CN105555103A - 一种基于散热与降噪平衡耦合的单板及模拟单板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于散热与降噪平衡耦合的单板及模拟单板，基于散热与降噪平衡耦合的单板包括内部可供气流流动的盒体，盒体的两端敞口并分别形成进风口和出风口，盒体的任意内侧面上突出设有降噪导流模块，降噪导流模块的突出方向垂直于盒体内气流的流向。本发明，通过在不同的通信设备单板内与气流流向垂直设置不同的降噪导流模块，使冷却空气在盒体内高效均衡地通过的需要散热的元器件，同时降噪导流模块消除由此产生的噪声，解决了通信设备所存在的散热能力提升及降低噪声排放需求的矛盾，在提升设备散热能力的同时降低设备了噪声的排放，同时不增加设备在安装时所占用的空间。

Description

一种基于散热与降噪平衡耦合的单板及模拟单板

技术领域

本发明涉及散热及噪声控制技术，具体涉及一种基于散热与降噪平衡耦合的单板及模拟单板。

背景技术

随着通信设备的功耗不断增加，设备的散热问题变得越来越突出，传统解决方法就是不断增加散热风扇的转速及风压以提供足够的冷却空气。然而，这种方法不仅大幅增加了耗电量，而且使设备的噪声排放急剧增加，对人们的日常工作、生活和健康带来严重影响。统计表明，暴露在声压级85dBA的环境中，5年内噪声性耳聋发病率为1％，而暴露在声压级为90dBA的环境中，5年内噪声性耳聋发病率达到4％。

为解决通信设备的噪声问题，噪声控制技术逐步得到了应用，例如在设备出风口安装***结构件。而现有***多为相互连通的多孔结构，当声波入射到消声材料内部时，激发空气分子和消声材料筋络的振动，由于空气分子间的粘滞性及空气与筋络间的摩擦作用，使声波的能量转化为热能而损耗。

在通信设备降噪领域，为降低设备噪声对环境的影响，已有将***安装在设备出风口侧的降噪方案，例如中国发明专利CN102110442B公开了一种“一种通信设备单板区消声装置”，这种消声装置是利用微穿孔板消声的原理，将设备单板的PCB板和设备单板的底板组合成微穿孔板***，相比在设备出风口安装***，此方案不需要占用额外的降噪结构件的安装空间。

尽管上述方案解决了设备的一部分噪声问题，但仍存在一些应用限制和缺点，例如在设备出风口增加***，但***会占用机柜内设备的安装空间或机房内的通道空间，从而降低机柜和机房的空间利用率；又由于底板和PCB板之间的空间有限，同时PCB板各层的布线限制和微穿孔的排布和数量有限，因此这种***的降噪及散热效果并不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有通信设备的单板不能兼具较好的散热性与降噪性能的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种基于散热与降噪平衡耦合的单板，包括内部可供气流流动的盒体，所述盒体的两端敞口并分别形成进风口和出风口，所述盒体的任意内侧面上突出设有降噪导流模块，所述降噪导流模块的突出方向垂直于所述盒体内气流的流向。

在上述方案中，所述降噪导流模块的剖面为等腰梯形，所述降噪导流模块的上底朝向所述盒体的内部，所述降噪导流模块的下底与所述盒体的内壁连接，所述降噪导流模块的两腰分别朝向所述进风口和出风口。

在上述方案中，所述降噪导流模块的外部为保护层，所述保护层的外表面均布有通孔，所述保护层内填充有吸声材料。

在上述方案中，所述盒体由前面板、配置有连接器的后面板、上盖板和底板顺次可拆卸连接组成。

在上述方案中，所述盒体内设有PCB板及设于所述PCB板上的元器件，所述降噪导流结构为两个并设置于所述元器件的两侧。

在上述方案中，所述保护层的材质为钣金、塑胶或玻璃纤维布，所述吸声材料为多孔结构的聚氨酯、三聚氰胺、发泡或烧结材料，所述吸声材料的防火等级为HBF以上。

在上述方案中，所述PCB板上还设有散热模块，所述散热模块设于所述盒体的中心。

本方案还提供了一种基于散热与降噪平衡耦合的模拟单板，由内部可供气流流动的盒体组成，所述盒体的两端具有开口并分别形成进风口和出风口，所述盒体内布置有若干个降噪导流模块，所述降噪导流模块将所述盒体内分割成若干个气流通道。

在上述方案中，所述降噪导流模块为若干个条形体，各所述降噪导流模块沿所述盒体的深度方向均布，所述降噪导流模块和所述盒体的内壁之间形成气流通道。

在上述方案中，所述降噪导流模块为与所述盒体宽度相等的一个板状体，所述降噪导流模块沿所述盒体的高度方向布置并贴靠于所述盒体的底面，所述降噪导流模块和所述盒体的内壁之间形成一个气流通道。

本发明，通过在不同的通信设备单板内与气流流向垂直设置不同的降噪导流模块，使冷却空气在盒体内高效均衡地通过的需要散热的元器件，同时降噪导流模块消除由此产生的噪声，解决了通信设备所存在的散热能力提升及降低噪声排放需求的矛盾，在提升设备散热能力的同时降低设备了噪声的排放，同时不增加设备在安装时所占用的空间。

附图说明

图1为本发明中插装配置有多种单板的通信设备整体结构示意图；

图2为本发明中第一种实施例的未装配降噪导流模块时的内部结构示意图；

图3为本发明中第二种实施例的未装配降噪导流模块时的内部结构示意图；

图4为本发明中第三种实施例的未装配降噪导流模块时的内部结构示意图；

图5为本发明中第一种实施例的示意图；

图6为图5未装配上盖板时的示意图；

图7为图6中降噪导流模块的结构示意图；

图8为本发明中第二种实施例的上盖板处于拆分状态下的示意图；

图9为本发明的第三种实施例的上盖板处于拆分状态下的示意图；

图10为本发明中第四种实施例的示意图。

具体实施方式

如图1所示，在一个通信设备内，通常会配置多种不同的平行设置的单板，单板在***到通信设备的子框后，通过上下对应的单板的盒体结构设计形成数个独立的风道，单板内通常有用于冷却的流通空气。

如图2、图3和图4所示，分别对应为大功率单板、小功率单板和未装配元器件的模拟单板10的内部结构，这些单板的功耗有着很大的差异性。通常低功耗单板中因器件密度、散热元件较少等，对空气的流阻较小，导致大量的冷却空气会优先通过这些单板，而通过大功耗单板的冷却空气比例则较小，导致通信设备散热不均匀。若要保证设备中大功率单板的散热，则还需要提高通过通信设备的总风量，进而导致设备散热能耗、设备噪声排放值的增加。为了同时能满足设备均匀散热和降噪的要求，下面结合说明书附图对本发明做出详细的说明。

实施例1

如图5、图6和图7所示，本发明提供的一种基于散热与降噪平衡耦合的大功率单板，包括内部可供气流流动的盒体，盒体由前面板1、配置有连接器的后面板2、上盖板3和底板4顺次可拆卸连接或焊接组成，且盒体的两端敞口分别形成进风口和出风口，盒体内设有PCB板7，PCB板上7安装有电元器件，PCB板7上还设有散热模块6，散热模块6优选地设于盒体的中心以利于散热。

盒体的任意内侧面上向盒体内部突出设有降噪导流模块5，降噪导流模块5的突出方向垂直于盒体内气流的流向。根据实际情况，结合不同功耗的单板的散热需求以及散热、流体力学的原理，可在盒体中电元器件和散热模块6两侧的非气流流向的开阔区域，具体设置降噪导流结构5的安装位置和结构形状。

如图7所示，本实施例中，该降噪导流模块5的剖面可优选设计为等腰梯形，等腰梯形的上底朝向盒体的内部，下底与盒体的内壁连接，降噪导流模块5的两腰分别形成两个导流面11，导流面11分别朝向并对准进风口和出风口，该导流面11可以降低空气流动时的流阻，增加***风量，从而降低设备风扇的转速和功率，从源头降低了设备的噪声。进一步优选地，该降噪导流结构5为两个并分别设置于元器件和散热模块6的两侧。这样，根据流体力学原理，冷却空气在导流面11的导流作用下，会快速高效地通过散热器件6的表面或对应的元器件，并且盒体的过流断面大部分被降噪导流模块5阻隔，冷却空气会沿着散热器件6的表面穿过，从而大大地降低冷却空气旁通带来的散热效率的降低，提高了冷却效率。此外，噪导流模块5的外侧面上还可以设置凸块12，有效加大噪声吸收面积。

本实施例中，降噪导流模块5的外部结构优选地设计为一层保护层8，该保护层8的外表面均布有通孔9，保护层8内还可优选地填充有吸声材料，结合实际情况，保护层8的材质可以为钣金、塑胶或玻璃纤维布，而吸声材料则可以是多孔结构且孔洞之间相互连通的聚氨酯、三聚氰胺、发泡或烧结材料，该材料的耐高温性能及在整个频率范围内的吸声系数良好，吸声材料的防火等级至少为HBF。

当单板插装到通信设备中时，声波通过保护层8的开孔9进入到降噪导流模块5的内部，再进入到吸声材料的小孔内，小孔内的空气分子及材料筋络受到声波的激发产生振动，由于空气分子间的粘滞性及空气与筋络间的摩擦作用，使声波的能量转化为热能而损耗，使通信设备产生的噪声能量得到降低，进而减轻设备噪声对环境的排放。通过本实施例，较好地实现了大功率单板的散热与降噪平衡耦合。

实施例2

如图8所示，由于本实施例提供的一种基于散热与降噪平衡耦合的低功率单板，因此本实施例与实施例1的区别主要在于盒体内部的散热器件6的体积较小，冷区空气的过流断面的面积较大，流阻较小，冷却空气易通过，造成低功率单板与大功率单板之间冷却空气分布不匹配。

为了解决这种问题，本实施例中包括内部可供气流流动的盒体，盒体由前面板1、配置有连接器的后面板2、上盖板3和底板4顺次可拆卸连接或焊接组成，且盒体的两端敞口分别形成进风口和出风口，盒体内设有PCB板7，PCB板上7安装有电元器件，PCB板7上还设有散热模块6。

并且本实施例与实施例1的主要区别在于：优选地将降噪导流结构5的宽度加大，也就是说降噪导流结构5延展至散热器件6的两侧的非气流流向的开阔区域，将冷却空气的过流断面面积大大缩小，即增大低功率单板的盒体内的流阻，降低了冷却空气从低功率单板的旁通，从而改善不同功率单板之间的流阻匹配性，冷却空气合理分布，使更高比例的冷却空气通过大功率单板内的功耗器件。

本实施例中的降噪导流结构5的具体形状，根据实际需要和盒体的空间灵活设定，只要能够达到合理平衡不同单板之间的流阻匹配性即可，其材质与结构特性可参照实施例1具体设计。

在通信设备应用中，在配置了管理和业务类的各种单板后，还会有很多空余的槽位，为保证这些功率单板的散热，空余的槽位会配置如图9和图10所示的模拟单板。由于模拟单板内没有任何器件，因此相对周边的功率单板而言其对空气的流动阻力可以忽略不计。为保证多层设备以及模拟单板的通用性，一般要求模拟单板的通风截面积不低于40％。但是当模拟单板与不同的单板组合使用时，会加剧冷却空气分布不匹配的问题。

实施例3

如图9所示，本实施例提供了一种基于散热与降噪平衡耦合的模拟单板10，由内部可供气流流动的盒体组成，盒体的两端具有开口并分别形成进风口和出风口，盒体布置有若干个方条形的降噪导流模块5，各降噪导流模块5沿盒体的宽度方向均布，降噪导流模块5将盒体内分割成若干个气流通道13，降噪导流模块5沿盒体的宽度方向布置时，由于吸声材料厚度的限制，模拟单板10对降低设备的低频噪声效果明显。

模拟单板10内降噪导流模块5所占截面积根据周边单板的流阻情况及相级联的顶部或底部单板的散热需求进行合理设置。

本实施例中的降噪导流结构5的具体形状，根据实际需要和盒体的空间灵活设定，只要能够达到合理平衡不同单板之间的流阻匹配性即可，其材质与结构特性可参照实施例1具体设计。

实施例4

如图10所示，本实施例提供了另一种基于散热与降噪平衡耦合的模拟单板10，与实施例3不同的是，降噪导流模块5为与盒体宽度相等的一个板状体，降噪导流模块5沿盒体的高度方向布置并贴靠于盒体内的底面，降噪导流模块5和盒体的内壁之间形成一个气流通道13，这种设计通常可以获得吸声材料与声波较大的接触面积，适用于高频声为主的设备，但受制于模拟单板10高度方向的空间尺寸限制，降噪导流模块5的厚度相对较小，一般在15mm以下，对设备低频噪声的降低减弱。

模拟单板10内降噪导流模块5所占截面积根据周边单板的流阻情况及相级联的顶部或底部单板的散热需求进行合理设置。

本实施例中的降噪导流结构5的具体形状，根据实际需要和盒体的空间灵活设定，只要能够达到合理平衡不同单板之间的流阻匹配性即可，其材质与结构特性可参照实施例1具体设计。

综上所述，通过本发明可以有效提升设备的散热效率：一方面可以消除通信设备内不同单板之间的流阻特性差异使更高比例的冷却空气通过大功耗单板；另一方面可以消除单板内部的冷却空气分布不匹配，使更高比例的冷却空气通过单板内的功耗器件。

本发明，通过在不同的通信设备单板内与气流流向垂直设置不同的降噪导流模块，使冷却空气在盒体内高效均衡地通过的需要散热的元器件，同时降噪导流模块消除由此产生的噪声，解决了通信设备所存在的散热能力提升及降低噪声排放需求的矛盾，在提升设备散热能力的同时降低设备了噪声的排放，同时不增加设备在安装时所占用的空间。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于散热与降噪平衡耦合的单板，包括内部可供气流流动的盒体，所述盒体的两端敞口并分别形成进风口和出风口，其特征在于，所述盒体的任意内侧面上突出设有降噪导流模块，所述降噪导流模块的突出方向垂直于所述盒体内气流的流向。

2.如权利要求1所述的基于散热与降噪平衡耦合的单板，其特征在于，所述降噪导流模块的剖面为等腰梯形，所述降噪导流模块的上底朝向所述盒体的内部，所述降噪导流模块的下底与所述盒体的内壁连接，所述降噪导流模块的两腰分别朝向所述进风口和出风口。

3.如权利要求1所述的基于散热与降噪平衡耦合的单板，其特征在于，所述降噪导流模块的外部为保护层，所述保护层的外表面均布有通孔，所述保护层内填充有吸声材料。

4.如权利要求1所述的基于散热与降噪平衡耦合的单板，其特征在于，所述盒体由前面板、配置有连接器的后面板、上盖板和底板顺次可拆卸连接组成。

5.如权利要求1所述的基于散热与降噪平衡耦合的单板，其特征在于，所述盒体内设有PCB板及设于所述PCB板上的元器件，所述降噪导流结构为两个并设置于所述元器件的两侧。

6.如权利要求3所述的基于散热与降噪平衡耦合的单板，其特征在于，所述保护层的材质为钣金、塑胶或玻璃纤维布，所述吸声材料为多孔结构的聚氨酯、三聚氰胺、发泡或烧结材料，所述吸声材料的防火等级为HBF以上。

7.如权利要求5所述的基于散热与降噪平衡耦合的单板，其特征在于，所述PCB板上还设有散热模块，所述散热模块设于所述盒体的中心。

8.一种基于散热与降噪平衡耦合的模拟单板，其特征在于，由内部可供气流流动的盒体组成，所述盒体的两端具有开口并分别形成进风口和出风口，其特征在于，所述盒体内布置有若干个降噪导流模块，所述降噪导流模块将所述盒体内分割成若干个气流通道。

9.如权利要求8所述的基于散热与降噪平衡耦合的模拟单板，其特征在于，所述降噪导流模块为若干个条形体，各所述降噪导流模块沿所述盒体的深度方向均布，所述降噪导流模块和所述盒体的内壁之间形成气流通道。

10.如权利要求8所述的基于散热与降噪平衡耦合的模拟单板，其特征在于，所述降噪导流模块为与所述盒体宽度相等的一个板状体，所述降噪导流模块沿所述盒体的高度方向布置并贴靠于所述盒体的底面，所述降噪导流模块和所述盒体的内壁之间形成一个气流通道。