CN108874053B - 降噪器以及包含其降噪器的运算装置 - Google Patents

降噪器以及包含其降噪器的运算装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开提出一种降噪器以及包含其的运算装置，该降噪器包含多个空间上对齐于第一行的导流结构，每一个导流结构包含鳍片，以使气流在每个导流结构之后缘呈漏斗状通过。此降噪器还包含多个空间上对齐于第二行并交错于每个导流结构间的分流结构，每个分流结构包含鳍片，配置以将接收自导流结构的气流分开。

Description

降噪器以及包含其降噪器的运算装置
技术领域
本发明涉及一种降噪器，用以降低伺服装置中个别电子元件所散发出的噪音。
背景技术
伺服***运作会产生废热。如果未移除伺服***运作时所产生的废热，会降低伺服***的效率，并转而对伺服***造成伤害。一般而言，会在伺服***中安装风扇以散热并冷却伺服***。
随着伺服***与日渐增的运作速度，伺服***作业中所产生的余热也大幅增加。高速风扇被引入以移除伺服***所产生的废热。然而高速风扇比一般风扇制造了更多的噪音。有鉴于这些原因，优化运算***降噪与散热的最佳设计至关重要。
增强散热效率的一种方法为增加或加速通过伺服***的气流。然而，气流越强，尾流的扰动与嘈杂程度就越大。因此，伺服***制造商面对的是一个噪音与散热效率之间的挑战。
发明内容
本发明的实施方式提供一种降噪器，用于降低硬盘机气流。依据多种实施方式，此降噪器可包含多个导流结构。导流结构可于空间上对齐第一行。此外，每个导流结构可包含具有后缘的鳍片。每个导流结构的形状可使硬盘机气流于后缘呈漏斗状排出。此外，此降噪器可包含多个分流结构。分流结构可于空间上对齐第二行。此外，每个分流结构可部分地交错于每个导流结构之间。进一步来说，每个分流结构可为鳍片。每个分流结构的鳍片可配置以将接收自导流结构的气流分开。
在本发明的一些实施方式中，每个分流结构可包含由吸音材料包住的支撑柱。同样地，在本发明的一些实施方式中，每个导流结构可包含被吸音材料包住的支撑柱。此外，在本发明的一些实施方式中，每个分流结构的鳍片包含圆滑前缘以及尖锐后缘。在本发明的一些实施方式中，圆滑前缘包含支撑特征。在本发明的其他实施方式中，每个导流结构的后缘可包含尖锐后缘。在本发明的其他实施方式中，每个导流结构的后缘可包含圆滑后缘。此外，在本发明的一些实施方式中，多个导流结构可在空间上对齐以与多个存储阵列间的空间吻合。更进一步而言，在本发明的一些实施方式中，多个分流结构可于空间上对齐于多个存储阵列间的空间。
本发明的实施方式是有关于用以降低硬盘机气流的运算装置。依据多种实施方式，此计算装置可包含机壳，机壳具有入口侧、出口侧、第一侧墙以及第二侧墙。在一些实施方式中，第一侧墙以及第二侧墙可由入口侧延伸至出口侧。运算装置可包含至少一行的机架，机架至少部分地由第一侧墙延伸至第二侧墙。在本发明的一些实施方式中，至少一行的机架可配置以接收多个硬盘机。在本发明的一些实施方式中，至少一行的机架可配置以提供多个间隔于多个硬盘机之间。
在本发明的一些实施方式中，运算装置可包含多个导流结构。在本发明的一些实施方式中，导流结构可设置于至少一行的机架与出口侧之间。在本发明的一些实施方式中，每个导流结构可配置为具有后缘的鳍片。在本发明的一些实施方式中，鳍片可配置以使气流呈漏斗状地通过硬盘机之间的间隔至后缘。
此外，在本发明的一些实施方式中，运算装置可包含多个分流结构。在本发明的一些实施方式中，每个分流结构可部分地交错于每个导流结构之间。更进一步而言，每个分流结构可为鳍片。每个分流结构的鳍片可配置以将自导流结构接收的气流分开。
附图说明
图1为一实施方式的包含硬盘机气流的伺服装置的上视图；
图2为一实施方式的包含硬盘机气流的***的正视图；
图3为一实施方式的***中的降噪器的简易方块图；
图4为一实施方式的包含多个降噪器的伺服***的上视图；
图5为一实施方式的伺服***中的一降噪器的上视图；
图6为一实施方式的降噪器的简易方块图；
图7为实施方式的伺服装置中的降噪器的上视图；
图8为一实施方式的伺服装置中的降噪器的侧视图；
图9A为一实施方式于伺服装置中装有降噪器以及未装有降噪器的读/写效率的例示性图表的示意图；
图9B为一实施方式于伺服装置中装有降噪器以及未装有降噪器的声压等级(sound pressure level,SPL)的例示性图表的示意图；
图10为一实施方式的不同风扇速度与风扇噪音的例示性图表的示意图；
图11为一实施方式中未装有降噪器的乱流的简易方块图；
图12为一实施方式中装有降噪器的乱流被阻挡的简易方块图。
符号说明
10：伺服装置
20：前端
30：后端
50、50n、51：气流
52：乱流
60：出口侧
70：入口侧
200：存储阵列模块
201n：存储阵列
202：空间
203n：磁盘机装置
250：风扇模块
251n：高功率风扇
300：降噪器
320：导流结构
321：支撑特征
330：分流结构
331：气流引导
332：支撑特征
具体实施方式
本发明将参照附件的附图描述，其中相近的元件符号于通篇中指称近似或相同的元件。附图并未依比例绘制且仅供以解释本发明。后文将举例本发明的应用以解释本发明的多种面向。应了解，数值上的特定细节、关系以及方法为提供读者对本发明更详尽的了解。然而，在本领域中的通常技术者，将能充分了解本发明可省略其中一或多个特定细节或改用其他方法仍可施行。在其他情形中，公知结构或作业并未详加阐述以避免模糊焦点。本发明并不受说明顺序的动作或事件限制，如某些动作可依不同时序及/或与它者同时。此外，为实施依据本发明的方法，所有说明的动作或事件并非不可或缺。
如前述所解释，普遍会增加或加速通过伺服***的气流以移除由伺服***所产生的过多废热。然而，气流越强，尾流的扰动与嘈杂程度就越大。此增加的扰动与噪音可导致硬盘机读/写效率的降低。为了解决噪音、散热效率以及硬盘机读/写效能间的权衡，本发明的优选实施方式提供一种用于硬盘机气流的降噪器。在本发明中，降噪器作为一具有吸音材料的气动装置，通过解决噪音、散热效率以及硬盘机读/写效能的课题而得以增强硬盘机效能。特别来说，降噪器提供气流引导，而得以在不扰动气流的情形下提供风扇模块至存储阵列模块间的声音屏障。
图1以及图2为依据一实施方式的伺服装置10以及例示性气流50的上视图与正视图。在一些实施方式中，伺服装置10包含多个风扇模块250以及存储阵列模块200。伺服装置10可包含前端20以及后端30。通过多个风扇模块250，气流50可到达伺服装置10并且由前端20至后端30环绕存储阵列模块200。应了解，伺服装置10包含未于此处提及的其他组件。以上所提及的组件仅用以举例，而并非限制本发明。此领域中的通常知识者得以依据本发明弹性纳入其他组件。
在一些实施方式中，存储阵列模块200设置于伺服装置10中。为了存储最大化，存储阵列模块200可包含多个紧密堆叠的存储阵列201n。存储阵列201n间的空间202非常小，以最大化存储阵列201n的数量。在图1中，存储阵列模块200可包含18个紧密堆叠的存储阵列201n。每个存储阵列201n包含多个磁盘机装置203n。磁盘机装置203n可包含硬盘机、固态硬盘机或上述的任意组合，此外，以本发明的目的而言，磁盘机装置203n可包含其他未于此处详述的驱动机技术。在图1中，磁盘机装置203n可包含90个硬盘机。应了解，上述提及的存储阵列201n以及磁盘机装置203n的数量(如，19与90)仅用以举例，而非限制本发明。本领域中的通常知识者可依据需求弹性选择任何数量的存储阵列201n。
伺服装置10中的多个风扇模块250为平行排列。在本发明的一实施方式中，风扇模块250设置于存储阵列模块200附近以通过对流冷却存储阵列模块200。风扇模块250是用以增强伺服装置10中由前端20至后端30间的对流。多个风扇模块250可包含四个用于运算装置的高功率风扇251n。因此，由高功率风扇251n所产生的气流50沿着X轴通过紧密堆叠的存储阵列201n进出伺服装置10。每个风扇模块250的叶片会产生尾流，尾流会吹向内部表面以及伺服装置10中的其他组件。产生的***点(blasting point)被视为造成频带噪音的音源。
因此在本实施方式中，为了散热效率，通过增加每个风扇模块250的转速以增强沿着X轴流动的气流50，如此来有效的冷却多个存储阵列201n间的空间。如此一来风扇模块250得以维持存储阵列模块200于所欲的作业温度。然而，转速以及流速增加越多，噪音频带的频率就越高。此外，每个风扇模块250在作业时都很嘈杂。噪音不仅来自风扇本身，也来自磁极(magnetic pole)、运转(revolution)、风扇扇叶以及以上的任意组合。噪音因此增加。应了解，上述所提及的风扇数量(如，4)仅用以举例，而非用以限制本发明。本领域中的通常知识者可依据本发明弹性选择任何数量的风扇。
请参照图2。气体由入口侧70吸入并朝向出口侧60排放。实际上，通过伺服装置10的气流50并不平坦，且于出口侧60的空间存在有为数可观的乱流。因为存储阵列模块200的密度，吹过空间202的气体在出口侧60碰撞，造成空间内气压与乱流的增加。根据连续方程式(equation of continuity)，当气体进入狭小间隙时，气体速度会增加。因此，当气流50通过存储阵列模块200时气流速度增加。当气流50离开存储阵列模块200进入出口侧60处的空间时，气流50的速度降低。气流50变成乱流。乱流与多个风扇模块250所发出的噪音合起来造成了硬盘机执行数据读/写效能下降。
当气流50为乱流时，雷诺数(Reynolds number)很高，因此流速也高。在声学的领域中，当高速气流吹过狭小间隙时，将会造成高音噪音，并在存储阵列模块200附近造成高声压等级(sound pressure level,SPL)。请参考一下图10，风扇的速度越快，存储阵列模块200附近所产生的声压等级就越高。当高声压等级噪音的频率范围与硬盘机磁头的自然频率吻合时，硬盘机磁头将无法妥善定位，因此造成硬盘机读/写效能下降。
在本发明的一些实施方式中，提出一种降噪器300，用以减少出口侧60空间中的乱流、降低风扇模块250发出的噪音并将空气导通出存储阵列模块200。请参考一下图9A以及图9B，加入的降噪器300增进了硬盘机读/写效能并降低存储阵列模块200附近的声压等级。
图3绘示伺服装置10中的降噪器300的简易方块图。降噪器300提供气流引导，以使得能在不干扰气流50的情形下提供存储阵列模块200的风扇模块250声音屏障。如上所述，引入高速风扇以移除伺服装置10所产生的废热。然而，高速风扇比一般风扇产生更大的噪音。因此，高速风扇将会产生高声压等级并造成硬盘机执行读/写的效能不彰。有鉴于这些原因，优化用于运算***的降噪与散热设计至关重要。如接下来所将解释，降噪器300提供声音反射、绕射以及吸收以减轻风扇模块250的噪音。
图4为采纳了多个降噪器300的伺服装置10的上视图。在一些实施方式中，伺服装置10可让风扇模块250同向位于存储阵列模块200之间以增强由伺服装置10排放出的气流50。在此状况，伺服装置10可采用多个朝向风扇模块250两侧的降噪器300，以保护朝向风扇模块250两侧的存储阵列模块200。此外，降噪器300可位于或重新定位于伺服装置10中的多个位置，以最大化存储阵列模块200的效能并增进由伺服装置10排出的气流50。
图5绘示伺服装置10中降噪器300的上视图。降噪器300可包含多个导流结构320以及多个分流结构330。降噪器300可由吸音材料制成。举例而言，导流结构320以及分流结构330可由以下的吸音材料制成，诸如玻璃棉(glass wool)、聚氨酯泡沫(urethane foam)以及类似物。此类材料可应用为导流结构320以及分流结构330的组成材料的全部或部分。应了解，吸音材料可为任何为了降低噪音所建构出来的高效材料。上述所提及的材料仅用以举例，而非限制本发明。此领域中的通常知识者可依据本发明弹性选择任何材料。
在一些实施方式中，每个导流结构320可附接于存储阵列201n上。此避免了气流50在导流结构320与存储阵列201n之间所不乐见的导出或散失。因此，导流结构320紧密堆叠并与存储阵列201n对齐。每个分流结构330可在空间上对齐并部分地交错于每个导流结构320之间。导流结构320与分流结构330的交错所产生的空间大小等同或小于空间202(见图2与图6)。
参考一下图11与图12。如图11所示，当气流50离开存储阵列模块200进入出口侧60的空间时，气流50的速度降低。气流50变成乱流52，其造成了高声压等级并且减低硬盘机数据读/写效能。举例而言，当气流50通过存储阵列201n之间的空间202时，其在存储阵列201n的后缘造成了乱流52。
如图12所示，当乱流52与分流结构330接触时，乱流52将被减损，从而降低扰动。因此，维持或降低导流结构320与分流结构330的交错所产生的空间能防止扰动。此外，维持或降低导流结构320与分流结构330的交错所产生的空间可防止来自风扇模块250的声波到达存储阵列模块200。导流结构320与分流结构330的摆放位置与声波波长直接相关。因此，导流结构320以及分流结构330的尺寸可调整以增进硬盘机的读/写效能。
图6为降噪器300的简易方块图。导流结构320可包含由吸音材料包住的支撑特征321。同样地，分流结构330可包含由吸音材料包住的支撑特征332。支撑特征321以及支撑特征332可固定于伺服装置10的基座以固定导流结构320以及分流结构330。支撑特征321以及支撑特征332可由钣金经由现有金属制造技术制成，诸如弯折、塑形以及冲压。另外，支撑特征321以及支撑特征332可由铝合金、钢合金、塑胶材料或以上的任意组合制成。应了解，支撑特征321、支撑特征332可由任何能承受温度变化、震荡、高速气流以及防火的构成材料制成。上述所提的材料仅用以举例，而非限制本发明。此领域中的通常知识者可依据本发明弹性选择任何材料。
图7与图8各别为降噪器300的上视图与侧视图。导流结构320可为鳍片，鳍片具有后缘以引导气流50朝向分流结构330。关于后缘，有一钝缘降低扰动。这是因为钝缘提供后缘的上方表面正升力(positive lift)，而锐缘具有负升力(negative lift)。因此，后缘可为锐缘，以使气流50达到最大。相对的，后缘可为圆缘以降低扰动以及噪音。在一些实施方式中，导流结构320可具有圆(钝)后缘以及锐缘的组合。导流结构320的后缘可引导气流50朝向分流结构330的气流引导331。
分流结构330的形状可为具有前缘与后缘的鳍片。分流结构330的前缘包含气流引导331。如上所述，分流结构330包含吸音材料与位于中心的气流引导331，气流引导331用以定位及维持分流结构330。吸音材料通常为脆弱材料，持续受力(如高速风)下会随着时间变形。因此，提供气流引导331以保护分流结构330的前缘。在一些实施方式中，气流引导331的尺寸仅够覆盖住分流结构330的前缘。
前缘以及后缘可为锐缘以此降低阻力以增进最大气流50。相对地，后缘可为圆缘以降低扰动以及噪音。在一些实施方式中，分流结构330可具有圆(钝)后缘以及锐缘的组合。分流结构330的后缘可引导气流51沿着X轴通过风扇模块250至后端30离开伺服装置10。
气流引导331可由钣金经现有金属制造技术制成，诸如弯折、塑形以及冲压。因此，气流引导331的造价并不高昂。另外，气流引导331可由铝合金、钢合金、塑胶材料或以上的任意组合制成。应了解，气流引导331可由任何能承受温度变化、震荡、高速气流以及防火的构成材料制成。以上所述的材料仅为举例，而非限制本发明。此领域中具通常知识者可依据本发明弹性选择任何材料。使用气流引导331在分流结构330处分开气流50并引导被分开的气流50沿着分流结构330的侧边前进，吸音体暴露于分流结构330的侧边。气流引导331供以保护分流结构330的前缘。
参照图6。一旦气流50通过导流结构320之间到达分流结构330，气流50被分开并与来自隔壁空间202的气流50n重新组合以形成气流51。气流51存在于降噪器300至出口侧60的空间，至风扇模块250以朝后端30排出。
降噪器300提供气流引导因此得以在不干扰气流50的情形下提供存储阵列模块200的风扇模块250声音屏障。每次声波与降噪器300的吸音体碰撞，声波都被吸收并减弱。如此有助于降低伺服装置10的噪音。
本发明已由范例及上述实施方式描述，应了解本发明并不限于所揭露的实施方式。相反的，本发明涵盖多种更动及近似的布置(如，此领域中的通常技术者所能明显得知者)。因此，附加的权利要求应依据最宽的解释以涵盖所有此类更动及近似布置。
虽然本发明已通过一或多种实施方式说明描述，熟悉本领域技术者在阅读并了解此说明书以及附件的附图后将能想出多种等效更动及改变。此外，虽然本发明的特定特征可能仅揭露于多个实施方式中的一者，此特征可与一或其他实施方式中的特征结合已达成特定应用或所需的功效。
此处所使用的术语乃为描述特定实施方式所用，而无意限制本发明。如此处所用，单数型的用词也意指可为不只一者，除非内文特别载明。此外，在实施方式及/或权利要求中有关「包括」、「含有」、「具有」或以上的各种同义用词都与「包含」近似，同为开放式涵盖关系。
除非特别定义，此处载明的所有术语(包含技术与科学用语)的意义都为本发明的领域中一般技术者所通常知悉者。应了解，常定义于字典中的术语，应由有关技术的背景解读，而若于此处无特别声明，其释义不应过于理想或正式。

Claims (8)

1.一种降噪器，包含：
多个导流结构，空间上对齐于一第一行，每一该些导流结构包含鳍片，
该些导流结构的该些鳍片使气流沿每一该些导流结构的一后缘呈漏斗状排出；以及
多个分流结构，空间上对齐于一第二行，该些分流结构部分地交错于该些导流结构之间，每一该些分流结构包含鳍片，该些分流结构的该些鳍片是配置以将自该些导流结构接收的气流分开，
其中该些导流结构于空间上对齐以与多个存储阵列间的空间吻合，
其中该些分流结构于空间上对齐于多个存储阵列间的空间。
2.如权利要求1所述的降噪器，其中每一该些分流结构包含支撑柱，该支撑柱由一吸音材料包住。
3.如权利要求1所述的降噪器，其中每一该些导流结构包含支撑柱，该支撑柱由一吸音材料包住。
4.如权利要求1所述的降噪器，其中每一该些分流结构的该鳍片包含一圆滑前缘以及一尖锐后缘。
5.一种运算装置，包含：
机壳，具有入口侧、出口侧、第一侧墙以及第二侧墙，该第一侧墙以及该第二侧墙由该入口侧延伸至该出口侧；
至少一行的多个机架，至少部分地由该第一侧墙延伸至该第二侧墙，至少一行的该些机架配置以接收多个硬盘机并提供多个间隔于该些硬盘机之间；
多个导流结构，设置于至少一行的该些机架与该出口侧之间，每一该些导流结构包含一鳍片，该些导流结构的该些鳍片使气流沿该些硬盘机间的该些间隔呈漏斗状的流通至一后缘；以及
多个分流结构，交错于该些导流结构之间，每一该些分流结构包含一鳍片，该些分流结构的该些鳍片配置以将自该些导流结构接收的气流分开，
其中该些导流结构于空间上对齐以与多个存储阵列间的空间吻合，
其中该些分流结构于空间上对齐于多个存储阵列间的空间。
6.如权利要求5所述的运算装置，其中该些导流结构分别抵靠该些硬盘机。
7.如权利要求5所述的运算装置，其中每一该些分流结构包含支撑柱，该支撑柱由一吸音材料包住。
8.如权利要求5所述的运算装置，其中每一该些导流结构包含支撑柱，该支撑柱由一吸音材料包住。
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