TWI763293B

TWI763293B - 伺服器機箱及其導流裝置

Info

Publication number: TWI763293B
Application number: TW110103897A
Authority: TW
Inventors: 李權; 劉耕廷; 江政穎; 楊泰紳
Original assignee: 緯穎科技服務股份有限公司
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2022-05-01
Also published as: CN114840063A; US20220248563A1; US11523535B2; TW202233044A

Abstract

一種伺服器機箱包括箱體、風扇模組及導流裝置。風扇模組及導流裝置位於箱體內。導流裝置包括多個板體，各板體相互平行且具有間距，每一板體具有多個開口，相鄰板體之該些開口彼此相互交錯排列。

Description

伺服器機箱及其導流裝置

一種伺服器機箱及其導流裝置，尤指一種適用導引伺服器機箱內氣流的導流裝置。

伺服器通常包含電路板及多種電子裝置，電子裝置運作時往往會產生熱。為使電子裝置在適當溫度下運作，伺服器機箱內配置風扇，以降低機箱內之溫度。部分伺服器之風扇轉速會隨機箱之溫度上升而加快，風扇轉速加快伴隨著即是氣流所產生之噪音及振動，此噪音及振動明顯影響伺服器部分電子裝置之效能，例如硬碟。

有鑑於此，依據一些實施例，一種伺服器機箱包括箱體、風扇模組及導流裝置。風扇模組及導流裝置位於箱體內。導流裝置包括第一板體及第二板體。第一板體包含多個第一開口。第二板體包含第二開口，該些第一開口與該些第二開***錯列排列。第一板體與第二板體相互平行。第一板體與第二板體間具有間距。

在一些實施例中，更包括硬碟裝置，位於箱體內，導流裝置位於硬碟裝置及風扇模組之間。

在一些實施例中，第一板體更包括多個第一鰭片，各第一鰭片位於各第一開口之間，第二板體更包括多個第二鰭片，各第二鰭片位於各第二開口之間。

在一些實施例中，該些第一開口之一的一中心對應該些第二鰭片之一的一中心，該些第一鰭片之一的一中心對應該些第二開口之一的一中心。

在一些實施例中，各第一開口之寬度實質相等於各第二鰭片，各第二開口之寬度實質相等於各第一鰭片。

在一些實施例中，導流裝置更包括邊框及吸震元件，吸音元件位於邊框上。

在一些實施例中，第一板體更包括第一連接部，第二板體更包括第二連接部，透過第一連接部及第二連接部，使第一板體及第二板體連接，且具有間距。

在一些實施例中，導流裝置至風扇模組之距離d滿足下列公式：當時，；及當時，；其中為風扇產生聲波之頻率；為L方向基頻駐波頻率； L為風扇模組至該硬碟裝置間的距離； B為風扇模組的葉片數量； N為風扇模組的轉速； C為聲波波速。

在一些實施例中，第一鰭片及第二鰭片的密度參數α滿足下列公式： α=2p-1(p=1,2,3,…)；其中 p為正整數，用於調整第一鰭片及第二鰭片的密度參數α，使α為正奇數；第一鰭片及第二鰭片數量J滿足下列公式： J=j*α；其中 j為聲波於W方向上之模態數；各鰭片之中心至各開口之中心的距離a由下列公式計算：；其中 W為該箱體內部的寬度；各鰭片間的距離b由下列公式計算：；及各鰭片的寬度c由下列公式計算：；其中 r為各板體之開口率。

在一些實施例中，各開口的寬度e滿足下列公式：；其中 a為各鰭片之中心至各開口之中心的距離； c為各鰭片的寬度；及導流裝置的厚度t滿足下列公式：；其中 b為同一板體之各鰭片間的距離； r為各板體之開口率； J為第一鰭片及該第二鰭片數量； W為箱體內部的寬度。

在一些實施例中，第一板體至第二板體的間距約為0.5cm至2cm。

在一些實施例中，第一開口之高度約為第一板體之高度的80%至90%，第二開口之高度約為第二板體之高度的80%至90%。

依據一些實施例，一種導流裝置，包括第一板體及第二板體。第一板體包含多個第一開口。第二板體包含多個第二開口，該些第一開口與該些第二開***錯列排列。第一板體與第二板體相互平行。第一板體與第二板體間具有間距。

綜上所述，依據一些實施例，導流裝置可搭配圖1所示之伺服器機箱，亦可搭配其他伺服器機箱。依據一些實施例，伺服器機箱於風扇模組與硬碟裝置間導入導流裝置。導流裝置藉由第一板體的多個第一開口及第二板體的多個第二開***錯排列，導引並增加風流路徑進而衰減聲波能量，避免硬碟裝置直接承受來自風扇模組的噪音，另外同時保持伺服器機箱的散熱效果。

請參閱圖1及圖2。圖1繪示依據一些實施例，伺服器機箱之立體示意圖。圖2繪示依據一些實施例，伺服器機箱之俯視圖。伺服器機箱100包括箱體110、風扇模組120及導流裝置130。在一些實施例中，伺服器機箱100更包括硬碟裝置140。

在一些實施例中，伺服器機箱100為機架式伺服器機箱，其內容置至少一機架式伺服器，機架伺服器的高度以U為單位（1U等於1.75英寸等於44.45毫米），伺服器機箱100例如但不限於容置1U至7U等標準的機架式伺服器。在一些實施例中，伺服器機箱100藉由導流裝置130導引並增加風流路徑進而衰減聲波能量，減少硬碟裝置140承受來自風扇模組120氣流產生的噪音以及同時保持伺服器機箱100的散熱效果。在一些實施例中，風扇模組120可以是以抽風或吹風的形式產生氣流，以下說明書中以抽風式的風扇模組120作為示例進行說明，但不以此為限。

在一些實施例中，導流裝置130為一獨立套件，導流裝置130可以配合不同尺寸的伺服器機箱，例如但不限於1U、2U及3U等不同高度的伺服器機箱，亦或是不同寬度的伺服器機箱。

請同時參閱圖1、圖3、圖4及圖5。圖3繪示依據一些實施例，導流裝置之立體示意圖。圖4繪示依據一些實施例，圖3中4-4位置之剖視圖。圖5繪示依據一些實施例，圖4中導流裝置之放大圖。如圖1所示，風扇模組120、導流裝置130及硬碟裝置140位於箱體110內，導流裝置130位於硬碟裝置140及風扇模組120之間。在一些實施例中，導流裝置130可以以卡接或螺鎖的方式，可拆卸式地組接於箱體110內。在一些實施例中，導流裝置130為多個板體配置而成，此以兩個板體作為示例但不以此為限，根據伺服器機箱100之尺寸及消音效果，板體之數量可調整。如圖3所示，導流裝置130包括第一板體132及第二板體134。第一板體132包含多個第一開口1322。第二板體134包含多個第二開口1342，如圖4所示，該些第一開口1322與該些第二開口1342交錯排列（容後說明）。第一板體132與第二板體134相互平行，且板體間具有間距f。硬碟裝置140位於箱體110內。如圖4所示，在一些實施例中，風扇模組120適於產生風流，並將硬碟裝置140產生之熱氣抽出，使風流經過第一板體132之第一開口1322及第二板體134之第二開口1342，且因為第一開口1322及第二開口1342彼此交錯地排列，產生導流的效果。

再請參閱圖4，具體來說，風流經過第一板體132時，風流即被導向分流至第一開口1322，且會使得因氣流而產生的聲波相互干涉，接著透過在相互干涉的位置擺放的第二板體134，風流再次被導向至與各第一開口1322交錯設置的各第二開口1342，並且再次降低聲波產生的能量，進而降低聲波對硬碟的影響及維持散熱的效果。具體來說，藉由導流裝置130導致聲波相互干涉的效果是基於駐波的原理下，兩個波長、週期、頻率和波速皆相同的正弦波相向行進干涉而成的合成波，即稱之為駐波，通過各第一開口1322的風流彼此產生第一次聲波干涉，當通過各第二開口1342時，再次產生聲波干涉，進一步地降低聲波產生的能量。在一些實施例中，因為該些第一開口1322與該些第二開口1342交錯排列，風流進入各第一開口1322後，風流大約45度地轉向至各第二開口1342。在一些實施例中，因為機架式伺服器內部的空間有限，為了使導流裝置130不占用箱體110太多的空間而影響到散熱效果，第一板體132與第二板體134的間距f為0.5cm至2cm，使得風流具有足夠的空間流動，亦能達到降低聲波影響的效果，其中較佳的間距f為2cm。

在一些實施例中，第一板體132更包括多個第一鰭片1321，各第一鰭片1321位於各第一開口1322之間，第二板體134更包括多個第二鰭片1341，各第二鰭片1341位於各第二開口1342之間。在一些實施例中，風流經過第一板體132時，風流即被第一鰭片1321導向分流至第一開口1322，而當風流進入各第一開口1322後，因為第二鰭片1341使得風流再次地轉向至各第二開口1342。

關於該些第一開口1322與該些第二開口1342之交錯排列，有多種實施方式。如圖5所示，在一些實施例中，該些第一開口1322之一的中心對應該些第二鰭片1341之一的中心，該些第一鰭片1321之一的中心對應該些第二開口1342之一的中心。在一些實施例中，該些第一開口1322之一以中心線為準對應該些第二鰭片1341之一的中心線，該些第一鰭片1321之一以中心線為準對應該些第二開口1342之一的中心線，其第一開口1322之中心線與第二開口1342之中心線之間的角度β大約為30度至60度，較佳為45度，藉由此配置，當風流通過各第一開口1322時，聲波相互干涉，而風流受到第二鰭片1341的阻擋而轉向分流至各第二開口1342，當風流通過各第二開口1342時，聲波再次相互干涉，達到減少聲波能量的效果，在此對應的容許公差範圍為0.5mm至4mm。

如圖4所示，在一些實施例中，各第一開口1322之寬度實質相等於各第二鰭片1341，各第二開口1342之寬度實質相等於各第一鰭片1321。在此，「實質」係指長度可以有公差/裕度的範圍存在。在一些實施例中，藉由各第一開口1322之寬度實質相等於各第二鰭片1341及各第二開口1342之寬度實質相等於各第一鰭片1321的配置，當風流通過各第一開口1322時，受到各第二鰭片1341的阻擋而分流至各第二開口1342，但此僅為示例，實際上不以此為限。在一些實施例中，亦可以藉由各第一開口1322之寬度小於各第二鰭片1341及各第二開口1342之寬度小於各第一鰭片1321的配置，達到減少聲波能量及散熱的效果，隨著開口縮小，聲波干涉的效果隨之上升，但風流則會受到開口縮小的限制，導致散熱效果降低。在一些實施例中，亦可以藉由各第一開口1322之寬度大於各第二鰭片1341及各第二開口1342之寬度大於各第一鰭片1321的配置，達到減少聲波能量及散熱的效果，隨著開口增大，散熱效果隨之上升，但聲波則會因為開口增大，導致聲波干涉的效果降低。

再請參閱圖3，在一些實施例中，第一開口1322之高度h約為第一板體132之高度H的80%至90%，第二開口1342之高度h約為第二板體134之高度H的80%至90%。在一些實施例中，隨著開口之高度增加，風流能夠通過的空間也隨之增加，例如開口之高度可以開設至接近板體邊緣，使開口大致切齊板體邊緣，進而提升散熱的效果。

請參閱圖6。圖6繪示依據一些實施例，導流裝置之分解圖。在一些實施例中，導流裝置130更包括邊框136及吸音元件138，吸音元件138位於邊框136上。在一些實施例中，邊框136為導流裝置130之外表面、內表面、或外表面及內表面，在此以內表面為示例但不以此為限，吸音元件138環繞且貼附於邊框136上。吸音元件138可以例如是橡膠及發泡板但不限於此。

如圖6所示，在一些實施例中，第一板體132更包括第一孔1323，第二板體134更包括第二孔1343，第一孔1323對應第二孔1343。在一些實施例中，第一孔1323大於第二孔1343，第一孔1323及第二孔1343用於輔助第一板體132及第二板體134組裝。

如圖6所示，在一些實施例中，第一板體132更包括第一連接部1324，第二板體134更包括第二連接部1344，透過第一連接部1324及第二連接部1344，使第一板體132及第二板體134連接且具有間距f。在一些實施例中，第一連接部1324透過例如但不限於，以鎖固、焊接或鉚合的方式連接至第二板體134，第二連接部1344透過例如但不限於，以鎖固、焊接或鉚合的方式連接至第一板體132。

再次參閱圖2，在一些實施例中，導流裝置130適於與伺服器機箱100之尺寸配合，藉由計算公式得出較佳之導流裝置130尺寸配置。在一些實施例中，導流裝置130至風扇模組120之距離d根據風扇模組120至硬碟裝置140間的距離L、風扇模組120的葉片數量B、風扇模組120的轉速N以及聲波波數C計算並藉由風扇產生聲波之頻率與L方向基頻駐波頻率之間的比較得出。公式如下所示：當時，；及當時，　　。

在一些實施例中，第一鰭片1321及第二鰭片1341的密度參數α根據駐波奇數倍頻腹點一致性計算得出，駐波波頻腹點為聲波震盪極大處，在此，p為正整數，用於調整第一鰭片1321及第二鰭片1341的密度參數α，使密度參數α為正奇數，且密度參數α分別意旨為第一板體132的第一鰭片1321之密度參數以及第二板體134的第二鰭片1341之密度參數。公式如下所示： α=2p-1(p=1,2,3,…)　　。

在一些實施例中，第一鰭片1321及第二鰭片1341的數量J透過聲波於W方向上之模態數j及密度參數α計算得出，第一鰭片1321及第二鰭片1341的數量J分別意旨為第一板體132的第一鰭片1321之數量以及第二板體134的第二鰭片1341之數量。公式如下所示： J=j*α　　。

請同時參閱圖2及圖7，圖7繪示依據一些實施例導流裝置之前視圖。在一些實施例中，同一板體之各鰭片之中心至各開口之中心的距離a透過箱體110內部的寬度W及第一鰭片1321及第二鰭片1341數量J計算得出。公式如下所示：。

如圖2及圖7所示，在一些實施例中，同一板體之各鰭片間的距離b透過箱體110內部的寬度W第一鰭片1321及第二鰭片1341數量J計算得出。公式如下所示：。

如圖2及圖7所示，在一些實施例中，同一板體之各鰭片的寬度c透過箱體110內部的寬度W、第一鰭片1321及第二鰭片1341數量J及各板體之開口率r計算得出。公式如下所示：。

如圖7所示，在一些實施例中，各開口的寬度e透過各鰭片之中心至各開口之中心的距離a及各鰭片的寬度c計算得出。公式如下所示：

。

如圖4所示，在一些實施例中，導流裝置130的厚度t透過同一板體之各鰭片間的距離b、各鰭片的寬度c、第一鰭片1321及第二鰭片1341數量J、各板體之開口率r及箱體110內部的寬度W計算得出。公式如下所示：

。

綜上所述，透過本案一實施例的伺服器機箱100，位於箱體110的風扇模組120適於產生的風流，將硬碟裝置140運作時產生的熱氣經由位於風扇模組120與硬碟裝置140之間的導流裝置130抽出。導流裝置130包括第一板體132及第二板體134，當風流經過第一板體132時，風流即被導向分流至各第一開口1322，且會導致聲波相互干涉。接著透過在相互干涉的位置擺放的第二板體134，風流再次被導向至與各第一開口1322交錯設置的各第二開口1342，並且再次降低聲波產生的能量，進而降低聲波對硬碟裝置140的影響及維持散熱的效果。如表1所示，透過比較具有導流裝置130的伺服器機箱100及無導流裝置130的伺服器機箱，可以觀察到，具有導流裝置130的伺服器機箱100可以在高轉速的風扇模組120下，有效地降低硬碟裝置140受到的聲波影響，進而提高硬碟裝置140的運作效率。

表1

風扇模組運轉比	80%	90%	100%
無導流裝置之伺服器機箱運轉效率	83.13%	28.14%	44.18%
具有導流裝置之伺服器機箱運轉效率	97.15%	90.55%	90.55%

100:伺服器機箱 110:箱體 120:風扇模組 130:導流裝置 132:第一板體 1321:第一鰭片 1322:第一開口 1323:第一孔 1324:第一連接部 134:第二板體 1341:第二鰭片 1342:第二開口 1343:第二孔 1344:第二連接部 136:邊框 138:吸音元件 140:硬碟裝置 β:第一開口之中心線與第二開口之中心線之間的角度 L:風扇模組至硬碟裝置間的距離 W:箱體內部的寬度 a:各鰭片之中心至各開口之中心的距離 b:同一板體之各鰭片間的距離 c:各鰭片的寬度 d:導流裝置至風扇模組之距離 e:各開口的寬度 f:第一板體與第二板體的間距 h:第一開口之高度、第二開口之高度 H:第一板體之高度、第二板體之高度 t:導流裝置的厚度

[圖1] 繪示依據一些實施例，伺服器機箱之立體示意圖。 [圖2] 繪示依據一些實施例，伺服器機箱之俯視圖。 [圖3] 繪示依據一些實施例，導流裝置之立體圖。 [圖4] 繪示依據一些實施例，圖3中4-4位置之剖視圖。 [圖5] 繪示依據一些實施例，圖4中導流裝置之放大圖。 [圖6] 繪示依據一些實施例，導流裝置之分解圖。 [圖7] 繪示依據一些實施例，導流裝置之前視圖。

100:伺服器機箱

110:箱體

120:風扇模組

130:導流裝置

140:硬碟裝置

Claims

一種伺服器機箱，包括：一箱體；一風扇模組，位於該箱體內；以及一導流裝置，位於該箱體內，包括：一第一板體，包含多個第一開口；以及一第二板體，該第一板體與該第二板體相互平行，且該第一板體與該第二板體具有一間距，該第二板體包含多個第二開口，該些第一開口與該些第二開***錯列排列；其中，該第一開口之深度與該第一板體之厚度相同，該第二開口之深度與該第二板體之厚度相同。
如請求項1所述之伺服器機箱，更包括一硬碟裝置，位於該箱體內，該導流裝置位於該硬碟裝置及該風扇模組之間。
如請求項1所述之伺服器機箱，其中，該第一板體更包括多個第一鰭片，各該第一鰭片位於各該第一開口之間，該第二板體更包括多個第二鰭片，各該第二鰭片位於各該第二開口之間。
如請求項3所述之伺服器機箱，其中，該些第一開口之一的一中心對應該些第二鰭片之一的一中心，該些第一鰭片之一的一中心對應該些第二開口之一的一中心。
如請求項3或4任一項所述之伺服器機箱，其中，各該第一開口之寬度實質相等於各該第二鰭片，各該第二開口之寬度實質相等於各該第一鰭片。
如請求項5所述之伺服器機箱，該導流裝置更包括一邊框及一吸音元件，該吸音元件位於該邊框上。
如請求項5所述之伺服器機箱，該第一板體更包括一第一連接部，該第二板體更包括一第二連接部，透過該第一連接部及該第二連接部，使該第一板體及該第二板體連接，且具有該間距。
如請求項2所述之伺服器機箱，其中，該導流裝置至該風扇模組之距離d滿足下列公式：當f _Fan
f _L,i=1時，
；及當f _Fan>f _L,i=1時，
；其中 []為高斯符號；f _Fan為風扇產生聲波之頻率；f _L,i=1為L方向基頻駐波頻率；L為風扇模組至該硬碟裝置間的距離；B為風扇模組的葉片數量；N為風扇模組的轉速；C為聲波波速。
如請求項3所述之伺服器機箱，其中，該第一鰭片及該第二鰭片的密度參數α滿足下列公式：α=2p-1(p=1,2,3,...)；其中p為正整數，用於調整第一鰭片及第二鰭片的密度參數α，使密度參數α為正奇數；該第一鰭片及該第二鰭片數量J滿足下列公式：J=j*α；其中j為聲波於W方向上之模態數；各該鰭片之中心至各該開口之中心的距離a滿足下列公式：
；其中 W為該箱體內部的寬度；各該鰭片間的距離b滿足下列公式：
；及各該鰭片的寬度c滿足下列公式：
；其中 r為各該板體之開口率。
如請求項3所述之伺服器機箱，其中各該開口的寬度e滿足下列公式：
；其中 a為各該鰭片之中心至各該開口之中心的距離；c為各該鰭片的寬度；及該導流裝置的厚度t滿足下列公式：t
(b-c)/2=rW/2J；其中b為同一板體之各鰭片間的距離；r為各該板體之開口率；J為第一鰭片及該第二鰭片數量；W為箱體內部的寬度。
如請求項5所述之伺服器機箱，其中，該第一板體至該第二板體的間距約為0.5cm至2cm。
如請求項5所述之伺服器機箱，其中，該第一開口之高度約為該第一板體之高度的80%至90%，該第二開口之高度約為該第二板體之高度的80%至90%。
一種導流裝置，包括：一第一板體，包含多個第一開口；以及一第二板體，該第一板體與該第二板體相互平行，且該第一板體與該第二板體具有一間距，該第二板體包含多個第二開口，該些第一開口與該些第二開***錯列排列；其中，該第一開口之深度與該第一板體之厚度相同，該第二開口之深度與該第二板體之厚度相同。
如請求項13所述之導流裝置，其中，該第一板體更包括多個第一鰭片，各該第一鰭片位於各該第一開口之間，該第二板體更包括多個第二鰭片，各該第二鰭片位於各該第二開口之間。
如請求項14所述之導流裝置，其中，該些第一開口之一的一中心對應該些第二鰭片之一的一中心，該些第一鰭片之一的一中心對應該些第二開口之一的一中心。
如請求項14或15任一項所述之導流裝置，其中，各該第一開口之寬度實質相等於各該第二鰭片，各該第二開口之寬度實質相等於各該第一鰭片。
如請求項16所述之導流裝置，更包括一邊框及一吸音元件，該吸音元件位於該邊框上。
如請求項16所述之導流裝置，該第一板體更包括一第一連接部，該第二板體更包括一第二連接部，透過該第一連接部及該第二連接部，使該第一板體及該第二板體連接，且具有該間距。
如請求項16所述之導流裝置，其中，該第一板體至該第二板體的間距約為0.5cm至2cm。
如請求項16所述之導流裝置，其中，該第一開口之高度約為該第一板體之高度的80%至90%，該第二開口之高度約為該第二板體之高度的80%至90%。