ПЫЛЕУДАЛЯЮЩЕЕ ТЕПЛОРАССЕИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С ДВУМЯ ОХЛАЖДАЮЩИМИ ВЕНТИЛЯТОРАМИ Российский патент 2012 года по МПК G05D23/00 

Предпосылки к созданию изобретения

1. Техническая область изобретения

Данное изобретение относится к теплорассеивающим устройствам с двумя охлаждающими вентиляторами и, в частности, к теплорассеивающему устройству с функцией удаления пыли.

2. Известный уровень техники

Компьютерные компоненты зачастую выделяют большое количество тепла в процессе эксплуатации компьютерной системы. Для того чтобы удерживать компоненты в пределах безопасных температур их эксплуатации, тепло, генерируемое компонентами, должно рассеиваться. Для отведения тепла от компьютерных компонентов используются различные охлаждающие устройства.

Тайваньский патент No. 371497 является примером патента, относящегося к теплорассеивающему устройству с двумя вентиляторами типа, к которому относится и данное изобретение. Рассеивающее устройство в основном включает два охлаждающих вентилятора и блок управления вентиляторами для управления вращением охлаждающих вентиляторов. Один из вентиляторов расположен таким образом, чтобы втягивать более холодный воздух в корпус компьютера снаружи, в то время как другой вентилятор служит для выпуска горячего воздуха из корпуса компьютера. Блок управления вентиляторами сконфигурирован с возможностью поочередного включения вентиляторов. Другими словами, когда один вентилятор вращается, другой останавливается, и они чередуются. Таким образом эффект резонанса, который часто вызывается использованием устройств с двумя вентиляторами в компьютерных системах, может быть уменьшен, и в связи с этим уменьшается уровень шума. Однако теплорассеивающее устройство с двумя вентиляторами, описанное в этом патенте, не имеет функции удаления пыли.

Другое теплорассеивающее устройство описано в документе U.S. Pat. No. 7630201 и содержит два вентилятора, которые по очереди вращаются в противоположных направлениях для охлаждения радиатора. Однако вентиляторы не могут работать вместе одновременно для охлаждения радиатора, и, таким образом, эффективность рассеивания тепла данного устройства ограничена.

Краткое описание изобретения

Говоря в общем, данное изобретение относится к теплорассеивающему устройству с двумя вентиляторами с функцией удаления пыли. Теплорассеивающее устройство обычно содержит комплект радиатора, крышку, первый охлаждающий вентилятор, второй охлаждающий вентилятор и блок управления. Комплект радиатора содержит множество охлаждающих пластин, расположенных рядом друг с другом. Крышка имеет основную пластину, закрывающую верх комплекта радиатора. Первый и второй охлаждающие вентиляторы расположены на крышке. При включении первый охлаждающий вентилятор может генерировать поток воздуха по направлению к передней верхней секции комплекта радиатора. Подобным образом при включении второй охлаждающий вентилятор может генерировать поток воздуха по направлению к задней верхней секции комплекта радиатора. Блок управления сконфигурирован так, что он либо включает первый и второй вентиляторы при получении рабочего сигнала, либо выполняет следующие шаги при получении сигнала удаления пыли:

(а) одновременное включение первого охлаждающего вентилятора и выключение второго охлаждающего вентилятора на некоторое время; и

(b) одновременное включение второго охлаждающего вентилятора и выключение первого охлаждающего вентилятора на некоторое время.

Посредством блока управления, в течение периода времени шага (а) первый охлаждающий вентилятор генерирует поток воздуха для осуществления теплообмена с охлаждающими пластинами комплекта радиатора, а также для удаления пыли с комплекта радиатора и со второго вентилятора. Подобным образом в течение периода времени шага (b) второй охлаждающий вентилятор может генерировать поток воздуха одновременно для охлаждения комплекта радиатора и для удаления пыли с комплекта радиатора и с первого охлаждающего вентилятора. В частности, в вышеупомянутых шагах, и первый и второй охлаждающие вентиляторы вращаются в одном направлении, без вращения в противоположном направлении.

Предпочтительно после шага (а), но перед шагом (b) блок управления также выполняет шаг одновременного включения первого и второго охлаждающих вентиляторов. Таким образом, когда блок управления выполняет переход от шага (а) к шагу (b), удается избежать ситуации, когда и первый и второй охлаждающие вентиляторы выключены.

В дополнение к этому комплект радиатора имеет преимущественно плоский участок, передний наклонный участок и задний наклонный участок, расположенные в его нижней части. Плоский участок предназначен для контактирования с источником тепла. Передний и задний наклонные участки расположены на противоположных сторонах плоского участка. Передний наклонный участок расположен наискось по направлению к первому охлаждающему вентилятору. Задний наклонный участок расположен наискось по направлению ко второму охлаждающему вентилятору. Кроме того, передний и задний наклонные участки наклонены по направлению к плоскому участку. Соответственно, задний наклонный участок может направлять воздух по направлению ко второму охлаждающему вентилятору при выполнении шага (а), а передний наклонный участок - по направлению к первому охлаждающему вентилятору при выполнении шага (b).

Дальнейшие признаки и преимущества данного изобретения станут понятны при рассмотрении нижеследующего подробного описания изобретения.

Краткое описание фигур

Изобретение проиллюстрировано сопроводительными фигурами, на которых соответствующие детали показаны одинаковыми цифрами, и на которых:

Фиг.1 - общий вид печатной платы и вариант осуществления теплорассеивающего устройства согласно данному изобретению;

Фиг.2 - другой общий вид, частично покомпонентный, для того чтобы показать более подробно нижнюю часть комплекта радиатора теплорассеивающего устройства;

Фиг.3 - вид в поперечном сечении теплорассеивающего устройства, показывающий направление движения потока воздуха, когда оба охлаждающих вентилятора находятся в рабочем состоянии;

Фиг.4 - еще один вид в поперечном сечении теплорассеивающего устройства, показывающий направление движения потока воздуха, когда только левый охлаждающий вентилятор находится в рабочем состоянии; и

Фиг.5 - вид, подобный фиг.4, показывающий направление движения потока воздуха, когда только правый охлаждающий вентилятор находится в рабочем состоянии.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Обращаясь более подробно к фигурам, видно, что на Фиг.1 и 2 изображено теплорассеивающее устройство согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения. Теплорассеивающее устройство содержит первый охлаждающий вентилятор 1, второй охлаждающий вентилятор 2, крышку 3, комплект радиатора 4 и блок управления 5. Следует отметить, что в данном варианте осуществления блок управления 5 интегрирован в печатную плату 8.

Как показано на Фиг.1, комплект радиатора 4 содержит множество охлаждающих пластин 40, расположенных на расстоянии друг от друга в поперечном направлении X. Между соседними охлаждающими пластинами 40 расположены каналы. Крышка 3 содержит основную пластину 30 и две стенки 31, проходящие вниз от противоположных сторон основной пластины 30. Основная пластина 30 закрывает верхнюю поверхность комплекта радиатора 4 и имеет два входных отверстия - 301 и 302, выполненные в ней и разнесенные друг от друга в продольном направлении Y. Первый охлаждающий вентилятор 1 установлен во входном отверстии 301 крышки 3. При включении первый охлаждающий вентилятор 1 может генерировать поток воздуха по направлению к передней верхней секции комплекта радиатора 4. Подобным образом второй охлаждающий вентилятор 2 установлен в другом выходном отверстии 302 крышки 3 и при включении может генерировать поток воздуха по направлению к задней верхней секции комплекта радиатора 4.

Блок управления 5, как правило, содержит микроконтроллер и несколько цепей транзисторных ключей, как будет описано далее.

Как показано на Фиг.2, комплект радиатора 4 имеет преимущественно плоский участок 41 на своей нижней части для контактирования с источником тепла 6. В этом примере источник тепла 6 содержит теплопроводящий блок 61 и теплопоглощающие секции некоторых тепловых труб 7. В другом примере источником тепла 6 может быть CPU (центральный процессор), GPU (графический процессор) или другие теплогенерирующие компоненты.

Как показано на Фиг.3, плоский участок 41 комплекта радиатора 4 контактирует с источником тепла 6. Теплопроводящий блок 61 источника тепла 6 опирается торцом в чип 80 печатной платы 8. Таким образом, тепло, генерируемое чипом 80, может переноситься посредством теплопроводящего блока 61 и тепловых труб 7 к комплекту радиатора 4 для дальнейшего рассеивания.

Как можно увидеть на фигурах 3-5, печатная плата 8 является картой видеоадаптера для монитора внутри компьютерного сервера. Чип 80 является GPU, интегрированным в карту видеоадаптера монитора. Блок управления 5 интегрирован в печатную плату 8 и соединен с первым и вторым охлаждающими вентиляторами 1, 2 для управления питанием двух охлаждающих вентиляторов 1, 2 с целью избирательного включения или выключения первого и второго охлаждающих вентиляторов 1, 2. Наиболее важным является то, что блок управления 5 сконфигурирован так, что он либо включает первый и второй вентиляторы 1, 2 при получении рабочего сигнала, либо выполняет следующие шаги при получении сигнала удаления пыли:

(a) одновременное включение первого охлаждающего вентилятора 1 и выключение второго охлаждающего вентилятора 2; и

(b) одновременное включение второго охлаждающего вентилятора 2 и выключение первого охлаждающего вентилятора 1.

Следует отметить, что каждый из шагов (а) и (b) выполняют на протяжении предопределенного некоторого промежутка времени, такого как, например, десятки секунд или минуты.

Существует несколько способов генерирования рабочего сигнала. Например, нажатие пользователем кнопки быстрого запуска на клавиатуре компьютерного сервера позволяет компьютерному серверу генерировать рабочий сигнал. При другом способе рабочий сигнал может также генерироваться посредством программы, которая управляет компьютерным сервером с целью генерирования рабочего сигнала. При еще одном способе может требоваться, чтобы компьютерный сервер генерировал рабочий сигнал, когда температурным датчиком определяется температура внутри компьютерного сервера, и значение температуры превышает определенное значение.

Подобным образом, существует несколько способов генерирования сигнала удаления пыли. Например, посредством нажатия другой кнопки (такой как, например, кнопки, специально созданной для удаления пыли) на компьютерном сервере или другой кнопки быстрого запуска. При другом способе сигнал удаления пыли может генерироваться компьютерным сервером посредством компьютерной программы. При еще другом способе необходимо, чтобы компьютерный сервер генерировал сигнал удаления пыли, когда общее время работы первого и второго охлаждающих вентиляторов достигает предопределенного стандартного значения.

В любом случае при получении рабочего сигнала блок управления 5 немедленно включает первый и второй охлаждающие вентиляторы 1, 2 для рассеивания тепла. То есть блок управления 5 позволяет запитывать первый и второй охлаждающие вентиляторы 1, 2 таким образом, что первый и второй охлаждающие вентиляторы 1, 2 могут генерировать поток воздуха, как показано стрелками на Фиг.3. В таком состоянии первый и второй охлаждающие вентиляторы 1, 2 работают для рассеивания тепла от печатной платы 8 и чипа 80. Как можно заметить по стрелкам на Фиг.3, частицы А, такие как пыль или пух, находятся на поверхности комплекта радиатора 4, а именно на передней верхней кромке 40а и задней верхней кромке 40b, которые расположены по направлению движения потока воздуха. Кроме того, на поверхностях лопастей первого и второго охлаждающих вентиляторов также есть частицы (не показаны).

В частности, как только блок управления 5 получает сигнал удаления пыли, блок управления 5 выполняет вышеупомянутые шаги (а) и (b) для удаления этих частиц. Во-первых, во время выполнения шага (а) первый охлаждающий вентилятор 1 включен и работает, в то время как второй охлаждающий вентилятор 2 выключают, и он прекращает работать, при управлении блоком управления 5. В это время первый охлаждающий вентилятор 1 генерирует поток воздуха, как показано стрелками на Фиг.4. Согласно направлению движения потока воздуха на Фиг.4, эти частицы А, накопившиеся на задней верхней кромке 40b комплекта радиатора 4, а также частицы, которые находятся на лопастях второго охлаждающего вентилятора 2, сдуваются потоком воздуха первого охлаждающего вентилятора 1. Следует отметить, что в дополнение к удалению пыли, первый охлаждающий вентилятор 1, тем временем, работает также для рассеивания тепла.

Во-вторых, во время выполнения шага (b) первый охлаждающий вентилятор 1 выключен, и он прекращает работать при управлении блоком управления 5. При этом второй охлаждающий вентилятор 2 включается посредством блока управления 5, и он начинает вращаться для генерирования потока воздуха, как показано стрелками на Фиг.5. Согласно направлению движения потока воздуха на Фиг.5, эти частицы А, накопившиеся на передней верхней кромке 40а комплекта радиатора 4, а также частицы, которые находятся на лопастях первого охлаждающего вентилятора 1, сдуваются потоком воздуха второго охлаждающего вентилятора 2. Следует также отметить, что в дополнение к удалению пыли второй охлаждающий вентилятор 2 тем временем работает для рассеивания тепла.

Как описано выше, когда компьютерный сервер генерирует сигнал удаления пыли, блок управления 5 получает сигнал и затем выполняет шаги (а) и (b) для того, чтобы позволить первому и второму охлаждающим вентиляторам 1, 2 удалять пыль поочередно. При необходимости блок управления 5 может также выполнять дополнительный цикл повторения шагов (а) и (b), каждого на некоторое время, и повторять это многократно. В любом случае можно понять, что благодаря управлению блока управления 5 первым и вторым охлаждающими вентиляторами 1, 2, комплект радиатора 4, а также первый и второй охлаждающие вентиляторы 1, 2 могут содержаться в чистоте без накапливания пыли, что имеет значительное положительное влияние на эффективность теплорассеивания всего теплорассеивающего устройства.

Следует отметить, что при включении блоком управления 5 для выполнения обычного процесса рассеивания тепла оба охлаждающих вентилятора 1, 2 вращаются в направлении вращения. В дополнение к этому, в ответ на сигнал удаления пыли, блок управления 5 управляет первым и вторым охлаждающими вентиляторами 1, 2, чтобы они продолжали вращаться в одинаковом направлении вращения. Это значительно отличается от уровня техники, где охлаждающие вентиляторы сконструированы таким образом, чтобы вращаться в противоположных направлениях с целью удаления пыли.

Когда первый и второй охлаждающие вентиляторы 1, 2 поочередно запускаются, как было упомянуто в шагах (а) и (b), может случиться так, что оба охлаждающих вентилятора 1, 2 выключатся одновременно на короткий промежуток времени. Это может случиться, например, вследствие задержки цепи. Иногда, вследствие недолгого выключения, пользователем может также быть некорректно сделан вывод о неисправности. В связи с этим блок управления 5 может быть также сконфигурирован для выполнения шага одновременного включения первого и второго охлаждающих вентиляторов 1, 2 после шага (а), но перед шагом (b) таким образом, чтобы избежать одновременного выключения обоих охлаждающих вентиляторов 1, 2.

В данном предпочтительном варианте осуществления блок управления 5 интегрирован в карту видеоадаптера монитора; хотя в других вариантах осуществления он также может быть интегрирован в материнскую плату компьютерного сервера. Так или иначе ресурсы GPU карты видеоадаптера монитора или CPU материнской платы могут использоваться с целью замены микроконтроллера блока управления 5. Альтернативно блок управления 5 может быть независимым электронным модулем.

Обращаясь обратно к Фиг.2, комплект радиатора 4 имеет нижнюю часть, содержащую передний наклонный участок 42 и задний наклонный участок 43 на противоположных сторонах плоского участка 41. Передний и задний наклонные участки 42, 43 наклонены по направлению к плоскому участку 41, как показано на Фиг.3. Охлаждающие пластины 40 комплекта радиатора 4 расположены бок о бок и соединены вместе. Каждая охлаждающая пластина 40 выполнена преимущественно из меди или алюминия посредством штамповки металла. Каждая охлаждающая пластина 40 содержит основную пластину 401 вместе со средней согнутой кромкой 402, а также переднюю согнутую под наклоном кромку 403 и заднюю согнутую под наклоном кромку 404, каждая из которых проходит от нижней части основной пластины 401. Эти средние согнутые кромки 402 охлаждающих пластин 40 вместе образуют плоский участок 41 комплекта радиатора 4. Эти передние, согнутые под углом кромки 403 охлаждающих пластин 40 вместе образуют передний наклонный участок 42 комплекта радиатора 4. Также эти задние согнутые под углом кромки 404 охлаждающих пластин 40 вместе образуют задний наклонный участок 43 комплекта радиатора 4. Однако следует отметить, что это является лишь примером осуществления комплекта радиатора 4, и комплект радиатора 4 может быть выполнен любым другим способом, как, например, посредством процесса экструзии алюминия.

Кроме того, передний наклонный участок 42 комплекта радиатора 4 расположен наискось по направлению к первому охлаждающему вентилятору 1, а задний наклонный участок 43 комплекта радиатора 4 расположен наискось по направлению ко второму охлаждающему вентилятору 2. Как показано на Фиг.4, задний наклонный участок 43 комплекта радиатора 4 выполнен таким образом, чтобы направлять поток воздуха по направлению ко второму охлаждающему вентилятору 2. С другой стороны, передний наклонный участок 42 комплекта радиатора 4 служит для направления потока воздуха по направлению к первому охлаждающему вентилятору 1, как показано на Фиг.5. Однако передний и задний наклонные участки 42, 43 комплекта радиатора 4 могут быть удалены из конструкции всего устройства без значительного влияния на его рабочие характеристики.

Следует понимать, что несмотря на то, что был показан и описан конкретный вариант осуществления изобретения, могут быть выполнены различные модификации. Такие модификации, находящиеся в области и объеме охраны изобретения, покрываются формулой изобретения.

Изобретение относится к теплорассеивающему устройству с двумя вентиляторами с функцией удаления пыли. Техническим результатом является повышение эффективности рассеивания тепла и расширение функциональных возможностей за счет функции удаления пыли. Устройство содержит: комплект радиатора; крышку, включающую основную пластину, закрывающую верхнюю поверхность комплекта радиатора и имеющую два входных отверстия, выполненные в ней и разнесенные друг от друга в продольном направлении; и первый охлаждающий вентилятор, установленный в одном из двух входных отверстий крышки для генерирования потока воздуха по направлению к передней верхней секции комплекта радиатора; второй охлаждающий вентилятор, установленный в другом входном отверстии крышки для генерирования потока воздуха по направлению к задней верхней секции комплекта радиатора; и блок управления, сконфигурированный так, чтобы либо включать первый и второй вентиляторы при получении рабочего сигнала, либо выполнять следующие шаги при получении сигнала удаления пыли: одновременное включение первого охлаждающего вентилятора и выключение второго охлаждающего вентилятора на некоторое время; и одновременное включение второго охлаждающего вентилятора и выключение первого охлаждающего вентилятора на некоторое время. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Теплорассеивающее устройство, содержащее:
комплект радиатора, включающий множество охлаждающих пластин, расположенных взаимно перпендикулярно на расстоянии друг от друга и имеющих преимущественно плоский участок на своей нижней части для контактирования с источником тепла;
крышку, включающую основную пластину, закрывающую верхнюю поверхность комплекта радиатора и имеющую два входных отверстия, выполненные в ней и находящиеся на расстоянии друг от друга в продольном направлении; и
первый охлаждающий вентилятор, установленный в одном из двух входных отверстий крышки, для генерирования потока воздуха по направлению к передней верхней секции комплекта радиатора;
второй охлаждающий вентилятор, установленный в другом входном отверстии крышки, для генерирования потока воздуха по направлению к задней верхней секции комплекта радиатора; и
блок управления, сконфигурированный так, чтобы либо включать первый и второй вентиляторы при получении рабочего сигнала, либо выполнять следующие шаги при получении сигнала удаления пыли:
(a) одновременное включение первого охлаждающего вентилятора и выключение второго охлаждающего вентилятора; и
(b) одновременное включение второго охлаждающего вентилятора и выключение первого охлаждающего вентилятора.

2. Теплорассеивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что после шага (а), но перед шагом (b), блок управления также выполняет шаг одновременного включения первого и второго вентиляторов.

3. Теплорассеивающее устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя часть комплекта радиатора также имеет передний наклонный участок и задний наклонный участок, расположенные на противоположных сторонах плоского участка, при этом передний и задний наклонные участки расположены наискось по направлению к первому и второму охлаждающим вентиляторам соответственно, и оба наклонены по направлению к плоскому участку.

4. Теплорассеивающее устройство по п.2, отличающееся тем, что нижняя часть комплекта радиатора также имеет передний наклонный участок и задний наклонный участок, расположенные на противоположных сторонах плоского участка, при этом передний и задний наклонные участки расположены наискось по направлению к первому и второму охлаждающим вентиляторам соответственно, и оба наклонены по направлению к плоскому участку.

5. Блок управления, служащий для управления первым охлаждающим вентилятором и вторым охлаждающим вентилятором и сконфигурированный так, чтобы либо включать первый и второй вентиляторы при получении рабочего сигнала, либо выполнять следующие шаги при получении сигнала удаления пыли:
(a) одновременное включение первого охлаждающего вентилятора и выключение второго охлаждающего вентилятора; и
(b) одновременное включение второго охлаждающего вентилятора и выключение первого охлаждающего вентилятора.

6. Блок управления по п.5, отличающийся тем, что после шага (а), но перед шагом (b), блок управления также выполняет шаг одновременного включения первого и второго охлаждающих вентиляторов.