專利名稱：通風系統(tǒng)及支架裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明實施例討論的是涉及一種基于風扇的通風系統(tǒng)以及具有安裝在上面用來 冷卻設備的該通風系統(tǒng)的一種支架裝置。
背景技術：
電子設備，如服務器設備，內(nèi)部經(jīng)常具有冷卻風扇來對該電子設備工作期間所產(chǎn) 生的熱進行散發(fā)。為冷卻目的風扇將周圍的空氣帶入到設備中(例如，見日本特許公開 實用新型公開號6-87695、日本特許公開發(fā)明公開號2007-218150以及日本特許公開號 3-168399)。近年來大部分電子設備已經(jīng)取得更高的性能，其結(jié)果也增加了在工作期間的發(fā)熱 量。這種電子設備已經(jīng)變得更加緊湊和更薄，很難讓空氣在其中流通。因此，對于不斷增加 的發(fā)熱量來說空氣量會經(jīng)常不足。為了解決這個問題，如電子設備經(jīng)常提供多個并排設置 的風扇，并且將每個風扇的葉片轉(zhuǎn)速設定為相對高以提供足夠的空氣量。在許多情況下，電 子設備，如服務器設備，使用在多塊電子設備安裝在設備安裝支架上的狀態(tài)下。由于安裝在設備架上面多塊電子設備中的每個在工作期間都產(chǎn)生噪音，這種設備 架經(jīng)常是讓人生煩的嘈雜。為了減低噪音，最近的設備安裝支架包含有設置為環(huán)繞在電子 設備安裝空間周圍來作為噪音控制措施的吸音材料壁。然而，在這種具有噪音控制措施的設備安裝支架中，環(huán)繞在設備安裝空間周圍的 吸音材料壁在流入空氣到設備安裝空間路徑上增加了對流入空氣的阻力。因此，進入的空 氣體積對于冷卻電子設備目的來說會經(jīng)常不足。為了解決這個問題，這種設備安裝支架經(jīng) 常提供將周圍空氣帶入到電子設備安裝空間內(nèi)的風扇。進一步地，這種設備安裝支架經(jīng)常 提供多個并排設置的風扇，并且將每個風扇的葉片轉(zhuǎn)速設定為相對高以在電子設備安裝空 間中提供足夠的空氣量。一般而言，當風扇葉片的轉(zhuǎn)速增加時，在工作期間由風扇產(chǎn)生的噪音變得格外大 聲，與轉(zhuǎn)速增加的五次或六次冪成比例。因此，最近經(jīng)常具有多個風扇的電子設備往往會 產(chǎn)生來自風扇的增大的高聲噪音，其中該多個風扇的轉(zhuǎn)速為了足夠的空氣量被設定為相對
尚ο當電子設備安裝在具有上述提及噪音控制措施的設備安裝支架上時，可降低由電 子設備本身的風扇所產(chǎn)生的噪音。然而，轉(zhuǎn)速被設定為相對高以在電子設備安裝空間內(nèi)提 供足夠的空氣量的多個風扇，將會產(chǎn)生大聲噪音。近年來，這種設備安裝支架常常安裝在辦 公室內(nèi)，辦公室內(nèi)的人們經(jīng)常抱怨由電子設備安裝支架的風扇所產(chǎn)生的噪音。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在本發(fā)明實施例一個方案中的目的是提供一種能夠提供足夠空氣量并具有 降低的噪聲的通風系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方案，通風系統(tǒng)包括多個風扇單元。每個風扇單元包括產(chǎn)生空氣氣流的風扇，以及設置在關于所述風扇的空氣氣流的上游并限定具有方形截面的 流道以引導空氣進入到風扇中的管(duct)，所述流道與所述風扇的轉(zhuǎn)動軸共軸。所述風扇 單元排列在與軸交叉的方向上，以使多個所述轉(zhuǎn)動軸互相平行設置。


圖IA至圖IC示出了根據(jù)第一實施例的一種設備安裝支架。圖2示意性示出了根據(jù)第一實施例的一種服務器設備的內(nèi)部結(jié)構。圖3A至圖3C示出了根據(jù)一個對比示例的設備安裝支架。圖4為根據(jù)第一實施例的一種通風系統(tǒng)的透視圖。圖5A至圖5C示出了在根據(jù)第一實施例的通風系統(tǒng)中一組風扇和管的細節(jié)。圖6示出了在由多個與軸不等距離的壁構成的管附著在風扇時葉片的旋轉(zhuǎn)平衡 的缺失(loss of rotational balance)。圖7示出了通過每個風扇都提供有根據(jù)第一實施例的管的結(jié)構在通風系統(tǒng)中的 噪音降低。圖8示出了在多個風扇共享單個管時每個風扇葉片的旋轉(zhuǎn)平衡的缺失。圖9示出了圓截面管附著于(attach to)風扇的狀態(tài)。圖10為表示P-Q特性、阻抗特性以及噪聲特性的圖示，其中P-Q特性是在方形截 面管風扇中靜壓(P)關于空氣量(Q)的變化，阻抗特性是通風阻抗關于空氣量的變化，噪聲 特性是噪聲電平(noise level)關于空氣量的變化。圖11為表示當由圓截面管風扇供應圖10所示的必要空氣量時P-Q特性、阻抗特 性以及噪聲特性的圖示。圖12為表示在方形截面管風扇或圓截面管風扇產(chǎn)生的噪聲與風扇葉片的轉(zhuǎn)動頻 率之間關系的圖示。圖13為當附著圓截面管時與附著方形截面管時的情況相比噪聲增加的計算結(jié)果 的表格。圖14為當附著圓截面管時與在附著方形截面管時的情況相比噪聲增加的計算結(jié) 果的表格。圖15為噪聲衰減量依賴于管長度的表格。圖16為長度在優(yōu)選范圍內(nèi)的管中可得的噪聲衰減量的表格。圖17為示出一種根據(jù)第二實施例將管附著在每個風扇上的結(jié)構的截面圖。
具體實施例方式下文中，參考附圖將描述一種通風系統(tǒng)及設備安裝支架的實施例。圖IA至圖IC示出了根據(jù)第一實施例的設備安裝支架。圖IA示出了設備安裝支架100的側(cè)表面。圖IB為沿圖IA中IB-IB線的截面圖。 圖IC為沿圖IA中IC-IC線的截面圖。圖IA至圖IC中所示出的設備安裝支架100設置有架外殼110。架外殼110包括 下面將描述的設備安裝空間110a、第一空氣導管IlOb以及第二空氣導管110c。 六個服務器設備200以堆疊方式安裝在設備安裝空間1 IOa中。第一空氣導管1 IOb是環(huán)境空氣進入到設備安裝空間IlOa中的通道，以實現(xiàn)冷卻服務器設備200的目的。第二 空氣導管IlOc是在冷卻服務器設備200后引導空氣從設備安裝空間IlOa排出到設備安裝 支架100外的通道。安裝在設備安裝空間IlOa中的每個服務器設備200具有通過吸入環(huán)境空氣來冷 卻內(nèi)部的電子部件或其它設備的功能。圖2示意性示出了根據(jù)第一實施例的服務器設備的內(nèi)部結(jié)構。如圖2所示，每個服務器設備200內(nèi)部具有多個電子部件220。電子部件220使用 電源供應單元210供應的電源進行工作，并在工作期間產(chǎn)生熱量。為了冷卻電子部件220， 每個服務器設備200設置有用于吸入環(huán)境空氣的風扇230。在第一實施例中，由于服務器設備200都很薄，很難讓冷卻空氣流經(jīng)服務器設備 200。如果吸入的環(huán)境空氣量很少，則服務器設備200內(nèi)部的空氣量可能不足。為了避免這 種空氣不足，每個服務器設備200具有并排設置的多個設備風扇230，以盡可能多地吸入空 氣。每個設備風扇230葉片的轉(zhuǎn)速設定為相對高，以增加吸入的環(huán)境空氣量。一般來說，當風扇葉片的轉(zhuǎn)速增加時，風扇在工作期間產(chǎn)生的噪聲也會變得格外 大聲，與轉(zhuǎn)速增加的五次或六次冪成比例。因而，在第一實施例的服務器設備200中，具有 轉(zhuǎn)速設定得相對高的葉片的設備風扇230產(chǎn)生大聲的噪聲。由于本實施例的每個服務器設 備200提供有多個設備風扇230，因此整個設備產(chǎn)生更大的噪聲。如上所描述的，在第一實施例中，認為吸入盡可能多的空氣到服務器設備200中 比降低噪聲更重要。為了降低噪聲，在圖IA至圖IC所示的設備安裝支架100中，采取下面的噪聲控制 措施防止安裝在支架100上的服務器設備200產(chǎn)生的噪聲泄漏。在第一實施例中，如圖IB所示，安裝服務器設備200在內(nèi)的設備安裝空間IlOa設 置在第一空氣導管IIOb和第二空氣導管IlOc之間，其中第一空氣導管IlOb在氣流上游， 第二空氣導管IlOc在沿著圖IB中箭頭C方向的氣流下游。如圖IA或圖IB所示，用于吸入 環(huán)境空氣到設備安裝支架100來實現(xiàn)冷卻服務器設備200目的的空氣入口 100a，設置在設 備安裝支架100的側(cè)壁上，其中該側(cè)壁構成了第一空氣導管110b。在冷卻后排放空氣的空 氣出口 IOOb設置在構成第二空氣導管IlOc的側(cè)壁上。由于具有這種結(jié)構，設備安裝空間 IlOa與該設備安裝支架100的外部相分離，因而可降低服務器設備200產(chǎn)生的噪聲泄漏。設備安裝空間110a、第一空氣導管IlOb以及第二空氣導管IlOc在它們的內(nèi)壁表 面上均具有平板狀噪聲吸收構件120。噪聲吸收構件120由吸收噪聲的橡膠或具有大于架 外殼110的壁的噪聲吸收能力的其它材料形成。以這種方式，第一實施例的設備安裝空間 IlOa被噪聲吸收構件120所環(huán)繞。服務器設備200產(chǎn)生的噪聲被噪聲吸收構件120吸收。在第一實施例中，附著于第一空氣導管IlOb和第二空氣導管IlOc的噪聲吸收構 件120也用于吸收稍后描述的設置在設備安裝支架100中的多個風扇所產(chǎn)生的噪聲。 在設備安裝支架100中，通過空氣入口 IOOa吸入到設備安裝支架100中用于冷卻 目的的空氣，經(jīng)由第一空氣導管IlOb朝著設備安裝空間IlOa流動。因而，與例如空氣入口 直接設置在環(huán)繞設備安裝空間IlOa的壁中的情況相比，吸入到設備安裝空間IlOa的空氣 傾向于流動較不順暢(lesssmoothly)。為了避免這種問題，設備安裝支架100設置有通風 系統(tǒng)300。通風系統(tǒng)300布置在第一空氣導管IlOb的中間，以積極地(actively)將在第一空氣導管IlOb中流動的空氣供應到設備安裝空間IlOa中。通風系統(tǒng)300包括排列在與空氣流動相垂直方向的五個風扇310，以及每個都連 接每個風扇310的空氣入口的五個管320。通風系統(tǒng)300具有五個風扇310，以促進上述描 述的傾向 于不順暢的空氣流動，并提供足夠的流進設備安裝空間IlOa的空氣量。每個風扇 310的葉片的轉(zhuǎn)速都設定的相對高，以提高通風能力。設備安裝支架100在設備安裝空間IlOa的出口也具有五個風扇400。風扇400將 進行冷卻后從服務器設備200排出的空氣從設備安裝空間IlOa引導向第二空氣導管110c。 不必使在第二空氣導管IlOc側(cè)的風扇400與在第一空氣導管IlOb側(cè)的風扇310具有同樣 高的通風能力。風扇400能向第二空氣導管IlOc送空氣就足夠了。由于這種理由，認為噪 聲降低比在第二空氣導管IlOc側(cè)的風扇400的通風能力更重要，因而風扇400葉片的轉(zhuǎn)速 設定得相對低。下文中，將描述與第一實施例的設備安裝支架100相比根據(jù)一個對比示例的設備 安裝支架。圖3A至圖3C示出了根據(jù)該對比示例的設備安裝支架。圖3A示出了根據(jù)該對比示例的設備安裝支架500的側(cè)表面。圖3B是沿著圖3A 中IIIB-IIIB線的截面圖。圖3C是沿著圖3A中IIIC-IIIC線的截面圖。在圖3A至圖3C中，與在圖IA至圖IC中所示第一實施例的設備安裝支架100的 部件相當?shù)牟考?，通過圖IA至圖IC同樣的附圖標記來表示，其描述將省略。在根據(jù)圖3A至圖3C所示的對比示例的設備安裝支架500中，用于供應足夠空氣 進入到設備安裝空間IlOa的五個風扇510設置在設備安裝空間IlOa的入口。與上述描述的第一實施例的通風系統(tǒng)300的五個風扇310類似，為提高通風能力 五個風扇510的葉片具有相對高的轉(zhuǎn)速。通常當風扇葉片的轉(zhuǎn)速增加時，風扇在工作過程 中產(chǎn)生的噪聲變得格外大聲，與轉(zhuǎn)速增加的五次或六次冪成比例。由于這個原因，如上述具 有轉(zhuǎn)速設定為相對高的葉片的風扇產(chǎn)生了大聲的噪聲。在根據(jù)對比示例的設備安裝支架500中，五個風扇510產(chǎn)生的噪聲總量僅由第一 空氣導管IlOb的壁和噪聲吸收構件120來抑制(control)。然而，如上所描述的由風扇510 產(chǎn)生的噪聲經(jīng)常太大聲，以致不能僅由第一空氣導管IlOb的壁和噪聲吸收構件120抑制 住。近年來，這種設備安裝支架經(jīng)常安裝在辦公室。例如，如果在圖3A至圖3C所示的對比 設備安裝支架500安裝在辦公室中，人們經(jīng)常會對由對比設備安裝支架500產(chǎn)生的大噪聲 進行抱怨。與根據(jù)上述描述的對比示例的設備安裝支架500相比較，具有葉片轉(zhuǎn)速設定得相 對高的通風系統(tǒng)300的風扇310所產(chǎn)生的噪聲，通過管320來抑制，其中管320連接至圖IA 至圖IC所示的第一實施例的設備安裝支架100中的風扇310。下文中，將詳細描述通風系統(tǒng)300的細節(jié)，重點在用于降低風扇310產(chǎn)生的噪聲的 通風系統(tǒng)300的機械構造。圖4是通風系統(tǒng)300的透視圖。如圖4所示，通風系統(tǒng)300具有排列在與空氣流動W相垂直的方向上的五個風扇 310。連接每個風扇310空氣入口的每個管320具有方形截面(square section)。圖5A至圖5C示出了通風系統(tǒng)的一組風扇和管的細節(jié)。
圖5A為從空氣流入的那側(cè)看一組風扇310和管320的平面圖。圖5B為沿著圖5A 中VB-VB線的一組風扇310和管320的截面圖。圖5C為沿著圖5A中VC-VC線的一組風扇 310和管320的截面圖。風扇310包括軸311、葉片312以及圓筒狀外殼313。葉片312附著在軸311上。 外殼313沿著軸311延伸。如圖5A所示，在第一實施例中，從空氣流入的那側(cè)看，風扇310 的外殼313形成為方形。風扇310的內(nèi)部圓筒是環(huán)繞葉片312的圓筒形管。當風扇310的軸311旋轉(zhuǎn)時，葉片312產(chǎn)生從空氣流入端313a向著空氣流出端 313b的空氣流動。如圖4所示，在第一實施例的通風系統(tǒng)300中，五個風扇310排列在與空 氣流動垂直的方向。管320是一個方形截面管，它的橫截面大于空氣流入端313a的橫截面。管320連 接到空氣流入端313a，并朝著空氣流入端313a引導空氣流入到風扇310中。方形截面管 320中心軸的延伸線H與軸311重合(coincident)。管320的外部尺寸與風扇310的方形 外殼313的外部尺寸相一致。在軸旋轉(zhuǎn)時利用葉片產(chǎn)生空氣流的這些風扇，如第一實施例的風扇310，所產(chǎn)生的 空氣流入撞擊旋轉(zhuǎn)的葉片。當空氣非均勻地撞擊葉片時，力不均衡地施加在葉片上。因而， 葉片的旋轉(zhuǎn)平衡缺失了，并且其結(jié)果是產(chǎn)生了噪聲。在第一實施例中，引導空氣到風扇310的空氣流入端313a的管320具有方形截 面，并且方形截面管320中心軸的延伸線H與軸311重合。在這種結(jié)構中，構成管320的四 個壁實質(zhì)上(substantially)與軸311等距離。因而，如圖5B的沿著VB-VB線的截面圖所 示，其中該VB-VB線平行于管320的壁，空氣被引入到風扇310中使得在平行于壁的截面中 均勻地撞擊每個葉片312。在這種結(jié)構中，管320的四個角也實質(zhì)上與軸311等距離。因 而，如圖5C的沿著VC-VC線的截面圖所示，其中該VC-VC線是管320的方形截面的對角線， 空氣被引入到風扇310中使得還在沿著方形對角線的截面中均勻地撞擊每個葉片312。在第一實施例中，由于管320具有方形截面，因此空氣被引入到風扇310中，使其 在包括管320中心軸H的每個截面中均勻地撞擊葉片312。因而，在風扇310工作過程中保 持葉片312的旋轉(zhuǎn)平衡。與第一實施例的結(jié)構相比，在由多個與軸不等距離的壁構成的管附著于風扇的結(jié) 構中，葉片的旋轉(zhuǎn)平衡缺失了。下面將描述該平衡的缺失。圖6示出了在由多個與軸不等距離的壁構成的管附著于風扇時葉片旋轉(zhuǎn)平衡的 缺失。圖6示出了一種狀態(tài)的截面圖，在該狀態(tài)中，不同于第一實施例，由多個與軸311a 不等距離的壁構成的管320a附著于空氣流入側(cè)的風扇310a。風扇310a等同于本實施例 的風扇310。如圖6所示，圖中管320a的上壁比下壁距離軸311a更遠。具有這樣的結(jié)構， 圖中上壁附近的葉片312a比圖中下壁附近的葉片312b接收更大量的通過管320a的空氣。 由于在葉片312a上施加了比在葉片312b上更大的力，所以葉片的旋轉(zhuǎn)平衡缺失了。在第一實施例中，由于空氣通過方形截面管320被引入到風扇310上以便其均勻 地撞擊葉片312，在風扇310工作過程中保持葉片312的旋轉(zhuǎn)平衡。以這樣的方式，降低了 由風扇310產(chǎn)生的噪聲。在第一實施例的通風系統(tǒng)300中，五個風扇310排列在如上描述的與空氣流動相垂直的方向上。如圖4所示，管320附著于五個風扇310的每個風扇。如上所描述的，在第 一實施例的通風系統(tǒng)300中也通過每個風扇310設置管320的結(jié)構能降低噪聲。圖7示出了通過每個風扇設置有管的結(jié)構在通風系統(tǒng)中的噪聲降低。圖7是在通風系統(tǒng)300中管320的縱截面圖，其中在該通風系統(tǒng)300中風扇310 和管320以圖4所示的方式排列。如圖7所示，在第一實施例中，每個風扇310設置有方形截面管320。方形截面管 320使空氣均勻地撞擊每個風扇310的葉片312。因而，如上所述保持了每個風扇310葉片 312的旋轉(zhuǎn)平衡。例如，在多個風扇共享一個單管的結(jié)構中，與第一實施例的結(jié)構相比，葉片的旋轉(zhuǎn) 平衡缺失了。下面將描述這種平衡的缺失。圖8示出了在多個風扇共享一個單管時每個風扇葉片的旋轉(zhuǎn)平衡的缺失。圖8是單個加長矩形截面管320b附著于三個風扇310b的結(jié)構的截面圖，其中風 扇310b等同于第一實施例的風扇310。在這種結(jié)構中，每個風扇310b供應的空氣流動在 相鄰風扇310b之間相互交叉，由此擾亂了該空氣流動。結(jié)果，力不均勻地施加在每個風扇 310b的葉片312c上，每個風扇310b葉片312c的旋轉(zhuǎn)平衡缺失了。然而，在第一實施例中，附著于每個風扇310的管320引導空氣分別到每個風扇 310中，以使空氣均勻地撞擊葉片312。因而，能避免上述空氣流動的擾亂。以這樣的方式， 對于所有的風扇310保持了工作葉片312的旋轉(zhuǎn)平衡。結(jié)果，降低了整個通風系統(tǒng)300所 產(chǎn)生的噪聲。在第一實施例中，如上所描述的，通過附著于每個風扇310的方形截面管320引導 空氣到相應風扇310以便空氣均勻撞擊葉片312的結(jié)構，降低了由風扇310產(chǎn)生的噪聲?？赡軙紤]為引導空氣至風扇310，圓截面管比本發(fā)明的方形截面管320更可取。 然而，在本實施例中由于下面的原因而采用方形截面管320。圖9示出了圓截面管附著于風扇的狀態(tài)。圖9為不同于第一實施例的圓截面管320c附著于空氣流入側(cè)風扇310c的狀態(tài)的 透視圖。風扇310c等同于第一實施例的風扇310。圓截面管320c的中心軸的延伸線I重 合于風扇310c的軸。具有這樣的結(jié)構，在嚴格意義上，與第一實施例中的方形截面管320 的結(jié)構相比，管320c的內(nèi)壁表面與軸311等距離。因而，在如圖9所示的結(jié)構中，空氣被引 入來以更均勻的方式撞擊風扇310c的葉片。然而，垂直于沿縱向空氣流動的圓截面管320c的圓形橫截面，比垂直于沿縱向空 氣流動的第一實施例方形截面管320的方形橫截面小。因而，在圓截面管320c中空氣流動 的通風阻抗大于方形截面管320中的通風阻抗。當通風阻抗變高時，空氣量將被降低。因 此，為了補償空氣量的減少和利用如圖9所示結(jié)構提供與第一實施例相當?shù)目諝饬?，必?提高葉片的轉(zhuǎn)速和提高風扇310C的通風能力。然而，當轉(zhuǎn)速提高時，風扇會產(chǎn)生更大的噪 聲。下文中，將描述在用圓截面管風扇供應等同于用方形截面管風扇獲得的空氣量時 引起的較大噪聲的產(chǎn)生。圖10為表示P-Q特性、阻抗特性和噪聲特性的圖示，其中P-Q特性是在方形截面 管風扇中靜壓(P)關于空氣量(Q)的變化，阻抗特性是通風阻抗關于空氣量的變化，噪聲特性是噪聲電平關于空氣量的變化。在圖10的曲線圖Gl中，空氣量標在橫軸，而靜壓、通風阻抗以及噪聲電平標在豎軸。曲線圖Gl示出了表示在方形截面管風扇中P-Q特性的第一 P-Q特性曲線Ll、表示 阻抗特性的第一阻抗特性曲線L2以及表示噪聲特性的第一噪聲特性曲線L3。這里，在圖10的曲線圖Gl中，在點劃線示出的大小(level)處的空氣量認為是為 冷卻目的必要的空氣量P1?，F(xiàn)在，將討論當必要的空氣量Pl由圓截面管風扇供應時在P-Q 特性、阻抗特性和噪聲特性上的變化。圖11是表示在圖10所示的必要空氣量由圓截面管風扇供應時P-Q特性、阻抗特 性和噪聲特性的圖示。在圖11的曲線圖G2中，空氣量標在橫軸，而靜壓、通風阻抗以及噪聲電平標在豎 軸。在曲線圖G2中，圖10的曲線圖Gl上的第一 P-Q特性曲線Li、第一阻抗特性曲線L2以 及第一噪聲特性曲線L3由虛線表示。由于圓截面管風扇的圓形橫截面小于如上所描述的方形截面管的方形橫截面，所 以在任意空氣量被提供通風時圓截面管風扇的通風阻抗大于方形截面管風扇的通風阻抗。 因而，圓截面管風扇的阻抗特性大于方形截面管風扇的阻抗特性。在圖11的曲線圖G2中， 示出了表示圓截面管風扇的阻抗特性的第二阻抗特性曲線L2’。這里，假定圓截面管風扇的通風能力等于方形截面管風扇的通風能力，即圓截面 管風扇的P-Q特性等于由上面第一 P-Q特性曲線Ll表示的P-Q特性。然后，能由圓截面管風扇供給的空氣量為相應于第二阻抗特性曲線L2’與第一阻 抗特性曲線Ll的交點的空氣量P2，其中第二阻抗特性曲線L2’表示如上所描述的高阻抗特 性。如圖11所示，空氣量P2小于必要空氣量P1。為了補償關于必要空氣量Pl的不足，以及為了通過圓截面管風扇提供必要空氣 量P1，必須將第一 P-Q特性曲線Ll表示的P-Q特性提高到下面所描述的P-Q特性。也即， 為了提供必要空氣量P1，必須將該P-Q特性提高至在曲線圖G2上第二 P-Q特性曲線Li’表 示的P-Q特性，其中第二 P-Q特性曲線Li’與相應于第二阻抗特性曲線L2’上必要空氣量 Pl的點交叉。對P-Q特性這樣的提高通過提高圓截面管風扇的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。這里，假定P-Q特 性提高至第二 P-Q特性曲線Li’表示的P-Q特性，需要轉(zhuǎn)速提高至與第一 P-Q特性曲線Ll 表示的P-Q特性相應的轉(zhuǎn)速的η倍。如上所提及的，當風扇轉(zhuǎn)速提高時，風扇產(chǎn)生的噪聲變的大聲，與轉(zhuǎn)速增加的五次 或六次冪成比例。也即，風扇的噪聲特性與轉(zhuǎn)速增加的五次或六次冪成比例增加。另外，當 風扇轉(zhuǎn)速改變時，表示風扇噪聲特性的曲線形狀也發(fā)生改變。圖11的曲線圖G2示出了與圓截面管風扇轉(zhuǎn)速的η倍增加的五次冪或六次冪成比 例增加的噪聲特性，以及其形狀變化依賴于轉(zhuǎn)速變化的第二噪聲特性曲線L3’。當通過圓截面管風扇提供必要空氣量Pl時，隨著風扇轉(zhuǎn)速增加，噪聲增加的量相 應于圖G2上第一噪聲特性曲線L3和第二噪聲特性曲線L3’之間的差值。圖13和圖14示出了與當方形截面管附著于風扇時的情況相比，當圓截面管附著 于風扇時噪聲增加的計算結(jié)果。
圖13的表格示出了當如下描述的方形截面管和圓截面管分別附著于風扇時的計 算結(jié)果，其中該風扇具有從圖5A示出的空氣流入側(cè)看形成為40-mm方形的外殼。方形截面 管每個邊都為40mm，其外形與風扇外殼的外形相一致。圓截面管直徑是40mm。圖14的表格示出了當如下描述的方形截面管和圓截面管分別附著于風扇時的計 算結(jié)果，其中該風扇具有從空氣流入側(cè)看形成為140-mm方形的外殼。方形截面管每邊都為 140mm。圓截面管直徑為140mm。在圖13和圖14的表格中計算結(jié)果表明了，與方形截面管風扇相比，在圓截面管風 扇中的噪聲電平增加了 5. 77dB(A)。噪聲電平的增加是由于，為了增加與方形截面管風扇相 比用圓截面管風扇降低了 0. 79倍的空氣量，將轉(zhuǎn)速增加了 1. 27倍。圖12是表示了由方形截面管風扇或圓截面管風扇產(chǎn)生的噪聲與風扇葉片轉(zhuǎn)動頻 率之間關系的圖示。圖12的曲線圖G3示出了具有40mm-方形外殼的風扇的轉(zhuǎn)動頻率和噪聲之間的關 系。在圖12的曲線圖G3，風扇葉片的轉(zhuǎn)動頻率標在水平軸，而噪聲電平(聲壓電平)標在 豎軸。曲線圖G3包括當方形截面管附著于風扇時通過實線表示噪聲和轉(zhuǎn)動頻率之間關系 的第一曲線L4。曲線圖G3也包括當圓形截面管附著于風扇而不改變風扇通風能力時，通過 點劃線表示噪聲和轉(zhuǎn)動頻率之間關系的第二曲線L5。曲線圖G3也包括當圓形截面管附著 于風扇而提高風扇通風能力直至獲得必要的空氣量時，通過虛線表示噪聲和轉(zhuǎn)動頻率之間 關系的第三曲線L6。圖12的曲線圖G3顯示了在轉(zhuǎn)動頻率約為5kHz時當兩種風扇都具有同樣的通風 能力時，用圓形截面管的風扇產(chǎn)生的噪聲小于用方形截面管的風扇產(chǎn)生的噪聲。這是因為， 如上描述的，圓形截面管在空氣撞擊葉片的均勻性上具有優(yōu)于方形截面管的優(yōu)點。然而，當 圓形截面管附著于風扇而不改變?nèi)缟纤枋龅娘L扇的通風能力時，通風阻抗增加，因而可 供應的空氣量降低到必要空氣量之下。當提高風扇的通風能力直至獲得必要的空氣量時， 如曲線圖G3上的第三曲線L6所示，噪聲電平在寬頻率范圍內(nèi)顯著提高。如上面參考圖9至圖14所描述的，圓截面管在空氣撞擊葉片的均勻性上具有優(yōu)于 方形截面管的優(yōu)點，但是同時由于增加的通風阻抗也具有較高噪聲電平的缺點。因而，在參 考圖4至圖7描述的第一實施例的通風系統(tǒng)300中采用方形截面管320。由風扇310產(chǎn)生 的噪聲通過引導空氣以使空氣均勻地撞擊葉片312的方形截面管320而降低。在通風系統(tǒng)300中，附著于風扇310外殼313的空氣流入端313a的管320，也用作 在例如維護圖1的設備安裝支架100期間的手指保護套(fingerguard)。這里，方形截面管320的管長優(yōu)選為方形橫截面每邊長度的約1. 5至4倍，該方形 橫截面每邊的長度相應于風扇310外殼313的尺寸。下面將描述管的長度。管長優(yōu)選范圍的下限等于獲得0. 5dB(A)噪聲衰減量時的長度。0. 5dB(A)噪聲衰 減量為在一般噪聲測量中能測量的而不會認為是測量誤差的最小量。管長優(yōu)選范圍的上限 等于獲得2. OdB(A)噪聲衰減量時的長度。2. OdB(A)噪聲衰減量為人能察覺噪聲衰減的最 大量。當改變管長時具有這些限制的管長能通過計算噪聲衰減量來獲得。在圖15和圖 16的表格中示出了計算結(jié)果。圖15的表格中示出了對于具有40-mm方形外殼和具有140_mm方形外殼的每個風
10扇來說具有各種管長的噪聲衰減量。圖15表格中的計算結(jié)果表明了獲得0. 5dB(A)噪聲衰減量的長度是相應于風扇外 殼尺寸的方形橫截面每邊長度的約1.5倍。圖15表格中的計算結(jié)果也表明了獲得2. OdB(A) 噪聲衰減量的長度是方形橫截面每邊長度的約4倍。圖16的表格示出了長度在上述描述的對于每個40-mm方形管和140mm方形管的 優(yōu)選范圍內(nèi)的管所獲得噪聲衰減量。圖16的表格表明了 0. 50dB(A)噪聲衰減量是用每邊 長為40mm和長度為60mm的管獲得的。圖16的表格表明了 1. 50dB(A)衰減量是用每邊長 為140mm和長度為350mm的管獲得的。

上述描述的優(yōu)選范圍內(nèi)的長度采納為在參考圖4至圖7描述的第一實施例的通風 系統(tǒng)300中方形截面管320的長度。注意到環(huán)繞在葉片312周圍的外殼313在每個風扇310的葉片312轉(zhuǎn)動期間會有 輕微的振動，盡管這種振動通過使空氣均勻地撞擊葉片312的管320而得到抑制。該振動 傳輸至附著于外殼313的管320。如圖4或圖7所示，因為相鄰的管320彼此互相接觸，所 以從風扇310傳輸?shù)焦?20的振動互相影響。在第一實施例中，五個管320每個都具有不同的特征頻率。因而，可避免管320之 間由于共振而產(chǎn)生的大聲噪聲。注意到可通過例如構造不同材料的管320或改變管320壁厚，來給予管320不同 的特征頻率。然而，所述方法不特別受限于此。在第一實施例中，五個風扇310互相之間具有不同的轉(zhuǎn)速。因而，風扇310中產(chǎn)生 的振動頻率在多個風扇310間彼此不同。因而，如上描述由每個風扇310產(chǎn)生并傳輸?shù)墓?320的振動，也在多個管320間彼此不同。在第一實施例中，也利用這種結(jié)構，可避免管320 之間由于共振而產(chǎn)生的大聲噪聲。本實施例的五個風扇310為在本申請中多個風扇的一個示例。在第二實施例中，管320以下述結(jié)構附著于每個風扇310。圖17是示出了根據(jù)第二實施例管附著于每個風扇的一種結(jié)構的截面圖。如圖17所示，管320包括接合部321和延伸部分322。接合部321連接風扇310 外殼313的空氣流入端313a。延伸部分322連接至接合部321并從接合部321延伸。在第 二實施例中，由于接合部321由橡膠形成，且延伸部分322形成為金屬壁，所以接合部321 的振動傳輸率低于延伸部分322的振動傳輸率。因而，防止了如上描述的每個風扇310中 產(chǎn)生的振動傳輸至管320。盡管在第二實施例中示出了由橡膠形成的接合部321和由金屬形成的延伸部分 322，但是本申請中的接合部和延伸部分不限于此。本申請中的接合部和延伸部分可使用除 了上面描述的那些以外的材料形成，只要滿足關于振動傳輸率的條件即可。在第二實施例中，如圖17所示，上面描述的管320的延伸部分322形成為一種結(jié) 構，在該結(jié)構中由橡膠形成的噪聲吸收構件322a附著于金屬壁的內(nèi)表面。噪聲吸收構件 322a具有大于風扇310外殼313的噪聲吸收能力。在第二實施例中，在如上所描述用這樣 構造的管320降低噪聲后少許的噪聲殘留通過管320來吸收。在上面的描述中，風扇和管的數(shù)量是五個，來作為通風系統(tǒng)的實施例。然而，通風 系統(tǒng)不限于同樣的可采用風扇和管除了五個之外的任何多個數(shù)量。
在上面的描述中，服務器設備安裝在設備安裝支架中。然而，設備安裝支架不限于 同樣的可采用安裝除服務器設備以外需要冷卻的電子設備的任何支架。安裝的電子設備 的件數(shù)不限于上述描述的實施例中的六個。在上面的描述中，上述提及的通風系統(tǒng)不限于同樣的通風系統(tǒng)可安裝在電子設 備(如用于冷卻其內(nèi)部的服務器設備)上。這里引證的示例和條件語言都為教育目的以使幫助讀者理解本發(fā)明的原理和由 發(fā)明人對現(xiàn)有技術改進所貢獻的概念。并被解釋為對這種特殊引證的示例和條件不作任何 限制，在說明書中這種示例的組織也不涉及顯示本發(fā)明的優(yōu)勢和劣勢。盡管本發(fā)明實施例 已經(jīng)詳細被描述，應理解到在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可作出各種變化、替換和變更。
權利要求
1.一種通風系統(tǒng)，包括多個風扇單元，每個所述風扇單元包括 風扇，用以產(chǎn)生空氣氣流；以及管，設置在關于所述風扇的空氣氣流的上游，并限定具有方形截面的流道以引導空氣 進入到所述風扇中，所述流道與所述風扇的轉(zhuǎn)動軸共軸；其中所述多個風扇單元排列在與所述軸交叉的方向上，以使多個所述轉(zhuǎn)動軸互相平行設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的通風系統(tǒng)，其中所述流道沿所述軸的長度是所述流道的方形 截面每邊長度的1.5至4倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的通風系統(tǒng)，其中所述管具有與相鄰管的特征頻率不同的特征頻率。
4.根據(jù)權利要求1所述的通風系統(tǒng)，其中所述管包括 第一部分，連接至所述風扇；以及第二部分，從所述第一部分延伸到與所述風扇相對的一側(cè)； 其中所述第一部分具有的振動傳輸率小于所述第二部分的振動傳輸率。
5.根據(jù)權利要求1所述的通風系統(tǒng)，其中所述風扇具有與相鄰風扇的轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權利要求1所述的通風系統(tǒng)，其中所述管具有比所述風扇的外殼構件的噪聲吸 收能力更大的噪聲吸收能力。
7.一種支架裝置，包括 支架，用于容納電子設備；以及通風系統(tǒng)，設置在所述支架中并包括多個風扇單元，每個所述風扇單元包括 風扇，用以產(chǎn)生空氣氣流；以及管，設置在關于所述風扇的空氣氣流的上游，并限定具有方形截面的流道以引導空氣 進入到所述風扇中，所述流道與所述風扇的轉(zhuǎn)動軸共軸；其中所述多個風扇單元排列在與所述軸交叉的方向上，以使多個所述轉(zhuǎn)動軸互相平行設置。
8.根據(jù)權利要求7所述的支架裝置，還包括噪聲吸收構件，設置在所述支架的內(nèi)壁上并具有比所述支架的噪聲吸收能力更大的噪 聲吸收能力。
9.根據(jù)權利要求7所述的支架裝置，其中所述流道沿軸的長度是所述流道的方形截面 每邊長度的1.5至4倍。
10.根據(jù)權利要求8所述的支架裝置，其中所述管與所述噪聲吸收構件相接觸。
全文摘要
通風系統(tǒng)及支架裝置。一種通風系統(tǒng)，包括多個風扇單元。每個所述風扇單元包括產(chǎn)生空氣氣流的風扇，以及設置在關于所述風扇的空氣氣流的上游并限定具有方形截面的流道以引導空氣進入到風扇中的管，所述流道與所述風扇的轉(zhuǎn)動軸共軸。所述風扇單元排列在與軸交叉的方向上，以使多個所述轉(zhuǎn)動軸互相平行設置。
文檔編號F04D25/16GK102108975SQ20101062309
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權日2009年12月28日
發(fā)明者山口敦, 新夕和弘, 植田晃, 石峰潤一 申請人:富士通株式會社