通风系统及支架装置 技术领域 本发明实施例讨论的是涉及一种基于风扇的通风系统以及具有安装在上面用来 冷却设备的该通风系统的一种支架装置。
背景技术 电子设备， 如服务器设备， 内部经常具有冷却风扇来对该电子设备工作期间所产 生的热进行散发。为冷却目的风扇将周围的空气带入到设备中 ( 例如， 见日本特许公开 实用新型公开号 6-87695、 日本特许公开发明公开号 2007-218150 以及日本特许公开号 3-168399)。
近年来大部分电子设备已经取得更高的性能， 其结果也增加了在工作期间的发热 量。这种电子设备已经变得更加紧凑和更薄， 很难让空气在其中流通。因此， 对于不断增加 的发热量来说空气量会经常不足。为了解决这个问题， 如电子设备经常提供多个并排设置 的风扇， 并且将每个风扇的叶片转速设定为相对高以提供足够的空气量。 在许多情况下， 电 子设备， 如服务器设备， 使用在多块电子设备安装在设备安装支架上的状态下。
由于安装在设备架上面多块电子设备中的每个在工作期间都产生噪音， 这种设备 架经常是让人生烦的嘈杂。为了减低噪音， 最近的设备安装支架包含有设置为环绕在电子 设备安装空间周围来作为噪音控制措施的吸音材料壁。
然而， 在这种具有噪音控制措施的设备安装支架中， 环绕在设备安装空间周围的 吸音材料壁在流入空气到设备安装空间路径上增加了对流入空气的阻力。因此， 进入的空 气体积对于冷却电子设备目的来说会经常不足。为了解决这个问题， 这种设备安装支架经 常提供将周围空气带入到电子设备安装空间内的风扇。进一步地， 这种设备安装支架经常 提供多个并排设置的风扇， 并且将每个风扇的叶片转速设定为相对高以在电子设备安装空 间中提供足够的空气量。
一般而言， 当风扇叶片的转速增加时， 在工作期间由风扇产生的噪音变得格外大 声， 与转速增加的五次或六次幂成比例。因此， 最近经常具有多个风扇的电子设备往往会 产生来自风扇的增大的高声噪音， 其中该多个风扇的转速为了足够的空气量被设定为相对 高。
当电子设备安装在具有上述提及噪音控制措施的设备安装支架上时， 可降低由电 子设备本身的风扇所产生的噪音。然而， 转速被设定为相对高以在电子设备安装空间内提 供足够的空气量的多个风扇， 将会产生大声噪音。 近年来， 这种设备安装支架常常安装在办 公室内， 办公室内的人们经常抱怨由电子设备安装支架的风扇所产生的噪音。
发明内容
因此， 在本发明实施例一个方案中的目的是提供一种能够提供足够空气量并具有 降低的噪声的通风系统。
根据本发明实施例的一个方案， 通风系统包括多个风扇单元。 每个风扇单元包括 ：产生空气气流的风扇， 以及设置在关于所述风扇的空气气流的上游并限定具有方形截面的 流道以引导空气进入到风扇中的管 (duct)， 所述流道与所述风扇的转动轴共轴。所述风扇 单元排列在与轴交叉的方向上， 以使多个所述转动轴互相平行设置。 附图说明 图 1A 至图 1C 示出了根据第一实施例的一种设备安装支架。
图 2 示意性示出了根据第一实施例的一种服务器设备的内部结构。
图 3A 至图 3C 示出了根据一个对比示例的设备安装支架。
图 4 为根据第一实施例的一种通风系统的透视图。
图 5A 至图 5C 示出了在根据第一实施例的通风系统中一组风扇和管的细节。
图 6 示出了在由多个与轴不等距离的壁构成的管附着在风扇时叶片的旋转平衡 的缺失 (loss of rotational balance)。
图 7 示出了通过每个风扇都提供有根据第一实施例的管的结构在通风系统中的 噪音降低。
图 8 示出了在多个风扇共享单个管时每个风扇叶片的旋转平衡的缺失。
图 9 示出了圆截面管附着于 (attach to) 风扇的状态。
图 10 为表示 P-Q 特性、 阻抗特性以及噪声特性的图示， 其中 P-Q 特性是在方形截 面管风扇中静压 (P) 关于空气量 (Q) 的变化， 阻抗特性是通风阻抗关于空气量的变化， 噪声 特性是噪声电平 (noise level) 关于空气量的变化。
图 11 为表示当由圆截面管风扇供应图 10 所示的必要空气量时 P-Q 特性、 阻抗特 性以及噪声特性的图示。
图 12 为表示在方形截面管风扇或圆截面管风扇产生的噪声与风扇叶片的转动频 率之间关系的图示。
图 13 为当附着圆截面管时与附着方形截面管时的情况相比噪声增加的计算结果 的表格。
图 14 为当附着圆截面管时与在附着方形截面管时的情况相比噪声增加的计算结 果的表格。
图 15 为噪声衰减量依赖于管长度的表格。
图 16 为长度在优选范围内的管中可得的噪声衰减量的表格。
图 17 为示出一种根据第二实施例将管附着在每个风扇上的结构的截面图。
具体实施方式
下文中， 参考附图将描述一种通风系统及设备安装支架的实施例。
图 1A 至图 1C 示出了根据第一实施例的设备安装支架。
图 1A 示出了设备安装支架 100 的侧表面。图 1B 为沿图 1A 中 IB-IB 线的截面图。 图 1C 为沿图 1A 中 IC-IC 线的截面图。
图 1A 至图 1C 中所示出的设备安装支架 100 设置有架外壳 110。架外壳 110 包括 下面将描述的设备安装空间 110a、 第一空气导管 110b 以及第二空气导管 110c。
六个服务器设备 200 以堆叠方式安装在设备安装空间 110a 中。 第一空气导管 110b是环境空气进入到设备安装空间 110a 中的通道， 以实现冷却服务器设备 200 的目的。第二 空气导管 110c 是在冷却服务器设备 200 后引导空气从设备安装空间 110a 排出到设备安装 支架 100 外的通道。
安装在设备安装空间 110a 中的每个服务器设备 200 具有通过吸入环境空气来冷 却内部的电子部件或其它设备的功能。
图 2 示意性示出了根据第一实施例的服务器设备的内部结构。
如图 2 所示， 每个服务器设备 200 内部具有多个电子部件 220。电子部件 220 使用 电源供应单元 210 供应的电源进行工作， 并在工作期间产生热量。为了冷却电子部件 220， 每个服务器设备 200 设置有用于吸入环境空气的风扇 230。
在第一实施例中， 由于服务器设备 200 都很薄， 很难让冷却空气流经服务器设备 200。如果吸入的环境空气量很少， 则服务器设备 200 内部的空气量可能不足。为了避免这 种空气不足， 每个服务器设备 200 具有并排设置的多个设备风扇 230， 以尽可能多地吸入空 气。每个设备风扇 230 叶片的转速设定为相对高， 以增加吸入的环境空气量。
一般来说， 当风扇叶片的转速增加时， 风扇在工作期间产生的噪声也会变得格外 大声， 与转速增加的五次或六次幂成比例。因而， 在第一实施例的服务器设备 200 中， 具有 转速设定得相对高的叶片的设备风扇 230 产生大声的噪声。由于本实施例的每个服务器设 备 200 提供有多个设备风扇 230， 因此整个设备产生更大的噪声。
如上所描述的， 在第一实施例中， 认为吸入尽可能多的空气到服务器设备 200 中 比降低噪声更重要。
为了降低噪声， 在图 1A 至图 1C 所示的设备安装支架 100 中， 采取下面的噪声控制 措施防止安装在支架 100 上的服务器设备 200 产生的噪声泄漏。
在第一实施例中， 如图 1B 所示， 安装服务器设备 200 在内的设备安装空间 110a 设 置在第一空气导管 110b 和第二空气导管 110c 之间， 其中第一空气导管 110b 在气流上游， 第二空气导管 110c 在沿着图 1B 中箭头 C 方向的气流下游。 如图 1A 或图 1B 所示， 用于吸入 环境空气到设备安装支架 100 来实现冷却服务器设备 200 目的的空气入口 100a， 设置在设 备安装支架 100 的侧壁上， 其中该侧壁构成了第一空气导管 110b。在冷却后排放空气的空 气出口 100b 设置在构成第二空气导管 110c 的侧壁上。由于具有这种结构， 设备安装空间 110a 与该设备安装支架 100 的外部相分离， 因而可降低服务器设备 200 产生的噪声泄漏。
设备安装空间 110a、 第一空气导管 110b 以及第二空气导管 110c 在它们的内壁表 面上均具有平板状噪声吸收构件 120。噪声吸收构件 120 由吸收噪声的橡胶或具有大于架 外壳 110 的壁的噪声吸收能力的其它材料形成。以这种方式， 第一实施例的设备安装空间 110a 被噪声吸收构件 120 所环绕。服务器设备 200 产生的噪声被噪声吸收构件 120 吸收。
在第一实施例中， 附着于第一空气导管 110b 和第二空气导管 110c 的噪声吸收构 件 120 也用于吸收稍后描述的设置在设备安装支架 100 中的多个风扇所产生的噪声。
在设备安装支架 100 中， 通过空气入口 100a 吸入到设备安装支架 100 中用于冷却 目的的空气， 经由第一空气导管 110b 朝着设备安装空间 110a 流动。因而， 与例如空气入口 直接设置在环绕设备安装空间 110a 的壁中的情况相比， 吸入到设备安装空间 110a 的空气 倾向于流动较不顺畅 (lesssmoothly)。为了避免这种问题， 设备安装支架 100 设置有通风 系统 300。通风系统 300 布置在第一空气导管 110b 的中间， 以积极地 (actively) 将在第一空气导管 110b 中流动的空气供应到设备安装空间 110a 中。
通风系统 300 包括排列在与空气流动相垂直方向的五个风扇 310， 以及每个都连 接每个风扇 310 的空气入口的五个管 320。通风系统 300 具有五个风扇 310， 以促进上述描 述的倾向于不顺畅的空气流动， 并提供足够的流进设备安装空间 110a 的空气量。每个风扇 310 的叶片的转速都设定的相对高， 以提高通风能力。
设备安装支架 100 在设备安装空间 110a 的出口也具有五个风扇 400。风扇 400 将 进行冷却后从服务器设备 200 排出的空气从设备安装空间 110a 引导向第二空气导管 110c。 不必使在第二空气导管 110c 侧的风扇 400 与在第一空气导管 110b 侧的风扇 310 具有同样 高的通风能力。风扇 400 能向第二空气导管 110c 送空气就足够了。由于这种理由， 认为噪 声降低比在第二空气导管 110c 侧的风扇 400 的通风能力更重要， 因而风扇 400 叶片的转速 设定得相对低。
下文中， 将描述与第一实施例的设备安装支架 100 相比根据一个对比示例的设备 安装支架。
图 3A 至图 3C 示出了根据该对比示例的设备安装支架。
图 3A 示出了根据该对比示例的设备安装支架 500 的侧表面。图 3B 是沿着图 3A 中 IIIB-IIIB 线的截面图。图 3C 是沿着图 3A 中 IIIC-IIIC 线的截面图。 在图 3A 至图 3C 中， 与在图 1A 至图 1C 中所示第一实施例的设备安装支架 100 的 部件相当的部件， 通过图 1A 至图 1C 同样的附图标记来表示， 其描述将省略。
在根据图 3A 至图 3C 所示的对比示例的设备安装支架 500 中， 用于供应足够空气 进入到设备安装空间 110a 的五个风扇 510 设置在设备安装空间 110a 的入口。
与上述描述的第一实施例的通风系统 300 的五个风扇 310 类似， 为提高通风能力 五个风扇 510 的叶片具有相对高的转速。通常当风扇叶片的转速增加时， 风扇在工作过程 中产生的噪声变得格外大声， 与转速增加的五次或六次幂成比例。 由于这个原因， 如上述具 有转速设定为相对高的叶片的风扇产生了大声的噪声。
在根据对比示例的设备安装支架 500 中， 五个风扇 510 产生的噪声总量仅由第一 空气导管 110b 的壁和噪声吸收构件 120 来抑制 (control)。 然而， 如上所描述的由风扇 510 产生的噪声经常太大声， 以致不能仅由第一空气导管 110b 的壁和噪声吸收构件 120 抑制 住。近年来， 这种设备安装支架经常安装在办公室。例如， 如果在图 3A 至图 3C 所示的对比 设备安装支架 500 安装在办公室中， 人们经常会对由对比设备安装支架 500 产生的大噪声 进行抱怨。
与根据上述描述的对比示例的设备安装支架 500 相比较， 具有叶片转速设定得相 对高的通风系统 300 的风扇 310 所产生的噪声， 通过管 320 来抑制， 其中管 320 连接至图 1A 至图 1C 所示的第一实施例的设备安装支架 100 中的风扇 310。
下文中， 将详细描述通风系统 300 的细节， 重点在用于降低风扇 310 产生的噪声的 通风系统 300 的机械构造。
图 4 是通风系统 300 的透视图。
如图 4 所示， 通风系统 300 具有排列在与空气流动 W 相垂直的方向上的五个风扇 310。连接每个风扇 310 空气入口的每个管 320 具有方形截面 (square section)。
图 5A 至图 5C 示出了通风系统的一组风扇和管的细节。
图 5A 为从空气流入的那侧看一组风扇 310 和管 320 的平面图。图 5B 为沿着图 5A 中 VB-VB 线的一组风扇 310 和管 320 的截面图。图 5C 为沿着图 5A 中 VC-VC 线的一组风扇 310 和管 320 的截面图。
风扇 310 包括轴 311、 叶片 312 以及圆筒状外壳 313。叶片 312 附着在轴 311 上。 外壳 313 沿着轴 311 延伸。如图 5A 所示， 在第一实施例中， 从空气流入的那侧看， 风扇 310 的外壳 313 形成为方形。风扇 310 的内部圆筒是环绕叶片 312 的圆筒形管。
当风扇 310 的轴 311 旋转时， 叶片 312 产生从空气流入端 313a 向着空气流出端 313b 的空气流动。如图 4 所示， 在第一实施例的通风系统 300 中， 五个风扇 310 排列在与空 气流动垂直的方向。
管 320 是一个方形截面管， 它的横截面大于空气流入端 313a 的横截面。管 320 连 接到空气流入端 313a， 并朝着空气流入端 313a 引导空气流入到风扇 310 中。方形截面管 320 中心轴的延伸线 H 与轴 311 重合 (coincident)。管 320 的外部尺寸与风扇 310 的方形 外壳 313 的外部尺寸相一致。
在轴旋转时利用叶片产生空气流的这些风扇， 如第一实施例的风扇 310， 所产生的 空气流入撞击旋转的叶片。当空气非均匀地撞击叶片时， 力不均衡地施加在叶片上。因而， 叶片的旋转平衡缺失了， 并且其结果是产生了噪声。 在第一实施例中， 引导空气到风扇 310 的空气流入端 313a 的管 320 具有方形截 面， 并且方形截面管 320 中心轴的延伸线 H 与轴 311 重合。在这种结构中， 构成管 320 的四 个壁实质上 (substantially) 与轴 311 等距离。因而， 如图 5B 的沿着 VB-VB 线的截面图所 示， 其中该 VB-VB 线平行于管 320 的壁， 空气被引入到风扇 310 中使得在平行于壁的截面中 均匀地撞击每个叶片 312。在这种结构中， 管 320 的四个角也实质上与轴 311 等距离。因 而， 如图 5C 的沿着 VC-VC 线的截面图所示， 其中该 VC-VC 线是管 320 的方形截面的对角线， 空气被引入到风扇 310 中使得还在沿着方形对角线的截面中均匀地撞击每个叶片 312。
在第一实施例中， 由于管 320 具有方形截面， 因此空气被引入到风扇 310 中， 使其 在包括管 320 中心轴 H 的每个截面中均匀地撞击叶片 312。因而， 在风扇 310 工作过程中保 持叶片 312 的旋转平衡。
与第一实施例的结构相比， 在由多个与轴不等距离的壁构成的管附着于风扇的结 构中， 叶片的旋转平衡缺失了。下面将描述该平衡的缺失。
图 6 示出了在由多个与轴不等距离的壁构成的管附着于风扇时叶片旋转平衡的 缺失。
图 6 示出了一种状态的截面图， 在该状态中， 不同于第一实施例， 由多个与轴 311a 不等距离的壁构成的管 320a 附着于空气流入侧的风扇 310a。风扇 310a 等同于本实施例 的风扇 310。如图 6 所示， 图中管 320a 的上壁比下壁距离轴 311a 更远。具有这样的结构， 图中上壁附近的叶片 312a 比图中下壁附近的叶片 312b 接收更大量的通过管 320a 的空气。 由于在叶片 312a 上施加了比在叶片 312b 上更大的力， 所以叶片的旋转平衡缺失了。
在第一实施例中， 由于空气通过方形截面管 320 被引入到风扇 310 上以便其均匀 地撞击叶片 312， 在风扇 310 工作过程中保持叶片 312 的旋转平衡。以这样的方式， 降低了 由风扇 310 产生的噪声。
在第一实施例的通风系统 300 中， 五个风扇 310 排列在如上描述的与空气流动相
垂直的方向上。如图 4 所示， 管 320 附着于五个风扇 310 的每个风扇。如上所描述的， 在第 一实施例的通风系统 300 中也通过每个风扇 310 设置管 320 的结构能降低噪声。
图 7 示出了通过每个风扇设置有管的结构在通风系统中的噪声降低。
图 7 是在通风系统 300 中管 320 的纵截面图， 其中在该通风系统 300 中风扇 310 和管 320 以图 4 所示的方式排列。
如图 7 所示， 在第一实施例中， 每个风扇 310 设置有方形截面管 320。方形截面管 320 使空气均匀地撞击每个风扇 310 的叶片 312。因而， 如上所述保持了每个风扇 310 叶片 312 的旋转平衡。
例如， 在多个风扇共享一个单管的结构中， 与第一实施例的结构相比， 叶片的旋转 平衡缺失了。下面将描述这种平衡的缺失。
图 8 示出了在多个风扇共享一个单管时每个风扇叶片的旋转平衡的缺失。
图 8 是单个加长矩形截面管 320b 附着于三个风扇 310b 的结构的截面图， 其中风 扇 310b 等同于第一实施例的风扇 310。在这种结构中， 每个风扇 310b 供应的空气流动在 相邻风扇 310b 之间相互交叉， 由此扰乱了该空气流动。结果， 力不均匀地施加在每个风扇 310b 的叶片 312c 上， 每个风扇 310b 叶片 312c 的旋转平衡缺失了。 然而， 在第一实施例中， 附着于每个风扇 310 的管 320 引导空气分别到每个风扇 310 中， 以使空气均匀地撞击叶片 312。因而， 能避免上述空气流动的扰乱。以这样的方式， 对于所有的风扇 310 保持了工作叶片 312 的旋转平衡。结果， 降低了整个通风系统 300 所 产生的噪声。
在第一实施例中， 如上所描述的， 通过附着于每个风扇 310 的方形截面管 320 引导 空气到相应风扇 310 以便空气均匀撞击叶片 312 的结构， 降低了由风扇 310 产生的噪声。
可能会考虑为引导空气至风扇 310， 圆截面管比本发明的方形截面管 320 更可取。 然而， 在本实施例中由于下面的原因而采用方形截面管 320。
图 9 示出了圆截面管附着于风扇的状态。
图 9 为不同于第一实施例的圆截面管 320c 附着于空气流入侧风扇 310c 的状态的 透视图。风扇 310c 等同于第一实施例的风扇 310。圆截面管 320c 的中心轴的延伸线 I 重 合于风扇 310c 的轴。具有这样的结构， 在严格意义上， 与第一实施例中的方形截面管 320 的结构相比， 管 320c 的内壁表面与轴 311 等距离。因而， 在如图 9 所示的结构中， 空气被引 入来以更均匀的方式撞击风扇 310c 的叶片。
然而， 垂直于沿纵向空气流动的圆截面管 320c 的圆形横截面， 比垂直于沿纵向空 气流动的第一实施例方形截面管 320 的方形横截面小。因而， 在圆截面管 320c 中空气流动 的通风阻抗大于方形截面管 320 中的通风阻抗。当通风阻抗变高时， 空气量将被降低。因 此， 为了补偿空气量的减少和利用如图 9 所示结构提供与第一实施例相当的空气量， 必须 提高叶片的转速和提高风扇 310C 的通风能力。然而， 当转速提高时， 风扇会产生更大的噪 声。
下文中， 将描述在用圆截面管风扇供应等同于用方形截面管风扇获得的空气量时 引起的较大噪声的产生。
图 10 为表示 P-Q 特性、 阻抗特性和噪声特性的图示， 其中 P-Q 特性是在方形截面 管风扇中静压 (P) 关于空气量 (Q) 的变化， 阻抗特性是通风阻抗关于空气量的变化， 噪声特
性是噪声电平关于空气量的变化。
在图 10 的曲线图 G1 中， 空气量标在横轴， 而静压、 通风阻抗以及噪声电平标在竖 轴。
曲线图 G1 示出了表示在方形截面管风扇中 P-Q 特性的第一 P-Q 特性曲线 L1、 表示 阻抗特性的第一阻抗特性曲线 L2 以及表示噪声特性的第一噪声特性曲线 L3。
这里， 在图 10 的曲线图 G1 中， 在点划线示出的大小 (level) 处的空气量认为是为 冷却目的必要的空气量 P1。现在， 将讨论当必要的空气量 P1 由圆截面管风扇供应时在 P-Q 特性、 阻抗特性和噪声特性上的变化。
图 11 是表示在图 10 所示的必要空气量由圆截面管风扇供应时 P-Q 特性、 阻抗特 性和噪声特性的图示。
在图 11 的曲线图 G2 中， 空气量标在横轴， 而静压、 通风阻抗以及噪声电平标在竖 轴。在曲线图 G2 中， 图 10 的曲线图 G1 上的第一 P-Q 特性曲线 L1、 第一阻抗特性曲线 L2 以 及第一噪声特性曲线 L3 由虚线表示。
由于圆截面管风扇的圆形横截面小于如上所描述的方形截面管的方形横截面， 所 以在任意空气量被提供通风时圆截面管风扇的通风阻抗大于方形截面管风扇的通风阻抗。 因而， 圆截面管风扇的阻抗特性大于方形截面管风扇的阻抗特性。在图 11 的曲线图 G2 中， 示出了表示圆截面管风扇的阻抗特性的第二阻抗特性曲线 L2’ 。
这里， 假定圆截面管风扇的通风能力等于方形截面管风扇的通风能力， 即圆截面 管风扇的 P-Q 特性等于由上面第一 P-Q 特性曲线 L1 表示的 P-Q 特性。
然后， 能由圆截面管风扇供给的空气量为相应于第二阻抗特性曲线 L2’ 与第一阻 抗特性曲线 L1 的交点的空气量 P2， 其中第二阻抗特性曲线 L2’ 表示如上所描述的高阻抗特 性。如图 11 所示， 空气量 P2 小于必要空气量 P1。
为了补偿关于必要空气量 P1 的不足， 以及为了通过圆截面管风扇提供必要空气 量 P1， 必须将第一 P-Q 特性曲线 L1 表示的 P-Q 特性提高到下面所描述的 P-Q 特性。也即， 为了提供必要空气量 P1， 必须将该 P-Q 特性提高至在曲线图 G2 上第二 P-Q 特性曲线 L1’ 表 示的 P-Q 特性， 其中第二 P-Q 特性曲线 L1’ 与相应于第二阻抗特性曲线 L2’ 上必要空气量 P1 的点交叉。
对 P-Q 特性这样的提高通过提高圆截面管风扇的转速来实现。这里， 假定 P-Q 特 性提高至第二 P-Q 特性曲线 L1’ 表示的 P-Q 特性， 需要转速提高至与第一 P-Q 特性曲线 L1 表示的 P-Q 特性相应的转速的 n 倍。
如上所提及的， 当风扇转速提高时， 风扇产生的噪声变的大声， 与转速增加的五次 或六次幂成比例。也即， 风扇的噪声特性与转速增加的五次或六次幂成比例增加。另外， 当 风扇转速改变时， 表示风扇噪声特性的曲线形状也发生改变。
图 11 的曲线图 G2 示出了与圆截面管风扇转速的 n 倍增加的五次幂或六次幂成比 例增加的噪声特性， 以及其形状变化依赖于转速变化的第二噪声特性曲线 L3’ 。
当通过圆截面管风扇提供必要空气量 P1 时， 随着风扇转速增加， 噪声增加的量相 应于图 G2 上第一噪声特性曲线 L3 和第二噪声特性曲线 L3’ 之间的差值。
图 13 和图 14 示出了与当方形截面管附着于风扇时的情况相比， 当圆截面管附着 于风扇时噪声增加的计算结果。图 13 的表格示出了当如下描述的方形截面管和圆截面管分别附着于风扇时的计 算结果， 其中该风扇具有从图 5A 示出的空气流入侧看形成为 40-mm 方形的外壳。方形截面 管每个边都为 40mm， 其外形与风扇外壳的外形相一致。圆截面管直径是 40mm。
图 14 的表格示出了当如下描述的方形截面管和圆截面管分别附着于风扇时的计 算结果， 其中该风扇具有从空气流入侧看形成为 140-mm 方形的外壳。方形截面管每边都为 140mm。圆截面管直径为 140mm。
在图 13 和图 14 的表格中计算结果表明了， 与方形截面管风扇相比， 在圆截面管风 扇中的噪声电平增加了 5.77dB(A)。 噪声电平的增加是由于， 为了增加与方形截面管风扇相 比用圆截面管风扇降低了 0.79 倍的空气量， 将转速增加了 1.27 倍。
图 12 是表示了由方形截面管风扇或圆截面管风扇产生的噪声与风扇叶片转动频 率之间关系的图示。
图 12 的曲线图 G3 示出了具有 40mm- 方形外壳的风扇的转动频率和噪声之间的关 系。在图 12 的曲线图 G3， 风扇叶片的转动频率标在水平轴， 而噪声电平 ( 声压电平 ) 标在 竖轴。曲线图 G3 包括当方形截面管附着于风扇时通过实线表示噪声和转动频率之间关系 的第一曲线 L4。 曲线图 G3 也包括当圆形截面管附着于风扇而不改变风扇通风能力时， 通过 点划线表示噪声和转动频率之间关系的第二曲线 L5。曲线图 G3 也包括当圆形截面管附着 于风扇而提高风扇通风能力直至获得必要的空气量时， 通过虚线表示噪声和转动频率之间 关系的第三曲线 L6。 图 12 的曲线图 G3 显示了在转动频率约为 5kHz 时当两种风扇都具有同样的通风 能力时， 用圆形截面管的风扇产生的噪声小于用方形截面管的风扇产生的噪声。 这是因为， 如上描述的， 圆形截面管在空气撞击叶片的均匀性上具有优于方形截面管的优点。 然而， 当 圆形截面管附着于风扇而不改变如上所描述的风扇的通风能力时， 通风阻抗增加， 因而可 供应的空气量降低到必要空气量之下。当提高风扇的通风能力直至获得必要的空气量时， 如曲线图 G3 上的第三曲线 L6 所示， 噪声电平在宽频率范围内显著提高。
如上面参考图 9 至图 14 所描述的， 圆截面管在空气撞击叶片的均匀性上具有优于 方形截面管的优点， 但是同时由于增加的通风阻抗也具有较高噪声电平的缺点。 因而， 在参 考图 4 至图 7 描述的第一实施例的通风系统 300 中采用方形截面管 320。由风扇 310 产生 的噪声通过引导空气以使空气均匀地撞击叶片 312 的方形截面管 320 而降低。
在通风系统 300 中， 附着于风扇 310 外壳 313 的空气流入端 313a 的管 320， 也用作 在例如维护图 1 的设备安装支架 100 期间的手指保护套 (fingerguard)。
这里， 方形截面管 320 的管长优选为方形横截面每边长度的约 1.5 至 4 倍， 该方形 横截面每边的长度相应于风扇 310 外壳 313 的尺寸。下面将描述管的长度。
管长优选范围的下限等于获得 0.5dB(A) 噪声衰减量时的长度。0.5dB(A) 噪声衰 减量为在一般噪声测量中能测量的而不会认为是测量误差的最小量。 管长优选范围的上限 等于获得 2.0dB(A) 噪声衰减量时的长度。2.0dB(A) 噪声衰减量为人能察觉噪声衰减的最 大量。
当改变管长时具有这些限制的管长能通过计算噪声衰减量来获得。在图 15 和图 16 的表格中示出了计算结果。
图 15 的表格中示出了对于具有 40-mm 方形外壳和具有 140-mm 方形外壳的每个风
扇来说具有各种管长的噪声衰减量。
图 15 表格中的计算结果表明了获得 0.5dB(A) 噪声衰减量的长度是相应于风扇外 壳尺寸的方形横截面每边长度的约 1.5 倍。 图 15 表格中的计算结果也表明了获得 2.0dB(A) 噪声衰减量的长度是方形横截面每边长度的约 4 倍。
图 16 的表格示出了长度在上述描述的对于每个 40-mm 方形管和 140mm 方形管的 优选范围内的管所获得噪声衰减量。图 16 的表格表明了 0.50dB(A) 噪声衰减量是用每边 长为 40mm 和长度为 60mm 的管获得的。图 16 的表格表明了 1.50dB(A) 衰减量是用每边长 为 140mm 和长度为 350mm 的管获得的。
上述描述的优选范围内的长度采纳为在参考图 4 至图 7 描述的第一实施例的通风 系统 300 中方形截面管 320 的长度。
注意到环绕在叶片 312 周围的外壳 313 在每个风扇 310 的叶片 312 转动期间会有 轻微的振动， 尽管这种振动通过使空气均匀地撞击叶片 312 的管 320 而得到抑制。该振动 传输至附着于外壳 313 的管 320。如图 4 或图 7 所示， 因为相邻的管 320 彼此互相接触， 所 以从风扇 310 传输到管 320 的振动互相影响。
在第一实施例中， 五个管 320 每个都具有不同的特征频率。因而， 可避免管 320 之 间由于共振而产生的大声噪声。 注意到可通过例如构造不同材料的管 320 或改变管 320 壁厚， 来给予管 320 不同 的特征频率。然而， 所述方法不特别受限于此。
在第一实施例中， 五个风扇 310 互相之间具有不同的转速。因而， 风扇 310 中产生 的振动频率在多个风扇 310 间彼此不同。因而， 如上描述由每个风扇 310 产生并传输的管 320 的振动， 也在多个管 320 间彼此不同。在第一实施例中， 也利用这种结构， 可避免管 320 之间由于共振而产生的大声噪声。
本实施例的五个风扇 310 为在本申请中多个风扇的一个示例。
在第二实施例中， 管 320 以下述结构附着于每个风扇 310。
图 17 是示出了根据第二实施例管附着于每个风扇的一种结构的截面图。
如图 17 所示， 管 320 包括接合部 321 和延伸部分 322。接合部 321 连接风扇 310 外壳 313 的空气流入端 313a。延伸部分 322 连接至接合部 321 并从接合部 321 延伸。在第 二实施例中， 由于接合部 321 由橡胶形成， 且延伸部分 322 形成为金属壁， 所以接合部 321 的振动传输率低于延伸部分 322 的振动传输率。因而， 防止了如上描述的每个风扇 310 中 产生的振动传输至管 320。
尽管在第二实施例中示出了由橡胶形成的接合部 321 和由金属形成的延伸部分 322， 但是本申请中的接合部和延伸部分不限于此。 本申请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， 只要满足关于振动传输率的条件即可。
在第二实施例中， 如图 17 所示， 上面描述的管 320 的延伸部分 322 形成为一种结 构， 在该结构中由橡胶形成的噪声吸收构件 322a 附着于金属壁的内表面。噪声吸收构件 322a 具有大于风扇 310 外壳 313 的噪声吸收能力。在第二实施例中， 在如上所描述用这样 构造的管 320 降低噪声后少许的噪声残留通过管 320 来吸收。
在上面的描述中， 风扇和管的数量是五个， 来作为通风系统的实施例。然而， 通风 系统不限于同样的 ： 可采用风扇和管除了五个之外的任何多个数量。
在上面的描述中， 服务器设备安装在设备安装支架中。 然而， 设备安装支架不限于 同样的 ： 可采用安装除服务器设备以外需要冷却的电子设备的任何支架。安装的电子设备 的件数不限于上述描述的实施例中的六个。
在上面的描述中， 上述提及的通风系统不限于同样的 ： 通风系统可安装在电子设 备 ( 如用于冷却其内部的服务器设备 ) 上。
这里引证的示例和条件语言都为教育目的以使帮助读者理解本发明的原理和由 发明人对现有技术改进所贡献的概念。 并被解释为对这种特殊引证的示例和条件不作任何 限制， 在说明书中这种示例的组织也不涉及显示本发明的优势和劣势。尽管本发明实施例 已经详细被描述， 应理解到在不背离本发明的精神和范围内可作出各种变化、 替换和变更。