防回流装置、固持其的风扇模块框架及模块化风扇组件
技术领域
本发明涉及风扇系统。更具体地，本发明的多个方面涉及整合式风扇壁系统，整合式风扇壁系统包含防止风扇挡板失效的机构。
背景技术
电子装置，例如服务器，包含许多通过常见电源供应器(power supply)供电的电子零件。由于多个内部电子装置运作，服务器会产生大量的热，内部电子装置例如是控制器、处理器与存储器。散热过慢可能导致过热致使这些装置运作停止或妨碍这些装置的运作。因此，服务器设计为仰赖气流通过装置内部以带走多个电子零件产生的热。服务器通常包含各种不同的散热器附接至多个电子零件，例如多个处理单元。散热器典型地由热传导材料组成。散热器吸收电子零件的热，从而自电子零件转移热。来自散热器的热必须自服务器排出。用以排出这些热的气流通常通过风扇系统来产生。
典型的风扇系统将包含多个风扇。这些风扇可群聚于风扇壁(fan wall)以提供最大量的冷却。进一步地，即便风扇壁中的其中一个风扇失效，其他多个备用(redundancy)风扇仍可使服务器得以运作。风扇壁由多个模块化风扇组成，若其中一个模块化风扇失效，这些模块化风扇可被个别替换，使风扇壁得以连续运作从而使相关服务器得以连续运作。
图1绘示可被包含为计算装置(computing device)或系统的一部分的风扇壁20的透视图，计算装置或系统例如是服务器。在服务器运作期间，服务器的多个零件通过风扇壁20来冷却。在此示例中，风扇壁20包含由多个垂直片形成的多个垂直壁22、24和26。风扇壁20还包含多个水平支架32、34和36。多个垂直壁22、24和26与多个水平支架32、34和36接合形成用以固持多个风扇模块的多个插槽(socket)，例如多个风扇模块40、42、44、46和48。风扇模块，例如风扇模块40，可从个别的插槽50移开。在此示例中，插槽50系通过多个垂直壁22、24以及水平支架32加以定义。风扇模块40包含可旋转的托架52，托架52包含把手(knob)54。托架52绕着风扇模块40的底缘的一轴旋转。当风扇模块40插入插槽50中，可旋转的托架52移动至一向上位置(upward position)以使风扇模块40锁定于该处。当需要替换风扇模块40时，使用者可通过把手54且将拖架52拉下来以使风扇模块40自插槽50释放。
在热插拔风扇模块期间，例如热插拔风扇模块40，为了防止空气回流，每一个插槽包含风扇挡板于个别的插槽中。插槽50中的风扇挡板60为一示例性风扇挡板。风扇挡板60安装于垂直壁24上的铰链(hinge)上。通常，风扇模块40插入插槽50中使风扇挡板60受力而旋转至紧靠垂直壁24的一位置。
若示例性风扇模块40失效，则可能须使风扇模块40从插槽50移开。在此情况下，其他风扇模块42、44、46和48继续运作以冷却服务器。来自其他多个风扇的气流引起空气回流，如箭头70所示，并引起压降(pressure drop)。当风扇模块40被移开，弹簧机构(springmechanism)使风扇挡板60转动远离垂直壁24，如图1所示，以阻挡被风扇模块40占据的插槽50。风扇挡板60因此阻挡通过插槽50的气流，通过插槽50的气流可能妨碍来自其他多个风扇模块的气流产生冷却。
然而，当风扇模块40从插槽50移开，一旦空的插槽50的压降克服弹簧机构的力，风扇挡板60将朝向垂直壁24向内移动。当风扇挡板60向内移动，则无法阻挡(block)插槽50，如此可能发生气流通过插槽50而妨碍风扇壁20的冷却功能。风扇挡板失效率(fail rate)随着近期服务器系统中的风扇电力需求显著成长而随之增加。从而，需要一种有效防回流的机构以避免风扇挡板失效。
因此，需要一种风扇系统，当风扇模块需要替换时，此风扇系统使用有效机构以防止回流。更需要一种可适用于多种不同的风扇模块结构的风扇挡板结构。
发明内容
本发明的各种不同的示例指向用以防止风扇壁失效的多个装置与多个系统。在本发明的第一实施例中，提供一种用以防止插槽中的转动式风扇挡板失效的防回流装置。防回流装置包含平板、附接特征、凸起特征及阻止特征。平板具有近端及远端。附接特征设置于平板的近端，且装配以使该平板的近端附接至插槽的一壁，以使平板的远端相对于该壁移动。凸起特征自该平板延伸而出且介于平板的近端与远端之间。凸起特征装配以接触插入插槽的风扇模块。阻止特征自平板的远端延伸而出，且装配以接触转动式风扇挡板。
在第一实施例的一些示例中，防回流装置通过风扇模块框架加以固持。风扇模块框架包含侧支撑件、底支撑件、顶支撑件及支撑耳片。侧支撑件具有顶端与底端。顶支撑件具有一端耦接至侧支撑件的顶端。底支撑件具有一端耦接至侧支撑件的底端。支撑耳片从侧支撑件延伸而出，且装配以固持防回流装置的近端。
在本发明的第二实施例中，模块化风扇组件包含插槽、风扇挡板及防回流装置。插槽装配以接受风扇模块，且通过第一侧壁、第二侧壁及水平支架加以定义。风扇挡板可旋转地耦接至第一侧壁且装配以相对于第一侧壁移动于弯曲路径上。防回流装置耦接至第二侧壁且具有一近端与一远端。
以上发明内容描述本发明的每一实施例或每一方面。更确切地说，前述发明内容仅提供此处描述的一些新颖的方面与特征的示例。通过以下对多个代表性实施例与实行本发明的方法的详细描述，并搭配多张附图与随附的权利要求，以上特征与益处，以及本发明的其他特征与益处将能轻易显而易见。
附图说明
通过以下对多个示例性实施例的描述，并参考附图，将能更佳地理解本发明：
图1为现有技术中，具有多个风扇模块的风扇壁，在移开风扇模块时造成的空气回流问题的示意图；
图2A为示例性防回流装置的透视图，防回流装置防止风扇挡板被向内推而失效；
图2B为图2A的示例性防回流装置的平面图；
图3A为装有图2A的示例性防回流装置的插槽的透视图；
图3B为图3A的插槽的透视剖视图，此插槽装有图2A的示例性防回流装置；
图4A为插入插槽的风扇模块的俯视图，此插槽装有图2A的示例性防回流装置；
图4B为插入插槽的风扇模块的俯视图，显示防回流装置被推离插槽壁的一者以容纳风扇模块；
图4C为插入插槽的风扇模块的俯视图，显示插槽的风扇挡板转动经过防回流装置；
图4D为完全插入插槽的风扇模块的俯视图；
图5A为插槽的俯视图，显示防回流装置阻挡风扇挡板从而防止失效；
图5B为图5A的防止风扇挡板向内移动的防回流装置的特写俯视图；
图6为风扇挡板的背面透视图，此风扇挡板通过防回流装置来防止失效；
图7为可用以使图2A的防回流装置安装于插槽中的支撑框架的透视图；及
图8为具有图7的支撑框架的插槽的透视图。
本发明可理解为各种不同的变化与替代形式。一些代表性实施例已通过多个附图的示例来展现，且将于此处详细描述之。然而，应理解的是，本发明并不局限于所揭露的特定形式。更确切地说，本发明的精神与范围以随附的权利要求加以定义，本发明自当涵盖落在本发明的精神与范围内的所有变化、同等物与替代物。
符号说明
20、200、700：风扇壁
22、24、26：垂直壁
32、34、36：水平支架
40、42、44、46、48、212、300：风扇模块
50、210、710：插槽
52：托架
54：把手
60、260、730：风扇挡板
70、500：箭头
100：防回流装置
102：近端
104：远端
106：前侧
108：后侧
110、112：孔洞
120：凸起特征
130：缺口
132：阻止特征
220、222：垂直壁
224、226、250、252：侧板
228、256：顶板
230：安装托架
232、254：近板
234：远板
236、258、722、724：外表面
238：内表面
240：水平支架
270：前孔隙
272：后孔隙
310：铰链
312：弹簧
320：耳片
600：支撑框架
612、614：侧支撑件
616：顶支撑件
618：底支撑件
620：近安装耳片
630：远延伸耳片
632、642、652：安装孔洞
640、650：安装耳片
712、714：侧壁
716：顶支架
718：底支架
具体实施方式
本发明可包含于许多不同的形式中。多个代表性实施例绘示于附图中，且将于此处详细描述之。本发明为原则的示例或说明，且并非将本发明的广泛方面局限于说明的实施例。在此情况下，多个元件与多个所揭露的局限，例如描述于摘要、发明内容与实施方式中，但并未明确地描述于权利要求中，则不应被视为以隐含、推测或其他形式单独或集体并入权利要求中。就本实施方式而言，除非明确地排除，否则单数形式包含多个的形式且反之亦然；且字词「包含」代表「包含但不限于」。此外，表示粗略估计的字词，例如「约」、「几乎」、「大致上」、「大约」等等，此处可例如用以表示「在该数值上」、「接近该数值」或「差不多在该数值上」或「与该数值差3-5％之间」或「在可容许的制造公差内」或其任意合乎逻辑的组合。
本发明有关于防回流装置，可安装于插槽中以防止风扇挡板被向内拉(pulledinward)从而无法将气流阻挡于风扇壁的中空插槽外。图2A绘示防止风扇挡板失效的示例性防回流装置100的前透视图。图2B绘示图2A的示例性防回流装置100的后视图。防回流装置100为近似矩形的板具有近端102与远端104。只要防回流装置可支撑以下叙述的多个特征，也可采用其他形状。防回流装置100以有挠性(flexible)但坚固的材料构成，例如金属片、压铸金属、塑胶、不锈钢(例如SUS304不锈钢或SS304不锈钢)、铜合金(copper alloys)(例如铍铜(beryllium copper))或任意其他合适的材料。防回流装置也可由挠性塑胶(flexible plastic)构成。
防回流装置100具有前侧106与相对的后侧108。防回流装置100包含一或多个附接特征以使防回流装置安装于插槽壁。在一实施方式中，一或多个附接特征包含两个孔洞110和112，定义于接近防回流装置的近端102。孔洞110和112装配以容纳多个紧固件以附接至插槽壁。多个紧固件可以是，例如铆钉(rivets)、销(pins)、螺栓(bolts)、夹子(clamps)、螺丝(screws)、钉子(nails)等。
凸起特征(embossed feature)120形成于接近防回流装置100的中央，自前侧106延伸而出。缺口130可形成于接近远端104。在此示例中，缺口(relief cutout)130为半圆形。阻止特征(stopping feature)132形成为自前侧106延伸而出。在一些实施方式中，阻止特征132具有近似半球形，如图2A与图3B所示。然而，在其他多个实施方式中，阻止特征132可具有不同的形状。在一些实施方式中，防回流装置100不包含缺口130。
图3A绘示风扇壁200与对应插槽210的透视图，插槽210装有图2A与图2B的示例性防回流装置100。图3B绘示图3A的插槽210的局部透视图，插槽210装有图2A的示例性防回流装置100。来自风扇壁200的空气使电子装置的多个零件冷却，电子装置例如是服务器。风扇壁200包含插入多个插槽中的多个风扇模块，插槽例如是插槽210，风扇模块例如是风扇模块212。在此示例中，风扇壁200包含垂直壁220和222。垂直壁220由两平行的侧板224和226所形成。侧板224和226通过顶板228接合于顶部。侧板224和226的相对的底部附接至安装托架230。近板(proximal panel)232与侧板224和226的前缘接合。相对于近板232的远板(distal panel 234)234与侧板224和226的后缘接合。侧板226包含外表面236与内表面238。安装托架230附接至水平支架240。
垂直壁222还包含平行的侧板250和252，侧板250和252附接至近板254与顶板256。侧板250可枢转地(pivotably)支撑风扇挡板260。如图3A所示，垂直壁220和222及水平支架240形成插槽210。风扇模块可插入垂直壁220和222之间的水平支架240。当风扇模块插入插槽210时，风扇模块将风扇挡板260推向侧板250。当风扇模块不存在于插槽210中时，如图3A所示，弹簧机构施力于风扇挡板260使其朝向侧板226的外表面236转动。
图2A～图2B所示的防回流装置100安装于侧板226的内表面238，如图3B所详细绘示。在此示例中，多个紧固件例如铆钉(未绘示)可安装通过孔洞110和112以使防回流装置100的近端102附接至侧板226的近端。侧板226包含前孔隙270与后孔隙272。前孔隙270的形状几乎与防回流装置100的凸起特征120相同。从而，凸起特征120延伸通过前孔隙270，如图3A与图3B所示。后孔隙272的形状几乎与防回流装置的阻止特征132相同。阻止特征132延伸通过后孔隙272，如图3A与图3B所示。如同以下将详细说明的，阻止特征132接触风扇挡板的边缘且防止风扇挡板260向内转动(当风扇模块212移开时，风扇挡板260向内转动会在不经意的情况下使风扇挡板260无法防止回流通过插槽210)。
图4A绘示风扇模块300刚开始插入图3A的插槽210的俯视图，插槽210装有图2A的防回流装置100。图4B绘示风扇模块300继续插入插槽210的俯视图，在风扇挡板260转动经过防回流装置100的阻止特征132之前。从而，图4B绘示风扇模块300使防回流装置100受力而远离侧板226的内表面238，而朝向侧板224。图4C绘示风扇模块300仍继续插入插槽210的俯视图，在风扇挡板260转动经过防回流装置100的阻止特征132之后。图4D绘示风扇模块300完全插入插槽210的俯视图，以使风扇挡板260紧靠侧板250的外表面258。
如图4A所示，风扇挡板260的后缘通过铰链310附接至侧板250的外表面258。弹簧312附接于风扇挡板260与侧板250的外表面258之间。弹簧312施力于风扇挡板260使其绕着铰链310旋转至一阻挡插槽210的位置。风扇挡板260的前缘包含耳片320，当风扇挡板260阻挡插槽210时，耳片320定位为远离防回流装置100的阻止特征132，例如介于插槽210的前缘与阻止特征132之间。
阻止特征132自侧板226的外表面236向外延伸，通过后孔隙272且接触耳片320。凸起特征120自侧板226的外表面236向外延伸通过前孔隙270。从而，当风扇模块300未插入插槽210时，风扇挡板260设置于第一位置。在第一位置，包含耳片320的风扇挡板260的前缘设置于插槽210的前缘与阻止特征132之间。
当风扇模块300刚开始插入，阻止特征132防止风扇挡板260朝向侧板250的外表面258向内旋转。从而，当风扇模块尚未插入插槽210时，或当风扇模块300刚开始插入插槽210时(如图4A所示)，风扇挡板260阻挡任何气流通过插槽210。
通过将风扇模块300推入插槽210中，风扇模块300可插入插槽210且位于水平支架240上。随着风扇模块300进一步插入插槽210中且位于水平支架240上，如图4B所示，接近侧板226的外表面236的风扇模块300的一侧接触防回流装置100的凸起特征120，防回流装置100的凸起特征120自前孔隙270延伸而出。由于仅有防回流装置100的近端102附接至侧板226的内表面238，防回流装置100的远端104被推离侧板226的内表面238使得阻止特征132从侧板226的前孔隙272缩回，进而使阻止特征132不再位于风扇挡板260的耳片320行进的弯曲路径(circular path)上。此弯曲路径可为圆形(circular)，或可大体上具有任意合适的曲率(curvature)值，例如可具有任意合适的曲率半径(radius of curvature)。在一些实施方式中，此路径为直的，或包含一系列直的路径。风扇挡板260与耳片320的位置可被视为第一位置，第一位置大致上为风扇挡板260与耳片320转动经过后孔隙272之前的任意位置。
如图4C所示，当风扇模块300持续插入插槽210，风扇模块300行进经过侧板226中的前孔隙270与后孔隙272，且风扇挡板260持续朝向侧板250旋转。因为阻止特征132已受力远离侧板226的外表面236，阻止特征132不再接触耳片320。此使得风扇挡板260得以被推动经过后孔隙272至第二位置。在第二位置，风扇挡板260的耳片320位于(i)阻止特征132和阻止特征132延伸出来的后孔隙272与(ii)侧板250的外表面258之间。
如图4D所示，一旦风扇模块300完全插入插槽210，风扇挡板260可完全朝向侧板250旋转以使风扇挡板260紧靠侧板250的外表面258。于此位置，如图4D所示，也被视为第二位置，第二位置大致上为耳片320转动经过后孔隙272之后，风扇挡板260与耳片320的任意位置。从而，一旦风扇模块300完全插入插槽210，风扇挡板260不再阻挡插槽210，以使风扇模块300让空气循环。
图5A绘示插槽210，此时风扇模块已完全自插槽210移开。图5B绘示图5A的虚线圆圈区域的放大图，显示当风扇模块已完全自插槽移除时的阻止特征132与风扇挡板260的耳片320。当风扇模块300自插槽210移开，弹簧312对风扇挡板260施力以使风扇挡板260通过铰链310旋转远离侧板250的外表面258。当风扇模块300自插槽210移开过程中，风扇模块300与防回流装置100的凸起特征120保持接触。从而，防回流装置100的远端104仍会受力而远离侧板226的内表面238，且阻止特征132仍会从后孔隙272缩回。风扇挡板260的前缘，包含耳片320，通过后孔隙272的远侧(例如介于阻止特征132与侧板250的外表面258之间)抵达后孔隙272的近侧(例如介于阻止特征132与插槽210的前缘之间)。
一旦风扇挡板260的前缘，包含耳片320，已经过后孔隙272的近侧，风扇模块300可自插槽210完全移开。由于来自弹簧312的力，风扇挡板260将转动至介于阻止特征132与插槽210的前缘之间的第一位置，从而盖住插槽210。然而，因为风扇模块300不再接触防回流装置的凸起特征120，防回流装置100的远端104不会受力远离侧板226的内表面238。从而，防回流装置的阻止特征132将再度延伸通过侧板226的后孔隙272。
若任意空气回流通过插槽210，由于风扇挡板260的耳片320接触阻止特征132，是以防止风扇挡板260被回流空气往后转动至介于阻止特征132与侧板250的外表面258之间的第二位置。此举又避免空气回流回到插槽210。阻止特征132从而使风扇挡板260的耳片320保持在后孔隙272的近侧，以避免任意空气回流通过插槽210。
图6绘示风扇挡板260的背面透视图，风扇挡板260通过以上多个图示所示的防回流装置来防止失效。附接至侧板250的铰链310支撑风扇挡板260。风扇挡板260转动至介于侧板250的外表面258与侧板226的外表面236之间的一位置来阻挡插槽210。阻止特征132从侧板226的外表面236延伸出后孔隙272。然后，阻止特征132接触耳片320且避免风扇挡板260由于气压(以箭头500表示)而向内旋转。从而，风扇挡板260避免气流通过空的插槽210。
所揭露特征的另一示例为一特殊的支撑框架，可用于现有的风扇壁中的插槽以固持防回流装置100，以防止风扇挡板失效。图7绘示示例性支撑框架600的透视图，当防回流装置100不能直接安装于插槽的多个侧板中的一者上时，支撑框架600可用以使图2A的防回流装置安装于插槽中。支撑框架600包含一对侧支撑件612和614。侧支撑件612与侧支撑件614的顶端通过顶支撑件616加以接合。底支撑件618接合于侧支撑件612的底端。侧支撑件612具有相对较广的顶部边缘，顶部边缘附接至顶支撑件616的较广端。顶支撑件616逐渐变窄形成较窄边缘，较窄边缘附接至另一侧支撑件614。在一些实施方式中，支撑框架600以聚合物(polymer)制成，例如塑胶(plastic)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrilebutadiene styrene,ABS)、高密度聚乙烯(high-density polyethylene,HDPE)、低密度聚乙烯(low-density polyethylene,LDPE)、或任意其他合适的聚合物。支撑框架600也可由任意合适类型的金属、橡胶(rubber)、类硅(silicon-like)材料制成，或可由任意其他具挠性且可变形的材料制成。
侧支撑件612包含近安装耳片(proximal mounting tab)620。防回流装置100的近端102可附接至近安装耳片620。在一些实施方式中，近安装耳片620包含对齐防回流装置100的孔洞110和112(于图2A和图2B)的多个孔洞。多个紧固件例如铆钉或其他机构可插入并通过防回流装置100的孔洞110和112及近安装耳片620以使防回流装置100附接至近安装耳片620。防回流装置100从近安装耳片620延伸而出以使远端104远离侧支撑件612。从而，凸起特征120与阻止特征132可移动于自侧支撑件612的平面延伸的一位置与侧支撑件612的平面后方的一位置之间。
远延伸耳片(distally extending tab)630提供额外的稳定性以靠着插槽的多个壁面。远延伸耳片630包含安装孔洞632。侧支撑件612的顶端包含具有安装孔洞642的安装耳片640。底支撑件618的末端包含可具有安装孔洞652的安装耳片650，此末端相对于附接至侧支撑件612的末端。
图8绘示包含插槽710的风扇壁700的透视图，插槽710具有图7的支撑框架600以安装图2A的防回流装置100。插槽710通过两侧壁712和714、顶支架716与底支架718加以定义。侧壁712和714安装于底支架718上。侧壁712和714包含对应的外表面722和724。风扇挡板730通过铰链附接至外表面724。风扇挡板730转动于紧靠外表面724的一位置与介于外表面722和724之间的一位置之间以阻挡插槽710。如同可于图8中见到的，防回流装置100附接至支撑框架600。支撑框架600与附接的防回流装置100接着插入插槽710。侧支撑件612和614分别接触侧壁712和714，同时顶支撑件616与底支撑件618分别接触顶支架716与底支架718，以为插入的风扇模块提供支撑。一般而言，当支撑框架600插入插槽时，支撑框架600轻微变形，且从而可扣住插槽710并通过摩擦配合(friction fit)维持于插槽710中。在其他多个实施方式中，钳子(clips)、插销(latches)、杆(rods)、销(pins)、倒钩特征(barbedfeatures)或其他多种紧固件可用以使支撑框架600固定于插槽710中。当支撑框架600插入插槽710时，防回流装置100被固持于侧壁712的外表面722与支撑框架600的近安装耳片620之间。当支撑框架600安装于插槽中时，远延伸耳片630提供额外的稳定性以支撑防回流装置100。防回流装置100的远端104延伸入插槽710中，且防回流装置100的远端104可通过插入风扇模块而向后推。
相似以上图4A～图4D、图5A及图5B所描述的操作，当风扇模块从插槽710移开，风扇挡板730旋转以阻挡插槽710。防回流装置100的阻止特征132通过阻止风扇挡板730的任意向内旋转以防止风扇挡板730失效。从而，当风扇模块移开时，风扇挡板730持续阻挡气流通过插槽710。
此处使用的术语仅为了描述特定多个实施例且并非作为本发明的局限。如同此处使用的单数形式「一」与「该」也包含多个的形式的可能，除非内文有明确界定。此外，用于实施方式及/或权利要求的词语「包括」、「具有」、「有」或其变化形为一定程度上相似于词语「包含」。
除非有其他定义，此处使用的所有词语(包含技术或科学术语)具有与本技术领域中具有通常知识者普遍理解的相同含意。此外，词语，例如那些普遍使用的字典所定义的词语，应解读为具备与其在相关技术内容中的含意一致的含意，且将不会解读为理想化或过度表面的意义，除非此处明确定义。
尽管本发明的数种实施例已描述如上，应理解的是，它们仅为示例说明而非本发明的局限。在不背离本发明的精神或范畴的情况下，所揭露的实施例当可依照此处的揭露内容而有许多种改变。从而，本发明的广度与范围不应被任何上述实施例所局限。更确切地，本发明的范围应依照下列权利要求及其同等意义的内容加以定义。
虽然已参照一或多个实施方式阐述及说明本发明，本技术领域的技术人员在阅读与理解本说明书及附图后当可进行同等意义的改变与修饰。此外，虽然本发明的一特定特征可能仅揭露于数个实施方式中的一者，此特征可依需求结合其他实施方式的一或多个其他特征，且可有利于任意的特定或具体应用。
