特許 7277622 ハイブリッド冷却電子機器における気流管理及び冷却改善のための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-10

(45)【発行日】2023-05-19

(54)【発明の名称】ハイブリッド冷却電子機器における気流管理及び冷却改善のための装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20230511BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20230511BHJP

【ＦＩ】

G06F1/20 C

G06F1/20 A

G06F1/20 B

H05K7/20 G

H05K7/20 M

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022003281

(22)【出願日】2022-01-12

(65)【公開番号】P2022050600

(43)【公開日】2022-03-30

【審査請求日】2022-01-12

(31)【優先権主張番号】17/148,063

(32)【優先日】2021-01-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】516357421

【氏名又は名称】バイドゥ ユーエスエイ エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｂａｉｄｕ ＵＳＡ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】ガオ チェンイー

【審査官】佐賀野 秀一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－３４７７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２６２４９９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６０１１６８９（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１０９２９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００８／０３５５７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６３３０１５５（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２８７０４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性部材と、
一又は複数のバッフルブレードと
を備え、各バッフルブレードは、第１の縁及び第２の縁を有し、各バッフルブレードの第１の縁が前記弾性部材に結合されており、各バッフルブレードは、前記一又は複数のバッフルブレードに加えられた空気力に応じて、前記弾性部材回りに回転して前記弾性部材を変形させ、
前記一又は複数のバッフルブレードの１つの前記第２の縁に結合された追加の弾性部材をさらに備える
バッフルユニット。

【請求項2】

前記弾性部材は、ねじりばねである
請求項１に記載のバッフルユニット。

【請求項3】

軸芯を有し、前記弾性部材の中央部に配置された軸をさらに備え、
各バッフルブレードの第１の縁が前記軸に結合されて、各バッフルブレードが前記空気力に応じて前記軸芯回りに回転できるようにする
請求項１に記載のバッフルユニット。

【請求項4】

各バッフルブレードは、四辺形であり、一対の長辺及び一対の短辺を有し、前記一対の長辺の一方は、前記第１の縁であり、前記一対の長辺の他方は前記第２の縁である
請求項１に記載のバッフルユニット。

【請求項5】

第１の縁及び第２の縁を有する追加のバッフルブレードをさらに備え、前記追加のバッフルブレードの前記第１の縁は前記追加の弾性部材に結合されている
請求項４に記載のバッフルユニット。

【請求項6】

前記一又は複数のバッフルブレードの１つの前記第２の縁は固定されている
請求項４に記載のバッフルユニット。

【請求項7】

基板に取り付けるように構成される取付構造と、
前記取付構造に結合されたバッフルユニットと
を備え、
前記バッフルユニットは、
弾性部材と、
一又は複数のバッフルブレードと
を備え、各バッフルブレードは
第１の縁及び第２の縁を有し、各バッフルブレードの第１の縁が前記弾性部材に結合されて、前記一又は複数のバッフルブレードに加えられた空気力に応じて、各バッフルブレードが前記弾性部材回りに回転して前記弾性部材を変形させるようにし、
前記一又は複数のバッフルブレードの１つの前記第２の縁は、前記取付構造に固定されている
バッフルシステム。

【請求項8】

前記取付構造は、
内部に固定チャンネルを有する垂直支持体と、
内部に固定チャンネルを有する角度付き支持体と
を備え、前記角度付き支持体の一端部は、前記垂直支持体の前記固定チャンネルに可動に結合されている
請求項７に記載のバッフルシステム。

【請求項9】

前記一又は複数のバッフルブレードの１つの前記第２の縁は、前記角度付き支持体の前記固定チャンネルに固定されている
請求項８に記載のバッフルシステム。

【請求項10】

前記角度付き支持体の、前記垂直支持体の前記固定チャンネルに可動に結合された前記一端部は、前記固定チャンネル内を移動して、前記垂直支持体に対する前記角度付き支持体の角度を変えることが可能である
請求項８に記載のバッフルシステム。

【請求項11】

前記バッフルユニットは、軸芯を有し、前記弾性部材の中央部に配置された軸をさらに備え、各バッフルブレードの第１の縁が前記軸に結合されて、前記バッフルブレードに加えられた空気力に応じて、各バッフルブレードが前記軸芯回りに回転できるようにする
請求項７に記載のバッフルシステム。

【請求項12】

前記バッフルユニットは、前記一又は複数のバッフルブレードの１つの前記第２の縁に結合された追加の弾性部材をさらに備える
請求項７に記載のバッフルシステム。

【請求項13】

前記バッフルユニットは、第１の縁及び第２の縁を有する追加のバッフルブレードをさらに備え、前記追加のバッフルブレードの前記第１の縁は前記追加の弾性部材に結合されている
請求項１２に記載のバッフルシステム。

【請求項14】

一又は複数の発熱電子構成要素が取り付けられている基板と、
前記一又は複数の発熱構成要素の少なくとも１つに結合された冷却板を有する液体冷却システムと、
前記基板上に気流を向ける気流源と、
前記基板、及び／又は、一もしくは複数の冷却板に結合された一又は複数のバッフルユニットと
を備え、各バッフルユニットは、
弾性部材と
一又は複数のバッフルブレードとを含み、各バッフルブレードは第１の縁及び第２の縁を有し、各バッフルブレードの第１の縁が前記弾性部材に結合されて、前記気流によって前記一又は複数のバッフルブレードに加えられた空気力に応じて、各バッフルブレードが前記弾性部材回りに回転して前記弾性部材を変形させるようにする
ハイブリッド冷却システム。

【請求項15】

前記一又は複数のバッフルユニットの少なくとも１つは、前記基板の前縁に結合されている
請求項１４に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項16】

前記一又は複数のバッフルユニットの少なくとも１つは、前記一又は複数の冷却板の少なくとも１つの前縁に結合されている
請求項１４に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項17】

前記一又は複数のバッフルユニットは、マルチバッフルユニットを含み、各バッフルユニットは各冷却板の上流で前記基板に結合されている
請求項１４に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項18】

前記一又は複数のバッフルユニットの少なくとも１つは、取付構造によって前記基板、又は一もしくは複数の冷却板に結合されており、
前記取付構造は、
内部に固定チャンネルを有する垂直支持体と、
内部に固定チャンネルを有する角度付き支持体とを備え、前記角度付き支持体の一端部は、前記垂直支持体の前記固定チャンネルに可動に結合されている
請求項１４に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項19】

前記一又は複数のバッフルブレードの１つの前記第２の縁は、前記角度付き支持体の前記固定チャンネルに固定されている
請求項１８に記載のハイブリッド冷却システム。

【請求項20】

前記角度付き支持体の、前記垂直支持体の前記固定チャンネルに可動に結合された前記一端部は、前記固定チャンネル内を移動して、前記垂直支持体に対する前記角度付き支持体の角度を変えることが可能である。
請求項１８に記載のハイブリッド冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示された実施形態は、一般的に、電子機器の温度制御のためのハイブリッド冷却システムに関し、限定しないが、特に、ハイブリッド冷却電子機器における気流を管理することで液体冷却を改善するための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

サーバ、ブレードサーバ、ルータ、エッジサーバなどの多くの現代の情報技術（ＩＴ）機器は、動作中に大量の熱を発生する。個々の構成要素、特に複数のチップレットを含むプロセッサやＳｏＣなどの高出力構成要素により発生された熱により、これらの個々の構成要素の多くは、空気冷却システムで効果的に冷却することが不可能又は困難になる。従って、最新のＩＴ機器には、液体冷却、又は液体－空気ハイブリッド冷却（つまり空気冷却と液体冷却とを組み合わせる冷却）が必要である。

【0003】

液体冷却を必要とした結果、一部のＩＴ機器は液体冷却システムを搭載する。該システムは、冷却板のような素子を使用して、冷却を必要とする各構成要素に熱的に結合されている。これらの設計では、冷却液を熱源の近くに配置することにより、放熱性能を向上させる。しかし、これらの機載液体冷却システムは、通常、単独で動作せず、電子機器ラックにおける液体冷却システムなど、少なくとも１つの大きな冷却システムに結合されている。また、ラックの冷却システムは、データセンタなど、大きな設備の液体冷却システムにさらに結合することができる。このようなシステムでは、データセンタの冷却システムが作動流体をラック冷却システムに循環させ、ラック冷却システムが作動流体をＩＴ機器における冷却システムに循環させる。

【0004】

ハイブリッド冷却システムが注意深く管理されていない場合、空気冷却及び液体冷却は互いに反して作用する可能性があり、又は互いに悪影響を及ぼし、システム全体の効率及び有効性を低下させる可能性がある。液体システムから空気への熱の損失を防ぐために、従来では、冷却装置の蓋に高耐熱性材料を配置するか、又は上部に熱損失防止材料を追加する解決策があった。これらの設計では、熱抵抗を増やして対流による熱損失を防ぐ。これらの方法は、柔軟性がなく、実装が容易ではなく、遮断機能だけで一層よい気流管理を提供することができないという欠点がある。また、エアバッフルを使用する従来の解決策もあるが、現在では、ほとんどのエアバッフルはサーバのシャーシとサーバの内部レイアウトに大きく依存している。これは、各エアバッフルが特定のレイアウト及び機能に応じてカスタマイズされることを意味する。その結果、従来のエアバッフルはあまり拡張性が高くない。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様は、弾性部材と、一又は複数のバッフルブレードとを備え、各バッフルブレードは、第１の縁及び第２の縁を有し、各バッフルブレードの第１の縁が前記弾性部材に結合されており、各バッフルブレードは、前記一又は複数のバッフルブレードに加えられた空気力に応じて、前記弾性部材回りに回転して前記弾性部材を変形させるバッフルユニットである。

【図面の簡単な説明】

【0006】

以下、図面を参照して本発明の非限定的かつ非網羅的な実施形態を説明する。同一の符号は、特別の指定がない限り、各図において同様の部分を指す。

【0007】

【図1A】バッフルユニットの実施形態の分解側面図である。

【図1B】バッフルユニットの実施形態の組立側面図である。

【図1C】バッフルユニットの他の実施形態の側面図である。

【図2A】バッフルユニットの実施形態を取り付けるための取付構造の実施形態の正面図である。

【図2B】バッフルユニットの実施形態を取り付けるための取付構造の実施形態の側面図である。

【図3】図２Ａ及び図２Ｂに示す取付構造によって基板に取り付けられたバッフルユニットの実施形態の側面図である。

【図4】ハイブリッド冷却システムの実施形態に取り付けられたバッフルユニットの実施形態の側面図である。

【図5】ハイブリッド冷却システムの実施形態に取り付けられたバッフルユニットの実施形態の側面図である。

【図6】冷却板に結合された電子構成要素に隣接して基板に取り付けられたバッフルユニットの他の実施形態の側面図である。

【図7】電子構成要素及び冷却板に隣接して基板に取り付けられたバッフルユニットの他の実施形態の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

実施形態では、ハイブリッド冷却システムにおいて気流管理を改善することで冷却を改善するためのバッフルユニットについて説明する。実施形態の理解のために特定の詳細が記載されているが、当業者であれば、一又は複数の詳細がなくても本発明を実施することができるか、又は、他の方法、構成要素、材料などを用いて本発明を実施することができる。周知の構造、材料、又は操作は、詳細に示されていないか、又は説明されていないが、それにもかかわらず、本発明の範囲内に含まれている。

【0009】

本明細書における「一実施形態」又は「実施形態」への言及は、当該実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれ得ることを意味する。本明細書の様々な箇所に出現する「一実施形態では」とは、必ずしも全て同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性は、一又は複数の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる。本出願で使用される場合、「前」、「後」、「上」、「下」、「側」、「横方向」、「縦方向」などの方向性用語は、実施形態において図面に示されている方向を指す。方向性のある用語は、実際の使用時に、記載された実施形態の特定の方向性を暗示したり要求したりするものと解釈されるべきではない。

【0010】

液体冷却システム、特に、空気及び液体の両方によって冷却されるハイブリッド冷却システムの性能を向上させる装置及びアプローチが提案される。装置は、取付構造及びバッフル構造を含む。２つの主要なユニット（即ち回転ユニット及びブレード）はバッフル構造に使用される。回転部は、可撓性ばねと統合して、異なる空気圧に応じてブレードの異なる開口率を制御する。この設計により、空気ストリームに導入される気流抵抗が適切に動的に調整できることが確保される。また、装置がシャーシに取り付けられ、気流を遮断して液体冷却装置から遠ざけると同時に目標の熱負荷への気流を支援するためのアプローチとして使用される。装置は、液体冷却装置から独立したユニットであってもよいし、冷却装置に統合されたユニットとして設計されてもよい。全体の構造設計により、様々なサーバシャーシ及びボードレイアウトでの柔軟な統合方法が可能になる。

【0011】

開示された実施形態は、発熱電子機器に直接装着される冷却板などの液体冷却構成要素を使用する液体冷却システムに使用される。これらの解決策のほとんどの用途はハイブリッド冷却環境であり、つまり、空気冷却される装置の熱管理に冷却空気も供給される。気流は、対流、特に強制対流により、液体冷却装置に悪影響を及ぼす可能性がある。これは、液体によって捕捉された熱の一部が、外部の液体熱伝達ループに伝達される前に気流に抽出される可能性があるためである。これは、ＩＴ側と設備側との両方の冷却性能に影響を及ぼす可能性があり、システム効率を低下させる可能性もある。また、液体冷却装置は、気流遮断機能によって空気冷却に悪影響を及ぼす可能性があるため、液体冷却電子機器と電子機器の液体冷却装置とを冷却空気で分離させることで、空気冷却システムに有利であり得る。開示された実施形態は、また、気流抵抗を最小化することで気流管理を改善することを目的とする。

【0012】

開示された実施形態は、また、装置の可用性及び拡張性を向上させることを目的とする。これは、設計が様々な種類のシステム及び様々な用途に使用できることを意味する。これにより、ハードウェア設計に関連するコストが削減されるだけでなく、デバイスの実装に必要なシステムレベルの設計の量も削減される。この方法は、ＣＰＵ、ＧＰＵなどの様々な実際の製品の設計と組み立てに使用できる。チップ又はプロセッサにパッケージ化された性能及び電力の増加に伴い、適切な機能と性能を確保するために冷却が重要になる。

【0013】

開示された実施形態は、異なるサーバ及び気流管理要件を含む、異なるシナリオに柔軟に使用することができる高度な装置を提供する。実施形態は、複数の構成要素を備えるシステムで使用し、個々の構成要素に実装することができる。さらに、これらの実施形態は、単に気流を遮断することではなく、気流を迂回させることによって気流管理を強化するとともに、目標位置での柔軟な実装及び取り付け方法を可能にさせる。なお、装置によって導入される気流抵抗が気流速度の変化に応じて動的に調整されるという点も重要である。

【0014】

図１Ａ及び図１Ｂには、バッフルユニット１００の実施形態が図示されている。図１Ａは分解図、図１Ｂは組立図である。バッフルユニット１００は、一対のバッフルブレード１０４、１０６に結合される回転ユニット１０２を含む。図示した実施形態では、バッフルブレードを２つ含むが、バッフルユニット１００の他の実施形態では、１つのバッフルブレードを使用することができる（例えば図５を参照）。

【0015】

回転ユニット１０２は、軸１１０回りに配置された弾性部材１０８を含む。一実施形態では、弾性部材１０８は、ねじりばねであり得るが、他の実施形態では、別の種類の弾性部材を使用することができる。別の実施形態では、軸１１０を省略して弾性部材１０８のみを含む回転ユニット１０２でもあり得る。

【0016】

バッフルブレード１０４及び１０６それぞれは、少なくとも第１の縁及び第２の縁を含む。バッフルブレード１０４は第１の縁１０４ａ及び第２の縁１０４ｂを含み、バッフルブレード１０６は第１の縁１０６ａ及び第２の縁１０６ｂを含む。一実施例では、バッフルブレード１０４及び１０６は四辺形（例えば、正方形又は長方形）であり得るが、他の実施形態では、バッフルブレードは非四辺形状をなし得る。更なる他の実施形態では、バッフルブレード１０４及び１０６は、四辺形又は他の形状にかかわらず、同じ形状をなす必要はない。一実施形態では、バッフルブレード１０４及び１０６が長方形である場合、各バッフルの第１の縁及び第２の縁は長方形の長辺である。

【0017】

図示した実施形態では、各バッフルブレードの第１の縁（即ち第１の縁１０４ａ及び第１の縁１０６ａ）は、回転ユニット１０２に結合されている。一実施形態では、回転ユニット１０は軸１１０を含み、第１の縁１０４ａ及び第１の縁１０６ａは、軸１１０に回転可能に結合されており、それぞれが軸回りに回転できるため、バッフルブレード１０４と１０６との相対角度は変化できる。一実施形態では、回転ユニット１０２が軸１１０を含まず、第１の縁１０４ａ及び第１の縁１０６ａが弾性部材１０８に結合されており、各バッフルブレードが弾性部材の中心回りに回転できるため、バッフルブレード同士の相対角度は変化できる。

【0018】

別の実施形態では、バッフルユニット１００は、各バッフルブレードの第２の縁（即ち、第２の縁１０４ｂ及び第２の縁１０６ｂ）が以下のいずれかのように設けられ得る。
１．別の素子に固定される（即ち、該素子に対して回転も移動もできない）か、又は、メインフレームに固定される。
２．別の素子に回転可能に固定される（即ち、該素子回りに回転できるが、該素子に対して移動できない）。
３．別の素子に移動及び回転可能に装着される（即ち、該素子回りに回転でき、且つ該素子とともに、又は該素子に対して移動できる）。
４．自由である（即ち、別の素子に装着されない）。

【0019】

いくつかの実施形態では、バッフルブレードを２つ含み、第２の縁１０４ｂ及び第２の縁１０６ｂのうち、少なくとも１つが自由であり、図示した一実施形態では、バッフルユニット１００は、第２の縁１０４ｂが固定されているが、第２の縁１０６ｂは自由である。実施形態では、シングルバッフルブレードを１つのみ含み、弾性部材１０８及び／又は軸１１０（存在する場合）は固定されているため、装着されたバッフルブレードの第１の縁も固定されており、第２の縁は自由である。いくつかの実施形態では、バッフルブレード１０４及び１０６のうちの１つの第２の縁は、追加の回転ユニット１５２に結合することもできる（例えば、図１Ｃを参照）。

【0020】

バッフルユニット１００の動作では、図示した矢印で示すように、空気が右から左へ流れる。一実施例では、気流源は自然対流であり得るが、他の実施形態では、気流はファンなどの素子によって駆動される強制対流であり得る。空気は、バッフルユニットの上を流れると、バッフルユニット、より具体的にはバッフルブレード１０４及び１０６に空気力を加える。上記のように、図示した一実施形態では、バッフルユニット１００は、第２の縁１０４ｂが固定されており、第２の縁１０６ｂが自由であり、回転ユニット１０２も自由である。バッフルブレード１０４及び１０６に作用した空気力により、弾性部材１０８が撓み、弾性部材１０８及び軸１１０（存在する場合）の中心回りのモーメントが加えられる。弾性部材１０８は、その弾性によって、バッフルブレード１０４及び１０６に復元力を加えて、バッフルブレードに作用した空気力に抵抗する。空気力が増加することにつれて、力が平衡状態になるまで、弾性部材１０８によって加えられた力も増加する。平衡位置では下記の式がある。

【0021】

【数1】

【0022】

上記の式において、バッフルブレード１０６（一例とする）の力の分析に基づいて、－Ｋｓ_ｘは弾性力の気流とは反対する方向における構成要素を示し、ｐ_ｄＡは気流方向における空気力を示す。Ｋは弾性部材１０８のばね定数であり、ｓ_ｘは弾性部材１０８の気流方向におけるたわみ（これは正しいかもしれないが、通常はある方向におけるたわみと言わない）であり、ｐ_ｄは気流の動圧であり、Ａはバッフルブレードの基準面積であり、ρは空気密度であり、ｖは気流速度である。平衡位置に達すると、バッフルユニット１００は、その後方（即ち、バッフルユニットの気流の起点とは反対の側、例えば図２Ｂを参照）における全ての構成要素を気流から保護する。速度や密度などの気流の特性が変化すると、バッフルユニットは上記の式を満たす新しい平衡位置に自動的に合わせる。このように、バッフルユニットは、弾性構造のため、空気圧に応じて自動的に調整され、弾性部材１０８の適切な弾性係数を選択することにより、抵抗が動的に調整されるため、一層よい気流管理の効率を達成することができる。これは、流動抵抗が空気の流量に基づいて自動的かつ動的に調整及び最適化されることを意味する。

【0023】

図１Ｃには、バッフルユニット１５０の実施形態が示されている。いくつかの実施形態では、図１Ａ及び１Ｂに示すように、バッフルユニット１００は回転ユニット及びバッフルブレードを追加することにより拡張され得る。バッフルユニット１５０はそのように拡張されたバッフルユニット１００の実施形態である。バッフルユニット１５０は、バッフルユニット１００の全ての素子に加えて、バッフルブレード１０６の第２の縁に結合された追加の回転ユニット１５２をも含み、また、第１の縁１５４ａが追加の回転ユニット１５２に結合された追加のバッフルブレード１５４をも含む。回転ユニット１０２と同様に、回転ユニット１５２は、軸１５８回りに配置された弾性部材１５６を含む。一実施例では、弾性部材１５６はねじりばねであるが、他の実施形態では、別の種類の弾性部材を使用することができる。他の実施形態では、軸１５８を省略することができ、これにより、回転ユニット１５２は弾性部材１５６のみを含む。

【0024】

追加のバッフルブレード１５４は、少なくとも、第１の縁１５４ａ及び第２の縁１５４ｂを含む。一実施例では、バッフルブレード１５４は四辺形（例えば、正方形又は長方形）であり得るが、他の実施形態では、バッフルブレードは非四辺形状であり得る。更なる他の実施形態では、バッフルブレード１５４は、バッフルブレード１０４及び１０６と同様な形状を有する必要はない。一実施形態では、バッフルブレード１５４は長方形であり、第１の縁１５４ａ及び第２の縁１５４ｂは長方形の長辺であり得る。図示した実施形態では、バッフルユニット１５０の第１の縁１５４ａは、弾性部材１５６及び軸１５８（存在する場合）に結合されており、第２の縁１５４ｂは自由である。バッフルユニット１５０は、バッフルユニット１００と同様に動作し、ただし、バッフルユニットが空気力に対抗するために使用する復元力は、１つではなく、２つの回転ユニットにより提供される。

【0025】

図２Ａ及び図２Ｂには、バッフルシステム２００の実施形態が示されている。図２Ａは正面図、図２Ｂは側面図である。バッフルシステム２００は、バッフルユニット１５０（図１Ｃを参照）などのバッフルユニットと、バッフルユニット１５０を基板などの構成要素（図３～７を参照）に固定するための取り付けフレーム２０２とを含む。他の実施形態では、バッフルシステム２００は、バッフルユニット１００（図１Ａ及び１Ｂを参照）など、バッフルユニットの様々な実施形態を使用することができる。

【0026】

取り付けフレーム２０２は垂直支持体２０４及び角度付き支持体２０６を含む。垂直支持体２０４は固定チャンネル２０８を含み、角度付き支持体２０６は固定チャンネル２１０を含む。他の実施形態では、取り付けフレーム２０２が使用する支持体は図示した数より多くても少なくてもよい。他の実施形態では、支持体は、図示した位置、又は図示した相互関係にある必要はない。固定チャンネル２０８及び２１０は、バッフルユニット１５０を取り付けフレームに結合することを可能にするだけでなく、角度付き支持体が垂直支持体に対して移動できるように、垂直支持体２０４を角度付き支持体２０６に結合することを可能にするため、バッフルユニット１５０の位置を調整することができる。図示した実施形態では、バッフルブレード１０４の第２の縁１０４ｂは固定ノブ２１４によって固定チャンネル２１０に可動に固定されている。同様に、角度付き支持体２０６の一端部は固定ノブ２１２によって固定チャンネル２０８に可動に固定されている。この配置により、取り付けフレーム及びバッフルユニット１５０を調整する方法が２つ得られる。角度付き支持体２０６の垂直支持体２０４に対する角度、及びバッフルブレード１０４の気流に対する角度は、角度付き支持体２０６の一端部が固定チャンネル２０８の中を上下移動するように固定ノブ２１２を移動することで調整できる。バッフルブレード１０４の気流に対する角度、さらにバッフルユニット１５０の角度は、固定チャンネル２１０の中を固定ノブ２１４を移動させることでさらに調整することができる。これにより、一層よい気流の遮断が確保されるとともに、装置により導入される抵抗を最小限に抑えることで、気流への影響が排除される。垂直支持体及び角度付き支持体の両方に固定チャンネルがあるため、実装の柔軟性が向上する。

【0027】

図３には、バッフルシステム２００など、バッフルシステムの実施形態を使用したハイブリッド冷却システム３００の実施形態が示されている。ハイブリッド冷却システム３００では、プロセッサ又は他の発熱電子構成要素３０４が基板３０２に取り付けられている。一実施例では、基板３０２はプリント回路基板であり得るが、他の実施形態では、基板３０２は別の種類の基板であり得る。冷却板３０６が構成要素３０４に熱的に結合されているため、熱は発熱構成要素３０４から冷却板を通り流れる液体に伝達される。図面には示されていないが、他の流体構成要素（例えば、ホース、ポンプ、熱交換器、バルブなど）は、冷却板３０６に結合されて、冷却流体を循環させて冷却板を通す。図示しない他の発熱電子構成要素は、液体冷却の代わりに空気冷却ができる。

【0028】

取り付けフレーム２０２は、少なくとも垂直支持体２０４を基板３０２に取り付けて結合することにより、基板３０２に結合されている。角度付き支持体２０６は、前述したように、固定チャンネル２０８に結合されている。バッフルユニット１００などの２つのブレードを有するバッフルユニットは、バッフルブレード１０４の第２の縁が角度付き支持体２０６の固定チャンネル２１０に結合されるように、取り付けフレームに結合されている。図示したバッフルシステムの動作は、図１Ａ～１Ｃに基づいて説明した通りである。

【0029】

バッフルシステム２００は、冷却板の右側に組み立てられており、これは入射気流が冷却板に近づく方向である。バッフルシステムの取り付け位置は、一又は複数の冷却板の近傍であり、バッフルブレードは気流入口に実装される。ＰＣＢ又はシャーシ／システムのレイアウト又はスペース／フットプリントの可用性に大きく依存することはない。拡張可能な取り付けフレームを様々な場所に取り付けることができるため、ＰＣＢ又はシャーシのレイアウトへの依存が排除できるということは示されている。バッフルブレードは、気流の遮断路を形成し、空気経路を最適化させて気流への影響を最小限に抑える。取り付けフレームにおける固定チャンネルは、２つの支持体の間、並びに回転ユニットと１つの取り付けフレーム（図３に示す傾斜したもの）との間で調整が可能になる。一実施形態では、より複雑な構造環境において、複数の角度付き支持体２０６を有してもよい。

【0030】

図４には、シングルブレードバッフルユニットの実施形態を使用するハイブリッド冷却システム４００の実施形態が示されている。ハイブリッド冷却システム４００では、一対のプロセッサ又は他の発熱電子構成要素４０４ａ及び４０４ｂが基板４０２に取り付けられている。一実施例では、基板４０２はプリント回路基板であり得るが、他の実施形態では、基板４０２は別の種類の基板であり得る。冷却板４０６が各構成要素４０４に（冷却板４０６ａが構成要素４０４ａに、冷却板４０６ｂが構成要素４０４ｂに）熱的に結合されているため、熱は各発熱構成要素４０４から対応する冷却板４０６を通り流れる液体に伝達され得る。図面には示されていないが、他の流体構成要素（例えば、ホース、ポンプ、熱交換器、バルブなど）は、冷却板４０６ａ及び４０６ｂに結合されて、冷却流体を循環させて冷却板を通す。

【0031】

シングルブレードバッフルユニット４０８は基板４０２の前縁（即ち、基板の入射気流源に最も近い縁、又は入射気流に最初に衝突される縁）に取り付けられている。バッフルユニット４０８は、バッフルユニット１００（図１Ａ～１Ｂを参照）のシングルブレードの実施形態であり、回転ユニット１０２が基板４０２に取り付けられており、バッフルブレード１０６が回転ユニットから延出されている。一実施例では、バッフルユニット４０８は、図２Ａ～２Ｂに示す取り付けフレーム２０２を使用して取り付けることができるが、他の実施形態では、バッフルユニット４０８は異なる態様で取り付けることができる。他の実施形態では、バッフルユニット４０８は、プリント回路基板４０２の代わりに、例えばサーバシャーシなど、別の素子に実装され得る（例えば図７を参照）。

【0032】

動作中に、システム４００における気流は、バッフルユニット４０８に遭遇し、バッフルブレード１０６に空気力を加え、回転ユニット１０２の弾性部材によって平衡化される。一実施例では、気流源は自然対流であり得るが、他の実施形態では、気流はファンなどの素子によって駆動される強制対流であり得る。バッフルブレードがその平衡位置（即ち、気流方向における空気力＝気流と反対の方向における弾性復元力の分力）にある際に、バッフルブレード１０６によって、気流が冷却板４０６ｂ及び４０６ａのうちの一方又は両方の上を迂回するため、冷却板の表面を気流が通ることは低減又は防止され、冷却板からの熱の抽出は低減される。これらの熱は、より良い冷却効率のために、冷却板を通り流れる液体中に留まるべきである。

【0033】

図５には、シングルブレードバッフルユニットの実施形態を使用するハイブリッド冷却システム５００の実施形態が示されている。ハイブリッド冷却システム４００と同様に、ハイブリッド冷却システム５００は、一対のプロセッサ又は他の発熱電子構成要素４０４ａ及び４０４ｂが基板４０２に取り付けられている。一実施例では、基板４０２はプリント回路基板であり得るが、他の実施形態では、基板４０２はある別の種類の基板であり得る。冷却板４０６は、各構成要素４０４に（冷却板４０６ａが構成要素４０４ａに、冷却板４０６ｂが構成要素４０４ｂに）熱的に結合されて、熱を各発熱構成要素４０４から対応する冷却板４０６を通り流れる液体に伝達する。図面には示されていないが、他の流体構成要素（例えば、ホース、ポンプ、熱交換器、バルブなど）は、冷却板４０６ａ及び４０６ｂに結合されて、冷却流体を循環させて冷却板を通す。

【0034】

ハイブリッド冷却システム５００及び４００の主な相違は、ハイブリッド冷却システム５００がより多いバッフルユニットを含み、且つこれらのバッフルユニットの位置が異なるという点にある。バッフルユニットを実際の使用に応じて調整することができ、設計が既存のシステムを変更せずに適合できることが示されている。さらに、実装方法の多様性により、様々な用途に応じて設計を適用するためのより柔軟な方法が可能になる。

【0035】

システム５００では、シングルブレードバッフルユニット５０２ａは冷却板４０６ａの前縁（即ち、冷却板の入射気流源に最も近い縁、又は入射気流に最初に衝突される縁）に取り付けられており、シングルブレードバッフルユニット５０２ｂは冷却板４０６ｂの前縁に取り付けられている。図示した実施形態では、バッフルユニット５０２ａ及び５０２ｂは、いずれもバッフルユニット１００（図１Ａ～１Ｂを参照）のシングルブレードの実施形態であり、回転ユニット１０２が冷却板４０６ａ及び４０６ｂに取り付けられており、対応するバッフルブレード１０６ａ及び１０６ｂが回転ユニットから延出されている。他の実施形態では、複数のバッフルユニットを使用する必要はなく、その代わりに、冷却板４０６ａ又は冷却板４０６ｂに配置されたシングルバッフルユニットのみを使用することができる。他の実施形態では、シングルブレードバッフルユニットを使用する必要もなく、その代わりに、図１Ａ～１Ｃに示すマルチブレードバッフルユニットを使用することができる。一実施例では、バッフルユニット５０２ａ～５０２ｂは、図２Ａ～２Ｂに示す取り付けフレーム２０２を使用して取り付けることができるが、他の実施形態では、バッフルユニット５０２ａ～５０２ｂは異なる態様で取り付けることができる。

【0036】

動作中に、システム５００における気流は、バッフルユニット５０２ｂに遭遇し、バッフルブレード１０６ｂに空気力を加え、回転ユニット１０２の弾性部材によって平衡化される。一実施例では、気流源は自然対流であり得るが、他の実施形態では、気流はファンなどの素子によって駆動される強制対流であり得る。バッフルブレード１０６ｂがその平衡位置（即ち、気流方向における空気力＝気流と反対の方向における弾性復元力の分力）にある際に、バッフルブレード１０６ｂによって、気流が冷却板４０６ｂの上を迂回する。そして、気流は、バッフルユニット５０２ａに遭遇するまで移動し、該バッフルユニット５０２ａは、バッフルブレード１０６ａを使用して、気流を冷却板４０６ａの上を迂回させる。バッフルユニット５０２ａ及び５０２ｂは、それぞれの冷却板の表面を気流が通ることを防止するため、冷却板からの熱の対流抽出は低減又は防止される。これらの熱は、より良い冷却効率のために、冷却板を通り流れる液体中に留まるべきである。

【0037】

図６には、シングルブレードバッフルユニットの実施形態及びマルチブレードバッフルユニットの実施形態を使用するハイブリッド冷却システム６００の実施形態が示されている。ハイブリッド冷却システム５００と同様に、ハイブリッド冷却システム６００では、一対のプロセッサ又は他の発熱電子構成要素４０４ａ及び４０４ｂは、基板４０２に取り付けられている。一実施例では、基板４０２はプリント回路基板であり得るが、他の実施形態では、基板４０２は別の種類の基板であり得る。冷却板４０６は、各構成要素４０４に（冷却板４０６ａが構成要素４０４ａに、冷却板４０６ｂが構成要素４０４ｂに）熱的に結合されて、熱を各発熱構成要素４０４からその対応する冷却板４０６を通り流れる液体に伝達する。図面には示されていないが、他の流体構成要素（例えば、ホース、ポンプ、熱交換器、バルブなど）は、冷却板４０６ａ及び４０６ｂに結合されて、冷却流体を循環させて冷却板を通す。

【0038】

ハイブリッド冷却システム６００及び５００の主な相違は、ハイブリッド冷却システム６００が異なるバッフルユニットを使用し、且つ該バッフルユニットの位置が異なるという点にあり、実際の使用に基づいてシステムを調整することができる１つの方法が示されている。図示した実施形態では、最適な気流管理を実現するために、異なる種類の取り付け方法を必要とする場合があるが、これは、既存のシステムを変更することなく、既存のシステムに設計が実装できることを示している。

【0039】

システム６００では、マルチブレードバッフルユニット６０２ａは基板４０２において冷却板４０６ａの前方（即ち、冷却板よりも入射気流源に近い側）に取り付けられており、シングルブレードバッフルユニット６０２ｂは、基板４０２において冷却板４０６ｂの前方に取り付けられている。図示した実施形態では、バッフルユニット６０２ａは、バッフルユニット１００の実施形態であり、２つの回転ユニット１０２ａ１及び１０２ａ２と、２つのバッフルブレード１０４ａ及び１０６ａとを含む。回転ユニット１０２ａ１は、基板４０２の表面に配置され、バッフルブレード１０４の第２の縁に結合されている。バッフルブレード１０４の第１の縁及びバッフルブレード１０６の第１の縁は、回転ユニット１０２ａ２に結合されている。一実施例では、バッフルユニット６０２ａ～６０２ｂは、図２Ａ～２Ｂに示す取り付けフレーム２０２を使用して取り付けることができるが、他の実施形態では、バッフルユニット６０２ａ～６０２ｂは異なる態様で取り付けることができる。

【0040】

バッフルユニット６０２ｂは、バッフルユニット１００（図１Ａ～１Ｂを参照）のシングルブレードの実施形態であり、回転ユニット１０２ｂが基板４０２に配置されており、バッフルブレード１０６ｂが回転ユニットから延出されている。他の実施形態では、システム６００は、２つのバッフルユニットを使用する必要はなく、その代わりに、基板４０２に配置されたシングルバッフルユニットのみを使用することができる（例えば、図３を参照）。他の実施形態では、シングルブレードバッフルユニットを使用する必要もなく、その代わりに、図１Ａ～１Ｃに示すマルチブレードバッフルユニットを使用することができる。

【0041】

動作中に、システム６００における気流は、バッフルユニット６０２ｂに遭遇し、空気力をバッフルブレード１０６ｂに加える。空気力は回転ユニット１０２の弾性部材によって平衡化される。一実施例では、気流源は自然対流であり得るが、他の実施形態では、気流源はファンなどの素子によって駆動される強制対流であり得る。バッフルブレード１０６ｂがその平衡位置（即ち、気流方向における空気力＝気流と反対の方向における弾性復元力の分力）にある際に、バッフルブレード１０６ｂは気流を冷却板４０６ｂの上を迂回させる。気流は、バッフルユニット６０２ａに遭遇するまで気流方向において移動し、バッフルユニット６０２ａに遭遇すると、冷却板４０６ａの上を迂回する。よって、バッフルユニット６０２ａ及び６０２ｂは、それぞれの冷却板の表面を空気が通ることを防止し、熱の対流抽出を低減又は防止する。これらの熱は、一層よい冷却効率のために、冷却板を通り流れる液体中に留まるべきである。

【0042】

図７には、シングルブレードバッフルユニットの実施形態を使用するハイブリッド冷却システム７００の実施形態が示されている。ハイブリッド冷却システム５００と同様に、ハイブリッド冷却システム７００では、一対のプロセッサ又は他の発熱電子構成要素４０４ａ及び４０４ｂは基板４０２に取り付けられている。一実施例では、基板４０２はプリント回路基板であり得るが、他の実施形態では、基板４０２は別の種類の基板であり得る。冷却板４０６は、各構成要素４０４に（冷却板４０６ａが構成要素４０４ａに、冷却板４０６ｂが構成要素４０４ｂに）熱的に結合されて、熱を各発熱構成要素４０４からその対応する冷却板４０６を通り流れる液体に伝達する。図面には示されていないが、他の流体構成要素（例えば、ホース、ポンプ、熱交換器、バルブなど）は、冷却板４０６ａ及び４０６ｂに結合されて、冷却流体を循環させて冷却板を通す。

【0043】

ハイブリッド冷却システム７００及び５００の主な相違は、ハイブリッド冷却システム７００が、冷却板４０６ａ～４０６ｂに取り付けられたバッフルに加えて、追加のバッフルをも含む点にある。異なる種類の取り付け方法を必要とする場合があるが、これは、既存のシステムに変更を加えることなく、既存のシステムに設計が実装できることをさらに示している。

【0044】

システム５００と同様に、システム７００では、シングルブレードバッフルユニット５０２ａは冷却板４０６ａの前縁（即ち、冷却板の入射気流源に最も近い縁、又は入射気流に最初に衝突される縁）に取り付けられており、シングルブレードバッフルユニット５０２ｂは冷却板４０６ｂの前縁に取り付けられている。

【0045】

図示した実施形態では、バッフルユニット５０２ａ及び５０２ｂは、いずれもバッフルユニット１００（図１Ａ～１Ｂを参照）のシングルブレードの実施形態であり、回転ユニット１０２が冷却板４０６ａ及び４０６ｂに取り付けられており、バッフルブレード１０６は回転ユニットから延出されている。他の実施形態では、複数のバッフルユニットを使用する必要はなく、その代わりに、冷却板４０６ａ又は冷却板４０６ｂに配置されたシングルバッフルユニットのみを使用することができる。他の実施形態では、シングルブレードバッフルユニットを使用する必要もなく、その代わりに、図１Ａ～１Ｃに示すマルチブレードバッフルユニットを使用することができる。

【0046】

バッフルユニット５０２ａ～５０２ｂに加えて、システム７００は、一又は複数の追加のバッフル７０２を含み、追加のバッフル７０２は、基板４０２又は冷却板４０６ａ～４０６ｂ以外の構成要素７０４に取り付けることができる。一実施例では、構成要素７０４は、冷却構成要素７０４であり得るが、他の実施形態では、構成要素７０４は、サーバシャーシ又はラックなど、別の種類の構成要素であり得る。一実施例では、バッフルユニット７０２は図２Ａ～２Ｂに示す取り付けフレーム２０２を使用して構成要素７０４に取り付けることができるが、他の実施形態では、バッフルユニット７０２は、異なる態様で取り付けることができる。さらに、例えばシステム７００及び５００などのマルチデバイス実装は、液体冷却ループからの構造的干渉に対応できる。図２Ａに示す例と比較すると、より小さい装置を個々の冷却板に実装することができる。

【0047】

動作中に、バッフルユニット７０２は、システム５００について説明したように、バッフルユニット５０２ａ～５０２ｂとともに動作して、冷却板４０６ａ～４０６ｂからの気流への対流熱伝達を制限又は防止する。

【0048】

前述した実施形態以外に、他のバッフルの実施形態も可能である。例えば、以下の実施形態が挙げられる。
・装置の取り付け方法が様々あり、追加の構成要素又は構造を必要とする場合がある。
・回転ユニットには、様々な弾性構造又はメカニズムを使用することができる。
・取付構造の設計には、様々なフレキシブル構造を使用することができる。

【0049】

実施形態の上記の説明は、網羅的であること、又は説明された形態に本発明を限定することを意図するものではない。本発明の特定の実施形態及びその例は、例示の目的で本明細書に記載されているが、様々な変形が可能である。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】