CN103616941A

CN103616941A - 刀片式服务器

Info

Publication number: CN103616941A
Application number: CN201310560530.7A
Authority: CN
Inventors: 沈卫东; 邵宗有; 李可; 吴宏杰; 张卫平
Original assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Current assignee: Dawning Information Industry Beijing Co Ltd
Priority date: 2013-11-12
Filing date: 2013-11-12
Publication date: 2014-03-05

Abstract

本发明公开了一种刀片式服务器，其中，该刀片式服务器包括：刀箱，刀箱内容纳有至少一刀片式服务器主板，并且，进一步用于容纳冷媒；其中，冷媒电绝缘，每个刀片式服务器主板至少部分浸于冷媒中；此外，刀箱进一步设置有冷媒入口以及冷媒出口。本发明通过使冷媒与刀片式服务器主板直接接触，然后，冷媒吸收刀片式服务器的热量以后从刀箱的冷媒出口带着热量离开，能够提高刀片式服务的散热效率，并且，由于冷媒是绝缘的，因此可以确保散热过程的安全。

Description

刀片式服务器

技术领域

本发明涉及计算机散热领域，并且特别地，涉及一种刀片式服务器。

背景技术

刀片式服务器自出现以来一直存在散热方面的问题。最常见的刀片式服务器依靠冷空气给机器降温（即风冷），但是通过冷空气为刀片式服务器散热的效率很低。因此，开始出现通过液冷（包括水冷）为刀片式服务器进行散热的技术，液冷技术的优势在于：一、将冷却剂直接导向热源，而不同于风冷技术的间接制冷方式；二、每单位体积所传输的热量（即散热效率）比风冷技术高3500倍。

目前，市面上的液冷的刀片式服务器采用的制冷剂为水。众所周知，有杂质的水是一种良导体，会造成电路板短路。因此，采用水冷技术的刀片式服务器必须严格保证水与电路板隔绝，采用该技术的制冷系统一般是配置一套充满水的密封管路，将管路末端制作为散热片的形式，如同风冷铜质散热片一般，紧紧贴在CPU表面，在水循环的过程中带走CPU的热量。

让具有水的密封管路与CPU相连存在隐患，并且以水为冷媒的液冷散热技术还限制于管路末端的散热片与CPU接触部分的吸热能力的瓶颈，因此，散热效果不好。

针对相关技术中刀片式服务器散热效率不高并存在安全隐患的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中刀片式服务器散热效率不高并存在安全隐患的问题，本发明提出一种刀片式服务器，能够提高刀片式服务的散热效率，并确保散热过程的安全。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种刀片式服务器。

该刀片式服务器包括：

刀箱，刀箱内容纳有至少一刀片式服务器主板，并且，进一步用于容纳冷媒；

其中，冷媒电绝缘，每个刀片式服务器主板至少部分浸于冷媒中；

此外，刀箱进一步设置有冷媒入口以及冷媒出口。

优选地，至少一刀片式服务器主板全部浸于冷媒中。

此外，上述刀片式服务器进一步包括：

换热部，换热部连接刀箱的冷媒入口和冷媒出口，其中，换热部包括换热器，刀箱的冷媒出口通过管道经过换热器与刀箱的冷媒入口配置成相互连通的闭合回路，从刀箱的冷媒出口出来的冷媒经过换热器再传输至刀箱的冷媒入口。

优选地，冷媒为氟化物。

优选地，冷媒的沸点小于等于60度，且大于等于30度。

并且，刀箱内具有填充物，对于每个刀片式服务器主板，该刀片式服务器主板与填充物之间存在间隙。

进一步地，上述间隙为1mm。

可选地，刀箱内的压力小于0.1MPa。

并且，刀箱的材料为金属。

此外，刀箱进一步设置有开关门，开关门为密封有机玻璃。

本发明通过使冷媒与刀片式服务器主板直接接触，然后，冷媒吸收刀片式服务器的热量以后从刀箱的冷媒出口带着热量离开，能够提高刀片式服务的散热效率，并且，由于冷媒是绝缘的，因此可以确保散热过程的安全。

附图说明

图1是根据本发明实施例的刀片式服务器的示意图；

图2是应用于根据本发明实施例的刀片式服务器主板的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种刀片式服务器。

如图1所示，根据本发明实施例的刀片式服务器包括：

其中，冷媒电绝缘，每个刀片式服务器主板至少部分浸于冷媒中，优选地，至少一刀片式服务器主板全部浸于冷媒中，使冷媒与刀片式服务器主板直接接触，冷媒直接可以吸收刀片式服务器的热量；

此外，刀箱进一步设置有冷媒入口以及冷媒出口，

蒸发冷却的方式从热学原理上来解释是利用液体沸腾时的汽化潜热带走热量，这种利用流体沸腾时的汽化潜热的冷却方式就叫做“蒸发冷却”。由于流体的汽化潜热要比流体的显热大很多，所以蒸发冷却的冷却效果更为显著。本发明的技术方案中应用了蒸发冷却的散热原理，冷媒吸收刀片式服务器的热量以后转化为汽态冷媒从刀箱的冷媒出口离开，能够提高刀片式服务器的散热效率。

此外，上述刀片式服务器可以进一步包括换热部，换热部连接刀箱的冷媒入口和冷媒出口，其中，换热部包括换热器，刀箱的冷媒出口通过管道经过换热器与刀箱的冷媒入口配置成相互连通的闭合回路，从刀箱的冷媒出口出来的冷媒经过换热器再传输至刀箱的冷媒入口，从而形成冷却系统为刀片式服务器进行散热。

优选地，冷媒为氟化物，优选地，冷媒的沸点小于等于60度，且大于等于30度，低于水的沸点能够更容易在吸收刀片式服务器之后进行蒸发散热。

并且，刀箱内具有填充物，对于每个刀片式服务器主板，该刀片式服务器主板与填充物之间存在间隙。进一步地，上述间隙为1mm，在刀箱内设置填充物可以减少制冷剂的用量，减少散热成本，并且该填充物与冷媒不发生反应。此外，虽然图1中示出的填充物为规则形状，但是，也可以根据用户对该系统的布置需要而调整填充物的形状以及填充物与间隙之间的距离。

可选地，刀箱内的压力小于0.1MPa，由于刀箱内容纳有冷媒，该压力可以防止冷媒泄漏，并且，刀箱的材料为金属。此外，刀箱进一步设置有开关门，开关门为密封有机玻璃。进一步地，可以在刀箱内设置固定装置，使得刀片式服务器主板可以固定在刀箱内，并且，刀片式服务器主板可以通过电气插口等设置与外界进行电连接，这些电气插口（如电源接口、IB、USB等）均采用密封连接件（真空级别），确保箱体的密封性，不漏液漏气。

根据本发明的实施例，提供了一种刀片式服务器。如图1所示，该系统包括多个刀片式服务器、冷媒、填充物、机箱、板式换热器、泵、储液罐，未示出机箱中用于固定刀片式服务器的装置，并且，机箱包括冷媒出口和冷媒入口。

在图1所示的系统中，将刀片式服务器的主板及刀壳分离，摒弃刀壳，仅将刀片式服务器主板完全浸没在制冷剂中。如图2所示，为包含图1所示多个刀片式服务器主板连接结构的示意图，图2仅示出刀片式服务器、冷媒出口和冷媒入口。

以下具体描述刀片式服务器的各个部位的状态：

（1）刀箱，为一密封箱体，配有可开关的密封有机玻璃前门，由于刀箱需要直接接触冷媒，因此采用金属材料制成，不会与冷媒反应，并且由于箱内容纳有冷媒，而冷媒需要通过蒸发进行散热，因此，优选地，刀箱在运行状态的压力低于0.1MPa负压，负压状态大大降低了介质泄漏的可能性。。

（2）电气连接，刀片式服务器上需要与外界连接的电气插口均采用密封连接件（真空级别），确保箱体的密封性，不漏液漏气。其中，电气插口例如，电源接口、IB（Interface Bus，接口总线）、USB等。

（3）冷媒（制冷剂）

本发明的技术方案中所采用的冷媒可以是沸点在30～60℃之间的氟化物，这种氟化物无毒、无污染、不腐蚀金属，并且具有很高的绝缘性。例如，该冷媒可以是CF₃CHCl₂、C₄F₉OCH₃、C₃H₇Br、C₃Cl₂HF₅、C₂Cl₂H₃F、C₂Cl₃F₃中任一种或几种。

（4）填充物

由于选取的制冷剂价格昂贵，不易取得，因此，在刀片式服务器主板之间放置填充物，可以减少制冷剂的用量。

该填充物的材料为一种不含氟的热塑性塑料，不易变形且不与制冷剂发生反应。该填充物与主板表面相配合，随主板部件起伏，优选的填充物与主板之间的距离为1mm，从而可以使主板部件表面形成1mm的液膜，在提高散热效率的同时降低成本。

（5）管路

在刀箱上下两侧各有一条制冷剂管路，其中上侧管路为气管，与刀箱相连处为出气口（即文中所说的冷媒出口），下侧为液管，与刀箱相连处为进液口（即文中所说的冷媒入口）。

如图1所示的刀片式服务器在散热过程中的具体工作步骤在于：

在刀片式服务器通电运行前，刀箱上的气管、液管与外部的储液罐、板式换热器、泵相连，形成制冷循环的回路，密封刀箱内及管路中充满冷媒，刀片式服务器主板浸没在冷媒中。

在刀片式服务器运行过程中，CPU等部件产生大量热量、温度升高，冷媒吸收CPU等部件散发的热量后达到沸点，然后，冷媒蒸发，由液态汽化为气态，具体表现形式为CPU表面生成气泡，流向上侧的冷媒出口，通过管道排出刀箱外，到达板式换热器，气态冷媒经板式换热器冷却后凝结为液体回到储液罐，然后通过冷媒入口进入刀箱内，如此循环往复工作。

同时，外部的泵持续工作，将储液罐中的液态冷媒补充进刀箱，并将气态冷媒冲入板式换热器。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过使冷媒与刀片式服务器主板直接接触，然后，冷媒吸收刀片式服务器的热量以后从刀箱的冷媒出口带着热量离开，能够提高刀片式服务的散热效率，并且，由于冷媒是绝缘的，因此可以确保散热过程的安全，同时在刀箱部设置填充物，可以减少冷媒的用量，降低成本，并且采用密封件与外界电连接能够提高系统的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种刀片式服务器，其特征在于，包括：

刀箱，所述刀箱内容纳有至少一刀片式服务器主板，并且，进一步用于容纳冷媒；

其中，所述冷媒电绝缘，每个刀片式服务器主板至少部分浸于所述冷媒中；

此外，所述刀箱进一步设置有冷媒入口以及冷媒出口。

2.根据权利要求1所述的刀片式服务器，其特征在于，所述至少一刀片式服务器主板全部浸于所述冷媒中。

3.根据权利要求1所述的刀片式服务器，其特征在于，进一步包括：

换热部，所述换热部连接所述刀箱的冷媒入口和冷媒出口，其中，所述换热部包括换热器，所述刀箱的冷媒出口通过管道经过所述换热器与所述刀箱的冷媒入口配置成相互连通的闭合回路，从所述刀箱的冷媒出口出来的冷媒经过所述换热器再传输至所述刀箱的冷媒入口。

4.根据权利要求1所述的刀片式服务器，其特征在于，所述冷媒为氟化物。

5.根据权利要求1所述的刀片式服务器，其特征在于，所述冷媒的沸点小于等于60度，且大于等于30度。

6.根据权利要求1所述的刀片式服务器，其特征在于，所述刀箱内具有填充物，对于每个刀片式服务器主板，该刀片式服务器主板与填充物之间存在间隙。

7.根据权利要求6所述的刀片式服务器，其特征在于，所述间隙为1mm。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的刀片式服务器，其特征在于，所述刀箱内的压力小于0.1MPa。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的刀片式服务器，其特征在于，所述刀箱的材料为金属。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的刀片式服务器，其特征在于，所述刀箱进一步设置有开关门，所述开关门为密封有机玻璃。