CN104363742A - 液冷服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液冷服务器，该服务器包括：第一壳体和第二壳体，其中，第二壳体容纳有第一壳体；第一壳体的内部安装有服务器主板、CPU、多个电子元件；第一壳体的内部充满冷却液；在第一壳体的顶部和第二壳体的顶部之间形成有用于将来自第一壳体的冷却液导入至第二壳体的通道，其中，该通道、该第二壳体包括用于将来自第一壳体的冷却液进行冷却的冷却装置；第二壳体进一步包括用于将经过冷却的冷却液回流至第一壳体的管道；该通道和该管道使冷却液在第一壳体与第二壳体之间形成液冷循环。本发明通过在冷却液从第一壳体向第二壳体转移时对其进行自然冷却，避免了繁琐的冷却过程和复杂的冷却步骤。

Description

液冷服务器

技术领域

本发明涉及服务器领域，具体来说，涉及一种液冷服务器。

背景技术

目前所使用的计算机大多依靠冷空气给机器降温，但是，传统的风冷模式是一种传热过程复杂的间接接触进行冷却的方式，因此，其普遍存在着接触热阻及对流换热热阻大的问题，那么当热阻总和较大时，换热效率必然较低，那么这种风冷模式的系统在使用过程中就需要较低的室外低温热源，从而提高机器内外的温差，进而引导换热过程的进行，显然，这是一种降温效率低且对外界环境要求高的冷却方式。

而众所周知，蒸发冷却的方式显然要比这种间接冷却的风冷模式要高效的多，因为，蒸发冷却是利用液体沸腾时的汽化潜热来带走热量的，而由于液体的汽化潜热要比它的比热大很多，因此，蒸发冷却这种高效的降温方式逐渐被人们应用到计算机中，于是，市场上出现了很多基于蒸发冷却原理的液冷服务器。

那么就现有的液冷服务器来说，根据其使用的冷却液的不同可划分为多种类型的液冷服务器，例如，市场上最多的便是以水作为冷却液的服务器，但是由于含有杂质的水是一种良导体，那么这种液冷服务器在使用过程中就容易造成电路板短路，因此，这种水冷服务器是用户需要承担较大的安全风险的。

那么针对水冷服务器所存在的短路问题，目前又衍生出了很多使用绝缘冷却液的液冷服务器，但是这种液冷服务器不论采用的是浸没式直接液冷系统还是间接液冷系统均存在着一个问题，那就是服务器内部或外部需要专门设置一个对冷却液的热蒸汽或热流体进行二次冷却处理的装置，即，在将冷却液的热蒸汽或热流体导出后，还需要将其导入至一个冷却装置来对其进行二次冷却，然后，再将完成冷却的冷却液回流至服务器的发热源，显然，这种存在二次冷却处理的液冷服务器是存在着的构造复杂、流程繁琐、体积庞大、使用场所受限的问题的。

而且，由于这种液冷服务器的液冷系统与服务器系统的连接关系是非常紧密且复杂的，因此，在对其进行检修时，还需要将系统中的冷却液排空，而对于冷却液的充液和排液来说，由于其结构复杂，使用流程繁琐，因此在对其进行充液或排液的实际操作时，过程是十分复杂且繁琐的，而且由于管道多且复杂，其还存在着冷却液不易被充满或排空的问题。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种液冷服务器，能够使冷却液从第一壳体向第二壳体转移时就对其进行自然冷却，避免了繁琐的冷却过程和复杂的冷却步骤；并且，通过将经过自然冷却后的冷却液通过第二壳体的通道回流至第一壳体之中，从而在第一壳体和第二壳体之间形成了液冷循环，提高了对液冷服务器的冷却效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种液冷服务器。

该液冷服务器包括：第一壳体和第二壳体，其中，

第二壳体容纳有第一壳体；

第一壳体的内部安装有服务器主板、CPU、多个电子元件；

第一壳体的内部充满冷却液；

在第一壳体的顶部和第二壳体的顶部之间形成有用于将来自第一壳体的冷却液导入至第二壳体的通道，其中，该通道、该第二壳体包括用于将来自第一壳体的冷却液进行冷却的冷却装置；

第二壳体进一步包括用于将经过冷却的冷却液回流至第一壳体的管道；

该通道和该管道使冷却液在第一壳体与第二壳体之间形成液冷循环。

其中，该冷却装置包括翅片。

此外，第一壳体还包括用于将来自液冷服务器外部的冷却液导入至第一壳体内部以及进一步用于将第一壳体内部的冷却液导出至液冷服务器外部的管道。

可选的，该第一壳体安装有温度探测器，用于检测第二壳体内部的温度，在检测到的温度高于第一阈值且低于第二阈值的情况下，使CPU降频，在检测到的温度高于第二阈值的情况下，使液冷服务器断电。

可选的，第二壳体包括稳压装置，用于检测第二壳体内部的压强，在检测到的压强高于预定的阈值的情况下，将第二壳体内部的压强降低至预定的阈值。

此外，该液冷服务器进一步包括与第二壳体连接的第三壳体，其中，

第三壳体可包括用于与第一壳体内部的服务器主板、CPU、多个电子元件进行通信的第一电路板，以及用于与第一电路板和液冷服务器外部进行通信的第二电路板；

其中，第一电路板以穿壁连接的方式安装在第二壳体的一个与第三壳体相连接的侧壁上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种液冷服务器。

该液冷服务器包括：第一壳体和第二壳体，其中，

在第一壳体的顶部与第二壳体的顶部之间形成相导通的通道；

在第一壳体的底部与第二壳体的底部之间形成回流管道。

可选的，该液冷服务器还可包括与第二壳体相连接的第三壳体。

本发明通过在第一壳体和第二壳体之间形成包含有冷却装置的通道，以及在第二壳体设有冷却装置，使得在冷却液蒸汽从第一壳体转移至第二壳体时就实现了自然冷却，避免了繁琐的冷却过程和复杂的冷却步骤；并且，通过在冷却液蒸汽转移的过程就对其进行实时的冷却降温，不仅避免了对其进行二次冷却，还提高了冷却效率；此外，本发明通过将经过自然冷却后的冷却液通过第二壳体的通道回流至第一壳体之中，从而在第一壳体和第二壳体之间形成了液冷循环，提高了对液冷服务器的冷却效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的液冷服务器的示意图；

图2是根据本发明实施例的液冷服务器的剖视图；

图3是根据本发明实施例的液冷服务器的整体示意图；

图4是根据图2所示的液冷服务器的俯视图；

图5是根据本发明实施例的液冷服务器的第一壳体的结构示意图。

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，提供了一种液冷服务器。

如图1所示，根据本发明实施例的液冷服务器包括：第一壳体11和第二壳体12，其中，

第二壳体12容纳有第一壳体11；

第一壳体11的内部安装有服务器主板、CPU、多个电子元件；

第一壳体11的内部充满冷却液13；

在第一壳体11的顶部和第二壳体12的顶部之间形成有用于将来自第一壳体11的冷却液13导入至第二壳体12的通道14，其中，该通道14、该第二壳体12包括用于将来自第一壳体11的冷却液13进行冷却的冷却装置；

第二壳体12进一步包括用于将经过冷却的冷却液13回流至第一壳体11的管道15；

该通道14和该管道15使冷却液13在第一壳体11与第二壳体12之间形成液冷循环。

为了更好的理解本发明的上述液冷服务器下面结合一具体实施例对本发明的上述液冷服务器进行详细阐述。

从图2所示的液冷服务器的剖视图和图3所示的液冷服务器的整体结构示意图可知，根据本发明实施例的液冷服务器包括第一壳体(这里为液仓21)、第二壳体(这里为气仓22)、第三壳体(这里为电气连接部分23)，其中，液冷服务器的外部壳体为气仓22，内部壳体为液仓21，电气连接部分23。

其中，液仓21放置于封闭的气仓22之中，并且，液仓21的底部以支架的方式支撑在气仓22中，从而使气仓22底部与液仓21底部之间存在空隙，进而形成冷却液的回流通道15；此外，液仓21为无盖壳体，以便冷却液蒸汽进入气仓22中进行冷却，并且其顶部距离气仓22的上盖有10mm的间距，从而在液仓21顶部与气仓22顶部之间形成有将冷却液从液仓21导出至气仓22的通道14。

此外，从与图2相对应的液冷服务器的俯视示意图图4可以看出，液仓21的内部安装有服务器主板、CPU、多个电子元件，并且液仓21内充满了液态的绝缘冷却液，这里为液态绝缘制冷剂，从而使液仓21内部的服务器的主板、CPU、多个电子元件等器件全部浸没在制冷剂之中，并且在本实施例中，制冷剂的液面高出服务器主板的上端1-2mm，且其与液仓21的上表面相持平。

那么，当服务器启动时，在服务器主板处于工作状态下，CPU和多个电子元件发热，可引起其附近的制冷剂升温，当制冷剂温度升高到系统内部压力对应的沸点，冷媒工质(这里为制冷剂)发生相变，制冷剂沸腾从而产生制冷剂蒸汽，就可实现对服务器的热量转移，制冷剂蒸汽在液仓21中上升，由于液仓21无上盖，制冷剂蒸汽便可通过通道14弥漫分布于气仓22之中，实现制冷剂蒸汽向气仓22的转移，其中，在转移过程中，由于通道14(这里可以理解为气仓22的顶部)以及气仓22的侧壁均设有冷却装置，这里的冷却装置可以是翅片，那么就可以使制冷剂蒸汽在由液仓21向气仓22转移的过程中通过翅片来进行换热冷却，由于翅片具有多接触面的结构，从而可以扩大蒸发换热面积，提高制冷剂蒸汽的冷却速度，进而使制冷剂蒸汽在气仓22(侧壁和顶部)之中加速冷却，加快制冷剂蒸汽的自然冷却速度，避免了现有技术中在将制冷剂蒸汽从热源导出后再导入至专门的冷却装置中进行二次冷却所带来的诸多不便，从图4所示的液冷服务器的俯视图可以看出，在本例中在气仓22的两个侧壁均设有翅片以增大气仓的换热面积，但是在实际应用中，增设翅片的位置并不仅仅限定在气仓22的两个侧壁，可以是多个气仓表面，例如顶部、四个侧面、底面等。

此外，本发明对于翅片的类型不作限定，其可以是具有实心结构的翅片，也可以是具有空心结构的翅片，本发明只是借助翅片具有多接触面的特点，来增大服务器的换热面积，从而加大冷剂蒸汽的冷却速度，提高服务器的自热冷却效率。

那么当制冷剂蒸汽借助于气仓22的翅片得到充分的自然冷却后，就会冷凝重新变为液态制冷剂，并沉滴聚集在气仓22的底部表面，那么为了实现冷凝后的制冷剂回流到液仓21之中，在本例中，从图5所示的液仓示意图可以看出，在液仓底部设有潜水泵和与潜水泵相连且穿过液仓的底部探入至液仓和气仓的底部之间的抽液管，从而在气仓的底部形成了将冷凝后的液态制冷剂回流至液仓的管道15(这里的抽液管)，那么在系统启动的同时，潜水泵也同步开启，其便实时的通过抽液管来将汇集至气仓底部的液态制冷剂抽回至液仓之中，从而维持液仓内的液面，但是值得注意的是，本发明对于实现抽液的潜水泵的数量并不作限定。

通过以上步骤，本发明借助于在气仓22顶部与液仓21顶部之间形成的通道和在气仓22底部与液仓21底部之间的管道就可实现制冷剂在内仓与外仓之间的冷却循环。

但是值得注意的是，虽然在本例中，回流管道15是设置在液仓21底部与气仓22底部之间的，但在实际应用中，本发明对于该管道15在外仓中的具体位置并不做特殊限定，其只要设置在外仓(气仓)之中，且可将冷却后重凝为液态的制冷剂回流至液仓内部即可。

此外，在一个实施例中，为了简化冷却液在液仓的充液和排液步骤，在液仓的底部设有充液孔，充液孔连接有安装在液仓内部的充液管，充液管用于通过该充液孔将液冷服务器外部的冷却液导入至液仓内部以及进一步用于将液仓内部的冷却液导出至液冷服务器外部。

那么在该液冷服务器使用之前，为了保证冷却性能，就需要借助该充液管将冷却液充满该液冷服务器，直至与液仓的上表面持平；当然，在对液冷服务器进行维护时，可能还需要将液仓内部的冷却液排空，而由于在本发明的液冷服务器中，冷却液能够全部集聚在液仓之中，因此，只需利用液仓中的充液管就可轻松排空液冷服务器内部的冷却液，避免了现有技术中在对冷却液的充入和排出冷却装置时所存在的步骤复杂，流程繁琐的问题，本发明以一种轻松简便的方式就可实现冷却液的充入和排出，提高用户使用感。

此外，由于气仓为封闭壳体，那么当制冷剂由液态变为气态时则会加大气仓内部的压力，因此，为了保证使用安全，需要将气仓内部的压力稳定在安全范围内，在另一个实施例中，在气仓的一无翅片结构的侧壁上方还设置有排气孔，且该排气孔连接有一个排气管，并且该排气孔连接有压力传感器和泄压阀，那么系统工作时，压力传感器就可检测气仓内部的压强，在本例中，当检测到的压强高于1.4MP时，就将泄压阀开启，从而使气体通过排气管从排气孔中排出，以将气仓的内部压强降至1.4MP。

但是应当注意的，虽然在本例中预定的压强阈值为1.4MP，但是在实际应用中，随着液冷服务器的不同，以及相应参数的改变，该预定的压强阈值可以根据实际的应用场景进行相应的调整，从而实现对系统稳压的作用。

另外，虽然通过本发明的液冷系统在一定程度上实现了对服务器的降温，但是为了预防特殊情况下的系统故障，在一个实施例中，在液仓内还安装有温度探测器，该温度探测器的温度探头可用于检测气仓内部的温度，在本例中，在检测到的温度高于65℃且低于70℃时，就会自动使CPU降频，在检测到的温度高于70℃时，则直接使液冷服务器断电，以保护液冷服务器。

但是应当注意的，虽然在本例中预定的两个温度阈值为65℃和70℃，但是在实际应用中，随着液冷服务器的不同，以及相应参数的改变，对系统温度起着调控作用的两个温度阈值也是可以根据实际的应用场景而进行相应的调整和变化的，以适应不同的系统环境，并实现对系统内部的温度控制。

此外，根据本发明实施例的液冷服务器还包括与气仓连接的电气连接部分23，其中，电气连接部分23可包括用于与液仓内部的服务器主板、CPU、多个电子元件进行通信的第一电路板(PCB)，也就是说，第一PCB与液仓内部的服务器主板、CPU、以及多个电子元件均是相连接的；

此外，为了实现服务器外部与服务器内部的通信，电气连接部分23还包括与第一PCB导线连接的第二PCB，其用于与第一PCB和液冷服务器外部的器件(例如插入服务器的U盘)分别进行通信。

另外，为了保证气仓的封闭性，从图1、2、4中均可看出第一PCB是以穿壁连接的方式安装在气仓的一个后侧面上的，且电气连接部分也是基于该后侧面与气仓相连接的，通过这种穿壁连接方式的PCB，就可保证在向液冷服务器的电气连接部分插入或拔出U盘时，不会影响气仓的密封性。

由此可以看出，通过本发明的电气连接部分不仅可通过两个PCB实现服务器外部与服务器内部的通信，还能在保证通信的同时不影响气仓的封闭性，即不影响对液冷服务器的冷却处理。

根据本发明的实施例，还提供了一种液冷服务器。

如图2所示，根据本发明实施例的液冷服务器包括：第一壳体21和第二壳体22，其中，

在第一壳体21的顶部与第二壳体22的顶部之间形成相导通的通道；

在第一壳体21的底部与第二壳体22的底部之间形成回流管道。

可选的，根据本发明实施例的液冷服务器还可包括与第二壳体22相连接的第三壳体23。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过在气仓和液仓之间形成包含有冷却装置的通道，以及在气仓设有冷却装置，使得在冷却液蒸汽从液仓转移至气仓时就实现了自然冷却，而不必将其专门导入至一个冷却装置中进行冷却，避免了繁琐的冷却过程和复杂的冷却步骤，从而使得液冷服务器的结构更加简单，体积也相对较小，在实际使用上即无噪音又节能；本发明通过在冷却液蒸汽转移的过程就对其进行实时的冷却降温，不仅避免了对其进行二次冷却，还提高了冷却效率；并且，经过自然冷却后重凝为液态的冷却液又可通过回流通道回流至液仓之中，在液仓与气仓之间以液冷循环的方式实现了对服务器的高效冷却。

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 (8)

1.一种液冷服务器，其特征在于，包括：第一壳体和第二壳体，其中，

所述第二壳体容纳有所述第一壳体；

所述第一壳体的内部安装有服务器主板、CPU、多个电子元件；

所述第一壳体的内部充满冷却液；

在所述第一壳体的顶部和所述第二壳体的顶部之间形成有用于将来自所述第一壳体的所述冷却液导入至所述第二壳体的通道，其中，所述通道、所述第二壳体包括用于将来自所述第一壳体的所述冷却液进行冷却的冷却装置；

所述第二壳体进一步包括用于将经过冷却的所述冷却液回流至所述第一壳体的管道；

所述通道和所述管道使所述冷却液在所述第一壳体与所述第二壳体之间形成液冷循环。

2.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述冷却装置包括翅片。

3.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述第一壳体包括用于将来自所述液冷服务器外部的所述冷却液导入至所述第一壳体内部以及进一步用于将所述第一壳体内部的所述冷却液导出至所述液冷服务器外部的管道。

4.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述第一壳体安装有温度探测器，用于检测所述第二壳体内部的温度，在检测到的所述温度高于第一阈值且低于第二阈值的情况下，使所述CPU降频，在检测到的所述温度高于第二阈值的情况下，使所述液冷服务器断电。

5.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述第二壳体包括稳压装置，用于检测所述第二壳体内部的压强，在检测到的所述压强高于预定的阈值的情况下，将所述第二壳体内部的压强降低至所述预定的阈值。

6.根据权利要求1所述的液冷服务器，其特征在于，所述液冷服务器进一步包括与所述第二壳体连接的第三壳体，其中，

所述第三壳体包括用于与所述第一壳体内部的所述服务器主板、所述CPU、所述多个电子元件进行通信的第一电路板，以及用于与所述第一电路板和所述液冷服务器外部进行通信的第二电路板；

其中，所述第一电路板以穿壁连接的方式安装在所述第二壳体的一与所述第三壳体相连接的侧壁上。

7.一种液冷服务器，其特征在于，包括，第一壳体和第二壳体，其中，

在所述第一壳体的顶部与所述第二壳体的顶部之间形成相导通的通道；

在所述第一壳体的底部与所述第二壳体的底部之间形成回流管道。

8.根据权利要求7所述的液冷服务器，其特征在于，所述液冷服务器进一步包括与所述第二壳体相连接的第三壳体。