CN104571419A - 冷媒分配系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷媒分配系统，其包括第一冷媒分配单元(1)；所述第一冷媒分配单元(1)包括第一壳体(2)、供液态冷媒流入的第一进口(3)和至少两个供液态冷媒流出的第一出口(4)；其中，所述第一进口(3)设置于所述第一壳体(2)上，并且所述至少两个第一出口(4)沿远离所述第一进口(3)的方向、设置于所述第一壳体(2)的侧壁上；所述第一进口(3)和每个所述第一出口(4)均与所述第一壳体(2)的内腔流体连通。本发明的冷媒分配系统可使服务器集群高效、均匀地散热。

Description

冷媒分配系统

技术领域

本发明涉及一种冷媒分配系统。

背景技术

常见技术通常通过冷空气对服务器进行降温，而通过水冷或液冷技术对服务器进行降温具有两大优势：一、水冷或液冷技术能把冷却剂直接导向热源；二、与风冷相比，水冷或液冷技术中，每单位体积的水或液态冷媒所能传输的热量(即散热效率)是空气的3500倍。

现有技术中对单个服务器进行散热的常用较有效的技术可以包括液冷散热，但是在具有多台服务器的服务器集群(例如刀片服务器集群或机架式服务器集群)中，每台服务器的功耗和发热量相同，而针对单台服务器进行的液冷散热装置如果一一布置到多台服务器上，一方面不能控制每个散热装置都具有相同散热功率，会产生服务器集群中的服务器出现散热不均匀的现象，进而降低整个服务器集群的散热效果。另一方面，设置多个液冷散热装置增大了所需空间的体积以及系统的复杂程度，即提高了成本，又给维修和维护带来不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使服务器集群高效、均匀地散热的冷媒分配系统。

为实现上述目的，本发明提供一种冷媒分配系统，包括：第一冷媒分配单元；第一冷媒分配单元包括第一壳体、供液态冷媒流入的第一进口和至少两个供液态冷媒流出的第一出口；其中，第一进口设置于第一壳体上，至少两个第一出口在所述第一进口的同一侧、沿远离第一进口的方向设置于第一壳体的侧壁上；第一进口和每个第一出口均与第一壳体的内腔流体连通。

根据本发明，每个第一出口连接有伸入第一壳体的内腔的螺管。

根据本发明，沿远离第一进口的方向，螺管的长度依次减小。

根据本发明，至少两个第一出口与至少两个服务器的冷却剂入口一一对应地流体连通。

根据本发明，还包括：冷媒回液单元：冷媒回液单元包括第二壳体、至少两个供液态冷媒的汽化产物流入的第二进口、以及供汽化产物流出的第二出口；第二出口和每个第二进口均设置于第二壳体上、并与第二壳体的内腔流体连通。

根据本发明，还包括：至少两个第二进口在第二出口的同一侧、沿远离第二出口的方向设置于第二壳体的侧壁上。

根据本发明，还包括：将汽化产物液化为液态冷媒的换热装置；换热装置具有供汽化产物流入的入口和供液化产生的液态冷媒流出的出口，入口与第二出口流体连通，出口与第一进口流体连通。

根据本发明，至少两个第二进口与至少两个服务器的冷却剂出口一一对应地流体连通

根据本发明，还包括：第二冷媒分配单元；第二冷媒分配单元包括第三壳体和设置于第三壳体的第三进口、第三出口、相等数量的至少两个冷媒出口和冷媒入口，第三进口、第三出口、冷媒出口和冷媒入口均与第三壳体的内腔连通；其中，第一冷媒分配单元的第一出口经由第三进口，流体连通于至少两个冷媒出口；至少两个冷媒入口经由第三出口，流体连通于冷媒回流单元的第二进口。

根据本发明，至少两个冷媒出口与至少两个服务器的冷却剂入口一一对应地流体连通；至少两个冷媒入口与至少两个服务器的冷却剂出口一一对应地流体连通。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的冷媒分配系统，其中的第一冷媒分配单元，由第一进口进入的冷媒经由内腔后由每个第一出口流出，实现了冷媒的分配。例如，在用于服务器集群时，每个第一出口可用于向一个服务器提供冷媒，由此解决了现有技术中服务器集群中的服务器出现散热不均匀的现象，提高了整个服务器集群的散热效果，并降低了成本，以及使得维修和维护变得简便。

本发明的冷媒分配系统设置有连接于每个第一出口并伸入内腔的螺管，并且螺管的长度沿远离第一进口的端壁的方向依次减小。进一步使得冷媒均匀地分配，例如，均匀地分配到每个服务器中，从而进一步提高了整个服务器集群的散热效果。

本发明的冷媒分配系统所包括的冷媒回液单元，经过至少两个第二进口将液态冷媒的汽化产物回收，并在内腔中汇聚后经第二出口排出。该排出的液态冷媒的汽化产物可经过换热装置，将汽化产物重新液化成液态冷媒提供给第一冷媒分配单元，由此，实现了冷媒的循环利用，降低了成本。

本发明的冷媒分配系统所包括的第二冷媒分配单元，可将由第一冷媒分配单元的第一出口流出的冷媒进一步分配，换言之，由第一冷媒分配单元的第一进口经历了第一冷媒分配单元和第二冷媒分配单元的两次分配，可用于为结构更加复杂的服务器集群提供散热。

附图说明

图1是本发明的冷媒分配系统的第一个实施例的示意图；

图2是图1示出的冷媒分配系统中的第一冷媒分配单元的主视图；

图3是本发明的冷媒分配系统的第二个实施例的示意图。

具体实施方式

如下参照附图描述本发明的实施例，其中，本发明涉及的“上”和“下”以图1中示出的定位。换言之，在本发明的冷媒分配系统实际应用时，重力的指向方向为由“上”指向“下”的方向。

参照图1，本发明的冷媒分配系统的一个实施例，包括第一冷媒分配单元1。其中，第一冷媒分配单元1包括第一壳体2、供液态冷媒流入的第一进口3和至少两个供液态冷媒流出的第一出口4。其中，第一壳体2具有内腔，第一进口3设置于第一壳体2上，上述至少两个第一出口4在第一进口3的同一侧、沿远离第一进口3的方向设置于第一壳体2的侧壁上。第一进口3和每个第一出口4均与第一壳体2的内腔流体连通。换言之，液态冷媒由第一进口3流入第一壳体2的内腔中，随后分配到每个第一出口4并经由第一出口4流出。如图1中放置，液态冷媒由第一进口3流入第一壳体2的内腔中，向下流动，并在流动的过程中分配到每个第一出口4流出。

本发明的冷媒分配系统，实现了冷媒的分配。例如，在用于服务器集群时，每个第一出口可用于向一个服务器提供冷媒，由此解决了现有技术中服务器集群中的服务器出现散热不均匀的现象，提高了整个服务器集群的散热效果，并降低了成本，以及使得维修和维护变得简便。

此外，在本实施例中，每个第一出口4连接有一个伸入第一壳体2的内腔的螺管。即具有多个螺管，多个螺管与第一出口4一一对应地连接。并且，多个螺管具有不同的长度，沿远离第一进口3的方向，每个第一出口4所连接的螺管的长度的依次减小。换言之，液态冷媒从第一进口3流入第一壳体2后，沿着其流动的方向，螺管的长度依次减小。此外，螺管从第一出口4向第一壳体2的内部延伸设置，即螺管的外周面至少部分地接触第一壳体2中的液态冷媒。上述结构，进一步使得冷媒均匀地分配，例如，均匀地分配到每个服务器中到每个服务器中，从而进一步提高了整个服务器集群的散热效果。

继续参照图1，上述至少两个第一出口4与至少两个服务器5的冷却剂入口6一一对应地流体连通。在本实施例中，服务器5沿上下方向叠置，每个第一出口4为所有服务器5中的一个提供冷媒，进而将第一壳体1的内腔中的液态冷媒分配至每个服务器5中为每个服务器5降温。换言之，每个第一出口4均与一个服务器5的冷却剂入口6流体连通，并且与每个第一出口4流体连通的服务器5不同，即为上述至少两个第一出口4与上述至少两个服务器5的冷却剂入口6一一对应地流体连通。由此，在用于服务器集群时，对服务器集群中的每个服务器单独进行供冷，使得服务器集群中的每个服务器的散热不互相影响，由此避免了现有技术中散热不均匀的现象。

进一步参照图1，在本实施例中，还包括冷媒回液单元7。其中，冷媒回液单元7包括第二壳体8、第二出口10和至少两个第二进口9，第二壳体8具有内腔，第二出口10和每个第二进口9均与第二壳体8的内腔流体连通。具体地，第二进口9供液态冷媒汽化后形成的汽化产物流入第二壳体8的内腔中，第二出口10供容纳于第二壳体8的内腔中的上述汽化产物流出。

在本实施例中，所有第二进口9在第二出口10的同一侧、沿远离第二出口10的方向设置于第二壳体8的侧壁上。冷媒回液单元7如图1放置时，第二出口10位于所有第二进口9的上方，使得液态冷媒的汽化产物由第二进口9进入第二壳体8的内腔后，上升并由第二出口10排出。

此外，在本实施例中，如图1示出的，冷媒回流单元7所设置的上述至少两个第二进口9与服务器集群所具有的上述至少两个服务器5的冷却剂出口11一一对应地流体连通，换言之，每个第二进口9均与一个服务器5的冷却剂出口11流体连通，并且与每个第二进口9流体连通的服务器5不同，即为上述至少两个第二进口9与上述至少两个服务器5的冷却剂出口11一一对应地流体连通。由此，每个第二进口9接收由一个服务器5排出的液态冷媒的汽化产物，进而将所有服务器5中的液态冷媒的汽化产物聚集于第二壳体8的内腔中，然后由第二出口10共同排出。

综上，在本实施例中，液态冷媒由第一冷媒分配单元1的第一进口3进入第一冷媒分配单元1的第一壳体2的内腔中，并在向下流动的过程中，经过设置于每个第一出口4上的螺管，均匀地经每个服务器5的冷却剂入口6进入服务器5中，吸收工作中的服务器5产生的大量热量。液态冷媒吸收大量热量汽化形成汽化产物，可理解，该汽化产物为气液混合态。然后，每个服务器5中的汽化产物经过各自的冷却剂出口11流出，并继续经过对应的第二进口9流入冷媒回液单元7的第二壳体8的内腔。经过在内腔中的汇集，为所有服务器5降温而形成的汽化产物共同由第二出口10排出冷媒回液单元7。

另外，在本实施例中，冷媒分配系统还包括将汽化产物液化为液态冷媒的换热装置。换热装置具有入口和出口，入口与第二出口10流体连通，出口与第一进口3流体连通。故上述汽化产物经换热装置的入口流入换热装置中，在换热装置中放热液化形成液态冷媒，液化形成的液态冷媒由换热装置的出口排出至第一进口3以进入第一冷媒分配单元1。换言之，液态冷媒与服务器换热后形成的汽化产物可经过换热装置重新液化成液态冷媒，并提供给第一冷媒分配单元，实现了冷媒的循环利用，降低了成本。

在本实施例以及本发明的其他实施例中，流体连通可选的通过管路连接实现，而流体连通可为直接连通或间接连通。上述换热装置可选地包括本领域技术人员公知的冷凝器。

此外，在本实施例中，第一冷媒分配单元1的第一壳体2如图2示出，为长方形的壳体，第一进口3设置在该长方形的壳体的端面上，并且在使用时，该端面相对于另一端面位于上方，使得由第一进口3进入的液态冷媒可以由自身重力向下流动，当然也可加装泵以促进液态冷媒流动。而所有第一出口4均设置在长方形的壳体的同一侧壁上。并所有第一出口4上下间隔开形成直线排列(即第一出口4的中心对奇形成一条直线)。优选地，相邻第一出口4之间的间距均相等。其中，相邻第一出口4之间的间距为相邻的两个第一出口4的中心沿上下方向的距离。可理解，由于所有第一出口4沿上下方向布置，故第一冷媒分配单元1为竖直冷媒分配单元。

另外，在本实施例中，冷媒回液单元7的第二壳体8为长方形的壳体，第二出口10设置在该长方形的壳体的端面上，并且在使用时，该端面相对于另一端面位于上方，使得由第二进口9进入的液态冷媒的汽化产物可以不借助外力而上升至第二出口10，当然也可加装泵以促进汽化产物的上升运动。而所有第二进口9均设置在长方形的壳体的同一侧壁上。并所有第二进口9上下间隔开形成直线排列(即第二进口9的中心对奇形成一条直线)。优选地，相邻第二进口9之间的间距均相等。其中，相邻第二进口9之间的间距为相邻的两个第二进口9的中心沿上下方向的距离。由于所有第二进口9沿上下方向布置，故冷媒回液单元7为竖直冷媒分配单元。

在本实施例中，冷媒回液单元7的每个第二进口9连接有螺管，并且螺管伸入到第二壳体8的内腔中。上述汽化产物经过螺管进入第二壳体8的内腔。即在本实施例中，冷媒回液单元7和第一冷媒分配单元1具有相同的结构。当然，在其他可选地实施例中，冷媒回液单元7和第一冷媒分配单元1可构造为不同结构。

上述服务器可以是全浸式(直接式)或间接式。即，在全浸式服务器中，冷媒与待冷却部件(主板、发热元器件等)直接接触，在间接式服务器中，冷媒充入液冷散热器内，液冷散热器安装于待冷却部件(主板、发热元器件等)表面。对于全浸式服务器，上述液态冷媒直接通入服务器的密封箱体内。对于间接式服务器，冷媒通入液冷散热器。

此外，本实施例的服务器为安装在标准19英寸机柜中的机架式服务器，并且机架式服务器通过导轨或滑轨安装在机柜里。

当然，在其他可选地实施例中，本发明的冷媒分配系统可用于其他设备的换热。而在设置冷媒回液单元7的情况下，由冷媒回液单元7的第二进口9进入的液态冷媒汽化产物，即为第一冷媒分配单元1分配的液态冷媒汽化后的汽化产物。可理解，冷媒回液单元7的所有第二进口9与第一冷媒分配单元1的所有第一出口4一一对应地间接连通。

参照图3，本发明的冷媒分配系统的第二个实施例，其中，与图1示出的第一个实施例相同之处不再赘述。

本实施例的冷媒分配系统还包括第二冷媒分配单元12。第二冷媒分配单元12包括第三壳体13和设置于第三壳体13的第三进口14、第三出口15、相等数量的至少两个冷媒出口16和冷媒入口17。换言之，冷媒出口16的数量与冷媒入口17的数量相等，并且二者一一对应的设置。其中，第三壳体13具有内腔，第三进口14、第三出口15、上述至少两个冷媒出口16和上述至少两个冷媒入口17均与第三壳体13的内腔连通。

第一冷媒分配单元1的第一出口4流体连通于第三进口14，由此第一冷媒分配单元1的第一出口4流体连通于设置于第二冷媒分配单元12上的上述至少两个冷媒出口16。进一步，上述至少两个冷媒出口16与上述至少两个服务器5的冷却剂入口6一一对应地流体连通。换言之，每个冷媒出口16均与一个服务器5的冷却剂入口6流体连通，并且与每个冷却剂入口6流体连通的服务器5不同，即为上述至少两个冷媒出口16与上述至少两个服务器5的冷却剂入口6一一对应地流体连通。由此，第一冷媒分配单元1中的液态冷媒经过第一出口4与第三进口14进入到第二冷媒分配单元12的第三壳体的内腔中，并经过冷媒出口16分配到多个服务器5中。

继续参照图3，第二冷媒分配单元12上的上述至少两个冷媒入口17与上述至少两个服务器5的冷却剂出口11一一对应地流体连通。换言之，每个冷媒入口17均与一个服务器5的冷却剂出口11流体连通，并且与每个冷却剂出口11流体连通的服务器5不同，即为上述至少两个冷媒入口17与上述至少两个服务器5的冷却剂出口11一一对应地流体连通。而第三出口15流体连通于冷媒回流单元的第二进口9，以将冷媒入口17与第二进口9流体连通。由此，每个服务器中的液态冷媒吸热汽化后的汽化产物经过相应的冷却剂出口11、冷媒入口17进入到第二冷媒分配单元的第三壳体的内腔中汇聚，最后经第三出口15、第二进口9进入冷媒回流单元。

可理解，第二冷媒分配单元12上的所有冷媒入口17沿垂直于上下方向的方向布置，第二冷媒分配单元12上的所有冷媒出口16沿垂直于上下方向的方向布置，并且所有冷媒出口16位于所有冷媒入口17的上方。由此，第二冷媒分配单元12为水平冷媒分配单元。

在本实施例中，服务器5为刀片式服务器。可理解，通过上述结构，进行了两次液态冷媒的分配与液态冷媒的汽化产物的汇聚。具体地，由第一冷媒分配单元1的第一进口3进入的液态冷媒通过不同的第一出口4和与其流体连通第三进口14分配至不同的第二冷媒分配单元2，然后通过第二冷媒分配单元2的不同冷媒出口16分配至不同的服务器5，由此进行了两次分配。而每个服务器5排出的液态冷媒的汽化产物通过冷媒入口17首先汇聚至相应的第二冷媒分配单元2，然后每个第二冷媒分配单元2中的汽化产物通过第三出口15进入到冷媒回流单元中汇聚，由此进行了两次汇聚。

上述结构，能够满足密度高的刀片式服务器，提高了刀片式服务器的散热效果，以及简化了整体系统的结构。

本发明所使用的冷媒，是本领域技术人员公知的制冷剂，例如氨、氟利昂等。上述实施例中所提及的“至少两个”意为“所有”，例如，“上述至少两个服务器5”意为需要进行散热的“所有服务器5”，“上述至少两个冷媒出口16”意为设置于第二冷媒分配单元上的“所有冷媒出口16”。当然，本发明不局限于此，根据实际需要，“上述至少两个”也可意为“部分”，例如“至少两个冷媒出口16”意为所有冷媒出口16中的部分冷媒出口16。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种冷媒分配系统，其特征在于，包括：

第一冷媒分配单元(1)；

所述第一冷媒分配单元(1)包括第一壳体(2)、供液态冷媒流入的第一进口(3)和至少两个供液态冷媒流出的第一出口(4)；

其中，所述第一进口(3)设置于所述第一壳体(2)上，并且所述至少两个第一出口(4)在所述第一进口(3)的同一侧、沿远离所述第一进口(3)的方向设置于所述第一壳体(2)的侧壁上；

所述第一进口(3)和每个所述第一出口(4)均与所述第一壳体(2)的内腔流体连通。

2.根据权利要求1所述的冷媒分配系统，其特征在于，

每个所述第一出口(4)连接有伸入所述第一壳体(2)的内腔的螺管。

3.根据权利要求2所述的冷媒分配系统，其特征在于，

沿远离所述第一进口(3)的方向，所述螺管的长度依次减小。

4.根据权利要求1所述的冷媒分配系统，其特征在于，

所述至少两个第一出口(4)与至少两个服务器(5)的冷却剂入口(6)一一对应地流体连通。

5.根据权利要求1-3所述的冷媒分配系统，其特征在于，还包括：

冷媒回液单元(7)：

所述冷媒回液单元(7)包括第二壳体(8)、至少两个供所述液态冷媒的汽化产物流入的第二进口(9)、以及供所述汽化产物流出的第二出口(10)；

其中，所述第二出口(10)和每个所述第二进口(9)均设置于所述第二壳体(8)上、并与所述第二壳体(8)的内腔流体连通。

6.根据权利要求5所述的冷媒分配系统，其特征在于，还包括：

所述至少两个第二进口(9)在所述第二出口(10)的同一侧、沿远离所述第二出口(10)的方向设置于所述第二壳体(8)的侧壁上。

7.根据权利要求5所述的冷媒分配系统，其特征在于，还包括：

将所述汽化产物液化为液态冷媒的换热装置；

所述换热装置具有供所述汽化产物流入的入口和供所述液化产生的液态冷媒流出的出口，所述入口与所述第二出口(10)流体连通，所述出口与所述第一进口(3)流体连通。

8.根据权利要求5所述的冷媒分配系统，其特征在于，

所述至少两个第二进口与至少两个服务器(5)的冷却剂出口(11)一一对应地流体连通。

9.根据权利要求5所述的冷媒分配系统，其特征在于，还包括：

第二冷媒分配单元(12)；

所述第二冷媒分配单元(12)包括第三壳体(13)和设置于所述第三壳体(13)的第三进口(14)、第三出口(15)、相等数量的至少两个冷媒出口(16)和冷媒入口(17)，所述第三进口(14)、所述第三出口(15)、所述冷媒出口(16)和所述冷媒入口(17)均与所述第三壳体(13)的内腔连通；

其中，所述第一冷媒分配单元(1)的所述第一出口(4)经由所述第三进口(14)，流体连通于所述至少两个冷媒出口(16)；

所述至少两个冷媒入口(17)经由所述第三出口(15)，流体连通于所述冷媒回流单元的所述第二进口(9)。

10.根据权利要求9所述的冷媒分配系统，其特征在于，

所述至少两个冷媒出口(16)与至少两个服务器(5)的冷却剂入口(6)一一对应地流体连通；

所述至少两个冷媒入口(17)与所述至少两个服务器(5)的冷却剂出口(11)一一对应地流体连通。