CN108024480A - 液冷式机柜、整机柜及整机柜服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供液冷式机柜，包括密封机柜、散热模块，密封机柜内设置有干湿隔离密封板，干湿隔离密封板将密封机柜分离成干区与湿区，散热模块包括位于干区的风冷模块、位于湿区的液冷模块，液冷模块与外部液冷工质供液系统连接，液冷模块用于喷淋液冷工质；本发明还公开了液冷式整机柜及液冷式整机柜服务器。本发明采取干湿隔离方式，湿区采用高效的液冷方式，干区采用普通风冷模式，从而提高了散热效率、提高芯片功率密度，同时降低了液冷工质用量，使得服务器机柜的体积和重量大大降低，更重要的是实现了通信接口的干湿分离，避免了液冷工质对通信接口的影响，采用此方案易于维护，更为容易被客户接受，便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及服务器系统领域，尤其涉及液冷式机柜、整机柜及整机柜服务器。
背景技术
服务器是互联网行业发展的重要组成部分，近年来整机柜服务器以其低成本高度集成、供电集中、管理集中、散热集中、方便运行维护等优势而备受青睐。其中散热设计仍然是整机柜服务器设计中的关键环节。现有技术中通常采用风冷散热方式，通过低温气流在风扇的作用下流经整机柜服务器系统，与发热元件进行交换，吸收热量降低元件温度。但此种方式的散热效率低下，若要提高散热效率，则将导致能耗和成本的急剧增加。
如专利公开号CN106604616A的专利公开的技术方案中，采用水冷板、水冷盘管以及风扇结合的方式，通过水冷板与发热元件直接接触，通过冷水将发热元件热量带出。但是此种散热方式结构复杂，散热效率仍然有待提高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供液冷式机柜，密封机柜采取干湿隔离方式，湿区采用高效的液冷方式，干区采用普通风冷模式，既提高了散热效率，同时也减小了液冷密封的压力。
本发明的目的之二在于提供液冷式整机柜，密封机柜采取干湿隔离方式，湿区采用高效的液冷方式，干区采用普通风冷模式，既提高了散热效率，同时也减小了液冷密封的压力。
本发明的目的之三在于提供液冷式整机柜服务器，密封机柜采取干湿隔离方式，湿区采用高效的液冷方式，干区采用普通风冷模式，既提高了散热效率，同时也减小了液冷密封的压力，服务器体积更小，相同大小的机柜内可以安装更多计算模块，提高功率密度。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
液冷式机柜，包括密封机柜、散热模块，所述密封机柜内设置有干湿隔离密封板，所述干湿隔离密封板将所述密封机柜分离成干区与湿区，所述散热模块包括位于所述干区的风冷模块、位于所述湿区的液冷模块，所述液冷模块与外部液冷工质供液系统连接，所述液冷模块用于喷淋液冷工质。
进一步地，所述液冷模块包括主进液管、分液箱、分液进液管、服务器喷淋板、滴液孔，所述主进液管与外部液冷工质供液系统连接，所述主进液管与所述分液箱连接，所述分液箱与所述分液进液管连接，所述分液进液管与所述服务器喷淋板连接，所述服务器喷淋板上设有滴液孔。
进一步地，所述液冷模块还包括浮球开关，所述浮球开关位于所述分液箱内。
进一步地，所述液冷模块还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在所述分液进液管上。
进一步地，所述液冷模块还包括回液管，所述回液管与所述湿区的底部连接且与所述外部液冷工质供液系统连接。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
液冷式整机柜，包括上述的液冷式机柜、设置于所述湿区内的服务器密封舱、固定安装于所述服务器密封舱上的主板支架、所述服务器喷淋板位于所述服务器密封舱内，所述滴液孔位于所述主板支架的上方。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
液冷式整机柜服务器，包括上述的液冷式整机柜、第一组件、连接模块、产生高热量的第二组件，所述第二组件放置于所述湿区，所述第一组件放置于所述干区，所述第一组件与所述第二组件通过连接模块进行连接，所述液冷模块将液冷工质喷淋至所述第二组件。
进一步地，所述第二组件为计算模块，所述计算模块包括服务器主板，所述服务器主板固定放置于所述主板支架上，所述服务器主板包括发热元件，所述液冷模块将液冷工质喷淋至所述发热元件。
进一步地，所述第一组件包括电源模块、通信模块、控制模块，所述控制模块与所述电源模块、所述通信模块连接，所述连接模块包括电源插头、通信插头，所述计算模块通过所述电源插头与所述电源模块连接，所述计算模块通过所述通信插头与所述通信模块连接。
进一步地，所述服务器主板与水平面垂直或成一夹角。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明提供了液冷式机柜，还公开了液冷式整机柜及液冷式整机柜服务器，其具有以下优势：
1、整机柜采取干湿隔离方式，计算模块采用高效的液冷方式，其他模块采用普通风冷模式，既提高了散热效率，同时也减小了液冷密封的压力；
2、由于计算模块高度集成，服务器体积更小，相同大小的机柜内可以安装更多计算模块，提高功率密度；
3、液冷工质循环为闭式循环系统，工质损耗量极低，柜内环境干净少油液，整体系统整洁易维护；
4、将服务器通信模块外置，避免了油脂跟通信接口的接触，保证设备通信的正常运行；
5、与普通液冷板散热相比，机柜整体结构简单，散热效率高。与其他接触式液冷散热方式相比，系统高度集成，液冷工质用量少，机柜重量小；
即整体上，本发明提高了散热效率、功率密度，降低了液冷工质用量、服务器体积、机柜重量，且易于维护，便于推广。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的液冷式整机柜服务器的结构示意图；
图2为本发明的液冷式整机柜服务器的实施例示意图；
图3为图2中A区域的放大示意图；
图4为本发明的液冷式整机柜服务器的另一实施例示意图。
附图中：1、计算模块；2、电源模块；3、通信模块；4、控制模块；5、液冷模块；6、干湿隔离密封板；7、连接模块；11、服务器密封舱；12、主板支架；13、服务器主板；14、CPU；15、显卡发热器件；51、主进液管；52、分液箱；53、分液进液管；54、服务器喷淋板；55、回液管；56、滴液孔；57、浮球开关；58、流量调节阀；59、液冷工质；71、电源插头；72、通信插头；100、密封机柜。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
液冷式机柜，如图1-4所示，包括密封机柜100、散热模块，密封机柜100 内设置有干湿隔离密封板6，干湿隔离密封板6将密封机柜100分离成干区与湿区，散热模块包括位于干区的风冷模块、位于湿区的液冷模块5，液冷模块5与外部液冷工质供液系统连接，液冷模块5用于喷淋液冷工质59。
即外部液冷工质供液系统向液冷模块5输送液冷工质59，液冷模块5将液冷工质59喷淋至湿区上，湿区采用高效的液冷方式，干区采用普通风冷模式，既提高了散热效率，同时也减小了液冷密封的压力。
其中，液冷模块5包括主进液管51、分液箱52、分液进液管53、服务器喷淋板54、滴液孔56，主进液管51与外部液冷工质供液系统连接，主进液管51 与分液箱52连接，分液箱52与分液进液管53连接，分液进液管53与服务器喷淋板54连接，服务器喷淋板54上设有滴液孔56。
如上所述，液冷模块5对湿区进行散热的具体过程如下：外部液冷工质供液系统向液冷模块5输送液冷工质59，液冷工质59通过主进液管51进入分液箱52，分液箱52中液体超过一定液位高度后通过分液进液管53进入服务器喷淋板54，随后通过服务器喷淋板54上的滴液孔56流出，喷淋至湿区上。
其中，液冷模块5还包括浮球开关57，浮球开关57位于分液箱52内，用于控制分液箱52内液位高度。
其中，液冷模块5还包括流量调节阀58，流量调节阀58设于分液进液管 53上，用于控制进入服务器喷淋板54的流量。
其中，液冷模块5还包括回液管55，回液管55与湿区的底部连接且与外部液冷工质供液系统连接，当吸热升温后的液冷工质59汇聚至湿区底部，通过回液管55回流至外部液冷工质供液系统，将液冷工质59冷却后重新打入主进液管51，如此循环对发热元件进行冷却，即液冷工质59循环为闭式循环系统，液冷工质59损耗量极低，柜内环境干净少油液，整体系统整洁易维护。
液冷式整机柜，如图1-4所述，包括上述的液冷式机柜、设置于湿区内的服务器密封舱11、固定安装于服务器密封舱11上的主板支架12、服务器喷淋板54位于服务器密封舱11内，滴液孔56位于主板支架12的上方。
其中，回液管55与服务器密封舱11的底部连接，当吸热升温后的液冷工质59汇聚至服务器密封舱11底部，通过回液管55回流至外部液冷工质供液系统。
基于上述，服务器密封舱11可以为一个或多个，比如图1中设置有两个服务器密封舱11；主板支架12在一个服务器密封舱11内可以为一个或多个，比如图1中设置有六个主板支架12，根据服务器密封舱11的数量，配有相同数量的分液进液管53、回液管55，比如图1中设置有两个分液进液管53、两个回液管55。
液冷式整机柜服务器，如图1-4所示，包括第一组件、连接模块7、产生高热量的第二组件、上述的液冷式整机柜，其中，第二组件放置于湿区，第一组件放置于干区，第一组件与第二组件通过连接模块7进行连接，液冷模块5与液冷工质59喷淋至第二组件，液冷工质59用于冷却第二组件。
结合上述，对于液冷式整机柜服务器来说，外部液冷工质供液系统向液冷模块5输送液冷工质59，液冷模块5将液冷工质59喷淋至第二组件上，从而使第二组件与液冷工质59直接接触，将产生高热量的第二组件以及产生热量较低的第一组件区分成两个不同区域，第二组件采用液冷模块5进行高效率散热，第一组件采用风冷模块，减小了液冷密封的压力；与普通液冷板散热相比，机柜整体结构简单，散热效率高；与其他接触式液冷散热方式相比，系统高度集成，液冷工质59用量少，机柜重量小。
其中，第二组件为计算模块1，计算模块1包括固定放置于主板支架12上的服务器主板13，服务器主板13包括发热元件，液冷模块5将液冷工质59喷淋至发热元件；滴液孔56位于服务器主板13的上方。
即将计算模块1高度集成，服务器体积更小，相同大小的机柜内可以安装更多计算模块1，提高功率密度。
其中，服务器主板13包括多种发热元件，比如图1中包括的发热元件就有 CPU14、显卡发热器件15。
综上所述，当液冷式整机柜服务器开始工作时，服务器主板13上的发热元件开始工作，迅速升温至较高温度，此时控制模块4调节液冷模块5、风冷模块启动，风冷模块对于干区的第一组件进行散热，液冷模块5对于湿区的第二组件进行散热的具体过程如下：外部液冷工质供液系统向液冷模块5输送液冷工质59，液冷工质59通过主进液管51进入分液箱52，分液箱52中液体超过一定液位高度后通过分液进液管53进入服务器喷淋板54，随后通过服务器喷淋板 54上的滴液孔56流出，喷淋至服务器主板13上的发热元件上，低温冷却的液冷工质59迅速吸收发热元件的热量，吸热升温后的液冷工质59汇聚至服务器密封舱11底部，通过回液管55回流至外部液冷工质供液系统，从而达到高效率的散热效果。
其中，第一组件包括电源模块2、通信模块3、控制模块4，控制模块4与电源模块2、通信模块3连接，电源模块2、通信模块3通过连接模块7与计算模块1连接；连接模块7包括电源插头71、通信插头72，计算模块1通过电源插头71与电源模块2连接，计算模块1通过通信插头72与通信模块3连接。
即将通信模块3外置，避免了液冷工质59跟通信接口的接触，保证设备通信的正常运行；同时，液冷工质59需要采用绝缘冷却工质，例如矿物油、变压器油等。
对于本发明的实施例，如图1-3所示，服务器主板13与水平面垂直，即为竖直放置。
对于本发明的另一实施例，如图4所示，服务器主板13水平面成一夹角，即服务器主板13倾斜放置，能够进一步强化冷却液与发热元件的换热。
本发明提供了液冷式机柜，还公开了液冷式整机柜及液冷式整机柜服务器，其具有以下优势：
1、整机柜采取干湿隔离方式，计算模块1采用高效的液冷方式，其他模块采用普通风冷模式，既提高了散热效率，同时也减小了液冷密封的压力；
2、由于计算模块1高度集成，服务器体积更小，相同大小的机柜内可以安装更多计算模块1，提高功率密度；
3、液冷工质59循环为闭式循环系统，液冷工质59损耗量极低，柜内环境干净少油液，整体系统整洁易维护；
4、将服务器的通信模块3外置，避免了油脂跟通信接口的接触，保证设备通信的正常运行；
5、与普通液冷板散热相比，机柜整体结构简单，散热效率高。与其他接触式液冷散热方式相比，系统高度集成，液冷工质59用量少，机柜重量小；
即整体上，本发明提高了散热效率、功率密度，降低了液冷工质59用量、服务器体积、机柜重量，且易于维护，便于推广。
以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.液冷式机柜，其特征在于：包括密封机柜、散热模块，所述密封机柜内设置有干湿隔离密封板，所述干湿隔离密封板将所述密封机柜分离成干区与湿区，所述散热模块包括位于所述干区的风冷模块、位于所述湿区的液冷模块，所述液冷模块与外部液冷工质供液系统连接，所述液冷模块用于喷淋液冷工质。
2.如权利要求1所述的液冷式机柜，其特征在于：所述液冷模块包括主进液管、分液箱、分液进液管、服务器喷淋板、滴液孔，所述主进液管与外部液冷工质供液系统连接，所述主进液管与所述分液箱连接，所述分液箱与所述分液进液管连接，所述分液进液管与所述服务器喷淋板连接，所述服务器喷淋板上设有滴液孔。
3.如权利要求2所述的液冷式机柜，其特征在于：所述液冷模块还包括浮球开关，所述浮球开关位于所述分液箱内。
4.如权利要求3所述的液冷式机柜，其特征在于：所述液冷模块还包括流量调节阀，所述流量调节阀设置在所述分液进液管上。
5.如权利要求4所述的液冷式机柜，其特征在于：所述液冷模块还包括回液管，所述回液管与所述湿区的底部连接且与所述外部液冷工质供液系统连接。
6.液冷式整机柜，其特征在于：包括权利要求2-5任一项所述的液冷式机柜、设置于所述湿区内的服务器密封舱、固定安装于所述服务器密封舱上的主板支架、所述服务器喷淋板位于所述服务器密封舱内，所述滴液孔位于所述主板支架的上方。
7.液冷式整机柜服务器，其特征在于：包括权利要求6所述的液冷式整机柜、第一组件、连接模块、产生高热量的第二组件，所述第二组件放置于所述湿区，所述第一组件放置于所述干区，所述第一组件与所述第二组件通过连接模块进行连接，所述液冷模块将液冷工质喷淋至所述第二组件。
8.如权利要求7所述的液冷式整机柜服务器，其特征在于：所述第二组件为计算模块，所述计算模块包括服务器主板，所述服务器主板固定放置于所述主板支架上，所述服务器主板包括发热元件，所述液冷模块将液冷工质喷淋至所述发热元件。
9.如权利要求8所述的液冷式整机柜服务器，其特征在于：所述第一组件包括电源模块、通信模块、控制模块，所述控制模块与所述电源模块、所述通信模块连接，所述连接模块包括电源插头、通信插头，所述计算模块通过所述电源插头与所述电源模块连接，所述计算模块通过所述通信插头与所述通信模块连接。
10.如权利要求9所述的液冷式整机柜服务器，其特征在于：所述服务器主板与水平面垂直或成一夹角。
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