CN110147152B

CN110147152B - 一种集成液冷散热系统智能调节的机箱

Info

Publication number: CN110147152B
Application number: CN201910456270.6A
Authority: CN
Inventors: 金旸霖
Original assignee: Shanghai Aerospace Science and Industry Appliance Co Ltd
Current assignee: Shanghai Aerospace Science and Industry Appliance Co Ltd
Priority date: 2019-05-29
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2022-02-15
Anticipated expiration: 2039-05-29
Also published as: CN110147152A

Abstract

本发明公开了一种集成液冷散热系统智能调节的机箱，包括机箱、散热盒、电路板、IO盒及制冷系统；本发明采用液冷加风冷的冷却方式，采用将机箱、散热盒、电路板、IO盒及制冷系统集成化设计，本发明在机箱的两侧板及中间隔板内设计了贯通的流体通道，两侧板上分别设有流体第一入口及第一出口；本发明设计了由流体传导板及散热盒两片叠合而成的散热盒，并散热盒的流体传导板上设有流体第二入口及第二出口；将两侧板及流体传导板作为制冷系统的散热片；采用第一监测器及第二监测器对制冷系统进行检测，并采用电路板的主控板及功能板对制冷系统进行控制，从而实现对机箱的制冷系统进行智能调节和自我控制。具有控制精准、智能化水平高且利于多机人机交互网络互联的工作模式。

Description

一种集成液冷散热系统智能调节的机箱

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，尤其是一种集成液冷散热系统智能调节的机箱。

背景技术

现有技术液冷散热的计算机机箱，其组成为电路板部分加制冷系统再加液冷源，制冷系统与液冷源为两个相互独立的部分，集成度较低，占用空间大、安装不便且制冷系统的温控信息与机箱内各个电路部分的工作温度没有有机结合，不能进行智能调节，无法满足机箱对温度智能化控制的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种集成液冷散热系统智能调节的机箱，本发明采用液冷加风冷的冷却方式，采用将机箱、散热盒、电路板、IO盒及制冷系统集成化设计，本发明在机箱的两侧板及中间隔板内设计了贯通的流体通道，其中，一侧板上设有流体第一入口，另一侧板上设有流体第一出口；

本发明散热盒的一侧面设有流体传导板，流体传导板上设有散热翅片，并散热盒的流体传导板上设有流体第二入口及流体第二出口；将两侧板及流体传导板作为制冷系统的散热片；采用第一监测器及第二监测器对制冷系统进行检测，并采用电路板的主控板及功能板对制冷系统进行控制，从而实现对机箱的制冷系统进行智能调节和自我控制。具有控制精准、智能化水平高且利于多机人机交互网络互联的工作模式。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种集成液冷散热系统智能调节的机箱，其特点包括机箱、散热盒、电路板、IO盒及制冷系统；

所述机箱由盖板、底板盒、前端板、两侧板及中间隔板构成，其中，底板盒上由前端向后端依次设有电路板座、制冷机座及散热盒座，两侧板设于底板盒的两侧，中间隔板与两侧板呈“H”形搭接，且中间隔板设于底板盒的电路板座与制冷机座之间，前端板设于底板盒的前端与两侧板连接，盖板设于两侧板及中间隔板的上方；

所述两侧板及中间隔板内设有贯通的流体通道，其中，一侧板上设有流体第一入口，另一侧板上设有流体第一出口；

所述散热盒的一侧面设有流体传导板，流体传导板上设有散热翅片，散热盒的两端头设有风扇，流体传导板内设流体通道，流体通道的两端设有流体第二入口及流体第二出口；散热盒上设有通信接口，通信接口与风扇电连接；

所述散热盒作为机箱的后端板设于底板盒的散热盒座上并与两侧板连接；

所述制冷系统由储液罐、阀门、液泵、第一监测器及第二监测器构成；

所述制冷系统设于机箱内底板盒的制冷机座上，制冷系统的储液罐、阀门及液泵依次管连接，液泵上设有冷液泵出口，储液罐上设有冷液回流口；

所述制冷系统的冷液泵出口与一侧板的流体第一入口管连接，另一侧板的流体第一出口与第一监测器的入口管连接，第一监测器的出口与散热盒上流体传导板的流体第二入口管连接，散热盒上流体传导板的流体第二出口与第二监测器的入口管连接，第二监测器的出口与储液罐的冷液回流口连接，实施冷液的循环；

所述电路板由背板、背板接口、主控板、功能板及电源板构成；背板上设有主控板插槽、功能板插槽及电源板插槽，主控板、功能板及电源板依次设于背板的主控板插槽、功能板插槽及电源板插槽内，背板接口设于背板的一侧边；

所述电路板设于机箱内底板盒的电路板座上；

所述IO盒正面设有数个对外的控制接口、网络接口、协议接口、1553B接口及电源接口，背面设有IO盒内部接口；

所述IO盒设于机箱的前端板上，IO盒内部接口与电路板的背板接口电连接；

所述主控板内设DSP、FPGA及ARM模块，其中，主控板内的DSP及FPGA模块与功能板及电源板电连接，ARM模块分别与第一监测器及第二监测器电连接，ARM模块与散热盒的通信接口电连接，ARM模块与制冷系统的阀门及液泵电连接。

所述储液罐上设有液位传感器，液位传感器与主控板内ARM模块电连接。

所述制冷系统的第一监测器及第二监测器的结构相同，均由流量传感器、压力传感器及温度传感器构成。

本发明采用液冷加风冷的冷却方式，采用将机箱、散热盒、电路板、IO盒及制冷系统集成化设计，本发明在机箱的两侧板及中间隔板内设计了贯通的流体通道，其中，一侧板上设有流体第一入口，另一侧板上设有流体第一出口；设计了由流体传导板及散热盒两片叠合而成的散热盒，并散热盒的流体传导板上设有流体第二入口及流体第二出口；将两侧板及流体传导板作为制冷系统的散热片；采用第一监测器及第二监测器对制冷系统进行检测，并采用电路板的主控板及功能板对制冷系统进行控制，从而实现对机箱的制冷系统进行智能调节和自我控制。具有控制精准、智能化水平高且利于多机人机交互网络互联的工作模式。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1结构的爆炸示意图；

图3为本发明一侧板的结构示意图；

图4为本发明另一侧板的结构示意图；

图5为本发明IO盒正面的结构示意图；

图6为本发明IO盒背面的结构示意图；

图7为本发明制冷系统与底板盒的结构示意图；

图8为本发明散热盒正面的结构示意图；

图9为本发明散热盒背面的结构示意图；

图10为本发明制冷系统的工作流程示意图；

图11为本发明电路板的工作原理图。

具体实施方式

参阅图1、图2，本发明包括机箱1、散热盒2、电路板3、IO盒4及制冷系统5；

所述机箱1由盖板11、底板盒12、前端板13、两侧板及中间隔板构成，其中，底板盒12上由前端向后端依次设有电路板座121、制冷机座122及散热盒座123，两侧板设于底板盒12的两侧，中间隔板与两侧板呈“H”形搭接，且中间隔板设于底板盒12的电路板座21与制冷机座22之间，前端板13设于底板盒12的前端与两侧板连接，盖板11设于两侧板及中间隔板的上方。

参阅图2、图3、图4，所述两侧板及中间隔板内设有贯通的流体通道，其中，一侧板上设有流体第一入口14，另一侧板上设有流体第一出口15；

参阅图2、图8、图9，所述散热盒2的一侧面设有流体传导板21，流体传导板21上设有散热翅片22，散热盒2的两端头设有风扇23，流体传导板21内设流体通道，流体通道的两端设有流体第二入口211及流体第二出口212；散热盒2上设有通信接口25，通信接口25与风扇23电连接；

所述散热盒2作为机箱1的后端板设于底板盒12的散热盒座123上并与两侧板连接。

参阅图2、图7，所述制冷系统5由储液罐51、阀门52、液泵53、第一监测器54及第二监测器55构成；

所述制冷系统5设于机箱1内底板盒12的制冷机座22上，制冷系统5的储液罐51、阀门52及液泵53依次管连接，液泵53上设有冷液泵出口531，储液罐51上设有冷液回流口511。

参阅图2、图7、图10，所述制冷系统5的冷液泵出口531与一侧板的流体第一入口14管连接，另一侧板的流体第一出口15与第一监测器54的入口管连接，第一监测器54的出口与散热盒2上流体传导板的流体第二入口211管连接，散热盒2上流体传导板的流体第二出口212与第二监测器55的入口管连接，第二监测器55的出口与储液罐51的冷液回流口511连接，实施冷液的循环。

参阅图2、图11，所述电路板3由背板31、背板接口32、主控板33、功能板34及电源板35构成；背板31上设有主控板插槽、功能板插槽及电源板插槽，主控板33、功能板34及电源板35依次设于背板31的主控板插槽、功能板插槽及电源板插槽内，背板接口32设于背板31的一侧边；

所述电路板3设于机箱1内底板盒12的电路板座21上。

参阅图2、图5、图6，所述IO盒4正面设有数个对外的控制接口、网络接口、协议接口、1553B接口及电源接口41，背面设有IO盒内部接口42；

所述IO盒4设于机箱1的前端板13上，IO盒内部接口42与电路板3的背板接口32电连接。

参阅图2、图11，所述主控板33内设DSP、FPGA及ARM模块，其中，主控板33内的DSP及FPGA模块与功能板34及电源板35电连接，ARM模块分别与第一监测器54及第二监测器55电连接，ARM模块与散热盒2的通信接口25电连接，ARM模块与制冷系统5的阀门52及液泵53电连接。

参阅图2、图10，所述储液罐51上设有液位传感器512，液位传感器512与主控板33内ARM模块电连接。

参阅图2、图10，所述制冷系统5的第一监测器54及第二监测器55的结构相同，均由流量传感器、压力传感器及温度传感器构成。

实施例

本发明制冷系统5、散热盒2及机箱1的冷液循环过程如下：

参阅图2、、图5、图10，本发明制冷系统5、电路板3及散热盒2集成于机箱1内的底板盒12上，将机箱1的中间隔板与两侧板呈“H”形搭接，在两侧板及中间隔板内设有贯通的流体通道，并在一侧板上设有流体第一入口14，另一侧板上设有流体第一出口15；在散热盒2上流体传导板内设有贯通的流体通道，在流体传导板的一端设有流体第二入口211、另一端流体第二出口212，将制冷系统5的冷液泵出口531与一侧板的流体第一入口14管连接，另一侧板的流体第一出口15与第一监测器54的入口管连接，第一监测器54的出口与散热盒2上流体传导板的流体第二入口211管连接，散热盒2上流体传导板的流体第二出口212与第二监测器55的入口管连接，第二监测器55的出口与储液罐51的冷液回流口511连接，实现制冷系统5与两侧板、中间隔板及流体传导板之间的冷液循环。

本发明电路板的智能控制过程如下：

参阅图2、图10、图11，当本发明通过电源板35进行上电后，内部所有的电路板卡处于工作状态，其工作顺序为先启动电路板3工作，然后由电路板3的主控板33启动制冷系统的所有电器件进行工作，启动顺序为先按照网口接口与外部电脑进行通信设定的值或系统内部已经软件程序固化的烧写值，启动阀门52打开，然后启动液泵53及散热盒2中风扇23工作，储液罐51中的液体会首先经过一侧板上设有流体第一入口14，再经过另一侧板上设有流体第一出口15，液体流动这段过程是对电路板卡中芯片热量传导到机箱侧壁然后与液体流动进行热传导的过程，之后液体会经过第二控制器55，监测到液体经过热交换后的温度升温情况及流量和压力的受热输出值，之后液体经过第二入口211及流体第二出口212，该端流体流动段，是受热之后液体与散热盒2的散热翅片进行热传导，进而通过风扇23进行换热降温的过程，之后液体会经过第一控制器54监测到液体经过风扇散热后的温降情况及流量和压力的降热输出值，最终液体进入储液罐51继续重复执行散热循环。当主控板ARM实时采集到受热输出值和降热输出值后，同时又会根据与FPGA、DSP进行通信监测到的各主芯片自带温度传感器的温度值进行自我评估，当超过系统设定默认值或对外通信设定值后，就会执行提高液泵及风扇转速，提升液体流动的流量或流速，保证系统内芯片工作温度处于较为稳定的工作状态。达到自我散热功能调节。

参阅图2、图10、图11，本发明电路板3的主控板33内设DSP、FPGA及ARM模块，其中，主控板33内的DSP及FPGA模块用于主机的工作系统，通过与功能板34、电源板35及IO盒4上各类接口的匹配，实现不同的信号传递、转换等应用功能；ARM模块分别与第一监测器54、第二监测器55及液位传感器512电连接， ARM模块与散热盒2的通信接口25电连接，ARM模块与制冷系统5的阀门52及液泵53电连接，用于进行智能调节和自我控制制冷系统5。

参阅图2、图10、图11，本发明的制冷系统5在机箱1两侧板的位置分别设置了第一监测器54及第二监测器55，用于检测系统内冷液的流量、压力及温度的变化，主控板33的ARM模块实时采集第一监测器54及第二监测器55的流量、压力及温度的传感器数据，并反馈到主控板33，由主控板33指令ARM模块对制冷系统5的阀门52及液泵53进行调节和控制，指令ARM模块通过通信接口25对风扇23的风速进行控制，从而实现对机箱1的制冷系统5进行智能调节和自我控制。

参阅图2、图8、图9，为提高液冷散热系统的散热效率，本发明采用液冷加风冷的冷却方式，本发明设计了由流体传导板21及散热盒2两片叠合而成的散热盒2，流体传导板21经流体第二入口211及流体第二出口212与制冷系统5贯通，实施冷液循环，在散热盒2的流体传导板21上贴合了散热盒2，并在散热盒2的两端头置了风扇23，两端的风扇23一端吸风、另一端吹风，实施强制风冷，通过散热盒2的热传导作用为流体传导板21散热，为制冷系统5辅助散热。散热盒2作为机箱1的后端板设于底板盒12的散热盒座123上与两侧板连接。

参阅图2、图5、图6，本发明IO盒4正面设有数个对外的控制接口、网络接口、协议接口、1553B接口及电源接口41，背面设有IO盒内部接口42；IO盒4设于机箱1的前端板13上，IO盒内部接口42与电路板3的背板接口32盲插电连接，进行内外数据的交互通信。

参阅图2、图5、图6、图10，本发明可通过IO盒4的网络接口与外部上位机进行通信实现人机界面操作及监测，外部可设置所需工作系统运行理想工作状态如温度临界值，内部辅助系统接收到相应信息后会根据各类传感器调节驱动部件保证在稳定工作状态，达到智能化的工作目的及人机界面交互的工作模式。

多个本发明的系统可组合在机柜上或应用于不同的架构系统，形成一个完整的大系统应用平台，而主控板33内的DSP、FPGA内部工作系统及ARM辅助系统可相互独立，通过外部上位机或电脑实时监测或设置内部数据，操控整个大系统的工作运行状态，同时大系统能够根据不同的应用环境调节各分机的自我工作状态，实现大系统的智能化。

Claims

1.一种集成液冷散热系统智能调节的机箱，其特征在于，它包括机箱（1）、散热盒（2）、电路板（3）、IO盒（4）及制冷系统（5）；

所述机箱（1）由盖板（11）、底板盒（12）、前端板（13）、两侧板及中间隔板构成，其中，底板盒（12）上由前端向后端依次设有电路板座（121）、制冷机座（122）及散热盒座（123），两侧板设于底板盒（12）的两侧，中间隔板与两侧板呈“H”形搭接，且中间隔板设于底板盒（12）的电路板座（121）与制冷机座（122）之间，前端板（13）设于底板盒（12）的前端与两侧板连接，盖板（11）设于两侧板及中间隔板的上方；

所述两侧板及中间隔板内设有贯通的流体通道，其中，一侧板上设有流体第一入口（14），另一侧板上设有流体第一出口（15）；

所述散热盒（2）的一侧面设有流体传导板（21），流体传导板（21）上设有散热翅片（22），散热盒（2）的两端头设有风扇（23），流体传导板（21）内设有流体通道，流体通道的一端设有流体第二入口（211）及另一端设有流体第二出口（212）；散热盒（2）上设有通信接口（25），通信接口（25）与风扇（23）电连接；

所述散热盒（2）作为机箱（1）的后端板设于底板盒（12）的散热盒座（123）上并与两侧板连接；

所述制冷系统（5）由储液罐（51）、阀门（52）、液泵（53）、第一监测器（54）及第二监测器（55）构成；

所述制冷系统（5）设于机箱（1）内底板盒（12）的制冷机座（22）上，制冷系统（5）的储液罐（51）、阀门（52）及液泵（53）依次管连接，液泵（53）上设有冷液泵出口（531），储液罐（51）上设有冷液回流口（511）；

所述制冷系统（5）的冷液泵出口（531）与一侧板的流体第一入口（14）管连接，另一侧板的流体第一出口（15）与第一监测器（54）的入口管连接，第一监测器（54）的出口与散热盒（2）上流体传导板的流体第二入口（211）管连接，散热盒（2）上流体传导板的流体第二出口（212）与第二监测器（55）的入口管连接，第二监测器（55）的出口与储液罐（51）的冷液回流口（511）连接，实施冷液的循环；

所述电路板（3）由背板（31）、背板接口（32）、主控板（33）、功能板（34）及电源板（35）构成；背板（31）上设有主控板插槽、功能板插槽及电源板插槽，主控板（33）、功能板（34）及电源板（35）依次设于背板（31）的主控板插槽、功能板插槽及电源板插槽内，背板接口（32）设于背板（31）的一侧边；

所述电路板（3）设于机箱（1）内底板盒（12）的电路板座（21）上；

所述IO盒（4）正面设有数个对外的控制接口、网络接口、协议接口、1553B接口及电源接口（41），背面设有IO盒内部接口（42）；

所述IO盒（4）设于机箱（1）的前端板（13）上，IO盒内部接口（42）与电路板（3）的背板接口（32）电连接；

所述主控板（33）内设DSP、FPGA及ARM模块，其中，主控板（33）内的DSP及FPGA模块与功能板（34）及电源板（35）电连接，ARM模块分别与第一监测器（54）及第二监测器（55）电连接，ARM模块与散热盒（2）的通信接口（25）电连接，ARM模块与制冷系统（5）的阀门（52）及液泵（53）电连接。

2.根据权利要求1所述的一种集成液冷散热系统智能调节的机箱，其特征在于，所述储液罐（51）上设有液位传感器（512），液位传感器（512）与主控板（33）内ARM模块电连接。

3.根据权利要求1所述的一种集成液冷散热系统智能调节的机箱，其特征在于，所述制冷系统（5）的第一监测器（54）及第二监测器（55）的结构相同，均由流量传感器、压力传感器及温度传感器构成。