CN110865692B - 服务器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种服务器，其包括外壳、内壳、电子元件、散热器以及风扇。外壳具有第一通风口与第二通风口。内壳设置在外壳内，使得空气通道定义于内壳与外壳之间。空气通道具有第一端与第二端，第一通风口位于第一端附近，并且第二通风口位于空气通道的第二端附近。电子元件位于内壳中。散热器至少部分地位于空气通道中，使得散热器与内壳中的电子元件热交换。风扇位于并配置以使空气通过第一通风口进入空气通道，流过至少一部分的空气通道，并流过至少一部分的散热器，并通过第二通风口离开空气通道。

Description

服务器

技术领域

本发明涉及室外服务器，特别是涉及当移除室外服务器产生的热能时，可同时保护室外服务器免于受到环境影响。

背景技术

高性能服务器通常在稳定、高度管制的环境条件下放置在数据中心内的机架中。由于服务器位于内部，因此可以保护服务器免受雨、风、污物、灰尘和其他可能对服务器性能产生负面影响的环境条件的影响。这些数据中心中的服务器通常具有带有通风口的开放式外壳，以允许空气流过外壳并冷却内部的电子元件。

由于诸如高速电信和人工智能之类的进步，数据中心与信号源之间之可靠、有效且快速的通讯是至关重要的。为了确保这种可靠且快速的通讯，可以在数据中心与信号源之间放置服务器，例如可为边缘服务器(edge servers)。边缘服务器可以充当沿着数据中心与信号源之间的通讯路径的中间传输点。然而，边缘服务器通常需要实体上位于室外环境中(即，不包含在建筑物内)，因此不能放置在诸如数据中心的高度管制的环境中。因此，不仅需要保护这种定位的边缘服务器免受室外环境的影响，也需要冷却边缘服务器的电子元件使其不会过热。本发明旨在解决这些和其他问题。

发明内容

依据本发明的部分实施例，一种服务器包括外壳、内壳、电子元件、散热器和风扇。外壳具有第一通风口和第二通风口。内壳设置在外壳内，使得空气通道定义于内壳和外壳之间，空气通道具有第一端和第二端，第一通风口位于空气通道的第一端附近并且第二通风口位于空气通道的第二端附近。至少一电子元件位于内壳中。散热器至少部分地位于空气通道中，使得散热器与内壳中的电子元件热交换。风扇位于并配置成使空气通过第一通风口进入空气通道，流过至少一部分的空气通道，并流过至少一部分的散热器，再通过第二通风口离开空气通道。

依据本发明的部分实施例，与电子元件热交换的散热器被配置为将由电子元件产生的至少一部分的热能从内壳传递到空气通道。

依据本发明的部分实施例，风扇设置在空气通道中并且有助于将传递到空气通道的部分的热能从外壳移除。

依据本发明的部分实施例，内壳实质上是密封的。

依据本发明的部分实施例，内壳实质上是密封的，以帮助防止水和灰尘微粒进入内壳。

依据本发明的部分实施例，服务器是边缘服务器。

依据本发明的部分实施例，散热器包含设置在内壳内的内部部分和设置在外壳内的空气通道中的外部部分。

依据本发明的部分实施例，散热器的内部部分连接到电子元件，使得散热器的内部部分实体地接触电子元件。

依据本发明的部分实施例，还包括设置在内壳内的第二风扇。

依据本发明的部分实施例，第二风扇被配置为使空气在内壳内循环，使得由电子元件产生的热能通过散热器的内部部分传递到散热器的外部部分。

依据本发明的部分实施例，散热器完全地设置在外壳内的空气通道中。

依据本发明的部分实施例，还包括延伸穿过内壳的至少一热管。

依据本发明的部分实施例，热管的第一端连接到散热器，并且其中热管的第二端连接到至少一个电子元件，使得由至少一个电子元件产生的热能通过热管传递到散热器。

依据本发明的部分实施例，散热器包括第一散热器和第二散热器，并且其中电子元件包括第一电子元件和第二电子元件。

依据本发明的部分实施例，其中第一散热器延伸穿过内壳，并且包括以下两个部分。设置在内壳内的内部部分，以及设置在外壳内的空气通道中的外部部分。

依据本发明的部分实施例，还包括延伸穿过内壳的至少一热管，热管的第一端连接到在内壳外的空气通道中的第二散热器，以及热管的第二端连接到内壳内的第二电子元件。

依据本发明的部分实施例，由第一电子元件产生的热能被传递到第一散热器，并且其中由第二电子元件产生的热能被传递到第二散热器。

依据本发明的部分实施例，第一电子元件是低功率电子元件，并且其中第二电子元件是高功率电子元件。

依据本发明的部分实施例，散热器包含位于空气通道中的多个散热片。

依据本发明的部分实施例，流过空气通道的空气流过至少一个散热器的散热片，以从至少一个散热器移除热能。

附图说明

通过以下对示例性实施例的描述并参考附图，将更好地理解本发明。

图1为本发明的一些方面的服务器的示意图；

图2为图1中服务器的内壳的内部的上视图；

图3A为图1中服务器的于一实施例的内部的侧透视图；

图3B为图1中服务器的于另一实施例的内部的透视图。

本发明内容可能受到各种修改和替代形式的影响。一些代表性实施例已经通过附图中的示例绘示，并且将在本文中对其进行详细描述。然而，应该理解，本发明并不限于所揭露的特定形式。相反地，本发明将包括落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和替代物。

符号说明

10：边缘服务器

12：内壳

14：外壳

16A：第一通风口

16B：第二通风口

18：空气通道

19A：箭头

19B：箭头

19C：箭头

20A：第一端

20B：第二端

22：电子元件

22A：低功率电子元件

22B：低功率电子元件

23：电子元件

24：第一散热器

26A：内部部分

26B：外部部分

28：第二散热器

30：热管

32A：第一端

32B：第二端

34A：第一风扇

34B：第二风扇

36A：顶侧

36B：底侧

38A：第一端

38B：第二端

40：阻挡元件

42A：侧面

42B：侧面

具体实施方式

本发明可以以许多不同的形式体现。代表性实施例在附图中示出，并且将在本文中详细描述。本文是本发明的原理的示例或说明，并且不旨在将本发明的广泛方面限制于所示的实施例。就此而言，例如在摘要、发明内容和实施方式中公开但未在权利要求中明确阐述的元件和限制不应通过暗示、推论或其他方式单独地或共同地并入权利要求中。出于本详细描述的目的，除非特别声明，否则单数包括多个，反之亦然；并且「包括」一词的意思是「包括但不限于此」。此外，近似的词语，例如「约」、「几乎」、「实质上」、「大约」等，在本文中可用于表示「在…」、「接近」、「接近在…」、「在3％至5％的范围内」或「在可接受的制造公差范围内」，或其任何逻辑组合。

图1绘示服务器10的示意图，服务器10可为一边缘服务器。在本实施例中，以边缘服务器10为示例说明，合先叙明。边缘服务器10可以位于室外环境中并且受到雨、风、污物、灰尘等的影响。边缘服务器10包括内壳12，内壳12实质上设置在外壳14内。边缘服务器10运作所需的任何电子元件都位于内壳12内。例如，边缘服务器10可包括中央处理单元(central processing unit,CPU)、图形处理单元(graphics processing unit,GPU)、存储器装置(例如，双列直插式存储器模块(dual in-line memory module,DIMM)，单列直插式存储器模块(single in-line memory module,SIMM)、通信模块等。如图1所示的实施例，内壳12通常至少包括电子元件22和电子元件23。

将内壳12设计成保护电子元件22及23免受周围环境条件的伤害。因为边缘服务器10放置在外面，所以边缘服务器10通常需要能够承受雨、湿气、雪、污物、灰尘和任何其他潜在的负面环境条件。因此，内壳12通常被配置为可防止水、污垢、灰尘、盐等进入内壳12损坏电子元件22及23。在一些实施方式中，内壳12至少具有IP66等级。IP66等级意味着内壳12通常防止水和颗粒(如灰尘、污物、盐等)进入内壳12。因此，边缘服务器10可以实质上不透水且防尘，并且可以安全地放在外面。在其他实施方式中，取决于放置边缘服务器10的区域中的特定环境条件，内壳12可以提供更多或更少的保护。

内壳12内的电子元件22及23在操作期间产生热能。为了冷却内壳12并帮助防止电子元件22及23过热，第一风扇34A设置在内壳12内。将第一风扇34A配置成在内壳12内循环空气，从而冷却内壳12内的电子元件22及23。然而，由于内壳12实质上是防水且防尘的，所以内壳12不包括任何热空气可以通过其逸出的通风口。

内壳12部分地或完全地设置在外壳14内。内壳12和外壳14定义空气通道18，空气通道18位于外壳14的内部，并且位于内壳12的外部。第一通风口16A位在外壳14中，并且邻近空气通道18的第一端20A。第二通风口16B位在外壳14中，并且邻近空气通道18的第二端20B。第一通风口16A和第二通风口16B对环境开放，使得空气可以通过第一通风口16A流入空气通道18，并从第二通风口16B流出。箭头19A、19B与19C绘示空气流过空气通道18的方向。因为内壳12实质上是防水且防尘的，所以即使任何水或颗粒进入空气通道18，内壳12内的电子元件22及23仍然受到保护免于环境影响。

边缘服务器10可包括一个或多个散热器，其与内壳12的内部进行热交换和/或与位于内壳12内的任何电子元件22及23进行热交换。因此，散热器有助于从内壳12内移除热能。在图1所示的实施例中，边缘服务器10包括第一散热器24和第二散热器28。第一散热器24具有内部部分26A和外部部分26B。内部部分26A设置在内壳12内。外部部分26B设置在空气通道18中并且在内壳12的外部和在外壳14的内部。因此，第一散热器24延伸穿过内壳12并且部分地位于内壳12内部和在内壳12外部的空气通道18中。第一散热器24被设计成使得第一散热器24和内壳12之间的界面(围绕第一散热器24的外围)将内壳12的内部与环境隔离。以这种方式，即使第一散热器24延伸穿过内壳12，内壳12仍保持实质上防水且防尘的。

在一些实施方式中，第一散热器24的内部部分26A、第一散热器24的外部部分26B和内壳12形成为单个元件。在其他实施方式中，第一散热器24的内部部分26A、第一散热器24的外部部分26B和内壳12形成为单独的元件，然后连接在一起。在其他实施方式中，第一散热器24的内部部分26A和第一散热器24的外部部分26B形成为单个元件，并且内壳12形成为单独的元件。接着，通过将第一散热器24插入内壳12中的孔并且密封第一散热器24和内壳12之间的界面，可以将两个元件连接在一起。在其他实施方式中，内壳12和第一散热器24的一部分形成为单个元件，第一散热器24的另一部分形成为单独的元件。然后，可以将两个元件连接在一起。

当第一风扇34A使内壳12内的空气循环时，由边缘服务器10的电子元件22产生的一些热能被传递到配置在内壳12内的第一散热器24的内部部分26A。然后，此热能可以流到第一散热器24的外部部分26B，从而从内壳12移除热能。因此，第一散热器24允许从内壳12移除更多的热能。

第二散热器28通常是已知为分离式散热器(remote heat sink)的类型。第二散热器28设置在内壳12外部的空气通道18中，但是在外壳14内。第二散热器28通过一个或多个热管30热耦接到电子元件23。每个热管30的第一端32A位于内壳12的外部并且热耦接到第二散热器28。热管30的第二端32B位于内壳12内并且热耦接到电子元件23。

在一些实施方式中，热管30的第二端32B实体地连接到电子元件23，使得热管30的第二端32B与电子元件23直接实体接触。在其他实施方式中，热管30的第二端32B实体地连接到热基板，热基板又实体地连接到电子元件23。在其他实施方式中，一些或所有热管30的第二端32B可以非常接近电子元件23而不接触电子元件23。在任何这些实施方式中，来自电子元件23的热能被传递到热管30。

类似于第一散热器24，热管30延伸穿过内壳12到达第二散热器28。将热管30设计成使得热管30和内壳12之间的界面(围绕每个热管30的周边)将内壳12的内部与环境隔离。以这种方式，即使热管30延伸穿过内壳12，内壳12仍保持实质上不透水且防尘。

通常通过直接实体接触将热管30的第一端32A热耦接到第二散热器28。然而，在一些实施方式中，一些或所有热管30的第一端32A可以紧邻第二散热器28而不接触第二散热器28。热管30因而可将电子元件23所产生的热能从内壳12传递到第二散热器28。

由于热管30连接电子元件23和第二散热器28，因此与第一散热器24相比，可以将更大量的热能传递到第二散热器28。因此，电子元件23通常是比电子元件22产生更多热能的高功率电子元件，其中电子元件22通常是低功率电子元件。通过使用经由热管30而与电子元件23直接或接近直接实体接触的第二散热器28，边缘服务器10可以使用以全速和/或全效能运作的高功率电子元件。第一散热器24可用于交换由一个或多个低功率电子元件(例如电子元件22)产生的热能，而无需使用热管30来实现更复杂的远端散热器(例如，第二散热器28的热管30)。

在其他实施方式中，第二散热器28具有类似于第一散热器24设置在内壳12内的内部部分，以及设置在内壳12外的空气通道18内的外部部分。在一些实施方式中，热管30的第一端32A实体地附接到第二散热器28的内部，并且保持完全配置在内壳12内。

第一散热器24和第二散热器28可由任何合适的材料制成。例如，第一散热器24和第二散热器28可以由铝、铜、铝合金、铜合金或这些材料的任何组合制成。

由于第一散热器24和第二散热器28的存在，由内壳12内部的电子元件22及23产生的热能可以传递到内壳12的外部而不会影响内壳12提供的防水和防尘的功能。

第二风扇34B也设置在内壳12和外壳14之间的空气通道18中。在一些实施方式中，第二风扇34B设置在第二通风口16B和第二散热器28之间。然而，在其他实施方式中，第二风扇34B可设置在空气通道18内的任何位置。将第二风扇34B配置成通过第一通风口16A从外部环境将空气吸入到空气通道18。此空气流过空气通道18，直到它在第二通风口16B处离开空气通道18。

当空气流过空气通道18时，空气流过第一散热器24的外部部分26B。流动的空气移除已经从电子元件22传递到第一散热器24的外部部分26B的一些或全部的热能。流过空气通道18的空气也流过第二散热器28。流动的空气因此也消除了已经从电子元件23传递到第二散热器28的一些或全部的热能。当流动的空气在第二通风口16B处离开空气通道18时，由电子元件22和电子元件23产生的热能被传递到外壳14的外部。

在一些实施方式中，第一散热器24和第二散热器28的外部部分26B中的一个或两个包括多个散热片。每个散热片通常与相邻的散热片间隔开一定的距离。当空气流过空气通道18时，空气可以流过第一散热器24和第二散热器28的多个散热片，此情况与空气围绕第一散热器24和第二散热器28流动的情况相比，能更有效地去除热能。

图2绘示在边缘服务器10的一个实施方式中，内壳12内部的上视图。内壳12包括两个低功率电子元件22A及22B，以及高功率电子元件23。内壳12还包括第一风扇34A。在其他实施例中，这些元件具有不同的配置。此外，其他实施例可以具有不同数量的电子元件和/或风扇。

低功率电子元件22A及22B在操作期间产生热能，其加热内壳12内的周围空气。将第一风扇34A配置为使此热空气移动以远离低功率电子元件22A及22B。移动的热空气迫使尚未被加热的冷空气朝向低功率电子元件22A及22B移动，并且在低功率电子元件22A及22B处开始被加热。当热空气远离低功率电子元件22A及22B时，来自热空气的热能被传递到第一散热器24的内部部分26A，并且随后被传递到第一散热器24的外部部分26B(如图1所示)。此热空气因此被冷却，而朝向低功率电子元件22A及22B移动的较冷的空气则被加热。当第一风扇34A不断地使热空气远离低功率电子元件22A及22B移动，并且使较冷的空气朝向低功率电子元件22A及22B移动时，此循环不断继续。

图2还绘示从高功率电子元件23延伸的热管30。由于热管30通常实体地连接到高功率电子元件23，所以由高功率电子元件23产生的热能被传递到热管30，然后，热管30将此热能传递出内壳12。因此，远离低功率电子元件22A及22B的热空气不会被高功率电子元件23加热，而是当它远离低功率电子元件22A及22B时会冷却下来。

图3A绘示边缘服务器10的一个实施方式的侧透视图。在此实施方式中，边缘服务器10包括多个第一散热器24，其位于低功率电子元件22和外壳14的顶侧36A之间。边缘服务器10还包括高功率电子元件23。如图所示，内壳12位于外壳14内，以便定义空气通道18。如图3A所示，内壳12位于外壳14内，以允许空气在外壳14的顶侧36A附近流动，但防止空气流到外壳14的底侧36B附近。还防止此流动的空气在外壳14的第一端38A附近流动，并且允许此流动的空气在外壳14的第二端38B附近流动。

在一些实施方式中，内壳12防止空气在外壳14的第一端38A附近流动。在图3A所示的实施方式中，阻挡元件40位于内壳12和外壳14之间，以防止空气在外壳14的第一端38A附近流动。如图3A所示，空气通道18因而具有L形。然而，在其他实施例中，空气通道18可具有大致线性形状、U形、弯曲形状、不规则形状或任何其他合适的形状。

第一通风口16A设置在空气通道18的第一端20A处的外壳14中。第二通风口16B设置在空气通道18的第二端20B处的外壳中。第二风扇34B设置在空气通道18中，以使空气通过第一通风口16A进入空气通道18，并通过第二通风口16B离开空气通道18。

图3A中的边缘服务器10包括两个不同的第一散热器24。每个第一散热器24的内部部分26A设置在内壳12内，而每个第一散热器24的外部部分26B设置在空气通道18内的内壳12的外部。位于内壳12内的第一风扇34A有助于将由低功率电子元件22产生的热能传递到第一散热器24的内部部分26A。第二散热器28也设置在空气通道18内的内壳的外部。每个热管30的第一端32A位于内壳12的外部并且热耦接到第二散热器28。热管30的第二端32B位于内壳12内并且热耦接到高功率电子元件23，从而将高功率电子元件23产生的热能从内壳12传递到第二散热器28。

当空气流过空气通道18时，空气流过和/或经过第一散热器24的外部部分26B以及第二散热器28。流动的空气因而将传递到第一散热器24的外部部分26B和第二散热器28的热能移除，并且当空气离开空气通道18时，流动的空气将热能传递出外壳14。

图3B绘示边缘服务器10的另一实施方式的透视图。在此实施方式中，边缘服务器10包括多个第一散热器24，其位于低功率电子元件22A及22B与外壳14的侧面42A及42B之间。如图3B所示，低功率电子元件22A及22B与高功率电子元件23一起设置在内壳(未绘示)中。每个第一散热器24都具有位于内壳内的内部部分26A和位于空气通道内的内壳的外部的外部部分26B。图3B的边缘服务器10还包括位于内壳内的第一风扇34A，以及位于空气通道18中的第二风扇34B以及第二散热器28。边缘服务器10还提供内壳12中的第一通风口16A和第二通风口16B，以便允许空气流过外壳14。

相较于图3A和图3B中所示的实施例，边缘服务器10的其他实施例可以具有不同数量的元件并且具有不同的配置。例如，空气通道18可以具有任何合适的形状，或者外壳14可以具有多于两个位于外壳14中的通风口(第一通风口16A和第二通风口16B)。

图1至图3B中绘示的边缘服务器10可根据服务器的特定需要包括任何数量或类型的散热器。例如，边缘服务器10可以包括位于低功率电子元件22A上方的第一散热器24(如图3A所示)，以及一个或多个位于低功率电子元件22A及22B侧面的第一散热器24(如图3B所示)。在另一示例中，不同的边缘服务器10可以具有不同数量的低功率电子元件22A及22B以及高功率电子元件23。可以使用任何数量的第一散热器24和第二散热器28来满足任何特定边缘服务器10的需要。

诸如第二散热器28的散热器通常用于产生大量热能的高功率元件。在一些实施例中，高功率元件是消耗约100瓦或更多能量的元件。由于散热器28与高功率电子元件23之间通过热管30的直接实体接触，这些类型的散热器28通常更有能力来消除高功率元件23所产生的热能。

在内壳12内由于空气循环而聚集热能的散热器(例如，第一散热器24)可用于低功率元件，其中低功率元件不产生与高功率元件一样多的热能。在一些实施方案中，低功率元件是消耗约100瓦或更少能量的元件。

这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不意图限制本发明。如这里所使用的，单数形式「一」、「一个」和「该」也旨在包括多个形式，除非上下文另有明确说明。此外，在实施方式和/或权利要求中使用术语「包括」、「包含」、「具有」、「有」、「带有」或其变体的范围，这些术语旨在以类似于术语「包含」的方式包含在内。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。此外，诸如常用词典中定义的术语应被解释为具有与其在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且除非于此明确地定义，否则将不被理解为理想化或过于正式的含义。

虽然上面已经描述了本发明的各种实施例，但是应该理解，它们仅以示例的方式呈现，而不是用以限制本发明。在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以根据本文的揭露内容对所公开的实施例进行许多改变。因此，本发明的广度和范围不应受任何上述实施例的限制。相反地，本发明的范围应根据以下权利要求及其等同物来限定。

尽管已经使用关于一个或多个实施例说明和描述了本发明，但是在阅读和理解本说明书和附图之后，本领域技术人员将想到或者已知等同的改变和修改。另外，尽管可能仅关于若干实施例中的一个公开了本发明的特定特征，然而，如对于任何给定或特定的应用是需要的和有利的，则这样的特征可以与其他实施例的一个或多个其他特征组合。

Claims (4)

1.一种室外边缘服务器，其特征在于，包含：

外壳，暴露于室外环境中，该外壳具有第一通风口与第二通风口，该第一通风口配置成将室外环境中的空气吸入该外壳，且该第二通风口配置成将该外壳中的空气排放回室外环境中；

内壳，配置成不具有任何通风口的防水防尘壳体，该内壳设置在该外壳内，使得一空气通道定义于该内壳与该外壳之间，该空气通道具有第一端与第二端，该第一通风口位于该空气通道的该第一端附近，并且该第二通风口位于该空气通道的该第二端附近；

至少一高功率电子元件，位于该内壳中；

至少一第二散热器，完全位于该空气通道中；

至少一热管，延伸穿过该内壳，该至少一热管的第一端耦接于该第二散热器，且该至少一热管的第二端耦接于该至少一高功率电子元件，使得由该至少一高功率电子元件产生的热能通过该至少一热管传递到该至少一第二散热器；

至少一低功率电子元件，位于该内壳中，该至少一低功率电子元件产生的热量小于该至少一高功率电子元件产生的热量；

至少一第一散热器，包含位于该内壳中的内部部分和位于该空气通道中的外部部分；

第一风扇，设置在该内壳内，该第一风扇配置成使空气在该内壳内循环，该第一风扇不断地使热空气移动并远离该至少一低功率电子元件，且使冷空气朝向该至少一低功率电子元件移动，使热空气接触该至少一第一散热器的该内部部分，以将热空气的热量传递到该至少一第一散热器的该外部部分；以及

第二风扇，位于并配置成使空气通过该第一通风口进入该空气通道，流过至少一部分的该空气通道，流过该至少一第一散热器的该外部部分，并流过该至少一第二散热器，并通过该第二通风口离开该空气通道。

2.根据权利要求1所述的服务器，其中与该至少一低功率电子元件热交换的该至少一第一散热器被配置以将由该至少一低功率电子元件产生的至少一部分的热能从该内壳往该空气通道传递。

3.根据权利要求2所述的服务器，其中该第二风扇设置在该空气通道中，并且有助于将传递到该空气通道的该部分的热能从该外壳移除。

4.根据权利要求1所述的服务器，其中该至少一第一散热器的该内部部分耦接于该至少一低功率电子元件，使得该至少一第一散热器的该内部部分实体地接触该至少一低功率电子元件。

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