CN208861232U

CN208861232U - 一种集装箱式高功率计算机散热装置

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Publication number: CN208861232U
Application number: CN201821108747.9U
Authority: CN
Inventors: 李勇; 刘嵩; 陈钊书; 周文杰; 黄光文; 何柏林; 陈创新; 陈韩荫
Original assignee: GUANGDONG NEWIDEA TECHNOLOGY Co Ltd; South China University of Technology SCUT
Current assignee: GUANGDONG NEWIDEA TECHNOLOGY Co Ltd; South China University of Technology SCUT
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2019-05-14
Anticipated expiration: 2028-07-13

Abstract

本实用新型涉及一种集装箱式高功率计算机散热装置，包括集装箱式的机箱外壳，机箱外壳内设有一级换热模块和二级换热模块，一级换热模块与二级换热模块分别位于两个区域内，一级换热模块的区域内设有除湿机，二级换热模块包括自然冷却装置、驱动装置和蓄水装置，一级换热模块包括若干个呈阵列设置的换热单元，换热单元通过管路与自然冷却装置、驱动装置和蓄水装置连接，换热单元内设有若干个显卡，并与显卡进行热交换。(1)本申请的一种集装箱式高功率计算机散热装置通过采用标准集装箱的结构，能够实现快速部署，转移方便，缩短建设周期；(2)与传统的高功率计算机布置相比，优化高功率计算机的工作环境，大幅度降低工作噪音，提高可靠性。

Description

一种集装箱式高功率计算机散热装置

技术领域

本实用新型涉及高功率计算机散热领域，特别是涉及一种集装箱式高功率计算机散热装置。

背景技术

高功率计算机配置有专业的芯片，大多是通过显卡进行工作。而显卡配置过低，高功率计算机工作时间会比较长，时间成本和电力成本都比较高，因此，高端的专业高功率计算机开始采用专业显卡，并且采用显卡阵列，效率大幅度提升，大幅度缩短计算周期和成本。但是，目前的高功率计算机系统存在如下问题：

(1)高功率计算机工作环境差，空气洁净度差，容易积累大量灰尘，影响工作效率；

(2)专业显卡特别是显卡阵列在较小空间内产生大量热，采用传统的散热装置热量难以转移和散发；

(3)显卡采用多个风扇全天候工作进行散热，能耗高，噪音大；高功率计算机场地布置复杂。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种集装箱式高功率计算机散热装置，其能够提供整套高功率计算机的散热，部署速度快，工作效率高，使用便捷，能耗低。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种集装箱式高功率计算机散热装置，包括集装箱式的机箱外壳，机箱外壳内设有一级换热模块和二级换热模块，一级换热模块与二级换热模块分别位于两个区域内，一级换热模块的区域内设有除湿机，二级换热模块包括自然冷却装置、驱动装置和蓄水装置，一级换热模块包括若干个呈阵列设置的换热单元，换热单元通过管路与自然冷却装置、驱动装置和蓄水装置连接，换热单元内设有若干个显卡，并与显卡进行热交换。

进一步，换热单元包括立方体框架，固接于立方体框架的若干个冷板、主进液歧管、主出液歧管，若干个冷板呈一列平行排列，相邻两个冷板之间留有散热空间，主进液歧管、主出液歧管均分别沿若干个冷板的排列方向设置，主进液歧管连接有若干个进液软管，主出液歧管连接有若干个出液软管，若干个进液软管与若干个冷板一一对应连接，若干个出液软管与若干个冷板一一对应连接，主进液歧管与若干个进液软管均为可拆卸连接，且每个进液软管与主进液歧管连接处均设有快接插头，主出液歧管与若干个出液软管均为可拆卸连接，且每个出液软管与主出液歧管连接处均设有快接插头。

进一步，主进液歧管和主出液歧管的两端分别设有总进液管和总出液管，主进液歧管与总进液管之间设有进液连接软管，主出液歧管与总出液管之间设有出液连接软管；进液连接软管一端固接于主进液歧管，进液连接软管的另外一端可拆卸连接于总进液管；出液连接软管的一端固接于主出液歧管，出液连接软管的另外一端可拆卸连接于总出液管；立方体框架包括若干条边框，立方体框架的边框上固接有若干个半圆形的抱箍，主进液歧管、主出液歧管、总进液管和总出液管均分别卡接于抱箍。

进一步，主进液歧管固接于立方体框架的一条边框，主出液歧管固接于立方体框架的另外一条边框，总进液管固接于立方体框架的一条边框，总进液管与主进液歧管相互垂直设置，总出液管固接于立方体框架的一条边框，总出液管与主出液歧管相互垂直设置。

进一步，冷板内设有容置冷却液的容置空间，冷板的一端延伸出若干个热管，若干个热管弯折靠近冷板的平面，若干个热管与冷板之间留有用于放置显卡的位置，放置显卡后，显卡的一面与若干个热管的侧面接触，显卡的另外一面与冷板的平面接触，冷板设有冷却液进口和冷却液出口，冷板设有呈一排排列的若干个安装孔，每个热管均分别包括依次连接的热交换段、弯折段和直管段，若干个热交换段分别插入若干个安装孔内，若干个直管段平行于冷板的平面。

进一步，冷板靠近显卡的一面设有若干凸起，若干凸起对应显卡的芯片设置。

进一步，插入安装孔内的热管的一端部分露出于冷板的平面，且露出部分与冷板的平面平齐，露出部分与显卡接触。

进一步，冷板的容置空间内设有S型的流道，冷却液进口和冷却液出口分别设置于S型流道的两端，S型流道内设有若干个分隔翅片，若干个分隔翅片平行排列。

进一步，冷板包括一面开口的冷板本体和设置于冷板本体开口处的盖板，冷板本体设有凹槽，凹槽与盖板围成容置冷却液的容置空间。

总的说来，本实用新型具有如下优点：

(1)本申请的一种集装箱式高功率计算机散热装置通过采用标准集装箱的结构，能够实现快速部署，转移方便，缩短建设周期，后期维护方便；

(2)与传统的高功率计算机布置相比，优化高功率计算机的工作环境，大幅度降低工作噪音，提高高功率计算机的寿命和可靠性；

(3)各模块之间主要以快速接头为主，实现在线维护，更换方便；

(4)一种集装箱式高功率计算机散热装置的散热方法，采用液冷散热，散热效率高，节能效果显著，大幅降低成本。

附图说明

图1为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的总体结构示意图。

图2为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的另外一个角度的总体结构示意图。

图3为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的呈阵列设置的立方体框架的立体结构示意图。

图4为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的立方体框架及管路的结构示意图。

图5为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的换热单元的立体结构示意图。

图6为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的冷板的分解结构示意图。

图7为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的冷板的一个实施例的结构示意图。

图8为图7中A处的局部放大结构示意图。

图9为图8中冷板本体的结构示意图。

图10为图9的另外一个角度的结构示意图。

图11为图9、图10的立体结构示意图。

图12为图7中一个热管的结构示意图。

图13为图12的立体结构示意图。

图14为本实用新型一种集装箱式高功率计算机散热装置的冷板的另外一个实施例的结构示意图。

图15为图14中B处的局部放大结构示意图。

图16为图14中一个热管的结构示意图。

图17为图16的另外一个角度的结构示意图。

其中图1至图17中包括有：

1——一级换热模块、1-1——除湿机、1-2——换热单元、1-2-1——立方体框架、1-2-2——冷板、1-2-2-1——冷板本体、1-2-2-2——盖板、1-2-2-3——冷却液进口、1-2-2-4——冷却液出口、1-2-2-5——凹槽、1-2-2-6——分隔翅片、 1-2-2-7——安装孔、1-2-2-8——延伸边、1-2-2-9——安装槽孔、1-2-2-10——凸起、1-2-3——主进液歧管、1-2-4——主出液歧管、1-2-5——进液软管、1-2-6——出液软管、1-2-7——总进液管、1-2-8——总出液管、1-2-9——进液连接软管、 1-2-10——出液连接软管、1-2-11——抱箍、1-2-12——通孔、1-2-13——快接插头、1-2-14——热管、1-2-14-1——热交换段、1-2-14-2——弯折段、1-2-14-3——直管段、1-3——第一散热通道、1-4——第二散热通道、1-5供电装置；

2——二级换热模块、2-1——自然冷却装置、2-2——驱动装置、2-3——蓄水装置；

3——显卡、31——芯片；

4——机箱外壳。

具体实施方式

下面来对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1、图2所示，一种集装箱式高功率计算机散热装置，包括集装箱式的机箱外壳4，机箱外壳4内设有一级换热模块1和二级换热模块2，一级换热模块1与二级换热模块2分别位于两个区域内，一级换热模块1的区域内设有除湿机1-1，二级换热模块2包括自然冷却装置2-1、驱动装置2-2和蓄水装置 2-3，一级换热模块1包括若干个呈阵列设置的换热单元1-2，换热单元1-2通过管路与自然冷却装置2-1、驱动装置2-2和蓄水装置2-3连接，换热单元1-2内设有若干个显卡3，并与显卡3进行热交换。供电模块设置于多个换热单元1-2 之间，用于给多个显卡3供电；机箱外壳4在放置二级换热模块2的区域，除底部外，该区域其他侧壁开设有散热孔。除湿机1-1设置在放置机架的区域，多个换热单元1-2呈一排排列，多个换热单元1-2的两侧分别留有第一散热通道1-3 和第二散热通道1-4，便于换热单元1-2散热。二级换热模块2还设有供电装置 1-5，供电装置1-5设置于换热单元1-2之间，供电装置1-5用于给显卡3供电。

如图3至图5所示，换热单元1-2包括立方体框架1-2-1，固接于立方体框架1-2-1的若干个冷板1-2-2、主进液歧管1-2-3、主出液歧管1-2-4，若干个冷板 1-2-2呈一列平行排列，相邻两个冷板1-2-2之间留有散热空间，主进液歧管 1-2-3、主出液歧管1-2-4均分别沿若干个冷板1-2-2的排列方向设置，主进液歧管1-2-3连接有若干个进液软管1-2-5，主出液歧管1-2-4连接有若干个出液软管 1-2-6，若干个进液软管1-2-5与若干个冷板1-2-2一一对应连接，若干个出液软管1-2-6与若干个冷板1-2-2一一对应连接，主进液歧管1-2-3与若干个进液软管1-2-5均为可拆卸连接，且每个进液软管1-2-5与主进液歧管1-2-3连接处均设有快接插头1-2-13，主出液歧管1-2-4与若干个出液软管1-2-6均为可拆卸连接，且每个出液软管1-2-6与主出液歧管1-2-4连接处均设有快接插头1-2-13。多个换热单元1-2的底部安装有架空地板，架空地板中安置有管路。这是其中一个具体实施方式，管路的设置还有多个实施方式。采用上述结构后，若干个冷板1-2-2有序的排列在机箱内部，消除噪音，可靠性好，布局合理，占用空间小，安装简单方便，且不影响散热效果。

如图4、图5所示，主进液歧管1-2-3和主出液歧管1-2-4的两端分别设有总进液管1-2-7和总出液管1-2-8，主进液歧管1-2-3与总进液管1-2-7之间设有进液连接软管1-2-9，主出液歧管1-2-4与总出液管1-2-8之间设有出液连接软管 1-2-10。总进液管1-2-7和总出液管1-2-8的一端分别连接蓄水装置2-3。进液连接软管1-2-9一端固接于主进液歧管1-2-3，进液连接软管1-2-9的另外一端可拆卸连接于总进液管1-2-7；出液连接软管1-2-10的一端固接于主出液歧管1-2-4，出液连接软管1-2-10的另外一端可拆卸连接于总出液管1-2-8。立方体框架1-2-1 的边框上固接有若干个半圆形的抱箍1-2-11，主进液歧管1-2-3、主出液歧管 1-2-4、总进液管1-2-7和总出液管1-2-8均分别卡接于抱箍1-2-11。主进液歧管 1-2-3固接于立方体框架1-2-1的一条边框，主出液歧管1-2-4固接于立方体框架 1-2-1的另外一条边框。布局合理，将主进液歧管1-2-3和主出液歧管1-2-4沿立方体框架1-2-1的边框设置，并用进液软管1-2-5和出液软管1-2-6与若干个冷板1-2-2一一对应连接，使管路走向清晰，便于安装拆卸。总进液管1-2-7固接于立方体框架1-2-1的一条边框，总进液管1-2-7与主进液歧管1-2-3相互垂直设置。总出液管1-2-8固接于立方体框架1-2-1的一条边框，总出液管1-2-8与主出液歧管1-2-4相互垂直设置。布局合理，将总进液管1-2-7和总出液管1-2-8 沿立方体框架1-2-1的边框设置，并用进液连接软管1-2-9和出液连接软管1-2-10 连接主进液歧管1-2-3和主出液歧管1-2-4，使管路走向清晰，便于安装拆卸。

如图3至图5所示，立方体框架1-2-1的各条边框上均分别设有若干个通孔 1-2-12，若干个通孔1-2-12在边框上呈等间距排列成一排。便于冷板1-2-2、抱箍1-2-11等的安装。主进液歧管1-2-3与若干个进液软管1-2-5均为可拆卸连接，且每个进液软管1-2-5与主进液歧管1-2-3连接处均设有快接插头1-2-13，便于拆装。主出液歧管1-2-4与若干个出液软管1-2-6均为可拆卸连接，且每个出液软管1-2-6与主出液歧管1-2-4连接处均设有快接插头1-2-13。便于插接组装。

如图7至图11所示，冷板1-2-2内设有容置冷却液的容置空间，冷板1-2-2 的一端延伸出若干个热管1-2-14，若干个热管1-2-14弯折靠近冷板1-2-2的平面，若干个热管1-2-14与冷板1-2-2之间留有用于放置显卡3的位置，放置显卡3 后，显卡3的一面与若干个热管1-2-14的侧面接触，显卡3的另外一面与冷板 1-2-2的平面接触，冷板1-2-2设有冷却液进口1-2-2-3和冷却液出口1-2-2-4。冷却液进口1-2-2-3和冷却液出口1-2-2-4均连接有快接插头1-2-13。便于快速连接进液管和出液管。冷板1-2-2设有延伸边1-2-2-8，延伸边1-2-2-8设有安装槽孔 1-2-2-9。用于安装固定冷板1-2-2。

如图7至图13所示，冷板1-2-2设有呈一排排列的若干个安装孔1-2-2-7，每个热管1-2-14均分别包括依次连接的热交换段1-2-14-1、弯折段1-2-14-2和直管段1-2-14-3，若干个热交换段1-2-14-1分别插入若干个安装孔1-2-2-7内并焊接，用于与冷板1-2-2热交换。显卡3位于冷板1-2-2与热管1-2-14的直管段 1-2-14-3之间，若干个直管段1-2-14-3平行于冷板1-2-2的平面，用于与显卡3 接触并吸热。弯折段1-2-14-2用于连接直管段1-2-14-3和热交换段1-2-14-1并传导热量。冷板1-2-2靠近显卡3的一面设有若干凸起1-2-2-10，该凸起1-2-2-10 大小和位置，与高功率计算机的显卡3上的芯片31大小和位置相关，根据高功率计算机的显卡3上的芯片31的布置而布置，确保每颗芯片31都能直接和冷板1-2-2接触。凸起1-2-2-10与显卡3的芯片31接触并吸收芯片31的热量。如图8、图12所示，与显卡3接触的热管1-2-14的侧面为平面。

如图10、图11所示，冷板1-2-2的容置空间内设有S型的流道，冷却液进口1-2-2-3和冷却液出口1-2-2-4分别设置于S型流道的两端。使冷却液与冷板1-2-2进行充分的热交换。S型流道是通过若干个交错设置的分流翅片形成的，使冷却液停留在冷板1-2-2中的时间增长，与冷板1-2-2充分换热。S型流道内设有若干个分隔翅片1-2-2-6，若干个分隔翅片1-2-2-6平行排列。使冷却液在冷板1-2-2内流动更均匀，使冷板1-2-2换热均匀。

如图6所示，冷板1-2-2包括一面开口的冷板本体1-2-2-1和设置于冷板本体1-2-2-1开口处的盖板1-2-2-2，此盖板1-2-2-2通过焊接工艺焊接在冷板本体 1-2-2-1上，实现将液体容纳空间封闭的效果。冷板本体1-2-2-1设有凹槽1-2-2-5，凹槽1-2-2-5与盖板1-2-2-2围成容置冷却液的容置空间。结构布局合理，便于机械加工。

工作流程如下：当高功率计算机的显卡3开始工作时，产生大量的热负荷，热管1-2-14的直管段1-2-14-3吸收显卡3产生的热量，由于热管1-2-14具有很高的导热系数，通过弯折段1-2-14-2、热交换段1-2-14-1将热量瞬速传递至冷板 1-2-2中，同时，冷板1-2-2通过冷板1-2-2上的凸起1-2-2-10也吸收部分热负荷。与此同时，冷却液在冷板1-2-2的液体容纳空间内按照所分割的区间进行流动，通过对流换热吸收冷板1-2-2承受的热负荷，将热量吸收到液体介质中，然后通过流动将液体带出冷板1-2-2，如此反复循环，实现散热。

整个装置去除传统的风扇，噪音消除。同时由于液体介质的比热容大部分比空气大的多，散热效率比传统空气冷高，节能效果明显。其次，由于整个装置中无震动产生，因此系统稳定性高，故障率低。

实施例2、

本实施例的主要结构与实施例1相同，相同之处在此不再赘述，不同之处在于：如图14至图17所示，插入安装孔1-2-2-7内的热管1-2-14的一端部分露出于冷板1-2-2的平面，且露出部分与冷板1-2-2的平面平齐，露出部分与显卡3接触，直接吸收显卡3的热量，被冷板1-2-2包裹部分与冷板1-2-2进行热交换。除了热管1-2-14的直管段1-2-14-3与显卡3直接接触吸热外增加了热交换段1-2-14-1的部分直接从显卡3吸收热量，散热效率更高，散热效果更好。

整个散热装置的工作流程如下：当高功率计算机的显卡3开始工作时，产生大量的热负荷，热管1-2-14的直管段1-2-14-3吸收显卡3产生的热量，同时，热管1-2-14的热交换段1-2-14-1也吸收热量，但是，在吸收热量的同时将热量瞬速传递至冷板1-2-2中。与此同时，冷却液在冷板1-2-2的液体容纳空间内按照所分割的区间进行流动，通过对流换热吸收冷板1-2-2承受的热负荷，将热量吸收到液体介质中，然后通过流动将液体带出冷板1-2-2，如此反复循环，实现散热。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：包括集装箱式的机箱外壳，机箱外壳内设有一级换热模块和二级换热模块，一级换热模块与二级换热模块分别位于两个区域内，一级换热模块的区域内设有除湿机，二级换热模块包括自然冷却装置、驱动装置和蓄水装置，一级换热模块包括若干个呈阵列设置的换热单元，换热单元通过管路与自然冷却装置、驱动装置和蓄水装置连接，换热单元内设有若干个显卡，并与显卡进行热交换。

2.按照权利要求1所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：换热单元包括立方体框架，固接于立方体框架的若干个冷板、主进液歧管、主出液歧管，若干个冷板呈一列平行排列，相邻两个冷板之间留有散热空间，主进液歧管、主出液歧管均分别沿若干个冷板的排列方向设置，主进液歧管连接有若干个进液软管，主出液歧管连接有若干个出液软管，若干个进液软管与若干个冷板一一对应连接，若干个出液软管与若干个冷板一一对应连接，主进液歧管与若干个进液软管均为可拆卸连接，且每个进液软管与主进液歧管连接处均设有快接插头，主出液歧管与若干个出液软管均为可拆卸连接，且每个出液软管与主出液歧管连接处均设有快接插头。

3.按照权利要求2所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：主进液歧管和主出液歧管的两端分别设有总进液管和总出液管，主进液歧管与总进液管之间设有进液连接软管，主出液歧管与总出液管之间设有出液连接软管；进液连接软管一端固接于主进液歧管，进液连接软管的另外一端可拆卸连接于总进液管；出液连接软管的一端固接于主出液歧管，出液连接软管的另外一端可拆卸连接于总出液管；立方体框架包括若干条边框，立方体框架的边框上固接有若干个半圆形的抱箍，主进液歧管、主出液歧管、总进液管和总出液管均分别卡接于抱箍。

4.按照权利要求3所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：主进液歧管固接于立方体框架的一条边框，主出液歧管固接于立方体框架的另外一条边框，总进液管固接于立方体框架的一条边框，总进液管与主进液歧管相互垂直设置，总出液管固接于立方体框架的一条边框，总出液管与主出液歧管相互垂直设置。

5.按照权利要求1所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：冷板内设有容置冷却液的容置空间，冷板的一端延伸出若干个热管，若干个热管弯折靠近冷板的平面，若干个热管与冷板之间留有用于放置显卡的位置，放置显卡后，显卡的一面与若干个热管的侧面接触，显卡的另外一面与冷板的平面接触，冷板设有冷却液进口和冷却液出口，冷板设有呈一排排列的若干个安装孔，每个热管均分别包括依次连接的热交换段、弯折段和直管段，若干个热交换段分别插入若干个安装孔内，若干个直管段平行于冷板的平面。

6.按照权利要求5所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：冷板靠近显卡的一面设有若干凸起，若干凸起对应显卡的芯片设置。

7.按照权利要求5所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：插入安装孔内的热管的一端部分露出于冷板的平面，且露出部分与冷板的平面平齐，露出部分与显卡接触。

8.按照权利要求6或7任意一项所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：冷板的容置空间内设有S型的流道，冷却液进口和冷却液出口分别设置于S型流道的两端，S型流道内设有若干个分隔翅片，若干个分隔翅片平行排列。

9.按照权利要求8所述的一种集装箱式高功率计算机散热装置，其特征在于：冷板包括一面开口的冷板本体和设置于冷板本体开口处的盖板，冷板本体设有凹槽，凹槽与盖板围成容置冷却液的容置空间。