CN209460694U - 一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器，它包括机箱、内置于机箱中的板卡和设于板卡上的电子器件，在所述机箱上设有冷却液进口和冷却液出口，冷却液出口的口径小于冷却液进口的口径，使得冷却液积存在机箱内并达到液位高度恒定，该液位高度的冷却液浸没全部的电子器件。本实用新型机箱上的冷却液出口小于冷却液进口，冷却液可积存在服务器机箱内部并达到一定的液位高度，该液位高度的冷却液能够浸没全部电子器件，提高散热效果，不仅避免了现有技术中部分电子器件未能与冷却液接触的情况发生，而且也使得高热量的电子器件可以快速散热，从而保证服务器正常运行。

Description

一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器

技术领域

本实用新型涉及一种液冷服务器，尤其涉及一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器。

背景技术

冷却液直接接触式服务器是通过冷却液直接接触服务器内部的电子器件，从而带走电子器件的热量。冷却液直接接触式服务器包括浸没式和喷淋式，浸没式液冷服务器需要设置一冷却液储液池，把服务器放进储液池中通过冷却液直接与服务器接触带走服务器的热量。但是，浸没式冷却方式的储液池需占用较大空间，且需要对冷却液循环系统进行较大改造，所使用的冷却液也较多。而喷淋式液冷服务器是将服务器直接安装在机柜内，无需对冷却系统进行较大改造，同时喷淋式液冷服务器的冷却液用液量比浸没式液冷服务器的冷却液用液量少，因此，喷淋式液冷服务器越来越受到广泛使用。

现有的喷淋式液冷服务器具有进液口和出液口，冷却液通过进液口和出液口实现冷却液在服务器内部的流动。但是，冷却液通过进液口进入服务器内与电子器件接触之后便快速从出液口流走，使得部分电子器件未能与冷却液接触，或者电子器件所散发热量较高但其与冷却液接触面积较少，均造成了电子元件热量过高而影响服务器的正常运作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能控制服务器内液位高度使得服务器内电子器件能与冷却液充分接触的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，该服务器结构简单、成本低、能有效提高服务器内电子器件的散热效果。

本实用新型的目的通过以下的技术措施来实现：一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器，它包括机箱、内置于机箱中的板卡和设于板卡上的电子器件，在所述机箱上设有冷却液进口和冷却液出口，冷却液出口的口径小于冷却液进口的口径，使得冷却液积存在机箱内并达到液位高度恒定，该液位高度的冷却液浸没全部的电子器件。

本实用新型机箱上的冷却液出口小于冷却液进口，冷却液可积存在服务器机箱内部并达到一定的液位高度，该液位高度的冷却液能够浸没全部电子器件，提高散热效果，不仅避免了现有技术中部分电子器件未能与冷却液接触的情况发生，而且也使得高热量的电子器件可以快速散热，从而保证服务器正常运行。

作为本实用新型的一种优选实施方式，该液位高度是当冷却液在机箱内不断上升直至浸没全部电子器件时的最优高度。当冷却液的液位高度达到最优高度(冷却液刚好覆盖全部电子器件)时，冷却液出口的流量与冷却液进口的流量相同，可使冷却液在该液位高度保持恒定，实现最佳散热效果和最优液面高度的平衡，即在实现最佳散热效果的同时冷却液使用量较少，降低使用成本，减轻服务器的重量。

作为本实用新型的一种实施方式，所述液冷服务器是浸没式液冷服务器，冷却液从冷却液进口流入并与电子器件接触后从冷却液出口流出。

作为本实用新型的另一种实施方式，所述液冷服务器是喷淋式液冷服务器，所述喷淋式液冷服务器包括设于机箱内顶面上的喷淋腔室，所述冷却液进口与所述喷淋腔室连通，所述喷淋腔室上设有喷淋孔，冷却液从喷淋孔流出并与电子器件接触后从冷却液出口流出。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述机箱主要由顶面开口的箱体和设于开口上的盖板组成，所述喷淋腔室设置在所述盖板的内面上，所述喷淋腔室的末端开口，避免出现由于进液速度过快所致的回流现象，保持冷却液流动顺畅。所述喷淋腔室的底面和侧面上均分布有喷淋孔，可以增加冷却液的喷淋面积。所述喷淋腔室为管状体，横截面是圆形或者矩形等形状，其自箱体的前端延伸至末端，或者所述喷淋腔室为中空板状体。

作为本实用新型的一种优选实施方式，在所述机箱内设有散热器，所述电子器件中的芯片与散热器相连，即散热器的连接端与芯片相贴合，散热器的散热端为若干间隔分布的翅片。当机箱中设有散热器时，此时的最优高度是冷却液覆盖全部电子器件和散热器时的液位高度。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述冷却液进口位于所述机箱的侧壁上，所述冷却液出口位于所述机箱的底部。

作为本实用新型的进一步改进，所述可控制液位高度的液冷服务器还包括液位控制系统，所述液位控制系统可在冷却液开始流入机箱时控制关闭冷却液出口，而在机箱内冷却液液位达到设定高度时控制开启冷却液出口。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述液位控制系统包括控制器、液位传感器和电磁阀，所述液位传感器设于机箱内用于检测冷却液的液位高度，所述电磁阀设于所述冷却液出口上，所述液位传感器和所述电磁阀分别与控制器相连。当冷却液开始流入机箱时，由控制器控制电磁阀关闭冷却液出口，以便服务器内的液位快速上升，使电子器件在较短时间内与冷却液浸没接触，增强散热效果；当液位传感器检测冷却液液位达到设定高度时，由控制器控制电磁阀开启冷却液出口，使冷却液通过冷却液出口流出，由于冷却液出口尺寸小于冷却液进口尺寸，冷却液液位继续上升，当冷却液液位上升到最优高度时，冷却液在冷却液出口产生一定的压力，冷却液出口的流量增大，冷却液出口的流量与冷却液进口的流量相同，从而使得冷却液在最优高度位置保持恒定。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型机箱上的冷却液出口小于冷却液进口，冷却液可积存在服务器机箱内部并达到一定的液位高度，该液位高度的冷却液能够浸没全部电子器件，提高散热效果，不仅避免了现有技术中部分电子器件未能与冷却液接触的情况发生，而且也使得高热量的电子器件可以快速散热，从而保证服务器正常运行。

⑵本实用新型当冷却液的液位高度达到最优高度时，冷却液出口的流量与冷却液进口的流量相同，从而使得冷却液液位在最优高度保持恒定，达到最佳散热效果和最优液面高度的平衡，即在实现最佳散热效果的同时冷却液的使用量较少，降低使用成本，减轻服务器的重量。

⑶本实用新型采用液位控制系统，可使服务器机箱内的液位快速上升，并使电子器件与冷却液快速接触，增强散热效果。

⑷本实用新型结构简单、成本低，易于实现工业化量产，适于广泛推广和使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的结构透视示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本实用新型一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器，本实施例为喷淋式液冷服务器，它包括机箱1、内置于机箱1中的板卡和设于板卡上的电子器件2，机箱1主要由顶面开口的箱体和盖板组成，盖板用于封盖箱体，使得服务器保持密闭，盖板与箱体可以是单独成型后连接固定，也可以是一体成型。电子器件2包括电源模块、内存条、芯片、硬盘和处理器等。

在箱体前端侧壁上设有冷却液进口4，在箱体末端的底部设有冷却液出口5，且冷却液出口5的口径小于冷却液进口4的口径，使得冷却液积存在机箱1内并达到液位高度恒定，该液位高度的冷却液浸没全部的电子器件，在本实施例中，该液位高度是当冷却液在机箱内不断上升直至浸没全部电子器件时的高度，该高度即为最优高度(后面详述)。

在盖板的内面上设有喷淋腔室6，冷却液进口与喷淋腔室6连通，在本实施例中，喷淋腔室6为横截面为圆形的管状体，从箱体的前端延伸至末端(在其它实施例中，喷淋腔室也可以是多根管体组成，即由一根主管和多根支管组成，或喷淋腔室为中空板状体等)，在喷淋腔室的底面和侧面上均设有均匀排布的喷淋孔3，可增加冷却液的喷淋面积，冷却液9从喷淋孔3流出与电子器件2接触。喷淋腔室6的后端开口8(冷却液在末端前方工位的喷淋孔流出，不会从开口处流出)，避免出现由于进液速度过快所致的回流现象，保持冷却液流动顺畅。在机箱1中设有散热器7，电子器件中的芯片与散热器7相连，即散热器的连接端与芯片相贴合，散热器7的散热端为若干均匀间隔分布的翅片。

本发明的工作原理：冷却液出口的口径小于冷却液进口的口径，冷却液从冷却液进口流入机箱中，随着冷却液液位不断升高，冷却液出口产生一定压差，使得冷却液出口的流量增大，直至冷却液出口的流量与冷却液进口的流量相同，此时，冷却液的液位高度恒定。为了实现该液位高度的冷却液恰好覆盖全部电子器件和散热器(在实现最佳散热效果的同时冷却液用量最少)，此时冷却液的液位高度就是最优高度，而这个最优高度和冷却液出口的尺寸存在以下关系：

A₂＝q_v/[2p/ρ+(q_v/A₁)²—2gh]^1/2 公式⑴

式中：h：最优高度；A₂：冷却液出口的面积；A₁：冷却液进口的面积；

q_v：服务器冷却液流量；p：进液压力；ρ：冷却液的密度；g：重力加速度。

冷却液的最优高度是冷却液刚没过全部电子器件和散热器时的高度(高出2～5mm)，在实际应用中，该最优高度h已知，冷却液进口的面积A₁、进液压力p和服务器冷却液流量q_v根据要求确定，采用公式⑴，可以计算得到冷却液出口A₂的尺寸，能够确保冷却液的液位10保持在最优高度。

还包括液位控制系统，液位控制系统可在冷却液开始流入箱体时控制关闭冷却液出口，而在箱体内冷却液液位达到设定高度时控制开启冷却液出口。在本实施例中，液位控制系统包括控制器、液位传感器和电磁阀，液位传感器设于箱体内用于检测冷却液的液位高度，电磁阀设于冷却液出口上，液位传感器和电磁阀分别与控制器相连。当冷却液开始流入箱体时，由控制器控制电磁阀关闭冷却液出口，以便服务器内的液位快速上升，使电子器件能够在较短时间内与冷却液浸没接触，增强散热效果；当液位传感器检测冷却液液位达到设定高度(设定高度是最优高度的一半或者低于最优高度)时，由控制器控制电磁阀开启冷却液出口，冷却液通过冷却液出口流出，由于冷却液出口的尺寸小于冷却液进口的尺寸，冷却液液位继续上升，当冷却液液位上升到最优高度时，冷却液在冷却液出口产生一定压力，冷却液出口的流量增大，使冷却液出口的流量与冷却液进口的流量相同，从而使得冷却液液位在最优高度保持恒定。

在其它实施例中，液冷服务器也可以是浸没式液冷服务器，冷却液从冷却液进口流入并与电子器件接触后从冷却液出口流出。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型的喷淋腔室还有其它结构形式；液位控制系统也还具有其它实施方式。因此，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可控制冷却液液位高度的液冷服务器，它包括机箱、内置于机箱中的板卡和设于板卡上的电子器件，在所述机箱上设有冷却液进口和冷却液出口，其特征在于：所述冷却液出口的口径小于冷却液进口的口径，使得冷却液积存在机箱内并达到液位高度恒定，该液位高度的冷却液浸没全部的电子器件。

2.根据权利要求1所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：该液位高度是当冷却液在机箱内不断上升直至浸没全部电子器件时的最优高度。

3.根据权利要求2所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述液冷服务器是浸没式液冷服务器，冷却液从冷却液进口流入并与电子器件接触后从冷却液出口流出。

4.根据权利要求2所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述液冷服务器是喷淋式液冷服务器，所述喷淋式液冷服务器包括设于机箱内顶面上的喷淋腔室，所述冷却液进口与所述喷淋腔室连通，所述喷淋腔室上设有喷淋孔，冷却液从喷淋孔流出并与电子器件接触后从冷却液出口流出。

5.根据权利要求4所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述机箱主要由顶面开口的箱体和设于开口上的盖板组成，所述喷淋腔室设置在所述盖板的内面上，所述喷淋腔室的末端开口，所述喷淋腔室的底面和侧面上均分布有喷淋孔。

6.根据权利要求5所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述喷淋腔室为管状体，自箱体的前端延伸至末端，或者所述喷淋腔室为中空板状体。

7.根据权利要求1～6任一项所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：在所述机箱内设有散热器，所述电子器件中的芯片与散热器相连，即散热器的连接端与芯片相贴合，散热器的散热端为若干间隔分布的翅片。

8.根据权利要求7所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述冷却液进口位于所述机箱的侧壁上，所述冷却液出口位于所述机箱的底部。

9.根据权利要求8所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述可控制冷却液液位高度的液冷服务器还包括液位控制系统，所述液位控制系统在冷却液开始流入机箱时控制关闭冷却液出口，而在机箱内冷却液液位达到设定高度时控制开启冷却液出口。

10.根据权利要求9所述的可控制冷却液液位高度的液冷服务器，其特征在于：所述液位控制系统包括控制器、液位传感器和电磁阀，所述液位传感器设于机箱内用于检测冷却液的液位高度，所述电磁阀设于所述冷却液出口上，所述液位传感器和所述电磁阀分别与控制器相连。