CN217523111U - 分层式机柜及服务器冷却装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种分层式机柜及服务器冷却装置，分层式机柜包括箱体、安装架和进液制冷组件；所述箱体内具有干冷区域和液冷区域；所述安装架一部分位于所述干冷区域内，所述安装架的另一部分位于所述液冷区域内；其中，所述进液制冷组件自所述箱体外侧，经所述干冷区域延伸至所述液冷区域内，以使得位于所述干冷区域内的进液制冷组件，对所述干冷区域进行制冷。本申请可以对服务器上的器件按需制冷。

Description

分层式机柜及服务器冷却装置

技术领域

本申请涉及服务器设备领域，特别涉及一种分层式机柜及服务器冷却装置。

背景技术

随着网络连通速度和社会数据量的增加，人们对高性能服务器需求越发迫切，服务器的整体发热量也随着各部件的功耗及整体功耗的增加而急剧增大。对于服务器散热的方式，常用的有风冷和液冷两种方式，其中，液冷逐渐被应用到服务器中，受到越来越多的关注。

现有的液冷散热的方式中，由于其可以完全解决服务器所有器件的散热需求，并具有最高的能源利用效率，是解决高功率服务器散热的最有效手段。现有的浸没式液冷方案是将主板上的器件(例如芯片组、内存、电源、硬盘、网卡等)均浸没至冷却液中进行冷却。

然而，浸没式液冷方案中，对于部分服务器器件中，例如普通机械硬盘(HDD)，由于其内部存在旋转部件，浸泡在液体中会导致其运转不正常，从而无法使用；而充氦硬盘(He-HDD)虽然密封较好，理论上可以使用，但其密封材料存在与浸没液体兼容性问题，一旦长期运行发生反映仍会导致硬盘失效；另外固态硬盘(SSD)虽然可以应用，但其容量相比机械硬盘低，价格较高，目前并非主流方案，导致其应用场景受限。

发明内容

本申请的目的在于提供一种分层式机柜及服务器冷却装置，可以对服务器上的器件按需制冷。

为实现上述目的，本申请一方面提供一种分层式机柜，包括箱体、安装架和进液制冷组件；所述箱体内具有干冷区域和液冷区域；所述安装架一部分位于所述干冷区域内，所述安装架的另一部分位于所述液冷区域内；其中，所述进液制冷组件自所述箱体外侧，经所述干冷区域延伸至所述液冷区域内，以使得位于所述干冷区域内的进液制冷组件，对所述干冷区域进行制冷。

为实现上述目的，本申请另一方面还提供一种服务器冷却装置，包括换热器、外循环制冷系统、内循环制冷系统和上述所述分层式机柜；所述分层式机柜串联在所述内循环制冷系统上；所述外循环制冷系统通过所述换热器对所述内循环制冷系统换热，以使得所述内循环制冷系统对所述分层式机柜制冷。

由此可见，本申请提供的技术方案，可以通过将箱体内分为干冷区域和液冷区域两部分，从而将服务器适宜液冷和不适宜液冷的器件进行分层放置，从而保证服务器按需制冷，保障服务器正常运行。同时，进液制冷组件自箱体外侧，经干冷区域延伸至液冷区域内，在实现对液冷区域进行提供制冷液的同时，在传输的过程中对干冷区域进行降温，结构精简，降低设备的体积和制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的一种实施方式中分层式机柜的第一角度透视结构示意图；

图2是本申请提供的一种实施方式中分层式机柜的第二角度透视结构示意图；

图3是本申请提供的一种实施方式中分层式机柜的部分结构半剖视图；

图4是本申请提供的一种实施方式中分层式机柜的部分结构轴测图；

图5是本申请提供的一种实施方式中安装架的结构示意图；

图6是本申请提供的一种实施方式中进液制冷组件的结构示意图；

图7是本申请提供的一种实施方式中服务器冷却装置的结构示意图；

图中：1、箱体；11、隔板；111、放置孔；12、干冷区域；13、液冷区域；14、开口；2、安装架；21、密封板；22、安装板；3、进液制冷组件；31、主干路；32、分支路；33、散热片；4、环形密封圈；5、保温盖；6、出水口；7、吹风组件；8、温度检测单元；9、换热器；10、外循环制冷系统；101、内循环制冷系统。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。本申请使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”、“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“滑动连接”、“固定”、“套接”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

服务器制冷设备常用的有风冷和液冷两种方式，其中，液冷逐渐被应用到服务器中，受到越来越多的关注。

现有的液冷散热的方式中，由于其可以完全解决服务器所有器件的散热需求，并具有最高的能源利用效率，是解决高功率服务器散热的最有效手段。现有的浸没式液冷方案是将主板上的器件(例如芯片组、内存、电源、硬盘、网卡等)均浸没至冷却液中进行冷却。

然而，浸没式液冷方案中，对于部分服务器器件中，例如普通机械硬盘(HDD)，由于其内部存在旋转部件，浸泡在液体中会导致其运转不正常，从而无法使用；而充氦硬盘(He-HDD)虽然密封较好，理论上可以使用，但其密封材料存在与浸没液体兼容性问题，一旦长期运行发生反映仍会导致硬盘失效；另外固态硬盘(SSD)虽然可以应用，但其容量相比机械硬盘低，价格较高，目前并非主流方案，导致其应用场景受限。

因此，如何在保障服务器正常运行的情况下，实现对服务器有效的进行降温，是本领域亟需解决的技术问题。

下面将结合附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，本申请所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

如图1至图6所示，在一种可实现的实施方式中，一种分层式机柜A，包括箱体1、安装架2和进液制冷组件3；箱体1内具有干冷区域12和液冷区域13，液冷区域13内填充有制冷液，其中，制冷液可以采用氟化液，或者广泛使用的合成油、矿物油等；安装架2一部分位于干冷区域12内，安装架2的另一部分位于液冷区域13内；其中，进液制冷组件3自箱体1外侧，经干冷区域12延伸至液冷区域13内，以使得位于干冷区域12内的进液制冷组件3，对干冷区域12进行制冷。

在本实施方式中，通过将服务器器件按照需求，分别安装在位于干冷区域12内的安装架2上和位于液冷区域13内的安装架2上；箱体1外侧通过进液制冷组件3向液冷区域13内传输制冷液，从而对液冷区域13内的制冷液构成制冷循环，同时，在制冷液途径干冷区域12内的进液制冷组件3时，将温度传输到干冷区域12内，对干冷区域12内的器件进行制冷。

在实际应用中，箱体1可为框体构成的一封闭区域，用于放置安装架2，并对安装架2上的服务器进行制冷；箱体1可以由底板和多个侧板组合构成；其中，箱体1的外侧面或者内侧面可以设置隔温层或可以涂有隔热层，用于阻隔箱体1内的温度外泄，避免影响服务器的制冷效果。

具体参见图5，安装架2可以具有多个上下间隔设置的安装板22，每个安装板22上可以设置有安装座23，其中，安装座23可以设置有安装孔位，安装孔位用于安装服务器器件；安装座23上也可以设置有卡接结构，卡接结构用于对服务器器件进行卡接；位于液冷区域13内的安装架2上的器件进行液冷制冷，位于干冷区域12内的安装架2上器件进行空冷制冷。

箱体1内的干冷区域12和液冷区域13可以采用上下设置，也可以采用左右设置，其主要用于将干冷区域12和液冷区域13区分开来，从而对不同服务器器件进行按需制冷。

具体参见图3，在一种可实现的实施方式中，箱体1内设有隔板11，且隔板11上设置有放置孔111，放置孔111用于安装架2从此处放置到箱体1内；干冷区域12和液冷区域13上下设置，且隔板11位于干冷区域12和液冷区域13之间；其中，放置孔111将干冷区域12和液冷区域13连通。

在本实施方式中，干冷区域12和液冷区域13上下设置，从而便于安装架2的放置，简化了安装架2的整体结构，且，隔板11用于将干冷区域12和液冷区域13隔离，避免液冷区域13内的制冷液挥发。

进一步的，为了避免液冷区域13内的制冷液挥发，本申请还在安装架2的中间部设置有密封板21；当安装架2穿过放置孔111设置在箱体1内时，通过密封板21将放置孔111密封，从而配合隔板11将液冷区域13完全密封，避免液冷区域13内的制冷液挥发，或与外界物品接触污染。

更进一步的，隔板11与密封板21之间设置有环形密封圈4；其中，环形密封圈4环绕放置孔111设置。

其中，环形密封圈4可以采用内嵌在隔板11顶面的方式，环形密封圈4也可以采用内嵌在密封板21底面的方式，且环形密封圈4的顶面凸起，在密封板21下压时，使得隔板11与密封板21之间进行密封。

在一种可实现的实施方式中，本申请在箱体1的顶面设置有开口14，开口14为了便于安装架2的安装和取出，但也导致了干冷区域12与外界空气交互，为了保证干冷区域12的制冷效果，避免干冷区域12内的制冷气体与外界空气交互，产生损耗。

本申请在开口14处设置有保温盖5；其中，保温盖5与开口14的连接关系不限，保温盖5可以是铰接在开口14的一侧，从而使得保温盖5沿着铰接处进行翻转，实现对开口14的打开和关闭；保温盖5也可以采用推拉的方式连接在开口14处。

具体参见图1和图6，在一种可实现的实施方式中，进液制冷组件3包括主干路31和至少一个分支路32；主干路31设置在干冷区域12，并且主干路31的入水口位于箱体1的外侧；分支路32的一端与主干路31连通，分支路32的另一端穿过隔板11伸入至液冷区域13内；箱体1的侧面设有与液冷区域13连通的出水口6。

优选的，出水口6和分支路32位于液冷区域13内的一端对角设置，从而使循环液体在液冷区域13内充分循环。

在本实施方式中，主干路31用于进冷却液，从而将冷却液分流至多个分支路32处，从而由分支路32将冷却液传输至液冷区域13内，从而对液冷区域13内的器件进行液冷散热；主干路31的入水口与出水口6，对液冷区域13内的冷却液一进一出进行循环，保障液冷区域13内的冷却效果。

在实际应用中，上述的主干路31的孔径应该大于分支路32的孔径；分支路32可以具有四个，分别沿着主干路31的长度方向间隔设置；主干路31连接在箱体1上，且主干路31的入水口穿过箱体1的一侧位于外部，用于连接内循环的管路。分支路32与隔板11连接处应该设置有密封件，用于对该连接处进行密封。

在一种可实现的实施方式中，为了提高进液制冷组件3对干冷区域12内的降温效果；分支路32和主干路31应采用金属等导热效果良好的材质构成，从而与干冷区域12内的空气进行换热。进一步的，至少一个分支路32上可以连接有散热片33，散热片33位于液冷区域13内；通过散热片33增大分支路32与干冷区域12内空气的接触面积，提高制冷效果。

进一步的，液冷区域13内设置有吹风组件7和温度检测单元8；吹风组件7和温度检测单元8分别位于干冷区域12内的两端，且散热片33位于吹风组件7和温度检测单元8之间。

在本实施方式中，温度检测单元8用于检测所在处的温度，温度检测单元8可以设置在远离散热片33一端，从而才能最佳体现出干冷区域12内的温度；当温度检测单元8检测温度值大于预设值时，从而反馈至控制端，由控制端控制吹风组件7启动，从而由吹风组件7对散热片33吹气，提高散热效果。

在实际应用中，风机组件7可以采用风扇，由风扇搅动干冷区域12内的空气，使得制冷更加均匀；温度检测单元8可以采用温度传感器，通过温度传感器检测干冷区域12内的温度情况。

基于相同的发明构思，具体参见图7，本申请还提供了一种服务器冷却装置，包括换热器9、外循环制冷系统10、内循环制冷系统101和上述的分层式机柜A；分层式机柜A串联在内循环制冷系统101上；外循环制冷系统10通过换热器9对内循环制冷系统101换热，以使得内循环制冷系统101对分层式机柜A制冷。

在实际应用中，换热器9的内循环部分串联在内循环制冷系统101上，换热器9的外循环部分串联在外循环制冷系统10上，从而使得外循环制冷系统10的循环液体，通过换热器，与内循环制冷系统101的制冷液进行换热，从而对制冷液进行降温。

将服务器安装在分层式机柜A内，并将分层式机柜A的进水口(即上述的主干路31的入水口)和出水口6串联在内循环制冷系统101内，由内循环制冷系统101对液冷区域13内的制冷液进行循环。

其中，外循环制冷系统10由外管路构成的外循环管路，外循环管路上串联有冷却塔、外泵体和换热器9的外循环部分；内循环制冷系统101有内管路构成的内循环管路，内循环管路上串联有内泵体、分层式机柜A和换热器9的内循环部分。

需要指出的是，冷却塔、内/外泵体以及换热器9为本领域公知常识，在此不再赘述。

在一种可实现的实施方式中，位于干冷区域12内的安装架2上安装有第一器件组；位于液冷区域13内的安装架2上安装有第二器件组。

在本实施方式中，第一器件组可以为服务器中能耗较低的器件，可以为硬盘等。这里的硬盘，是服务器主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制的碟片组成。碟片外覆盖有铁磁性材料。硬盘可以包括但不限于：硬盘有固态硬盘(SSD盘，新式充氦硬盘)、机械硬盘(HDD传统硬盘)、混合硬盘(HHD一块基于传统机械硬盘诞生出来的新硬盘)。

第二器件组可以为服务器中进行高密度计算、需要能耗较高的器件，可以包括：芯片组、内存和网卡等，其中芯片组可以为服务器主板上支持的处理器，可以包括但不限于：CPU、GPU、ASI C等计算芯片和VR芯片、PCH(集成南桥)芯片等。考虑到热流上升的原理，可以将散热量最大的器件设置在最下方。例如，在底部设置CPU、GPU、ASI C等计算芯片和内存，在计算芯片和内存的上方设置网卡、VR芯片、PCH(集成南桥)芯片等。

由此可见，本申请提供的技术方案，可以通过将箱体内分为干冷区域和液冷区域两部分，从而将服务器适宜液冷和不适宜液冷的器件进行分层放置，从而保证服务器按需制冷，保障服务器正常运行。同时，进液制冷组件自箱体外侧，经干冷区域延伸至液冷区域内，在实现对液冷区域进行提供制冷液的同时，在传输的过程中对干冷区域进行降温，结构精简，降低设备的体积和制造成本。

同时，设置风机组件和温度检测单元，由风扇搅动干冷区域内的空气，使得制冷更加均匀；并采用温度检测检测干冷区域12内的温度情况，根据实际情况进行选择性开闭风机组件。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分层式机柜，其特征在于，包括箱体(1)、安装架(2)和进液制冷组件(3)；

所述箱体(1)内具有干冷区域(12)和液冷区域(13)；

所述安装架(2)一部分位于所述干冷区域(12)内，所述安装架(2)的另一部分位于所述液冷区域(13)内；

其中，所述进液制冷组件(3)自所述箱体(1)外侧，经所述干冷区域(12)延伸至所述液冷区域(13)内，以使得位于所述干冷区域(12)内的进液制冷组件(3)，对所述干冷区域(12)进行制冷。

2.根据权利要求1所述的分层式机柜，其特征在于，所述箱体(1)内设有隔板(11)，且所述隔板(11)上设置有放置孔(111)；

所述干冷区域(12)和所述液冷区域(13)上下设置，且所述隔板(11)位于所述干冷区域(12)和所述液冷区域(13)之间；

其中，所述放置孔(111)将所述干冷区域(12)和所述液冷区域(13)连通。

3.根据权利要求2所述的分层式机柜，其特征在于，所述安装架(2)的中间部设置有密封板(21)；

当所述安装架(2)穿过所述放置孔(111)设置在所述箱体(1)内时，所述密封板(21)将所述放置孔(111)密封。

4.根据权利要求3所述的分层式机柜，其特征在于，所述隔板(11)与所述密封板(21)之间设置有环形密封圈(4)；

其中，所述环形密封圈(4)环绕所述放置孔(111)设置。

5.根据权利要求4所述的分层式机柜，其特征在于，所述箱体(1)的顶面设置有开口(14)，所述开口(14)处设置有保温盖(5)。

6.根据权利要求2至5任意一项所述的分层式机柜，其特征在于，所述进液制冷组件(3)包括主干路(31)和至少一个分支路(32)；

所述主干路(31)设置在所述干冷区域(12)，并且所述主干路(31)的入水口位于箱体(1)的外侧；

所述分支路(32)的一端与所述主干路(31)连通，所述分支路(32)的另一端穿过所述隔板(11)伸入至所述液冷区域(13)内；

所述箱体(1)的侧面设有与所述液冷区域(13)连通的出水口(6)。

7.根据权利要求6所述的分层式机柜，其特征在于，至少一个所述分支路(32)上连接有散热片(33)，所述散热片(33)位于所述干冷区域(12)内。

8.根据权利要求7所述的分层式机柜，其特征在于，所述液冷区域(13)内设置有吹风组件(7)和温度检测单元(8)；

所述吹风组件(7)和所述温度检测单元(8)分别位于所述干冷区域(12)内的两端，且所述散热片(33)位于所述吹风组件(7)和所述温度检测单元(8)之间。

9.一种服务器冷却装置，其特征在于：包括换热器(9)、外循环制冷系统(10)、内循环制冷系统(101)和权利要求1至8任意一项所述分层式机柜；

所述分层式机柜串联在所述内循环制冷系统(101)上；所述外循环制冷系统(10)通过所述换热器(9)对所述内循环制冷系统(101)换热，以使得所述内循环制冷系统(101)对所述分层式机柜制冷。

10.根据权利要求9所述的服务器冷却装置，其特征在于，位于所述干冷区域(12)内的安装架(2)上安装有第一器件组；

位于所述液冷区域(13)内的安装架(2)上安装有第二器件组。

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