WO2018098911A1 - 一种部分浸没式液冷服务器冷却系统 - Google Patents

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吕松浩
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Abstract

本发明公开了一种部分浸没式液冷服务器冷却系统,包括服务器机箱、箱盖、散热组片、散热器、集油箱和油泵;箱盖盖合在机箱上,形成一个封闭的腔体;连接有芯片的主板设置在腔体内;机箱两侧分别开设有与腔体连通的进油口和出油口;机箱内靠近进油口一侧设置有分液盒;出油口通过通油管道依次连通散热器、集油箱和油泵,通油管道的另一个端口与进油口连通,形成循环闭路;机箱内填充有液体工质,液体工质将主板、芯片和散热组片浸没;出油口位于液体工质液面下方。本发明传热效率高,实现节能环保的效果,能够有效的针对芯片等发热元件的局部流动冷却,并且容易均温,有利于发热芯片更加有效地散热,同时节约成本。

Description

一种部分浸没式液冷服务器冷却系统 技术领域
本发明涉及电子器件的散热冷却领域,尤其涉及一种部分浸没式液冷服务器冷却系统。
背景技术
目前服务器部件中大量使用集成电路,众所周知,高温是集成电路的大敌,不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。目前集成芯片的散热主要通过在集成芯片上部设置散热器,散热器与发热部件表面接触吸收热量,然后通过风扇强制空气对流,将热量通过空气传递到远处,来完成服务器的散热。目前的散热方法存在以下缺点:
1、服务器中发热元件产生的热量主要通过空气对流带走,空气的导热效果相对较差,要想达到服务器工作的适宜温度,服务器放置的环境温度要求在25℃左右;由于电子器件需要绝缘保护,为了防止电子器件表面结露,空气的湿度需要控制在适宜范围内,从而导致空调的使用率高,能耗大,节能环保效果差。
2、服务器内部散热器需要采用风扇来进行强制空气对流冷却,不仅增加了风扇功耗,并且噪声提高,影响服务器的使用环境。由于电子器件的使用环境要求无尘,采用空气冷却对空气的清洁度要求很高。
3、为了保证电子器件绝缘,服务器内部散热器与发热体之间并非直接接触,而是通过导热硅脂来连接或者直接悬空,这样大大增加了接触热阻,削弱了传热效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种部分浸没式液冷服务器冷却系统,解决了现有散热方式能耗大、散热效果不好的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明一种部分浸没式液冷服务器冷却系统,包括服务器机箱、箱盖、散热组片、散 热器、集油箱和油泵;所述箱盖盖合在所述机箱上,形成一个封闭的腔体;连接有芯片的主板设置在所述腔体内;所述散热组片设置在所述芯片上方;所述机箱两侧分别开设有与所述腔体连通的进油口和出油口;所述机箱内靠近所述进油口一侧设置有分液盒;所述出油口通过通油管道依次连通所述散热器、集油箱和油泵,所述通油管道的另一个端口与所述进油口连通,形成循环闭路;所述机箱内填充有液体工质,所述液体工质将所述主板、芯片和散热组片浸没;所述出油口位于所述液体工质液面下方。
进一步的,所述主板通过支架设置在所述机箱底部,与机箱底部之间具有间隙。
再进一步的,所述集油箱与所述油泵之间设置有过滤器。
再进一步的,所述散热组片的连接端与所述芯片贴合,散热组片的散热端为散热凸起。
再进一步的,所述散热组片的材质为金属。
再进一步的,所述散热器为风冷散热器。
再进一步的,所述散热器为水冷散热器。
再进一步的,所述液体工质为油液。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果如下:
本发明的冷却系统,由于冷却工质的比热容比空气的比热容大,液冷散热效率高于风冷,而且基于冷却工质与芯片等发热元件直接接触,热阻几乎趋于零,传热效率高;整体系统中仅有油泵和油冷散热器的功耗,与传统散热器的空调能耗相比大大降低,实现节能环保的效果;采用半浸没式液冷系统,一方面冷却工质与发热芯片充分接触,能够有效的针对芯片等发热元件的局部流动冷却,并且容易均温,与非浸没式相比,冷却工质与发热芯片接触时间延长,有利于发热芯片更加有效地散热,与整体浸没式相比,冷却工质的用量明显减少,有利于降低整体重量,同时节约成本。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明部分浸没式液冷服务器冷却系统结构示意图;
图2为机箱内部结构示意图;
附图标记说明:1、机箱;101、箱盖;102、进油口;103、分液盒;104、主板;105、芯片;106、散热组片;107、出油口;2、通油管道;3、散热器;4、集油箱;5、过滤器;6、油泵;7、腔体;8、液体工质;9、支架。
具体实施方式
如图1-2所示,一种部分浸没式液冷服务器冷却系统,包括服务器机箱1、箱盖101、散热组片106、散热器3、集油箱4和油泵6。所述箱盖101盖合在所述机箱1上,形成一个封闭的腔体7。连接有芯片105的主板104是发热元件,下端安装支架9固定在机箱底部,与机箱1底部之间具有间隙,使芯片105与主板104都被油液包围,吸热效果更好。所述散热组片106的连接端通过导热硅脂贴合在所述芯片105上方,散热组片的散热端为凸起,所述散热组片106的材质可以为金属,增加导热率,本具体实施例中凸起为长条状,等间距排列,增大与导热油液的接触的散热面积;当然也可以采用环形凸起,按周向排列。所述机箱1两侧分别开设有与所述腔体7连通的进油口102和出油口107,所述机箱1内靠近所述进油口102一侧安装有分液盒103,使从进油口102进来的导热油液通过分液盒103的分液进入机箱1内,本实施例所采用的液体工质8为导热油液,导热油液将所述主板104、芯片105和散热组片106浸没,所述出油口107位于所述液体工质8液面下方,出油口107具体设置在机箱侧壁的非顶端,可以是机箱侧壁的中间部位,以保证导热油液不会充满整个机箱,减少导热油液的用量,有利于降低整体重量,同时节约成本。所述出油口107通过通油管道2依次连通所述散热器3、集油箱4、过滤器5和油泵6,所述通油管道2的另一个端口与所述进油口102连通,形成循环闭路,导热油液吸收热量后,从出油口107流出,经散热器3散热,流入集油箱4中,油泵6将导热油液吸过过滤器5过滤杂质,导回机箱1中继续吸热,从而完成一个散热循环。
上述实施例中的所述散热器3可以为风冷散热器,也可以为水冷散热器。
本发明的冷却系统可以采用质量轻、成本低的材质做机箱和箱盖,对服务器外壳部分改动小,所以机柜装配也具有兼容性的优势,采用的油路供给系统比空调(或冷却机组)简单,易于更换和维修。
本发明的动作过程如下:
冷却系统未工作时,导热油液储存在集油箱中;当冷却系统启动后,集油箱中的导热 油液通过油泵的抽吸经进油口输送到分液盒中,经过分液盒后,导热油集聚并分流到机箱中,直至油量能够浸没服务器外壳中的散热组片、主板、芯片以及其他的发热元件;在此过程中,导热油液与发热元件产生热量交换,完成传热过程,随后,加热后的导热油液经出油口流入通油管道,经散热器冷却后重新回流至集油箱,如此循环。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

  1. 一种部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:包括服务器机箱(1)、箱盖(101)、散热组片(106)、散热器(3)、集油箱(4)和油泵(6);所述箱盖(101)盖合在所述机箱(1)上,形成一个封闭的腔体(7);连接有芯片(105)的主板(104)设置在所述腔体(7)内;所述散热组片(106)设置在所述芯片(105)上方;所述机箱(1)两侧分别开设有与所述腔体(7)连通的进油口(102)和出油口(107);所述机箱(1)内靠近所述进油口(102)一侧设置有分液盒(103);所述出油口(107)通过通油管道(2)依次连通所述散热器(3)、集油箱(4)和油泵(6),所述通油管道(2)的另一个端口与所述进油口(102)连通,形成循环闭路;所述机箱(1)内填充有液体工质(8),所述液体工质(8)将所述主板(104)、芯片(105)和散热组片(106)浸没;所述出油口(107)位于所述液体工质(8)液面下方。
  2. 根据权利要求1所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述主板(104)通过支架(9)设置在所述机箱(1)底部,与机箱(1)底部之间具有间隙。
  3. 根据权利要求1所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述集油箱(4)与所述油泵(6)之间设置有过滤器(5)。
  4. 根据权利要求1所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述散热组片(106)的连接端与所述芯片(105)贴合,散热组片的散热端为凸起。
  5. 根据权利要求4所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述散热组片(106)的材质为金属。
  6. 根据权利要求1-5所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述散热器(3)为风冷散热器。
  7. 根据权利要求1-5所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述散热器(3)为水冷散热器。
  8. 根据权利要求1-5所述的部分浸没式液冷服务器冷却系统,其特征在于:所述液体工质(8)为油液。
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