CN111065250A - 一种服务器冷却装置及使用该装置的服务器机柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及互联网技术领域，具体涉及一种服务器冷却装置及使用该装置的服务器机柜，服务器冷却装置包括：箱体，用于盛装冷却液；服务器，竖直安装在箱体内，服务器具有可浸没器件和不可浸没器件，可浸没器件用于设置在冷却液的液面以下，不可浸没器件用于设置在冷却液的液面以上；服务器冷却装置还包括：密封板，设置在服务器和箱体之间，且密封板用于设置在冷却液的液面以上、并位于不可浸没器件的下方。有益效果：将冷却液密封起来，不但可以减少冷却液的挥发，减少冷却液的损耗，而且即使有挥发，也被阻隔在密封板以下的空间内，从而保证了不可浸没器件所在空间内的空气洁净度，避免挥发出的工质沉积在不可浸没器件上，影响其正常运行。

Description

一种服务器冷却装置及使用该装置的服务器机柜

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，具体涉及一种服务器冷却装置及使用该装置的服务器机柜。

背景技术

互联网技术的发展可谓是日新月异，大规模集中运营数据中心的数量越来越多，还有更多分散的边缘计算机房、各地市政府、金融、教育等行业的小型化政务机房，数据中心的能耗占比已经不容忽视。在数据机房能耗组成中，冷却能耗占比30-60%，目前绝大多数商用机房的冷却方式为风冷，由于空气比热容较小，换热温差大，这种方式效率较低、能耗较大，在这种背景下，出现了液冷方式，以及液冷和风冷相结合的冷却方式。

例如申请公布号为CN108811472A的中国发明专利申请所公开的液冷服务器设备、服务器及液冷装置，其中液冷服务器设备包括至少一台服务器，服务器包括框架，框架的下部设置浸没于冷却液中的高密度能耗器件（即可浸没器件），框架的上部设置位于冷却液上方的低密度能耗器件（即不可浸没器件）。液冷装置包括浸没机柜、冷却组件和换热器，其中浸没机柜包括用于容置冷却液和至少一台服务器的箱体，以及与箱体可拆卸连接的顶盖。冷却组件设于浸没机柜内、位于冷却液之上且与不可浸没器件相对应的位置，被配置成向不可浸没器件提供冷量。换热器设于浸没机柜之外，用于将浸没机柜中的冷却液和外部散热***中的冷却介质进行热交换。

上述液冷装置的箱体上虽然连接有顶盖，但是在实际使用时，随着使用时间的增加，冷却液伴随有挥发，挥发出的工质散失到液面和顶盖之间的空间内，一方面会影响该空间内的空气洁净度，并且会沉积在不可浸没器件上，影响其正常运行，另一方面造成冷却液的损耗，冷却液量会减少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种服务器冷却装置，以解决现有技术中服务器液冷装置的冷却液由于挥发而沉积在不可浸没器件上、影响其正常运行，同时还导致冷却液损耗比较多的问题；本发明的目的还在于提供一种服务器机柜，以解决现有技术中服务器液冷装置的冷却液由于挥发而沉积在不可浸没器件上、影响其正常运行，同时还导致冷却液损耗比较多的问题。

为实现上述目的，本发明中的服务器冷却装置采用如下技术方案：

一种服务器冷却装置，包括：

箱体，用于盛装冷却液；

服务器，竖直安装在箱体内，服务器具有可浸没器件和不可浸没器件，可浸没器件用于设置在冷却液的液面以下，不可浸没器件用于设置在冷却液的液面以上；

服务器冷却装置还包括：

密封板，设置在服务器和箱体之间，且密封板用于设置在冷却液的液面以上、并位于不可浸没器件的下方。

上述技术方案的有益效果在于：由于在服务器和箱体之间设置密封板，密封板位于冷却液的液面以上，这样就可以将冷却液密封起来，同时由于密封板位于不可浸没器件的下方，这样不但可以减少冷却液的挥发，减少冷却液的损耗，而且即使有挥发，也被阻隔在密封板以下的空间内，从而保证了不可浸没器件所在空间内的空气洁净度，避免挥发出的工质沉积在不可浸没器件上，影响其正常运行。

进一步的，为了方便设置可浸没器件和不可浸没器件，同时避免冷却液挥发的工质从服务器壳体的内部自下而上移动到不可浸没器件所在的区间，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体内还设置有内密封件，内密封件位于可浸没器件和不可浸没器件之间，以隔绝可浸没器件和不可浸没器件。

进一步的，为了方便冷却液充分进入壳体内部对可浸没器件进行散热，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔，连通孔位于内密封件的下方。

进一步的，为了方便设置可浸没器件和不可浸没器件，同时方便冷却液充分进入壳体内部对可浸没器件进行散热，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔。

进一步的，为了实现集成化、满足使用需要，同时保证密封性，所述服务器有至少两个，各服务器间隔布置，相邻服务器之间的间隔内设置有外密封件，外密封件用于设置在冷却液的液面以上、并位于任一服务器的不可浸没器件的下方。

为实现上述目的，本发明中的服务器机柜采用如下技术方案：

一种服务器机柜，包括柜体和设置在柜体内的服务器冷却装置，服务器冷却装置包括：

箱体，用于盛装冷却液；

服务器，竖直安装在箱体内，服务器具有可浸没器件和不可浸没器件，可浸没器件用于设置在冷却液的液面以下，不可浸没器件用于设置在冷却液的液面以上；

服务器冷却装置还包括：

密封板，设置在服务器和箱体之间，且密封板用于设置在冷却液的液面以上、并位于不可浸没器件的下方。

上述技术方案的有益效果在于：由于在服务器和箱体之间设置密封板，密封板位于冷却液的液面以上，这样就可以将冷却液密封起来，同时由于密封板位于不可浸没器件的下方，这样不但可以减少冷却液的挥发，减少冷却液的损耗，而且即使有挥发，也被阻隔在密封板以下的空间内，从而保证了不可浸没器件所在空间内的空气洁净度，避免挥发出的工质沉积在不可浸没器件上，影响其正常运行。

进一步的，为了方便设置可浸没器件和不可浸没器件，同时避免冷却液挥发的工质从服务器壳体的内部自下而上移动到不可浸没器件所在的区间，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体内还设置有内密封件，内密封件位于可浸没器件和不可浸没器件之间，以隔绝可浸没器件和不可浸没器件。

进一步的，为了方便冷却液充分进入壳体内部对可浸没器件进行散热，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔，连通孔位于内密封件的下方。

进一步的，为了方便设置可浸没器件和不可浸没器件，同时方便冷却液充分进入壳体内部对可浸没器件进行散热，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔。

进一步的，为了实现集成化、满足使用需要，同时保证密封性，所述服务器有至少两个，各服务器间隔布置，相邻服务器之间的间隔内设置有外密封件，外密封件用于设置在冷却液的液面以上、并位于任一服务器的不可浸没器件的下方。

附图说明

图1为本发明中服务器机柜的实施例1的主视结构示意图；

图2为本发明中服务器机柜的实施例1的侧视结构示意图；

图3为图1中制冷净化装置部分的内部结构图；

图4为图1中服务器冷却装置的主视结构示意图；

图5为图1中服务器冷却装置的侧视结构示意图；

图6为现有技术中服务器的内部结构示意图；

图7为图1、图2、图4和图5中服务器的内部结构示意图；

图8为本发明中服务器机柜的实施例2的主视结构示意图；

图9为本发明中服务器机柜的实施例2的侧视结构示意图。

图中：1-柜体；2-箱体；3-服务器；31-内密封件；32-连通孔；33-服务器壳体；34-机械硬盘；35-阵列风机；36-内存；37-CPU；38-主板；39-电源；4-独立机架；5-风冷类设备；6-电控箱；7-制冷净化装置；71-装置壳体；72-旋流板集液器；73-蒸发器；74-压缩机；75-过滤器；76-排风机；77-制冷管道；78-冷凝器；79-节流装置；8-过滤网；9-出液管；10-内循环管道；11-泵；12-换热器；13-外循环管道；14-外密封件；15-密封板；16-密封面；17-风冷类设备；18-制冷净化装置；19-柜体；20-服务器；21-箱体；22-泵；23-换热器。

具体实施方式

本发明中服务器机柜的实施例1如图1和图2所示，本实施例中的服务器机柜为卧式机柜，包括柜体1，柜体1内设置有服务器冷却装置，服务器冷却装置包括箱体2和竖直安装在箱体2内的服务器3，使用时箱体2内盛装有冷却液。

结合图7所示，服务器3包括服务器壳体33，服务器壳体33内安装有可浸没器件和不可浸没器件，可浸没器件位于不可浸没器件的下方，可浸没器件包括主板38和安装在主板38上的CPU37、内存36、电源39以及GPU（图中未示出）等部件，可浸没器件均为可以浸没在冷却液内的部件。不可浸没器件包括机械硬盘34和光电转换模块（图中未示出）等部件，不可浸没器件为不能浸没在冷却液内的部件（否则会影响正常使用）。

图6所示为现有技术中服务器的内部结构，与本发明中服务器的区别在于还包括阵列风机35，阵列风机35位于可浸没器件和不可浸没器件之间，属于服务器内部自带的散热设备，鉴于本发明中冷却装置的设置，已经无需再利用阵列风机35，因此特意将其拆除，并在阵列风机35原来所在的位置安装内密封件31，如图7所示，所以内密封件31位于可浸没器件和不可浸没器件之间，内密封件31将服务器壳体33内部隔开成上下两个空间，从而将可浸没器件和不可浸没器件隔绝开。

使用时，可浸没器件设置在冷却液的液面以下，不可浸没器件设置在冷却液的液面以上。如图5所示，为了方便冷却液充分进入服务器壳体内部对可浸没器件进行散热，在服务器壳体的侧壁上设置有多个连通服务器壳体内外的连通孔32，多个连通孔32位于内密封件31的下方。否则，冷却液从服务器底部的端口进入服务器壳体内部后，只能从服务器壳体的缝隙渗出，不但效率低且流量过小，严重影响可浸没器件的散热效果。

如图4所示，服务器3有多个，多个服务器3自左至右间隔布置，相邻服务器3之间的间隔内粘贴有外密封件14，外密封件14设置在冷却液的液面以上、并位于任一服务器的不可浸没器件的下方，外密封件14将相邻两个服务器3之间的间隔密封起来，防止冷却液挥发的工质从此处逸出到箱体2的上方。

服务器3的宽度与箱体2的宽度适配，服务器3固定在箱体2上以后，固定贴合面之间实现密封。最左侧的服务器紧靠箱体2的左端，其他服务器自左至右依次排开，箱体2的长度比较大，所有服务器安装后，最右侧服务器与箱体2右端之间会存在空隙，为实现全密封，在最右侧服务器与箱体2右端之间设置有密封板15，密封板15设置在冷却液的液面以上、并位于服务器的不可浸没器件的下方。也就是说，外密封件14、内密封件31以及密封板15均位于冷却液的液面以上，并且它们处于同一高度，从而形成了一个密封面16，如图1所示，该密封面16将箱体2的上端口完全封闭，在箱体内形成完全封闭的液冷空间。

服务器3的上部位于密封面16以上，如图1所示，柜体1内于箱体2的右上侧还设置有制冷净化装置7，制冷净化装置7可以吹出冷风，使不可浸没器件所在的空间成为风冷空间。结合图3所示，制冷净化装置7包括装置壳体71，装置壳体71内安装有蒸发器73、旋流板集液器72、过滤器75，装置壳体71上还安装有排风机76。此外，制冷净化装置7还包括通过制冷管道77与蒸发器73连接的冷凝器78，制冷管道77上设置有压缩机74和节流装置79，冷凝器78浸没在箱体2内的冷却液中。

蒸发器73、制冷管道77、压缩机74、节流装置79以及冷凝器78构成空调***，其中压缩机74将制冷剂压缩成高温高压蒸汽并输送到冷凝器78，制冷剂冷却放热成常温高压液体，经过节流装置79的降压节流成为低温低压液体，然后输送到蒸发器73内蒸发吸热成为低温低压蒸汽，然后又被输送到压缩机74中，如此循环，箱体2内的冷却液吸收冷凝器78放出的热量，排风机76排出温度比较低的冷风，从而对服务器3的不可浸没器件进行散热。

旋流板集液器72可以使空气中的液滴聚集，经过收集后再流入箱体2内。过滤器75可以对空气进行过滤，使空气得到净化，提高服务器的运行环境。

如图1所示，柜体1内还设置有不能浸没在冷却液中进行散热的风冷类设备5，风冷类设备5安装在独立机架4上，风冷类设备5位于箱体2的左侧，风冷类设备5一般包括UPS、交换机、磁盘阵列、监控主机、路由器等器件，由制冷净化装置7吹出的冷风对它们进行散热。

如图1和图4所示，箱体2内的右侧设置有出液管9，出液管9顶部设置有过滤网8，出液管9的底部穿出箱体2并与内循环管道10连接，箱体2的底部左侧还设置有进液口，进液口也与内循环管道10连接。内循环管道10上设置有泵11，并且内循环管道10与换热器12连接，换热器12同时通过外循环管道13连接外部冷源，例如干冷器、冷却塔、制冷机等多种冷却设备。

在泵11的作用下，箱体2内的冷却液通过出液管9进入内循环管道10中，经过换热器12冷却降温后，再输入箱体2内，形成循环。之所以设置出液管9，使冷却液从出液管9顶部抽出，是考虑到可浸没器件散发的热量主要集中在冷却液的上部，因此将上部冷却液不断抽出，冷却后再从下部不断补入，有利于提高循环冷却效果。

此外，在柜体1的左上侧还设置有电控箱6，用于对服务器3、风冷类设备5、制冷净化装置7等各种用电设备分配电能。

本发明中的服务器机柜采用液冷和风冷相结合的散热方式，既能安装液冷设备，也能安装风冷设备，由密封面16将柜体1内部分隔成液冷空间和风冷空间，密封面16能够有效减少冷却液的挥发，减少冷却液的损耗，而且即使有挥发，也被阻隔在密封面16以下的液冷空间内，从而保证了不可浸没器件所在空间内的空气洁净度，避免挥发出的工质沉积在不可浸没器件上，影响其正常运行。而对于极少量的泄漏和维护操作时的泄漏，可以通过制冷净化装置7来过滤吸附，保证了风冷空间中空气的洁净度。

本发明中服务器机柜的实施例2如图8和图9所示，本实施例中的服务器机柜为立式机柜，包括柜体19和设置在柜体19内的服务器冷却装置，服务器冷却装置包括箱体21和和竖直安装在箱体21内的服务器20，本实施例中服务器冷却装置的结构形式与实施例1相同，重复内容此处不再赘述。

同样的，柜体19内设置有与箱体21内的冷却液连通的循环管道和换热器23，循环管道上设置有泵22。不同的是，本实施例中的风冷类设备17和制冷净化装置18设置在服务器20的上方，具体的，在柜体19内于服务器20的上方设置有独立机架，风冷类设备17和制冷净化装置18安装在独立机架上，风冷类设备17和制冷净化装置18可以均与实施例1相同。

在服务器机柜的其他实施例中，制冷净化装置也可以采用热电制冷。

在服务器机柜的其他实施例中，制冷净化装置也可以替换为制冷装置，而不具有净化功能。

在服务器机柜的其他实施例中，也可以不设置制冷净化装置，由于不可浸没器件和风冷类设备的发热量比较小，使其自然散热即可。

在服务器机柜的其他实施例中，服务器可以只有一个，此时没有外密封件。

在服务器机柜的其他实施例中，服务器的壳体侧壁上也可以不设置连通孔，冷却液从服务器底部的端口进入壳体内部，从服务器壳体的缝隙渗出。

在服务器机柜的其他实施例中，服务器的壳体内可以不设置内密封件，此时只会有少量的挥发工质能够从壳体内部向上逸出，由于大部分冷却液都被密封板密封，所以仍然可以达到减少冷却液挥发的目的，并且少量上逸的挥发工质对风冷空间内的空气洁净度以及不可浸没器件的正常运行影响也不大，当然，如果选择不拆除服务器内的阵列风机，阵列风机的存在就可以对挥发工质形成阻隔，阻止其上逸影响不可浸没器件的正常运行以及风冷空间内的空气洁净度。

在服务器机柜的其他实施例中，对于没有壳体而仅有框架的服务器，例如申请公布号为CN108811472A的中国发明专利申请中所公开的服务器，直接在服务器的框架和箱体之间设置密封板即可，此时没有内密封件，当然如果有多个服务器，可以在相邻两个服务器之间设置外密封件。

本发明中服务器冷却装置的实施例为：服务器冷却装置的具体结构与上述服务器机柜实施例中的服务器冷却装置相同，在此不再重述。

Claims (10)

1.一种服务器冷却装置，包括：

箱体，用于盛装冷却液；

服务器，竖直安装在箱体内，服务器具有可浸没器件和不可浸没器件，可浸没器件用于设置在冷却液的液面以下，不可浸没器件用于设置在冷却液的液面以上；

其特征在于，服务器冷却装置还包括：

密封板，设置在服务器和箱体之间，且密封板用于设置在冷却液的液面以上、并位于不可浸没器件的下方。

2.根据权利要求1所述的服务器冷却装置，其特征在于，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体内还设置有内密封件，内密封件位于可浸没器件和不可浸没器件之间，以隔绝可浸没器件和不可浸没器件。

3.根据权利要求2所述的服务器冷却装置，其特征在于，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔，连通孔位于内密封件的下方。

4.根据权利要求1所述的服务器冷却装置，其特征在于，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔。

5.根据权利要求1~4任意一项所述的服务器冷却装置，其特征在于，所述服务器有至少两个，各服务器间隔布置，相邻服务器之间的间隔内设置有外密封件，外密封件用于设置在冷却液的液面以上、并位于任一服务器的不可浸没器件的下方。

6.一种服务器机柜，包括柜体和设置在柜体内的服务器冷却装置，服务器冷却装置包括：

箱体，用于盛装冷却液；

服务器，竖直安装在箱体内，服务器具有可浸没器件和不可浸没器件，可浸没器件用于设置在冷却液的液面以下，不可浸没器件用于设置在冷却液的液面以上；

其特征在于，服务器冷却装置还包括：

密封板，设置在服务器和箱体之间，且密封板用于设置在冷却液的液面以上、并位于不可浸没器件的下方。

7.根据权利要求6所述的服务器机柜，其特征在于，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体内还设置有内密封件，内密封件位于可浸没器件和不可浸没器件之间，以隔绝可浸没器件和不可浸没器件。

8.根据权利要求7所述的服务器机柜，其特征在于，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔，连通孔位于内密封件的下方。

9.根据权利要求6所述的服务器机柜，其特征在于，服务器包括壳体，可浸没器件和不可浸没器件均设置在壳体内，壳体的侧壁上设置有连通壳体内外的连通孔。

10.根据权利要求6~9任意一项所述的服务器机柜，其特征在于，所述服务器有至少两个，各服务器间隔布置，相邻服务器之间的间隔内设置有外密封件，外密封件用于设置在冷却液的液面以上、并位于任一服务器的不可浸没器件的下方。

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