CN113645805B - 一种液冷散热器和服务器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液冷散热器和服务器，包括：进液管，连接到低温冷却液源；分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液。本发明能够在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好，从而降低发热元器件温度，保证服务器安全运行。

Description

一种液冷散热器和服务器
技术领域
本发明涉及液冷散热领域，更具体地，特别是指一种液冷散热器和服务器。
背景技术
传统服务器往往设置具有多组风扇模块，以加速热对流的方式对电子元器件进行热交换，降低服务器内部高温元件的温度。现有技术使用体积较大且功率较高的风扇或增加风扇数量来提高散热效率，但是风扇数量或功率的增加会占用服务内部电子元器件的设置空间，甚而产生更多的噪音，因此需要强化散热技术来满足服务器的散热需求。
现有大功率发热器件冷却一般采用翅片式传热块，通过扩大传热块体积，可以提升换热效率，但是受限于空间的大小不能无限扩大，而且服务器总体体积变大及重量增加，其散热效果差和效率仍不能满足实际需求。
针对现有技术中散热器的散热效果差、散热效率低的问题，目前尚无有效的解决方案。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种液冷散热器，能够在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好，从而降低发热元器件温度，保证服务器安全运行。
基于上述目的，本发明实施例的第一方面提供了一种液冷散热器，包括：
进液管，连接到低温冷却液源；
分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；
换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；
集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；
出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液。
在一些实施方式中，所述分支管为多个，进液管和分支管之间通过分液器连接，分液器选择性地将不同或相同量的低温冷却液分配给不同的分支管。
在一些实施方式中，换热折流板相对于分支管是可动的。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括测温器件，靠近发热芯片组设置，用于感测换热折流板的工作温度。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、进液管、分支管、和换热折流板，配置为获取换热折流板的工作温度，并基于工作温度而调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热芯片组整体的工作温度超过预期，而提升进液管的冷却液流量，以及响应于确定发热芯片组局部的特定发热芯片的工作温度超过预期，而提高连接到与特定发热芯片相对应的换热折流板的分支管的冷却液流量、和/或使与特定发热芯片相对应的换热折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高进液管的数量和/或口径的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，低温冷却液为液体，高温冷却液为温度高于或等于低温冷却液的气体。
本发明实施例的第二方面提供了一种服务器，包括发热芯片组和前述的液冷散热器，其中液冷散热器包括：
进液管，连接到低温冷却液源；
分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；
换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到所述低温冷却液以使其变成高温冷却液；
集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；
出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液。
在一些实施方式中，所述分支管为多个，进液管和分支管之间通过分液器连接，分液器将低温冷却液选择性地将不同或相同量的低温冷却液分配给不同的分支管。
在一些实施方式中，换热折流板相对于分支管是可动的。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括测温器件，靠近发热芯片组设置，用于感测换热折流板的工作温度。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、进液管、分支管、和换热折流板，配置为获取换热折流板的工作温度，并基于工作温度而调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热芯片组整体的工作温度超过预期，而提升进液管的冷却液流量，以及响应于确定发热芯片组局部的特定发热芯片的工作温度超过预期，而提高连接到与特定发热芯片相对应的换热折流板的分支管的冷却液流量、和/或使与特定发热芯片相对应的换热折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高进液管的数量和/或口径的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，低温冷却液为液体，高温冷却液为温度高于或等于低温冷却液的气体。
本发明具有以下有益技术效果：本发明实施例提供的液冷散热器和服务器，通过使用进液管，连接到低温冷却液源；分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液的技术方案，能够在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好，从而降低发热元器件温度，保证服务器安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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为本发明提供的液冷散热器的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好的液冷散热器的一个实施例。图1示出的是本发明提供的液冷散热器的第一实施例的结构示意图。
所述的液冷散热器，如图1所示包括：
进液管，连接到低温冷却液源，以用于获取低温冷却液；
分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；
换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；
集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；
出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液。
本发明针对目前采用单一形式的服务器风冷降温或单一液冷管路降温方式进行了结构改进及优化，冷却液通过进液管路及分液器分路分别流过高温发热元件，低温冷却液液体通过高温发热元件后，通过对流换热及相变换热达到降温目的。通过对流换热和相变换热带走大量热量，从而获得更高的设备换热效率、更高的能效比和更低的芯片表面温度，极大提升了计算密度和性能。
通过外部控制设备(例如PLC)接收到板卡敏感元件位置温度感应信号，转换为具体温度数字到显示屏，然后根据接受到的温度感应信号，利用电动调节阀自动调整进液母管流量大小、或调整分支管流量大小。调节方式包括：进液管内流量大小、分支管径大小及换热器内折流板间距等方式，增加与散热部件的换热量。低温冷却液经过发热元件受热发生相变会吸收大量热量，然后变成高温气体流出。通过优化设计后服务器换热效率大幅度提高，保证整个服务器内发热部件安全运行和增加内部部件的使用寿命。
在一些实施方式中，分支管为多个，进液管和分支管之间通过分液器连接，分液器将低温冷却液选择性地将不同或相同量的低温冷却液分配给不同的分支管。
在一些实施方式中，换热折流板相对于分支管是可动的。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括测温器件，靠近发热芯片组设置，用于感测换热折流板的工作温度。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、进液管、分支管、和换热折流板，配置为获取换热折流板的工作温度，并基于工作温度而调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热芯片组整体的工作温度超过预期，而提升进液管的冷却液流量，以及响应于确定发热芯片组局部的特定发热芯片的工作温度超过预期，而提高连接到与特定发热芯片相对应的换热折流板的分支管的冷却液流量、和/或使与特定发热芯片相对应的换热折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高进液管的数量和/或口径的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，低温冷却液为液体，高温冷却液为气体，并且低温冷却液在换热折流板中通过扰动强化换热和相变换热而变成温度高于或等于低温冷却液的高温冷却液。
本发明例公开所述的装置、设备等可为各种电子终端设备，例如手机、个人数字助理(PDA)、平板电脑(PAD)、智能电视等，也可以是大型终端设备，如服务器等，因此本发明实施例公开的保护范围不应限定为某种特定类型的装置、设备。本发明实施例公开所述的客户端可以是以电子硬件、计算机软件或两者的组合形式应用于上述任意一种电子终端设备中。
下面根据具体实施例进一步阐述本发明的具体实施方式。
低温冷却液通过进液管进入分液箱中，然后通过分支管进入换热折流板中，低温液体经过换热折流板的扰动强化换热，相变成气体后汇集到集液箱中，然后再通过出气管流出服务器外部。冷却液流量及折流板位置根据控制***反馈信号进行自动调节。母管及分支管流量据控制***提供的信号值进行自动调整，目的保证匹配服务器不同散热部件发热量。当上述方式均不能满足设计值时，PLC控制柜的显示器会提示增加进液管数量及进液管管径。
本发明通过控制***控制调节阀进行流量控制，通过折流板的强化扰动作用，实现强化对流换热及相变换热，使得进入的低温冷却液迅速变成高温气体。根据具体反馈的温度信号值可以水平方向自动调节折流板间距。控制柜面板会输出各种信号值及温度具体数值，并自动按照上面叙述的步骤进行调节，并提供最优方案。控制柜也有手动按钮，以方便操作者和使用者手动控制调节。
本发明通过对液冷相变式服务器散热***采用自动调节设计，由此可在服务器内部元器件结构一定的情况下，自动调节流量大小，改变折流板间距等方式，实现强化换热优化散热设计，自动提供最优布置方案。通过优化设计，进而使服务器内部散热效率提20％以上。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的液冷散热器，通过使用进液管，连接到低温冷却液源；分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液的技术方案，能够在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好，从而降低发热元器件温度，保证服务器安全运行。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好的服务器的一个实施例。服务器包括发热芯片组和前述的液冷散热器，并且液冷散热器包括：
进液管，连接到低温冷却液源；
分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；
换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；
集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；
出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液。
在一些实施方式中，分支管为多个，进液管和分支管之间通过分液器连接，分液器将低温冷却液选择性地将不同或相同量的低温冷却液分配给不同的分支管。
在一些实施方式中，换热折流板相对于分支管是可动的。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括测温器件，靠近发热芯片组设置，用于感测换热折流板的工作温度。
在一些实施方式中，液冷散热器还包括外部控制设备，电性连接到测温器件、进液管、分支管、和换热折流板，配置为获取换热折流板的工作温度，并基于工作温度而调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置。
在一些实施方式中，外部控制设备响应于确定发热芯片组整体的工作温度超过预期，而提升进液管的冷却液流量，以及响应于确定发热芯片组局部的特定发热芯片的工作温度超过预期，而提高连接到与特定发热芯片相对应的换热折流板的分支管的冷却液流量、和/或使与特定发热芯片相对应的换热折流板提升间距。
在一些实施方式中，外部控制设备还响应于在调整进液管和/或分支管的冷却液流量、和/或换热折流板的位置之后工作温度仍然超过预期，而发出提高进液管的数量和/或口径的提示。
在一些实施方式中，外部控制设备还配置为将工作温度输出并显示出来。
在一些实施方式中，低温冷却液为液体，高温冷却液为气体，并且低温冷却液在换热折流板中通过扰动强化换热和相变换热而变成温度高于或等于低温冷却液的高温冷却液。
从上述实施例可以看出，本发明实施例提供的服务器，通过使用进液管，连接到低温冷却液源；分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到进液管，用于从进液管中分流低温冷却液；换热折流板，环绕设置在分支管上正对发热芯片组的位置，用于从分支管中获取低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到低温冷却液以使其变成高温冷却液；集气箱，连接到分支管的另一端以获取和收集高温冷却液；出气管，连接到集气箱，用于排出高温冷却液的技术方案，能够在服务器有限空间内实现散热器换热效率最优、效果最好，从而降低发热元器件温度，保证服务器安全运行。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种液冷散热器，其特征在于，包括：
进液管，连接到低温冷却液源；
分支管，靠近发热芯片组设置，在其一端连接到所述进液管，用于从所述进液管中分流所述低温冷却液；
换热折流板，环绕设置在所述分支管上正对发热芯片组的位置，用于从所述分支管中获取所述低温冷却液，从发热芯片组吸收热量并且传递到所述低温冷却液以使其变成高温冷却液；
集气箱，连接到所述分支管的另一端以获取和收集所述高温冷却液；
出气管，连接到所述集气箱，用于排出所述高温冷却液；
测温器件，靠近发热芯片组设置，用于感测所述换热折流板的工作温度；
外部控制设备，电性连接到所述测温器件、所述进液管、所述分支管、和所述换热折流板，配置为获取所述换热折流板的所述工作温度，并基于所述工作温度而调整所述进液管和/或所述分支管的冷却液流量、和/或所述换热折流板的位置；
其中所述外部控制设备响应于确定发热芯片组整体的所述工作温度超过预期，而提升所述进液管的冷却液流量，以及响应于确定发热芯片组局部的特定发热芯片的所述工作温度超过预期，而提高连接到与所述特定发热芯片相对应的所述换热折流板的所述分支管的冷却液流量、和/或使与所述特定发热芯片相对应的所述换热折流板提升间距。
2.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述分支管为多个，所述进液管和所述分支管之间通过分液器连接，所述分液器选择性地将不同或相同量的所述低温冷却液分配给不同的所述分支管。
3.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述换热折流板相对于所述分支管是可动的。
4.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述外部控制设备还响应于在调整所述进液管和/或所述分支管的冷却液流量、和/或所述换热折流板的位置之后所述工作温度仍然超过预期，而发出提高所述进液管的数量和/或口径的提示。
5.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述外部控制设备还配置为将所述工作温度输出并显示出来。
6.根据权利要求1所述的液冷散热器，其特征在于，所述低温冷却液为液体，所述高温冷却液为温度高于或等于低温冷却液的气体。
7.一种服务器，其特征在于，包括：
发热芯片组；
根据权利要求1-6中任意一项所述的液冷散热器。
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