用于服务器集群的冷媒分配装置以及散热设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于服务器集群的冷媒分配装置以及散热设备，其中，该冷媒分配装置包括：冷媒提供盘管，用于容纳冷媒，冷媒输入盘管上设置有至少一第一冷媒提供入口，并进一步设置有多个第一冷媒提供出口；冷媒回流管，用于容纳冷媒，冷媒回流管上设置有至少一第二冷媒回流出口，并进一步设置有多个第二冷媒回流入口。本发明通过冷媒提供盘管的多个第一冷媒提供出口，将冷媒均匀分配出去，然后，吸收服务器集群散发的热量之后，再从冷媒回流管的多个第二冷媒回流入口回流，通过冷媒同时对多台服务器进行均匀散热并保证服务器集群散热的均匀性，提高服务器集群的工作效率。
【专利说明】用于服务器集群的冷媒分配装置以及散热设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及服务器散热领域，并且特别地，涉及一种用于服务器的冷媒分配装置 以及散热设备。
【背景技术】
[0002]常见技术通常通过冷空气对服务器进行降温，而通过水冷或液冷技术对服务器进 行降温具有两大优势:一、水冷或液冷技术能把冷却剂直接导向热源；二、与风冷相比，水 冷或液冷技术中，每单位体积的水或液态冷媒所能传输的热量(即散热效率)是空气的3500倍。
[0003]现有技术中对单个服务器进行散热的常用较有效的技术可以包括液冷散热，但是 在具有多台服务器的服务器集群(例如刀片服务器集群)中，每台服务器的功耗和发热量相 同，而针对单台服务器进行的液冷散热装置如果一一布置到多台服务器上，则不能控制每 个散热装置都具有相同散热功率，会产生服务器集群中的服务器出现散热不均匀的现象。
[0004]针对相关技术中服务器集群内各个服务器的散热效果不均匀，导致服务器集群功 作效率差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0005]针对相关技术中服务器集群内各个服务器的散热效果不均匀，导致服务器集群功 作效率差的问题，本发明提出一种用于服务器的冷媒分配装置以及散热设备，能够通过冷 媒同时对多台服务器进行均匀散热并保证服务器集群散热的均匀性，提高服务器集群的工 作效率。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]根据本发明的一个方面，提供了 一种用于服务器集群的冷媒分配装置。
[0008]该冷媒分配装置包括:
[0009]冷媒提供盘管，用于容纳冷媒，冷媒输入盘管上设置有至少一第一冷媒提供入口， 并进一步设置有多个第一冷媒提供出口；
[0010]冷媒回流管，用于容纳冷媒，冷媒回流管上设置有至少一第二冷媒回流出口，并进 一步设置有多个第二冷媒回流入口。
[0011]优选地，多个第一冷媒提供出口的总面积小于等于冷媒提供盘管的管径面积的 1/15。
[0012]并且，上述冷媒提供盘管的直径为预定值。
[0013]可选地，上述冷媒提供盘管内的压力小于0.1MPa。
[0014]此外，上述冷媒分配装置进一步包括:
[0015]每个第一冷媒提供出口、第一冷媒提供入口、每个第二冷媒回流入口和/或第二 冷媒回流出口上配置有密封插拔接口。
[0016]并且,冷媒电绝缘。[0017]可选地，服务器是机架式服务器和/或刀片式服务器。
[0018]根据本发明的一个方面，提供了 一种用于服务器集群的散热设备。
[0019]上述服务器集群包括至少一热源，该散热设备包括上述冷媒分配装置，并且，该散热设备进一步包括:
[0020]多个散热片，与热源导热相连，每个散热片内容纳有冷媒。
[0021]其中，对于每个散热片，第一冷媒提供出口配置为通过第一冷媒传输管与该散热片的入口相连，并且，该散热片的出口配置为通过第二冷媒传输管与第二冷媒回流入口相连。
[0022]此外，上述散热设备进一步包括:
[0023]换热器，配置在第一冷媒提供入口和第二冷媒回流出口之间，用于对从第二冷媒回流出口传输至换热器的冷媒进行冷却。
[0024]本发明通过冷媒提供盘管的多个第一冷媒提供出口，将冷媒均匀分配出去，然后，吸收服务器集群散发的热量之后，再从冷媒回流管的多个第二冷媒回流入口回流，通过冷媒同时对多台服务器进行均匀散热并保证服务器集群散热的均匀性，提高服务器集群的工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是根据本发明的一个实施例的冷媒分配装置的示意图；
[0026]图2是图1所示冷媒分配装置内气管接头和液管接头的示意图；
[0027]图3是图1所示冷媒分配装置的集气总管接头和集液总管接头的示意图；
[0028]图4是应用图1所示冷媒分配装置的散热设备的示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]根据本发明的实施例，提供了一种用于服务器集群的冷媒分配装置(文件中提及的冷媒水平分配单元)。
[0031]根据本发明实施例的冷媒分配装置包括:
[0032]冷媒提供盘管，用于容纳冷媒，冷媒输入盘管上设置有至少一第一冷媒提供入口，并进一步设置有多个第一冷媒提供出口(也可称为分流孔)，通过冷媒提供盘管的多个第一冷媒提供出口，从而均匀地分配冷媒，对每个冷媒提供出口连接的散热片所导热连接的服务器进行均匀散热；
[0033]冷媒回流管，用于容纳冷媒，冷媒回流管上设置有至少一第二冷媒回流出口，并进一步设置有多个第二冷媒回流入口。
[0034]优选地，多个第一冷媒提供出口的总面积小于等于冷媒提供盘管的管径面积的1/15，通过对冷媒提供出口的总面积和冷媒提供盘管的管径面积的定义，可以形成静压箱，并且，上述冷媒提供盘管的直径为预定值，根据服务器集群系统的预定功率确定其发热量，然后确定冷媒需求，然后根据冷媒的需求量设置冷媒提供盘管直径的大小。并且开口的孔 径与盘管的内径比例较小，流量及流速小，在冷媒流动过程中无噪音，避免了冷媒孔径与盘 管的内径比例较大，而容易在喷射端(第一冷媒提供出口)产生尖锐的嘯叫声，导致总体噪 音比较高的情况。
[0035]可选地，上述冷媒提供盘管内的压力小于0.1MPa,由于该管内压力处于较小状态， 能够防止冷媒泄露外界，也可以防止外界空气从进来。此外，冷媒回流管也可以形成静压箱 形式。
[0036]此外，根据本发明实施例的冷媒分配装置进一步包括:每个第一冷媒提供出口、 第一冷媒提供入口、每个第二冷媒回流入口和/或第二冷媒回流出口上配置有密封插拔接 口，外界管道通过插入或拔出密封插拔接口，从而与该冷媒分配装置进行连接，在插拔接口 的过程中，不会发生气体和/或液体的泄露，从而保持冷媒分配装置的压力状态。
[0037]并且，冷媒电绝缘，冷媒的电绝缘特性能确保服务器集群在正常工作时进行安全 散热，减少了导电液体(例如，水)泄露到服务器的隐患，从而提高服务器集群的安全性能。 此外，本发明的技术方案中所采用的冷媒可以是沸点在30?60°C之间的氟化物，这种氟 化物无毒、无污染、不腐蚀金属，并且具有很高的绝缘性。例如，该冷媒可以是CF3CHC12、 C4F90CH3、C3H7Br, C3Cl2HF5, C2Cl2H3F, C2Cl3F3 中任一种或几种。
[0038]可选地，本发明的技术方案中提及的服务器可以是多个功率大致相同的机架式服 务器和/或刀片式服务器的多个主板。
[0039]根据本发明的一个实施例，提供了一种冷媒(也可称为制冷剂)水平分配单元(SP 文中所述的冷媒分配装置)，如图1所示，该冷媒分配装置包括集液总管接头(相当于第一冷 媒提供入口)、液管接头(相当于第一冷媒提供出口)、集气总管接头(相当于第二冷媒回流 出口)、气管接头(相当于第二冷媒回流入口)和盘管外壳，此外，未在图中示出盘管的外壳 之内的盘管以及盘管与各个接口之间的连接关系。如图2所示，为图1所示冷媒分配装置 的气管接头和液管接头的示意图，其中，上排接口为气管接头，下排接口为液管接头。如图3 所示为图1所示冷媒分配装置的后视图，示出了集气总管接头和集液总管接头，其中，左侧 的接头为集液总管接头，右侧的接头为集气总管接头。其中，液态冷媒经过集液总管接头进 入该水平分配单元，在水平分配单元中的盘管内流动，盘管和盘管外壳的侧面均开有相应 的14个孔,每个孔安装I个密封的液管接头，共计14个液管接头,液态冷媒通过14个液管 接头进入与每个计算刀片(即，刀片服务器主板)的液冷散热片腔体；与集液总管情况类似， 在水平分配单元内还有一条气管的盘管，盘管侧面开有14个孔，每个孔安装I个气管接头， 共计14个气管接头，气态或气液混合态的冷媒通过气管接头进入气管盘管，经过集气总管 接头离开该水平分配单元。此外，本实施例仅示出了液管接头与气管接头位于盘管的一侧， 集液总管接头与集气总接头总管位于盘管的另一侧的情况。在未示出的实施例中，液管接 头在符合静压箱原理的情况下，可以任意设置，其它接头可以根据用户需要进行设置。
[0040]本实施例以一个盘管具有14个液管接头为例，实际上，在液管接头的总面积小于 盘管管面积的1/15的情况下，可以根据需要在盘管上设置更多的液管接头。
[0041 ] 根据本发明的一个实施例，提供了 一种用于服务器集群的散热设备。
[0042]该服务器集群可以包括至少一热源，该散热设备包括上述冷媒分配装置，并且，根 据本发明实施例的散热设备可以进一步包括:多个散热片，每个散热片与热源导热相连，即，可以通过导热硅胶等将散热片与热源进行导热连接，其中，散热片可以是腔式散热片，每个散热片内容纳有冷媒，此外，也可以根据需求在一个服务器上设置多个散热片，以提供更佳的散热效果。
[0043]其中，对于每个散热片(可由铜或其它导热材料制成)，第一冷媒提供出口配置为通过第一冷媒传输管与该散热片的入口相连，并且，该散热片的出口配置为通过第二冷媒传输管与第二冷媒回流入口相连。此外，根据本发明实施例的散热设备可以进一步包括换热器，配置在第一冷媒提供入口和第二冷媒回流出口之间，用于对从第二冷媒回流出口传输至换热器的冷媒进行冷却。
[0044]根据本发明的实施例，冷媒从第一冷媒提供入口进入冷媒提供盘管，然后通过第一冷媒传输管均匀分配至散热片中，吸收服务器的热量之后，再通过第二冷媒传输管经由第二冷媒回流入口进入冷媒回流管，然后，经由第二冷媒回流出口通过管道传输至换热器，经过冷却，再通过第一冷媒提供入口进入冷媒提供盘管，反复循环，达到对服务器集群的散热效果。此外，在散热系统中还可以增加泵、储液罐等，用于更好地进行散热循环。
[0045]根据本发明的一个实施例，提供了一种用于服务器集群的散热设备，如图2所示，该散热设备包括图1中所示的冷媒分配装置。如图所示为一套采用了间接液冷散热系统的刀片式服务器，该刀片式服务器包括14片计算刀片(即，14个刀片式服务器主板CPU)及I个刀片平台(刀片式服务器中除主板以外的其它组件)，其中，该间接液冷散热系统包括冷媒水平分配单元。
[0046]其中，冷媒水平分配单元的液管通过液管(即文中提及的第一冷媒传输管)与液冷散热片的入口相连，散热片紧贴在CPU表面(在系统内部，未示出)，可以直接为CPU散热，液冷散热片末端管路从硬盘位伸出计算刀片外壳，通过软管(图中所示的气管，即文中所示的第二冷媒传输管)与经由气管接头与冷媒水平分配单元相连，然后集气总管通过管道连接板式换热器(未示出)，再经由管道连接至集液总管。
[0047]在间接液冷散热系统(由于本发明的技术方案中，冷媒不与热源直接接触，因此，可以称为是间接液冷散热系统)工作过程中，冷媒通过集液总管接头进冷媒水平分配单元，再由冷媒水平分配单元将冷媒分配到末端执行器件(即，液冷散热片)，计算刀片工作时，CPU释放大量热量，热量由液冷散热片的铜质外壳传递到散热片腔体内的冷媒，液态冷媒吸收热量后汽化为气泡，无数小气泡通过软管汇聚到气管接头处，通过气管进入冷媒水平分配单元，然后经由集气总管接头从冷媒水平分配单元出去到达板式换热器，经板式换热器冷却后冷凝为液态冷媒，重新回到冷媒水平分配单元。
[0048]综上所述，借助于本发明的上述技术方案，本发明通过冷媒提供盘管的多个第一冷媒提供出口，将冷媒均匀分配出去，然后，吸收服务器集群散发的热量之后，再从冷媒回流管的多个第二冷媒回流入口回流，通过冷媒同时对多台服务器进行均匀散热并保证服务器集群散热的均匀性，提高服务器集群的工作效率，进一步地，适当地设置盘管内的压力范围，可以使盘管内外减少气水液泄露，冷媒的特别设计也能提高散热设备的安全性，本发明的冷媒分配装置可以用于服务器间接液冷散热系统，并且是服务器间接液冷散热系统中重要的组成部分，是联络服务器内的散热系统部分与机柜外的散热系统部分的环节。
[0049]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于服务器集群的冷媒分配装置，其特征在于，包括: 冷媒提供盘管，用于容纳冷媒，所述冷媒输入盘管上设置有至少一第一冷媒提供入口，并进一步设置有多个第一冷媒提供出口； 冷媒回流管，用于容纳冷媒，所述冷媒回流管上设置有至少一第二冷媒回流出口，并进一步设置有多个第二冷媒回流入口。
2.根据权利要求1所述的冷媒分配装置，其特征在于，所述多个第一冷媒提供出口的总面积小于等于所述冷媒提供盘管的管径面积的1/15。
3.根据权利要求2所述的冷媒分配装置，其特征在于，所述冷媒提供盘管的直径为预定值。
4.根据权利要求1所述的冷媒分配装置，其特征在于，所述冷媒提供盘管内的压力小于 0.1MPa。
5.根据权利要求1所述的冷媒分配装置，其特征在于，进一步包括: 每个第一冷媒提供出口、第一冷媒提供入口、每个第二冷媒回流入口和/或第二冷媒回流出口上配置有密封插拔接口。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的冷媒分配装置，其特征在于，所述冷媒电绝缘。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的冷媒分配装置，其特征在于，所述服务器是机架式服务器和/或刀片式服务器。
8.一种用于服务器集群的散热设备，其特征在于，所述服务器集群包括至少一热源，所述散热设备包括根据权利要求1至7中任意一项所述的冷媒分配装置，并且，所述散热设备进一步包括: 多个散热片，与热源导热相连，每个散热片内容纳有冷媒。
9.根据权利要求8所述的散热设备，其特征在于，对于每个散热片，第一冷媒提供出口配置为通过第一冷媒传输管与该散热片的入口相连，并且，该散热片的出口配置为通过第二冷媒传输管与第二冷媒回流入口相连。
10.根据权利要求9所述的散热设备，其特征在于，进一步包括: 换热器，配置在第一冷媒提供入口和第二冷媒回流出口之间，用于对从第二冷媒回流出口传输至所述换热器的冷媒进行冷却。
【文档编号】G06F1/20GK103576812SQ201310574871
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月6日
【发明者】沈卫东, 邵宗有, 李可, 赵志鸿, 李春乐 申请人:曙光信息产业(北京)有限公司