阅读说明：本技术 一种服务器机柜及其气液综合散热装置 (Server cabinet and gas-liquid comprehensive heat dissipation device thereof ) 是由 赵艳 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种气液综合散热装置,包括安装箱体、设置于安装箱体上并用于安装服务器的柜体、水平设置于柜体内并用于承载服务器且内部流通有冷却液的若干根冷却管、连通于柜体内并用于对其内吹入冷空气的若干个通风管、设置于安装箱体内并用于使各根冷却管内的冷却液循环流动作业的水冷系统,以及设置于安装箱体内并用于使各根通风管持续对柜体内吹入冷空气的风冷系统。本发明同时启用风冷散热和水冷散热方式对柜体内的各个服务器进行双模式散热冷却,综合利用风冷及水冷散热的优点,能够有效提高服务器机柜的散热性能,降低散热过程中产生的振动和噪音,保证服务器长期处于高性能运行状态。本发明还公开一种服务器机柜,其有益效果如上所述。(The invention discloses a gas-liquid comprehensive heat dissipation device which comprises an installation box body, a cabinet body arranged on the installation box body and used for installing a server, a plurality of cooling pipes horizontally arranged in the cabinet body and used for bearing the server, wherein cooling liquid circulates in the cooling pipes, a plurality of ventilation pipes communicated with the inside of the cabinet body and used for blowing cold air into the cabinet body, a water cooling system arranged in the installation box body and used for enabling the cooling liquid in each cooling pipe to circularly flow, and an air cooling system arranged in the installation box body and used for enabling each ventilation pipe to continuously blow the cold air into the cabinet body. The invention simultaneously starts the air-cooling heat dissipation and water-cooling heat dissipation modes to carry out dual-mode heat dissipation and cooling on each server in the cabinet body, comprehensively utilizes the advantages of air cooling and water-cooling heat dissipation, can effectively improve the heat dissipation performance of the server cabinet, reduces vibration and noise generated in the heat dissipation process, and ensures that the server is in a high-performance operation state for a long time. The invention also discloses a server cabinet, which has the beneficial effects as described above.)

一种服务器机柜及其气液综合散热装置

技术领域

本发明涉及服务器及散热技术领域，特别涉及一种气液综合散热装置。本发明还涉及一种服务器机柜。

背景技术

随着中国电子技术的发展，越来越多的电子设备已得到广泛使用。

服务器是电子设备中的重要组成部分，是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求，并进行处理，因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力。根据服务器提供的服务类型不同，分为文件服务器，数据库服务器，应用程序服务器，WEB服务器等。服务器的主要构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

在大数据时代，大量的IT设备会集中放置在数据中心。这些数据中心包含各类型的服务器、存储、交换机及大量的机柜及其它基础设施。每种IT设备都是有各种硬件板卡组成，如计算模块、存储模块、机箱、风扇模块等等。服务器机柜中通常密集地组装着服务器、交换机、存储装置等设备，这些设备消耗电力并产生热量，随着服务器性能的提高，其消耗的功率也越来越大，结果，服务器机柜内会形成非常集中的热负荷，而这些热负荷产生的热量如果不及时驱散，对设备的性能、安全和使用寿命都是极为不利的。

现有技术中的服务器机柜，一般在机柜的顶部和底部安装几个风扇，作为冷却装置使用。机柜的冷却方式简便易行，然而存在相当多的不足之处，比如散热性能不足、风扇振动强噪音大、对机柜内的冷却效果不均衡、热交换的接触面积或接触时间不足等，导致散热效果不佳，容易造成服务器性能下降或宕机现象。

因此，如何有效提高服务器机柜的散热性能，降低散热过程中产生的振动和噪音，保证服务器高性能运行，是本领域技术人员所面临的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气液综合散热装置，能够有效提高服务器机柜的散热性能，降低散热过程中产生的振动和噪音，保证服务器高性能运行。本发明的另一目的是提供一种服务器机柜。

为解决上述技术问题，本发明提供一种气液综合散热装置，包括安装箱体、设置于所述安装箱体上并用于安装服务器的柜体、水平设置于所述柜体内并用于承载服务器且内部流通有冷却液的若干根冷却管、连通于所述柜体并用于对其内部吹入冷空气的若干个通风管、设置于所述安装箱体内并用于使各根所述冷却管内的冷却液循环流动作业的水冷系统，以及设置于所述安装箱体内并用于使各根所述通风管持续对所述柜体内吹入冷空气的风冷系统。

优选地，各根所述通风管均埋设在所述柜体的底部，且所述柜体的各侧壁顶部均开设有用于使热空气排出至外界的排气窗。

优选地，所述水冷系统包括设置于所述安装箱体内并用于储存及降温冷却液的储液箱、分别立设于所述柜体的两侧内壁上的垂向冷管及垂向热管、与所述储液箱连通并用于将其中的冷却液泵入到所述垂向冷管中的动力机构，各根所述冷却管的两端分别与所述垂向冷管及垂向热管连通，所述垂向热管的出水口与所述储液箱连通。

优选地，所述储液箱的内底面上立设有用于将其内部存储空间分隔为通过窄缝互相连通的热水腔及冷水腔的间隔板，所述垂向热管的出水口与所述热水腔连通，所述动力机构的进水口与所述冷水腔连通；所述储液箱的底部外壁上与所述热水腔的对应位置处设置有若干块用于对冷却液进行降温的散热延伸板。

优选地，所述风冷系统包括开设于所述安装箱体侧壁上并与外界空气连通的导气管、与各根所述通风管连通的集气管，以及连通于所述导气管与所述集气管之间、用于将外界空气泵入到所述集气管中的所述动力机构。

优选地，所述水冷系统还包括连通于所述垂向冷管的进水口与所述动力机构的出水口之间的集水腔，所述集水腔安装于所述柜体的底部，且各所述通风管均贯穿所述集水腔后伸出至所述柜体内部。

优选地，所述动力机构包括设置于所述安装箱体内的驱动缸、可滑动地设置于所述驱动缸内的活塞杆以及设置于所述安装箱体内并用于驱动所述活塞杆往复滑动的驱动组件；所述驱动缸的进水口及出水口均开设于其无杆腔壁上，所述驱动缸的进气口及出气口均开设于其有杆腔壁上，且所述驱动缸的进水口、出水口及进气口、出气口处均设置有用于防止气液倒流的单向阀。

优选地，所述驱动组件包括设置于所述安装箱体内的驱动电机、套设于所述驱动电机的输出轴上并用于将其动力传递至所述活塞杆上以使其往复滑动的传动部件。

优选地，所述驱动电机设置于所述安装箱体的一侧底部位置，且在所述输出轴的末端上还套设有与其同步旋转、用于产生空气对流对各所述散热延伸板进行冷却的散热叶片；所述安装箱体的另一侧底部与各所述散热延伸板的正对区域开设有通风窗。

本发明还提供一种服务器机柜，包括如上述任一项所述的气液综合散热装置。

本发明所提供的气液综合散热装置，主要包括安装箱体、柜体、冷却管、通风管、水冷系统和风冷系统。其中，安装箱体和柜体为本装置的主体结构，柜体设置在安装箱体上，主要用于安装各个服务器，而安装箱体则用于安装本装置的其余零部件。冷却管设置有多根，均水平设置在柜体内，主要用于承载和安装服务器，同时在各根冷却管内流通有冷却液，通过面与面之间的接触热传递实现对服务器的水冷散热。通风管同样设置有多根，均连通在柜体内，主要用于对柜体内部吹入冷空气，通过空气对流的方式实现对各个服务器的风冷散热。同时，水冷系统设置在安装箱体内，主要用于使各根冷却管内的冷却液进行循环流动，以重复进行散热作业，保持长期稳定的水冷散热。风冷系统也设置在安装箱体内，主要用于使各根通风管持续对柜体内吹入冷空气，保持长期稳定的风冷散热。如此，本发明所提供的气液综合散热装置，同时启用风冷散热和水冷散热方式对柜体内的各个服务器进行双模式散热冷却，综合利用了风冷散热方式和水冷散热方式的优势特点，能够有效提高服务器机柜的散热性能，降低散热过程中产生的振动和噪音，保证服务器长期处于高性能运行状态。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种

具体实施方式

的整体结构示意图。

图2为图1中所示的A圈内结构放大示意图。

其中，图1—图2中：

安装箱体—1，柜体—2，冷却管—3，通风管—4，储液箱—5，垂向冷管—6，垂向热管—7，间隔板—8，散热延伸板—9，导气管—10，集气管—11，集水腔—12，驱动缸—13，活塞杆—14，单向阀—15，驱动电机—16，输出轴—17，传动部件—18，散热叶片—19，灌水管—20，第一连通管—21，第二连通管—22，支脚—23；

通风窗—101，排气窗—201，热水腔—501，冷水腔—502，散热孔—901，齿轮—181，齿条—182。

具体实施方式

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图，图2为图1中所示的A圈内结构放大示意图(图中所示箭头为气体或液体流动方向)。

在本发明所提供的一种具体实施方式中，气液综合散热装置主要包括安装箱体1、柜体2、冷却管3、通风管4、水冷系统和风冷系统。

其中，安装箱体1和柜体2为本装置的主体结构，柜体2设置在安装箱体1上，主要用于安装各个服务器，而安装箱体1则用于安装本装置的其余零部件。在安装箱体1的底部可设置多个支脚23，对安装箱体1进行支承。

冷却管3设置有多根，均水平设置在柜体2内，主要用于承载和安装服务器，同时在各根冷却管3内流通有冷却液，通过面与面之间的接触热传递实现对服务器的水冷散热。通风管4同样设置有多根，均连通在柜体2内，主要用于对柜体2内部吹入冷空气，通过空气对流的方式实现对各个服务器的风冷散热。

同时，水冷系统设置在安装箱体1内，主要用于使各根冷却管3内的冷却液进行循环流动，以重复进行散热作业，保持长期稳定的水冷散热。风冷系统也设置在安装箱体1内，主要用于使各根通风管4持续对柜体2内吹入冷空气，保持长期稳定的风冷散热。

如此，本实施例所提供的气液综合散热装置，同时启用风冷散热和水冷散热方式对柜体2内的各个服务器进行双模式散热冷却，综合利用了风冷散热方式和水冷散热方式的优势特点，能够有效提高服务器机柜的散热性能，降低散热过程中产生的振动和噪音，保证服务器长期处于高性能运行状态。

在关于通风管4的一种优选实施方式中，各根通风管4可均埋设在柜体2的底部，如此，外界空气将从柜体2的底部朝其内部喷射气流，垂直朝上对各根冷却管3上安装的服务器进行风冷散热。同时，为保证吸收了服务器产生的热量的热空气能够迅速排出外界，本实施例在柜体2的各侧壁顶部位置均开设了排气窗201，该排气窗201与外界连通，可使朝上流动的气流顺利从排气窗201流动到外界。当然，通风管4在柜体2上的埋设位置并不固定，比如还可以埋设在柜体2的各侧壁上，同时排气窗201的开设位置同样不固定。

在关于水冷系统的一种优选实施方式中，该水冷系统主要包括储液箱5、垂向冷管6、垂向热管7和动力机构。其中，储液箱5设置在安装箱体1内，主要用于储存冷却液，同时对吸收了热量的冷却液进行降温冷却，使其能够循环使用。垂向冷管6和垂向热管7分别贴附设置在柜体2的两侧内壁上，并且沿垂向方向延伸至柜体2的顶部内壁，各根冷却管3的两端分别与垂向冷管6和垂向热管7连通。动力机构设置在安装箱体1内，并且与储液箱5连通，主要用于将储存在其中的冷却液泵入到垂向冷管6中，同时，垂向热管7的出水口与储液箱5连通。如此，在动力机构的动力作用下，储液箱5内储存的冷却液即可依次流经动力机构、垂向冷管6、各根冷却管3、垂向热管7并流回到储液箱5中，如此形成往复循环流动。其中，温度较低的冷却液从垂向冷管6中进入，并流经各根冷却管3，在冷却管3中对各个服务器进行散热，之后，吸收了热量后的冷却液进入垂向热管7中，并流回储液箱5中进行重新冷却。

进一步的，考虑到储液箱5中可能同时存在较热的冷却液和较冷的冷却液，为防止两者充分混合导致削弱散热性能，本实施例在储液箱5的内底面上立设了间隔板8。具体的，该间隔板8可倾斜设置在储液箱5的内底面上，其顶部一直延伸到储液箱5的内顶面上，但不与内顶面抵接，保持一定缝隙。通过间隔板8可将储液箱5内的储存空间分隔为两部分，即热水腔501及冷水腔502。其中，与垂向热管7的出水口连通的空间为热水腔501，而与垂向热管7的进水口连通的空间为冷水腔502。热水腔501内的冷却液可通过间隔板8顶部与储液箱5的内顶面之间的窄缝流入到冷水腔502。同时，为及时对热水腔501内的吸收了热量的冷却液进行降温冷却，本实施例在储液箱5的底部外壁上设置了多块散热延伸板9。具体的，各块散热延伸板9的顶端连接在储液箱5的底部外壁上，同时底端一直延伸到安装箱体1的底部，而安装箱体1的底部侧壁上开设有通风窗101，可通过通风窗101对安装箱体1内进行通风。如此，各块散热延伸板9可大量吸收冷却液中的热量，并通过自身较大的表面积在安装箱体1底部的通风区域进行散热，对热水腔501中的冷却液进行降温冷却。之后，在动力机构的动力作用下，即可将冷却后的冷却液从热水腔501中抽入到冷水腔502中，再从冷水腔502中抽出到垂向冷管6中进行循环流动。

不仅如此，为进一步提高各块散热延伸板9的散热效率，本实施例还在各块散热延伸板9的表面上开设了若干个通孔，即散热孔901。通过各个散热孔901的设置，可使各块散热延伸板9增大与空气的接触面积，从而提高散热效率。

在关于风冷系统的一种优选实施方式中，该风冷系统主要包括导气管10、集气管11和动力机构。其中，导气管10开设在安装箱体1的侧壁上，其外管口与外界空气连通，内管口与动力机构连通，主要用于将外界空气导入到动力机构中。同时，集气管11可设置在安装箱体1内，并安装在储液箱5的顶部，主要用于同时与各根通风管4连通，将外界空气同时导入各根通风管4中。而动力机构连通在导气管10与集气管11之间，主要用于产生动力将外界空气从导气管10处泵入到集气管11中。需要说明的是，风冷系统中的动力机构与水冷系统中的动力机构，两者可共同使用同一个部件，也可以单独使用两个部件，本实施例中以共同使用同一个部件为例进行说明。

进一步的，考虑到外界空气从导气管10中引入后，由于受到外界气温的影响，其温度可能并不低，若直接作用于服务器，则散热效果并不明显，针对此，本实施例在水冷系统中增设了集水腔12，以利用水冷系统中温度较低的冷却液率先对引入的外界空气进行冷却。具体的，该集水腔12可安装在柜体2的底部位置，同时，集水腔12连通在垂向冷管6的进水口与动力机构的出水口之间，即从动力机构中抽出的冷却液需要先经过集水腔12后再达到垂向冷管6中。重要的是，在柜体2的底部埋设的各根通风管4，而集水腔12也安装在柜体2的底部，如此，各根通风管4将贯穿集水腔12后再伸出到柜体2内部，当然，两者间相连位置处均设置有密封部件，气液流动互不影响。如此设置，各根通风管4中的外界空气，在通过集气管11后流经各根通风管4的过程中，将穿过集水腔12内部，从而在集水腔12内部与温度较低的冷却液进行热交换，实现对外界空气的冷却，之后冷空气再从各根通风管4进入到柜体2内部对服务器进行对流散热，能够有效提高散热效果。

在关于动力机构的一种优选实施方式中，该动力机构主要包括驱动缸13、活塞杆14和驱动组件。其中，驱动缸13设置在安装箱体1内，具体可与储液箱5的端壁相连。在驱动缸13内设置有活塞杆14，该活塞杆14可滑动地设置在驱动缸13内。而驱动组件设置在安装箱体1内，并与活塞杆14的外端(内端置于驱动缸13内)相连，主要用于驱动活塞杆14在驱动缸13内进行往复滑动。由于活塞杆14的存在，将驱动缸13的内部空间分隔为两部分，即无杆腔和有杆腔，在活塞杆14往复滑动的过程中，无杆腔与有杆腔两部分空间内的压力往复减小及增大。同时，为保证驱动缸13能够顺利将冷却液泵入到集水腔12中以及将外界空气泵入到集气管11中，本实施例在驱动缸13的无杆腔壁上开设了进水口和出水口，同时在驱动缸13的有杆腔壁上开设了进气口和出气口。其中，驱动缸13的进水口与储液箱5中的冷水腔502连通，出水口与集水腔12连通，而驱动缸13的进气口与导气管10连通，出气口与集气管11连通。并且，在驱动缸13的进水口、出水口、进气口、出气口均设置有单向阀15，以防止气体或液体倒流回有杆腔或无杆腔内。

如此，水冷系统与风冷系统共同使用一个驱动缸13作为泵使用，其工作原理如下：当活塞杆14从驱动缸13的顶部下行时，无杆腔内逐渐形成真空，将冷水腔502中的冷却液从进水口处吸入到无杆腔中，直至最大容积。同时，在活塞杆14的下行过程中，有杆腔的空间逐渐压缩，将有杆腔内的外界空气从出气口处全部排出至集气管11，实现风冷散热。当活塞杆14从驱动缸13的底部上行时，无杆腔的空间逐渐被压缩，其中的冷却液逐渐被推入到集水腔12中，后通过垂向冷管6进入各根冷却管3，实现水冷散热。同时，在活塞杆14的上行过程中，有杆腔内逐渐形成真空，将外界空气从导气管10处吸入到有杆腔中，直至最大容积。在活塞杆14下一次下行时，由于集水腔12内已经蓄积有一定量的冷却液，外界空气经过集气管11和通风管4时，还将受到冷却液的冷却，温度得到降低。

接上述，活塞杆14在驱动缸13内的上行下行往复运动需要依靠驱动组件的动力驱动。在关于驱动组件的一种优选实施方式中，该驱动组件主要包括驱动电机16和传动部件18。其中，驱动电机16设置在安装箱体1内，在其输出端上连接有输出轴17，可与在驱动电机16的驱动下同步旋转。传动部件18套设在输出轴17上，并且与活塞杆14的外端相连，主要用于将驱动电机16的动力传递到活塞杆14上，使得活塞杆14进行往复滑动。当然，由于活塞杆14进行上行与下行往返运动，因此驱动电机16优选可采用三相异步电机，能够灵活地进行转向控制。对于传动部件18，本实施例中优选可采用齿轮齿条传动机构，其中，齿轮181可套设在输出轴17上，与其同步旋转，而齿条182可连接在活塞杆14的外端上，如此通过齿轮181与齿条182之间的啮合传动，即可顺利驱动活塞杆14进行直线运动。

此外，本实施例中，驱动电机16具体可设置在安装箱体1的一侧底部位置，并且与通风窗101的开设位置互相正对，同时考虑到储液箱5底设置的各块散热延伸板9也位于安装箱体1的底部，并且利用安装箱体1底部开设的通风窗101进行通风散热，为此，本实施例还在驱动电机16的输出轴17上套设有散热叶片19。当输出轴17旋转时，散热叶片19能够同步进行旋转，并产生旋转气流对各块散热延伸板9进行散热，提高对储液箱5中的冷却液的散热效果。当然，由于输出轴17是正转与翻转周期交替进行的，因此，对于散热叶片19产生的效果是：当其反转时，将外界空气吸入到安装箱体1底部，在此过程中对各块散热延伸板9进行散热，当其正转时，将吸收了热量的空气从通风窗101处吹出至外界，如此完成循环。

另外，如图1所示，由于驱动缸13的设置位置与集水腔12、集气管11的设置位置较远，为方便连通，本实施例在安装箱体1内增设了第一连通管21和第二连通管22。其中，第一连通管21的两端分别连接在驱动缸13的出水口与集水腔12的进水口之间，具体呈Z字型，而第二连通管22的两端分别连接在驱动缸13的出气口与集气管11的进气口之间，具体呈U字型。当然，第一连通管21和第二连通管22的形状和尺寸、长度等参数并不固定，具体需要根据实际安装空间而定。

不仅如此，考虑到水冷系统中冷却液在长期运行下会因为蒸发等因素导致量逐渐减少，为此，本实施例还在储液箱5的一端连接了灌水管20，通过该灌水管20可将新的冷却液灌入到储液箱5中。

本实施例还提供一种服务器机柜，主要包括气液综合散热装置，该气液综合散热装置与前述内容相同，此处不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。