《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》是曙光信息產業（北京）有限公司於2013年7月17日申請的專利，該專利的公布號為CN103399624A，授權公布日為2013年11月20日，發明人是沈衛東、邵宗有、李可、劉金星、李寶雨。
《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》提供了一種用於刀片式伺服器的冷卻組件，包括：至少兩個換熱器（1），每個換熱器（1）均具有換熱進口（2）和換熱出口（3）；以及水平配冷單元（6），具有冷媒入口（4）和冷媒出口（5），其中，水平配冷單元（6）內設定有：一端與冷媒入口（4）流體連通、另一端分別與換熱進口（2）流體連通的第一冷媒管路（12）；以及一端與冷媒出口（5）流體連通、另一端分別與換熱出口（3）流體連通的第二冷媒管路（13）。另外該發明還提供了一種刀片式伺服器。該發明至少能夠實現對冷媒進行充分、高效地利用。
2020年7月14日，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器
- 申請人：曙光信息產業（北京）有限公司
- 申請日：2013年7月17日
- 申請號：2013103009145
- 公布號：CN103399624A
- 公布日：2013年11月20日
- 發明人：沈衛東、邵宗有、李可、劉金星、李寶雨
- 地址：北京市海淀區東北旺西路8號院36號樓
- Int. Cl.：G06F1/20(2006.01)I
- 代理機構：北京德恆律治智慧財產權代理有限公司
- 代理人：章社杲、孫征
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
常見的計算機大都依靠冷空氣給機器降溫，而水冷或液冷有兩大好處：一是它把冷卻劑直接導向熱源，而不是象風冷那樣間接製冷；二是和風冷相比，每單位體積所傳輸的熱量即散熱效率高達3500倍。水冷散熱器在2008年左右就出現在市場，各伺服器巨頭和其他一些專注數據中心技術的公司都先後推出過水冷散熱產品。
蒸發冷卻從熱學原理上是利用流體沸騰時的汽化潛熱帶走熱量。這種利用流體沸騰時的汽化潛熱的冷卻方式就叫做“蒸發冷卻”。由於流體的汽化潛熱要比流體的比熱大很多，所以蒸發冷卻的冷卻效果更為顯著。
2013年前，市面上的液冷伺服器採用的製冷劑為水。眾所周知，有雜質的水是一種良導體，會造成電路板短路。雖然2013年前的水冷散熱器廠家保證其產品完全密封無泄漏，但這始終是一種隱患，使得大多數伺服器廠家對這一技術望而卻步。
另一方面，採用水冷技術對刀片式伺服器進行冷卻的時候，如何對冷媒進行充分利用，以對刀片式伺服器的每個刀片都充分冷卻仍是一個較難的問題。
發明內容
專利目的
《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的目的在於提供一種用於刀片式伺服器的冷卻組件及一種刀片式伺服器，以至少實現對冷媒進行充分、高效地利用。
技術方案
一方面，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》提供了一種用於刀片式伺服器的冷卻組件，包括：至少兩個換熱器，每個換熱器均具有換熱進口和換熱出口；以及水平配冷單元，具有冷媒入口和冷媒出口，其中，水平配冷單元內設定有：一端與冷媒入口流體連通、另一端分別與換熱進口流體連通的第一冷媒管路；以及一端與冷媒出口流體連通、另一端分別與換熱出口流體連通的第二冷媒管路。
優選地，該冷卻組件還包括：第一豎直配冷單元和第二豎直配冷單元，其中，第一豎直配冷單元與水平配冷單元的冷媒入口流體連通，第二豎直配冷單元與水平配冷單元的冷媒出口流體連通。
優選地，第一豎直配冷單元與第二豎直配冷單元彼此間隔開設定，其中，水平配冷單元位於第一豎直配冷單元和第二豎直配冷單元之間。
優選地，第一冷媒管路為第一冷媒盤管，第二冷媒管路為第二冷媒盤管，其中，第一冷媒盤管的一端經由冷媒入口與第一豎直配冷單元流體連通；另一端設有分別與各換熱器中的換熱進口流體連通的第一歧管，其中，第二冷媒盤管的一端經由冷媒出口與第二豎直配冷單元流體連通；另一端設有分別與各換熱器中的換熱出口流體連通的第二歧管。
優選地，第一歧管與換熱進口之間通過製冷劑進管連通，第二歧管與換熱出口之間通過製冷劑出管連通。
優選地，第一豎直配冷單元與第一冷媒盤管的上述一端之間連線有第一連線管，第二豎直配冷單元與第二冷媒盤管的上述一端之間連線有第二連線管。
優選地，第一連線管與第一冷媒盤管的接合處、第二連線管與第二冷媒盤管的接合處、製冷劑進管與第一歧管的接合處、以及製冷劑出管與第二歧管的接合處，均配置有快速接頭，其中，快速接頭包括子體部和母體部，其中，冷媒在子體部與母體部插緊時流通；冷媒在子體部和母體部斷開時截流。
另一方面，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》還提供了一種刀片式伺服器，具有冷卻組件，該冷卻組件為上述任一種的冷卻組件，其中，每個換熱器與刀片式伺服器的每個刀片內的被冷卻元件表面形狀配合且相互接觸地設定。
優選地，被冷卻元件為刀片式伺服器的每個刀片內的主機板上的CPU。
改善效果
《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的有益技術效果在於：
（1）在《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的冷卻組件中，由於其包括至少兩個換熱器和水平配冷單元，並且水平配冷單元中設定有第一冷媒管路和第二冷媒管路，第一冷媒管路的一端與水平配冷單元的冷媒入口流體連通，另一端分別與各換熱器的換熱進口流體連通。相應地，第二冷媒管路的一端與水平配冷單元的冷媒出口流體連通，另一端分別與各換熱器的換熱出口流體連通。換言之，第一和第二冷媒管路在該發明中的冷卻組件中實際起到的作用是對冷媒進行分流和匯流，如此，冷媒相應的分配到各個換熱器中用於對被冷卻物體進行冷卻，然後經換熱的冷媒再進行匯流流出，這樣對冷媒的分流可實現對多個被冷卻物體進行冷卻，從而達到了對冷媒進行充分、高效地利用。
（2）而且，由於第一和第二冷媒管路起到了分流和匯流的作用，所以可以有效的減少冷卻組件對諸如配冷管的各種管道的使用，從而有效地提高冷卻組件的整體性，並減低了其製造成本。
（3）進一步，在《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》中的第一連線管與第一冷媒盤管的接合處、第二連線管與第二冷媒盤管的接合處、製冷劑進管與第一歧管的接合處、以及製冷劑出管與第二歧管的接合處均配置有快速接頭，當該發明使用的冷媒為液態冷媒時，快速接頭的子體部和母體部可以在插緊時流通、斷開時截流，所以可以有效地防止冷媒泄露產生的不利影響。
（4）對於《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的刀片式伺服器而言，其採用了上述的冷卻組件，並且每個換熱器與刀片式伺服器的每個刀片內的被冷卻元件表面形狀配合且相互接觸地設定，所以可以對刀片式伺服器中每個刀片都進行充分的冷卻，因此與採用諸如風扇牆的冷卻模組對刀片式伺服器整體進行風冷冷卻的2013年之前的技術相比，該發明大幅提高了刀片式伺服器的冷卻效果。
（5）另外，當採用液態冷媒時，液態冷媒與被冷卻元件之間的熱交換效果要遠遠好於風冷冷卻的熱交換效果，因此可以進一步提高刀片式伺服器的冷卻效果。並且，相較於2013年之前的技術的風冷冷卻，該發明的如果採用液冷冷卻，其噪音要遠低於風冷冷卻。
附圖說明
圖1是《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》冷卻組件的結構示意圖；
圖2是《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》冷卻組件中換熱器的結構示意圖。
技術領域
《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》涉及一種用於刀片式伺服器的冷卻組件及一種刀片式伺服器。
權利要求
1.一種用於刀片式伺服器的冷卻組件，其特徵在於，包括：至少兩個換熱器（1），每個所述換熱器（1）均具有換熱進口（2）和換熱出口（3）；以及水平配冷單元（6），具有冷媒入口（4）和冷媒出口（5），其中，所述水平配冷單元（6）內設定有：一端與所述冷媒入口（4）流體連通、另一端分別與所述換熱進口（2）流體連通的第一冷媒管路（12）；以及一端與所述冷媒出口（5）流體連通、另一端分別與所述換熱出口（3）流體連通的第二冷媒管路（13）。
2.根據權利要求1所述的冷卻組件，其特徵在於，還包括：第一豎直配冷單元（8）和第二豎直配冷單元（9），其中，所述第一豎直配冷單元（8）與所述水平配冷單元（6）的冷媒入口（4）流體連通，所述第二豎直配冷單元（9）與所述水平配冷單元（6）的冷媒出口（5）流體連通。
3.根據權利要求2所述的冷卻組件，其特徵在於，所述第一豎直配冷單元（8）與所述第二豎直配冷單元（9）彼此間隔開設定，其中，所述水平配冷單元（6）位於所述第一豎直配冷單元（8）和所述第二豎直配冷單元（9）之間。
4.根據權利要求2所述的冷卻組件，其特徵在於，所述第一冷媒管路（12）為第一冷媒盤管，所述第二冷媒管路（13）為第二冷媒盤管，其中，所述第一冷媒盤管的一端經由所述冷媒入口（4）與所述第一豎直配冷單元（8）流體連通；另一端設有分別與各所述換熱器（1）中的所述換熱進口（2）流體連通的第一歧管（14），其中，所述第二冷媒盤管的一端經由所述冷媒出口（5）與所述第二豎直配冷單元（9）流體連通；另一端設有分別與各所述換熱器（1）中的所述換熱出口（3）流體連通的第二歧管（15）。
5.根據權利要求4所述的冷卻組件，其特徵在於，所述第一歧管（14）與所述換熱進口（2）之間通過製冷劑進管（10）連通，所述第二歧管（15）與所述換熱出口（3）之間通過製冷劑出管（11）連通。
6.根據權利要求4所述的冷卻組件，其特徵在於，所述第一豎直配冷單元（8）與所述第一冷媒盤管的所述一端之間連線有第一連線管（16），所述第二豎直配冷單元（9）與所述第二冷媒盤管的所述一端之間連線有第二連線管（17）。
7.根據權利要求5或6所述的冷卻組件，其特徵在於，所述第一連線管（16）與所述第一冷媒盤管的接合處、所述第二連線管（17）與所述第二冷媒盤管的接合處、所述製冷劑進管（10）與所述第一歧管（14）的接合處、以及所述製冷劑出管（11）與所述第二歧管（15）的接合處，均配置有快速接頭，其中，所述快速接頭包括子體部和母體部，其中，冷媒在所述子體部與所述母體部插緊時流通；所述冷媒在所述子體部和所述母體部斷開時截流。
8.一種刀片式伺服器，具有冷卻組件，其特徵在於，所述冷卻組件為上述任一權利要求所述的冷卻組件，其中，每個所述換熱器（1）與所述刀片式伺服器的每個刀片（7）內的被冷卻元件表面形狀配合且相互接觸地設定。
9.根據權利要求8所述的刀片式伺服器，其特徵在於，所述被冷卻元件為所述刀片式伺服器的每個刀片（7）內的主機板上的CPU。
實施方式
參照圖1和圖2描述《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的用於刀片式伺服器的冷卻組件。
圖1和圖2分別示出的是《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》冷卻組件的結構示意圖和換熱器的結構示意圖，其包括至少兩個換熱器1以及水平配冷單元6，其中，每個換熱器1均具有換熱進口2和換熱出口3，水平配冷單元6具有冷媒入口4和冷媒出口5。進一步，水平配冷單元6內設定有第一冷媒管路12和第二冷媒管路13，其中，第一冷媒管路12一端與冷媒入口4流體連通、另一端分別與換熱進口2流體連通，第二冷媒管路13的一端與冷媒出口5流體連通、另一端分別與換熱出口3流體連通。
因此，在《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的冷卻組件中，由於其包括至少兩個換熱器1和水平配冷單元6，並且水平配冷單元6中設定有第一冷媒管路12和第二冷媒管路13，第一冷媒管路12的一端與水平配冷單元6的冷媒入口4流體連通，另一端分別與各換熱器1的換熱進口2流體連通。相應地，第二冷媒管路13的一端與水平配冷單元6的冷媒出口5流體連通，另一端分別與各換熱器1的換熱出口3流體連通。換言之，第一和第二冷媒管路12、13在該發明的冷卻組件中實際起到的作用是對冷媒進行分流和匯流，如此，冷媒相應的分配到各個換熱器1中用於對被冷卻物體進行冷卻，然後經換熱的冷媒再進行匯流流出，這樣對冷媒的分流可實現對多個被冷卻物體進行冷卻，從而達到了對冷媒進行充分、高效地利用。
而且，由於第一和第二冷媒管路12、13起到了分流和匯流的作用，所以可以有效的減少冷卻組件對諸如配冷管的各種管道的使用，從而有效地提高冷卻組件的整體性，並減低了其製造成本。
繼續參照圖1，冷卻組件還包括第一豎直配冷單元8和第二豎直配冷單元9，其中，第一豎直配冷單元8與水平配冷單元6的冷媒入口4流體連通，第二豎直配冷單元9與水平配冷單元6的冷媒出口5流體連通。
優選的如圖1所示，第一豎直配冷單元8和第二豎直配冷單元9彼此間隔開設定，並且水平配冷單元6位於第一豎直配冷單元8和第二豎直配冷單元9之間。
具體而言，第一冷媒管路12可以為第一冷媒盤管，第二冷媒管路13可以為第二冷媒盤管。其中，第一冷媒盤管的一端經由冷媒入口4與第一豎直配冷單元8流體連通、另一端設有分別與各換熱器1中的換熱進口2流體連通的第一歧管14；第二冷媒盤管的一端經由冷媒出口5與第二豎直配冷單元9流體連通；另一端設有分別與各換熱器1中的換熱出口3流體連通的第二歧管15。
此外，第一歧管14和換熱進口2之間通過製冷劑進管10連通，而第二歧管和換熱出口3之間通過製冷劑出管11連通。進一步，第一豎直配冷單元8與第一冷媒盤管的上述一端之間連線有第一連線管16，第二豎直配冷單元9與第二冷媒盤管的上述一端之間連線有第二連線管17。
特別地，第一連線管16與第一冷媒盤管的接合處、第二連線管17與第二冷媒盤管的接合處、製冷劑進管10與第一歧管14的接合處、以及製冷劑出管11與第二歧管15的接合處，均配置有快速接頭，其中，快速接頭包括子體部和母體部，並且冷媒在子體部與母體部插緊時流通，而在子體部和母體部斷開時截流。
所以，當《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》使用的冷媒為液態冷媒時，快速接頭的子體部和母體部可以在插緊時流通、斷開時截流，這可以有效地防止冷媒泄露產生的不利影響。
優選地，第二豎直配冷單元9還可以流體連通於另一換熱裝置，該換熱裝置可以對從第二豎直配冷單元9流出的經換熱的冷媒進行冷卻，即，使冷媒再次相變降溫，然後冷媒重新回流至第一豎直配冷單元8繼續對伺服器進行冷卻，從而形成冷媒的循環迴路，這樣，就可以實現冷媒的循環利用。
此外，在一個優選的實施例中，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》中所採用的冷媒可以是沸點在30～70℃之間的氟化物，這種氟化物無毒、無污染、不腐蝕金屬，並且具有很高的絕緣性。例如，該冷媒可以是CF3CHCl2、C4F9OCH3、C3H7Br、C3Cl2HF5、C2Cl2H3F、C2Cl3F3中任一種或幾種。當採用這種氟化物作為冷媒時，其可以在換熱器1中與待冷卻物進行熱交換，以形成蒸發換熱冷卻。應當理解，此處的“蒸發換熱冷卻”指的是冷媒從液態轉變成氣態，進而利用這一相變過程吸收待冷卻物的熱量。但是也可採用其他形式的冷媒，這可以根據具體使用情形而定，該發明並不局限於此。
另一方面，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》還提供了一種刀片式伺服器，其具有冷卻組件，該冷卻組件為前述任一的冷卻組件。其中，每個換熱器1與刀片式伺服器的每個刀片7內的被冷卻元件表面形狀配合且相互接觸地設定。在一個優選的實施例中，被冷卻元件可以為刀片式伺服器的每個刀片7內的主機板上的CPU。
因此，對於《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的刀片式伺服器而言，其採用了上述的冷卻組件，並且每個換熱器1與刀片式伺服器的每個刀片內的被冷卻元件表面形狀配合且相互接觸地設定，所以可以對刀片式伺服器中每個刀片都進行充分的冷卻，因此與採用諸如風扇牆的冷卻模組對刀片式伺服器整體進行風冷冷卻的2013年之前的技術相比，該發明大幅提高了刀片式伺服器的冷卻效果。
在此需要指出的是，對於任一一種伺服器而言，其CPU的發熱量占整個伺服器中發熱量的絕大部分，所以，只需對CPU進行高效地降溫冷卻即可實現對整個伺服器的冷卻。
另外，當採用液態冷媒時，液態冷媒與被冷卻元件之間的熱交換效果要遠遠好於風冷冷卻的熱交換效果，因此可以進一步提高刀片式伺服器的冷卻效果。並且，相較於2013年之前的技術的風冷冷卻，該發明的如果採用液冷冷卻，其噪音要遠低於風冷冷卻。
應注意，在圖1所示實施例中，其示出的刀片式伺服器僅為一個，並且僅具有一套水平配冷單元6。然而可以理解，在一個優選的實施例中，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》的冷卻組件可以具有多套水平配冷單元6，每套水平配冷單元6用於一個刀片式伺服器，即，只需在第一和第二豎直配冷單元8、9之間連線多個水平配冷單元6就可以實現對多個刀片式伺服器進行冷卻。
榮譽表彰
2020年7月14日，《用於刀片式伺服器的冷卻組件、刀片式伺服器》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
