一种机柜液冷装置及服务器机柜的制作方法

1.本发明涉及设备散热技术领域，特别是涉及一种机柜液冷装置及服务器机柜。


背景技术：

2.服务器机柜通常用来组合安装面板、插件、插箱、电子元件、器件和女机械零部件，使其构成一个整体的安装箱。服务器机柜为了保证电子元器件能够稳定可靠地工作，普遍采用风冷装置进行散热，且采用整体的机柜进行供冷。但是，服务器机柜在使用率低时采用风冷散热会造成能源损耗大，从而降低了机柜性能。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本发明，以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的机柜液冷装置及服务器机柜。
4.依据本发明的第一方面，本发明提供了一种机柜液冷装置，所述装置包括：
5.矩形框架，可拆连接于机柜的内部；
6.立面架，安装于所述矩形框架上，且位于所述机柜内的待散热设备的侧面；
7.横面架，安装于所述矩形框架中，所述横面架与所述立面架相互垂直，且位于所述待散热设备的顶面；
8.第一液冷管，在所述立面架上呈螺旋形分布，且与冷源动力输出器的第一导液口和第二导液口形成连通；
9.第二液冷管，固定于所述横面架的下方，且与冷源动力输出器的第三导液口和第四导液口形成连通，其中，所述第二液冷管为盘管；
10.通讯模块，与所述冷源动力输出器信号连接，并且，所述通讯模块与机柜内采集待散热设备的温感装置连接，用以通过待散热设备的设备温度调整所述第一液冷管和第二液冷管内液冷介质的运行状态。
11.可选的，所述第二液冷管包括第一盘管和与所述第一盘管通过焊接连通的第二盘管，所述第一盘管与所述第三导液口或第四导液口连通；其中，
12.所述第一盘管包括依序连通的若干个u形部，所述第二盘管包括第一弯折部和第二弯折部，所述第一弯折部和第二弯折部并列设置，且由所述矩形框架的外边缘向内盘成环形；
13.所述第一弯折部的一端部和第二弯折部的一端部在所述立面架的中部形成连通，所述第一弯折部的另一端部与所述第一盘管连通，所述第二弯折部的另一端部与所述第四导液口或第三导液口连通。
14.可选的，所述第一弯折部和第二弯折部由所述矩形框架的外边缘向内盘成圆环形或方环形，并且，在盘成方环形时，所述第一弯折部和第二弯折部形成的转折处设置有圆角过渡部。
15.可选的，所述冷源动力输出器包括分别安装于所述立面架上的第一压缩机和第二
压缩机；
16.所述第一导液口和第三导液口通过所述第一压缩机形成连通，所述第二导液口和第四导液口通过所述第二压缩机形成连通。
17.可选的，所述通讯模块与机柜的控制模块信号连接，在设备温度小于第一预设温度的情况下，所述控制模块控制所述第一压缩机或第二压缩机工作，以通过所述第一液冷管进行降温；在设备温度大于第一预设温度的情况下，所述控制模块控制所述第一压缩机和第二压缩机工作，以通过所述第一液冷管和第二液冷管同时进行降温。
18.可选的，在设备温度大于第二预设温度的情况下，所述控制模块控制所述第一压缩机、第二压缩机以及机柜内的风冷装置工作，以通过所述第一液冷管、第二液冷管以及风冷装置同时进行降温，其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。
19.可选的，所述横面架由两根固定杆交叉形成，并且，两根所述固定杆的四个端部分别位于所述矩形框架的四个顶点上。
20.可选的，所述立面架上还设置有防护架，所述防护架位于第一液冷管的外侧，用以保护所述第一液冷管。
21.可选的，所述矩形框架上还设置有卡扣，所述装置通过卡扣固定于所述机柜的内部。
22.依据本发明的第二方面，本发明提供了一种服务器机柜，所述服务器机柜包括上述任意一项所述的机柜液冷装置。
23.与现有技术相比，本发明包括可拆连接于机柜的内部的矩形框架，安装于矩形框架上的立面架和横面架、在立面架上呈螺旋形分布的第一液冷管、固定于横面架下方的第二液冷管以及与冷源动力输出器信号连接的通讯模块。立面架位于机柜内的待散热设备的侧面，横面架与立面架相互垂直且位于待散热设备的顶面。第一液冷管与冷源动力输出器的第一导液口和第二导液口形成连通。第二液冷管与冷源动力输出器的第三导液口和第四导液口连通，其中，第二液冷管为盘管。通讯模块与机柜内采集待散热设备的温感装置连接，用以通过待散热设备的设备温度调整第一液冷管和第二液冷管内液冷介质的运行状态。由此，当服务器机柜在使用率低时，通过冷源动力输出器工作使得第一液冷管和/或第二液冷管内的液冷介质开始循环吸收热量，进行降温。通过增加第一液冷管和第二液冷管的导热面积保证降温效率时也能够降低能源损耗，优化了机柜性能。
24.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
25.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。
26.在附图中：
27.图1是本发明实施例提供的一种机柜液冷装置在机柜内安装的透视图；
28.图2是本发明实施例提供的一种机柜液冷装置的结构示意图；
29.图3是本发明实施例提供的一种第一液冷管示例的结构示意图。
30.图4是本发明实施例提供的一种第二液冷管示例的结构示意图。
31.附图标记：1、矩形框架；2、立面架；3、横面架；4、第一液冷管；5、第二液冷管；51、第一盘管；511、u形部；52、第二盘管；521、第一弯折部；522、第二弯折部；523、圆角过渡部；6、第一导液口；7、第二导液口；8、第三导液口；9、第四导液口；10、第一压缩机；11、第二压缩机；12、防护架；13、卡扣；14、机柜。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.参照图1-4，本发明实施例提供了一种机柜液冷装置，所述装置包括矩形框架1、立面架2、横面架3、第一液冷管4、第二液冷管5以及通讯模块。其中：
34.所述矩形框架1可拆连接于机柜14的内部，用于所述液冷装置的其他部件的安装。例如，所述矩形框架1上还设置有卡扣13，卡扣13的数量至少为2个，且在矩形框架1的一侧固定。在所述机柜14内的框架安装位置上开设有卡槽，由此所述装置可以通过将卡扣13放置入卡槽内实现装置在机柜14的内部的快速固定。所述立面架2安装于所述矩形框架1上，其竖直放置且位于所述机构内的待散热设备的侧面，其中，所述立面架2的高度可以设置为1u，由此，可以便于实现所述液冷装置在机柜14内部以最小单元进行挂载。所述横面架3与所述立面架2相互垂直，其水平放置且固定于所述矩形框架1中，所述横面架3位于所述待散热设备的顶面。所述矩形框架1、立面架2以及横面架3形成一l形结构。
35.所述第一液冷管4在所述立面架2上呈螺旋形分布，且与冷源动力输出器的第一导液口6和第二导液口7形成连通。由于第一液冷管4是在立面架2上呈螺旋形分布，其不仅仅是增加了导热面积，还可以结合重力势能和管道光滑的过渡部，保证第一液冷管4内的液冷介质在很小的驱动力下就可以达到一定的介质流速，从而降低了能源消耗。所述第二液冷管5，固定于所述横面架3的下方，且与冷源动力输出器的第三导液口8和第四导液口9形成连通，其中，所述第二液冷管5为盘管。盘管可以理解为不是直管，而是通过形状的折叠具有一定长度的弯管。由此，增加了第一液冷管4和第二液冷管5的导热面积，从而能够提高降温效率。
36.一种示例中，若所述第一导液口6为进液口，对应的所述第二导液口7则为出液口；若所述第一导液口6为出液口，对应的所述第二导液口7则为进液口；若所述第三导液口8为进液口，对应的所述第四导液口9则为出液口；若所述第三导液口8为出液口，对应的所述第四导液口9则为进液口，在此不做过多限定。
37.所述通讯模块与所述冷源动力输出器信号连接，并且，所述通讯模块与机柜14内采集待散热设备的温感装置连接，用以通过待散热设备的设备温度调整所述第一液冷管4和第二液冷管5内液冷介质的运行状态。其中，待散热设备可以为中央处理器、路由器以及网络交换机等设备。由此，当服务器机柜14在使用率低(通过设备温度来量化，设备温度越低，机柜14使用率越低)时，通过冷源动力输出器工作使得第一液冷管4和/或第二液冷管5
内的液冷介质开始循环吸收热量，进行降温。从而降低能源损耗，优化了机柜14性能。
38.考虑到机柜14的横截面较大且为长方形，同时考虑到机柜14内的设备集成度较高，矩形框架1需与机柜14横截面形状相适配。由此，可以结合矩形框架1的形状来设计第二液冷管5的形状。一种可选的发明实施例，所述第二液冷管5包括第一盘管51和与所述第一盘管51通过焊接连通的第二盘管52，所述第一盘管51与所述第三导液口8或第四导液口9连通。在实际应用场景中，可以根据机柜14的尺寸来预先划分第一盘管51和第二盘管52的安装区域，例如，将机柜14内部的宽为边长确定出一个正方形区域，该正方形区域则为第二盘管52的安装区域，将其他区域确定为第一盘管51的安装区域。其中，所述第一盘管51包括依序连通的若干个u形部。本领域技术人员可以根据第一盘管51的安装区域来具体确定u形部511的数量，在此不做过多限定。所述第二盘管52包括第一弯折部521和第二弯折部522，所述第一弯折部521和第二弯折部522并列设置，且由所述矩形框架1的外边缘向内盘成环形。并且所述第一弯折部521的一端部和第二弯折部522的一端部在所述立面架2的中部形成连通。所述第一弯折部521的另一端部与所述第一盘管51连通，所述第二弯折部522的另一端部与所述第四导液口9或第三导液口8连通。
39.当所述第三导液口8为进液口时，所述第一盘管51与第三导液口8连通，对应的，所述第二弯折部522与第四导液口9连通；当所述第四导液口9为进液口时，所述第一盘管51与第四导液口9连通，对应的，所述第二弯折部522与第三导液口8连通。一种示例中，进入第一盘管51的液冷介质温度最低，流经若干个u形部511之后的液冷介质升高，由于机柜14的横截面过大，通过形状设计虽然增大了导热面积，但是降温管道中离第一盘管51的进液口越远的位置，其对应的液冷介质温度越高，其对位于此位置下的待散热设备的散热效率越低。由此，通过水平并列设置的第一弯折部521和第二弯折部522由矩形框架1的外边缘向内盘成环状，从而使得温度较低的液冷介质优先可以对各待散热设备进行导热。由于第一弯折部521内的液冷介质的温度低于第二弯折部522内的液冷介质的温度，在液冷降温过程中并列设置的第一弯折部521和第二弯折部522附近的空气也会进行热交换，从而能够保证待散热设备的散热一致性。在提高降温效率的同时还避免散热面积过大、散热不均导致局部区域温度过高的情况。另一方面，水平并列设置的第一弯折部521和第二弯折部522还可以很好的贴合在机柜14内的服务器上，保证了散热效果。
40.参照图1、图2和图4所示，一种可选的发明实施例，所述第一弯折部521和第二弯折部522由所述矩形框架1的外边缘向内盘成圆环形或方环形。其中，本领域技术人员可以根据待散热设备的集成度来确定第一弯折部521和第二弯折部522盘成圆环形或方环形的密度。在此不做过多限定。如图4所示，在盘成方环形时，所述第一弯折部521和第二弯折部522形成的转折处设置有圆角过渡部523。圆角过渡部523的是避免直角形的过滤部影响液冷介质的流速。从而能够优化了所述装置的降温性能，以此类推，在上述u形部511的转折处也可以通过圆角过渡部523进行过渡。
41.参照图2和图3所示，一种可选的发明实施例，所述冷源动力输出器包括分别安装于所述立面架2上的第一压缩机10和第二压缩机11。根据系统的液冷介质的循环，可以将第一压缩机10和第二压缩机11分别安装在所述立面架2的两端。所述第一导液口6和第三导液口8通过所述第一压缩机10形成连通。所述第二导液口7和第四导液口9通过所述第二压缩机11形成连通。例如，当第一导液口6为进液口时，则将第一液冷管4内的温度高的液冷介质
通过第一压缩机10进行压缩，并生成温度低的液冷介质通过第三导液口8流入到第一盘管51中，并通过第一盘管51和第二盘管52的导热循环，再将温度高的液冷介质通过第四进液口进入到第二压缩机11进行压缩，并生成温度低的液冷介质通过第二导液口7流入到第一液冷管4中进行导热，并将导热后的温度高的液冷介质再流入所述第一导液口6，从而形成到导热循环。
42.再例如，当第一导液口6为出液口时，将经过第一压缩机10压缩的温度低的液冷介质从第一导液口6流入第一液冷管4中，经过第一液冷管4中进行导热后，温度高的液冷介质从第二导液口7流入第二压缩机11进行压缩，生成温度低的液冷介质，并通过第四导液口9流入到第一盘管51中，通过第一盘管51和第二盘管52的导热循环，再将温度高的液冷介质通过第三进液口进入到第二压缩机11进行压缩。并将压缩后的温度低的液冷介质再次从第一导液口6流入第一液冷管4中，从而形成导热循环。
43.上述液冷介质可以为以下其中一种:水、氟化液、液化氨和机房空调系统冷却水。对应的，当液冷介质为机房空调系统冷却水时，所述冷源动力输出器即为机房空调系统，本领域技术人员可以通过在第一导液口6、第二导液口7、第三导液口8以及第四导液口9分别连接导流管，通过导流管与机房空调系统形成连通，以使机房空调系统冷却水能够通过导流管进入到第一液冷管4和/或第二液冷管5中。其中，本领域技术人员还可以对应安装导流阀等部件，从而能够控制机房空调系统冷却水的流向。在此不做过多限定。
44.一种可选的发明实施例，所述通讯模块与机柜14的控制模块信号连接。例如，预先在机柜14中的控制模块中预留出通讯模块的接线端口。第一压缩机10的工作线路耦接一第一开关，第二压缩机11的工作线路耦接一第二开关。在设备温度小于第一预设温度的情况下，所述控制模块控制所述第一压缩机10(第一导液口6为出液口)或第二压缩机11(第二导液口7为出液口)工作，以通过所述第一液冷管4进行降温。压缩机不工作时对液体介质的流通不产生影响。在设备温度大于第一预设温度的情况下，所述控制模块控制所述第一压缩机10和第二压缩机11工作，以通过所述第一液冷管4和第二液冷管5同时进行降温。在设备温度大于第二预设温度的情况下，所述控制模块控制所述第一压缩机10、第二压缩机11以及机柜14内的风冷装置工作，以通过所述第一液冷管4、第二液冷管5以及风冷装置同时进行降温，其中，所述第一预设温度小于第二预设温度。
45.通过上述动态降温方式可以降低机柜14在使用率低时采用风冷降温的能耗，优化了机柜14的节能性和实用性。上述第一预设温度和第二预设温度可以根据实际设备运行环境要求确定，例如，第一预设温度可以为25℃、30℃等。第二预设温度可以为40℃、50℃等，在此不做限定。一种示例中，当设备温度小于25℃时，使得其中一个压缩机工作通过第一液冷管4进行降温。当设备温度大于25℃时，使得两个压缩机同时工作。当设备温度大于40℃时，在两个压缩机同时工作的基础上，还驱动机柜14内的风冷装置进行工作，从而能够保证快速对待散热设备进行降温，避免待散热设备因为温度高而发生损坏。
46.在所述通讯模块中，还可以设置有对应的温度判定电路，例如，在判断设备温度时，所述温度判定电路可以采用可变基准电压和温感装置输入的温度传感电压信号作为比较器的输入端，通过比较器的输出端的电平高低来确定出所述设备温度所处于的范围。并通过多个电平输出端与控制模块信号连接，从而控制模块在运行过程中通过检测各电平输出端的电平高低就可以确定出设备温度所处于的范围，从而通过设备温度控制两个压缩机
和风冷装置的运行状态。对通讯模块中的具体电路结构不做过多限定。
47.参照图1、图2和图4所示，一种可选的发明实施例，所述横面架3由两根固定杆交叉形成，并且，两根所述固定杆的四个端部分别位于所述矩形框架1的四个顶点上。由此，横面架3与矩形框架1之间可以形成稳定的三角结构，从而能够提高所述横面架3的结构稳定性。所述第二液冷管5可以通过卡箍等器件固定于所述横面架3上。并且，通过两根固定杆交叉形成的横面架3可以有效减少灰尘粘附，从而避免灰尘积攒过多影响所述第二液冷管5的导热性能。所述立面架2上还设置有防护架12，所述防护架12位于第一液冷管4的外侧，用以保护所述第一液冷管4，防止拆卸设备时对所述第一液冷管4形成撞击。
48.一种服务器机柜，所述服务器机柜包括上述任一实施例所述的机柜液冷装置。
49.综上所述，所述装置包括位于机柜14内的矩形框架1，立面架2、横面架3、在立面架2上呈螺旋形分布的第一液冷管4、固定于横面架3下方的第二液冷管5以及与冷源动力输出器信号连接的通讯模块。第一液冷管4与冷源动力输出器形成连通。第二液冷管5与冷源动力输出器形成连通，其中，第二液冷管5为盘管。通讯模块与机柜14内的温感装置连接，用以通过待散热设备的设备温度调整第一液冷管4和第二液冷管5内液冷介质的运行状态。机柜14在使用率低时通过冷源动力输出器使得第一液冷管4和/或第二液冷管5的液冷介质循环进行降温。在保证降温效率时也能够降低能源损耗。
50.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
51.本领域技术人员易于想到的是：上述各个实施例的任意组合应用都是可行的，故上述各个实施例之间的任意组合都是本发明的实施方案，但是由于篇幅限制，本说明书在此就不一一详述了。
52.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
53.类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。
54.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。