一种热虹吸散热装置、服务器及服务器集群系统

技术领域

本申请涉及服务器散热技术领域，特别涉及一种热虹吸散热装置、服务器及服务器集群系统。

背景技术

目前，随着云计算、大数据等新型技术的发展，对服务器数据计算的存储量和计算量要求越来越高，随之对服务器的散热要求也越来越高。芯片作为服务器中的主要发热器件，随着芯片制作工艺的不断提高，芯片的功率也不断提升，随之而来，芯片的散热问题也变得越来越棘手。

相关技术中，热虹吸散热装置通过相变工质受热蒸发成气体来对服务器芯片进行散热，但是在实际使用过程中，相变工质携带热量传递至热虹吸散热装置的远离热源端后，热量不易在短时间内扩散，导致热虹吸散热装置的散热效率比较低，难以满足高功率芯片的散热要求。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请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一种热虹吸散热装置、服务器及服务器集群系统。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种热虹吸散热装置，用于服务器，所述服务器包括机箱和发热单元，所述发热单元连接于所述机箱内，所述热虹吸散热装置包括蒸发器、冷凝器、气管、液管和第一真空腔均热板；

所述蒸发器与所述发热单元连接，所述蒸发器分别通过所述气管和所述液管与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述第一真空腔均热板连接，所述蒸发器内填充有相变工质，所述蒸发器可在吸收所述发热单元的热量后将所述蒸发器内的所述相变工质汽化，汽化后的所述相变工质通过所述气管到达与所述蒸发器连通的所述冷凝器被放热冷凝后，再经过所述液管回流至所述蒸发器，以形成热虹吸散热回路。

可选地，沿所述机箱的高度方向，所述冷凝器高于所述蒸发器设置。

可选地，所述冷凝器包括壳体，所述壳体内设有第一腔体，所述气管和所述液管连接于所述壳体沿水平方向的中间位置，并与所述第一腔体连通。

可选地，所述第一真空腔均热板内嵌于所述第一腔体内，且位于所述第一腔体的底部。

可选地，所述热虹吸散热装置还包括多个第二真空腔均热板，所述多个第二真空腔均热板分别穿过所述壳体的底部，并与所述第一真空腔均热板连接；其中，

所述多个第二真空腔均热板沿所述第一真空腔均热板的延伸方向间隔设置，所述多个第二真空腔均热板均与所述第一真空腔均热板垂直。

可选地，所述第一真空腔均热板内设有第一毛细管，所述第二真空腔均热板内设有第二毛细管，所述第一毛细管与所述第二毛细管连通，所述第一毛细管和所述第二毛细管内填充有液体工质。

可选地，相邻的两个所述第二真空腔均热板之间设有所述第一翅片组件，所述第一翅片组件分别与所述壳体的底部和所述第二真空腔均热板连接。

可选地，所述蒸发器的表面设有第二翅片组件，所述第二翅片组件与所述蒸发器连接。

相对于现有技术，本申请实施例提供的热虹吸散热装置至少可以包括以下优点：

本申请实施例提出了一种热虹吸散热装置，所述热虹吸散热装置包括蒸发器、冷凝器、气管、液管和第一真空腔均热板，所述蒸发器与所述发热单元连接，所述蒸发器分别通过所述气管和所述液管与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述第一真空腔均热板连接，所述蒸发器内填充有相变工质，所述蒸发器可在吸收所述发热单元的热量后将所述蒸发器内的所述相变工质汽化，汽化后的所述相变工质通过所述气管到达与所述蒸发器连通的所述冷凝器被放热冷凝后，再经过所述液管回流至所述蒸发器，以形成热虹吸散热回路。这样，可以通过相变工质的汽化反应对服务器发热单元进行散热，同时在热虹吸散热装置的末端的冷凝器位置连接第一真空腔均热板，可以将传递来的热量快速的扩散至第一真空腔均热板的各个位置，从而提高了热虹吸散热装置的散热效率。

第二方面，本申请实施例还提出了一种服务器，所述服务器包括机箱、风扇、发热单元和上述的任一种热虹吸散热装置，所述机箱内设有容纳腔，所述风扇、所述发热单元和所述热虹吸散热装置均放置于所述容纳腔内，且均与所述机箱连接，所述热虹吸散热装置与所述发热单元连接，所述风扇靠近所述热虹吸散热装置设置，以对所述热虹吸散热装置进行散热。

所述服务器与所述热虹吸散热装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

第三方面，本申请实施例还提出了一种服务器集群系统，所述服务器集群系统包括至少一个上述的服务器。

所述服务器集群系统与所述服务器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例所述的一种热虹吸散热装置的示意图；

图2是本申请实施例所述的一种热虹吸散热装置的冷凝器和第一真空腔均热板的示意图；

图3是本申请实施例所述的一种服务器的示意图。

附图标记：1-热虹吸散热装置；11-蒸发器；12-冷凝器；13-气管；14-液管；15-第一真空腔均热板；16-第二真空腔均热板；17-第二翅片组件；18-密封板；19-第一翅片组件；121-壳体；122-第一腔体；2-风扇。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参照图1至图3，本申请提供了一种热虹吸散热装置的一些实施例。

参照图1，示出了本申请实施例所述的一种热虹吸散热装置的示意图，如图1所示，本申请提供了一种热虹吸散热装置，用于服务器发热单元的散热，所述热虹吸散热装置包括蒸发器11、冷凝器12、气管13、液管14和第一真空腔均热板15，蒸发器11与所述发热单元连接，蒸发器11分别通过气管13和液管14与冷凝器12连通，冷凝器12与第一真空腔均热板15连接，蒸发器11内填充有相变工质，蒸发器11可在吸收所述发热单元的热量后将蒸发器11内的所述相变工质汽化，汽化后的所述相变工质通过气管12到达与蒸发器11连通的冷凝器12被放热冷凝后，再经过液管14回流至蒸发器11，以形成热虹吸散热回路。这样，可以通过所述相变工质的汽化反应对服务器发热单元进行散热，同时在热虹吸散热装置的末端的冷凝器位置连接第一真空腔均热板，可以将传递来的热量快速的扩散至第一真空腔均热板的各个位置，从而提高了热虹吸散热装置的散热效率。

在本申请实施例中，所述服务器可以包括机箱、风扇、发热单元和热虹吸散热装置，其中，热虹吸散热装置与所述发热单元连接，所述风扇设于所述机箱内，且设于所述热虹吸散热装置的一侧，并靠近所述热虹吸散热装置设置，所述风扇用于将服务器内部环境气体中的热量吹出，以对所述服务器进行散热，从而实现对系统环境温度的降低，实现对服务器的散热。

在本申请实施例中，所述热虹吸散热装置用于服务器发热单元的传热和散热，所述热虹吸散热装置内部设有腔体，所述腔体内为负压近真空状态，所述腔体内填充有相变工质，所述相变工质可以在遇热后汽化，并在遇冷后液化，从而进行热量的传递。其中，所述相变工质可以为三氟甲烷冷媒、四氟乙烷冷媒、R410a、R407c等环保型冷媒。

目前市场上的热虹吸散热技术主要还是利用柱型或板型散热器为体，在散热器底部穿入热媒管，壳体内注入工质，并建立真空环境，这是一种常温重力式热管。工作过程如下：在散热器底部，供热系统通过热媒管将壳体内的工质加热，在工作温度范围内，工质沸腾，蒸汽上升至散热器上部凝结放热，凝结液沿散热器内壁回流至加热段被再次加热蒸发，热量通过工质的不断循环相变由热源传递至热沉，达到供热、加热的目的。

在本申请实施例中，所述热虹吸散热装置包括蒸发器11、冷凝器12、气管13、液管14和第一真空腔均热板14，蒸发器11和冷凝器12均为中空板，冷凝器12内设有第一腔体122，蒸发器11内设有第二腔体，气管12与液管14连接于蒸发器11与冷凝器12之间，用于将第一腔体122和所述第二腔体连通，以供所述相变工质在所述热虹吸散热装置内进行相变。

在本申请实施例中，蒸发器11可以为中空的矩形板，所述矩形板的底部与所述发热单元连接，以将所述发热单元的热量通过所述矩形板的外壳传递至所述第二腔体，从而使位于所述第二腔体内的液态的相变工质受热汽化。冷凝器12可以为中空的矩形长板，所述矩形长板通过气管13和液管14与蒸发器11连接，以将第一腔体122和所述第二腔体连通，从而便于汽化的相变工质从蒸发器11传递至冷凝器12。冷凝器12的长板状设计可以扩大冷凝器12的第一腔体122，从而可以扩大汽化的相变工质与冷凝器12外部的环境进行换热。

在本申请实施例中，第一真空腔均热板15是一个内壁具有微细结构的真空腔体，通常由铜制成。当热量由热源传导至蒸发区时，腔体里的冷却液在低真空度的环境中受热后开始产生冷却液的气化现象，此时吸收热能并且体积迅速膨胀，气相的冷却介质迅速充满整个腔体，当气相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热量，凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，此运作将在腔体内周而复始进行。

在本申请实施例中，所述发热单元可以为服务器的芯片，也可以为服务器中其他发热比较严重的元件，例如：主板、内存、显卡等，此处不做限制。

可选地，在本申请实施例中，沿所述机箱的高度方向，冷凝器12高于蒸发器11设置。这样可以便于汽化后经冷凝器冷凝的相变工质在重力的作用下回流至蒸发器，以便于所述相变工质进行循环。

在本申请实施例中，所述服务器包括机箱和发热单元，所述机箱放置于地面，所述发热单元与所述机箱连接，所述热虹吸散热装置与所述发热单元连接，具体的，所述发热单元可以连接于所述箱体的底部，所述热虹吸散热装置水平安装于所述发热单元上。

在本申请实施例中，沿所述机箱的高度方向，冷凝器12高于蒸发器11设置，具体的，气管13包括相对的第一端和第二端，液管14包括相对的第三端和第四端，所述第一端和所述第三端分别连接于蒸发器11的顶部，所述第二端和所述第四端分别连接于冷凝器12的底部，这样可以使冷凝器在机箱高度方向高于蒸发器，从而便于经蒸发器汽化的相变工质在冷凝器内冷凝为液体状态后，由于重力作用再次回流至蒸发器内，以进行下一次循环。

在本申请实施例中，气管13沿气管13的延伸方向覆盖蒸发器11顶部的第一区域，液管14沿液管14的延伸方向覆盖蒸发器11顶部的第二区域，所述第一区域和所述第二区域均为矩形区域，且所述第一区域的长度大于所述第二区域的长度，这样，在所述热虹吸散热装置工作状态下，所述蒸发器内的液态的相变工质遇热汽化后进入气管13的通孔面积更大，更有利于液态工质快速的通过气管13进入冷凝器，而经过冷凝器冷凝后的液态的相变工质只需要通过液管14流入蒸发器即可。

可选地，在本申请实施例中，冷凝器12包括壳体121，壳体121内设有第一腔体122，气管13和液管14连接于壳体121水平方向的中间位置，并与第一腔体122连通。这样，通过将气管和液管连接于冷凝器壳体水平方向的中间位置，可以便于汽化后的相变工质以更快的速度充满冷凝器的第二腔体，从而提高了所述热虹吸散热装置的散热效率。

具体的，如图1至图2所示，在本申请实施例中，冷凝器12可以为中空的矩形长板，所述矩形长板水平放置，所述矩形长板包括长边和短边，沿所述矩形长板的长边方向，气管13和液管14均连接于所述矩形长板的中间位置，且气管13靠近液管14设置，这样，在汽化后的相变工质从气管13传递至冷凝器12后，可以从冷凝器12的中间向冷凝器12的两端蔓延，进而可以快速充满冷凝器12的第二腔体122，进而提高了所述热虹吸散热装置的散热效率。

在实际应用中，冷凝器12可以设置为平板，也可以设置为两侧高中间低的V型板，在冷凝器12设置为V型板的情况下，当汽化后的相变工质从冷凝板12沿水平方向的中间位置进入第二腔体122后，可以以更快地速度蔓延至第二腔体122的两端，同时，在所述相变工质在冷凝板12的第二腔体内冷却后，由于重力作用，液化后的相变工质可以从第二腔体122的各个位置回流至中间位置，进而通过液管14回流至蒸发器11中，提高了热虹吸散热装置的循环效率，进而提高了热虹吸散热装置的散热效率。

可选地，在本申请实施例中，第一真空腔均热板15内嵌于第一腔体122内，且位于第一腔体22的底部。这样，通过将第一真空腔均热板内嵌于所述第一腔体内，使第一真空腔均热板的外壳与所述第一腔体内的汽化的相变工质直接接触，从而可以更快地进行热量的传递，提高了热虹吸散热装置的传热效率。

具体的，在本申请实施例中，可以在冷凝器12的壳体121的底部开槽，然后将第一真空腔均热板15放置于第一腔体122内，并通过密封板18对第一腔体122进行密封，从而将第一真空腔均热板15内嵌于第一腔体122内，以实现第一真空腔均热板15的外壳与第一腔体122内汽化的相变工质的直接接触，提高了所述热虹吸散热装置的传热效率。

其中，密封板18与冷凝器12的外壳的连接方式为焊接，密封板18可以为铝板。

可选地，在本申请实施例中，所述热虹吸散热装置还包括多个第二真空腔均热板16，多个第二真空腔均热板16分别穿过壳体121的底部，并与第一真空腔均热板15连接；其中，多个第二真空腔均热板16沿第一真空腔均热板15的延伸方向间隔设置，多个第二真空腔均热板16均与第一真空腔均热板15垂直。这样，在第一真空腔均热板的底部连接多个间隔设置的第二真空腔均热板，可以使第一真空腔均热板吸收的热量沿垂直于所述第一真空腔均热板的方向传递至多个第二真空腔均热板，从而增大了所述冷凝器内热量的传递面积，提高了冷凝器内热量的传递效率。

在本申请实施例中，所述热虹吸散热装置还包括多个第二真空腔均热板16，多个第二真空腔均热板16均穿过冷凝器12底部的密封板18与第一真空腔均热板15连接。具体的，可以在密封板18开设多个通孔，以供多个第二真空腔均热板16的穿设，第二真空腔均热板16与密封板18的连接方式可以为焊接，并对焊接处作密封处理。沿第一真空腔均热板15的延伸方向，多个第二真空腔均热板16间隔设置，这样可以有利于传递至第一真空腔均热板15的热量更加均匀地传递至多个第二真空腔均热板16，通过多个第二真空腔均热板16可以增大所述热虹吸散热装置的冷凝器12的散热面积，从而提高所述热虹吸散热器的散热效率。

在本申请实施例中，多个第二真空腔均热板16之间的间隔距离可以相同，也可以不同，在多个第二真空腔均热板16间距不同的情况下，可以沿第一真空腔均热板15延伸方向，使第二真空腔均热板16靠近第一真空腔均热板15的沿其长边方向的中间位置的分布更加密集，这是由于热量经气管13传递至第一腔体122后，热量集中在第一腔体122的中间位置，第二真空腔均热板16靠近第一真空腔均热板15的中间位置的分布更加密集，可以使所述热量的扩散速度更快，从而提高了热虹吸散热装置的散热效率。

在本申请实施例中，第二真空腔均热板16与第一真空腔均热板15垂直设置，一方面可以使热虹吸散热装置的冷凝器位置的结构更加稳定，另一方面，可以使沿所述机箱高度方向高于蒸发器11设置的冷凝器12更便于与机箱底部连接。

在本申请实施例中，第二真空腔均热板16是一个内壁具有微细结构的真空腔体，通常由铜制成。当热量由热源传导至蒸发区时，腔体里的冷却液在低真空度的环境中受热后开始产生冷却液的气化现象，此时吸收热能并且体积迅速膨胀，气相的冷却介质迅速充满整个腔体，当气相工质接触到一个比较冷的区域时便会产生凝结的现象。借由凝结的现象释放出在蒸发时累积的热量，凝结后的冷却液会借由微结构的毛细管道再回到蒸发热源处，此运作将在腔体内周而复始进行。

可选地，在本申请实施例中，第一真空腔均热板15内设有第一毛细管，第二真空腔均热板16内设有第二毛细管，所述第一毛细管与所述第二毛细管连通，所述第一毛细管和所述第二毛细管内填充有液体工质。这样，可以使第一真空腔均热板与第二真空腔均热板内的流道连通，以使填充于第一真空腔均热板和第二真空腔均热板内的液体工质可以在第一真空腔均热板和第二真空腔均热板内流动，从而更好地实现热量的传递。

在本申请实施例中，第一真空腔均热板15内设有第一毛细管，所述第一毛细管内填充有液体工质，所述第一毛细管作为所述液体工质的流道，第二真空腔均热板16内设有第二毛细管，所述第一毛细管内也填充有液体工质，所述第二毛细管也作为所述液体工质的流道，通过将所述第一毛细管与所述第二毛细管连通，可以使第一真空腔均热板15和第二真空腔均热板16内的流道连通，从而可以使填充于第一真空腔均热板和第二真空腔均热板内的液体工质可以在第一真空腔均热板和第二真空腔均热板内流动，从而更好地实现热量的传递。

可选地，在本申请实施例中，相邻的两个第二真空腔均热板16之间设有第一翅片组件17，第一翅片组件17分别与壳体121的底部和第二真空腔均热板16连接。这样，通过在间隔设置的多个第二真空腔均热板之间穿插第一翅片组件，可以进一步增大第二真空腔均热板的散热面积，从而提高第二真空腔均热板的散热效率。

如图2所示，在本申请实施例中，多个间隔设置的第二真空腔均热板16之间存在空隙，第一翅片组件17设于所述空隙内，且第一翅片组件17分别与密封板18和第二真空腔均热板16连接，这样可以进一步增大第二真空腔均热板的散热面积，从而提高第二真空腔均热板的散热效率。

其中，第一翅片组件17可以为多个连接的金属片，所述金属片与密封板18平行，且与第二真空腔均热板16垂直，多个金属片串联，叠放在所述空隙内，所述多个叠放的金属片的叠放高度与第二真空腔均热板16的高度一致。第一翅片组件17的可以为铜片、铝片等，此处不做限制。

可选地，在本申请实施例中，蒸发器11的表面设有第二翅片组件19，第二翅片组件19与蒸发器11连接。这样，可以扩大蒸发器表面的散热面积，从而对蒸发器表面进行散热，进一步提高了热虹吸散热装置的散热效率。

在本申请实施例中，在所述热虹吸散热装置的蒸发器11远离所述发热单元的一面设置有第二翅片组件19，第二翅片组件19可以扩大蒸发器表面的散热面积，这样，蒸发器一方面可以通过其内的相变工质的汽化进行散热，同时也可以通过连接在蒸发器表面的第二翅片组件进行散热，进一步提高了热虹吸散热装置的散热效率。

相对于现有技术，本申请实施例提供的热虹吸散热装置至少可以包括以下优点：

本申请实施例提出了一种热虹吸散热装置，所述热虹吸散热装置包括蒸发器、冷凝器、气管、液管和第一真空腔均热板，所述蒸发器与所述发热单元连接，所述蒸发器分别通过所述气管和所述液管与所述冷凝器连通，所述冷凝器与所述第一真空腔均热板连接，所述蒸发器内填充有相变工质，所述蒸发器可在吸收所述发热单元的热量后将所述蒸发器内的所述相变工质汽化，汽化后的所述相变工质通过所述气管到达与所述蒸发器连通的所述冷凝器被放热冷凝后，再经过所述液管回流至所述蒸发器，以形成热虹吸散热回路。这样，可以通过所述相变工质的汽化反应对服务器发热单元进行散热，同时在热虹吸散热装置的末端的冷凝器位置连接第一真空腔均热板，可以将传递来的热量快速的扩散至第一真空腔均热板的各个位置，从而提高了热虹吸散热装置的散热效率。

第二方面，本申请实施例还提出了一种服务器，所述服务器包括机箱、风扇2、发热单元和上述的任一种热虹吸散热装置1，所述机箱内设有容纳腔，风扇2、所述发热单元和热虹吸散热装置1均放置于所述容纳腔内，且均与所述机箱连接，热虹吸散热装置1与所述发热单元连接，风扇2靠近热虹吸散热装置1设置，以对热虹吸散热装置1进行散热。

参照图3，在本申请实施例中，所述服务器包括机箱、风扇2、发热单元和热虹吸散热装置1，其中，热虹吸散热装置1与所述发热单元连接，所述发热单元可以为服务器芯片，所述服务器芯片连接于服务器主板，所述服务器主板连接于所述机箱的箱底，风扇2连接于所述机箱的箱底，且连接于热虹吸散热装置1的一侧，并靠近热虹吸散热装置1设置，风扇2的吹风方向朝向热虹吸散热装置1，这样，热虹吸散热装置将所述服务器芯片表面的热量传递至热虹吸散热装置的末端时，与所述容纳腔内的环境空气进行换热，风扇2将热虹吸散热装置附近的加热的环境空气排出机箱，从而实现对系统环境温度的降低，实现对服务器的散热。

所述服务器与所述热虹吸散热装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

第三方面，本申请实施例还提出了一种服务器集群系统，所述服务器集群系统包括至少一个上述的服务器。

所述服务器集群系统与所述服务器相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。