專利名稱：一種計算機的機箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機領(lǐng)域，特別涉及一種計算機的機箱。
背景技術(shù)：
近年來由于網(wǎng)絡(luò)的普及、多媒體技術(shù)的飛速發(fā)展以及微處理器計算能 力的增強和價格的大幅降低，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)量大幅增加，辦公用服務(wù)器 及個人高性能計算機的數(shù)量也呈逐漸上升的趨勢。為了滿足越來越高的數(shù)
據(jù)及圖形處理的需求，服務(wù)器專用微處理器已經(jīng)獨立于PC微處理器而成
為微處理器的一個重要分支，它可提供更高的主頻、更大的緩存及更多的 集成功能，但隨之而來的是將產(chǎn)生更高的功耗及發(fā)熱量。如何將這些系統(tǒng) 內(nèi)產(chǎn)生的高熱量迅速有效地散發(fā)，成為保障服務(wù)器可靠運行的關(guān)鍵問題。 隨著運算需求的不斷提高，越來越多的晶體管被集成在了郵票大小的芯片
中，目前，英特爾64位至強四核處理器及AMD64位皓龍四核處理器已經(jīng) 集成有5.8億個晶體管。如此高的集成度使得微處理器產(chǎn)生大量的熱量， 給熱管理帶來許多困難。盡管先進的工藝抑制了功率的不斷攀升，但目前 單個服務(wù)器微處理器的熱功率仍維持在100瓦以上。如此高的熱量必將會 嚴重影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，如不能很好的解決散熱問題，將造成電子元 器件的失效，嚴重者甚至可能導(dǎo)致其燒毀。這在一些特殊計算機系統(tǒng)上更 是如此。比如，刀片服務(wù)器是設(shè)置于狹小空間內(nèi)的一種高性能計算機，具 有熱源集中的特點，目前多數(shù)的刀片服務(wù)器都已采用兩個甚至四個雙核或 多核微處理器，如何保證其在炎熱的環(huán)境中長期穩(wěn)定運行，解決好散熱問 題是重中之重。
在計算機應(yīng)用領(lǐng)域中，常見的散熱方式有風(fēng)冷、水冷及結(jié)合熱管相變 等散熱方式，這些散熱方式在噪音、可靠性或散熱效率上存在著一定的缺 陷，不能滿足計算機系統(tǒng)的功率及發(fā)熱量越來越高這一發(fā)展趨勢。因此， 為了提高散熱效率，本領(lǐng)域的技術(shù)人員提出了采用制冷機對計算機直接進 行冷卻的方法，在該類技術(shù)中，整個制冷機內(nèi)的冷卻流動工質(zhì)是封閉在管路 內(nèi)的，應(yīng)用中將其蒸發(fā)器冷端設(shè)置到發(fā)熱元件處來實施降溫。在專利號為ZL03137561.8,名稱為《用于計算機芯片散熱的微型制冷系統(tǒng)》的中國專利 中，就提供了用制冷機直接對計算機部件進行冷卻的一種實現(xiàn)方式。但此類 技術(shù)的最大一個問題是，由于金屬管道的堅硬性，整套制冷系統(tǒng)與待冷卻對 象不易達到良好連接，而一旦由于安裝過程不慎，導(dǎo)致管路破損，則內(nèi)裝的 高壓流體將迅速噴射出來，給機器及人員帶來危險，而釋放出的氣體也會進 一步引起環(huán)境污染問題。因此，上述技術(shù)大規(guī)模用于計算機熱管理存在著使 用不方便的問題，目前還不易推廣到普通用戶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是克服現(xiàn)有的計算機在處理器功率較大時，現(xiàn)有的散熱 方式散熱效率不高，或者用于散熱的制冷系統(tǒng)與計算機部件間連接不便， 存在安全隱患的缺陷，從而提供一種帶有開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的機
々々相。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種計算機的機箱，包括機箱箱體， 以及安裝在機箱箱體內(nèi)的計算機發(fā)熱元件，還包括一開放式空氣壓縮制冷 系統(tǒng)；其中，所述的機箱箱體密閉；所述的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)位于 所述的機箱箱體內(nèi)，所述的制冷系統(tǒng)直接對空氣進行冷卻，然后通過連接 導(dǎo)管將冷卻后的空氣傳送到安裝在機箱箱體內(nèi)的計算機發(fā)熱元件，對所述 的計算機發(fā)熱元件進行散熱。
上述技術(shù)方案中，所述的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)包括用于對氣體進 行壓縮的空氣壓縮機，用于對壓縮后的氣體進行熱量交換的氣體冷卻器，
用于對氣體做干燥過濾的千燥過濾器，用于膨脹氣體的膨脹岡，以及制冷 系統(tǒng)箱體；其中，所述的制冷系統(tǒng)箱體上開有壓縮機出口連接口和壓縮機 進cr連接cr 。
上述技術(shù)方案中，所述的開;^文式空氣壓縮制冷系統(tǒng)還包括冷卻風(fēng)扇， 所述的冷卻風(fēng)扇安裝在所述的氣體冷卻器附近，用于加快氣體的降溫過 程。
上述技術(shù)方案中，所述的膨脹閥至少包括一個，不同的膨脹閥之間并 聯(lián)連接在所述的第二干燥過濾器(5)上； 一個所述的膨脹閥與一個所述 的壓縮機出口連^妻口 (io)連接。
上述技術(shù)方案中，所述的空氣壓縮機(1)采用活塞式、渦旋式、螺 桿式空氣壓縮機中的一種。上述技術(shù)方案中，所述的空氣冷卻器(2)成肋片狀，所述肋片采用 連續(xù)整片形成肋片組，或釆用螺旋繞片。
上述技術(shù)方案中，所述的膨脹閥采用小型輕質(zhì)的膨脹閥，或采用節(jié)流 元件。
上述技術(shù)方案中，所述的連接導(dǎo)管采用不銹鋼波紋管或塑料管，在將 所述的制冷系統(tǒng)與所述的計算機發(fā)熱元件進行連接時，采用螺紋連接或焊 接的方式。
上述技術(shù)方案中，在所述的機箱箱體內(nèi)，在所述的計算機發(fā)熱元件的 附近安裝有用于引導(dǎo)氣體流動的導(dǎo)流罩。
上述技術(shù)方案中，所述的機箱箱體在箱體各個板塊的連接處采用絕熱 材料進行密閉，所述的機箱箱體為長方體、圓筒體、錐體中的一種。
本發(fā)明的優(yōu)點在于
1 、本發(fā)明的機箱可采用機械制冷的方式對機箱內(nèi)的計算機發(fā)熱元件 進行散熱處理，在散熱過程中，采用高速的冷卻空氣直接沖刷發(fā)熱元件的 熱沉表面，減少了壓縮制冷的換熱環(huán)節(jié)，從而使散熱更加高效。
2、 本發(fā)明中的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)可根據(jù)機箱內(nèi)的計算機發(fā)熱 元件配置的不同選擇不同的制冷量，并且可以根據(jù)機箱內(nèi)新增加的計算機 發(fā)熱元件再并聯(lián)多路噴口對其進行冷卻，適合計算機不斷升級的要求。
3、 本發(fā)明的機箱采用空氣作為冷卻介質(zhì)，克服了制冷系統(tǒng)與計算機 部件間連接不便的缺陷。


以下，結(jié)合附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例，其中 圖1是本發(fā)明的計算機的機箱應(yīng)用于刀片服務(wù)器時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明中的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的制冷循環(huán)原理圖； 圖3是刀片服務(wù)器內(nèi)部風(fēng)道布置示意圖。
其中 壓縮機1
第一干燥過濾器4 第一膨脹閥6 制冷系統(tǒng)箱體9 控制電路12
氣體冷卻器2 第二干燥過濾器5 第二膨脹閥7 壓縮才幾出口連接口 10 刀片服務(wù)器13
連接導(dǎo)管8 壓縮機進口連接口 11
冷卻風(fēng)扇具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的說明。
本發(fā)明的帶有開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的機箱可應(yīng)用在多種類型的 計算機中，如刀片服務(wù)器、塔式服務(wù)器以及高性能個人計算機等。在本實 施方式中，以刀片服務(wù)器的機箱為例，對本發(fā)明做詳細說明。
本發(fā)明的機箱至少包括箱體、安裝在機箱內(nèi)的刀片服務(wù)器，以及開放 式空氣壓縮制冷系統(tǒng)，其中的機箱箱體部分用于安裝刀片服務(wù)器以及開放 式空氣壓縮制冷系統(tǒng)。
所述的機箱箱體封閉，以防止熱量的散失。為了保證機箱箱體的封閉， 在機箱箱體上不具有現(xiàn)有機箱所常見的開孔，而且在箱體上的各個板塊的
連接處用絕熱材料密閉。機箱箱體的其余技術(shù)特征與現(xiàn)有技術(shù)中所涉及的 機箱箱體基本類似，此處不做重復(fù)性說明。
開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)如圖1所示，包括空氣壓縮機l,氣體冷卻
器2，冷卻風(fēng)扇3，第一干燥過濾器4，第二干燥過濾器5，第一膨脹閥6， 第二膨脹閥7,連接導(dǎo)管8,制冷系統(tǒng)箱體9以及控制電路12。其中，開 放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的所有部件都安裝在制冷系統(tǒng)箱體9內(nèi)，在制冷系 統(tǒng)箱體9上還開有用于將制冷氣體傳輸?shù)降镀?wù)器的壓縮機出口連接口 10,壓縮才幾進口連接口 11。
圖2是本發(fā)明中的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的制冷循環(huán)原理圖，下面 結(jié)合該圖對本發(fā)明的各個組成部件間的連接關(guān)系進行說明。壓縮機進口連 接口 11第一干燥過濾器4連接，從所述的壓縮機進口連接口 ll吸入刀片 服務(wù)器附近的常溫常壓氣體，所吸入的氣體經(jīng)過第一干燥過濾器4過濾， 去除空氣中所包含的水蒸氣及灰塵，然后進入空氣壓縮機l中，空氣經(jīng)過 壓縮后得到高壓過熱氣體，所得到的高壓過熱氣體經(jīng)過氣體冷卻器2時與 外界進行熱量交換，實現(xiàn)氣體的降溫；為了加快這一降溫過程，在氣體冷 卻器2的附近還安裝有冷卻風(fēng)扇3。降溫后的氣體在通過第二干燥過濾器 5時再次進行干燥過濾，避免氣體在對刀片服務(wù)器的冷卻過程中在電子元 件上結(jié)露造成短路及腐蝕。經(jīng)過干燥后的冷卻氣體最后經(jīng)過膨脹器膨脹后 由壓縮機出口連接口 IO輸出去，通過連接導(dǎo)管8將冷卻后的氣體傳送到 刀片服務(wù)器中，以實現(xiàn)對刀片服務(wù)器的降溫。在上述的循環(huán)制冷過程中， 氣體通過壓縮機壓縮后，具有較高的壓強，雖然在氣體冷卻器2和膨脹閥
77中都降低了氣體的壓強，但經(jīng)過連接導(dǎo)管8傳送到刀片服務(wù)器的氣體與 大氣壓相比仍然具有較高的壓強，因此，用于對電子元件進行散熱降溫的 冷卻氣體具有高速的特點，有利于增強散熱效果。
系統(tǒng)中的控制電路12可以通過接口與外接的刀片服務(wù)器連接，從顯 示屏監(jiān)視壓縮才幾1和冷卻風(fēng)扇3的運行情況，以及出風(fēng)口的溫度參數(shù)，并 且可以通過鍵盤輸入?yún)?shù)對制冷系統(tǒng)的運行狀況進行調(diào)節(jié)。在噴口的速度 及溫度不能滿足發(fā)熱元件的散熱要求時，及時通過控制電路12上的蜂鳴 器和刀片服務(wù)器所連接的顯示屏給出警告提示。本發(fā)明中的膨脹器與壓縮 機出口連接口 10的數(shù)量與所要冷卻的刀片服務(wù)器的數(shù)量有關(guān)，在外接的 刀片服務(wù)器增加時可做相應(yīng)的擴展。在圖2的示例中，所述的膨脹器分別 包括第一膨脹閥6和第二膨脹閥7,所述的第一膨脹閥6和第二膨脹閥7 分別與壓縮機出口連接口 IO連接。
下面對本發(fā)明中的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)中的各個部件進行詳細 說明。
本發(fā)明中所采用的空氣壓縮機1可以有多種形式，如活塞式、渦旋式、 螺桿式等。具體采用何種形式的空氣壓縮機應(yīng)當(dāng)根據(jù)所要降溫的刀片服務(wù) 器的發(fā)熱功率以及數(shù)量確定。為了減小噪音，可選用沒有轉(zhuǎn)動部件的壓縮 機。綜合考慮噪音和性價比等因素，在本實施方式中優(yōu)先采用活塞式壓縮機， 此種類型的壓縮機具有制冷系數(shù)比較大而能耗小的優(yōu)點，是目前最經(jīng)濟且應(yīng) 用最廣泛的壓縮才幾。
本發(fā)明中的空氣冷卻器2成肋片狀盤繞在制冷系統(tǒng)箱體9的一側(cè)，所 述助片采用直徑為l-20mm的銅管鋁片，也可以采用鋼管鋼片或者鋼管銅 片。所述肋片可采用連續(xù)整片，制成肋片組，也可以釆用螺旋繞片。肋片 的間距設(shè)置為l-5mm。
冷卻風(fēng)扇3可以選用尺寸如120mmx 120mm, 100mmx 120mm等系列風(fēng) 扇，通過增加葉片尺寸可降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速及噪音。冷卻風(fēng)扇3在對空氣冷卻 器2進行冷卻的同時也有利于壓縮才幾1的降溫。
本發(fā)明中的膨脹閥應(yīng)選取小型輕質(zhì)的膨脹閥，為了達到更好的效果也 可以選用微型透平膨脹機，在適當(dāng)情況下也可以用節(jié)流元件進行替換。
連接導(dǎo)管8可選用直徑為0. 1-20mm的不銹鋼波纟丈管或塑料管，導(dǎo)管 的兩端分別與膨脹閥及刀片服務(wù)器連接，在連接過程中可以采用螺紋連接 的方式，也可以采用焊接的方式，或其他更換方便的連接固定方式。制冷系統(tǒng)箱體9可由不銹鋼或者鋁板等材料制成，其尺寸在5cmx 5cm x 5cm-5m x 5m x 5m之間。
當(dāng)采用開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)對刀片服務(wù)器進行散熱操作時，連接 導(dǎo)管8的一端穿過壓縮機出口連接口 IO連接到膨脹閥，另一端與刀片服 務(wù)器的相應(yīng)接口連接，如圖3所示，經(jīng)過冷卻的氣體經(jīng)過導(dǎo)管8傳送后， 對刀片服務(wù)器中的電子元件進行降溫處理。在刀片服務(wù)器內(nèi)，根據(jù)發(fā)熱元 件的位置設(shè)計相應(yīng)的流道，在所述流道中采用了塑料隔板以利于所述電子 元件的散熱過程。
本發(fā)明中的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的使用過程及注意事項如下
① 在刀片服務(wù)器內(nèi)安裝好制冷系統(tǒng)后，檢查有無錯誤或遺漏；
② 檢查完畢，打開刀片服務(wù)器，通過控制電路12在顯示器上觀察各 個閥門、壓力表、溫度傳感器以及其他儀表參數(shù)是否正常；
③ 確認正常后啟動空氣壓縮機，觀察運行參數(shù)是否正常，如果正確無 誤后，系統(tǒng)即可進入正常運行，如果發(fā)現(xiàn)有部分發(fā)熱部件達不到要求的冷 卻溫度或其他問題，及時調(diào)整運行參數(shù)或?qū)ζ溥M行修理。
關(guān)閉計算機的同時，可對制冷系統(tǒng)的電源實施關(guān)閉。 ⑤每隔一段時間(3個月左右)要清除空氣冷卻器2肋管上的塵埃。
修理計算機零部件的時候應(yīng)仔細，注意不要損壞制冷系統(tǒng)的連接管道。
⑦對制冷系統(tǒng)本身進行檢修的時候，注意不要啟動刀片服務(wù)器，以免 燒壞其中的功率元件。
在本實施方式中，以刀片服務(wù)器的帶有開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)的機 箱為例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)與功能進行了說明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)了解，本發(fā)明的機箱同樣可以應(yīng)用在包括塔式服務(wù)器以及高性能個人計 算機等的其它場合。此外，本發(fā)明還可根據(jù)機箱內(nèi)的計算機發(fā)熱元件配置 的不同選擇不同的制冷量，并且可以根據(jù)機箱內(nèi)新增加的計算機發(fā)熱元件 再并聯(lián)多路噴口對其進行冷卻，適合計算機不斷升級的要求。
最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的^t支術(shù)方案而非限制。 盡管參照實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理 解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案 的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
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權(quán)利要求
1、一種計算機的機箱，包括機箱箱體，以及安裝在所述機箱箱體內(nèi)的計算機發(fā)熱元件，其特征在于，還包括一開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)；其中，所述的機箱箱體密閉；所述的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)位于所述的機箱箱體內(nèi)，所述的制冷系統(tǒng)直接對空氣進行冷卻，然后通過連接導(dǎo)管將冷卻后的空氣傳送到安裝在機箱箱體內(nèi)的計算機發(fā)熱元件，對所述的計算機發(fā)熱元件進行散熱。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的開放 式空氣壓縮制冷系統(tǒng)包括用于對氣體進行壓縮的空氣壓縮機(1)，用于對 壓縮后的氣體進行熱量交換的氣體冷卻器(2),用于對氣體做干燥過濾的 干燥過濾器，用于膨脹氣體的膨脹閥，以及制冷系統(tǒng)箱體(9);其中，所 述的制冷系統(tǒng)箱體(9)上開有壓縮機出口連接口 (10)和壓縮機進口連 接口 ( 11)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的開放 式空氣壓縮制冷系統(tǒng)還包括冷卻風(fēng)扇(3)，所述的冷卻風(fēng)扇(3)安裝在 所述的氣體冷卻器(2)附近，用于加快氣體的降溫過程。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的膨脹 閥至少包括一個，不同的膨脹閥之間并聯(lián)連接在所述的第二干燥過濾器(5)上； 一個所述的膨脹閥與一個所述的壓縮機出口連接口 (IO)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的空氣 壓縮機(l)采用活塞式、渦旋式、螺桿式空氣壓縮機中的一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的空氣 冷卻器(2)成肋片狀，所述肋片采用連續(xù)整片形成肋片組，或采用螺旋 繞片。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的膨脹 閥釆用小型輕質(zhì)的膨脹閥，或釆用節(jié)流元件。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的連接 導(dǎo)管采用不銹鋼波紋管或塑料管，在將所述的制冷系統(tǒng)與所述的計算機發(fā) 熱元件進行連接時，采用螺紋連接或焊接的方式。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機的機箱，其特征在于，在所述的機 箱箱體內(nèi)，在所述的計算機發(fā)熱元件的附近安裝有用于引導(dǎo)氣體流動的導(dǎo)流罩。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的計算機的機箱，其特征在于，所述的機箱 箱體在箱體各個板塊的連接處釆用絕熱材料進行密閉，所述機箱箱體為長 方體、圓筒體、錐體中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種計算機的機箱，包括機箱箱體，以及安裝在所述機箱箱體內(nèi)的計算機發(fā)熱元件，還包括一開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)；其中，所述的機箱箱體密閉；所述的開放式空氣壓縮制冷系統(tǒng)位于所述的機箱箱體內(nèi)，所述的制冷系統(tǒng)直接對空氣進行冷卻，然后通過連接導(dǎo)管將冷卻后的空氣傳送到安裝在機箱箱體內(nèi)的計算機發(fā)熱元件，對所述的計算機發(fā)熱元件進行散熱。本發(fā)明在散熱過程中，采用高速的冷卻空氣直接沖刷發(fā)熱元件的熱沉表面，減少了壓縮制冷的換熱環(huán)節(jié)，從而使散熱更加高效；采用空氣作為冷卻介質(zhì)，克服了制冷系統(tǒng)與計算機部件間連接不便的缺陷。
文檔編號G06F1/20GK101458551SQ200710179248
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月11日
發(fā)明者明 劉, 靜 劉 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所