可缩放的液体浸没冷却系统技术方案

一种用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统。所述系统包括多个模块化的系统元件，例如电子设备机壳、歧管、水泵、以及热交换器单元。所述模块化的系统元件允许所述液体浸没冷却系统被等比例地扩大或减小以适应变化的需求。此外，所述元件的模块化提高了可携带性，允许所述电子系统的较为方便的运输以及架设/拆卸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所公开的内容涉及电子系统，例如服务器计算机、刀片服务器、磁盘阵列/存储系统、固态存储器装置、存储区域网络、网络附加存储、存储通信系统、路由器、电信基础设施/交换机、有线、光学及无线通信装置、单元处理器装置、打印机、电源及其他的液体浸没冷却。
技术介绍
对电子设备进行液体浸没以通过与液体冷却剂的直接接触来冷却电子设备是已知的。电子设备的液体浸没冷却的示例被公开于美国专利7095106、7403392等文件中。电子设备的液体浸没冷却相对于电子设备的气体冷却具有很多优点，包括：通过取消对风扇的需求以及减少HVAC冷却而取得的较高的能效；通过消除风扇噪音而获得的更安静的操作；适用于恶劣的环境中，因为电子设备被容纳在密封的、液密的机壳中，该机壳保护电子设备免受湿气、盐分、沙土、灰尘、以及其他污染物的侵害；以及通过降低或防止电子设备的热疲劳、腐蚀以及污染而取得的高可靠性。对于一些类型的电子系统，例如服务器，按比例增大或减小该等电子系统以改变容积和性能的能力有时是需要的。按比例增大或减小可以通过改变被设置在机壳内的电子元件的数量，或者通过使用处于一个阵列，例如服务器阵列中的多个处于彼此分离的机壳内的系统来实现。
技术实现思路
一种用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统被描述。该系统包括多个模块化的系统元件，例如电子设备机壳、歧管、水泵、以及热交换器单元。所述模块化的系统元件允许所述液体浸没冷却系统被等比例地扩大或减小以适应
变化的需求。此外，所述元件的模块化提高了可携带性，允许所述电子系统的较为方便的运输以及架设/拆卸。所述模块化的系统元件包括多个系统分组，每个系统分组包括至少一个电子设备机壳以及歧管、水泵和至少一个热交换器，所述至少一个电子设备机壳被设计成最佳地与这些元件协同工作。每个电子设备机壳包括其液密的至少一部分，该部分用于约束冷却液，例如绝缘冷却液，以及待进行液体浸没冷却的电子设备的壳体。整个机壳可以都是液密的，或者所述机壳可能具有干燥部分，在该干燥部分一些电子设备不会和容纳待进行液体浸没冷却的电子设备的液密部分一起被进行液体浸没冷却。所述机壳中的每一个都可以具有相同的物理尺寸(即物理上的大小)或者不同的物理尺寸。有至少一个液体入口通到所述机壳的所述液密部分中，用于允许冷却液体输入到所述机壳中；还有至少一个液体出口从所述机壳的所述液密部分引出，用于允许冷却液体从所述机壳中输出。所述液体入口和液体出口也可以设有阀门式的快速连接耦合结构，当被与所述系统流体隔断时，该结构自动关闭以将液体保持在机壳内；并且该结构在被流体连接到另一个系统元件时自动打开。每个机壳中的电子设备可以是组成任何电子系统的任何电子设备。在一个实施方式中，所述电子设备是高功率密度的电子设备。例如，所述电子设备可以被设计成使得所述电子设备用作服务器计算机、刀片服务器、磁盘阵列/存储系统、固态存储器装置、存储区域网络、网络附加存储、存储通信系统、路由器、电信基础设施/交换机、有线、光学及无线通信装置、单元处理器装置、打印机、电源及其他多种设备。每个机壳中的电子设备可以被设计成执行彼此相同或不同的功能。例如，每个机壳中的电子设备可以被设计成使得它们中的每一个都用作服务器计算机系统。另外，每个机壳中的电子设备可以被设计成具有彼此相同或者相当的电气性能，或者每个机壳中的电子设备可以具有不同的电气性能。例如，如果所述电子设备被设计成用作服务器计算机系统，所述电子设备可以具有相同的计算或处理能力，或者每个计算机的计算或处理能力可能不同。每个歧管包括冷却剂输送歧管部分，其具有多个间隔的出口，用于流体连接到所述机壳上的所述液体入口；还包括冷却剂返回歧管部分，其具有多个间隔的入口，用于流体连接到所述机壳上的所述液体出口。所述歧管的尺寸可以不同，以便适应于连接到更大或更小数量的电子设备机壳和/或适应于连接到可能需要输出和收回更多或更少的冷却液，以便充分冷却电子设备的电子设备机壳。所述水泵中的每一个都可以根据它们需要与之协同工作的电子设备机壳、歧管、以及热交换器单元而具有不同的水泵性能。水泵性能可以被用任何适当的方式测量，这些方式包括但不限于以每个时间单位内被泵出的液体的量计量的水泵容量、输出压力、水泵扬程等等。所述水泵可以具有适于泵出冷却液的现有技术中已知的任何机构设计。所述热交换器单元中的每一个都可以具有不同的热交换性能，并且每个热交换器单元都被具体设计用来和电子设备机壳、歧管及水泵的具体组合共同使用，以便提供冷却液的充分冷却。例如，所述热交换器单元可以具有不同的尺寸和不同的热交换区域。可选择地，具有相同尺寸(或者相同的热交换性能)或不同尺寸(或者不同的热交换性能)的两个或多个热交换器单元可以被串接在一起，从而改变整体的热交换性能以便共同地冷却所述冷却液。所述热交换器单元可以被设计用于任何类型的热交换，例如传导或对流，也可以具有任何类型的流程配置，包括但不限于平行流、反流、及交叉流。在一个实施方式中，所述热交换器单元被埋在地下。在另一个实施方式中，所述热交换器单元被布置在水体中，例如湖中或者储水的水箱中。在一个实施方式中，所述热交换器单元同时容纳所述电子设备冷却液和与所述电子设备冷却液交换热量的液体冷却剂例如水。由所述液体冷却剂回收的热能可以而后被用于其他用途。所述模块化的系统元件之间的流体连接可以通过适合的软管实现，所述软管具有用于连接到各种元件的快速连接流体耦合结构。所述软管还可以具有允许适应于不同的流体流量，以及甚至允许调节系统压力的不同尺寸。附图说明图1示意性地描绘了本文所描述的一种模块化液体浸没冷却系统的系统分组，其中所述系统分组包括电子设备机壳、歧管、水泵和热交换器单元。图2示出了可以被和所述模块化的液体浸没冷却系统共同使用的多个模块化的电子设备机壳。图3是所述模块化的电子设备机壳中的一个的立体图，其侧壁中的一个被移除以示出该机壳的内部。图4A、4B和4C示出了可以被和所述模块化的液体浸没冷却系统共同使用的模块化的歧管和水泵的不同组合。图5A及5B示出了可以被和所述模块化的液体浸没冷却系统共同使用的两个尺寸不同的热交换器单元。图6A、6B和6C示出了将模块化的热交换器单元从一个串接到另一个以提高热交换性能的示例。图7示出了本文中描述的模块化的液体浸没冷却系统的一个实施方式的一种示例性的应用。图8示出了本文中描述的模块化的液体浸没冷却系统的一个实施方式的另一种示例性的应用。图9示出了本文中所描述的模块化液体浸没冷却系统的一个实施方式的再另一种示例性的应用。图10示出了所述模块化的热交换器单元的细节。图11是图10中的所述热交换器单元的端部试图，其中端盖被移除。图12示出了可以被用于控制通过所述热交换器单元的流体通路的流动路线的端盖的示例。图13示出了图12中的所述端盖的两条示例性的流动路线。图14A和14B示出了通过所述热交换器单元的流动路线的另一个可行的实施方式。图15A和15B示出了通过所述热交换器单元的流动路线的另一个可行的实施方式。图16A和16B示出了通过所述热交换器单元的流动路线的另一个可行的实
施方式。图17A和17B示出了通过所述热交换器单元的流动路线的另一个可行的实施方式。图18A和18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统，包括：多个模块化的电子设备机壳，每个所述机壳包括容纳多个待进行液体浸没冷却的电子设备元件的液密部分、位于所述液密部分内部的多个电子设备元件、到达所述液密部分的液体入口、以及从所述液密部分引出的液体出口；多个模块化的歧管，所述多个模块化的歧管中的每一个用于流体连接到每一个所述电子设备机壳，每个所述模块化的歧管包括液体输送歧管部和液体返回歧管部、位于所述液体输送歧管部中的多个液体输送出口、位于所述液体输送歧管部中的至少一个液体供应入口、位于所述液体返回歧管部中的多个液体返回入口、以及位于所述液体返回歧管部中的至少一个液体返回出口；并且对于每一个所述模块化的歧管而言，所述液体输送出口的数量和所述液体返回入口的数量在每个所述模块化的歧管之间是不同的，但是在每个所述模块化的歧管之中是相同的；多个模块化的水泵，所述多个模块化的水泵中的每一个用于流体连接到所述模块化的歧管，每个所述水泵具有不同的水泵性能；以及多个模块化的热交换器单元。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.22 US 61/907，5831.一种用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统，包括：多个模块化的电子设备机壳，每个所述机壳包括容纳多个待进行液体浸没冷却的电子设备元件的液密部分、位于所述液密部分内部的多个电子设备元件、到达所述液密部分的液体入口、以及从所述液密部分引出的液体出口；多个模块化的歧管，所述多个模块化的歧管中的每一个用于流体连接到每一个所述电子设备机壳，每个所述模块化的歧管包括液体输送歧管部和液体返回歧管部、位于所述液体输送歧管部中的多个液体输送出口、位于所述液体输送歧管部中的至少一个液体供应入口、位于所述液体返回歧管部中的多个液体返回入口、以及位于所述液体返回歧管部中的至少一个液体返回出口；并且对于每一个所述模块化的歧管而言，所述液体输送出口的数量和所述液体返回入口的数量在每个所述模块化的歧管之间是不同的，但是在每个所述模块化的歧管之中是相同的；多个模块化的水泵，所述多个模块化的水泵中的每一个用于流体连接到所述模块化的歧管，每个所述水泵具有不同的水泵性能；以及多个模块化的热交换器单元。2.如权利要求1所述的用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统，其中具有至少三个所述模块化的电子设备机壳，至少两个所述模块化的歧管，至少三个所述模块化的水泵、以及至少两个所述模块化的热交换器单元；并且所述至少两个模块化的热交换器单元具有不同的热交换性能。3.如权利要求1所述的用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统，其中所述系统包括下列部件中的每一个：第一歧管/水泵组合，其中至少一个所述模块化的歧管和至少一个所述模块化的水泵被配置用来共同使用，并且所述电子设备元件在使用期间产生高达大约5kW的能量；第二歧管/水泵组合，其中至少一个所述模块化的歧管和至少一个所述模块化的水泵被配置用来共同使用，并且所述电子设备元件在使用期间产生大约5kW到大约15kW之间的能量；以及第三歧管/水泵组合，其中至少一个所述模块化的歧管和至少一个所述模块化的水泵被配置用来共同使用，并且所述电子设备元件在使用期间产生大约15kW到大约30kW之间的能量。4.如权利要求1所述的用于电子设备的可缩放的液体浸没冷却系统，其中：所述模块化的热交换器单元中的一个具有高达大约5kW的热交换性能；并且所述模...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂夫·谢弗，肖恩·阿契尔，大卫·艾伦·罗，莱尔·R·塔夫蒂，
申请(专利权)人：液体冷却解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US