通过安装到门的热交换器去除来自设备机架的热量制造技术

技术编号:5082927 阅读:215 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
冷却门组件包括框架和连接到框架的冷却门。冷却门包括一个或多个热交换器。框架被构造成安装到服务器机架的后部或者其它电子器件封装件,使得冷却门打开,从而可以接近服务器机架内的电子服务器,同时保持流体连接到外部冷却系统。框架连接到外部冷却系统,并且冷却门包括被构造成在冷却门和框架之间提供流体路径的旋转接头。以此方式,框架保持在固定位置,而冷却门被构造成相对于框架转动,以便打开和关闭,同时保持经过旋转接头的流体路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及一种用于冷却热量产生装置的方法和设备,并且具体地,本发 明涉及一种使用基于流体的冷却系统冷却服务器应用的方法和设备。
技术介绍
具有高热耗散的高性能集成电路的冷却在电子器件冷却领域正在提出重要的挑 战。通过热管和安装风扇的散热器的传统冷却不足以冷却具有日益增加的瓦特数需要的 芯片(包括超过100W的那些芯片)。由于每单位容积可以实现较高处理器性能,例如刀片式服务器和机架式服务器 的电子服务器正在以增加的数量使用。但是,集成电路的高密度还造成高的热密度,这 超过了传统空气冷却方法的能力。冷却电子服务器上的集成电路的特殊问题在于多个电子服务器通常在服务器机 箱内以近距离安装。在这种构造中,电子服务器隔开有限的空间量,由此减小了在其中 提供充分冷却的解决方案的尺寸。通常,电子服务器的叠置不提供用于每个电子服务器 的大风扇和散热器的安装。通常单个服务器机箱内的电子服务器堆栈通过一个或多个风 扇、一个或多个散热器或两者的组合来冷却。使用这种构造,使用散热器和在散热器上 吹送空气的大风扇,或者简单地通过直接在电子服务器上吹送空气,来冷却每个电子服 务器上的集成电路。但是,考虑到服务器机箱内的叠置电子服务器周围的有限空闲空 间,能够用来冷却集成电路的空气量是有限的。随着数据中心继续增加其计算机密度,电子服务器正在更加频繁地被使用。 完全布满的电子服务器显著地增加了机架的热量产生。这需要超过计算机房空气调节 (CRAC)单元所能提供的补充冷却。补充冷却系统可包括位于电子服务器后端外部的风 扇、泵和热交换器,以便降低离开电子服务器的空气温度。这些补充冷却系统的热交换 器被供应泵送的冷却剂、水或制冷剂。虽然这些补充的冷却系统可利用通过规模经济得 到的效率优势,它们还是需要另外的风扇。希望的是利用电子服务器内现有的风扇。一些补充冷却系统被构造成被附接到服务器机架的后部的“冷却门”。供应 和返回软管经由大开口延伸到数据中心的地板内。这种大的开口需要提供间隙,使得附 加的软管长度可在门打开时被拉出地板,并在门关闭时滑动回到地板内。由于空气正从 CRAC单元供应,地板内的空间通常处于正压力下。由于一些冷却空气量经由地板开口 从地板下逃逸,地板开口可造成效率损失。另外,对于打开和关闭冷却门的使用者的活 动来说,将附加软管拉出开口并将软管滑动回到开口内是繁琐的,并且有时是困难的。另外,由于在门打开和关闭时软管连接到冷却门,在冷却门和软管连接部上具有物理应 力,对于连接部件造成磨损、撕裂以及可能的损坏
技术实现思路
本专利技术的冷却系统针对一种冷却门组件,冷却门组件包括一个或多个热交换 器。冷却门组件包括框架和连接到框架的冷却门。框架被构造成安装到服务器机架、 机箱或其它电子器件封装件,使得冷却门打开以接近服务器机架内的电子服务器,同时 保持与外部冷却系统的流体连接。冷却门和框架安装在一起,以便形成单独的冷却门组 件,其具有通往外部冷却系统的输入和输出管路。在服务器机架内没有管路,并且因此 冷却门组件不包括进入和离开服务器机箱的管路。因此,在将冷却门组件添加到服务器 机箱时,不需要为了管路来调整现有的服务器机箱。冷却门组件被构造成服务器机箱的 改造组件。冷却门组件的框架可以被设计成匹配不同尺寸的服务器机箱。该框架被连接 到外部冷却系统,并且冷却门包括被构造成在冷却门和框架之间提供流体路径的一个或 多个旋转接头。以此方式,框架保持在固定位置,而冷却门被构造成相对于框架转动, 以便打开和关闭,同时保持经过每个旋转接头的流体路径。冷却门组件不包括在冷却门打开和关闭时拉入和拉出地板的软管。冷却门组件 可以被硬管接或实际上被硬管接,这是由于高度柔性的软管的使用不再用于与外部冷却 系统的连接。另外,由于不再使用高度柔性的软管,可以使用金属管和管道,这允许使 用例如R-134的制冷剂。由于制冷剂的使用,可以使得冷却能力增加。在某些实施方式中,框架包括与外部流体连接器连接以便从例如外部冷却系统 的外部源供应和返回冷却剂的安装块。外部冷却系统可包括冷却塔、冷却器或包括用来 冷却离开冷却门组件的冷却剂的热交换器的其它辅助冷却回路。使用水、制冷剂或任何 其它冷却剂。在某些实施方式中,冷却剂是双相冷却剂。在其它实施方式中,冷却剂是 单相冷却剂。可以包含流体流速控制,以便优化冷却门组件内的冷却剂流速。在某些实 施方式中,在控制模块的控制下,使用流速阀来执行流体流速控制。各自使用多种不同的连接类型中的一种类型来构造包括供应安装块和返回安装 块的安装块,并且具有一个或多个输入/输出开口。例如,根据所需冷却剂的数量,供 应安装块可具有一个、两个或更多个输入连接部。这也可在返回安装块上实现。连接类 型可以是扩口接头、螺纹连接或其它常见类型的连接。在两相系统中,会具有在流体处 于气相时出现的额外的压降。在这种情况下,冷却门组件可被构造成例如具有带有连接 到单个冷却剂供应管线的单个输入端的供应安装块,以及带有连接到多个返回管线的多 个输出端的返回安装块。如果这种连接类型具有过高的流体压降,那么安装块可被构造 成具有多个供应或返回连接件。包括该安装块的框架被设计成使得安装块能够互换,从 而通过简单地转换安装块而容易地得到不同的连接类型和多个连接。在一些实施方式中,供应安装块和返回安装块都定位在框架的顶部。在其它实 施方式中,安装块定位在框架的底部,例如在使用冷却水回路时。还可以将安装块定位 成一个安装块位于顶部而另一个安装块位于底部的构造。在一些构造中,一个或多个安 装块定位在框架的顶部,并且一个或多个安装块定位在框架的底部。这可以是系统连接 到一个或多个不同的冷却回路以便在失效情况下提供冗余的情况。安装块被设计成为系统增加最小的压降。安装块被相对于框架固定就位。冷却门经由冷却剂旋转接头(还称为转动接合 器)的使用而可转动地连接到框架。旋转接头使得流体经过铰链,从而进行转动,并且 还在固定安装块和转动冷却门之间提供流体路径。旋转接头连接到至少一个安装块。在 一些实施方式中,旋转接头被构造成具有单个流体路径。在其它实施方式中,旋转接头 被构造成具有多个流体路径。多个承载机械铰链用来将冷却门附接到框架。冷却门上的热交换器系统被构造成将热量从经过热交换器表面之上的空气传递 到热交换器内部流动的冷却剂。热交换器被设计成具有低的空气流阻抗。这使得电子器 件封装件内的现有鼓风机可以用来提供用于冷却的空气流。任选地,分开的风扇架可被 附接到冷却门以便提供更好的空气流。在一些实施方式中,热交换器由带有附接空气翅片的微管结构制成,或者具有 管-翅片类型的设计。冷却门可包括单个大型热交换面板或一组并联或串联的热交换面 板。分开的热交换面板更容易管理以便构造并提供流体分配的更好控制。在一些实施方 式中,每个热交换面板具有其本身的分开流量调节器或阀,以便调节面板内流动的冷却 剂的量。调节器或阀可被设置成使得每个面板得到相同的冷却剂流量,或者每个面板得 到不同量的冷却剂。在其它实施方式中,流量控制调节器被定位在热交换面板的流体供 应侧上的任何点处,例如在框架供应管线或冷却门供应管线内。热交换面板的系统可被定向成使得冷却剂流可以在水平定向或竖直定向上。在 热交换面板配置在竖直定本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种冷却门组件,包括:  a.一个或多个外部供应管线互连件,能够接收冷却剂;  b.一个或多个外部返回管线互连件,能够输出冷却剂;  c.电子器件封装件;  d.冷却门,包括一个或多个热交换器,所述一个或多个热交换器能够使得冷却剂经过其中,其中所述冷却门被连接到所述电子器件封装件;  e.一个或多个入口旋转接头,被连接到所述一个或多个外部供应管线互连件和所述冷却门,其中每个所述一个或多个入口旋转接头包括入口冷却剂路径,另外所述一个或多个入口旋转接头各自能够在保持所述入口冷却剂路径的同时转动,由此保持所述一个或多个供应管线互连件和所述一个或多个热交换器之间的入口冷却剂路径;  f.一个或多个出口旋转接头,被连接到所述一个或多个外部返回管线互连件和所述冷却门,其中每个所述一个或多个出口旋转接头包括出口冷却剂路径,另外所述一个或多个出口旋转接头各自能够在保持出口冷却剂路径的同时转动,由此保持所述一个或多个热交换器和所述一个或多个外部返回管线互连件之间的出口冷却剂路径;以及  g.柔曲机构,被连接到所述一个或多个入口旋转接头和所述一个或多个出口旋转接头。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:A科雷亚TCE林J霍姆G希奥莫托N周B梁RG布鲁尔DE沃纳M麦克马斯特
申请(专利权)人:固利吉股份有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

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