用于利用安装到门上的热交换器从设备机架排除热量的设备和方法技术

一种冷却门组件包括框架和耦合至框架的冷却门。冷却门包括多个热交换器。框架被配置为以如下方式安装至服务器机架或其他电子器件罩壳的后部，使得冷却门内打开以在保持至外部冷却系统的流体连接的同时允许访问服务器机架内的电子服务器。框架被耦合至外部冷却系统并且冷却门包括一个或多个转接头，每个转接头被配置以提供在冷却门与框架之间的一个或多个流体路径。冷却门组件包括分开并且独立的流体路径，其中流体向每个独立流体路径分开提供。不同组的热交换机被耦合至每个独立流体路径。在独立流体路径之一失效的情况中，其他的独立流体路径保持运作。

【技术实现步骤摘要】
相关串请本申请是于2008年11月14日递交的序列号为12/291，884的名称为“Deviceand Methodology for the Removal of Heat from an Equipment Rack by Means of HeatExchangers Mounted to a Door.”的美国专利申请的部分延续。序列号为12/291，884的美国专利申请要求这些相同专利技术人于2008年3月10递交的序列号为61/068，891的名称为“Fan Tray for Supplemental Air Flow”的美国临时申请的优先权。本申请通过引用的方式整体并入序列号为12/291，884的美国专利申请以及序列号为61/068，891的美国临时申请。
本专利技术一般而言涉及用于冷却产热设备的装置和方法，并且具体而言涉及用于使用基于流体的冷却系统来冷却服务器应用的方法和装置。
技术介绍
具有高散热的高性能集成电路的冷却正在成为电子冷却领域的重大挑战。利用热管和安装风扇的散热器的传统冷却不足以用于冷却具有日益增加的瓦特数要求的(包括那些超过100W的)芯片。由于每单元体积可以实现的更高处理器性能，诸如刀片式服务器或机架式服务器之类的电子服务器正在以日益增长的数量被使用。然而，集成电路的高密度还导致高的热密度，这样的热密度超出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一个特别的问题是:多个电子服务器通常在服务器机箱内近距离安装。在这样的配置中，电子服务器以有限量的空间分开，由此减少其内提供足够的冷却方案的尺寸。通常，电子服务器的堆叠不提供针对每个电子服务器安装大风扇和散热器。经常，在单个服务器机箱内堆叠的电子服务器是由一个或多个风扇、一个或多个散热器或两者的组合冷却的。使用这一配置，使用散热器和将空气吹过散热器的大风扇、或仅仅通过将空气直接吹过电子服务器来冷却每个电子服务器上的集成电路。然而，考虑到围绕在服务器机箱内堆叠的电子服务器的有限剩余空间，可用于冷却集成电路的空气的量有限。由于数据中心持续增加它们的计算机密度，因此电子服务器被更频繁地部署。完全填充的电子服务器显著增加机架产热。这需要超出计算机房空调(CRAC)单元能够提供的补充冷却。补充冷却系统可以包括风扇、泵，以及位于电子服务器的后端之外的热交换器，以降低离开电子服务器的空气温度。这些补充冷却系统中的热交换器被供以泵送冷却齐U、水或制冷剂。虽然这些补充冷却系统可以利用通过规模经济获得的效率，但是它们仍需要额外的风扇。理想的是利用电子服务器中已有的风扇。一些补充冷却系统被配置作为“冷却门”，“冷却门”附接至服务器机架的后面。供给和返回软管穿过大开口延伸至数据中心地板中。该大开口需要提供间隙，使得在门打开时额外的软管长度能够被拉出地板并且在门关闭时能够滑回地板中。用从CRAC单元供给的空气使地板中的空间通常处于正压。地板开口可能引起效率的损失，这是由于一些量的冷空气穿过该开口从地板下逃逸。另外，将额外的软管拉出并且将软管滑回至开口中对打开和关闭冷却门的用户而言是是令人厌烦的，有时是困难的活动。再另外，因为在门打开和关闭时软管连接至冷却门，所以在冷却门与软管的连接上施加了物理应力，这对连接部件产生磨损和撕裂，并且有可能是损坏。
技术实现思路
本专利技术的冷却系统关注包括一个或多个热交换器的冷却门组件。在某些实施例中，冷却门组件包括框架和耦合至框架的冷却门。该框架被配置为以如下方式安装至服务器机架、机柜或其他电子器件罩壳:冷却门打开以允许访问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形成具有通往外部冷却系统的输入和输出管道的独立的冷却门组件。在服务器机架内没有管道，并且因此冷却门组件不包括进出服务器机柜的管道。如此，在将冷却门组件添加至服务器机柜时无需为管道修改已有的服务器机柜。冷却门组件被配置作为针对服务器机柜的改装组件。冷却门组件的框架可以被设计为与不同尺寸的服务器机柜搭配。框架被耦合至外部冷却系统，并且冷却门包括被配置为在冷却门与框架之间提供一个或多个流体路径的一个或多个旋转接头(swivel joint)。以此方式，框架保持在固定位置，同时冷却门被配置为相对于框架旋转，以便打开和关闭，同时保持穿过每个旋转接头的一个或多个流体路径。冷却门组件不包括在冷却门打开和关闭时被拉入和拉出地板的软管。冷却门组件可以是硬管道连接的或者几乎是硬管道连接的，这是由于不再使用高度柔性的软管作为与外部冷却系统的连接。除此之外，由于不再使用高度柔性的软管，因此可以使用金属管子和管件，这允许使用诸如R-134之类的制冷剂。利用制冷剂可以获得冷却能力的增加。在某些实施例中，框架包括与外部流体互连件耦合的安装块，用于从诸如外部冷却系统之类的外部源供给流体并且返回流体。外部冷却系统可以包括冷却塔、制冷机或包括用以对离开冷却门组件的流体进行冷却的热交换器在内的其他辅助冷却回路。可以使用的流体类型包括但不限于水、制冷剂或任何其他冷却剂。在某些实施例中，流体是两相流体。在其他实施例中，流体是单相流体。可以包括流体流量控制以在冷却门组件内优化流体流量。在某些实施例中，流体流量控制是使用在控制模块控制下的流量阀来实现的。包括供给安装块和返回安装块的安装块，每个被配置使用各种连接类型中的一种，并且具有一个或多个输入/输出开口。例如，供给安装块取决于所需流体的量，可以具有I个、2个或多个输入连接。每个输入连接耦合至单独的外部供给线。可以对返回安装块进行相同的配置，其中每个输出连接耦合至单独的外部返回线。连接类型可以是扩口式接头、螺纹连接或其他普通类型的连接。在两相系统中，在流体处于气相时存在额外的压力下降。在这一情况中，冷却门组件可以例如被配置为具有供给安装块，其中单个输入耦合至单个流体供给线，并且具有返回安装块，其中多个输出耦合至多个返回线。如果连接类型具有太高的流体压力下降，则安装块可以被配置具有多个供给或返回连接。包括安装块的框架被如此设计，从而安装块可互换，使得不同的连接类型和连接数目通过仅仅切换安装块而轻易可用。在某些实施例中，供给安装块和返回安装块位于框架的顶部。在其他实施例中，诸如在使用冷却水回路时，安装块位于框架的底部。还有可能将安装块以一种配置放置，使得一个在顶部并且一个在底部。在某些配置中，一个或多个安装块位于框架的顶部并且一个或多个安装块位于框架的底部。如果系统耦合至一个或多个不同冷却回路以便提供防备失效的冗余，则可能是这种情况。安装块被设计为向系统添加最小的压力下降。安装块相对于框架而言位置固定。冷却门通过使用流体旋转接头(也被称为回转接头)可旋转地耦合至框架。旋转接头允许流体穿过铰链，该铰链允许旋转发生并且还提供固定安装块与旋转冷却门之间的流体路径。旋转接头耦合至安装块中的至少一个。在某些实施例中，旋转接头被配置具有单个流体路径。在其他实施例中，旋转接头被配置具有多个流体路径。可以使用多个承载的机械铰链以将冷却门附接至框架。冷却门上的热交换器系统被配置为将热量从经过热交换器表面的空气转移至热交换器内流动的流体中。热交换器被设计为具有低气流阻抗。这允许电子器件罩壳中的已有的通风机可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却门组件，包括：a.多个外部供给线互连件，被配置为接收流体；b.多个外部返回线互连件，被配置为输出所述流体；c.电子器件罩壳；d.冷却门，包括被配置为穿过其传递所述流体的多个热交换器，其中所述冷却门被耦合至所述电子器件罩壳；以及e.一个或多个转接头，耦合至所述电子器件罩壳和所述冷却门，其中所述一个或多个转接头中的每一个包括一个或多个独立流体路径，每个流体路径或者被耦合至所述多个外部供给线互连件中的一个或多个与所述多个热交换器中的一个或多个之间，或者被耦合至所述多个热交换器中的一个或多个与所述多个外部返回线互连件中的一个或多个之间，由此形成穿过所述冷却门的多个独立流体路径。

【技术特征摘要】
2012.07.02 US 13/540,0151.一种冷却门组件，包括: a.多个外部供给线互连件，被配置为接收流体； b.多个外部返回线互连件，被配置为输出所述流体； c.电子器件罩壳； d.冷却门，包括被配置为穿过其传递所述流体的多个热交换器，其中所述冷却门被耦合至所述电子器件罩壳；以及 e.一个或多个转接头，耦合至所述电子器件罩壳和所述冷却门，其中所述一个或多个转接头中的每一个包括一个或多个独立流体路径，每个流体路径或者被耦合至所述多个外部供给线互连件中的一个或多个与所述多个热交换器中的一个或多个之间，或者被耦合至所述多个热交换器中的一个或多个与所述多个外部返回线互连件中的一个或多个之间，由此形成穿过所述冷却门的多个独立流体路径。2.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述一个或多个转接头中的一个或多个包括入口转接头，所述入口转接头包括有一个或多个入口流体路径，每个入口流体路径被耦合在所述多个外部供给线互连件中的一个或多个与所述多个热交换器中的一个或多个之间。3.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述一个或多个转接头中的一个或多个包括出口转接头，所述出口转接头包括有一个或多个出口流体路径，每个出流体路径被耦合在所述多个热交换器中的一个或多个与所述多个外部返回线互连件中的一个或多个之间。4.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述一个或多个转接头中的一个或多个包括多个流体路径，而且其中所述多个流体路径中的一个或多个包括入口流体路径，每个入口流体路径被耦合在所述多个外部供给线互连件中的一个与所述多个热交换器中的一个或多个之间，并且所述多个流体路径中的一个或多个包括出口流体路径，每个出口流体路径被耦合在所述多个热交换器中的一个或多个与所述多个外部返回线互连件中的一个或多个之间。5.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中每个独立流体路径包括所述多个外部供给线互连件中的一个或多个、穿过一个或多个转接头的一个或多个流体路径、所述多个热交换器中的一个或多个，以及所述多个外部返回线互连件中的一个或多个。6.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述一个或多个转接头的每一个被配置为在保持在所述多个外部供给线互连件、所述多个热交换器，以及所述多个外部返回线互连件之间的所述一个或多个独立流体路径的同时旋转，由此使所述冷却门能够在保持穿过所述冷却门的每个独立流体路径的同时相对于所述电子器件罩壳旋转。7.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中第一独立流体回路中的所述多个热交换器中的一个或多个独立于第二独立流体回路中的所述多个热交换器中的一个或多个。8.根据权利要求7所述的冷却门组件，其中所述第一独立流体回路中的所述多个热交换器的第一数量与所述第二独立流体回路中的所述多个热交换器的第二数量相同。9.根据权利要求7所述的冷却门组件，其中所述第一独立流体回路中的所述多个热交换器的第一数量与所述第二独立流体回路中的所述多个热交换器的第二数量不同。10.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中第一独立流体回路中的所述多个外部供给线互连件的第一数量与第二独立流体回路中的所述多个外部供给线互连件的第二数量相同。11.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中第一独立流体回路中的所述多个外部供给线互连件的第一数量与第二独立流体回路中的所述多个外部供给线互连件的第二数量不同。12.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中第一独立流体回路中的所述多个外部返回线互连件的第一数量与第二独立流体回路中的所述多个外部返回线互连件的第二数量相同。13.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中第一独立流体回路中的所述多个外部返回线互连件的第一数量与第二独立流体回路中的所述多个外部返回线互连件的第二数量不同。14.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述流体是制冷剂。15.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述流体包括水。16.根据权利要求1所述的冷却门组件，还包括多个流体供给线，被耦合在所述多个外部供给线互连件与所述一个或多个转接头之间。17.根据权利要求1所述的冷却门组件，还包括多个流体返回线，被耦合在所述一个或多个转接头与所述多个外部返回线互连件之间。18.根据权利要求1所述的冷却门组件，其中所述冷却门还包括多个冷却门供给线，被耦合在所述一个或多个转接头与所述多个热交换器之间；以及多个冷却门返回线，被耦合在所述多个热交换器与所述一个或多个转接头之间。19.根据权利要求18所述的冷却门组件，其中所述冷却门还包括多个热交换器供给线，每个热交换器具有一个热交换器供给线，并且每个热交换器供给线被耦合在所述多个冷却门供给线中的一个与所述热交换器之间。20.根据权利要求19所述的冷却门组件，还包括流控制调节器，被耦合至每个热交换器供给线。21.根据权利要求1所述的冷却门组件，还包括流控制调节器，被耦合至流体供给线中的至少一个，所述流体供给线被耦合在所述多个外部供给线互连件中的一个或多个与所述一个或多个转接头之间；以及冷却门供给线，被耦合在所述一个或多个转接头与所述多个热交换器中的一个或多个之间。22.根据权利要求1所述的冷却门组件，还包括一个或多个安装块，所述一个或多个安装块中的每一个被耦合至所述电子器件罩壳和所述一个或多个转接头...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·科雷亚，TC·E·林，J·霍姆，G·希奥莫托，N·周，B·梁，R·G·布鲁尔，D·E·沃纳，M·麦克马斯特，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：