帶有冷卻室的液體冷卻的制作方法

背景技術：

電子裝置可能具有溫度極限。例如，在電子裝置的溫度達到或超過閾值溫度的情況下，電子裝置可能發生故障。可以使用冷卻系統來控制電子裝置的使用所產生的熱量。示例冷卻系統包括空氣冷卻系統和液體冷卻系統。

附圖說明

圖1示出了根據本公開內容的用于液體冷卻的示例系統。

圖2示出了根據本公開內容的用于液體冷卻的梳狀結構的示例的示意圖。

圖3示出了根據本公開內容的用于液體冷卻的示例系統的示意圖。

圖4進一步示出了根據本公開內容的用于液體冷卻的示例系統的示意圖。

具體實施方式

電子系統可以被設計成平衡功率密度、空間布局、溫度要求、聲學噪音以及其他因素之間的沖突。空氣冷卻系統可以使用散熱片和風扇以便從發熱裝置和/或包括發熱裝置的服務器系統中去除“廢”熱。當在本文中使用時，除了其他的以外，發熱裝置表示存在于計算裝置（諸如，服務器，筆記本計算機，桌面計算機，）中的電部件，在操作期間這些電部件能夠產生熱量。除了其他的以外，發熱裝置的示例包括：處理器，諸如，中央處理單元（cpu）和圖形處理單元（gpu）；存儲模塊，諸如，雙列直插式存儲模塊（dimm）以及電壓調節器。當在本文中使用時，服務器系統可以表示可能包含彼此堆疊的多個服務器和/或機箱的系統。服務器可以表示機架式服務器、刀片式服務器、服務器卡盒、機箱、機架和/或各種負載。機架式服務器可以包括被用作服務器并且被設計成安裝在機架中的計算機。刀片式服務器可以包括容納在卡盒中的薄的模塊化電子電路板并且每個刀片是一個服務器。當在本文中使用時，服務器卡盒可以包括基本上環繞處理器、存儲器以及聯接至處理器的非易失性存儲裝置的框架（例如，外殼）。機箱可以包括可以包含多個刀片式服務器并且提供服務（諸如，電源、冷卻、網絡連接和各種相互連接和管理）的封閉體。

散熱片和風扇的使用增加了用于操作發熱裝置和/或服務器系統的電力，并且可能引起過度的聲學噪音和較低的系統密度。與空氣冷卻相比，液體冷卻可以是更高效的；然而，液體冷卻通常包括位于發熱裝置內的管路連接件。當液體經過管路連接件時，在發熱裝置內引入了液體泄漏的風險。

液體泄漏可能引起發熱裝置的損壞。例如，泄漏的液體可能使得發熱裝置發生故障和/或停止。為了降低損壞，可以使用介電流體。然而，與其他液體比較，介電流體昂貴并且具有危險性（例如，在如何處理該液體的控制和限制中的安全問題），并且介電流體的熱性能比其他液體（諸如，水）低。

液體冷卻組件可以用于在發熱裝置附近引導液體冷卻劑但不與發熱裝置接觸。這個技術被稱為直接液體冷卻（dlc），其中，液體冷卻劑保持處于管、軟管和/或集管（manifold）內，并且在需要時在整個服務器系統中運輸。相比之下，浸沒式冷卻允許液體冷卻劑直接接觸發熱裝置。當在本文中使用時，液體冷卻劑可以表示水，但是可以使用除水以外的液體。除了服務器內的其他結構以外，液體冷卻組件可以包括液體冷卻室和液體循環回路以便在發熱裝置附近載送液體冷卻劑。在一些示例中，液體冷卻組件可以聯接至具有多個液體快速斷開件的墻（wall）結構。該墻結構能夠填充有多個流體通道，該流體通道允許液體冷卻劑被泵入至冷卻基部中或者從冷卻基部泵出。液體冷卻組件的一些區段可以不與發熱裝置直接接觸，而是通過導熱結構使得熱量能夠被傳遞至液體冷卻結構。

在一些情況中，消費者和/或其他人員可能想要移除液體冷卻組件以便維護鄰近于該液體冷卻組件的發熱裝置。然而，該液體冷卻組件可能被固定就位，并且可能在服務器系統內的多個方向上和小的空間中延伸，這可能使得難以移除該液體冷卻組件。例如，消費者可能具有安裝在服務器中的多種發熱裝置。這些發熱裝置中的一個可能需要維護和/或更換，并且消費者可能想要快速且高效地接近發熱裝置，而不產生服務器系統中的液體泄漏的風險。

根據本公開內容的示例可以包括具有集成的液體冷卻室的液體冷卻系統，其可以使液體冷卻劑的流動在服務器系統內的發熱裝置附近延伸以便冷卻發熱裝置，并且允許用戶（諸如，消費者）容易地移除和維護。液體冷卻系統可以利用最小量的軟管和連接件而將熱量從發熱裝置引導至液體冷卻劑中。另外，液體冷卻系統能夠同時地（例如，基本上同時地）冷卻服務器內的多個裝置，諸如，處理器，存儲模塊和電壓調節器（vr），同時減少空間占用以及降低液體泄漏的風險。另外，液體冷卻系統能夠提高接近發熱裝置的便利性。

圖1圖示了根據本公開內容的用于液體冷卻的系統100。系統100可以包括與服務器系統109內的發熱裝置103-1、103-2接觸的液體冷卻室101-1、101-2。雖然圖1將液體冷卻室101-1、101-2示出為具有圓形形狀，但是示例不限于此并且液體冷卻室101-1、101-2可以具有不同的形狀，諸如，方形，矩形，管狀等。而且，當在本文中使用時，液體冷卻室可以表示裝有液體冷卻劑并且從發熱裝置傳遞熱量的裝置。液體冷卻劑并非長期地存儲在液體冷卻室中，而是相反地，液體冷卻劑從服務器外部的裝置被泵入并泵出液體冷卻室和/或流入并流出液體冷卻室。當在本文中使用時，除了其他熱傳遞機構以外，“傳遞”熱量可以表示熱能通過傳導和/或對流而從較高溫度的區域傳遞至較低溫度的區域（例如，相對于較高的溫度而言較低）。

在一些示例中，液體冷卻室101-1和101-2（在本文中被共同地成為液體冷卻室101）可以將熱量傳遞至圍繞液體冷卻室101的周界延伸的液體循環回路105-1和105-2（在本文中被共同地稱為液體循環回路105）中。如圖1所示，液體循環回路105能夠鄰近于液體冷卻室101。例如，液體循環回路105能夠位于距離液體冷卻室101的閾值距離內。液體循環回路105可以表示可以引導液體冷卻劑的流動的通道和/或多個通道。例如，液體循環回路105可以從與服務器系統109相關聯的服務器冷卻組件接收液體冷卻劑，如在本文中所述，該服務器冷卻組件可以連接或不連接至冷卻基部。液體循環回路105可以從服務器冷卻組件接收液體冷卻劑，將液體冷卻劑的流動引導至液體冷卻室101中以用于暫時存儲和冷卻發熱裝置（例如，發熱裝置103），并且將液體冷卻劑的流動引導通過圍繞液體冷卻室101的周界延伸的通道。

液體循環回路105的形狀和/或設計不限于圖1中所示的形狀和/或設計。例如，液體循環回路105可以具有方形的形狀和/或設計以及弧形的形狀和/或設計。額外地，液體循環回路105可以包括具有不同形狀和/或設計的多個部分。例如，液體循環回路105的第一部分可以具有大體上方形的形狀，并且液體循環回路105的第二部分可以具有大體上弧形的形狀。

在一些示例中，液體出口管107可以聯接至液體循環回路105以便引導液體冷卻劑的流動。液體出口管107可以連接至服務器冷卻組件（諸如，水墻），該服務器冷卻組件向服務器機架提供液體冷卻劑。例如，發熱裝置103可以位于服務器系統109內的服務器中，并且可以進一步包括液體出口管107以便將液體冷卻劑的流動引導至液體冷卻室和液體循環回路以外的位置。例如，在一些示例中，液體出口管107能夠將液體冷卻劑的流動引導至服務器外部的位置，諸如，水墻結構的冷卻托架（bay）。換句話說，服務器系統109內的每個服務器可以至少包括液體冷卻室101，液體循環回路105，液體出口管107以及各種發熱裝置103，使得來自發熱裝置103的熱量被引導至服務器外部的位置，諸如，冷卻托架。然而，示例不限于此。液體出口管107能夠將液體冷卻劑的流動引導至服務器內的位置。例如，液體出口管107可以將液體冷卻劑的流動引導至服務器內的液體-空氣熱交換器（在圖1中未示出），以便將來自發熱裝置103的熱量排出至服務器中的環境空氣。

在一些示例中，系統100可以包括多個發熱裝置103，并且液體循環回路105可以設置在各種并行或串行的流動路徑中以用于各種導向或冷卻需求。例如，除了其他發熱裝置以外，系統100可以包括兩個處理器（103-1、103-2）。每個處理器可以具有相關聯的液體冷卻室以使得處理器103-1可以與液體冷卻室101-1相關聯，并且處理器103-2可以與液體冷卻室101-2相關聯。液體循環回路105可以設置在串行的流動結構中以使得液體冷卻劑可以流動至液體冷卻室101-1，經由液體循環回路105-1環繞液體冷卻室101-1，經由液體循環回路105-1和/或液體循環回路105-2流動到液體冷卻室102，經由液體循環回路105-2環繞液體冷卻室101-2，并且經由液體出口管107離開服務器。額外地和/或替代地，液體循環回路105可以設置在并行的流動結構中以使得液體冷卻劑可以并行地（例如，基本上同時地）流動至液體冷卻室101-1和液體冷卻室101-2，并且液體冷卻劑可以并行地（例如，基本上同時地）經由液體循環回路105-1和105-2環繞液體冷卻室101-1和101-2。

液體循環回路105可以包括熱傳導材料。例如，液體循環回路105可以由鋁、鋁組成物、銅、銅組成物、鉑、鉑組成物和/或其他熱傳導材料。在一些示例中，液體循環回路105可以具有包括不同材料的多個部分。例如，液體循環回路105的第一部分由諸如鋁的熱傳導材料組成，并且液體循環回路105的第二部分由諸如塑料的具有低熱傳導率的材料組成。在一些示例中，液體循環回路105可以是填充有液體冷卻劑的中空室。額外地和/或替代地，液體循環回路105可以包括嵌入式管道結構。

液體循環回路105可以被成形為與服務器內的發熱裝置最大化接觸。例如，液體循環回路105可以具有方形、矩形、圓形或橢圓形的橫截面。另外，液體循環回路105可以被定位成緊密靠近于發熱裝置，同時仍然圍繞液體循環回路105的周界延伸。當在本文中使用時，緊密靠近于發熱裝置表示液體循環回路被定位成離發熱裝置的距離小于閾值距離。

在一些示例中，系統100可以包括鄰近于液體冷卻室101的梳狀結構111-1、111-2以便將熱量傳遞至液體循環回路105中。當在本文中使用時，梳狀結構表示具有聯接至冷卻板的多個擠出尖端（諸如，鋁擠出尖端）的結構。如進一步關于圖2描述的，多個擠出尖端中的每個擠出尖端能夠在服務器中的多個存儲模塊之間延伸。梳狀結構111-1、111-2可以包括多個固體導熱路徑以便在安裝液體冷卻組件時插入存儲模塊之間。當在本文中使用時，固體導熱路徑可以表示不具有液體通路的導熱路徑。額外地和/或替代地，梳狀結構111-1、111-2可以包括閉合回路導熱路徑。當在本文中使用時，閉合回路導熱路徑可以表示具有液體通路的導熱路徑，該液體通路對于梳狀結構111-1、111-2外部的液體冷卻劑交換密封（例如，關閉），如與對于梳狀結構111-1、111-2外部的液體冷卻劑交換開放的循環通路相反。

當在本文中使用時，液體冷卻組件可以表示共同地冷卻服務器內的各種部件的多個液體冷卻裝置。例如，液體冷卻組件可以包括液體冷卻室101，液體循環回路105和梳狀結構111-1、111-2。液體冷卻組件可以安裝在服務器系統中，并且在需要時被移除和/或維護。除了其他的以外，液體冷卻組件可以冷卻各種發熱裝置，諸如，處理器，多個存儲模塊和/或電壓調節器。

液體冷卻組件可以具有多個液體冷卻室，多個液體循環回路和多個梳狀結構。例如，液體冷卻劑可以流動至第一液體冷卻室（例如，液體冷卻室101），流過第一液體冷卻室（例如，液體冷卻室101），流動至第二液體冷卻室（圖1中未示出），流過第二液體冷卻室（圖1中未示出），并且通過流體出口管107流出。換句話說，液體冷卻組件可以包括串行和/或并行連接的多個液體冷卻裝置。

在一些示例中，液體冷卻系統可以與電壓調節器間接接觸。例如，熱接觸基座113可以聯接至液體冷卻室（例如，液體冷卻室101-1）。當在本文中使用時，熱接觸基座表示至少部分地熱傳導并且接觸發熱裝置的擠出部。換句話說，熱接觸基座113可以表示從液體冷卻室101延伸至以便接觸發熱裝置（諸如，與其接觸的電壓調節器）的位置的熱傳導擠出部。當在本文中使用時，電壓調節器可以表示將電源的電壓維持在閾值范圍內的電路。熱接觸基座113可以與電壓調節器接觸并且可以將熱量從電壓調節器傳遞至液體循環回路105中。以此方式，流體循環室101可以從與其接觸的處理器傳遞熱量，梳狀結構111-1、111-2可以從多個存儲模塊傳遞熱量，并且熱接觸基座113可以從電壓調節器傳遞熱量。液體循環回路105可以從梳狀結構111-1、111-2，流體循環室101以及熱接觸基座113傳遞熱量。即，液體冷卻劑可以經過液體循環回路105并且從梳狀結構111-1、111-2，流體循環室101以及熱接觸基座113中的每一個傳遞熱量，并且經由液體出口管107將液體冷卻劑的流動引導離開服務器。

雖然圖1將熱接觸基座113示出為聯接至液體循環回路105，但示例不限于此。例如，熱接觸基座113能夠從液體循環回路105移除（例如，脫離）。另外，雖然熱接觸基座113被示出為以液體循環回路105的側面長度延伸的大體上矩形結構，但是示例不限于此。例如，熱接觸基座113可以具有與圖1中所示不同的形狀，并且可以大于或小于圖1中所示的形狀。

圖2示出了根據本公開內容的用于液體冷卻的梳狀結構211的示例的示意圖。圖2中所示的梳狀結構211可以與圖1中所示的梳狀結構111-1、111-2近似。梳狀結構211可以使用冷卻板215-1，冷卻板215-1包括可以定位在存儲模塊219之間的多個梳狀部215-2。

梳狀結構211可以包括冷卻板215-1，該冷卻板215-1包括內部部分和梳狀部分215-2。梳狀部分215-2可以包括聯接至冷卻板215-1的擠出尖端（例如，鋁擠出尖端等）。除了其他的冷卻技術以外，冷卻板215-1和梳狀部分215-2可以由下列內容中的一個或多個組成：高性能導熱解決方案（導熱管）的組合，流過冷卻板215-1和梳狀部分215-2并且返回至冷卻單元201的冷卻劑。在一些示例中，液體（例如，水，冷卻劑等）可以流過梳狀部分215-2的內部以便冷卻存儲模塊219。

來自存儲模塊219的熱量可以被傳遞至梳狀部分215-2和/或被梳狀部分215-2內的液體吸收。來自存儲模塊219的熱量可以被傳遞至冷卻板215-1并且流動至液體冷卻室201。在一些示例中，熱界面連接部217可以被用于將熱量從冷卻板215-1傳遞至液體冷卻室201。在一些示例中，液體冷卻劑可以流過冷卻板215-1，流過梳狀部分215-2并且回到液體冷卻室201以便從存儲模塊219移除熱量。

液體循環回路（例如，圖1所示的液體循環回路105）可以緊密靠近于梳狀部分215-2。液體循環回路可以傳遞液體冷卻劑（諸如，水），并且因此在暖梳狀部分215-2和液體循環回路內的冷液體冷卻劑之間形成溫度差。這樣一來，熱量可以從梳狀部分215-2傳遞至液體循環回路，并且經由液體循環回路遠離服務器。

在一些示例中，冷卻板215-1可以被不同的熱交換單元替換，諸如：固體導熱材料（例如，鋁，石墨，銅等），諸如蒸氣室或冷卻劑室的高性能導熱解決方案和/或連續流動的液體冷卻劑系統。在這些示例中，液體冷卻室201可以用于對冷卻板215-1和梳狀部分215-2進行冷卻和/或用于從存儲模塊219移除熱量。

圖3示出了根據本公開內容的用于液體冷卻的示例系統300的示意圖。圖3中所示的系統300可以與圖1中所示的系統100近似。如圖3中所示，系統300可以包括聯接至服務器裝置接觸墊302的液體冷卻室301，液體冷卻室301用于裝有液體冷卻劑并且將熱量傳遞至液體循環回路305中，如關于圖1所述。另外，服務器裝置接觸墊302可以與服務器系統內的發熱裝置（例如，關于圖1描述的發熱裝置103）接觸，并且可以將熱量傳遞至液體冷卻室301。雖然圖3將服務器裝置接觸墊302示出為具有圓形形狀，但是示例不限于此，并且服務器裝置接觸墊302能夠具有其他形狀。另外，服務器裝置接觸墊302能夠包括熱傳導材料以使得熱量可以經由服務器裝置接觸墊302從發熱裝置（例如，發熱裝置103）傳遞至液體冷卻室301。在一些示例中，液體循環回路305可以圍繞液體冷卻室的周界延伸以便圍繞液體冷卻室引導液體冷卻劑的流動，如關于圖1所描述的。

如關于圖1所描述的，液體循環回路305可以聯接至由熱傳導材料組成的熱接觸基座313。熱接觸底座313可以將熱量傳遞至液體循環回路305中。例如，熱接觸基座313可以與電壓調節器（圖3中未示出）接觸，并且可以將熱量從電壓調節器傳遞至液體循環回路305。

如圖3中所示，系統300可以包括雙層冷板。該雙層冷板可以包括液體冷卻層，該液體冷卻層包括液體冷卻室301和液體循環回路305，液體循環回路305用于圍繞液體冷卻室301的周界引導液體冷卻劑的流動。另外，該雙層冷板可以包括與液體冷卻層相反的熱界面層，包括熱傳導表面（諸如，服務器裝置接觸墊302）的熱界面層用于將熱量從發熱裝置（諸如，處理器）引導至液體冷卻層（諸如，液體冷卻室301）。如關于圖1所描述的，系統300可以包括鄰近于雙層冷板的梳狀結構（例如，圖1中所示的梳狀結構111-1、111-2和/或圖2中所示的梳狀結構211）以便將熱量從另一個發熱裝置傳遞至液體循環回路305。

系統300可以從多個發熱裝置引導熱量。例如，第一發熱裝置可以包括處理器，第二發熱裝置可以包括存儲模塊和/或存儲模塊陣列，并且第三發熱裝置可以包括電壓調節器。然而，示例不限于此并且可以包括其他形式的發熱裝置。液體循環回路305可以與電壓調節器間接接觸，并且液體循環回路305可以將來自電壓調節器的熱量引導遠離服務器系統。

電壓調節器可以緊密靠近于處理器。電壓調節器可以由電感器和一系列電部件（諸如，電感器，電容器和集成電路）組成。電壓調節器可以被空氣冷卻，然而，根據本公開內容的熱接觸基座313可以提供經由液體冷卻的電壓調節器的改進的冷卻。如圖3中所示，熱接觸基座313可以被形成為階梯和/或附屬物。熱接觸基座313可以提供電壓調節器和液體循環回路305之間的順應性連接。例如，能夠利用間隙墊熱界面材料實現該順應性。在一些示例中，熱接觸基座313可以具有從其流過的液體冷卻劑。然而，示例不限于此，并且熱接觸基座313可以包括固體導熱材料。

如在本文中進一步描述的，熱接觸基座313可以聯接至雙層冷板，并且可以與電壓調節器接觸。熱接觸基座313可以將熱量從電壓調節器引導至液體循環回路305。額外地，梳狀結構（例如，梳狀結構111-1、111-2）可以包括在多個存儲模塊之間延伸的多個固體導熱板。例如，存儲模塊可以是雙列直插式存儲模塊（dimm）。通過固體導熱路徑（例如，沒有液體從該路徑中通過），來自存儲模塊的熱量可以被傳遞至液體循環回路305中。

圖3進一步示出根據本公開內容的用于液體冷卻的示例系統400的示意圖。系統400可以與圖1中所示的系統100以及圖3中所示的系統300近似。在一些示例中，熱接觸基座413可以具有既傳遞熱量又絕緣的表面。例如，熱接觸基座413可以包括第一表面406，第一表面406具有平行于液體冷卻室401的平面408的平面，第一表面406與電壓調節器接觸，并且第二表面404具有平行于液體冷卻室401的平面408并且與第一表面406相反的平面，第二表面404與熱界面材料接觸。除了能夠聯接至熱接觸基座413的其他熱界面材料以外，熱界面材料能夠包括間隙墊型材料。熱界面材料能夠包括電絕緣且導熱的材料。

雖然本文中的示例描述了液體循環回路對單個處理器進行冷卻的系統，但是示例不限于此。在一些示例中，本文中的系統可能具有串行的流動路徑。例如，液體冷卻劑的流動可以從一個處理器前進到另一個處理器，然后離開。額外地，在一些示例中，用于加速液體冷卻劑的流動的泵或其他裝置可以安裝在該系統內（例如，安裝在圖4所示的系統400內）。例如，系統400可以具有安裝的小泵以便有助于液體冷卻劑的流動。

當在本文中使用時，“一個”或“多個”物體可以表示一個或多個這樣的物體。例如，“多個小部件”可以表示多個小部件。以上說明書、示例和數據提供了對本方法和本應用的描述以及本公開內容的系統和方法的用途。由于在不脫離本公開內容的系統和方法的精神和范圍的情況下可以做出許多示例，所以本說明書僅闡述了許多可能的示例構造和實施方式中的一些內容。