專利名稱：被冷卻的電子系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于容納在運行時產生熱的電子部件的模塊或艙盒、一種冷卻這種電子部件的方法、一種冷卻電子裝置的方法、一種被冷卻的電子系統以及一種用冷卻液體填充用于電子裝置的容器的方法。例如，本發明尤其能夠應用于計算機處理器和主板。
背景技術：
電子部件和特別是計算機處理器在運行時產生熱，這可以導致過熱和對部件和隨之系統的其它的部分的損壞。因此希望冷卻所述部件以將熱遠離部件傳遞和使部件溫度保持低于部件的正確且可靠的運行所規定的最大運行溫度此問題具體涉及到數據處理或計算機服務器中心，其中，大量的計算機處理器共處一處并且用于在很長的一段時間內可靠且連續的運行。這些中心通常可以容納多個服務器單元，所述多個服務器單元占據多個設備架并且填充一個或多個室。每個服務器單元容納一個或多個服務器板。單獨的個服務器板可以使幾百瓦特的電功率作為熱而耗散。在現有系統中，連續地傳遞熱以便保持正確運行所需的能量可和使服務器運行所需的能量具有相同的數量級。產生的熱可以傳遞至處理器位于其中的建筑物外部的最終散熱裝置，例如傳遞至建筑物周圍的大氣空氣。目前的實施通常依賴空氣作為處理器和最終散熱裝置之間一個或多個級的傳遞介質。但是，對于如此大量的熱而言，難以將空氣用作傳遞介質，而不在建筑物的基層結構上施加較大的限制。這是因為熱傳遞的速率可以隨著熱源(例如服務器板，特別是計算機處理器)和最終散熱裝置之間溫度差(ΛΤ)不斷增大以及使熱源和最終散熱裝置熱連接的路徑或多個路徑的熱阻的不斷減小而增大。一些用于處理該困難的已知技術被設計成控制容納處理器的位置的環境條件。目前經常使用空氣處理技術，例如使局部空氣溫度降低以使局部溫度差增大的空氣的蒸汽壓縮制冷(“空氣調節裝置”)；以及使空氣流速增大并且因此使熱阻減小的空氣加壓(通過使用風扇)。還可以使用多個熱交換級以便將從局部空氣中提取出的熱傳遞至諸如大氣空氣之類的最終散熱裝置。但是，因為使用空氣調節裝置可能需要大量的電功率以運行，所以這些方法可能是無效的。由于局部溫度和噪音，因此這些方法還可能使所述位置讓人感到不愉快。此外，可能必須限制空氣流速和空氣溫度，例如使溫度保持低于“露點”以防止從空氣中凝結出來的水蒸汽，這可以損壞靈敏的電子部件。出于這些原因，目前服務器通常稀疏地分布以降低熱密度和改進局部空氣流動，由此減小熱阻。利用與電子部件接觸的液體來冷卻電子部件可以用于使服務器密度增大，使冷卻成本降低或二者兼得。在US-2007/109742和GB-A-2432460中描述用于利用液體冷卻電子部件的現有技術。計算機處理器板容納在密封容器內。優選為油的冷卻劑液體泵送穿過容器。處理器板位于容器的底部處，并且蒸發器旋管定位在容器的頂部處，使得在冷卻劑液體中產生對流。冷卻劑液體被處理器板加熱，并且生成的蒸氣流動到冷凝器中。容器定位成使得內部的電路板位于水平面中以允許來自部件的熱的對流。利用冷凝器以提供制冷增加了系統的復雜性和成本，并且給系統實施又引入一些限制。
W0-2006/133429和US-2007/034360描述了一種用于冷卻電子部件的替代性的已知方法。電子部件密封在填充有液體的容器內，并且導熱板被設置為容器的與液體接觸的部分。導熱板將熱從液體傳導至容器外部。雖然這設計成用于獨立運行，但是導熱板可以聯接于另一個熱交換器以用于電子部件的附加冷卻。與要求泵送容器內的液體的方法相比，該替代性裝置使系統的復雜性降低。但是，這并不顯著地解決使熱源和最終散熱裝置之間的熱阻減小的困難。即使溫度差增大，總熱阻仍將是顯著的。
發明內容
針對此背景，且在第一方面，本發明提供一種用于容納一個或多個發熱電子部件的可密封模塊。該模塊包括外殼；熱傳遞裝置，該熱傳遞裝置具有傳導表面，所述外殼和傳導表面一起限定第一冷卻液體可以位于其中的體積，熱傳遞裝置還限定用于接收第二冷卻液體的通道，傳導表面使體積和通道分開以允許熱通過傳導表面在體積和通道之間傳導；以及電子部件，該電子部件位于體積中。傳導表面或外殼的至少一部分成形成與電子部件的形狀相符。通過使外殼、傳導表面或二者的形狀符合電子部件的形狀，第一冷卻液體和第二冷卻液體之間的熱傳遞的效率顯著提高。這使得能夠使第一冷卻液體保持為液體狀態直到從電子部件輸出較高水平的熱。在優選實施方式中，可密封模塊還包括在使用時產生熱的至少一個電子部件和位于體積中的第一冷卻液體。第二液體冷卻劑被使得在通道中流動，從而與傳導表面直接接觸。優選地泵送第二液體冷卻劑。通過從體積中的第一冷卻液體傳導到通道中的第二冷卻液體的熱傳遞使熱阻顯著地減小。這使熱傳遞的效率提高，從而使這樣的系統尺寸可變且能夠應用于產生大量的熱的系統，例如數據處理中心。此外，通過使用傳導表面以傳遞熱而獲得的該系統的減小的熱阻使冷卻劑能夠始終保持在液體狀態，由此避免對使系統的復雜性和成本增加的蒸氣循環制冷的需要。此外，用于冷卻的電力消耗通過減輕或甚至消除對蒸氣壓縮制冷的需要而降低。這還使電子部件和諸如服務器板之類的電子電路板的密度能夠增大。對于給定密度的服務器和部件，冷卻系統從每個部件可取地排出足夠的熱以使所述部件保持在其預期運行溫度范圍內，但是不超過該范圍。和產生較大量的熱的那些裝置相比，產生較少熱的裝置需要較少的冷卻。低于令人滿意的運行所需的水平的冷卻通常將消耗不必要的附加能量并且因此不是最佳地有效的。有益地，通道具有限定通道寬度的與傳導表面接觸的區域，并且其中，與傳導表面的尺寸相比，最小通道寬度是顯著的。
附加地或可替代地，通道沿著具有至少一個方向上的變化的路徑與傳導表面接合。優選地，路徑具有直的部分，并且其中，最小通道寬度為路徑的直的部分的長度的至少10%，在其它實施方式中，最小通道寬度可以是通道的直的部分的長度的至少10% ；20% ；30% ；40% ;或50%。附加地或可替代地，路徑包括主路徑和支路徑，支路徑在至少一點處連接于主路徑。液體的更多湍流可以改進熱傳遞。在第二方面，本發明提供冷卻電子部件的方法，該方法包括提供包括外殼和具有傳導表面的熱傳遞裝置的模塊，外殼和傳導表面一起限定體積；將電子部件容納在體積內；以第一冷卻液體填充體積；以及通過傳導表面在第一冷卻液體和第二冷卻液體之間傳導熱，第一冷卻液體和第二冷卻液體位于傳導表面的兩個側面上。傳導表面或外殼的至少一部分成形成與電子部件的形狀相符。
優選地，將熱從第一冷卻液體傳導至第二冷卻液體的步驟構造成使得第一冷卻液體和第二冷卻液體保持在液體狀態。在本發明的第三方面，可以提供可密封模塊套件，該可密封模塊套件包括外殼；熱傳遞裝置，該熱傳遞裝置具有傳導表面，熱傳遞裝置構造成聯接于外殼使得傳導表面和外殼限定第一冷卻液體可以位于其中的體積，熱傳遞裝置還限定用于接收第二冷卻液體的通道，使得在熱傳遞裝置聯接于外殼時，傳導表面使體積和通道分開以允許通過傳導表面在體積和通道之間傳導熱；以及電子部件，該電子部件位于體積中。傳導表面或外殼的至少一部分成形成與電子部件的形狀相符。如通過以上詳細說明的第一、第二或第三方面中的任何一個，許多附加特征可以應用于所詳細說明的本發明。將在下面描述這些附加特征。有利地，傳導表面具有用于在體積和通道之間傳導熱的凸出到第一體積中的至少一個凸出部。使用至少一個凸出部使傳導表面的表面面積增大并且可以允許傳導表面和電子部件的形狀之間的更接近的相符。這改進了熱傳導的效率。在可密封模塊包括電子部件的情況下，傳導表面優選地具有用于在體積和通道之間傳導熱的凸出到第一體積中的至少一個凸出部，至少一個凸出部布置成與電子部件的形狀相符。通過使部件和傳導表面之間的空間減小；使總凸出部表面面積增大以使熱流動路徑中的熱阻減小；使得用于有效冷卻所需的冷卻液體的體積較小；允許具有較差的傳導性但是具有減少的成本或重量或二者兼具的材料(例如，塑料)的使用增加而進一步改進熱傳導效率。特別地，如果冷卻液體與傳導表面快速地接觸，則改進冷卻的效率。可選地，傳導表面由導熱良好的合成塑料制成。附加地或可替代地，外殼可以由合成塑料制成。優選地，該合成塑料是絕熱的。在實施方式中，熱傳遞裝置可以由合成塑料制成。在一些實施方式中，可密封模塊還包括部件散熱裝置，該部件散熱裝置聯接于電子部件，具有布置成與傳導表面的至少一個凸出部協作的至少一個凸出部。有利地，傳導表面的至少一個凸出部包括翅片裝置。可替代地或附加地，傳導表面的至少一個凸出部包括銷釘裝置。在優選實施方式中，至少一個凸出部包括銷釘-翅片裝置。銷釘-翅片凸出部可以在高度上有變化。優選地，它們成形為矩形橫截面的翅片。更優選地，凸出部不覆蓋整個傳導表面。優選地，分流器位于體積中。該分流器可以采取擋板或其它的被動流動控制機構的形式。這種特征的目的是使液體的熱的上升羽流轉向遠離部件的正上方，否則可能會過熱。可選地，多個電導體位于體積中，多個電導體布置成檢測第一冷卻液體的高度。這些電導體優選地采取向下延伸到體積中的模塊的頂部處的一對桿的形式。這些電導體可以起到電容器的作用，(通過應用介電效應)其值 隨著液面變化而改變。通過附接合適的電子電路，可以推斷用于第一冷卻液體的液面。這使操作員能夠知道何時液面低于對目前液體溫度而言正常的高度并且指示泄漏的可能性。相同的裝置可以用于在模塊的初始填充(或加滿)期間確定液面。附加地或可替代地，外殼中的透明窗口用于直接觀察液面。另一個可選改進將是將傳感器和相關聯電路建造到安裝電子部件或與電子部件相鄰的電路板中。在傳導表面限定通道的某些實施方式中，通道的形狀布置成與電子部件的形狀相符。這允許進一步改進第一冷卻液體和第二冷卻液體之間的熱傳遞效率。在優選實施方式中，熱傳遞裝置形成為一件式熱傳遞裝置。用于熱傳遞裝置的一件式組件可以不要求維護并且可以由通道預先形成到其中的冷板部分和焊接或否則粘附到冷板部分上的密封板構成。這消除螺釘和墊圈并且使液體泄漏的可能性降低。在一些實施方式中，熱傳遞裝置還包括聯接于傳導表面并且限定用于接收第二冷卻液體的通道的基部。在一個實施方式中，外殼和傳導表面限定內室，并且熱傳遞裝置還包括限定通道的外室。使用外室有利地提供了緊湊的模塊，該外室限定用于接收第二冷卻液體的通道并且布置成與內殼協作以提供傳導表面。這樣一種裝置可以附加地使通道的寬度能夠限定或調節成滿足熱傳遞要求。可選地，外室由合成塑料制成。有利地，可密封模塊還包括覆蓋外殼的至少一部分的隔離層。優選地，隔離層位于體積內。附加地或可替代地，可密封模塊可以包括位于體積外部的覆蓋外殼的至少一部分的隔離層。外部隔離層可以包括柔性泡沫。該柔性泡沫具有另一個優點能夠支承用于液體輸入、輸出或二者的連接器，同時允許使管為彎曲的元件。該柔性泡沫將通過允許滑動零件中的更大公差而使得插入到相關聯的架中變得更容易。優選地，多于一個電子部件可以位于體積中。在優選實施方式中，可密封模塊包括多個電子部件一該多個電子部件中的至少一個在使用時產生熱，并且還包括保持多個電子部件的電路板。通過將電路板浸沒在精選的液體中，該電路板免受由于空氣傳播的污染物或否則從大氣中凝結出來或在別處泄漏的水的損害。例如，出現在空氣中或溶解在水中的污染物可以容易地侵蝕電路板上的細的電路線。此外，可以封裝或冷卻諸如電源、DC-DC變流器以及磁盤驅動器之類的其它的發熱部件。在至少一個電子部件包括磁盤驅動器的情況下，磁盤驅動器優選為固態裝置。具有移動零件的裝置對浸沒在液體中而言是不可取的。第一冷卻液體優選地占據可密封模塊的體積的一部分，使得對液體遇熱膨脹而言存在可用的體積而不使體積中的壓力顯著地增大。優選地，可密封模塊還包括定位在電路板和外殼之間的保護膜，保護膜布置成防止外殼和電路板之間的液體流動。這通過該不可取的路徑使熱阻增大并且使需要填充所述體積的冷卻劑的體積減小，同時允許在電路板的后部上出現小型部件。在優選實施方式中，所述保護膜是可變形的。有利地，電路板的至少一部分與外殼整體地形成在一起。電子電路板可以例如僅利用側壁與模塊外殼的部分形成一體。接著，互連件可以直接穿過電路板以出現在外殼的外表面上，從而不再需要在退出的點處將線纜與模塊密封在一起。可選地，電路板和壁例如利用纖維玻璃模制而構造為單獨的零件，因此又減少了密封問題。在優選實施方式中，可密封模塊還包括模塊的填充入口，該填充入口位于外殼中，并且液體可以通過該填充入口被接收到體積中；以及填充入口的密封件。這允許在現場用冷卻液體對可密封模塊體積快速填充或重新填充。
優選地，可密封模塊包括減壓閥，該減壓閥位于外殼中并且布置成允許在體積內的壓力超過預定限制時液體從體積流出。可選地，所述通道具有限定通道寬度的與傳導表面接觸的區域，并且其中，與傳導表面的尺寸相比，最小通道寬度是明顯的。附加地或可替代地，通道沿著在方向上具有至少一個變化的路徑與傳導表面的至少一部分接合。優選地，路徑具有直的部分，并且其中，最小通道寬度為路徑的直的部分的長度的至少10%。在另一實施方式中，最小通道寬度可以為路徑的直的部分的長度的至少10% ；20% ；30% ；40% ;或50%。附加地或可替代地，路徑包括王路徑和支路徑，支路徑在至少一點處連接于主路徑。本發明還可存在于被冷卻的電子系統，該被冷卻的電子系統包括如在本文中描述的可密封模塊；位于體積中的電子部件；位于體積中的第一冷卻液體；散熱裝置；泵送裝置，該泵送裝置布置成使第二冷卻液體能夠以預定流速流動通過可密封模塊的通道的至少一部分至散熱裝置；溫度傳感器，該溫度傳感器布置成確定電子部件的溫度；以及控制器，該控制器布置成控制以下裝置中的至少一個——泵送裝置；以及第二冷卻液體流動通過的通道的部分，使得電子部件的溫度被控制以便不超過預定最大運行溫度。有益地，傳導表面具有用于在體積和通道之間傳導熱的凸出到第一體積中的至少一個凸出部。在可密封模塊包括電子部件的情況下，傳導表面優選地具有用于在體積和通道之間傳導熱的凸出到第一體積中的至少一個凸出部，至少一個凸出部布置成與電子部件的形狀相符。在某些實施方式中，可密封模塊還包括部件散熱裝置，該部件散熱裝置聯接于電子部件，具有布置成與傳導表面的至少一個凸出部協作的至少一個凸出部。有利地，傳導表面的至少一個凸出部包括翅片裝置。可替代地或附加地，傳導表面的至少一個凸出部包括銷釘裝置。在優選實施方式中，至少一個凸出部包括銷釘-翅片裝置。本發明的第四方面在于冷卻電子裝置的方法，該方法包括提供包括外殼和具有傳導表面的第一熱傳遞裝置的模塊，外殼和傳導表面一起限定體積，體積填充有第一冷卻液體并且具有位于其中的電子裝置；使體積內的電子裝置運行；通過傳導表面的至少一部分將由電子裝置產生的熱從第一冷卻液體傳遞至第二冷卻液體；利用第二熱傳遞裝置將熱從第二冷卻液體傳遞至散熱裝置；以及設定以下一個或二者——第二冷卻液體的從傳導表面到散熱裝置的流速；以及熱傳遞至第二冷卻液體所通過的傳導表面的部分中一使得電子裝置的溫度受控制以便不超過預定最大運行溫度。通過設定流速、熱傳遞的區域或二者，熱阻可以根據需要有利地增大或減小以提供期望的溫度差。例如如果最終散熱裝置溫度升高(例如在使用大氣最終散熱裝置時)，即使溫度差減小，這仍使電子部件能夠保持在不大于其最大運行溫度的溫度處。可選地，傳導表面由合成塑料制成。可選地，所述方法還包括確定電子部件的溫度。以確定的溫度為基礎執行設定的步驟。這是基于測量溫度的動態調節的形式。附加地或可替代地，設定的步驟包括以下的至少一個一第二冷卻液體的從傳導表面到散熱裝置的流速；以及基于用于電子裝置的預測預定最大運行溫度，將熱傳遞至第二冷卻液體所通過的傳導表面的部分設定至預定水平。在該實施方式中，基于來自電子裝置的預測熱輸出或熱輸出范圍，預先設定流速、傳導表面的部分或二者。在第五方面，提供一種被冷卻的電子系統，該被冷卻的電子系統包括被密封的容器，該被密封的容器包括外殼；電子裝置；以及第一冷卻液體；第一熱傳遞裝置，該第一熱 傳遞裝置限定用于接收第二冷卻液體的第一通道，第一熱傳遞裝置構造成通過傳導表面的至少一部分在第一冷卻液體和第一通道之間傳遞熱；以及管道裝置，該管道裝置構造成將第二冷卻液體傳遞至第一熱傳遞裝置和從第一熱傳遞裝置傳遞第二冷卻液體。系統構造成設定以下的一個或二者——第二冷卻液體通過第一通道的流速；以及熱傳遞至第二冷卻液體所通過的傳導表面的部分——使得電子裝置的溫度被控制以便不超過預定最大運行溫度。有利地，第二冷卻液體從傳導表面流動至散熱裝置。本發明的第六方面可以由冷卻電子裝置的方法提供，該方法包括使容器內的電子裝置運行，容器還包括第一冷卻液體，使得由電子裝置產生的熱傳遞至第一冷卻液體，容器被密封以便防止第一冷卻液體泄漏；在第一冷卻液體和第一熱傳遞裝置中的第二冷卻液體之間傳遞熱；用管道將第二冷卻液體從第一熱傳遞裝置輸送至第二熱傳遞裝置；在第二冷卻液體和第二熱傳遞裝置中的第三冷卻液體之間傳遞熱；以及用管道將第三冷卻液體輸送至散熱裝置。因此，提供三級液體冷卻，這使第二冷卻液體和第三冷卻液體的流速和壓力能夠被獨立地控制。因此，第二冷卻液體的壓力可以減小以便使該液體泄漏的風險進一步減輕。因為這些液體與電子部件非常接近，所以泄漏是不可取的。此外，流速可以有利地基于產生的熱的水平而受控制以便改進每個級的熱傳遞的效率。優選地，通過傳導執行在第一冷卻液體和第二冷卻液體之間傳遞熱的步驟。在優選實施方式中，所述方法還包括控制第二冷卻液體的流速，使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。附加地或可替代地，所述方法還可以包括控制第三冷卻液體的流速，使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。這使得第二冷卻液體的流速與熱產生的水平或速率相匹配。在第一熱傳遞裝置包括傳導表面的情況下，所述方法還可選地包括設定熱傳遞至第二冷卻液體所通過的傳導表面的部分，使得電子裝置的溫度受控制以便不超過預定最大運行溫度。這例如可以這樣實現利用用于攜帶第二冷卻液體的傳導表面中的多個通道和適當的控制閥或擋板以確定第二冷卻液體應當沿著其流動的通道或多個通道，或使冷卻液體的流速在不同的通道之間適當地平衡以使電子裝置的溫度保持低于閾值。因此，通道在不同的區域上提供相近或不同的液體流速和因此來自傳導表面的不同部分的不同傳熱率。在一些實施方式中，所述方法還可以包括控制以下中的一個第二冷卻液體的流速；以及第三冷卻液體的流速，使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度，使得在第一時段，第二冷卻液體和第三冷卻液體之間或第三冷卻液體和散熱裝置之間的傳熱率不大于預定最大速率，以及使得在第二隨后時段，第二冷卻液體和第三冷卻液體之間或第三冷卻液體和散熱裝置之間的傳熱率可以大于預定最大速率。可選地，執行控制的步驟以使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度，使得在第一時段，第二冷卻液體和第三冷卻液體中的至少一個的溫度不低于預定最小平均溫度，以及使得在第二隨后時段，第二冷卻液體和第三冷卻液體的溫度可以小于預定最小平均溫度。在本發 明的又一個方面，提供一種冷卻電子裝置的方法，該方法包括使容器內的電子裝置運行，容器還包括第一冷卻液體，使得由電子裝置產生的熱傳遞至第一冷卻液體，容器被密封以防止第一冷卻液體泄漏；在第一冷卻液體和第一熱傳遞裝置中的第二冷卻液體之間傳遞熱；在第二冷卻液體和散熱裝置之間傳遞熱；以及控制第二冷卻液體和散熱裝置之間的傳熱率，使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度，使得在第一時段，傳熱率不大于預定最大速率，以及使得在第二隨后時段，傳熱率可以大于預定最大速率。所述方法中使用的系統的有利特征是冷卻裝置的高的熱容。這具有許多好處和機會。系統的部分的故障將不會導致部件立即損壞。溫度將上升但是不會快速地上升，從而給予維修人員更多時間以使有故障的部分隔離和使進一步的故障最小化。類似地，所述系統能夠處理晝夜周圍溫度變化較高的環境。白天期間積累的熱可以被系統忍受而不超過最大部件運行溫度。熱可以在夜晚安全地耗散至冷卻。系統流動管理法則可以布置成考慮到這種高的晝夜周圍變化。有利地，提供一種冷卻電子系統的方法，該方法包括執行根據該第六方面的冷卻電子裝置的方法步驟；使第二容器內的第二電子裝置運行，第二容器還包括第四冷卻液體，使得由電子裝置產生的熱傳遞至第四冷卻液體，第二容器被密封以便防止第四冷卻液體泄漏；以及在第四冷卻液體和第三熱傳遞裝置中的第五冷卻液體之間傳遞熱。可選地，所述方法還包括控制第五冷卻液體的流速。具有兩個容器的單元可能是沉重的并且難以安裝在架中，這是因為具有兩個容器的單元可能超過對于一人舉起而言健康和安全的限制，所以。在一個實施方式中，使用第一和第二容器，并且這些容器設置成背靠背。換而言之，第一容器的連接器定位成與第二容器的連接器相鄰。架中的具有集中布線和液體管的背靠背容器將允許具有一個模塊的單元和單人舉起。優選地，第二冷卻液體和第五冷卻液體相結合(combine)。這允許利用分開的第一冷卻級，但是共同的第二冷卻級來對多個電子裝置有效冷卻。更優選地，所述方法還包括用管道將第二冷卻液體從第一熱傳遞裝置和將第五冷卻液體從第三熱傳遞裝置輸送至增壓室。更優選地，第二冷卻液體和第五冷卻液體在到達增壓室之前結合。可選地，所述方法還包括用管道將第二冷卻液體從增壓室輸送至第一容器以及用管道將第五冷卻液體從增壓室輸送至第二容器。可選地，所述方法還包括控制結合的第二冷卻液體和第五冷卻液體的流速，使得第一電子裝置的溫度不超過第一預定最大運行溫度以及使得第二電子裝置的溫度不超過第二預定最大運行溫度。
在該實施方式中，每個模塊的單個流動控制是不必要的。結合的液體的總流速在例如借助于供應側增壓室中的擋板與對每個冷卻單元的液體預先設定的流動平衡相結合時可以令人滿意的結果受控制。在替代實施方式中，所述方法還包括用管道將第五冷卻液體從第三熱傳遞裝置輸送至第四熱傳遞裝置；以及在第五冷卻液體和第四熱傳遞裝置中的第三冷卻液體之間傳遞熱。在第七方面，本發明存在于被冷卻的電子系統，該被冷卻的電子系統包括被密封的容器，該被密封的容器包括外殼；電子裝置；以及第一冷卻液體；第一熱傳遞裝置，該第一熱傳遞裝置限定用于接收第二冷卻液體的第一通道，第一熱傳遞裝置構造成在第一冷卻 液體和第一通道之間傳遞熱；以及第二熱傳遞裝置，該第二熱傳遞裝置包括用于從第一通道接收第二冷卻液體的第二通道以及用于聯接于散熱裝置的用于接收第三冷卻液體的第三通道，第二熱傳遞裝置構造成在第二通道和第三通道之間傳遞熱。優選地,第一熱傳遞裝置包括傳導表面，外殼和傳導表面一起限定電子部件和第一冷卻液體位于其中的體積。更優選地，傳導表面使體積和第一通道分開以允許熱通過傳導表面在體積和通道之間傳導。有益地，傳導表面或外殼的至少一部分成形為與電子裝置的形狀相符。有利地，傳導表面具有用于從第一冷卻液體接收熱的至少一個凸出部。在優選實施方式中，至少一個凸出部布置成與電子裝置的形狀相符。可選地，被冷卻的電子系統還包括部件散熱裝置，該部件散熱裝置聯接于電子裝置并且包括布置成與傳導表面的至少一個凸出部協作的至少一個凸出部。有益地，傳導表面的至少一個凸出部包括翅片裝置。可替代地或附加地，傳導表面的至少一個凸出部包括銷釘裝置。在優選實施方式中，至少一個凸出部包括銷釘-翅片裝置。在一個實施方式中，熱傳遞裝置還包括聯接于傳導表面并且限定用于接收第二冷卻液體的通道的基部。有利地，傳導表面由合成塑料制成。附加地或可替代地，外殼可以由合成塑料制成。在實施方式中，熱傳遞裝置的基部可以由合成塑料制成。可選地，模塊還包括容器的填充入口，可以通過該填充入口接收第一冷卻液體；以及填充入口的密封件。附加地或可替代地，模塊還包括減壓閥，該減壓閥布置成在容器內的壓力超過預定限制時使第一冷卻液體從容器流出。在電子裝置具有細長軸的情況下，傳導表面優選地具有布置成與電子裝置的細長軸相符的細長軸以允許熱通過傳導表面在體積和通道之間的傳導。可選地，被冷卻的電子系統還包括流動控制裝置，該流動控制裝置布置成控制第二冷卻液體的流速，使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。附加地或可替代地，被冷卻的電子系統還可以包括流動控制裝置，該流動控制裝置布置成控制第三冷卻液體的流速，使得電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。在一些實施方式中，被密封的容器是第一密封容器，并且被冷卻的電子系統還包括第二密封容器，該第二密封容器包括第二外殼；第二電子裝置；第四冷卻液體，該第四冷卻液體用于從第二電子裝置接收熱；以及第三熱傳遞裝置，該第三熱傳遞裝置包括用于接收第五冷卻液體的第四通道，第三熱傳遞裝置構造成將熱從第四冷卻液體傳遞至第四通道。 優選地，第一通道和第四通道被聯接以使第二冷卻液體和第五冷卻液體結合。可選地，被冷卻的電子系統還包括增壓室，該增壓室布置成收集結合的第二冷卻液體和第五冷卻液體。有利地，被冷卻的電子系統還包括流動控制裝置，該流動控制裝置布置成控制結合的第二冷卻液體和第五冷卻液體的流速，使得第一電子裝置和第二電子裝置的溫度分別不超過第一和第二預定最大運行溫度。優選地，流動控制裝置包括流動轉向裝置，流動轉向裝置構造成設定第二冷卻液體的流速，使得第一電子裝置的溫度不超過第一預定最大運行溫度，以及設定第五冷卻液體的流速，使得第二電子裝置的溫度不超過第二預定最大運行溫度。可替代地，被冷卻的電子系統還包括第四熱傳遞裝置，該第四熱傳遞裝置包括用于從第四通道接收第五冷卻液體的第五通道以及用于聯接于散熱裝置的用于接收第六冷卻液體的第六通道，第二熱傳遞裝置構造成在第五通道和第六通道之間傳遞熱。在第八方面，本發明可存在于以冷卻液體填充用于電子裝置的容器的內部的方法，所述方法包括通過以下中的至少一個使容器適應接收冷卻液體將容器加熱至填充溫度；以及使容器的內部中的壓力減小；以冷卻液體填充容器；以及密封容器以防止冷卻液體的泄漏。通過使容器和液體適應填充溫度或壓力并且在該溫度和壓力下以液體填充容器，在運行條件下填充有液體的容器的內部空間的體積增大，而不使容器內的壓力顯著地增大。過大的壓力可以導致對容器或電子裝置的損壞。可選地，所述方法還包括將冷卻液體加熱至填充溫度；以及將被密封的容器和冷卻液體冷卻至運行溫度。在一些實施方式中，在使容器適應的步驟之前執行填充容器的步驟。可選地，使容器適應的步驟包括使電子裝置運行。在第九方面，提供一種以冷卻液體填充用于電子裝置的容器的內部的方法，所述方法包括將冷卻液體加熱至填充溫度；以加熱的冷卻液體填充容器；密封容器以防止冷卻液體泄漏；以及將被密封的容器和冷卻液體冷卻至運行溫度。這是第八方面的替代方案，并且第八和第九方面還可以可選地組合。在第八和第九方面中的任一個或二者中，存在許多優選或可選的特征。有利地，填充溫度選擇成使得從冷卻液體排出溶解在冷卻液體中的氣體。因此，空氣、濕氣以及其它的溶解氣體從容器的內部被去除。減少或避免需要容器中的干燥劑。優選地，以電子裝置的最大運行溫度為基礎選擇填充溫度。有益地，填充溫度選擇成大于或等于電子裝置的最大運行溫度。在優選實施方式中，執行填充容器的步驟，使得容器中的所有空氣被排出。
本發明可以以各種方式實施，現將所述各種方式中的一個僅作為示例并參照附圖而描述，其中
圖I示出了容納多個冷卻單元的設備架的簡化前視圖，每個冷卻單元包括根據本發明的兩個可密封模塊；圖2是圖I中示出的設備架的簡化側視橫截面圖；圖3示出了裝配有蓋的如圖I所示的冷卻單元；圖4描繪了其蓋被移除的冷卻單元，示出了根據本發明的兩個可密封模塊；圖5是根據本發明的實施方式的包括發熱電子部件的可密封模塊的分解橫截面圖；
圖6是圖5的可密封模塊的上部的橫截面圖；圖7示出了用于與圖5的可密封模塊一起使用的冷板的實施方式的可密封模塊面；圖7A示出了與圖7中示出的冷板的面相對的冷板的面的實施方式，示出了用于與圖5的可密封模塊一起使用的、用于第二冷卻液體的液體流動通道；圖7B示出了圖7A中示出的冷板60的面的替代性實施方式；圖8是包括根據本發明的單獨的冷卻單元的三級冷卻系統的示意圖；圖9是示出具有根據本發明的多個冷卻單元的三級冷卻系統的方塊圖；圖10示出了用于與圖9的三級冷卻系統一起使用的監視和控制系統；圖IlA示出了根據本發明的可密封模塊的第二實施方式的第一側視圖；圖IlB示出了圖IlA中示出的實施方式的第二側視圖；以及圖IlC示出了圖IlA和圖IlB中示出的實施方式的更詳細的視圖。
具體實施例方式首先參照圖5，示出根據本發明的實施方式的包括發熱電子部件69的可密封模塊41的分解橫截面圖。可密封模塊包括外殼81 ;翅片傳導表面71,翅片傳導表面71形成冷板60的部分；容器體積,在由外殼81和傳導表面71的部件組裝和以第一冷卻液體(未不出)填充之后限定該容器體積；液體流動通道61，液體流動通道61與傳導表面71相鄰；小型電子部件68 ;大型電子部件69 ;以及存儲模塊76。可密封模塊還包括電子電路板75 ;用于電子電路板75的安裝柱63 ;部件散熱裝置70，部件散熱裝置70附接于大型電子部件69 ;螺釘80，螺釘80將安裝柱63附接于傳導表面71 ;蓋板78,蓋板78用于與傳導表面上的翅片相對的冷板的側面；用于外殼81的隔離層73 ;第一密封墊圈62 ;第二密封墊圈64 ;螺釘79，螺釘79使冷板組件的部件保持在一起；以及傳導表面71上的銷釘-翅片凸出部65。隔離層73還可以作為外殼81和電路板75之間的保護膜。冷板60制造成具有兩個面，每個面具有單獨的功能。傳導表面71是形成冷板的一個面的銷釘-翅片板。外殼81附接于銷釘-翅片板71以便為電子電路板75、冷板的銷釘以及第一冷卻液體(未示出)提供內部空間。墊圈62確保組裝的艙盒基本上密封以免液體損失或空氣進入。銷釘-翅片板71有效地為組裝的艙盒的蓋子。攜帶將被冷卻的部件的電子電路板75通過安裝柱63附接于冷板60，以便從冷板60懸置所述板，從而允許在附接外殼81之前冷板的翅片與板上的部件精確對齊。可替代地，所述板可以通過安裝從外殼81延伸的凸部或等同器件而附接于外殼81。銷釘-翅片傳導表面71的翅片65通常面向電路板75的部件側。在一些情況下，尺寸較大的部件可以出現在板的兩側上。接著，所述外殼可以在與銷釘-翅片傳導表面71相對的板的側面上的部件周圍形成輪廓以改進冷卻液體的流動和使需要的冷卻液體的量減少。在圖5中示出的實施方式中，冷板制造成具有兩個分開地形成的面的單獨的部分。可替代地，冷板可以制造成兩個部分銷釘-翅片板，其相對面是平坦的；以及也具有平坦相對面的、具有用于液體流動的通道61的板；兩個平坦面在組裝時連結。冷板組件60具有與銷釘-翅片傳導表面相對的表面，橫截面以61示出的通道制造到所述表面中。電子電路板75的部件側面面朝傳導表面71的翅片65。翅片的端部和部件之間設置較小間隙。翅片具有細長橫截面，并且翅片的高度變化以便保持電子電路板上的各種尺寸的部件和翅片的頂部之間的較小間隙。電子部件68和69的面和存儲模塊76的邊緣以不同的量從板的表面凸出。小型部件68具有相對較低的輪廓，大型部件69具有更深的輪廓，并且對應的翅片65因此具有不同的高度。銷釘-翅片的高度和電路板75上的部件與銷釘-翅片的頂部之間的間隙布置成盡可能小，符合有效冷卻的要求。該布置使艙盒中需要的冷卻液體的總數量減少并且改進冷卻單元的封裝密度。當系統正在運行中時，由電路板上的部件68，69和存儲模塊76產生的熱最初通過局部傳導和接著——隨著被加熱的液體膨脹并且變得有浮力——通過對流傳遞至冷卻液體(未不出)。對流的液體與傳導表面71的翅片65和其它的表面快速地接觸。來自傳導表面71的翅片65的熱被傳導至經由通道61流動的循環第二液體，以便冷卻傳導表面71和因此冷卻液體。電路板75上的產生最大量的熱的部件通常為微處理器。在該情況下，可以通過附加地裝配與部件直接物理和熱接觸的翅片部件散熱裝置70而改進用于該部件的冷卻效率，其翅片可以與冷板上的翅片陣列交錯。部件散熱裝置的翅片可以至少部分地與冷板的銷釘-翅片物理接觸。保持第一冷卻液體可以流動通過的間隙。附加隔離層73優選地設置在可密封模塊41的外殼81的內部上。附加隔離層還可以添加于冷板蓋78的外部和冷板60的邊緣。隔離層使進入到大氣中的局部熱損失減小，該局部熱損失在具有許多電子電路板的大型裝置中是顯著的，從而使室溫上升到不良水平。電子電路板75可以僅在一個側面上承載主要部件，或另一個側面可以僅承載在運行時產生少量的熱的小型部件。接著，可以通過排除與電路板75的非部件側相鄰的液體流動而改進可密封模塊41的運行。接著，隔離層73可以作為電路板75和外殼81之間的柔性保護膜，該柔性保護膜可以適應可以安裝在板的該側面上的小型部件的形狀。可替代地，單獨的保護膜(未示出)可以設置在外殼81和電子電路板75之間。接著，冷卻液體的對流流動集中在電路板75的主要部件側和傳導表面71之間的空間中。
本發明的應用不限制于計算系統。但是，因為計算系統產生大量的熱，所以它們可以從改進的冷卻中獲益。在該系統中，一個或多個微處理器和諸如存儲芯片(RAM、ROM、PROM、EEPROM以及類似的裝置)、特殊集成電路(ASIC)以及一系列相關聯的主動和被動部件之類的多個其它的數字和模擬裝置通常安裝在電路板上，其功能是作為計算系統的主要部分。雖然電子部件可以安裝在電路板的兩側上，但是更為常見的是至少將體積大的部件僅安裝在一個側面上。其它的裝置通過電纜、光學器件或無線傳輸裝置連接于電路板，全部所述裝置形成計算機、計算機系統或服務器。熱由各種部件產生，但是通常，微處理器是最高發熱部件。最優地設計的冷卻系統將足夠的熱從每個部件去除以使其保持在其設計運行溫度范圍內但是不超過該設計運行溫度范圍。與產生更大量的熱的這些裝置相比，產生較少熱的裝置需要的較少的冷卻。低于令人滿意的運行所需的水平的冷卻將通常消耗不必要的附加能量并且因此不是最優地有效的。 此外，由計算機外殼的傳統尺寸和可以使用的空氣冷卻的假設部分地確定計算機主板上的部件的封裝密度。在較大系統中，具體是在服務器中心中，使部件的封裝密度增大以使占據的總體空間減小是可取的。同時，產生的熱將集中在更小的空間中并且需要更有效的排出器件。改進熱排出可以使得部件封裝密度能夠增大，并且更特別地，使單元體積的處理能力提聞。現在參照圖6，示出圖5的可密封模塊41的上部的橫截面圖。示出相同的特征之處，使用相同的附圖標記。模塊的深度增大成使一些特征的細節清晰，所述細節否則將難以不出。圖6附加地不出第一冷卻液體66 ;填充入口 44 ;密封件43 ;壓力釋放裝置45 ;用于接納組裝螺釘79的緊固件82 ;密封墊圈62 ;擋板74 ;以及電容性桿72。填充入口 44用于接收第一冷卻液體66并且具有密封件43以便在填充可密封模塊41時，防止液體損失。壓力釋放裝置45使得在極端情況下——超出正常的溫度范圍；壓力范圍或二者一一液體能夠流出。通常，產生最高量的熱的更大的部件定位成朝向模塊41的下部分。在一些情況下，被加熱的液體66可以狹窄對流羽流的形式上升，該羽流可以使模塊中位于較高的部件過熱。接著，擋板74可以裝配成使液體的熱羽流轉向遠離模塊的上部中的部件，和有助于與冷卻器液體混合以用于模塊內的再循環。相似地，在產生大量的熱的兩個或多個處理器裝配于電路板75的情況下，一個處理器位于另一個處理器上面并且接收來自下安裝處理器的被加熱的液體是可能的。接著，擋板74或相似物或使熱液體被動地轉向的等同器件可以裝配在模塊的下部中。通常，冷卻液體66是揮發性物質。因為液體可以在被注意到之前蒸發，所以來自模塊的較少泄漏可能是難以檢測的。接著，電容性桿72可以裝配在模塊41的上部中，通常浸沒在液體66中并且連接于測量電容的外部檢測器(未示出)。如果液體從模塊泄漏，液體66的液面將下降，并且電容將改變。如果電容明顯地改變，則因此可以產生警報，表明從模塊損失過多液體。電容性桿72、連接于其的連接件以及檢測電路可以可替代地建造到定制電子電路板中，因此使整個艙盒的組裝簡化，并且排除液體從電容性桿72的進入點泄漏到外殼81中的可能性。監視液面的替代性器件是較小透明窗口，該較小透明窗口還可以裝配于外殼81的上部。該窗口允許直接觀察在模塊內的液體66的高度。現在參照圖7，示出用于與圖5的可密封模塊41 一起使用的冷板60的實施方式的一個面。該面提供附接于如圖5所示的外殼81的銷釘-翅片板以形成可密封第一級冷卻模塊。圖7A示出了冷板的實施方式的相對面。圖7中不出的冷板60的面包括傳導表面71 ;第一銷釘-翅片96 ;第二銷釘-翅片97 ;用于密封墊圈的通道87 ;以及孔88，孔88用于組裝螺釘以附接圖5的外殼81。銷釘-翅片96和97從傳導表面71形成凸出部。用于第二冷卻液體的入口 84和出口 83在圖7中是可見的，但是連接于冷板的另一側。用于整個模塊的安裝凸耳90還支承液體入口和出口管83，84。銷釘-翅片96具有比銷釘-翅片97的高度大的高度。示出的銷釘-翅片是示例，并且銷釘-翅片的實際布置和尺寸可以根據將被冷卻的部件的形狀和發熱特性而改變。現在轉向圖7A，示出用于與圖5的可密封模塊41 一起使用的與圖7中示出的冷板60的面相對的冷板60的面的實施方式。流動導向指85，89產生冷板60中的通道91，通道91形成冷板60的邊界內的連續纏繞樣式并且經由孔92連結于作為用于第二冷卻液體的入口連接器84和出口連接器83而出現的管。冷板60的該側面的平坦部分是圖7中示出的傳導表面71的相對側面。圖5的蓋 78通過與孔88對齊的螺釘附接于冷板，并且通過裝配在通道87中的墊圈密封，以便封住通道91，因此產生組件內的纏繞通道布置。因為通道的組裝布置不要求維護，所以可以通過將蓋78直接焊接于冷板60的基部而構造改進的組件。可以可替代地使用用于永久地固定蓋的粘合劑或其它的技術。接著，不要求墊圈64和組裝螺釘，并且第二冷卻液體泄漏的可能性降低。可替代地，單獨的纏繞通道布置可以分支以形成兩個或更多通道，具有用于第二冷卻液體的共同輸入和輸出連接件。所述兩個或多個通道可以具有相似或不同的尺寸，并且可以是纏繞或直的，以便在冷板的不同部分上面提供第二冷卻液體的的不同流速。轉向圖7B，示出圖7A中示出的冷板60的面的替代性實施方式。該圖示出了具有通常在豎直方位上對齊的多個通道的一個可能布置。通道以流動導向指93為邊界。液體經由入口 84進入的流動在通道中被分開；每個通道中的流速取決于通道的寬度、通道的入口的形狀以及液體入口孔92的位置。因此，可以布置組件以便在不同區域上提供相似或不同的液體流速和因此來自所述板的不同部分的不同傳熱速率。與來自通道的板60的另一個側面上的傳導表面相鄰的電子部件可以產生不同量的熱。對于更高水平的熱產生，可以有利地使得其與具有更高的傳熱速率的區域相對應。一定程度的調節可以可選地包括在組件中。由鎖止螺釘95附接的一個或多個可調節擋板94可以定位成引導液體的流動更多地朝向或遠離通道中的一個。可以通過松弛螺釘95，使擋板轉動到新位置并且接著再次旋緊螺釘而調節擋板。在該實施例中，在附接蓋之前進行調節，但是隨時可以從組裝的單元的外部添加調節擋板的器件。用于整個組件的安裝凸耳90還支承入口連接器84和出口連接器83。用于冷板60和傳導表面71的材料選擇成熱的良導體，通常為金屬。為了在批量生產中使制造變得容易和降低成本，可以使用具有較低但仍然充分的熱傳導性的塑料。形成在冷板60內的通道91用于承載第二冷卻液體，該第二冷卻液體循環通過冷板并且接著至外部以將熱帶離開至系統的又一個冷卻級。可密封模塊41提供第一級的冷卻并且形成冷卻單元的部分，每個冷卻單元承載一個或多個模塊。至少一個且通常許多第一級冷卻單元布置在系統中。冷卻單元可以裝配到任何方便外殼中，但是，如果在系統中使用大量的冷卻單元，將通常使用常規設備架。
在圖4中，示出其蓋被移除的冷卻單元，示出了兩個可密封模塊。如果在圖4中示出與圖6和圖7中相同的特征，則使用相同的附圖標記。另外，示出框架31 ;鎖止調整片32 ;數據傳輸電纜46 ;電力電纜47 ;用于電纜進入的第一密封件50 ;用于電纜進入的第二密封件51 ;以及測試和監視面板52。基本上，圖4示出了每個冷卻模塊41的可密封部分，剩余的部分位于模塊的相對側面上，通過圖5的內部冷板和傳導表面分開。冷卻單元包括框架31，該框架31支承冷卻模塊41和各種液體和電互連件。框架31的前面板承載測試和監視面板52以及鎖止調整片32，鎖止調整片32可以繞著鉸鏈轉動以便將單元鎖止在設備架中的適當的位置。示出兩個被密封的模塊41。用于每個可密封模塊41的外殼81由塑料或等同材料制成，其選擇為電絕緣體，并且選擇成具有隔熱性質，以及不與模塊中使用的冷卻液體反應。通過緊固件56固定外殼81。 承載電源和支持雙向數據傳輸的電纜46，47經由密封成防止液體漏出或空氣進入的進入點50和51進入艙盒。電纜46，47終止在冷卻單元的后部處的相應連接器(未示出)中。每個模塊的冷板側(未在圖4中示出)通過循環第二液體冷卻。兩個可密封模塊41中的每一個經由用于第二冷卻液體的入口管53連接于液體分流器55。液體分流器55具有兩個輸出和共同輸入，其通過又一個管58連接。這使第二冷卻液體的流動在模塊41之間分流，并且共同輸入通過又一根管58連接于冷卻單元的后面板上的液體輸入連接器12。相似地，來自兩個可密封模塊中的每一個的液體出口管54將液體運送至流動結合單元57，流動接合單元57的共同輸出通過又一根管59連接于冷卻單元的后面板上的液體輸出連接器11。經由填充入口 44以第一冷卻液體66部分或全部地填充組裝的可密封模塊41，接著以密封裝置43密封組裝的可密封模塊41。填充過程可以在工廠組裝期間或在冷卻模塊的現場安裝期間進行。在填充期間，以液體部分地填充可密封模塊41，剩余的空間被其蒸氣和一些殘余空氣占據。實現該填充的一個方法是通過將液體和模塊加熱至填充溫度(Tfill),填充溫度(Tfill)選擇成遠高于環境溫度并且與系統的最大運行溫度(Tmax)近似相同。電子部件的最大存儲溫度通常比最大運行溫度高得多，以使Tfill可以小于、等于或大于Tmax—系統的最高運行操作溫度。接著，液體添加成取代可密封模塊41內的大部分空氣，使得液面高度基本上足以浸沒將被冷卻的所有部件。接著，以密封裝置43密封可密封模塊41以防止液體漏出和又一些空氣的進入。接著，可密封模塊41能夠冷卻至室溫。液體收縮并且留下空間，該空間被液體蒸氣和空氣混合物占據。填充過程可以在兩個或更多步驟中進行，從而允許在添加更多的液體之前用于液體一該液體已經在一個步驟中添加于可密封模塊41—部分地冷卻的時間。在環境溫度下，被填充和被密封的模塊中的蒸氣和空氣的壓力因此低于大氣壓力。該壓力可以在運行期間上升以便等于或適度地高于外部大氣壓力。與通過描述的方法填充的模塊相比，在環境溫度下填充并且接著立即密封的模塊將在運行和加熱至Tmax期間經受更高且可能有破壞性的內部壓力。如果需要，方法可以擴展成通過在Tfill下徹底地填充模塊并且將Tfill選擇成高于Tfflax而將所有空氣從液體排除，以使在冷卻時，液體上面的剩余的空間僅被填充處于低于大氣壓力的較低壓力的來自液體的蒸氣。加熱液體具有的附加益處是驅逐出可能出現在未處理的液體中的溶解的氣態污染物中的一些或大部分。填充的又一個替代性方法是在都處于環境溫度下時經由填充入口 44將液體添加至模塊41，以便填充至足以基本上浸沒將被冷卻的電子部件的預定高度。在以密封件43密封之前，模塊接著連接于其電源，并且電子部件進行設置成使得使液體溫度提升到Tmax或接近丁_。接著，模塊被密封，從其電源斷開并且使其冷卻。填充的另一個方法是在真空下，使得液體可以在環境溫度下添加于模塊，同時排除所有或大部分空氣。實現該填充的一個方式是裝配閥和將用于被泵送出的空氣和進入的液體的管連接于密封裝置43的器件。管在連接時使閥打開，但是在排出時釋放閥并且使其能夠自動地密封模塊。管具有三通接頭，該三通接頭的一個臂經由又一個可關閉閥連接于真空泵。三通接頭的另一個臂經由柔性管連接于填充有預定數量的填充液體的容器。最初，容器保持在液體低于填充入口的高度的高度處。管的端部分別與模塊和容器形成不透氣密封。真空泵的閥打開，并且大部分的空氣從模塊和液體容器泵送出。接著，真空泵的閥關閉，并且容器上升以便位于填充入口的高度之上。接著，液體流動到模塊中以便將可用空間填充至預定高度并浸沒將被冷卻的部件。最后，從模塊撤出具有三通接頭的管，并且填充入口閥自動地密封成克服空氣進入或液體損失。因此，模塊已經被液體填充至預定水平，使蒸氣或空氣空間處于低于大氣壓力的較低壓力下。一種也在填充領域中有用的替代性方法是以冷的液體或暖的液體填充，這是因為存在使熱的液體濺出的增加的危險，所以。在該情況下，總是在液體上留出氣體間隙以考慮膨脹。液體可以工廠制備以排出溶解的氣體并且接著存儲在密封容器中。可密封模塊41的內部空間填充有干燥空氣，并且裝配密封裝置。當以液體填充可密封模塊41時，移除密封裝置43，特定量的液體經由填充入口 44傾倒至可密封模塊41中，并且接著，立刻重新裝配密封裝置43。添加的特定量的液體對有效冷卻而言是足夠的，但是留下填充有空氣的剩余的空間以用于液體在達到Tmax——系統的最高設想運行溫度——的溫度下的膨脹。在低于最低設想室溫的溫度下，液體可以進一步收縮，并且電子電路板75可能不再完全浸沒在液體中。這設想在可能發生較低外部壓力和溫度條件時，例如通過空氣，在模塊不活動，存儲或被運輸時發生。外殼和冷板之間的密封件62用于承受在設想的用于不活動、存儲以及運輸的限制和Tmax處的條件之間的溫度和壓力變化。在高于Tmax時，系統將超出其設計溫度范圍。雖然更高的溫度是不太可能的，但是壓力釋放閥裝置45允許已經超過Tmax—液體填充或將要填充模塊內的可用空間的溫度——液體的漏出。壓力釋放裝置可以與用于填充入口 44的密封件43組合。基于許多可用的特征選擇第一冷卻液體66。其不應當顯著地影響電子電路板75的性能或信息在電路板75和其它的外部裝置之間的傳輸。其不應當腐蝕冷卻模塊的任何部件，所有運行、存儲以及運輸溫度下的保留液體具有足夠好的比熱容以盡可能有效地將熱從電子部件帶走，具有足夠高的膨脹系數和足夠低的粘性以有助于快速對流，是低成本的，是使用安全的并且如果發生泄漏，是無害的。合適的第一冷卻液體66的一個示例是氫氟醚類化學制品。該氫氟醚類化學制品具有所有期望的特征，具有較高的膨脹系數和足夠高的比熱容以在加熱時提供較高的質量流速和快速對流，因此將熱從熱部件快速地帶走。在圖3中，示出圖4的冷卻單元，在該冷卻單元上，框架31裝配有蓋33以形成組裝的冷卻單元2。冷卻單元2還包括第一數據連接器27 ;第二數據連接器28 ;第一電源連接器29 ;第二電源連接器30 ;以及前面板鎖止調整片32。當容納在標準設備架中時，每個冷板60—在其相應的可密封模塊41內一通常在豎直平面中。每個冷板60承載來自入口 12的液體，所述入口 12還與冷卻單元2內的一對可密封模塊41相關聯。蓋33通過螺釘34或等同固定件保持在適當的位置，保護可密封模塊41和冷卻單 元2的其它的內部部分并且提供附加EMC保護。蓋附加地完工成外部矩形艙盒形狀，其便于滑動到架中的擱板中和從其滑出以用于安裝、修理或替換。在模塊的后部處還形成有用于電源29，30和數據傳送27，28的電氣連接部。可以使用標準連接器以允許模塊的連接和斷開以用于安裝和移除。現在參照圖1，其中，示出容納多個冷卻單元的設備架的簡化前視圖。設備架I包括冷卻單元2 ;附加設備擱板3 ；AC電源單元4，AC電源單元4通常是用空氣冷卻的；以及冷板5，冷板5為AC電源單元4提供附加冷卻。AC電源單元4可以可替代地通過浸沒在液體中或通過熱聯接于冷板而冷卻。架I容納許多AC電源單元和冷卻模塊2并且具有用于附加設備擱板3中的又一些模塊的擴展空間。模塊能夠被移除以用于更換或修理。圖I示出了典型封裝密度的模塊。只有架I的一個擱板3填充有冷卻單元2。其它的擱板可以類似地填充有冷卻單元2。從架的前面插入冷卻單元2。在圖2中，示出圖I中示出的設備架的簡化側視橫截面圖。示出架I的前部16、側面15以及后部17。設備架I朝向后部附加地包括第一增壓室18(壓力均衡裝置)；第二增壓室19 ；泵21 ;總箱20 ;熱交換器22 ;第一液體連接器23 ;以及第二液體連接器24。在冷卻單元2上還示出液體連接件11和12。這些連接件與系統的第二液體冷卻級中的管系統互相連接，這將在下面進一步描述。這些連接件通常在架的后部17處，但是在后部接近不方便的情況下，這些連接件可以在架的前部16處。在該實施例中，冷卻單元2具有一個液體入口和一個液體出口，所述液體入口和液體出口為每個冷卻單元2內的兩個獨立地冷卻的可密封模塊41服務。第一增壓室18從許多冷卻單元2收集冷卻液體。第二增壓室19將冷卻液體分配至許多冷卻單元2。泵21通過增壓室18和19幫助冷卻液體的循環。總箱20用于通過泵21循環的冷卻液體。熱交換器22將來自第二液體冷卻級中的液體的熱傳遞至第三液體冷卻級中的液體。液體連接器23和24將第三冷卻級中的液體運送至熱交換器和從熱交換器至架外部的設備。因此，現在已經描述冷卻電子部件的第一級。利用非強制冷卻(在該情況下，利用通過冷卻液體的傳導和對流以輸送熱)和通過一些器件以正確地工作的模塊使任何錯誤模塊分離和替換任何錯誤模塊的能力，第一級提供低成本的冷卻模塊。可以在系統中存在從一個到許多的任何數量的該模塊。在第一級中，使用至少一個可密封模塊41。每個可密封模塊41容納將被冷卻的磁盤驅動器或一個或多個電子電路板、電源單元、DC-DC整流器。熱從發熱電子部件排出至容納在可密封模塊內的第一冷卻液體66，并且接著從第一冷卻液體66經由傳導表面71傳遞至流動通過冷板基部22的第二冷卻液體。第二冷卻液體使用在第二冷卻級中，并且設置使冷卻液體循環的器件以將熱從第一級帶走。還可以使用第三冷卻級以避免在較高壓力下液體流動通過冷卻單元的使用。熱傳遞的又一些中間級還使用液體以將熱送至最終熱交換器。又一些冷卻級需要包括用于系統的不同級的冷卻液體流速管理和壓力管理以避免可密封模塊中的較高冷卻液體壓力，同時使液體能夠有效地泵送至最終散熱裝置。因此，系統使用利用所有級中的液體的多個級的熱傳遞一直到達最終熱交換器。
足夠的熱被排出以使部件保持在它們的特定溫度范圍內，但是不明顯地超出該特定溫度范圍。因為在實現這些較低運行溫度時消耗附加能量，并且運行的替代性模式通常在大型系統中并不通用，所以允許諸如處理器的“超頻”之類的替代性運行模式的附加熱傳遞和更低溫度可以使用所述系統，但是不必處于正常運行中。現在參照圖8，示出包括單獨的冷卻單元2的三級冷卻系統的示意圖。冷卻單元2容納兩個可密封模塊41，兩個可密封模塊41中的每一個具有利用液體對流的第一冷卻級113和第二冷卻級114，其中，第二冷卻液體在冷卻單元2外部循環。經由分流器55提供至兩個可密封模塊41的液體流動，并且來自模塊41的液體在流動結合器57中結合。系統還包括快速釋放連接器111 ;用于第二冷卻液體的管112 ;第一泵116 ;泵控制器117 ;總箱109 ;熱交換器118 ;第二泵119 ;泵控制器120 ;用于第三冷卻液體的管126 ;以及熱交換器121。管112經由快速釋放裝置111連結，該快速釋放裝置111也容納使冷卻模塊和管中的第二冷卻液體隔絕的器件。當冷卻單元2被連接時，液體通常可以流動，但是在冷卻單元2被斷開時，這些器件阻塞液體流動并且防止來自模塊或管的液體損失。第二冷卻液體循環通過可密封模塊41的冷板(未示出)至熱傳遞裝置118，并且接著經由總箱109和第一泵116返回至冷板，總箱109調節第二冷卻級中的液體壓力至僅比大氣壓力適度地高，第一泵116從泵控制器117供應電功率，泵控制器117可以變化以局部地或借助于來自外部裝置的控制信號根據在可密封模塊41中產生的熱的量而使泵送率改變。在示出的實施方式中，冷卻單元內的兩個冷卻回路經由分流器55和結合器57平行地連接。平行回路中的每一個中的流速可以在分流器55和/或結合器57內分開地預先調節以便考慮產生在冷卻系統的每個臂中的不同量的熱。以箭頭示出液體流動的方向。熱傳遞裝置118具有兩個液體流動回路。來自冷卻模塊的被加熱的第二冷卻液體循環通過第一回路。第三級中的冷卻液體循環通過第二回路。熱經由熱傳導界面從第一回路中的液體傳遞至第二回路中的液體，該液體接著流通過管126離開至最終熱交換器121。再次以箭頭示出液體流動的方向。熱交換器121包括熱交換器冷卻板122 ;風扇123 ;以及電源124。該熱交換器是通常被稱為“干式冷卻器”的常規裝置，其可以將大氣空氣用作最終散熱裝置介質，該最終散熱裝置介質通過由電源124驅動的風扇123吹過熱傳遞裝置的翅片冷卻板或等同器件以冷卻循環的第三冷卻液體。接著，被冷卻的液體經由泵119返回至熱傳遞裝置118，所述泵119由電功率120驅動。在最終熱交換器定位成距將被冷卻的設備一段距離，例如在建筑物的屋頂上的情況下，三級液體熱傳遞的是可取的。在該情況下，循環通過最終熱交換器121和中間熱傳遞裝置118的液體之間的壓力差可能是較大的。熱傳遞的第二級可以使用具有壓力低得多的液體，以使在第一級冷卻模塊內的液體泄漏和損壞電子電路板的可能性大大減少。 因為第二和第三冷卻液體不與電子電路板75(未示出)接觸，所以與第一冷卻液體66的這些特征相比，它們的特征受到較少的限制。可以有效地使用水，水具有任何常見液體中最高的比熱容并且具有非常低的成本。可以可選地使用使腐蝕和細菌污染減少的添加劑。第二冷卻液體的泄漏的可能性通過限制第二冷卻級中的壓力而大大減少。總箱109提供在該級的壓力的控制。如果發生任何泄漏，則液體可以通過添加少量的染料以與在第一冷卻級中使用的液體區別開。因為第二冷卻液體可以是水，所以對于該目的而言，一定范圍的低成本無毒染料是可用的。現在參照圖9，示出具有根據本發明的多個冷卻單元的更大型三級冷卻系統的方塊圖。示出了每個都具有根據本發明的兩個可密封模塊的三個冷卻單元，但是，通常在系統中可以容納更多的單元。更大型的冷卻系統的該示例包括冷卻單元130，131，132 ;管129 ；增壓室147，增壓室147使來自冷卻單元的液體流動結合；增壓室148，增壓室148將液體流動分配至冷卻單元；用于第二冷卻液體的泵134 ;總箱143 ;熱交換器135 ;用于第三冷卻液體的泵136 ;最終熱交換器137 ;至最終熱交換器的最終冷卻劑入口 138 ;以及來自最終熱交換器的最終冷卻劑出口 139。許多冷卻單元130，131，132安裝在具有諸如圖I中示出的布置之類的布置的外殼或架中。通過冷卻單元130，131和132的液體流動經由增壓室147和148以平行的方式連接。冷卻單元130，131和132中的每一個通常容納兩個或多個可密封模塊41并且可以利用諸如圖8中示出的這些快速釋放連接器之類的快速釋放連接器分別從架斷開和移除以用于替換或修理。冷卻單元的數量可以如示意性地指示地經由增壓室的附加輸入141和輸出142擴大至較大的數量。增壓室147和148被有利地隔離以通過使局部熱損失減少和使輸入增壓室和輸出增壓室之間的熱傳遞減少而提高效率。進一步的改進是使增壓單元直接定位成與冷卻單元130，131，132的連接器成一直線，因此使管布置簡化和使系統中的液體連接器的總數量減少。第二冷卻液體流動通過來自增壓室148的管129的平行布置在冷卻模塊中分開，通常，每個冷卻單元具有一組管，每個冷卻單元為安裝在其中的兩個可密封模塊41服務。可以通過增壓室154中使用限制器和擋板而改變至每個可密封模塊41的流速。通過獨立地調節至每個冷卻單元的流速，更有效的系統產生有來自各個冷卻單元的被加熱的第二冷卻液體的更一致的溫度。來自冷卻單元的被加熱的液體經由管129返回至增壓室147，其中，其被結合并且經由管129傳送至熱交換器135。來自熱交換器135的被冷卻的液體被傳遞到總箱152，總箱152調節第二冷卻液體的壓力。泵134通過從總箱抽出液體并且將其泵送至增壓室148而驅動第二冷卻液體的循環。接著，液體經由管129向后分配至冷卻單元。泵134可以與圖8的泵116相似，但是合乎期望地更大比例以將液體泵送至多個冷卻單元130，131，132而不是一個冷卻單元。箭頭示出液體流動的方向。除了熱傳遞裝置135是合乎期望地更大比例以將熱傳遞至多個冷卻單元130，131，132而不是一個冷卻單元之外，熱傳遞裝置135具有與圖8的熱傳遞裝置118的功能相同的功能。系統的第三級使用第三冷卻液體以將熱從熱交 換裝置135傳遞至最終熱交換器137。泵136用于使液體循環。用作最終散熱裝置介質的大氣空氣或冷的地下水在138處進入熱交換器并且在139處離開。在該情況下，尤其是在冷卻大的服務器陣列的系統中，載熱的液體的熵可以是足夠低的以用于其它的目的，而不是泵送到環境中。其可以用作用于加熱用于人類居住的建筑物的能量源或產生有用的量的電功率。在其它的環境下，其中，異常高的大氣溫度將否則使源和大氣最終散熱裝置之間的溫度差減小至過低的水平，過多的熱可能轉移(通過使最終液體中的一些轉移)至制冷(“冷凍器”)單元，或附加能量或成本可能消耗在最終熱交換器中(諸如使用絕熱的“干式冷卻器”，絕熱“干式冷卻器”將水噴灑到空氣中以使有效環境溫度一濕球溫度一降低)。圖9還示出來自冷卻單元130，131和132的信號輸出El，E2，E3。可以通過附加冷卻單元提供又一些信號輸出(未示出)以使全組信號輸出是El，E2，E3...En。還分別示出至泵134和泵135的控制輸入B和C以及至最終熱交換器137的控制輸入D。這些輸入可以用于監視和控制目的。這將在下面更詳細地說明。現在參照圖10，示出用于與圖9的三級冷卻系統一起使用的監視和控制系統140。系統包括數據輸入146 ;以及泵控制輸出145。監視和控制系統用于監視將被冷卻的電子裝置的溫度，和調節第二冷卻液體、第三冷卻液體或二者的流速以提供最佳冷卻。每個電子電路板上的傳感器測量電子部件的溫度并且將該信息轉換為模擬或數字信號。圖9示出了可以擴大至En的信號輸出E1，E2，E3，其中η是容納溫度感應裝置的冷卻單元的總數量，并且其中，每個信號容納關于每個冷卻單元中的一個或多個可密封模塊的溫度的信息。這些輸出被發送至控制系統140。控制系統140響應控制信息B，C，D計算第二冷卻液體的最佳流速、第三冷卻液體的最佳流速以及最終熱交換器應當運行和生產的速率。控制信息B和C用于打開、關閉或分別使泵134和136的泵送率變化。另外，控制系統例如通過利用控制信號D使最終散熱裝置液體或空氣的流動水平改變而確定最終熱交換器是否需要調節其冷卻速率。系統的總熱容是較大的，以使得可以適應環境溫度(和因此最終散熱裝置的溫度)中的短期的相對較大的增加，而關鍵部件不超過它們的最大溫度水平。最熱的日子的環境溫度可以上升至可以排出并非由將被冷卻的部件產生的所有的熱的水平。部件的運行溫度可以上升，但是較高熱容意味著上升緩慢地發生，并且不超過最大溫度。在晝夜循環的更冷部分期間，排出的熱可以比產生的熱更多。以該方式，系統可以在具有將否則不允許無制冷裝置冷卻的氣候的地點處運行。控制系統可以被優化以使用環境溫度數據以確保優化流速，所述環境溫度數據由外部傳感器測量以及來自歷史趨勢數據和統計。在發生非常異常的溫度的罕見事件中，可以給出及時警報使最終散熱裝置的有效溫度降低(諸如通過切換到冷卻的主動模式)或否則使得系統操作員能夠采取適當的補救行動。在使用處理系統的“運行時間硬件抽象化”的系統(諸如具有“虛擬化”或“運行時間中間件”)中，監視和控制系統是特別重要的。在具有硬件抽象化的系統中，多個電子電路板(“硬件”)和多個計算機運行系統不是一一對應。當一個電路板處在較高處理負荷之下時，一些活動可以與其它的板分享。所述處理在硬件的各件上分配。因此，系統的不同部分中產生的熱有時會變化。接著，系統的不同部分中的冷卻速率可以被動態地調節以與產生的熱的量的變化一致。如果可密封模塊41 (和因此電路板75)中的第一冷卻液體將在期望溫度Tease下運行，并且最終散熱裝置處于已知溫度Ths下，則這將限定冷卻系統需要提供的溫度差限定為AT = TMse-Ths。因為Tcase需要限制成不高于電路板的最大運行溫度，那么，
Λ T T 一 T
丄、-' case, max ^ hs °半導體制造商使他們的處理器的最大運行溫度逐漸地降低。特別在不采用制冷使局部溫度差增大時，這使溫度差減小。當最終散熱裝置處于可能高達40攝氏度的大氣溫度下時，出現又一個困難。使系統中的熱阻減小可以幫助實現期望的溫度差。與通過靜態熱聯接本體或通過氣體以全部部分或以重要部分傳遞熱的系統相比，通過液體流動傳遞熱的系統可以導致減小的熱阻。例如，第二冷卻液體的流速可以調節成使可密封模塊41和熱交換器118之間的熱阻減小。附加地或可替代地，流動通過通道61的第二冷卻液體和傳導表面71之間的接觸面積可以被改變以影響熱阻。使用緊密地封裝的通道61使冷板中的壓降(即液壓損失)增大，該壓降(液壓損失)使得用于第二冷卻液體回路的泵送成本增加。通道的寬度可以修改成使壓力損失減少并且使冷板22中的傳導表面71的在將熱傳遞到水通道中時的影響減少。在極端情況下，通道61的尺寸可以與外殼81的尺寸一樣寬或比外殼81的尺寸寬以呈現第二冷卻液體的“洪泛區”而不是“蜿蜒河流”。但是，控制這樣一個實施方式中的第二冷卻液體的流動可能是困難的，并且諸如渦流之類的特征可能引起熱的局部累積，因為該熱的局部累積將使得用于傳導表面71的鄰接區域的熱傳遞的速率降低，所以該熱的局部累積是不希望的。因此，與外殼81的尺寸相比，通道61寬度可以是更小的，但是是明顯的。通道61的橫截面的優化可以改進溫度差。為最長通道61的長度的大約20%的通道61可以由在特定區域上面引導流動的擋板限定。此外，第二冷卻液體的流動可以利用通道61劃分成多個區段，使得水分配到多個區域中并且在具有最大熱通量(例如，處理器)的區域上面減慢，重新引入回到主要冷卻劑中的熱可以最小化，同時提取的熱的熵可以最小化。雖然已經在上文描述本發明的優選實施方式和運行模式，但是技術人員將理解可以作出各種修改。例如，圖I中示出的冷板5是可選的，并且技術人員將理解不需要被包括該冷板。可以從架的后部插入冷卻單元2，而不是從前部將冷卻單元插入到設備架I中。有利地，冷卻單元可以適配成每個單元僅承載一個可密封模塊，以使得單元接著可以插入在架的前部和后部處。接著，在架的中間形成電氣連接和液體連接。單獨的模塊單元在重量上比兩個模塊單元輕得多，并且可以由一個人安全地搬運，裝配或移除。雖然熱傳遞的中間級和最終散熱裝置可以使用液體冷卻，但是可以可替代地使用其它的冷卻機制，諸如對流冷卻。
技術人員還將認識到本發明可以以許多不同的方式實施和運行。現在參照圖IlA和11B，示出根據本發明的可密封模塊150的第二實施方式的側視圖，該實施方式是以上描述的實施方式的替代性方案。可密封模塊150包括外殼151和外殼152。雖然第二實施方式與第一實施方式稍微不同，但是技術人員將理解兩個實施方式的許多特征是可互換的。冷板60中的通道通過外蓋151關閉。因為限定通道的組件指示在諸如傳導表面71之類的熱傳遞表面上面流動的、用于熱的水(例如第二冷卻液體)的流動，所以其可以被稱為“水套”。現在參照圖11C，示出根據圖IlA和IlB的可密封模塊的更詳細的視圖。可密封模塊150還包括與外殼151 —起限定通道156的熱傳遞表面153。此外，熱傳遞表面153和蓋子152 (可以被稱為基部或外殼)限定具有用于使將被冷卻的電子裝置155和第一冷卻液體(未示出)定位的內部體積的內室。還示出用于允許第二冷卻液體的通過通道156的流動的連接器154。 因此，模塊的該替代性實施方式可以包括內殼，該內殼(除了填充口之外)基本上被密封，且容納第一冷卻液體和一個或多個主板。熱傳遞表面153具有與內殼的有墊圈的界面，和成形成與至少一個主板的輪廓相匹配的面對第一冷卻液體的翅片。外殼151還具有與熱傳遞表面153的有墊圈的界面，并且容納以熱傳遞表面153或外殼151的內表面上的擋板形成的至少一個第二冷卻液體回路通道156。至少一個通道156被優化以在熱傳遞表面153上面適當地引導第二冷卻液體，使壓力損失最小化。外殼151具有快速連接液壓連接器154以使得通道156能夠連接于架的第二冷卻液體供應源的入口和出口。該設計允許內殼、熱傳遞表面153以及外殼151之間能夠更緊密的整合以形成可以允許模塊的增大的封裝密度的較小單元。翅片或擋板可以設置在熱傳遞表面153的兩側上。例如，這些翅片或擋板可以提供第二冷卻液體的附加流動控制并且使用于傳導的表面面積增大。用于本發明的材料可以變化。金屬材料是良導體，但是是昂貴的。此外，如果熱傳遞表面153或傳導表面71 (其可以是相似或相同的)由金屬制成并且是大型的，則它們可能更容易彎曲，從而將應力施加在密封件上，尤其在多個可密封模塊安裝在其上，在溫度可能不同的區域的情況下是這樣。與此相反，與金屬相比，合成塑料是較差的導體。與鋁的141W/mK相比，已知導熱塑料通常的傳導值為20W/mK。更高性能的導熱塑料通常還是導電的，這不是希望的特性。但是，與金屬相比，這些材料是更便宜的，具有更輕的重量并且有熱水的情況下不容易腐蝕(但是可以將腐蝕抑制劑添加于第二冷卻液體)。通過控制第二冷卻液體流速、熱傳遞的區域以及通道橫截面而優化溫度差可以允許使用塑料而不使溫度差顯著地減小。特別地，塑料可以用于冷板的基部22或以上描述的外殼(“水套”)。塑料使通過基部22或外殼151的外壁并且進入當地周圍環境的熱的傳遞量減少，從而以該方式使熱損失降低并且使熱排出到第二冷卻液體中的效率提高。附加地或可替代地，傳導表面71或熱傳遞表面153可以由塑料制成。這可以為被密封的外殼內的第一冷卻液體提供附加膨脹能力。這樣一種材料可以利用剛性中央導熱塑料和柔性非傳導塑料的外圍環共同模制。以上描述的實施方式的許多特征將被理解為對技術人員而言是可選的并且可以被省略。這些特征可以包括隔離層73和快速釋放連接器111，隔離層73可以附加地由阻燃材料制成。此外，技術人員將理解可以使用用于冷板60或外殼151的替代性構造，并且凸出部96，97可以具有與描述的凸出部的長度和橫截面不同的長度和橫截面。雖然以上描述的實施方式使用冷卻單元2，在該冷卻單元2中，一個可密封模塊41固定于冷板60，但是應當認識到兩個或多個可密封模塊41可以聯接于共同的冷板。此外，可以從架的后部和前部插入冷卻單元2。
電子電路板可以與外殼81結合以形成集成組件。這提供直接從電路板連接于電子部件的器件，從而使液體從模塊中的電纜密封件泄露的風險降低，使可密封模塊的總寬度減小并且使架內的冷卻單元的封裝密度增大。數據傳輸電纜46可以被電子電路板和可密封模塊的外部之間的光纖電纜、光學或紅外端口或無線連接器取代。即使在通過其它的器件進行數據傳輸時，電源連接件將也通常是有線的，但是可以使用替代性電源，同時避免液體泄漏。可以經由具有單個流動控制閥而不是增壓室的管分配第二冷卻液體。可以響應于來自容納在可密封模塊41內的部件的溫度和狀態信息通過與圖10中示出的控制系統140相似的中央監視和控制系統局部地調節或自動地控制閥。此外，在圖8的系統中，熱交換器121可以可替代地被冷的地下水或包括將一些熱傳遞至制冷系統的旁通回路的許多構造取代。為了提供適回彈力和冗余，可以可選地設置附加的“備用”泵和回路。當最終散熱裝置121接近將被冷卻的設備，并且冷卻液體的在該級中循環的壓力可以是更低的時，可以省略第二冷卻級。在該情況下，第二冷卻液體直接循環通過最終熱交換器。省略泵116和中間熱傳遞裝置118或135。與圖8中示出的實施方式一樣，如果最終級中的液體壓力是足夠低的，則圖9中示出的三級系統可以減少為兩級。
權利要求
1.一種用于容納一個或更多個發熱電子部件的可密封模塊，所述模塊包括夕卜殼; 熱傳遞裝置，所述熱傳遞裝置具有傳導表面，所述外殼和所述傳導表面一起限定第一冷卻液體位于其中的體積，所述熱傳遞裝置還限定用于接收第二冷卻液體的通道，所述傳導表面使所述體積和所述通道分開以使熱能夠通過所述傳導表面在所述體積和所述通道之間傳導；以及 電子部件，所述電子部件位于所述體積中；并且 其中，所述傳導表面或所述外殼的至少一部分成形為與所述電子部件的形狀相符。
2.如權利要求I所述的可密封模塊，還包括位于所述體積中的第一冷卻液體。
3.如權利要求I或權利要求2所述的可密封模塊，其中，所述傳導表面具有用于在所述體積和所述通道之間傳導熱的凸出到第一體積中的至少一個凸出部。
4.如權利要求3所述的可密封模塊，其中，所述至少一個凸出部布置成與所述電子部件的形狀相符。
5.如權利要求4所述的可密封模塊，還包括聯接于所述電子部件的部件散熱裝置，所述部件散熱裝置具有布置成與所述傳導表面的所述至少一個凸出部協作的至少一個凸出部。
6.如權利要求3至5中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述傳導表面的所述至少一個凸出部包括翅片裝置。
7.如權利要求3至6中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述傳導表面的所述至少一個凸出部包括銷釘裝置。
8.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，還包括位于所述體積中的分流器。
9.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，還包括位于所述體積中的多個電導體，所述多個電導體布置成檢測所述第一冷卻液體的高度。
10.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述傳導表面限定所述通道，所述通道的形狀布置成與所述電子部件的形狀相符。
11.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述熱傳遞裝置形成為一件式熱傳遞裝置。
12.如權利要求I至9中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述熱傳遞裝置還包括聯接于所述傳導表面并且限定用于接收所述第二冷卻液體的所述通道的基部。
13.如權利要求I至9中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述外殼和所述傳導表面限定內室，并且其中，所述熱傳遞裝置還包括限定所述通道的外室。
14.如權利要求13所述的可密封模塊，其中，所述外室由合成塑料制成。
15.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，還包括覆蓋所述外殼的至少一部分的隔離層。
16.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，包括多個電子部件，并且還包括保持所述電子部件的電路板，所述多個電子部件中的至少一個在使用時產生熱。
17.如權利要求16所述的可密封模塊，還包括定位在所述電路板和所述外殼之間的保護膜，所述保護膜布置成防止所述保護膜和所述電路板之間的液體流動。
18.如權利要求16所述的可密封模塊，其中，所述電路板的至少一部分與所述外殼整體地形成在一起。
19.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，還包括 所述模塊的填充入口，所述填充入口位于所述外殼中，并且液體通過所述填充入口被接收到所述體積中；以及所述填充入口的密封件。
20.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，還包括減壓閥，所述減壓閥位于所述外殼中并且布置成在所述體積內的壓力超過預定限制時允許液體從所述體積流出。
21.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述傳導表面由合成塑料制成。
22.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述通道具有限定通道寬度的與所述傳導表面接觸的區域，并且其中，與所述傳導表面的尺寸相比，最小通道寬度是顯著的。
23.如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊，其中，所述通道沿著在方向上具有至少一個變化的路徑與所述傳導表面的至少一部分接合。
24.如根據權利要求22的權利要求23所述的可密封模塊，其中，所述路徑具有直的部分，并且其中，所述最小通道寬度為所述路徑的所述直的部分的長度的至少10%。
25.如權利要求23或權利要求24所述的可密封模塊，其中，所述路徑包括主路徑和支路徑，所述支路徑在至少一點處連接于所述主路徑。
26.一種被冷卻的電子系統，包括 如前述權利要求中的任一項所述的可密封模塊； 位于所述體積中的第一冷卻液體； 散熱裝置； 泵送裝置，所述泵送裝置布置成使第二冷卻液體能夠以預定流速流動通過所述可密封模塊的所述通道的至少一部分到所述散熱裝置； 溫度傳感器，所述溫度傳感器布置成確定所述電子部件的溫度；以及控制器，所述控制器布置成控制以下中的至少一個所述泵送裝置；以及所述第二冷卻液體流動通過的所述通道的部分，使得所述電子部件的溫度被控制以便不超過預定最大運行溫度。
27.一種可密封模塊套件，包括 外殼; 熱傳遞裝置，所述熱傳遞裝置具有傳導表面，所述熱傳遞裝置構造成聯接于所述外殼使得所述傳導表面和所述外殼限定第一冷卻液體位于其中的體積，所述熱傳遞裝置還限定用于接收第二冷卻液體的通道，使得在所述熱傳遞裝置聯接于所述外殼時，所述傳導表面使所述體積和所述通道分開以允許熱通過所述傳導表面在所述體積和所述通道之間傳導；以及 電子部件，所述電子部件位于所述體積中；并且 其中，所述傳導表面或所述外殼的至少一部分成形為與所述電子部件的形狀相符。
28.—種冷卻電子部件的方法，包括 提供包括外殼和具有傳導表面的熱傳遞裝置的模塊，所述外殼和所述傳導表面一起限定一體積； 將所述電子部件容納在所述體積內； 以第一冷卻液體填充所述體積；以及 通過所述傳導表面在所述第一冷卻液體和第二冷卻液體之間傳導熱，所述第一冷卻液體和所述第二冷卻液體位于所述傳導表面的兩個側面上；并且 其中，所述傳導表面或所述外殼的至少一部分成形為與所述電子部件的形狀相符。
29.如權利要求28所述的方法，其中，將熱從所述第一冷卻液體傳導至所述第二冷卻液體的步驟設計成使得所述第一冷卻液體和所述第二冷卻液體保持在液體狀態。
30.一種冷卻電子設備的方法，包括 提供包括外殼和具有傳導表面的第一熱傳遞裝置的模塊，所述外殼和所述傳導表面一起限定一體積，所述體積填充有第一冷卻液體并且具有位于其中的所述電子裝置； 使所述體積內的所述電子裝置運行； 通過所述傳導表面的至少一部分將由所述電子裝置產生的熱從所述第一冷卻液體傳遞至第二冷卻液體； 利用第二熱傳遞裝置將熱從所述第二冷卻液體傳遞至散熱裝置；以及設定所述第二冷卻液體越過所述傳導表面的流速以及熱被傳遞至所述第二冷卻液體所經過的所述傳導表面的部分中的一個或二者，使得所述電子裝置的溫度控制成不超過預定最大運行溫度。
31.如權利要求30所述的方法，還包括 確定所述電子部件的溫度，并且 其中，基于所確定的溫度執行設定的步驟。
32.如權利要求30所述的方法，其中，所述設定的步驟包括以下的至少一個所述第二冷卻液體越過所述傳導表面的所述流速；基于所述電子裝置的預測預定最大運行溫度，將熱被傳遞至所述第二冷卻液體所經過的所述傳導表面的所述部分設定至預定水平。
33.一種被冷卻的電子系統，包括 被密封的容器，所述被密封的容器包括外殼；電子裝置；以及第一冷卻液體； 第一熱傳遞裝置，所述第一熱傳遞裝置限定用于接收第二冷卻液體的第一通道，所述第一熱傳遞裝置構造成通過傳導表面的至少一部分在所述第一冷卻液體和所述第一通道之間傳遞熱；以及 管道裝置，所述管道裝置構造成將所述第二冷卻液體傳遞至所述第一熱傳遞裝置和從所述第一熱傳遞裝置傳遞所述第二冷卻液體；并且 其中，所述系統構造成設定以下之一所述第二冷卻液體通過所述第一通道的流速；以及熱被傳遞至所述第二冷卻液體所通過的所述傳導表面的部分，使得所述電子裝置的溫度受控制以便不超過預定最大運行溫度。
34.一種冷卻電子裝置的方法，包括 使容器內的所述電子裝置運行，所述容器還包括第一冷卻液體，使得由所述電子裝置產生的熱傳遞至所述第一冷卻液體，所述容器密封成防止所述第一冷卻液體泄漏； 在所述第一冷卻液體和第一熱傳遞裝置中的第二冷卻液體之間傳遞熱； 用管道將所述第二冷卻液體從所述第一熱傳遞裝置輸送至第二熱傳遞裝置；以及在所述第二冷卻液體和第二熱傳遞裝置中的第三冷卻液體之間傳遞熱；以及 用管道將所述第三冷卻液體輸送至散熱裝置。
35.如權利要求34所述的方法，其中，通過傳導執行在所述第一冷卻液體和所述第二冷卻液體之間傳遞熱的步驟。
36.如權利要求34或權利要求35所述的方法，還包括 控制所述第二冷卻液體的流速，使得所述電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。
37.如權利要求34至36中的任一項所述的方法，還包括 控制所述第三冷卻液體的流速，使得所述電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。
38.如權利要求34至37中的任一項所述的方法，其中，所述第一熱傳遞裝置包括傳導表面，所述方法還包括 設定熱被傳遞至所述第二冷卻液體所經過的所述傳導表面的部分，使得所述電子裝置的溫度受控制以便不超過預定最大運行溫度。
39.如權利要求34至38中的任一項所述的方法，還包括 控制所述第二冷卻液體的流速以及所述第三冷卻液體的流速中的至少一個，使得所述電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度，使得在第一時段，所述第二冷卻液體和所述第三冷卻液體之間或所述第三冷卻液體和所述散熱裝置之間的傳熱率不大于預定最大傳熱率，以及使得在隨后的第二時段，所述第二冷卻液體和所述第三冷卻液體之間或所述第三冷卻液體和所述散熱裝置之間的傳熱率能夠大于預定最大傳熱率。
40.一種冷卻電子系統的方法，包括 執行根據權利要求30-32或34-39中的任一項的冷卻電子裝置的方法的步驟； 使第二容器內的第二電子裝置運行，所述第二容器還包括第四冷卻液體，使得由所述第二電子裝置產生的熱傳遞至所述第四冷卻液體，所述第二容器被密封以防止所述第四冷卻液體的泄漏；以及 在所述第四冷卻液體和第三熱傳遞裝置中的第五冷卻液體之間傳遞熱。
41.如權利要求40所述的方法，還包括 使所述第二冷卻液體和所述第五冷卻液體結合。
42.如權利要求41所述的方法，還包括 用管道將所述第二冷卻液體從所述第一熱傳遞裝置和將所述第五冷卻液體從所述第三熱傳遞裝置輸送至增壓室。
43.如權利要求41或權利要求42所述的方法，還包括 控制結合的第二冷卻液體和第五冷卻液體的流速，使得所述第一電子裝置的溫度不超過第一預定最大運行溫度以及使得所述第二電子裝置的溫度不超過第二預定最大運行溫度。
44.如權利要求40所述的方法，還包括 用管道將所述第五冷卻液體從所述第三熱傳遞裝置輸送至第四熱傳遞裝置；以及 在所述第五冷卻液體和所述第四熱傳遞裝置中的所述第三冷卻液體之間傳遞熱。
45.一種冷卻電子裝置的方法，包括 使容器內的所述電子裝置運行，所述容器還包括第一冷卻液體，使得由所述電子裝置產生的熱傳遞至所述第一冷卻液體，所述容器被密封以防止所述第一冷卻液體泄漏；在所述第一冷卻液體和第一熱傳遞裝置中的第二冷卻液體之間傳遞熱； 在所述第二冷卻液體和散熱裝置之間傳遞熱；以及 控制所述第二冷卻液體和所述散熱裝置之間的傳熱率，使得所述電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度，使得在第一時段，所述傳熱率不大于預定最大傳熱率，以及使得在隨后的第二時段，所述傳熱率能夠大于預定最大傳熱率。
46.一種被冷卻的電子系統，包括 被密封的容器，所述被密封的容器包括外殼；電子裝置；以及第一冷卻液體； 第一熱傳遞裝置，所述第一熱傳遞裝置限定用于接收第二冷卻液體的第一通道，所述第一熱傳遞裝置構造成在所述第一冷卻液體和所述第一通道之間傳遞熱；以及 第二熱傳遞裝置，所述第二熱傳遞裝置包括用于從所述第一通道接收所述第二冷卻液體的第二通道，以及用于聯接于散熱裝置的用于接收第三冷卻液體的第三通道，所述第二熱傳遞裝置構造成在所述第二通道和所述第三通道之間傳遞熱。
47.如權利要求46所述的被冷卻的電子系統，其中，所述第一熱傳遞裝置包括傳導表面，所述外殼和所述傳導表面一起限定所述電子裝置和所述第一冷卻液體位于其中的體積。
48.如權利要求47所述的被冷卻的電子系統，其中，所述傳導表面使所述體積和所述第一通道分開以使熱能夠通過所述傳導表面在所述體積和所述通道之間傳導。
49.如權利要求33或48所述的被冷卻的電子系統，其中，所述傳導表面或所述外殼的至少一部分成形為與所述電子裝置的形狀相符。
50.如權利要求33或46-49中的任一項所述的被冷卻的電子系統，其中，所述傳導表面具有用于從所述第一冷卻液體接收熱的至少一個凸出部。
51.如權利要求50所述的被冷卻的電子系統，其中，所述至少一個凸出部布置成與所述電子裝置的形狀相符。
52.如權利要求51所述的被冷卻的電子系統，還包括部件散熱裝置，所述部件散熱裝置聯接于所述電子裝置并且包括布置成與所述傳導表面的所述至少一個凸出部協作的至少一個凸出部。
53.如權利要求50-52中的任一項所述的被冷卻的電子系統，其中，所述至少一個凸出部包括翅片裝置。
54.如權利要求50-53中的任一項所述的被冷卻的電子系統，其中，所述至少一個凸出部包括銷釘裝置。
55.如權利要求33或46-54中的任一項所述的被冷卻的電子系統，還包括流動控制裝置，所述流動控制裝置布置成控制所述第二冷卻液體的流速，使得所述電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。
56.如權利要求46至55中的任一項所述的被冷卻的電子系統，還包括流動控制裝置，所述流動控制裝置布置成控制所述第三冷卻液體的流速，使得所述電子裝置的溫度不超過預定最大運行溫度。
57.如權利要求33或46-56中的任一項所述的被冷卻的電子系統，其中，被密封的容器是第一密封容器，并且所述被冷卻的電子系統還包括 第二密封容器，所述第二密封容器包括第二外殼；第二電子裝置；第四冷卻液體，所述第四冷卻液體用于從所述第二電子裝置接收熱；以及 第三熱傳遞裝置，所述第三熱傳遞裝置包括用于接收第五冷卻液體的第四通道，所述第三熱傳遞裝置構造成將熱從所述第四冷卻液體傳遞至所述第四通道。
58.如權利要求57所述的被冷卻的電子系統，其中，所述第一通道和所述第四通道被聯接以使所述第二冷卻液體和所述第五冷卻液體相結合。
59.如權利要求58所述的被冷卻的電子系統，還包括增壓室，所述增壓室布置成收集所述結合的第二冷卻液體和第五冷卻液體。
60.如權利要求58或權利要求59所述的被冷卻的電子系統，還包括流動控制裝置，所述流動控制裝置布置成控制所述結合的第二冷卻液體和第五冷卻液體的流速，使得所述第一電子裝置和所述第二電子裝置的溫度分別不超過第一和第二預定最大運行溫度。
61.如權利要求60所述的被冷卻的電子系統，其中，所述流動控制裝置包括流動轉向裝置，所述流動轉向裝置構造成設定所述第二冷卻液體的流速，使得所述第一電子裝置的溫度不超過第一預定最大運行溫度，以及設定所述第五冷卻液體的流速，使得所述第二電子裝置的溫度不超過第二預定最大運行溫度。
62.如權利要求57所述的被冷卻的電子系統，還包括第四熱傳遞裝置，所述第四熱傳遞裝置包括用于從所述第四通道接收所述第五冷卻液體的第五通道，以及用于聯接于散熱裝置的用于接收第六冷卻液體的第六通道，所述第二熱傳遞裝置構造成在所述第五通道和所述第六通道之間傳遞熱。
63.一種以冷卻液體填充用于電子裝置的容器的內部的方法，所述方法包括 通過將所述容器加熱至填充溫度以及使所述容器的所述內部中的壓力減小中的至少一個，使所述容器適應接收所述冷卻液體； 以所述冷卻液體填充所述容器；以及 密封所述容器以防止所述冷卻液體泄漏。
64.如權利要求63所述的方法，還包括 將所述冷卻液體加熱至所述填充溫度；以及 將所述被密封的容器和所述冷卻液體冷卻至運行溫度。
65.如權利要求63或權利要求64所述的方法，其中，在使所述容器適應的步驟之前執行填充所述容器的步驟。
66.如權利要求63至65中的任一項所述的方法，其中，使所述容器適應的步驟包括使所述電子裝置運行。
67.一種以冷卻液體填充用于電子裝置的容器的內部的方法，所述方法包括 將所述冷卻液體加熱至填充溫度； 以加熱的冷卻液體填充所述容器； 密封所述容器以防止所述冷卻液體泄漏；以及 將所述被密封的容器和所述冷卻液體冷卻至運行溫度。
68.如權利要求63-67中的任一項所述的方法，其中，所述填充溫度選擇成使得從所述冷卻液體排出溶解在所述冷卻液體中的氣體。
69.如權利要求63至68中的任一項所述的方法，其中，基于所述電子裝置的最大運行溫度選擇所述填充溫度。
70.如權利要求63-69中的任一項所述的方法，其中，執行填充所述容器的步驟以使得排出所述容器中的所有空氣。
全文摘要
本發明描述一種與冷卻發熱電子裝置有關的可密封模塊、被冷卻的電子系統以及方法。可密封模塊適合填充有第一冷卻液體，并且具有傳導表面的熱傳遞裝置限定用于接收第二冷卻液體的通道。在一個實施方式中，傳導表面或外殼的至少一部分成形成與電子部件的形狀相符。還描述了第二冷卻液體的控制。實施方式的特征是在第二冷卻液體和第三冷卻液體之間傳遞熱。還詳細描述了以冷卻液體填充容器的方法。
文檔編號H05K7/20GK102626006SQ201080031498
公開日2012年8月1日 申請日期2010年5月12日 優先權日2009年5月12日
發明者丹尼爾·切斯特, 基思·迪金, 彼得·霍普頓, 詹森·本特 申請人:愛思歐托普有限公司