CN106165556A - 液体冷却剂供应 - Google Patents

Abstract

公开了与液体冷却剂供应相关联的装置。一个示例装置是计算盒体，其包括第一电子设备和经液体冷却的冷板。计算盒体还包括第一电子设备与冷板之间的第一热偶。计算盒体还包括入口流体连接器。入口流体连接器可以向冷板供应液体冷却剂。计算盒体还包括出口流体连接器。出口流体连接器可以促进冷却剂从冷板的返回。

Description

液体冷却剂供应

背景技术

数据中心中的冷却电子器件通常约束可以在数据中心中实现的处理量。这是因为设备如果过热则它们可能受损。因此，热量典型地经由空气调节、风扇和热沉的组合从电子设备虹吸掉。这可能创建折衷，因为随着处理增加并且使用更多功率，可能需要更多的冷却。

附图说明

可以结合以下结合附图考虑的详细描述来更加全面地领会本申请。

图1图示了与液体冷却剂供应相关联的示例计算盒体（cartridge）。

图2图示了与液体冷却剂供应相关联的另一示例计算盒体。

图3图示了与液体冷却剂供应相关联的示例机壳。

图4图示了与液体冷却剂供应相关联的另一示例机壳。

图5图示了与液体冷却剂供应相关联的另一示例机壳。

图6图示了与液体冷却剂供应相关联的示例机架系统。

具体实施方式

描述了与液体冷却剂供应相关联的装置。在各种示例中，计算盒体上的处理器和其它热量生成组件可以经由热偶连接到经液体冷却的冷板。冷板可以镶嵌有液体冷却剂可以通过其流动以促进远离热量生成组件的热量传递的通道。盒体还可以包括流体连接器以向冷板供应液体冷却剂并且从冷板返回经加热的冷却剂。此外，为了将液体冷却合并到盒体中，其中安置盒体的机壳还可以配置有流体连接器和对应流体供应和返回歧管。为了确保促进液体冷却剂到其盒体的供应的液体冷却剂到机壳的供应，还公开了促进液体冷却剂到机壳的供应的机架。以上描述的流体连接器可以经由盲插进行操作，并且可以是能够热插拔的，以在其它盒体正在操作的同时允许盒体的操纵。

要领会的是，在以下描述中，阐述众多具体细节以提供对示例的透彻理解。然而，要领会的是，示例可以在没有对这些具体细节的限制的情况下实践。在其它实例中，可能没有详细描述公知的方法和结构以避免不必要地使示例的描述模糊。而且，可以与彼此组合地使用示例。

图1图示了与液体冷却剂供应相关联的示例计算盒体100。如所图示的，盒体100是配合到配置成从上方接收盒体100的槽缝中的顶部装载计算盒体。槽缝可以驻留在机壳内。允许盒体100从其它方向（例如，前方）插入到机壳中和/或机架中的可替换配置也可以是可能的。

盒体100包括经液体冷却的冷板110。盒体100还包括第一电子设备120。第一电子设备可以是例如处理器、图形处理单元、存储器（例如DRAM）、片上系统（SOC）、系统级封装（SIP）等。盒体100还包括第一电子设备120与冷板110之间的第一热偶130。热偶130可以是例如第一电子设备120与冷板110之间的物理接触、热胶、热沉等。在图1中，将单个冷板110基本上图示在第一电子设备120的顶部上使得第一电子设备120夹在冷板110与第一电子设备120电子附连到的盒体100的平面之间。其它配置也是可能的，例如，其中盒体100具有夹住第一电子设备120的两个冷板。

盒体100还包括入口流体连接器140。入口流体连接器140可以是能够热插拔的。常规地，如果发起或打断连接不导致对其它系统组件的破坏则将连接器视为是能够热插拔的。入口流体连接器140还可以配置成经由盲插进行操作。如本文所使用的，盲插连接器是当发起盲插连接器与对应连接器之间的连接时自动将自身对准到对应连接器的连接器。盲插连接器可以使用在难以感受到或看到连接器正确对准时。因此，当盒体100插入到适配成容纳盒体100的槽缝中时，入口流体连接器可以自动将自身与槽缝中的对应盲插流体连接器对准以确保这两个连接器之间的有效连接。入口流体连接器140可以促进液体冷却剂到冷板110的供应。液体冷却剂可以是例如水、介电流体、制冷剂等。

盒体100还包括出口流体连接器150。出口流体连接器也可以是能够热插拔的和/或配置成经由盲插进行操作。出口流体连接器150可以促进液体冷却剂从冷板的返回。在该示例中，入口流体连接器140在第一角落处附连到冷板110，并且出口流体连接器150在第二角落处附连到冷板110，第一和第二角落在冷板110上与彼此对角相对。然而，入口流体连接器140和出口流体连接器150在冷板110上相对于彼此的其它配置是可能的。

在该示例中，液体冷却剂可以通过冷板110从入口流体连接器140流动到出口流体连接器150。在此，流动路径160图示了通过冷板110的液体冷却剂流动的一个可能路径。其它流动路径是可能的，并且可以取决于入口流体连接器140和出口流体连接器150相对于彼此的放置。作为图示，在图100中，将入口流体连接器140和出口流体连接器150图示为在冷板110的对角相对角落处。在该示例中，流动路径160图示了液体冷却剂一般向上流动并且流动到冷板110内的左侧，如所图示的。然而，不同流动路径可以是适当的，如果入口流体连接器140和出口流体连接器150驻留在冷板110的相同角落（例如冷板110的右下角）中，在冷板110的水平或竖直相对角落处，或者在冷板110上的其它位置处。

此外，如所图示的，流动路径160意图示出液体冷却剂通过冷板110可以采取的一般路径以用于入口流体连接器140和出口流体连接器150的配置，如该示例中所图示的。因此，虽然流体通道可以沿所图示的流动路径160嵌入在冷板110内，但是还可以嵌入可替换流体通道。例如，虽然将流动路径160示出为在第一电子设备120周围行进，但是可以可能的是实现从第一电子设备120到液体冷却剂的改进的热量传递，如果流体通道在第一电子设备120和/或第一热偶130之上嵌入在冷板110内的话。另外，流动路径160可以经由液体冷却剂通过其流动的冷板110内的中空腔（而不是嵌入在冷板110内的通道）实现。中空腔的可经由性可以取决于入口流体连接器140和出口连接器150在冷板110上到彼此的相对位置。

盒体100还包括闩锁199以促进将盒体100紧固到盒体100驻留在其中的机壳。盒体100还包括电子连接器197，其可以连接到机壳内的对应电子连接器。电子连接器197可以促进驻留在盒体100上的电子设备（例如第一电子设备120）与盒体100外部的其它设备之间的通信。这些可以包括盒体100驻留在其内的机壳内的其它设备、盒体100驻留在其内的机架内的其它设备、连接到盒体100连接到的网络（例如因特网）的其它设备等。盒体100还包括可以显示关于盒体100的组件（例如第一电子设备120）的状态（例如接通、关断、健康信息）的信息的接口198。接口198还可以包括例如控制盒体100的组件的操作的按钮（例如通电、断电）。盒体100还可以包括附加组件，包括支持第一电子设备120和/或电子设备120上的其它组件的功能的电路、连接器、芯片组等（未示出）。

使用液体冷却剂冷却电子设备可以允许更多电子设备在单个盒体、机壳和/或机架内操作。作为说明，空气冷却使用一些常规技术的机架可能使用100立方英尺每分钟（CFM）的空气来冷却由机架消耗的1千瓦（kW）功率。因此，消耗60kW的机架可能要求6000CFM的空气来冷却机架。如果数据中心可以跨机架的空间占用的近似区域递送800-1000CFM的空气流动，可能要求6-7个机架的空间以仅使用空气冷却来冷却60kW机架。如果仅数据中心中的空间的八分之一可用于机架，空气冷却可能是空间低效的，从而增加建造数据中心的成本。另一方面，使用液体冷却剂可以将经由空气冷却虹吸掉的功率量降低到如20%至30%或更低那样少。因此，对于降低至20%的空气冷却的60kW机架，仅1200CFM的空气可能是必要的，从而节约数据中心空间。

经由液体冷却的该冷却水平可以实现，因为，例如，使用水冷却电子设备可以实现0.1摄氏度/瓦的热电阻。因此，甚至输出高达250瓦的功率的盒体可以仅使水温增加25度，这可以甚至允许室温或更高（例如30摄氏度）的流体用作液体冷却剂。事实上，水的温度上升可能由于功率消耗甚至更低，并且因而温度上升可以面向盒体在上方扩散，这可以使热量传递到沿跨盒体100的不同流动路径160流动的水。

图2图示了与液体冷却剂供应相关联的示例计算盒体200。盒体200包括类似于参照盒体100（以上的图1）描述的那些的若干元件。例如，盒体200包括经由热偶230附连到冷板210的第一电子设备220。入口流体连接器240可以向冷板210供应液体冷却剂，并且出口流体连接器250可以促进液体冷却剂到冷板210的返回。液体冷却剂可以沿流动路径260流过冷板210。盒体200还包括闩锁299、电子连接器297和接口298。盒体200还包括附加元件。

盒体200还包括若干附加电子设备，包括第二电子设备222、第三电子设备224和第四电子设备226。这些电子设备分别经由热偶232、234和236附连到冷板210。在一个示例中，电子设备220、222、224和226可以是配置成优化具体应用的性能的一组电子设备。作为说明，如果盒体200设计成充当网络（web）服务器，第一电子设备220可以充当网络内容存储在其上的数据储存器（例如硬盘、固态驱动器），并且电子设备222、224和226可以是接收和/或响应于针对系统资源的传入请求的处理器。

盒体200还包括经空气冷却的电子设备270。在一个示例中，经空气冷却的电子设备270可以消耗比经由冷板210冷却的电子设备（例如220、222、224、226）更少的功率。

图3图示了与液体冷却剂供应相关联的示例机壳300。机壳300包括配置成接收顶部装载计算盒体的若干槽缝310、312、314。虽然图示了配置成接收顶部装载的计算盒体的机壳，但是机壳可以配置成从其它方向接收盒体。顶部装载的计算盒体可以是例如以上分别在图1和2的描述中描述的盒体100和/或200。槽缝310包括供应流体连接器325。供应流体连接器325可以与顶部装载的计算盒体（例如盒体100、盒体200）上的第一流体连接器配对。供应流体连接器325可以例如附连到机壳300或机壳300的背板。槽缝310还包括返回流体连接器320。返回流体连接器320可以与顶部装载的计算盒体上的第二流体连接器配对。返回流体连接器320可以附连到例如机壳300或机壳300的背板。槽缝312和314和其它槽缝（未示出）还可以具有供应流体连接器和返回流体连接器（未示出），其促进向插入到其相应槽缝内的盒体提供液体冷却剂。在一个示例中，第一流体连接器、第二流体连接器、供应流体连接器325和返回流体连接器320可以是盲插流体连接器，其促进顶部装载的计算盒体（例如盒体100、盒体200）的热插拔安装。

机壳300还包括机壳供应歧管335以促进液体冷却剂到供应流体连接器（例如供应流体连接器325）的供应。机壳300还包括机壳返回歧管330以促进液体冷却剂从返回流体连接器（例如返回流体连接器320）的返回。

在图3中，将供应流体连接器325和返回流体连接器320图示为连接到处于盒体的对角相对角落处的盒体（例如盒体100、盒体200）上的流体连接器。然而，如以上描述的，这不是盒体上的流体连接器的仅有可能配置。因此，供应流体连接器325和返回流体连接器320可以取决于设计成容纳在槽缝310内的盒体上的流体连接器驻留在哪里而驻留在槽缝310内的不同位置处。类似地，机壳供应歧管335和机壳返回歧管330的位置和/或路径还可以取决于盒体设计。

机壳300还包括可移动底座360。可移动底座360可以允许机壳300位于机架结构内部的收缩位置处和给予对该组槽缝的接入的延伸位置处。在一个示例中，底座可以类似于使用在例如厨房抽屉中的轨道进行操作。然而，其它底座是可能的。机壳300还包括延伸供应软管345。延伸供应软管345可以确保在收缩位置和延伸位置二者处机壳供应歧管335到与机架结构相关联的机架供应歧管的连接。机壳300还包括延伸返回软管340。延伸返回软管340可以确保在收缩位置和延伸位置二者处机壳返回歧管330到与机架结构相关联的机架返回歧管的连接。在一个示例中，延伸供应软管345和延伸返回软管340可以具有可折叠回路结构。

机壳300还包括风扇350。风扇350可以空气冷却槽缝（例如槽缝310）内的顶部装载的计算盒体（例如盒体100、盒体200）上的电子设备。除了容纳盒体的槽缝（例如310、312、314）之外，机壳300还包括模块托架399。模块托架399可以取决于机壳300的配置和/或驻留在机壳300内的盒体而充当用于功率分发单元、开关和/或其它组件的托架。功率分发单元在盒体正在操作的同时可以向其相应槽缝中的盒体分发功率。开关可以通过网络（例如因特网、局域网、虚拟个人网络）等在机壳300内的盒体之间、在机壳300内的盒体与机壳300外部的盒体（例如机壳300驻留在其内的机架内的其它盒体）之间、在300内的盒体与计算机之间路由通信。

图4和图5图示了与液体冷却剂供应相关联的机壳（400,500）的另外的示例。具体地，图4和5图示了延伸供应软管（440,540）和可移动底座（430,530）可以如何相互作用以维持与机架（499,599）相关联的机架供应歧管（490,590）和机架返回歧管（492,592）与机壳（400,500）内的供应和返回歧管之间的相应连接。

因此，图4图示了位于机架结构499内的收缩位置处的机壳400的自顶向下视图。机壳400包括盒体（例如盒体100、盒体200）可以位于其中的若干槽缝410。盒体可以从上方插入到槽缝410中。机壳400还包括其它设备（例如开关）可以存储在其中的模块托架420。具有盒体槽缝410和（多个）模块托架420的不同数目、大小和/或位置的机壳400的可替换配置还可以是可能的。

机壳400还包括可移动底座430。在该示例中，将机壳400和底座430图示在收缩位置处。在收缩位置处，对槽缝410和托架420的接入可能是困难的，如果若干机壳在机架结构499内布置在彼此顶部上。因此，用于430的底座可以允许机壳从机架结构499延伸出来（例如在图5中图示的位置处）。这可以允许对槽缝410的更容易的接入，从而允许例如移除、插入或以其它方式操纵（例如出于维护目的）盒体。

机壳400还可以具有流体供应和返回歧管（未示出），其促进去往和来自插入到槽缝410和/或托架420中的设备的液体冷却剂的传递。为了确保机壳供应歧管到机架供应歧管490以及机壳返回歧管到机架返回歧管492的连接，机壳400还可以具有可延伸软管440以连接相应歧管。在一个示例中，在机架结构499内的机壳400的收缩位置处，可延伸软管440可以基本上驻留在机壳400的结构内。然而，在一些情景中，对于软管440而言可能适当的是位于机壳400外部。机壳400还包括若干风扇450，其可以服务于空气冷却电气组件（例如在槽缝410内的盒体上）。

图5图示了示例机壳500。机壳500包括类似于参照机壳400（以上的图4）描述的那些的若干组件。例如，位于机架结构599内的机壳500包括若干槽缝510、托架520和若干风扇550。机壳500还包括可移动底座530，其被示出为处于允许对槽缝510和托架520的接入的延伸位置中。由于延伸位置处的机壳500更加远离机架供应歧管590和机架返回歧管592，因此可延伸软管540延伸以维持机架供应歧管592和机架供应歧管590与机壳500内的流体供应和返回歧管之间的相应连接。

由于液体冷却剂的供应（和返回）通过可延伸软管540促进，因此即使正在操纵（例如插入、移除、服务）其它盒体，槽缝510内的盒体也可以能够继续接收冷却。

图6图示了与液体冷却剂供应相关联的示例机架系统600。机架系统600包括具有第一壁610和第二壁620的外壳。在机架系统600的外壳内的可以是一个或多个机壳690。机壳690可以包括计算盒体可以驻留在其中的若干槽缝699。盒体可以类似于盒体100和200（以上分别在图1和2中描述）。因此盒体可以具有通过液体冷却技术冷却的电子设备。为了确保去往和来自位于槽缝699内的盒体的液体冷却剂传递，机壳690可以沿机壳供应和返回歧管（未示出）传递液体冷却剂。机壳690可以位于可移动底座630上，这可以允许机壳690在机架结构600内收缩安置或从机架结构600延伸出，从而允许对机壳690内的槽缝（例如槽缝699）的接入。

机架系统600包括流体供应歧管640以促进液体冷却剂到机壳690的供应。类似地，机架系统600包括流体返回歧管650以促进液体冷却剂从机壳的返回。在一个示例中，流体供应歧管640和流体返回歧管650可以准许到机壳的不受阻挡的空气流动。另外，流体供应歧管640和流体返回歧管650可以保持与向机壳提供信号的信号线（未示出）（例如以太网）和/或向机壳提供功率的功率线（未示出）分离。在该示例中，流体供应歧管640和流体返回歧管650可以附着到第一壁610。然而，不同配置可以是适当的。

由于机壳690可以在机架结构600内收缩安置和从机架结构600延伸出，因此机架系统600还包括流体供应和返回软管695以维持供应歧管640和返回歧管650与机壳690内的机壳供应和返回歧管之间的相应连接。供应歧管640和返回歧管650还可以附连到机架结构600驻留在其内的数据中心中的管道设施（例如管道、软管）。

要领会的是，提供所公开的示例的之前描述以使得本领域技术人员能够做出或使用本公开。对这些示例的各种修改对本领域技术人员将容易地显而易见，并且本文所限定的一般原理可以应用于其它示例而不脱离本公开的精神或范围。因此，本公开不意图限于本文所示出的示例，而是要被赋予与本文所公开的新颖特征和原理一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种计算盒体，包括：

第一电子设备；

经液体冷却的冷板；

第一电子设备与冷板之间的第一热偶；

促进液体冷却剂到冷板的供应的入口流体连接器；以及

促进液体冷却剂从冷板的返回的出口流体连接器。

2.权利要求1的计算盒体，包括：

第二电子设备；以及

第二电子设备与冷板之间的第二热偶。

3.权利要求1的计算盒体，包括经空气冷却的电子设备。

4.权利要求1的计算盒体，其中入口流体连接器是能够热插拔的盲插连接器，并且其中出口流体连接器是能够热插拔的盲插连接器。

5.权利要求1的计算盒体，其中液体冷却剂流过冷板内的流体通道，并且其中通道连接入口流体连接器和出口流体连接器。

6.权利要求1的计算盒体，其中第一电子设备是计算盒体上的电子设备集合的成员，并且其中电子设备集合优化具体应用的性能。

7.权利要求1的计算盒体，其中计算盒体是顶部装载的计算盒体。

8.一种机壳，包括：

配置成接收计算盒体的槽缝集合，其中槽缝包括：

与计算盒体上的第一流体连接器配对的供应流体连接器；以及

与计算盒体上的第二流体连接器配对的返回流体连接器；

允许机壳位于机架结构内部的收缩位置处和给予对槽缝集合的接入的延伸位置处的可移动底座；

促进液体冷却剂到供应流体连接器的供应的机壳供应歧管；

促进液体冷却剂从返回流体连接器的返回的机壳返回歧管；

在收缩位置和延伸位置二者处确保机壳供应歧管到与机架结构相关联的机架供应歧管的连接的延伸供应软管；以及

在收缩位置和延伸位置二者处确保机壳返回歧管到与机架结构相关联的机架返回歧管的连接的延伸返回软管。

9.权利要求8的机壳，其中延伸供应软管具有可折叠回路结构，并且其中延伸返回软管具有可折叠回路结构。

10.权利要求8的机壳，其中供应流体连接器附连到机壳和机壳背板中的一个，并且其中返回流体连接器附连到机壳和机壳背板中的一个。

11.权利要求8的机壳，包括空气冷却计算盒体上的电子设备的风扇。

12.权利要求8的机壳，其中第一流体连接器、第二流体连接器、供应流体连接器和返回流体连接器是促进计算盒体的热插拔安装的盲插流体连接器。

13.一种机架系统，包括：

具有第一壁和第二壁的外壳；

促进液体冷却剂到安装在第一壁与第二壁之间的机壳的供应的流体供应歧管；以及

促进液体冷却剂从机壳的返回的流体返回歧管；

其中流体供应歧管和流体返回歧管准许到机壳的不受阻挡的空气流动，并且其中流体供应歧管和流体返回歧管保持与以下中的一个或多个分离：向机壳提供信号的信号线，以及向机壳提供功率的功率线。

14.权利要求13的机架系统，其中机壳可移动安装在外壳内。

15.权利要求13的机架系统，其中流体供应歧管和流体返回歧管附着到第一壁。