CN110036705A - 流体冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于对一个或更多个发热部件进行冷却的设备，该设备包括：可密封外壳，该可密封外壳限定了用于容纳第一冷却剂和一个或更多个发热部件的容积；导管，该导管被容积包围，该导管使第二冷却剂能够进入及离开外壳，当容积内的第一冷却剂包围导管时，导管在第一冷却剂与第二冷却剂之间提供不透流体的密封；以及泵，泵位于外壳内且构造成将第一冷却剂引导至导管，使得在第一冷却剂与第二冷却剂之间交换热。

Description

流体冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，并且具体地涉及一种用于电子装置和电子板的冷却系统。该冷却系统可以提供密封外壳，该密封外壳用于容纳发热部件，比如需要主动冷却或流体冷却的母板、存储器模块或服务器。
背景技术
许多类型的电气部件在操作期间产生热。特别地，比如母板、中央处理单元(CPU)和存储器模块之类的电子计算机部件在使用时可能耗散大量的热。将电气部件加热至高温可能导致损坏、影响性能或导致安全隐患。因此，已经进行了大量努力以找到用于有效且安全地冷却电气部件的有效的高性能系统。
一种类型的冷却系统使用液体冷却。尽管已经论证了不同的液体冷却组件，但是通常将电气部件浸入冷却剂液中，以便为发热电气部件与冷却剂之间的热交换提供大的表面积。
US 8,467,189描述了一种液体浸没式冷却系统，该液体浸没式冷却系统对位于连接至机架系统的多个箱内的多个电子装置进行冷却。壳体填充有介电冷却液，其中，发热电子部件浸没在该介电冷却液中。机架系统包括：歧管，该歧管允许用于多个箱的液体输送；以及泵系统，该泵系统用于将介电冷却液泵送到机架中以及从机架泵送出。外部热交换器允许加热的介电冷却液在返回机架之前被冷却。然而，这需要将大量的介电冷却流体泵送到位于机架中的每个箱中以及从位于机架中的每个箱泵送出。此外，难以有效地引导每个箱内的冷却流体或使每个箱内的冷却流体集中，每个箱可以容纳不同的发热部件，每个发热部件具有其自身的冷却要求。
US 8,014,150描述了下述电子模块的冷却：其中，冷却设备联接至基底以形成围绕电子装置的密封部件。泵位于密封隔室内，使得介电流体被被朝向电子装置泵送。通过使介电流体的相从液体改变成蒸汽而发生冷却，随后，当该蒸汽朝向由第二流体供给的液体冷却冷板上升时，该蒸汽发生冷凝。然而，该冷却系统需要位于箱内的高压密封件和多个冷却隔室，并且因此需要用于第二冷却流体的相对复杂的管道系统布置。
因此，需要克服这些问题的方法和系统。
发明内容
根据第一方面，提供了一种用于对一个或更多个发热部件进行冷却的设备。用于对一个或更多个发热部件进行冷却的该设备包括：
可密封的外壳、槽或箱，可密封的外壳、槽或箱限定了用于容纳第一冷却剂(或主冷却剂)和一个或更多个发热部件(例如电子部件)的容积；
导管或管，导管或管被容积包围，该导管使得第二冷却剂(或次冷却剂)能够进入及离开外壳，(尤其是)当容积内的第一冷却剂包围导管时，该导管在第一冷却剂与所述第二冷却剂之间提供不透流体的密封；以及
泵(或至少一个泵)，泵(或至少一个泵)位于外壳内且构造成将第一冷却剂抽吸、泵送、迫压或引导至导管，使得在第一冷却剂与第二冷却剂之间交换热。位于外壳内的泵使得第一冷却剂能够更有效地被引导到外壳内的热点或特定发热区域处。具有内部循环的主冷却剂意味着更容易对系统进行密封。进入外壳中的次冷却剂在主冷却剂与次冷却剂之间提供了更有效的热传递。这些特征的组合提供了能够被更可靠地操作的更有效的冷却系统。可密封外壳可以用盖或舱盖密封。盖或舱盖可以是可移除的，以允许触及定位在内部的发热部件或板。外壳的盖和其他部分可以包括一个或更多个垫圈或密封件并且可以是铰接的或完全被移除的。比如夹持件、螺钉、闩锁或钩扣之类的固定件可以牢固地封闭外壳。例如，可密封外壳或密封外壳可以是机架安装式的。外壳可以是用于容纳比如处理器、母板、服务器、存储器模块或计算机设备之类的电子部件的模块。
根据第二方面，提供了一种用于对一个或更多个发热部件(例如母板)进行冷却的冷却模块或设备。该冷却模块包括外壳，该外壳是能够被密封的或是密封的且包含可以填充或部分地填充有第一冷却剂或流体的容积或空隙。第一冷却剂保持在该容积(该容积还容纳待冷却的部件或多个部件)内并且通过一个或更多个泵而循环。包含第二冷却剂(该第二冷却剂保持与第一冷却剂间隔开)的单独冷却回路使得能够将热从模块除去。第二冷却剂可以进入模块、与第一冷却剂进行热交换并且随后离开模块。第二冷却剂本身可以在返回至模块之前被冷却。
根据第三方面，提供了一种用于对一个或更多个发热部件(例如母板)进行冷却的冷却模块或设备。该冷却模块包括外壳，该外壳是能够被密封的或是密封的并且包含可以填充或部分填充有冷却剂或流体的容积或空隙。冷却剂保持在该容积(该容积还容纳待冷却的部件或多个部件)内并且通过一个或更多个泵而循环。冷却剂被引导到由一个或更多个发热部件形成的多个热区域或热点(两个或更多个)上。优选地，单独的泵将冷却剂的流或喷射流引导到模块内的热点上。冷(或相对冷)的冷却剂可以被泵送到热点上。冷却剂可以被冷却并被抽回到泵中以用于再循环。这可以在具有或不具有次冷却剂的情况下使用。
根据第三方面，提供了一种由通道或管子形成的热交换器，该通道或管子具有用于接纳第一流体或冷却剂的入口，该第一流体或冷却剂通过出口离开该通道。第二流体或冷却剂通过管道、通道或通道内的导管。第一流体流中的至少一些流——即便不是大部分流——与导管内的第二流体流中的至少一些流——即便不是不是大部分流——平行。可以在第一流体与第二流体之间交换热。例如，导管可以是U形的。优选地，热交换器在容纳发热部件的模块内操作。优选地，第一流体存在于模块的外壳或壳体内，而第二流体在不允许第二流体与第一流体混合的情况下进入及离开模块。
现在参照本文中所公开的许多方面——即便不是全部方面——来对许多可选的、优选的和/或有利的方面进行描述。优选地，泵还可以构造成将第一冷却剂朝向一个或更多个发热部件引导。泵可以包括一个或更多个喷嘴或孔口，以对外壳内的第一冷却剂的流的方向、速度、速率、压力、宽度和/或高度进行调节。泵可以设置在导管的位置的上游。随后，该泵可以将第一冷却剂向导管抽吸，在导管中热从第一冷却剂被传递出去并使冷却的第一冷却剂流动至(并且优选地引导至)一个或更多个发热部件。
优选地，泵可以构造成为第一冷却剂提供水平的流。换句话说，第一冷却剂可以在围绕外壳、槽或箱的单个平面中被引导。该平面可以平行于外壳的底板或基部以及/或者沿第二冷却剂的流进入外壳中及离开外壳的方向。
在实施方式中，该设备还可以包括通道，该通道布置成接近导管、靠近于导管、与导管相邻、与导管同轴、围绕导管、封围导管或与导管并排，该通道具有用于将第一冷却剂接纳到通道中的入口以及用于在第一冷却剂与第二冷却剂进行热交换之后将第一冷却剂从通道排出的出口。这提供了在热交换器内从第一冷却剂至第二冷却剂的更有效的热交换。
优选地，导管位于通道内。这允许第一冷却剂在第一冷却剂在循环中处于其最高温度时被迫与第二冷却剂紧密接近。这提高了热交换器的冷却效率。
可选地，通道可以具有盒状轮廓。例如，通道可以由金属形成。
优选地，泵可以与通道的入口或通道的出口流体连通。例如，这些部件可以通过封围的管道或通道被连结。
可选地，泵可以构造成将第一冷却剂引导成平行或大致平行于导管内的第二冷却剂的流。这将第一冷却剂和第二冷却剂保持成处于更紧密接近的关系，从而改善了热传递。
可选地，导管(或管道)可以是U形的(例如具有通过弯折部被连结的两个直边)。该导管(或管道)可以是在中部例如以180度弯折的管道或管。可以使用其他构型和尺寸的导管。
优选地，外壳还可以包括用于第二冷却剂的入口和出口。该入口和出口抵靠外壳密封，以防止第一冷却剂和第二冷却剂混合。入口和出口穿过箱、外壳或槽的壁或侧部。
可选地，用于第二冷却剂的入口和出口可以是相邻的。这使得较容易将入口和出口连接至系统以用于使第二冷却剂循环。入口和出口可以包括可移除的连接器和/或柔性软管。
可选地，第二冷却剂的入口和出口可以定位成与泵相邻。替代性地，第二冷却剂的入口和出口可以定位成与导管相邻。
可选地，该设备还可以包括一个或更多个散热片，所述一个或更多个散热片与一个或更多个发热部件热连通。这改善了发热部件与第一冷却剂之间的热传导。例如，散热片可以是金属。
例如，外壳可以具有矩形或正方形的横截面。
优选地，一个或更多个散热片可以具有平行于第一冷却剂的流布置的翅片。这减少了对外壳内的第一冷却剂的流的中断并且提高了将热从发热部件除去的速率。
可选地，外壳还可以布置成将一个或更多个电源容纳在容积内。因此，电源也可以被第一冷却剂冷却。电源可以包括穿过外壳的外部电源连接器。可以将电源连接器密封以防止冷却剂泄漏。
可选地，该设备还可以包括第二泵。还可以包括其他泵。两个泵允许第一冷却剂沿不同方向循环，进一步提高了可以被除去的热的速率。
可选地，第一泵和第二泵可以布置在导管的两侧。可以使用其他构型。泵可以在同一平面内。
在一些实施方式中，导管形成了热交换器单元的一部分。然后，管道可以构造成将第一冷却剂引导至热交换器单元。热交换器单元可以包括通道，该通道布置成接近导管、靠近于导管、邻近导管、与导管同轴、围绕导管、封围导管或与导管并排。通道入口可以联接至管道。第二管道可以联接至通道出口，以用于将(冷却的)第一冷却剂引导至至少一个发热部件。泵(或多个泵)优选地设置在热交换器单元的上游(但是在一些实施方式中可以设置在热交换器单元的下游)。
可选地，热交换器单元还包括包围导管的壳体。然后，该壳体可以具有用于使第一冷却剂流动通过热交换器单元的入口。热交换器单元优选地定位在可密封外壳内的容积的边缘处。
优选地，至少一个发热部件浸入第一冷却剂中。第一冷却剂可以在没有空气间隙的情况下填充外壳。
优选地，第一冷却剂是液体(在室温下)。
优选地，第一冷却剂是单相冷却剂。换句话说，第一冷却剂可以在其围绕外壳的循环的所有阶段都保持处于液相。该设备可以有利地构造成将第一冷却剂保持处于单相。
可选地，第一冷却剂可以是两相冷却剂。通过这样的冷却剂，当液体接触发热部件时，液体可以变成蒸汽或气体。然后，当第一冷却剂在通道或热交换器内被冷却时，第一冷却剂可以冷凝。
优选地，第二冷却剂是水或水基的。这提供了在外壳外部循环的更安全且更有效的冷却剂。次冷却剂可以是水基的并包含水和其他添加剂。这些添加剂可以包括一种或更多种腐蚀抑制剂和/或生物生长抑制剂。例如，次冷却剂可以是脱矿质水中33％(+/-10％)乙二醇(按容积计)的混合物。
发热部件可以是任何类型的电气部件并且尤其可以是计算机部件。例如，发热电气部件可以形成CPU的一部分或用于数据存储。在冷却模块内可以安装有多于一个的发热电气部件，并且本文中对“一个”发热电气部件的引用应当被解释为表示“至少一个”发热电气部件。
可密封外壳的容积可以由容器(例如槽或托盘)限定。容器优选地布置成容纳第一冷却剂以及一个或更多个发热部件。然后，可密封外壳可以布置成防止下述情况：一旦可密封外壳被密封，第一冷却剂就离开容器。换句话说，第一冷却剂可以被密封在容器内，该容器不具有用以使第一冷却剂离开容器的入口或出口。第一冷却剂(位于容积中)与第二冷却剂(位于管道中)之间的热交换完全发生在可密封外壳(即，容器)内。
将第一冷却剂(完全)包含在可密封外壳内有许多益处。首先，可以减小第一冷却剂的压力，因为第一冷却剂不离开容器(这将会将第一冷却剂朝向设备外部的机架或机柜基础设施引导)。由此，第一冷却剂回路可以完全设置在容器内。这使得第一冷却剂回路小于将以其他方式要求的冷却剂回路(如果第一冷却剂被引导至容器外部)，并且使得第一冷却剂回路需要更少的阀、连接器和其他可构造的部件，第一冷却剂可能需要流动通过所述阀、连接器和其他可构造的部件。这减少了任何压降，并且因此降低了因而产生的操作压力。
其次，将第一冷却剂回路和泵容纳在可密封外壳内意味着在每个容器中单独地控制流速。如果泵位于可密封外壳(即，容器)的外部、比如位于具有多个这样的可密封外壳的机架或机柜基础设施中，则单个泵或主冷却剂回路可能需要平衡在每个可密封外壳上的流动。这可能很难控制。
在可密封外壳外部(比如在机柜基础设施中)提供第一冷却剂(以及第一冷却剂回路的任何部分)的第三个问题在于，任何故障(比如堵塞、泵故障或泄漏)都会影响所有单独的可密封外壳。将第一冷却剂保持在可密封外壳(容器)内可以避免这些问题。
这些方面中的任何方面或者这些方面的单独的特征可以被一起使用或以任何组合的形式使用。例如，热交换器可以与任何冷却模块或设备一起使用。
附图说明
本发明可以以多种方式付诸实践，并且现在仅通过示例的方式并参照所附附图来对各实施方式进行描述，在附图中：
图1示出了根据第一实施方式的用于发热部件的示例冷却系统的分解图，该冷却系统包括热交换器系统；
图2示出了图1的冷却系统的立体图；
图3示出了图1的冷却系统的另一立体图，该冷却系统被旋转90度；
图4示出了图1的冷却系统的热交换器的立体图；
图5以平面图的形式示出了图1的冷却系统的示意图；
图6示出了图1的冷却系统的平面图，该平面图包括次冷却剂的流的指示；
图7示出了图1的冷却系统的平面图，该平面图包括主冷却剂的流的指示；
图8A示出了具有替代性热交换器系统的另一示例冷却系统的立体图；
图8B示出了另一示例冷却系统的不同的立体图；
图9示出了图8A和图8B的替代性热交换器系统的立体图；
图10示出了图8A和图8B的另一示例冷却系统的平面图，该平面图包括主冷却剂的流的指示；
图11示出了图8A和图8B的另一示例冷却系统的平面图；
图12示出了根据第二实施方式的用于发热部件的示例冷却系统的分解图，该冷却系统包括热交换器系统；
图13示出了图12的冷却系统的立体图；
图14示出了图12的冷却系统的另一立体图，该冷却系统被旋转90度；
图15示出了图12的冷却系统的热交换器的立体图；
图16以平面图的形式示出了图12的冷却系统的示意图；
图17示出了图12的冷却系统的平面图，该平面图包括次冷却剂的流的指示。
应当注意的是，附图是为了简化而示出的并且不一定是按比例绘制的。相同的特征设置有相同的附图标记。
具体实施方式
以下附图示出了可以与一个或更多个发热部件一起使用的冷却系统5的不同的方面和特征。图1至图7中所示的冷却系统5可以用于机架或搁架安装系统内，但是可以使用其他构型，包括用作独立系统。冷却系统5可以采用刀片式服务器的形式或尺寸，例如，比如一个机架单元，例如19英寸的刀片(19×1.75英寸或480mm×44mm)。可以使用其他尺寸和机架。
图1示出了冷却系统5的部件中的一些部件的分解图。不是所有部件都在该图中被示出，出于简化的目的，该图以示意性的形式示出了总体布局。
矩形冷却剂外壳、槽、箱或托盘10限定了可以填充有第一冷却剂或主冷却剂的容积，该第一冷却剂或主冷却剂优选为介电流体。该冷却剂槽是不透水、气体和/或流体的并且是防泄漏的。虚线25封围有既对第一冷却剂进行冷却又使第一冷却剂循环的一组部件。这些部件包括热交换器20和一对泵30。热交换器20使用第二冷却剂或次冷却剂来对主冷却剂进行冷却。泵30将主冷却剂抽吸成通过热交换器20并围绕槽10。该示例示出了两个泵，但也可以使用单个泵(或多于两个泵)。该泵或多个泵位于槽10内。
在该构型中，示出了两个母板40。该布局可以匹配1U 19”刀片的占用空间。位于母板40上的部件包括需要冷却的发热部件。在图1中示意性地示出了其他部件50。例如，这些其他部件可以包括电源。这些其他部件50被示出为位于槽10的一个端部(即后端部)处。该后端部可以是托盘10的安装有电连接器的端部。由于连接器(在该图中未示出)可以设置在槽10的同一端部处，这使得较容易与这些其他部件50进行电连接和电源连接。
图2示出了图1中所示的冷却系统5的相同部件的示意图，但是所述部件以组装的形式位于槽10内。这些部件大致布置在同一平面内。图3示出了被旋转90度的冷却系统5。入口端口70和出口端口75被示出在槽10的中心线(即长轴线)的两侧。这些端口70、75允许次冷却剂进入及离开槽10。当次冷却剂在该槽内时，次冷却剂在比如管道或管(未示出)之类的导管内流动通过热交换器。优选地，导管由良好导热体、比如金属形成，使得可以在主冷却剂与次冷却剂之间容易地进行热交换，次冷却剂被保持或冷却成低于被抽吸到热交换器中的主冷却剂的温度的温度。该冷却的主冷却剂被引导到位于母板40上的一个或更多个温度产生部件60上。高温部件的示例是处理器和存储器，但是其他部件也可以被安置在母板40上并被冷却。
主冷却剂的流可以被定制成适应不同的高温部件位置和构型。散热片(在该图中未示出)也可以位于发热部件60上或靠近于发热部件60。位于发热部件上的散热片可以具有平行于主冷却剂的流的翅片或挡板以改善循环。
图4更详细地示出了既对第一冷却剂进行冷却又使第一冷却剂循环的一组部件或热交换器系统25。泵30(例如叶轮泵)通过位于一个端部处的孔或空隙120将主冷却剂抽吸、引导或吸入到热交换器20中。主冷却剂被迫沿着通道或管子或者沿着通道或管子流动，在该通道或管子处主冷却剂包围了容纳有较冷的次冷却剂的导管。主冷却剂沿着连接器管道或泵管道110流动，连接器管道或泵管道110将该通道连接至泵30。
连接器管道110将主冷却剂从热交换器20带至泵30。该泵构造成在每侧抽吸等量的冷却剂。由于在连接器管道110中不具有间隙，因此主冷却剂通过泵30被拉动通过连接器管道110和热交换器20。在该示例中，使用了两个泵30，但是也可以使用不同数量的泵。
主冷却剂朝向发热部件(在该图中未示出)被从喷嘴100泵送出。当主冷却剂行进通过通道时，主冷却剂与输送较冷的次冷却剂的导管或管形成接触。这使主冷却剂冷却。通道迫使主冷却剂抵靠次冷却剂导管，从而确保更多冷却剂形成接触，这增大了主冷却剂冷却的速率(和效率)。
热交换器系统25在主冷却剂与次冷却剂之间交换热。附加部件(在该图中未示出)可以包括散热片、冷板和/或热管。
泵30可以定位成或构造成将主冷却剂引导到高温部件或发热部件60上。可以为不同的母板40或发热部件60而定制该构型。可以使用不同的泵构型、尺寸和数量。
主冷却剂从热交换器20的孔120被吸入或抽吸到热交换器20中。此时，主冷却剂处于其最热的温度。主冷却剂在其被吸入或沿着热交换器通道流动时冷却。
图5以示意性的形式示出了冷却系统5的不同部件的平面图。该视图示出了热交换器20的沿着槽10的中央延伸的通道，其中，孔朝向槽10的远离槽10的后端部的端部但未到达槽10的远离槽10的后端部的端部。泵30和喷嘴100布置在散热片的两侧。在该示例中，冷却系统5沿着其中心轴线或长轴线是大致对称的。
图6示意性地示出了通过热交换器20内的导管的次冷却剂的流200。导管可采取该形式或U形管(例如具有圆形轮廓或横截面的U形管)，并且因此，流大致与热交换器20的从入口70朝向通道的孔120的通道平行，在孔120处，流形成急转弯以朝向出口75返回。在该行程期间，次冷却剂将加热并将热从主冷却剂除去。因此，次冷却剂将以比其进入入口70的温度高的温度从出口75排出。次冷却剂本身可以使用被动冷却或者比如热交换器、热泵或冷却器之类的主动冷却而被冷却。优选地，由于次冷却剂的容积、流量和外部辐射可以配置成使次冷却剂以低到足以对主冷却剂(即，以避免对发热部件60的热损坏)进行充分冷却的温度返回到冷却系统5，所以不需要主动冷却装置。次冷却剂可以在多个槽10之间共享，所述多个槽10可以构造成用于使次冷却剂以串联、并联或者串联与并联的组合的形式流动。可以设置未示出的附加的泵和控制器(或多个泵和/或控制器)，以用于次冷却剂的流动。
图7示出了在槽10中循环的主冷却剂的流310。泵(或多个泵)30将主冷却剂抽吸到热交换器通道中，主冷却剂对热交换器通道进行冷却。这是通过将主冷却剂推离每个泵30或迫使主冷却剂离开每个泵30来实现的。主冷却剂在孔120处处于主冷却剂的最热状态。主冷却剂在其穿过热交换器20时冷却并且在标记为320的点处处于主冷却剂的最冷状态。热已经被传递至热交换器25内的次冷却剂。主冷却剂沿位于母板40上的发热部件60的方向被从喷嘴100引导出。箭头310指示了主冷却剂越过并围绕发热部件60或者散布在发热部件60上，在发热部件60处，热被主冷却剂吸收并除去。在散热片或翅片安装在发热部件60上(或在外壳10内的其他位置处)或靠近于发热部件60(或在外壳10内的其他位置处)安装的情况下，来自喷嘴100的主冷却剂的流可以布置成平行于散热片上的任何翅片。循环以主冷却剂再次进入孔120的方式重复。
该系统可以构造成允许安装在外壳内的电气部件以及任何部件的单相(即液体)浸入冷却。通常通过传导但也通过对流来从发热电气部件的附近除去热。在一些情况下，冷却模块可以构造成允许两相冷却。在两相冷却中，由电气部件产生的热使冷却剂液沸腾并蒸发成蒸汽或气体，蒸汽或气体随后冷凝(即在热交换器处)以将热从冷却模块除去。
可以提供不同的电连接器和电源连接器以与位于外壳的容积内的部件或母板或多个母板联接。这些电连接器和电源连接器可以包括电源插头、插座或其他连接器。电源和/或数据输入端可以布置在冷却模块的壁处，以允许电连接和/或数据连接从外部电源或数据源进入冷却模块中。在一些情况下，这些输入端可以布置在冷却模块的后板或背板处，例如布置在与任何数据连接相同的面上和/或次冷却剂的入口和出口。
泵或多个泵可以替代地位于通道的孔120(或较热端部)处或定位成靠近于通道的孔120(或较热端部)，而不是位于冷却器端部处。图8A、图8B、图9、图10和图11更详细地示出了这种替代性布置。图8A和图8B示出了该布置的不同立体图，其中，泵或多个泵将热的主冷却剂(即，在从发热部件吸收热之后)抽吸或吸入到热交换器中。这是用来将冷却的主冷却剂从热交换器引导出并引导到发热部件上的替代性方案，从而使较热或最热的主冷却剂被抽吸或吸入到热交换器的孔中。
图9示出了存在于替代性冷却系统5’内的替代性热交换器系统25’的立体图。其他部件与先前描述的大致相同。通常，泵或多个泵30’各自具有构造成将主冷却剂抽吸到热交换器通道20中的泵入口400。在这种布置中，通道20附接至泵或多个泵30’的出口或多个出口以形成密封联接部410，而不是孔通向容纳主冷却剂的容积。图9示出了该密封联接部410为两个管道或管的形式，但是也可以替代性地使用单个管(或其他布置)。泵入口400被示出为与通道20成直角，但是可以使用其他角度(包括平行)。
喷嘴100’将主冷却剂引导到母板40上，并且在该布置中设置有任何发热部件60。然而，这些喷嘴100’不再需要直接附接至泵或多个泵30’上。这些喷嘴100’通过连接管道110’连接至热交换器的较冷端部(在使用中)。
图10示意性地示出了该替代性布置冷却系统25’内的主冷却剂的流。该冷却剂的流大致类似于其他布置(先前描述的)冷却系统25的冷却剂的流。不同之处在于，主冷却剂在循环或流动中的不同点处被泵或多个泵30’推动成围绕系统5’。图11示出了冷却系统25’的俯视图。该布置使用与先前通过第一布置所描述的用于次冷却剂的流动、控制和一组部件类似的用于次冷却剂的流动、控制和一组部件。
通过这种布置，泵或多个泵30’位于槽10的与后壁相反的远端端部处。因此，主冷却剂被推动通过热交换器20而不是被吸入或抽吸通过热交换器20。这可以提供更有效的机制。因此，泵30’不将主冷却剂的流引导到母板40或发热部件60上，这是由于这是由喷嘴100’间接提供的。
可以使用各种冷却剂流体或液体作为主冷却剂和/或次冷却剂。冷却剂液在室温下将是液体。用于单相浸入冷却的冷却剂液在用于发热电气部件的正常操作温度下将是液体。然而，用于两相浸入冷却的在外壳内使用或被密封在外壳内的那些冷却剂应当在发热电气部件的正常操作温度下蒸发成气体(即具有沸点)，但在略微较低的温度下是液体。合适的冷却剂液体(优选地，用于主冷却剂)的示例包括天然油、合成油、氟代辛烷(例如FluorinertTM)、氢氟醚、HFE(例如NovecTM)、氢氟烯烃、HFO(例如Vertrel SinaraTM)、全氟酮、PFK(例如NovecTM)、或全氟聚醚、PFPE(例如Solvay GaldenTM)。然而，该列表不是全面的，并且在本发明内可以使用其他冷却剂液。
外壳可以由任何合适的材料形成，包括但不限于金属、钢和/或铝。
如技术人员将理解的，在不背离如由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以改变以上实施方式的细节。
例如，可以使用不同数量的泵。在使用中，外壳已经被描述为水平操作，但是可以使用其他构型(例如竖向构型)。虽然导管——次冷却剂在该导管中流动——已经被描述为U形管，但是可以使用其他构型和流动。此外，可以使用不同的热交换器系统构型。
如下所述的其他附图示出了根据第二实施方式的冷却系统5”的各个方面和特征，该冷却系统5”可以与一个或更多个发热部件一起使用。图12至图17中所示的冷却系统5”的细节是类似的，但是与图1至图11中所示的冷却系统5和5’所示的那些细节略有不同。在示出了与第一实施方式中所使用的部件相同的部件的情况下，已经标示了相同的附图标记。部件的定位和/或布置中的变化已经由附图标记之后的记号标示出，例如参照冷却系统5”。由以上参照图1至图11提供的解释可以获得对该实施方式的大部分的理解。技术人员将理解的是，在兼容的情况下，参照其他实施方式描述的特征也可以被应用于图12至图17中所示的冷却系统5”。
图12示出了冷却系统5”的部件中的一些部件的分解图。这通常类似于图1中所示的部件，但是其中，对热交换器20”和一对泵30”的布局进行了一些改变。在该第二实施方式中，虚线25”封围了对第一冷却剂进行冷却并使第一冷却剂循环的一组部件。热交换器20”位于槽10的边缘，并设置有导管(未示出，因为该导管位于热交换器20”内)，次冷却剂布置成流动通过该导管。泵30”构造成将主冷却剂抽吸通过热交换器20”、尤其是通过热交换器20”内的靠近导管——次冷却剂布置成在该导管中流动——的通道，使得热被从通道传递至导管并且围绕槽10。因此，次冷却剂导管在主冷却剂与次冷却剂之间提供了不透流体的密封。这在主冷却剂进入热交换器20”并包围次冷却剂导管时尤其有效。
图13示出了图12中所示的冷却系统5”的相同部件的示意图，但是所述部件以组装的形式位于槽10内。从该图中将看出，考虑到布局的改变，其他部件50(通常为电源)的位置可以相比于第一实施方式进行调整。图14示出了被旋转90度的冷却系统5”。
图15更详细地示出了在该实施方式中既对第一冷却剂进行冷却又使第一冷却剂循环的一组部件或热交换器系统25”(实际上所述一组部件或热交换器系统25”相比于类似图4中所示的变型更类似于图9中所示的变型)。泵30”通过位于每个泵30”处的相应泵入口400将主冷却剂抽吸、引导或吸入到热交换器20”中。此时，主冷却剂处于其最热的温度。主冷却剂沿着管道或管子420穿过入口410而流动至热交换器20”。主冷却剂在热交换器20”内被冷却并且随后沿着连接器管道或泵管道110”流动，该连接器管道或泵管道110”通过喷嘴100”释放主冷却剂。主冷却剂朝向发热部件(在该图中未示出)被从喷嘴100”泵送出。图16以示意性的形式示出了冷却系统5”的各个部件的平面图。泵30”、管子420、热交换器20”以及出口100”的其他构型是可能的。
图17示意性地示出了通过泵30”、管子420、热交换器20”以及位于槽10内的主冷却剂的流450。图17与图6略有不同，图6示出了次冷却剂的流。主冷却剂通过泵30”被抽吸到管子420”中，直到主冷却剂到达热交换器20”为止。在热交换器20”处，由主冷却剂携带的热被传递至次冷却剂。冷却的主冷却剂被从发热部件泵送出并越过发热部件以接收更多的热，直到冷却的主冷却剂通过泵30”被抽回为止。
以上实施方式的特征的许多组合、改型或变型对于技术人员而言将是显而易见的并且意在形成本发明的一部分。通过进行适当的改变，可以在任何其他实施方式中使用关于一个实施方式或示例具体描述的特征中的任何特征。

Claims (28)

1.一种用于对一个或更多个发热部件进行冷却的设备，所述设备包括：
可密封外壳，所述可密封外壳限定了用于容纳第一冷却剂和一个或更多个发热部件的容积；
导管，所述导管被所述容积包围，所述导管使第二冷却剂能够进入及离开所述外壳，当所述容积内的所述第一冷却剂包围所述导管时，所述导管在所述第一冷却剂与所述第二冷却剂之间提供不透流体的密封；以及
泵，所述泵位于所述外壳内且构造成将所述第一冷却剂引导至所述导管，使得在所述第一冷却剂与所述第二冷却剂之间交换热。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述泵还构造成将所述第一冷却剂朝向所述一个或更多个发热部件引导。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中，所述泵构造成向所述第一冷却剂提供水平的流。
4.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括通道，所述通道布置成接近于所述导管，所述通道具有用于将所述第一冷却剂接纳到所述通道中的入口以及用于在所述第一冷却剂与所述第二冷却剂进行热交换之后将所述第一冷却剂从所述通道排出的出口。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述导管位于所述通道内。
6.根据权利要求4或权利要求5所述的设备，其中，所述通道具有盒状轮廓。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的设备，其中，所述泵与所述通道的所述入口或所述通道的所述出口流体连通。
8.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述泵构造成将所述第一冷却剂引导成平行于所述导管内的所述第二冷却剂的流。
9.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述导管是U形的。
10.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述外壳还包括用于所述第二冷却剂的入口和出口。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，用于所述第二冷却剂的入口和出口相邻。
12.根据权利要求10或权利要求11所述的设备，其中，用于所述第二冷却剂的入口和出口定位成与所述泵相邻。
13.根据权利要求10或权利要求11所述的设备，其中，用于所述第二冷却剂的入口和出口定位成与所述导管相邻。
14.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括一个或更多个散热片，所述一个或更多个散热片与所述一个或更多个发热部件热连通。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述一个或更多个散热片具有平行于所述第一冷却剂的流布置的翅片。
16.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述外壳还布置成将一个或更多个电源容纳在所述容积内。
17.根据任一前述权利要求所述的设备，还包括第二泵。
18.根据权利要求16所述的设备，其中，所述第一泵和所述第二泵布置在所述导管的两侧。
19.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述导管形成热交换器单元的一部分，管道构造成将所述第一冷却剂引导至所述热交换器单元。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述热交换器单元还包括壳体，所述壳体包围所述导管，所述壳体具有用于使第一冷却剂流动通过所述热交换器单元的入口。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的设备，其中，所述热交换器单元定位在所述可密封外壳内的所述容积的边缘处。
22.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述至少一个发热部件浸入所述第一冷却剂中。
23.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第一冷却剂是液体。
24.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第一冷却剂是单相冷却剂。
25.根据权利要求24所述的设备，其中，所述设备构造成将所述第一冷却剂保持在单相状态下。
26.根据权利要求1至23中的任一项所述的设备，其中，所述第一冷却剂是两相冷却剂。
27.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述第二冷却剂是水或水基的。
28.根据任一前述权利要求所述的设备，其中，所述可密封外壳的所述容积由容器限定，所述容器布置成容纳所述第一冷却剂和所述一个或更多个发热部件，所述可密封外壳被布置成防止下述情况：一旦所述可密封外壳被密封，所述第一冷却剂就离开所述容器。
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