CN113154063B - 利用集成的精密气流的计算机服务器热调节 - Google Patents

Abstract

本公开为用于有利地冷却计算机设备(305)的系统、方法和机架支座部分。机架支座(200)包括一中空主体(210,212)，该中空主体可由盒(2416)形成。将来自一气流源(5204)的气体引导入机架支座主体，然后引导入计算机设备的密封机箱中。然后将气流导出计算机设备，用于再循环、排放或其它目的。还公开了一种用于计算机服务器的机架支座，该机架支座吸入冷却的空气并接收加热的排气。邻近加热的空间的取向的冷却空间允许热电发电。

Description

利用集成的精密气流的计算机服务器热调节

相关申请的交叉引用

本申请是于2016年5月2日提交的美国专利申请15/144,788和提交的美国专利申请15/439,631的延续案并且根据美国法典第35卷第120条(35u.s.c.§120)要求美国专利申请15/144,788和美国专利申请15/439,631的优先权，这两个专利申请的题均为“ComputerServer Heat Regulation Utilizting Integrated Precision Airflow”。

技术领域

本公开涉及一种服务器机架，尤其涉及一种服务器机架系统，所述服务器机架系统可用于将气流有效地引导至诸如服务器和其它网络设备的电子设备，用于散热。

背景技术

现有的机架式服务器系统包括一服务器机架和在服务器机架中接收的多个服务器单元。通常，每个服务器单元利用一对安装托架安装到服务器机架，该对安装托架分别固定到服务器机架的相对侧壁的内表面。已经作了许多努力将空气和其他流体引导到电子设备以帮助散热。

发明内容

根据本发明的服务器机架包括一框架，所述框架包括位于该装置的前侧和后侧上的中空管状支撑支柱。前侧面板和后侧面板位于前支柱和后支柱之间。这些面板接收一整套盒，这些盒具有阀构件，以控制空气从后腔体流动通过盒中的通道，并通过轨道，进入服务器。用于接收服务器的多个侧轨道附接到前支柱和后支柱。所述轨道具有穿过侧壁的通道，该通道对应于设置在服务器侧壁上的通道。

在优选实施例中，将经过空气调节的空气通过设置在上表面和下表面上的通道引入前侧面板。接下来，空气从前面板开始行进通过设置为穿过盒构件的一个或多个通道，然后通过设置在服务器的侧向侧壁上的通道进入到服务器的前部中。空气从服务器的前部通过服务器到达后部，然后通过侧向侧壁中的通道离开，到达设置在后面板中的盒处。接下来，空气返回空气调节单元进行再循环。

在一个实施例中，服务器机架大约6英尺高，并且设计成以1.75英寸的增量容纳42个服务器单元。轨道构件设置在侧面板上的每个单元分段处并支撑服务器。在下面进一步讨论的实施例中，穿过盒的通道具有至少一个阀构件，可以独立地机电控制或手动控制该阀构件。当特定的机架单元中没有设置服务器时，或者当在特定的服务器单元中以其他方式充分控制温度时，可以关闭孔。在实施例中，控制器响应温度计发出的信号自动打开或关闭设置在盒中的阀构件。

因此，应当理解，可以根据服务器的冷却需求为每个服务器可变地打开和关闭阀或通道。此外，如本文所讨论的，可以使用阻尼器或堰布置来控制通过孔的空气流动程度。因此，在实施例中，设置有本地控制器，并且本地控制器可以从读取服务器的温度的温度计接收输入信息并可以相应地调节阀孔的打开和关闭。可替代地，可以手动调节阻尼器。在其他实施例中，中央控制器接收来自多个服务器机架的信号。

支柱上的每个开口都设有可释放的密封件，以根据服务器的特定配置阻挡流动。在实施例中，柔性歧管从支柱开始延伸，以将流体引导到设置在服务器上的进入区域以及从该进入区域引导流体。尽管优选实施例考虑使用空气流，但在实施例中，框架被构造成接收液体，并且支柱和歧管将流体引导至热交换元件，所述热交换元件与相应的服务器接合。

本发明还包括一服务器机架系统，该服务器机架系统包括一服务器机架支座，该服务器机架支座具有一计算机支撑表面，该计算机支撑表面限定冷却储存空隙、一排气储存空隙、和在冷却储存空隙和排气储存空隙之间延伸的一分界壁。所述冷却储存空隙具有一冷却入口和一冷却出口。所述排气储存空隙位于与所述冷储存空隙相邻的机架内，并且具有一排气入口和一排气出口。所述分界壁将冷却储存空隙与排气储存空隙分开，并支撑一珀耳帖发电机组，该发电机组接触冷却储存空隙和排气储存空隙。机架电路接受来自珀耳帖发电机组的电力，该电力可以传输到负载。

在另一个实施例中，所述机架被构造成允许液体流动和空气流动。

本发明的这些方面并不意味着是排他的。此外，一些特征可以应用于本发明的某些版本，但并不应用于本发明的其它版本。当结合以下描述和附图阅读时，本发明的其他特征、方面和优点对于本领域普通技术人员将是显而易见的。

附图说明

图1是现有技术的服务器机架和侧面板的透视图。

图2A是根据本发明的实施例的部分机架组件的透视图。

图2B是根据本发明的一个实施例的部分机架组件的两个侧板的透视图。

图3是根据本发明的实施例的第一轨道组件、服务器和第二轨道组件的分解透视图。

图4A是根据本发明的实施例的第一轨道组件、服务器和第二轨道组件的分解俯视图。

图4B是根据本发明的实施例的附接在一起的第一轨道组件、服务器和第二轨道组件的俯视图。

图5是根据本发明的实施例的在组装之前对齐的侧面板和服务器的分解透视图。

图6是彼此附接的侧面板和服务器的透视图。

图7是根据本发明的实施例的侧面板轨道、服务器和第二面板的分解透视图。

图8是已经组装的根据图7的实施例的侧面板轨道、服务器和第二面板的透视图。

图9是包括侧面板、轨道和服务器的机架组件的透视图，其示意性地示出了滑入该组件中的服务器。

图10是侧面板、轨道、服务器和第二面板的透视图，该第二面板还包括接收在前侧面板和后侧面板中的盒，该透视图示出了滑入组件中的服务器。

图11是图10所示实施例的透视图，其中服务器固定在设备内。

图12是本发明的实施例的透视图，其包括从前面板到服务器的空气流动方向的示意图。

图13是本发明的实施例的透视图，其包括从服务器通过后面板的空气流动方向的示意图。

图14是与本发明的实施例结合使用的轨道组件的透视图。

图15是图14中所示的轨道组件的俯视图。

图16是轨道组件的立视透视图，其中前部从图14所示的后部延伸。

图17是轨道组件的俯视图，其中前部从后部延伸。

图18是根据本发明的实施例的前侧面板和前支柱的透视图，示出了面板的顶表面。

图19是图18中所示的前侧面板和前支柱的透视图，示出了面板的底表面。

图20是图18中所示的前侧面板和前支柱的俯视图。

图21是图18中所示的前侧面板和前支柱的俯视剖视图，还示出了盒和将盒接收在面板中的方式。

图22是图18中所示的前侧面板和前支柱的俯视剖视图，其中盒保持在面板中。

图23是与本发明结合使用的支柱构件的前立视图。

图24是根据本发明的实施例的前侧面板、一系列盒、盖板和前支柱的分解立视图。

图25是具有一整套盒的前面板的前立视图。

图26是描绘顶表面的后侧面板的透视图。

图27是描绘下表面的后侧面板的透视图。

图28是在根据本发明的实施例的盒中使用的光圈空气流动控制阀的俯视图。

图29是根据本发明的实施例的盒中使用的光圈阀的侧视图。

图30A是根据本发明的实施例的处于闭合位置的在盒中使用的光圈阀的透视图。

图30B是根据本发明的实施例的处于部分打开位置的在盒中使用的光圈阀的透视图。

图30C是根据本发明的实施例的处于完全打开位置的在盒中使用的光圈阀的透视图。

图31是盒组件的局部侧视立视图，其中阀部分打开。

图32是阀组件的局部侧视立视图，其中阀完全打开。

图33是盒组件的局部侧视剖视立视图。

图34A是根据本发明的实施例的盒的局部侧视剖视立视图。

图34B是根据本发明的另一实施例的盒的局部侧视剖视图。

图35是根据本发明的实施例的盒的局部透视图。

图36是根据本发明的实施例的盒的局部透视图，示出了由阻塞构件阻挡的中央通道。

图37是根据本发明的另一实施例的盒的局部透视图，其具有中央通道，该中央通道被可调节的挡板部分地阻挡，并且示意性地示出了通过该装置的空气流。

图38是根据图36中描绘的实施例的盒的局部透视图，其示意性地示出了通过该装置的空气流。

图39是根据本发明的另一实施例的替代盒的局部透视图，其中光圈阀处于部分打开位置，其示意性地示出了通过该装置的空气流。

图40是根据图39所示实施例的盒的局部透视图，其中光圈阀处于完全打开位置，并且其示意性地示出了通过该装置的空气流。

图41是侧面板构件和服务器的局部透视前视图，其示意性地示出了通过该装置的空气流。

图42是侧面板构件和服务器的局部透视后视图，其示意性地示出了通过该装置的空气流。

图43是根据本发明的另一实施例的盒的局部透视图，其具有一系列圆形通道。

图43A是没有顶部密封构件的图43中所示的盒实施例的侧视剖视图。

图43B是前面板、盒、轨道和服务器的剖视图，该图示出了通过元件的气流方向。

图43C是根据本发明的另一实施例的前面板、盒、轨道和服务器的剖视图，该图示出了通过元件的气流方向。

图43D是根据本发明的实施例的后面板、盒、轨道和服务器的剖视图，该图示出了通过元件的气流方向。

图44是根据43的实施例的盒的局部透视图，其中通道被阻塞。

图45是示出了多个不同的盒的前侧面板的局部透视图。

图46是示出了多个不同的盒的前侧面板的透视图。

图47是描绘了多个不同的盒的替代实施例中的前侧面板的透视图。

图48是描绘了多个不同的盒的前侧面板的透视图，这些盒都没有通道。

图49是根据本发明的机架的实施例的透视图，该机架具有一整套服务器。

图50是本发明的机架的实施例的分解透视图，描绘了外部面板。

图51是本发明的实施例的透视图，描绘了控制器和外部面板。

图52是本发明的实施例的局部透视俯视图，其具有空气调节器和空气泵系统，并且示意性地示出了空气流动系统。

图53是本发明实施例的局部透视仰视图，其中示意性地示出了具有空气调节器和空气泵系统的空气流动系统。

图54是本发明的实施例的局部透视前视图，其中使用柔性软管将空气从侧面板盒输送到服务器的前部。

图55是图54中描绘的实施例的顶视图。

图56是本发明的实施例的局部透视前视图，其中使用柔性软管将空气从侧面板盒输送到服务器顶部中的开口。

图57是图54中描绘的实施例的俯视图。

图58是本发明的实施例的局部透视前视图，其中使用柔性软管将空气从服务器的后部输送到后盒。

图59是图58中所示的实施例的俯视图。

图60是另一实施例的透视图，该实施例在单个机架单元中使用了两个服务器和替代的空气流动构造。

图61是根据现有技术的多个刀片式服务器的透视图。

图62是根据现有技术的刀片式服务器的替代布置的透视图。

图63是根据本发明的实施例的包含多个刀片式服务器的机箱的局部透视前视图。

图64是包含以多行布置的多个刀片式服务器的机箱的局部透视前视图。

图65是根据本发明的实施例的包含多个刀片式服务器的机箱的局部前视图。

图66是根据本发明的实施例的包含以多行布置的多个刀片式服务器的机箱的局部透视前视图。

图67是与数据中心结合使用的系统的示意图。

图68是本发明的服务器机架支座的局部透视图。

图69是本发明的服务器机架支座的局部透视图。

图70是支撑计算机的本发明的服务器机架支座的局部透视图。

图71A是本发明的服务器机架支座的透视图。

图71B是本发明的服务器机架支座的透视图。

图72A是容纳多台计算机的本发明的服务器机架支座的透视图。

图72B是容纳多台计算机的本发明的服务器机架支座的透视图。

图73是本发明的服务器机架支座的透视图。

图74是本发明的服务器机架支座和盒的局部透视图。

图75是本发明的服务器机架支座和盒的局部透视图。

图76是本发明的服务器机架支座的局部正视图。

图77A是本发明的盒的透视图。

图77B是本发明的盒的透视图。

图78A是本发明的盒的透视图。

图78B是本发明的盒的透视图。

图79是本发明的服务器机架的透视图。

图80是本发明的插入件的透视图。

图81是本发明的插入件的透视图。

图82A是本发明的插入件的分解侧视图。

图82B是本发明的插入件的侧视图。

图83是本发明的插入件的俯视图。

图84A是本发明的插入件的前视图。

图84B是本发明的插入件的分解前视图。

图85是本发明的服务器机架的透视图。

图86是本发明方法的视图。

具体实施方式

通过示例的方式给出包括附图在内的前述描述，并且前述描述不应被解释为对本发明的限制。现在参照图1，描绘了现有技术的机架系统，其包括直立构件和侧构件，并且被配置为接收多个服务器。

图2A和图2B描绘了本发明的实施例200的各方面，包括前侧面板204和202以及后侧侧板201和203。如图2B中最佳所示，侧面板在其内侧上具有相应的腔体210和212。相对的侧面板可以通过后构件或后面板或跨越装置的相对侧壁的其他横向构件附接在一起。

现在参照图3，本发明的实施例的另一个特征包括使用轨道构件307，该轨道构件307被配置成附接到服务器305。服务器的相对侧是一轨道309，轨道309包括通道315和322，通道315和322对应于诸如310和320的相邻通道，所述相邻通道位于服务器305的侧向侧壁312上。图4A是本发明的俯视图，示出了轨道307和309如何使用一侧上的紧固件410,411和412和相对侧上的紧固件414,415和416接合服务器305。图4B描绘了附接到服务器305的轨道。

图5示出了固定到侧向面板505的多个轨道307,308和309。这些轨道被配置成与服务器305接合。图6描绘了侧面板505，其中服务器305在顶轨道处与面板接合。

图7描绘了包括侧面板505、轨道307和309以及相对的侧面板702的机架组件部件的组件的分解图。

图8是本发明的实施例，其将服务器305保持在面板505和702之间。服务器305沿着轨道307和309滑动，轨道307和309固定到侧面板部分505和702。

图9描绘了在本发明的实施例中，服务器305如何从前面沿着附接到面板505和702的相对的轨道307和309滑入机架系统。

图10描绘了组件1000，其包括侧向侧面板中的空气通道1010,1011,1015和1020的描绘。在该实施例中，在侧面板中设置有多个盒，例如盒1028和1025和1030。通过在所示方向上沿着相对的轨道滑动服务器，使的该服务器接收在机架构件中。

图11描绘了包括服务器305的机架发明，其与轨道接合就位。该面板描绘了一系列盒，这一系列盒附接并连接到面板，其中盒被设计成控制从面板到服务器的空气流动。

图12示出了通过本发明的机架的气流。气流通过设置在顶表面和底表面上的通道进入左侧面板和右侧面板，并且从面板前部通过盒通过侧部进入服务器。如图13中最佳所示，来自服务器的空气向后流动并且离开侧壁中的通道返回至后面板部分。空气从设置在面板的顶部和底部上的贯通的通道流动。

现在参照图14，描绘了两部分轨道构件，其包括通道1450和1451以允许空气流动并且位于轨道构件1400的前部并且通道1460和1461靠近另一端。轨道的两个部分沿彼此滑动以允许轨道延伸，例如在传统抽屉中使用的那样。在实施例中，轨道可包括轴承和滚子元件。轨道1400的每个端部具有附接部分1480和1481，附接部分1480和1481垂直于轨道元件的长度定向，并且轨道1400的每个端部包括以接合直立构件的紧固装置。轨道包括与服务器接合的紧固构件1420,1421和1422。图15是轨道1400的俯视图，示出了紧固构件1420,1421和1422。如图16所示，通道1450,1451,1460和1461允许空气流过轨道。图17描绘了一轨道，其中前部构件完全延伸。

图18描绘了面板1800，其包括前中空直立构件1825和框架面板1828的后直立构件1850。面板1800包括允许气流进入面板构件的通道1830。沿着面板的内表面是一系列电接触销1840，其被设计成接收盒构件。图19描绘了面板1800，其示出了底表面1905，底表面1905包括诸如通道1910,1911,1913和1914的一系类通道，其允许空气流入面板。在实施例中，面板的内部水平表面1980在表面上设置有弹性材料，该表面可以接合盒的相对表面并建立气密密封。竖直表面1940具有一系列接触销1945，一系列接触销可与盒构件建立电连接。与表面1980类似，在实施例中，表面1940面板在表面上设置有弹性材料，该表面可以接合盒的相对表面并建立气密密封。

图20是面板构件2100的俯视图，示出了穿过顶表面2150的开口2140,2142和2143。这些开口是空气流动到面板构件的一部分的入口。

图21和22是面板2100的俯视剖视图，示出了盒如何被接收在面板中。在这方面，盒通过销2165和2166保持在适当位置，销2165和2166接合位于侧向面板中的直立构件2168和2169。该组件在盒子后面形成空隙2159。图22描绘了盒与侧面板构件2100的接合的俯视剖视图。

图24包括一系列不同的盒2410,2412,2414和2416的侧视图，所述盒2410,2412,2414和2416具有穿过其相应侧向侧面的通道，这些通道位于不同位置。这些盒被设计成用于补充可在机架系统中使用的不同服务器。盒2416被描绘为与侧面板构件2400接合。盒2416通过控制电线2450与中央总线2455电连接，控制电线2450布线穿过面板2400的侧部中的腔体。板2420或板2425覆盖侧板内的腔体。图23是构件2482的前视图，表面2302示出了用于附接轨道构件的孔。凸缘部分2480设置成用于附接到用于机架系统的支撑框架。

图25描绘了包含多个盒的示例性面板的侧视图，所述多个盒例如盒2510,2511,2512和2513。另外，图25描绘了盖板2420或2425的替代构造。

图26描绘了后侧面板2600，所述后侧面板2600设计用于本发明的机架系统。与前面板类似，后面板包括一系列通过面板2600的顶表面2605的竖直通道2620,2621,2622和2623。通道终止于由直立构件2630和2631、水平构件2635和2636和后平坦部分2618限定的凹陷区域2608中。使用凸缘构件2675将面板2600附接到用于机架支的支撑框架。在该部分的后部，直立柱构件2650为面板提供额外的结构支撑。如图27所示，面板2600还包括穿过下构件2635的通道，例如通道2620。一系列连接器销2615设置在直立构件2631上，用于与盒接合。

现在参照图28-30，示出了示例性光圈控制阀。该阀包括可移动面板2804，该可移动面板2804可被打开和关闭以限定大小不同的开口，这些开口由环形环2802保持。

图31描绘了包括控制开关1301的盒组件3100，所述控制开关1301可用于将销构件滑入面板中或滑出面板，以将盒锁定就位。在实施例中，手动操纵控制阀以选择性地打开和关闭阀1340,1341,1342和1343。在另外设想的实施例中，可以使用覆盖通道的滑动平面片材打开和关闭阀。在另一个实施例中，盒可以使用机动化螺旋齿轮，机动化螺旋齿轮可以由附接到延伸的螺纹杆的面板的顶部上的旋转手柄控制，并且杆的旋转运动被转换成直线运动。在另一个实施例中，盒可以使用伺服电动机，该伺服电动机可以通过连杆连接到光圈阀选择器臂。在实施例中，盒的端部设有弹簧偏置的接触销，例如销1310，销被设计成接合前面板构件或后面板构件的侧向内侧表面。如图33所示，传感器1319设计用于检测相邻服务器存在与否。在一个实施例中，传感器包括红外光1320和光检测器1356，其中可以检测从设置在服务器上的反射表面反射的光。当服务器与检测器相对时，红外光反射离开服务器上的表面并照射在光电检测器上。然后光检测器通过电线1371向控制器1348发送信号，控制器1348又可以提供信号以打开与服务器相对的盒上的阀，例如阀1340，并允许空气流动。

在另外设想的实施例中，传感器可以与服务器发送的服务器通信，例如包含与服务器组件的内部温度有关的信息的信号。将该信号发送到控制器，并且该信号还可以与与服务器机架相关联的处理器相关联。服务器机架处理器接收来自各个服务器的数据以及与盒相关联的阀的状态。如下所述，所述处理器可被配置为与远程计算机通信，该远程计算机可以包括一显示器和警报，所述显示器允许管理员进行远程监测和控制，所述警报则提供与相应服务器的状态有关的信息。这种通信可以采用以太网连接、USB连接、其他线缆连接或使用无线技术。

如图33中最佳所示，销1310还连接到控制器1348，控制器1348可以从外部源获得电力和控制信号。接触构件1340位于与销1310相对的盒3300的一端。接触构件1340接合其相邻的侧面板，以完成电源电路。沿着侧表面和顶部内表面的接触表面由弹性材料制成，并且当盒与面板处于接合位置时，建立气密密封，其中在盒后面的面板中形成的腔体可被加压。

控制器1348附接到阀1340,1341,1342和1343。在一个实施例中，传感器1319包括红外光源和光检测器，并且将向控制器发送一信号，所述信号反应与传感器相对的服务器存在与否。如果存在服务器，则将打开阀。如果没有检测到与传感器相对的服务器，则阀保持关闭。

现在参照图34A，示出了盒3300与侧构件2168和2169相对。

图34B描绘了另一实施例，其中盒包括贮存器3412(未按比例示出)，所述贮存器3412包含一定压力下的惰性气体，该惰性气体可用于灭火。贮存器3412通过管状通道3413连接到阀3414。阀3414控制惰性气体进入穿过盒3400的通道之一。阀3414由控制器3401控制，并且在实施例中，与中央控制器通信的温度控制传感器可发送指示温度的信号。中央控制器被编程为当服务器内的温度快速升高，表示有可能出现火灾时，通过电线3415向本地控制器3401发送信号。

图35描绘了通过示例性盒3500的空气流动，该盒3500包括处于部分打开位置的阀3505,3511,3512和3513。如图36所示，盒3600的替代实施例描绘了腔体3608，腔体3608可以接收可移除的插入件3610，可移除的插入件3610用于阻挡通过盒的气流。在另一个实施例中，如图37中关于盒3700的描述，设置可动翼片3709以调节空气流动。如图所示，挡板3709安装成枢转运动并且仅允许通过间隙3707流动。在实施例中，使用步进电机递增地打开挡板3709，步进电机可以递增地调节挡板的位置并相应地递增地调节开口的尺寸。在其他实施例中，可以手动调节挡板。可以设想的是，该盒设计可以与服务器一起使用，该服务器具有在侧向侧壁(未示出)上的相应矩形通道。参照图38，挡板被示出处于完全打开位置，并且间隙或开口由空间3809所限定。在该位置，最大化通过盒的空气流动。

图39示出了盒3900的局部视图，盒3900具有处于部分打开位置的一系列阀3910,3911,3912和3913，图39还描绘了通过阀的气流方向。图40描绘了处于完全打开位置的阀3910,3911,3912和3913，其中空气流动增加。

图41是机架系统和服务器的前部的剖视图，示出了空气首先从下部和上部方向流入面板4100的被接收的腔体部分4105。空气流入通道4120，通过轨道部分(未示出)并进入服务器4150。所示的另一个流动路径从面板腔体4105穿过通过盒4109设置的通道4125。引入服务器4150和4151的前部中的空气冷却服务器内的组件并向后流动。如图42所示，来自服务器4150前部的空气流动通过盒4185设置的通道4195，并进入面板腔体部分4205。从后腔体4205，空气向上或向下流动到后侧面板部分的顶部和底部中的通道。

图43描绘了盒构件4300的实施例，盒构件4300具有被描绘成处于打开位置的多个通道4310,4311,4312和4313。在该实施例中，存在容纳在凹槽4325中的密封构件4370，所述凹槽4325沿着盒构件4300的顶表面设置。密封构件4370设计成接合相邻盒的底表面或面板的顶部水平构件并形成气密密封。密封构件4370可以通过与构件4380的机械连接而升高和降低。当构件4380处于缩回位置时，销4381和4382将随着密封件4370降低而缩回。当构件4380处于接合位置时，销4381和4382将向前移动并且密封件4370将处于升高位置。盒的底部还设置有下凹槽4330，下凹槽4330可以容纳在位于盒4300下方的盒的顶部。在该实施例中，在盒4300内设有平坦的阻挡构件4330，平坦的阻挡构件4330可以通过构件4345的接合来控制，以侧向滑动构件以阻塞通道，从而阻挡空气流动通过盒。在该实施例中，销4381和销4382是弹簧偏置的并且可以通过滑动控制杆4380在横向方向上缩回。一旦杆被释放，销可以被接收在设置在侧面板构件上的相对的开口中，以将盒构件保持在适当位置。在图43A中，阻挡构件4330被描绘为保持在设置在盒4300的内部顶表面4370和底部内表面4372中的相对凹槽4351和4352内，并且被接合以允许在凹槽内移动。

图43B描绘了包括平面片材构件4105的组件的剖视图，平面片材构件4105限定空隙区域，空气通过该空隙区域流入盒4110的后部中。盒包括顶部密封构件4370，顶部密封构件4370由弹性材料构成，该弹性材料设置成辅助与相邻盒形成密封。空气流动受到构件4351的干扰，构件4351将滑动以打开和关闭允许空气流动到服务器4150的通道4310。轨道构件被描绘为两部分构件307和308，通过该两部分构件部件307和308设置有通道，以允许空气从盒4110流动到服务器4150。

图43C描绘了包括环形密封环构件4398的另一实施例。在该实施例中，环形织物罩将从设置在空气通道的接合处的环形圈4399轴向延伸，并且响应于空气流动，罩4399径向位移，密封组件之间的接合处。因此，当空气流动时，罩填充盒、轨道和服务器之间的间隙。

图43D示意性地描绘了从服务器4150到后面板的空气流动。与图43C所示的实施例类似，该实施例包括环形密封构件3488和罩构件4389，罩构件4389响应于空气流动而位移以最小化通过服务器4150、轨道构件307和308与盒4162之间的界面的空气损失。

图44描绘了盒4300，其中阻挡构件4330已被移动以关闭通道4310,4311,4312和4313，并且销4381和4382被描绘为处于缩回位置。在实施例中，通过凸轮的旋转机械地提升密封件，所述凸轮交替地降低和升高密封构件，例如密封构件4370。

在另外的替代实施例中，弹性构件是弹簧偏置的，并且在组装时可以向下移动。在另外的实施例中，设有一种机械开关，其通过可通过L形开口进入的开关延伸部的横向移动来提升和机械锁定弹性构件。图45示出了侧面板组件4500，其包括多个盒，例如盒4550和4551，盒4550和4551跨越直立构件4521和直立构件4520。盒的后表面限定了面板的内腔体的前表面。与直立构件4521相邻的是直立前支柱构件4575，直立前支柱构件4575设置用于支撑装置的服务器和轨道。

图46描绘了完全组装好的前面板，其包括直立的前支柱构件4575、部分和诸如4558,4559,4560的盒。图47描绘了替代组件，其包括多个没有阀和通道的盒。图48描绘了另一种替代组件，其中所选择的盒子不包括阀或通道。因此图47和48示出了可以与本发明一起使用的盒的替代构造。如图47中最佳所示，盒可具有不同的竖直尺寸以符合服务器的竖直尺寸。另外，在实施例中，盒可具有光圈阀和通道的不同侧向放置，以符合不同服务器和网络设备的需要。

图49描绘了一服务器组件，其具有一整套单个机架单元服务器。

如图50所示，服务器机架组件和服务器可选地封装在机柜5000中，机柜5000包括侧外部面板5005和5006，顶部外部面板5025和底部外部面板5008。所有四分之一面板都附接到中间框架上，以得到完全支撑。整个机架通过支腿5020或5021或替代地在脚轮上从支撑表面升高。顶部面板设有通道，所述通道允许空气流动至容纳在外部面板内的前面板5012和后面板5010。可以将没有画出的附加通道添加到5008和5025，用于电力、网络线缆，和其他线缆布线。

现在参照图51，组装好的机架系统5100包括外部侧面板5008和5009，外部侧面板5008和5009包含侧面前板和后侧面板。

在实施例中，设有前门和后门，前门和后门可用于关闭和锁定整个机架。在另外的实施例中，使用的面板是绝缘的。再次参照图51，装置的顶部包括与前侧向侧面板连通的前顶部通道5121和5130。入口通道5121和5130的旁边是卸压阀5128和5131。当系统中的压力超过预定压力时，所述阀将释放空气到大气中，并防止损坏系统组件。类似的卸压阀5138和5142位于后面板中。在面板的顶部是控制器5150，控制器5150通过电线5140与盒连通。

图52中描绘了机架装置5200的俯视图，其包括空气调节器5204，空气调节器5204通过管道5220和5223。空气流过服务器后，流动到后面板中并且可以通过顶部通道5282和5283离开。离开面板的空气通过管道5228和5229被引导到泵5229，泵5229维持排气系统中的负压并将空气从前面板移动通过服务器并向外移动到后面板。来自泵的空气可以通过通道(未示出)传送回空气调节器，以通过系统再循环。

如图53所示，机架系统5300的底表面5310从管道5325接收来自空调调节器5340的冷空气。空气通过管道5329和5330从系统排出。设有泵5345，该泵5345创建并维持排放空气流动系统中的负压并且可以通过通道(未示出)将空气传送回空气调节器。

在实施例中，该系统包括控制器和伺服电动机，伺服电动机可以根据服务器或服务器组的温度调节流量参数。在另外的实施例中，该系统包括一控制板，该控制板包括一小型电路板，该小型电路板具有用于与服务器、阀控制器、空气调节器、热泵和远程中央监测和控制位置通信的以太通信端口。

现在参照图54，在另外的实施例5400中，使用柔性管状构件5420,5421和5422将空气从盒构件5410引导到设置在服务器5415的前面板5412中的开口处。该描绘包括面板5428和5429，其接收本文所述的盒。图55中示出了上述系统的俯视图，并且图55包括柔性管5420,5421和5422，柔性管5420,5421和5422示出为延伸超过服务器5417的前边缘。

在图56中描绘的本发明的另一个实施例中，通过柔性管状构件5620,5621和5622将空气从盒构件5602分配到服务器5615顶部的开口。在该实施例中，服务器5615仅延伸服务器机架距离的一半。图57是图56中所示实施例的俯视图，示出了从侧面板5627延伸到服务器5615顶部的管道。现在参照图58，描绘了本发明的另一方面，其中使用柔性软管或管状构件将空气从服务器5905的后部移除或排放到后面板5908中的盒5930中。如图59所示，使用管状构件5917,5916和5915将空气从服务器5905引导到后面板部分5908。

图60描绘了本发明另一实施例中的替代气流布置的示意图。在该实施例中，服务器6011和6012附接到相同的竖立位置，该竖立位置又附接到前侧面板6005和后侧面板6006。还示出了服务器6010和6009，其也使用传统的机架安装硬件附接到与6005相对的前侧面板和与6006相对的后侧面板。来自设置在前面板6005和后面板6006中的盒的空气横向流入服务器6009,6010,6011和6012，并通过诸如开口6025,6076,6027和6078的开口离开服务器。所述开口位于服务器和盒(未示出)上的通道上的相对侧，所述盒设置在侧向面板(未示出)上，所述侧向面板是相对的面板6005和6006，面板6005和6006接收来自服务器的空气并将空气分发到面板外。

图61是现有技术刀片式服务器系统6100的描述，其中多个服务器刀片6121,6122,6123,6124,6125,6126,6127和6128沿竖直方向定向并包含在外部壳体6110中。外部软管6110设计为接收在服务器机架中。图62描绘了另一替代方案，其中外部壳体6120包围多个服务器，例如6221和6222。刀片式服务器系统6200包括两排竖直定向的服务器。图63描绘了本发明的一个实施例，其适于向竖直定向的刀片式服务器提供冷空气以及移除刀片式服务器中的空气。这里，管道6320连接到根据上述本发明的一个实施例的盒处，并将空气引导到设置在服务器6301的顶面上的开口处。使用中空管状管道6328移除服务器6301中的空气，所述中空管状管道6328将空气引导至设置在如上所述的后侧向面板上的盒中。因此，图63描绘了服务器设备，其中服务器6301,6302,6303,6304,6307,6308,6309和6310中的每一个均被设置为空气流动到服务器以及从服务器流出。这些管道穿过保持服务器的外部壳体6340，并侧向引导空气。

图64描绘了另一实施例6400，其中中空管状冷却管道，例如6420和6421，将气流提供到服务器6401和6402中。以与关于本文描绘的实施例6300中描述的类似方式移除服务器中的空气。

图65描绘了刀片服务器布置6500，其中空气通过管状管道6530,6531,6532,6533,6534,6535,6536和6537通过其底表面上的开口分配到服务器。使用管状管道6538,6539,6540,6541,6542，6543和6544移除服务器中的空气，并且所述空气被侧向引导，其中其可被设置在侧向面板上的本文所述的盒构件所接收。在图66中描绘的另一实施例6600中，一排刀片式服务器包括竖直定向的多排服务器。使用诸如6630和6631之类的管状管道向下排的服务器提供空气。这些管道提供来自装置6600的侧面的空气流并将空气输送到服务器的底表面。使用类似的管道移除服务器中的空气，并且侧向引导空气。

在另一实施例(未示出)中，在盒中设置风扇以帮助空气流动到服务器并帮助移除服务器中的空气。在其他实施例中，风扇可以设置成与面板中的进气口和排气口连接，或者风扇可以沿着管道设置，所述管道向面板提供空气或提供来自面板的空气。

图67是一个实施例的示意图，其中多个机架6705位于建筑物结构6701中以构成服务器设施或数据中心。数据中心包括中央控制器6730，中央控制器6730可以靠近数据中心或进行远程通信。该系统可选地包括空气调节器系统，该空气调节器系统包括传统的外部部件6710，例如压缩机、冷凝器元件和风扇，以及内部部件6711，内部部件6711包括风扇、蒸发器盘管和用于系统中使用的冷却剂的膨胀装置。该系统还可以包括热泵技术，该热泵技术包括内部部件6721(未示出)和传统的外部部件6720，所述内部部件可以包括鼓风机、膨胀装置和外部盘管，所述外部部件包括压缩机、止回阀、膨胀装置、外部盘管和风扇。

在另外的实施例中，各种轨道构件被设置为与机架系统连接以接收不同的服务器模型，其中轨道具有不同的设计，该设计具有不同的通道以补充不同服务器中的通道。

现在看到图68-71，本发明的特征在于盒3100的实施例，盒3100的周边安装在机架支座4900上。本发明的现有技术的特征在于一个中心空隙，中心空隙利用中空竖直柱1825来进行填充并接受来自中心空隙的气体。而图68-71的实施例允许气体进入/离开服务器计算机而无需借助集中的空隙。如图68所示，竖直支柱构件1825包括一中空区域2170，可以通过该中空区域2170注入或抽出气体。支柱1825包括具有开口的外围附接点，气体可通过该开口进入/离开。参照图76，本实施例的支座包括外围开口9002，该外围开口9002可以是简单的空隙(例如，缺少材料)或者一孔，该孔被构造成尺寸对应外围盒上的开口。

优选的外围盒可以通过使用凹槽9004滑动到构件1825上的位置，凹槽9004的尺寸适于容纳外围盒的主体。在连接时，盒/构件系统优选地具有均匀的实体，使得构件和盒的表面基本呈连续状态。

参照图74-78，本发明包括能够供电的盒3100。盒3100可以包括电触点1945，电触点1945适于在构件1945内或通过构件1945形成具有电力的电路。本实施例的构件允许服务器机架4900的用户方便地在机架内维修计算机。

构件开口9002远离计算机305占据的区域定向。通过远离定向，意味着开口面向一方向，该方向不同于构件1825的表面面对的准确方向平行的方向，其中构件1825与计算机(或者其就在那)，即，计算机支撑表面相邻。开口优选垂直于计算机表面取向，使得当计算机附接到计算机支撑表面或靠近计算机支撑表面时，可以接近开口。将盒固定到位以使盒的开口9006与构件的开口9002对准。或者，盒的表面可以包括大部分开放空间，使得盒在固定时形成构件的外表面。气体从构件开口9002流动到盒开口9006并经由管道5122离开盒。管道5122可以直接固定到盒3100或可以是单独的实体，使得盒具有一第二孔，用户可以直接接触该第二孔。盒的优选实施例包括集成到盒的管道，使得气流从构件流动到盒然后进入管道以传输到计算机。盒可包括先前讨论的盒的任何特征，包括障碍物，例如，挡板284。虽然已经主要就气流从主气体源进入构件，接着进入计算机这一点对本实施例进行了讨论，但是盒/机架也用作气体进入至热贮存器的基础，其中所述计算机具有本文所述的先前的机架系统。如图71-73所示，本发明包括向计算机传输气体并从计算机接收气体的盒。

适用于外围盒的机架系统4900可以与本文公开的先前公开的机架系统的任何附件或特征一起使用，其中先前公开的机架系统的任何附件或特征包括带有轨道孔315,322的穿孔轨道307，轨道孔315,322对应于计算机机箱中的孔和来自盒的管道。

现在看到图79，本发明包括机架支座4900的发电机实施例。服务器设备使用的电量很大。评论员已经计算出一个50,000平方英尺的数据中心连续使用大约5兆瓦，这相当于满足5000个家庭所需的能量。存在这样一个恶性循环，该恶性循环有关于为数据中心供电；电用于为计算机305的算术逻辑单元(ALU)供电，这反过来又产生大量的热量，从而降低了ALU的效率。反过来，必须花费更多的电力来冷却ALU，间接地如本发明之前的现有技术所述的那样(冷却周围环境)来冷却ALU，或者直接通过封闭系统计算机机箱冷却ALU。因为本发明利用了几若干封闭系统，所以可以有利地将气流分流到分立位置以提供可用于作为混合服务器设施发电的热差。

本发明的混合服务器设施包括本发明的支架支座4900。不是简单地将空气推入第一竖直支柱1825，将气流引导入计算机305，然后返回到第二竖直支柱1825，本发明通过机架支座中的空隙2170引导气流，使得一个空隙2170包括冷却的空气，该冷却的空气尚未接触计算机305内部，并且一个空隙2170接收从计算机305排出的空气作为暖了的空气。本发明的优选实施例使用本文前面描述的竖直支座构件1825。如图68-78中的机架支座的特征在于机架支座不需要包括一相当大的外部，也就是说不需要延伸计算机叶片的侧向长度的外部。因此，优选实施例包括一支座插入件2171。插入件适配安装在机架支座竖直支柱1825之间，以形成大致连续的机架支座侧。

如图79-83所示，优选的混合机架支座4900包括竖直支座支柱1825，竖直支座支柱1825具有侧向通道4008，在支柱1825的下部中形成该侧向通道4008。当管道5330从机架支座4900中的远处气流源带来冷却空气时，冷却的(即，相对于加热的计算机内部)空气首先通过通道1830进入插入件2171，在插入件2171的顶点形成所述通道1830，管道5330可连接到所述顶点。冷却空气被向下推动通过插入件2171的中空内部2170至侧向通道4008，在插入件外部形成所述侧向通道4008，该侧向通道4008对应于竖直支柱1825的外部中的侧向通道。冷却空气然后向上行进通过竖直支柱1825用于通过管道5122分配到一个或多个计算机305，所述一个或多个计算机305被图68-78的实施例所表征或被本公开所表征。

被推入计算机305内部且与计算机305的工作组件接触的空气变热。本发明的空气推动组件，例如，泵、风扇等提供的压力足以通过计算机远端部分上的管道5122将空气从计算机内部推回到机架支座中。这种加热的空气(在本文中称为排气，因为它是从计算机中排出的空气)返回到机架支座4900的中空支柱1825。在空气进入中空支柱时，空气被引导到下侧向通道4008，由此空气再次进入插入件2171的第二空隙2170。插入件的第二空隙2170包括位于下部的排气通道4008和位于其顶点的出口通道6420。同样，气流模式将空气从组件的一个末端发送到另一个末端。然后，穿过插入件2171的排气空隙2170的排气可以经由管道6420返回到储热器，所述管道如服务器设施设计所指示的管道。

本发明的插入件2171仅是将散热器设置在冷阱附近的优选装置。这里，插入件包括空隙2170，空隙2170被分界壁4000分成至少两个部分。为了本发明的目的，可以在尽可能多的结构中完成上述操作，即空隙2170被分界壁4000分成至少两个部分，而无需借助任何特定布置。承载冷却空气的空隙，即冷却空隙，仅需要接受冷却空气并且定位在加热空隙和排气空隙附近，并且所述空隙传递并接收进出空隙的气流。分界壁是冷却空隙和排气空隙之间的物理屏障，其防止冷却空气流动至排气空隙，反之亦然。优选地，分界壁包括绝缘体，或者由具有低导热率的材料构成。由分界壁4000支撑的是珀耳帖发电机4004，其形成珀耳帖发电机组4002。珀耳帖发电机包括利用热差发电的任何装置，包括诸如塞贝克效应的装置。塞贝克效应是与热电发电直接相关的现象。根据塞贝克效应，热电发电发生在包含至少两种不同材料的电路中，所述至少两种不同材料在第一温度下具有一个结，在第二温度下具有第二结。根据塞贝克效应产生热电发电的不同材料通常是n型和p型半导体。

因为实验和理论模型表明，当使用冷冻空气时，完全赋予的服务器机架支座可以产生根据本发明的大约40摄氏度的热差，而当使用环境空气作为冷却空气时可产生大约25摄氏度的热差。将珀耳帖发电机置于分界壁4000中使得发电机的第一表面接触冷却的空隙2170并且发电机的第二表面接触排气空隙，仅通过有利地引导冷却空气以及将排气空气引导入邻近的空隙可以产生大量的电流。因为本发明利用具有细长高度的组件，相对而言，可以使加热的空气沿着带有至少一个珀尔帖发电机4004的珀尔帖发电机组4002的狭窄走廊通过。因此，利用带有珀尔帖发电机的冗长组件可以最大化本发明的效率。珀耳帖发电机组4002包括一个或多个珀耳帖发电机，并且优选的珀耳帖发电机组4002包括嵌入在分界壁4000内的线性行的珀耳帖发电机4004。所使用的特定珀耳帖发电机不是本发明所特有的；然而，申请人进行的实验研究表明，优选的Peltier发电机是TECTEG制造的TEG2-126LDT发电机。TEG-126LDT是一种低三角温度模块。专为“物联网”机身和微型网路收获应用而设计。珀尔帖发电机组通过机架电路4012连接，机架电路4012可以直接或间接地为负载供电。

因为排气空隙和冷却空隙的优选配置是相邻的，并且珀耳帖发电机组位于排气空隙和冷却空隙之间，所以排气出口和排气入口的优选定位是制定一条加热空气的路径，该路径穿过尽可能多的珀耳帖组。完成此任务的方法之一是将排气入口直接定位在服务器机架支座上的排气出口对面，例如，一个位于顶部，一个位于底部-其间具有珀耳帖发电机组。当应用于图13的机架支座实施例时，这样的实施例将是特别合适的。图13的实施例包括缺少不同的竖直支座支柱和插入件的机架，该机架优选地具有整体侧部。在这样的实施例中，分界壁将简单地定位在由支座侧部形成的整体空隙与通道、出口、入口等的适当重新布置之间。然而，优选实施例将机架侧分成分立部分、带有冷空隙的插入件、排气孔。在这样做时，将侧向通道4008置于插入件2171和支柱中需要气流路径穿过U形路径，该U形路径允许排气入口和排出口位于机架支座的同一侧，同时仍然迫使气流流动穿过整个珀耳帖发电机组。

由本发明的混合机架产生的电力可用于向其他电气部件供应电流。电流可用于为靠近机架的负载4022供电，可以将负载4022固定在机架上，机架内部或固定在机架附近。负载4022是指消耗电力以提供功能的组件。本发明的优选负载包括诸如图67中所示的组件，该组件可以直接与本发明一起使用，本发明包括空气调节单元6710、泵6720和控制器6720。回到图79-83，同时包括图84-86，本发明可以具有硬连线到机架电路4012中的负载。机架支座的两个优选版本包括机架内部空气移动器以帮助在整个设施内引导空气，或者一端子4016。端子4016可以允许经由受保护的电路引线有线连接到电路4012，或者端子可以采用连接到机架支座中的插座的形式，以允许负载经由标准化插头连接到机架。本发明的实施例可以允许机架电线连接到数据中心设施的通用电路，以将电力返回到需要供电的设施的这种通用组件。在许多情况下，高效建筑物包括太阳能电池板，太阳能电池板包括用于储存过量和/或非高峰电力的蓄电池。机架可用于为这种电池充电作为优选负载。

现在参考图86，本发明包括一种用于通过使用堆叠的计算机设备产生的辅助热量产生电力的方法9000。方法9000包括推进空气的产生，其可以是空气调节器5340或空气推进器。无论是相对冷却还是人工冷却的冷气，均通过管道分流9002到服务器机架的内部冷部分。通过机架将该空气9004推动到珀耳帖发电机组的冷侧，以形成热差的冷侧。优选的珀耳帖发电机包括翅片和其他表面区域增强器，该表面区域增强器增强发电机部分与机架内部气流之间的接触。机架继续通过其主体将冷却空气传送9006到计算机主体，计算机主体最好是密封的。在服务器计算机内部，冷空气降低内部温度和CPU和其他处理器。当空气通过所有电子元件9012时，空气变热。来自服务器的加热的排出空气9014进入机架排气歧管。加热的排出空气通过服务器机架支座的排气侧行进9016，服务器机架支座的排气侧加热附接到珀耳帖发电机的热侧的铜叶片。冷空气和排出空气9010施加到珀耳帖发电机的适用侧以产生电流。来自珀耳帖发电机组的电流9008应用于多个负载或直接应用于数据中心电力需求。来自服务器的加热的排出空气经由管道9018直接供应到数据中心空气调节器的进气侧或排出到散热器。

然而，应该理解，尽管已经在前面的描述中阐述了实施例的许多特征和优点，以及实施例的结构的细节和功能，但是本公开仅是说明性的，并且可以在细节上进行改变，尤其可以在本公开的原理内就零件的形状、尺寸和布置进行最大程度的改变，所述本公开的原理由所附权利要求表示的术语的广泛意义所表示。

尽管已经参照本发明的某些优选版本相当详细地描述了本发明，但是其他版本对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，所附权利要求的精神和范围不应限于本文包含的优选版本的描述。

工业实用性

本发明允许有效冷却计算机设备，特别是约束在封闭空间内的集群计算机设备。专门提供计算和存储可用性的服务器群、主机代管设施和其它数据中心的用电正在使用相当大比例的可用电。所述大部分用电不仅仅与操作计算机设备有关，而且还与冷却计算机设备有关。本发明代表了以不需要对设施作出本质修改的方式在冷却这种设备的效率方面的实质性进步并且实现了模块化合可升级解决方案。

Claims (2)

1.一种冷却计算机设备的方法，其特征在于，所述方法包括：

推动来自建筑物内的气流源的空气，其中建筑物容纳多个计算机；将密封的建筑物管道内的气流引导入所述多个计算机中每个计算机的左侧和右侧的中空服务器支座部分的流入室中，所述支座通过一计算机支撑表面支撑所述计算机；

引导气流从所述支座的流入室通过柔性的服务器管道，所述服务器管道最初远离所述计算机取向，并且通过所述服务器管道有角度地进入到所述计算机中的每个计算机的一密封机箱中；以及

移动气流从所述计算机机箱传输到所述中空服务器支座部分的一流出室，并将气流从所述流出室通过所述建筑物管道引导至位于所述支座部分外部的一储热器；其中，还包括通过多个盒制造所述流出室的步骤，所述盒中的每一个盒构成了所述服务器管道和除了所述计算机支撑表面之外的所述流出室的侧壁；以及

包括通过多个盒制造所述流入室的步骤，所述盒中的每一个盒构成了所述服务器管道和除了所述计算机支撑表面之外的所述流入室的侧壁。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括将气流从所述计算机机箱传输到一附加的中空服务器支座部分的一流出室中的步骤，以及所述引导步骤包括将气流从所述流出室通过所述建筑物管道引导至所述储热器。