CN117242907A - 计算机冷却 - Google Patents

Abstract

本描述涉及冷却电子部件，例如计算设备。一个示例包括限定容积的机架以及多个密封机箱模块，经由蒸汽耦合器和液体耦合器可拆卸地流体耦合到两相冷凝器箱。单个密封机箱模块可以包含浸没在两相冷却剂中的一个或多个电子部件，当通过电子部件的操作加热时，该两相冷却剂经历从液相到气相的相变，并且经由蒸汽耦合器行进到两相冷凝器箱，并在两相冷凝器箱中被冷却，直到经历相变回液相。单个密封机箱模块能够在不释放两相冷却剂的情况下与两相冷凝器箱解耦，并且多个密封机箱模块和冷凝器箱的整体被包含在机架的容积中。

Description

计算机冷却

背景技术

两相冷却已经被考虑用于各种计算设备。然而，无法得到具有诸如电绝缘、非腐蚀性和/或适当的沸点的适当特性的流体。相对最近，已经发现了适当的流体。这些流体往往很昂贵。它们也往往对生物有害，例如对吸入它们和/或它们作为温室气体的生物。使用这些流体的现有技术往往会将相对大量的这些流体流失到环境中，对工人造成伤害并导致全球变暖。例如，多个电子部件可以放置在其上方有冷凝器区域的大槽或箱中。必须打开箱才能安装和/或维护电子部件。打开箱会在工人附近释放相对大量的流体。这会对工人和最终对环境造成直接潜在危害。本概念可以解决这些和/或其他问题。

附图说明

附图示出了本文档中传达的概念的实施方式。通过参考以下结合附图的描述，可以更容易地理解所示实施方式的特征。在任何可行的地方，不同的附图中使用相同的附图标记来指示相同的元件。进一步地，每个附图标记的最左边的数字传达附图和首先引入附图标记的相关讨论。在空间允许的情况下，为了读者的方便，在绘图页面上示出了元件及其相关的附图标记。否则，仅示出了附图标记。

图1、图2A、图2B、图3、图4、图5A、图5B、图6和图7示出了根据本概念的一些实施方式的示例设备和系统的透视图；

图8A和图8B示出了根据本概念的一些实施方式的示例设备和系统的正视图；

图9示出了根据本概念的一些实施方式的示例设备和系统的示意图；

图10示出了根据本概念的一些实施方式的示例方法的流程图。

具体实施方式

本概念涉及电子部件的两相冷却，例如处理器、内存和/或存储器。两相冷却可以移除单位空间的容积的大量热量，因此可以允许高的电子部件密度和性能而不会过热。来自电子部件的热量可以使冷却剂液体(例如，液相冷却剂)煮沸成冷却剂蒸汽(例如，气相冷却剂)(因此术语“两相冷却”)。气相冷却剂可以将来自电子部件的热量携带到冷却系统的不同区域，在该区域中可以将热量传递到外部冷却系统。作为能量传递的结果，气相冷却剂返回到液相。液相冷却剂可以被回收以再次启动电子部件的冷却过程。然而，两相冷却可以涉及对用户有害和/或对环境有害的冷却流体(例如，冷却剂)。因此，希望将冷却剂保持在冷却系统中，而不是让冷却剂在可能伤害附近工人并最终伤害更大环境的地方泄漏。

各种两相冷却剂具有用于在两相冷却系统中使用的合适特性。合适的冷却剂往往是电绝缘和非腐蚀性的。含氟化合物提供了一种具有这些特性的冷却剂，例如电绝缘、非腐蚀性并且具有合适的沸点。商业上可用的含氟化合物包括3M公司提供的Novec品牌工程流体等。

两相冷却在数据中心提供了优势，在数据中心，大量计算设备及其各种电子部件以高性能水平运行，并且物理位置彼此靠近(例如，在高计算设备密度下)。然而，现有的两相冷却系统没有很好地集成到现有的数据中心环境中，因此没有被广泛采用。例如，现有的两相冷却系统的大小、形状和/或位置没有很好地集成到现有的数据中心架构中。这种集成的缺乏可能会导致计算设备维护时不必要的冷却剂释放，以及由于与数据中心架构不匹配而导致两相冷却系统的意外损坏。下面将更详细地描述这些和其他方面。

图1-图2B共同示出了数据中心机架系统100的示例。术语“数据中心机架系统”用于帮助传达其中可以采用本概念的实施方式。术语“数据中心”表示使用和管理多台计算机的物理位置，因此适用于许多用例场景。例如，数据中心可以是为单个实体或多个实体提供计算资源的服务器场。这样的数据中心可以提供基于云的远程计算。在其他情况下，任何实体，例如医疗保健设施、学校、政府机构、企业等，可以被视为包括现场数据中心以处理其计算任务。

数据中心机架系统100可以包括机架102，该机架102限定在机架的范围内的容积。该容积可以由机架的宽度、长度/深度和高度确定。在一些情况下，机架尺寸已经被标准化以允许在数据中心环境(例如，建筑物)内的一致布局。本概念适合于与现有的标准机架尺寸一起使用。在一些情况下，机架102可以在总容积内限定多个机架单元、架子或子容积104。例如，图1示出了限定三个垂直布置的子容积104(1)-104(3)的机架。

电子部件106(在图1中以虚影示出，因为它们在该视图中会被遮挡)，例如处理器、内存和存储器，可以被包含在数据中心机架系统100的容积中。电子部件106可以被关联为计算设备，例如刀片计算机或服务器108。在这种情况下，电子部件106和计算设备被包含在密封机箱模块110中。在图1所示的配置中，一个计算设备位于每个密封机箱模块110中。在另一种实施方式中，例如图7的实施方式中，多个计算设备可以被包含在单个密封机箱模块110中。为了避免绘图页上的混乱，并非所有的密封机箱模块110被特别标示。

密封机箱模块110的组112可以与单个机架的架子或子容积104相关联。在所示的配置中，密封机箱模块110可以被垂直定向并且像书架配置中的书一样被分组在水平行中，如在114处所大体指示的。在该所示的配置中，每个书架配置114包括十个密封机箱模块110。在书架配置中，每个密封机箱模块110可以包括第一主平面侧和相对的第二主平面侧，第一主平面侧和相对的第二主平面侧可以被类比为书的前盖和后盖。相邻的密封机箱模块可以与面向相邻密封机箱模块的第二主平面侧的第一主平面侧并置。其他数据中心机架系统100可以具有分组在一起的不同数量的密封机箱模块110。例如，图6示出了具有按书架配置114分组在一起的12个密封机箱模块110的实施方式。

密封机箱模块110还可以包括冷却电子部件106的两相冷却系统116的一部分。两相冷却系统116可以包括流体制冷器117。在这种情况下，流体制冷器117可以表现为两相冷凝器箱118。密封机箱模块110的单个组112可以共享单个集成的两相冷凝器箱(以下，“冷凝器箱”)118，在该所示的实施方式中，该单独的集成的两相冷凝器箱118可以完全被包含在机架的容积内。

图2A和图2B示出了机箱模块110和两相冷却系统116(1)的组112(1)的细节。单个密封机箱模块110可以经由蒸汽导管202和液体导管204(相对于密封机箱模块110(1)特别标示)可拆卸地流体耦合到冷凝器箱118。注意，图2A示出了密封机箱模块110(1)与冷凝器箱118(1)解耦，而密封机箱模块110(2)-110(10)流体耦合到冷凝器箱118(1)。还应注意，在图2B中，蒸汽导管202和液体导管204的冷凝器箱侧以虚影示出，使得蒸汽导管202和液体导管204的密封机箱模块侧是可见的。

蒸汽导管202可以包括上部快速断开耦合器206(例如，无滴盲配合快速断开)，并且液体导管204可包括下部快速断开耦合器208。单个快速断开耦合器206可以包括在密封机箱模块侧的第一耦合器元件210和在冷凝器箱侧的第二耦合器元件212(图2A中标示)。单个快速断开耦合器208可以包括在密封机箱模块侧的第一耦合器元件214和在两相冷凝器箱侧的第二耦合器元件216(图2A中标示)。第一耦合器元件和第二耦合器元件(210和212)、(214和216)可默认为闭合状态或被偏置到闭合状态。当一对第一耦合器元件和第二耦合器元件接合时，它们打开以完成流体通路。当耦合器元件脱离时，它们自动关闭和阻止流体释放。因此，在一些实施方式中，快速断开耦合器可以是自调节耦合器，其中术语“自调节耦合器”是指当密封机箱模块110物理地接合冷凝器箱(例如，蒸汽导管202和液体导管204是连续的)时，自调节耦合器自动打开并允许流体流动。相反，当密封机箱模块110被移除时(例如，蒸汽导管202和液体导管204是不连续的或中断的)，自调节耦合器自动关闭并阻止流体流动。

其它实施方式可以包括手动可控耦合器的快速断开耦合器。在这些实施方式中，当维修数据中心机架系统时，第一耦合器元件和第二耦合器元件(210和212)、(214和216)可由技术人员打开和关闭。在任一情况下，当单个密封机箱模块110耦合到冷凝器箱118时，第一耦合器元件和第二耦合器元件(210和212)、(214和216)可以流体耦合到单个密封机箱模块110和冷凝器箱118。当单个密封机箱模块110与冷凝器箱118解耦时，第一耦合器元件和第二耦合器元件(210和212)、(214和216)可以密封单个密封机箱模块和冷凝器箱，使得两相冷却剂(以下称为“冷却剂”)218不被释放。任何释放将仅限于第一耦合器元件和第二耦合器元件(210和212)、(214和216)之间的冷却剂(如果有的话)。关于冷却剂218，该解释通常可以指冷却剂218和/或具体地指冷却剂蒸汽(例如，气相冷却剂)220(例如，冷却剂218的气相或蒸汽形式)和冷却剂液体(例如，液相冷却剂)222(例如，冷却剂218的液相或液态形式)。

单个密封机箱模块110可以经由液体导管204从冷凝器箱接收液相冷却剂222。密封机箱模块110可以将液相冷却剂222保持在覆盖电子部件106的水平处。密封机箱模块110中的电子部件106在操作期间产生热量。管理热量对于电子部件106的性能和使用寿命至关重要。冷却剂218可以散发来自电子部件106的热量。如上所述，液相冷却剂222可以具有针对相应电子部件106的特性而选择的气相冷却剂220的沸点。例如，冷却剂218可以被选择为在电子部件106的操作温度范围内具有从液相222到气相220的沸点。例如，沸点可以低于电子部件106的指定或设计的最大操作温度。

密封机箱模块110可以通过功率和控制互联224(图2B)等接收用于电子部件106的功率，并且可以经由网络光纤互联225(图2B)等来传输数据。

电子部件106的操作可以使液相冷却剂222从电子部件106接收热能。液相冷却剂222可以升高温度，然后相变(例如，沸腾)至气相220。该相变将大量热量从电子部件106传递至冷却剂218，并且在气相冷却剂220上升通过密封机箱模块110中的液相冷却剂并进入冷凝器箱118(1)时，自动带走热量。

一些实施方式可以仅依靠由相变提供的蒸汽的浮力效应，以使冷却剂218在两相冷却系统中循环。其他实施方式可以采用泵228来促进冷却剂循环。泵228可以将气相冷却剂220和液相冷却剂222的混合物从密封机箱模块110移动到冷凝器箱118(1)，并且可以将液相冷却剂222从冷凝器箱118(1)移动到密封机箱模块110。在一些情况下，泵可以与过滤器230相关联。一些液相冷却剂222可以通过过滤器230，其可以从液相冷却剂222中去除各种污染物。

在固定容积的两相冷却系统116中，气相冷却剂220的量的变化可以改变系统内的压力(例如，蒸汽压力)。所示的实施方式可以采用压力稳定机构，例如气体蓄积器232。气体蓄积器232可以与冷凝器箱成气体接收关系，并且可以容易地随着气相冷却剂220的量的变化而充气或放气。充气可以随着气相冷却剂的增加而增加系统容积，以减少压力尖峰。换句话说，气体蓄积器的内部容积可以随着两相冷却剂系统中的压力而变化，以调节系统压力。

在所示的配置中，冷凝器箱118(1)可以与密封机箱模块110相关联，并且可以完全包含在机架限定的容积中。相反，现有的或传统的配置具有在单个大箱中浸没的电子部件，该大箱无法安装在机架上，并且必须打开大箱才能接触到电子部件。其他现有的配置将冷凝器箱定位在机架外部，在那里它们易受到损坏，从而导致冷却剂泄漏。此外，外部冷凝器箱妨碍在服务器机架的行之间的走道上，并且倾向于干扰数据中心操作。

冷凝器箱118(1)可被配置成包含气相冷却剂220和液相冷却剂222两者。即，冷凝器箱可接收来自密封机箱模块110的气相冷却剂220(或气相冷却剂220和液相冷却剂222的混合物)。冷凝器箱118(1)可包括外部冷却系统236的热交换器或冷凝器234，其将热量从机架容积输送到外部环境。在其它实施方式中，热交换器234可将热能传递到数据中心中的液体冷却系统。在其它实施方式中，热交换器234可随着数据中心中的空气移动而被空气冷却。在其它情况中，气相冷却剂220可通过管道输送到机架外部或数据中心外部以供冷却。

还要注意，所示的配置示出了单个的冷凝器箱118，该冷凝器箱118流体耦合到组112的所有多个直立密封机箱模块110。然而，可以考虑其他配置。例如，多个冷凝器箱可以支持一组机箱模块。例如，第一冷凝器箱可以支持该组的子集，例如第一五个密封机箱模块，并且第二冷凝器箱可以支持另一个子集，例如第二五个密封机箱模块。在其他配置中，冷凝器箱可以以一对一的比例与每单个两相冷凝器箱相关联(例如专用于每单个两相冷凝器箱)。

图3示出了从数据中心环境302延伸到外部环境304(例如，从建筑物内部延伸到建筑物外部)的示例外部冷却系统236。机架102被定位于数据中心环境302中的行中。机架102可以包括密封机箱模块110的组112，如上文相对于图1-图2B所述，组112流体耦合到的冷凝器箱118。冷凝器箱118可以包括热交换器234。热交换器234可以被供应外部冷却系统236的流体。外部冷却系统236的流体从冷凝器箱118中的密封机箱模块拾取热量，并将热量携带到外部环境304，在该外部环境304中，热量可以被释放，例如经由另一个热交换器306，并且冷却的流体可以返回到数据中心环境302。在这种情况下，外部冷却系统236的流体管可以进入机架容积和冷凝器箱118。

热交换器可以从冷凝器箱118中的气相冷却剂220接收热能。这种热交换可以允许气相冷却剂减少其热负荷(例如，热能)，该热负荷足以经历相变回液相冷却剂222。液相冷却剂可以返回到密封机箱模块110，以再次开始电子部件冷却过程。外部冷却系统236可以将接收到的热能携带出数据中心环境302，并将热能传递到外部环境304。

从图1-图3的整体观察可以理解，在该实施方式中，两相冷却系统116可以完全包含在由机架102限定的容积内。因此，两相冷却系统116受到机架102物理保护，以防止机架外部可能发生的损坏，例如当机架移动时和/或当技术人员和/或材料在中间通道中移动经过机架时。

外部冷却系统236不接触电子部件106，因此不需要具有与包含在两相冷却系统116中的冷却剂218相同的特性。因此，外部冷却系统236可以使用水作为冷却流体。因此，机架外部的任何冷却系统损坏，例如断裂或泄漏，只能产生水泄漏，这与从监管的角度泄露冷却剂218相比可能是无害的。(应当认识到，从化学角度来看，在一些实施方式中，水可以作为外部冷却系统中的两相冷却剂。然而，为了避免歧义，在本文档中，“两相冷却剂”是指两相冷却系统116中接触电子部件106的冷却剂，而不是外部冷却系统236中采用的冷却剂。)

上面的讨论解释了本概念如何将冷却剂218保持在机架102内，从而防止额外机架(例如机架外)两相流体损失。下面的讨论解释了本概念如何还减少/防止机架内的冷却剂损失。

如上所述，图2A示出了自调节耦合器206和208(例如，无滴盲配合快速断开)可以允许单个密封机箱模块110和/或冷凝器箱118中的任一个或两个在很少或没有冷却剂释放的情况下被替换。在一些配置中，密封机箱模块110和/或两相冷凝器箱118可以是热插拔的(例如，在耦合到其他密封机箱模块110中的冷凝器箱的计算设备组继续执行计算操作时被替换)。例如，如果单个密封机箱模块老化或否则应该被维修，则单个密封模块可以与功率和控制互联224和网络互联225电断开。

单个密封机箱模块110可以物理地水平地从机架中抽出(类似于从书架上移除一本书)。在一些实施方式中，该移动将自动断开快速断开耦合器206和208，其将自动关闭以防止冷却剂218分别从密封机箱模块110和冷凝器箱118两者中释放。另一个(例如，替换)密封机箱模块可以物理地定位在其位置上。该物理定位将接合快速断开耦合器(例如，使它们打开)并允许两相冷凝器箱118和替换密封机箱模块110之间的流体流动。

在图1-图3所示的实施方式中，两相冷却系统116从密封机箱模块110的组112横向定位。在所示的配置中，两相冷却系统116横向相邻于密封机箱模块110的组112。两相冷却系统116的顶部与密封机箱模块110的组的顶部大致水平。接下来讨论替代配置。

图4、图5A和图5B共同示出了替代的数据中心机架系统100A。该示例包括书架配置114中的密封机架模块110的两组112。在这种情况下，每组112包括12个密封机架模块110。两组112相对于彼此垂直堆叠在机架102中。在该实施方式中，支撑单个组(例如，流体耦合到组的密封机架模块)的冷却箱118通常被定位于组112上方。

图5B示出了单个密封机箱模块110(5)被热插拔，而其他密封机箱模块110可以继续起作用。随着密封机箱模块110(5)被移除，带有其第一耦合器元件210(5)的蒸汽导管202(5)是可见的。类似地，带有其第一耦合器元件214(5)的液体导管204(5)也是可见的。

该实施方式可以采用泵228和/或过滤器230。在这种情况下，泵228和过滤器230可以表现为单个组件，当密封机箱模块110继续起作用时，该组件可以是热插拔的。此外，泵228可以使气相冷却剂220和液相冷却剂222的混合物通过蒸汽导管202(5)行进。过滤器230可以在液相冷却剂222经由液体导管204返回到密封机箱模块110之前从液相冷却剂222中移除污染物。

该示例还示出了支撑部件，诸如机架顶部(TOR)开关402、功率架部件404和管理部件406。可以考虑与机架功能相关联的其他支撑部件。

图6示出了另一种替代数据中心机架系统100B。该示例包括书架配置114中的密封机架模块110的两组112。在这种情况下，每组112包括12个密封机架模块110。两组112在机架102中相对于彼此垂直堆叠。单个组112的密封机架模块110可以连接到统一的功率和输入/输出背板602。背板602(1)被示出相对于组112(1)与机架间隔开，并且背板602(2)被示出相对于组112(2)安装。

在该实施方式中，支撑单个组(例如，流体耦合到该组的密封机箱模块)的冷凝器箱118通常横向地相邻于组112定位。在该示例中，冷凝器箱118定位在机架102外部(例如，不在机架容积内)。这种配置可以提供两相冷却系统116(例如泵228和过滤器230)的易访问和可维护性。在该示例中，当密封机箱模块110的电子部件继续起作用时，泵和过滤器可以是热插拔的。

类似地，单个密封机箱模块110可以是热插拔的，同时组112的其他密封机箱模块110继续起作用。这通过组112(1)和112(2)两者的密封机箱模块110(9)被解耦而其他密封机箱模块110保持流体耦合并起作用来说明。热插拔能力至少部分地由蒸汽导管202和液体导管204的可密封性质来实现。在图6中，相对于组112(1)，蒸汽导管202(12)以及液体导管204(1)被特别指定，并且相对于组112(2)，蒸汽导管202(9)和液体导管204(9)被特别指定。

虽然未在图6上特别指定以避免绘图页面上的混乱，但是蒸汽导管202和液体导管204可以包括在密封机箱模块侧的第一耦合器元件和在冷凝器箱侧的第二耦合器元件。耦合器元件可以起到密封导管的模块侧和箱侧的作用，使得在密封机箱模块被耦合和解耦时没有冷却剂逸出。即使在液体导管204的情况下，液相冷却剂222的液面604(在冷凝器箱118(1)上示出)在液体导管204上方也可以实现。因此，如果没有耦合元件，当单个密封机箱模块110被解耦时，液相冷却剂222将流出。如上所述，当蒸汽导管和液体导管完成时，耦合器元件可以自动打开，并且当蒸汽导管和液体导管不连续时(例如，当密封机箱模块被移除时)，耦合器元件可以自动关闭。

图7是用于密封机箱模块110的示例配置的分解图。在这种情况下，密封机箱模块可以包括无缝外壳702，该无缝外壳702可以限定间隔开的第一主侧和第二主侧间703(1)和703(2)之间的容积。密封机箱模块110还可以包括盖子704，该盖子704通过紧固件708围绕密封件706固定到无缝外壳702。在这种情况下，包含在密封机箱模块110中的电子部件106可以包括主板710，该主板710具有定位在主板710上的多个处理器712。单个处理器712可以表示计算机功能(例如，计算机)。像这样的，主板710可以包括多个处理器712，并且因此包括单个密封机箱模块110内的多个计算机功能。该图示示出了单个水平行中的两个处理器712，但是可以采用任何数量。例如，处理器712可以被定位于主板710的两侧，和/或多行处理器712可以布置在主板上。

图8A和图8B示出了通过示例两相冷却系统116的流体流动的细节。上面已经提到了两个流体流动机构，并且在这里更详细地描述。图8A示出了一个流体流动机构可以至少部分地依靠与密封机箱模块110中的冷却剂的相变相关的浮力效应。从一个角度来看，这可以被看作是“被动”流动或循环，因为系统中没有专门为移动流体而添加能量。图8B示出了其他流体流动机构可以涉及冷却流体的主动泵送，例如使用泵，并且可以被看作是“主动”系统。请注意，这些配置中的任何一个都可以采用气体蓄积器，其功能在上文中相对于图2A和图2B进行了描述，并且在此不再强调。

图8A示出了可以依靠冷却剂218的被动流动的两相冷却系统116C。回想一下，电子部件106可以浸没在液相冷却剂222中。电子部件106的电活动产生热能，该热能可以被液相冷却剂222吸收，并导致一些液相冷却剂升温并经历相变(例如沸腾)到气相冷却剂220。气相冷却剂通过剩余的液相冷却剂上升到密封机箱模块110的顶部并进入蒸汽导管202。气相冷却剂220通过蒸汽导管202进入冷凝器箱118，在冷凝器箱118处它接触热交换器234。气相冷却剂220将热量传递到热交换器，直到其热能足够低以相变回液相冷却剂222。冷凝器箱118中的这种液相冷却剂可以获得重力辅助以向下流回密封机箱模块110中，在那里它倾向于向下流动，因为与存在电子部件106的情况下密封机箱模块中的液相冷却剂和气相冷却剂的混合物相比，它的密度相对较高。当液相冷却剂被电子部件加热时，它倾向于在密封机箱模块110中上升并循环，直到它再次沸腾并重复该过程。

在这些实施方式中的一些实施方式中，密封机箱模块可以包括定位在液相冷却剂222中以收集污染物的过滤器230。这种被动配置不依靠任何主动部件进行循环，因此可以非常可靠。此外，只要电子部件浸没在液相冷却剂222中，即使液相冷却剂液面发生变化，相变驱动机构也起作用。

图8B示出了可以采用主动循环的两相冷却系统116D，例如由泵228提供的。请注意，这种设计仍然可以利用冷却剂218的被动流动，但是可以通过额外的流体泵送来增强这个过程。在这种情况下，泵228可以在液相冷却剂222上产生力或压力，例如在冷凝器箱118中。这种压力可以通过可选的过滤器230和液体导管204驱动液相冷却剂222进入密封机箱模块110。这种液体运动倾向于在密封机箱模块110中产生相对正压力，使得气相冷却剂220和潜在的一些液相冷却剂222通过蒸汽导管202并进入冷凝器箱118。气相冷却剂220可以由热交换器234冷凝/冷却，直到其相变回液相冷却剂222，并且该过程可以重复。这种配置可以产生可预测的流速。可预测的流速可以携带可计算的热量。因此，散热能力是已知的，并且可以在操作电子部件106时用作控制参数。

在所示的配置中，每个液体导管204可以包括节流孔802。节流孔802可以起到限制通过单个密封机箱模块110的流动的作用，使得由泵228提供的正压力可以通过每个密封机箱模块提供足够的液体冷却剂流。换句话说，在每个密封机箱模块110上具有节流孔802限制了液体可以流过最小阻力路径的程度，并确保每个密封机箱模块110获得可以由泵产生的压力和节流孔的横截面积定义的最小流量。

另外，注意，许多污染物倾向于溶解在液相冷却剂222中并且不蒸发并且不随气相冷却剂220行进，因为该主动配置倾向于使至少一些液相冷却剂222从密封机箱模块110循环回两相冷凝器箱118，这种配置还可以允许在冷凝器箱118中而不是在单个密封机箱模块110中采用中央过滤器230。

请注意，以上讨论强调了两相冷却。然而，采用泵辅助循环的实施方式可以与单相冷却一起工作(例如，液体在其通过系统循环经过电子部件时不会沸腾)。在这种情况下，流体制冷器(117，图1)可以被配置为接收冷却剂，例如来自密封机箱模块的液相冷却剂。流体制冷器可以被配置为通过将热量从冷却剂传递到外部冷却系统(236，图2A)来冷却冷却剂。“冷却的冷却剂”可以返回到密封机箱模块，在返回流体制冷器之前，它再次被电子部件加热。换句话说，“流体制冷器”是从冷却剂中移除热量，从而降低冷却剂温度和/或者改变冷却剂的相位的机构。流体制冷器可以将这种热量传递给另一种介质，例如机架外部的空气或水。

图9示出了图8B中描述的主动循环两相冷却系统实施方式的系统示意图。在该示例中，气相冷却剂和热液相冷却剂的混合物可以退出密封机箱模块110并通过蒸汽导管快速断开耦合器206。该混合物由热交换器234冷凝和/或冷却，直到其全部或大部分是冷凝器箱118中的液相冷却剂。泵228移动(部分或全部)液相冷却剂通过过滤器230并通过液体导管的快速断开耦合器208。通过将密封机箱模块从系统中物理地脱离，来从系统中移除单个密封的机箱110，这可以导致快速断开耦合器206和208关闭流体管道以防止泄漏。如上所述，可以采用手动阀，而不是自动或自调节快速断开耦合器。同样如上所述，可以根据泵228确定节流孔802的尺寸，以确保所有密封机箱模块110至少接收预定义的液体流，该液体流足以根据其操作参数来冷却其电子部件。

本概念提供了气密密封机箱模块110，该机箱模块110可以包含一个或几个计算设备(例如，计算机功能)形式的电子部件106，例如1-12个计算设备。气密密封机箱模块可以是现场可更换单元(FRU)形式的热插拔模块。在所示实施方式中，刀片(例如，密封机箱模块)可以以水平方式插入和移除。架子或机箱层上可以布置一组或一组机箱模块。该组机箱模块可以共享冷凝器箱。该组机箱和公共冷凝器箱可以完全包含在标准机架空间量中(例如，整组机箱和公共冷凝器箱可以安装在机架的容积或子容积中)。换句话说，与冷却剂相关联的部件可以完全保持在机架限定的容积内，并且机架可以是目前在数据中心中采用的标准机架尺寸，例如19英寸或21英寸等。

本概念可以提供数据中心机架系统作为密封系统，其中冷却剂不暴露于空气或技术人员。密封机箱模块的流体、功率和控制连接可以是盲连接。

一些实施方式可以采用保形密封机箱模块和冷凝器箱，以减少/最小化所使用的流体容积。在一些情况下，冷凝器箱可以在密封机箱模块上方、密封机箱模块后面、机架侧面或远程。可以采用各种冷却剂循环技术。例如，可以采用浸没式沸腾、热虹吸或泵送技术。可以通过内部浸没式AC/DC电源或空气或浸没式外壳中的外部AC/DC电源向数据中心机架系统供电。密封机箱模块可以通过盲快速断开或手动阀等方式连接到冷凝器箱。

数据中心机架系统适用于在不释放冷却剂的情况下手动(例如技术人员)插入和移除密封机箱模块。数据中心机架系统还可以促进机器人刀片的插入/移除。在不释放冷却剂的情况下密封机箱模块可以简单地移除和更换。移除的密封机箱模块可以在适当的维修现场进行被修复，在密封机箱模块维修期间逸出的任何冷却剂都可以被捕获和重复使用。

图10示出了两相液体冷却技术或方法1000的示例流程图。

在1002，该方法可以访问包含一组密封机箱模块的机架，该机箱模块包括计算设备(例如，刀片服务器)并且流体耦合到被包含在机架内的冷凝器箱。

在1004处，该方法可以在不从单个密封机箱模块或冷凝器箱释放冷却剂的情况下移除单个密封机箱模块。术语“不”可以表示没有冷却剂被释放或仅释放位于相邻耦合器元件(例如阀)之间的非常少量的冷却剂被释放。

在1006，该方法可以用另一单个密封机箱模块更换单个密封机箱模块，该另一单个密封机箱模块在释放冷却剂的情况下自动流体耦合到冷凝器箱。

在一些情况下，相关联的过程可以涉及将计算功能从单个密封机箱模块移动到其他密封机箱模块，以便可以移除单个密封机箱模块。该方法可以在安装后将计算功能重新分配给替换的密封机箱模块。

所描述的方法可以由以上和/或以下描述的系统和/或元件执行，和/或由在这些系统、设备和/或元件上工作的其他设备和/或系统和/或技术人员执行。

所描述方法的顺序不旨在被解释为限制，并且任何数量的所描述的动作可以以任何顺序被组合以实现该方法或替代方法。此外，该方法可以在任何合适的硬件、软件、固件或其组合中实施，使得设备可以实施该方法。在一种情况下，该方法作为一组指令(例如，计算机可读指令或计算机可执行指令)存储在一个或多个计算机可读存储介质/媒介上，使得处理器的执行导致处理器执行该方法。

以上描述了各种示例。以下描述了其他示例。一个示例包括一种系统，该系统包括限定容积的机架和多个密封机箱模块，该多个密封机箱模块经由蒸汽耦合器和液体耦合器可拆卸地流体耦合到两相冷凝器箱，单个密封机箱模块包含浸没在两相冷却剂中的一个或多个刀片计算机，当通过刀片计算机的操作加热时，该冷却剂经历从液相到气相的相变，并且经由蒸汽耦合器行进到两相冷凝器箱，并在两相冷凝器箱中被冷却，直到经历相变回到液相，并且其中单个密封机箱模块能够在不释放两相冷却剂的情况下与两相冷凝器箱解耦，并且其中多个密封机箱模块和冷凝器箱的整体被包含在机架的容积中。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中两相冷凝器箱被定位于多个密封机箱模块上方，或者其中两相冷凝器箱与多个密封机箱模块水平地相邻。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中该系统还包括气体蓄积器，与两相冷凝器箱成气体接收关系，该气体蓄积器具有内部容积，该内部容积随着两相冷凝器箱内的蒸汽压力变化。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中该系统还包括泵，该泵便于一些气相冷却剂和一些液相冷却剂从单个密封机箱模块通过蒸汽耦合器移动到两相冷凝器箱中。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中该系统还包括过滤器，与泵相关联，该过滤器便于从液相冷却剂中移除污染物。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中该系统依靠来自从液相到气相的相变的蒸汽压力，来使两相冷却剂在单个密封机箱模块和两相冷凝器箱之间循环。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中蒸汽耦合器和液体耦合器包括手动操作的阀。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中蒸汽耦合器和液体耦合器包括自动阀，该自动阀在单个密封机箱模块与两相冷凝器箱物理接合时自动打开，并且在单个密封机箱模块与两相冷凝器箱物理脱离时自动关闭，或者其中蒸汽耦合器和液体耦合器包括手动阀。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中多个密封机箱模块可拆卸地流体耦合到两相冷凝器箱，该密封机箱模块包括第一组，并且还包括第二组，包括其他密封机箱模块可拆卸地流体耦合到另一个两相冷凝器箱容积中。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中第一组被定位在第二组的上方容积中。

另一示例包括一种系统，该系统包括第一密封机箱模块和第二密封机箱模块，该第一密封机箱模块和第二密封机箱模块具有间隔开的第一主平面侧和第二主平面侧，该第一主平面侧和第二主平面侧垂直地定向并且包括被定位在其间的多个计算设备，并且第一密封机箱模块的第一主平面侧与第二密封机箱模块的第二主平面侧并置，以及流体制冷器，该流体制冷器流体耦合到第一密封机箱模块和第二密封机箱模块两者，使得第一密封机箱模块和第二密封机箱模块中的任何一个能够被解除耦合，而第一密封机箱模块和第二密封机箱模块中的另一个保持流体耦合到流体制冷器。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中第一密封机箱模块和第二密封机箱模块包括至少十个密封机箱模块中的两个密封机箱模块，该至少十个密封机箱模块以书架方式并排布置并且全部流体耦合到流体制冷器。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中第一密封机箱模块的间隔开的第一主平面侧和第二主平面侧由无缝外壳限定。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中流体制冷器包括两相冷凝器箱，该两相冷凝器箱被配置为从第一密封机箱模块和第二密封机箱模块接收的冷却剂中去除足够的能量以引起从气相冷却剂到液相冷却剂的相变，或者其中流体制冷器被配置为冷却从第一密封机箱模块和第二密封机箱模块接收的冷却剂并将冷却的冷却剂返回到第一密封机箱模块和第二密封机箱模块。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中从第一密封机箱模块和第二密封机箱模块接收的冷却剂包括液相冷却剂，并且返回到第一密封机箱模块和第二密封机箱模块的冷却的冷却剂包括液相冷却剂。

另一个示例包括一个系统，该系统包括两相冷凝器箱，该两相冷凝器箱包含冷凝器并且限定了一组上部耦合器和一组下部耦合器以及多个直立密封机箱模块，该直立密封机箱模块彼此相邻定位，并包含被定位在两相冷却剂的液相中的多个电子部件，单个直立密封机箱模块具有上部耦合器以及下部耦合器，该上部耦合器被配置为可拆卸地流体耦合到两相冷凝器箱的上部耦合器中的一个，该下部耦合器被配置为可拆卸地流体耦合到两相冷凝器箱的下部耦合器中的一个。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中多个电子部件包括多个计算设备。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中该上部耦合器组和下部耦合器组的每个耦合器都包括阀。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中当单个直立密封机箱模块与两相冷凝器箱解耦时，单个直立密封机箱模块的上部耦合器和下部耦合器的阀以及两相冷凝器箱的上部耦合器和下部耦合器的耦合器的阀自动关闭。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中当单个直立密封机箱模块解耦时，其他单个直立密封机箱模块的电子部件可以继续操作。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中系统还包括泵，该泵将气相和液相两相冷却剂的混合物从多个直立密封机箱模块通过该组上部耦合器移动到两相冷凝器箱中。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中系统还包括过滤器，并且其中由泵移动的至少一些液相两相冷却剂由过滤器过滤。

另一个示例可以包括以上和/或以下示例中的任一个，其中两相冷凝器箱包括单个两相冷凝器箱，该单个两相冷凝器箱流体耦合到所有多个直立密封机箱模块，或者其中两相冷凝器箱包括多个两相冷凝器箱，其中单个两相冷凝器箱流体耦合到多个直立密封机箱模块的子集，或者其中两相冷凝器箱包括多个两相冷凝器箱，其中单个两相冷凝器箱流体耦合到多个直立密封机箱模块中的单个直立密封机箱模块。

结论

尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了与两相冷却剂数据中心模块和机架有关的主题，但是应当理解，在所附权利要求中定义的主题不一定限于上述具体特征或动作，而是作为实现权利要求的示例形式公开了上述特定特征和动作。

Claims (15)

1.一种系统，包括：

限定容积的机架；以及，

多个密封机箱模块，经由蒸汽耦合器和液体耦合器可拆卸地流体耦合到两相冷凝器箱，每个密封机箱模块包含浸没在两相冷却剂中的一个或多个刀片计算机，当通过单个刀片计算机的操作加热时，所述两相冷却剂经历从液相到气相的相变，并且经由所述蒸汽耦合器行进到所述两相冷凝器箱，并在所述两相冷凝器箱中被冷却，直到经历相变回到所述液相，并且其中单个密封机箱模块能够在不释放两相冷却剂的情况下与所述两相冷凝器箱解耦，并且其中所述多个密封机箱模块和所述冷凝器箱的整体被包含在所述机架的所述容积中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述两相冷凝器箱垂直地定位于所述多个密封机箱模块上方，或者其中所述两相冷凝器箱与所述多个密封机箱模块水平地相邻。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括气体蓄积器，与所述两相冷凝器箱流体耦合，所述气体蓄积器具有内部容积，所述内部容积随着所述两相冷凝器箱内的蒸汽压力变化。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括泵，所述泵便于所述两相冷却剂中的一些两相冷却剂从所述单个密封机箱模块经过所述蒸汽耦合器移动到所述两相冷凝器箱中。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括过滤器，与所述泵相关联，所述过滤器便于从所述两相冷却剂去除污染物。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统依靠来自从液相到气相的所述相变的蒸汽压力来使所述两相冷却剂在所述单个密封机箱模块和所述两相冷凝器箱之间循环。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述蒸汽耦合器和所述液体耦合器包括手动操作的阀。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述蒸汽耦合器和所述液体耦合器包括自动阀，所述自动阀在所述单个密封机箱模块与所述两相冷凝器箱物理接合时自动打开，并且在所述单个密封机箱模块与所述两相冷凝器箱物理脱离时自动关闭。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个密封机箱模块包括第一组并且还包括第二组，所述第二组包括其它密封机箱模块，所述其它密封机箱模块可拆卸地流体耦合到所述容积中的另一个两相冷凝器箱。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一组在所述容积中垂直地定位于所述第二组上方。

11.一种系统，包括：

第一密封机箱模块和第二密封机箱模块，具有间隔开的第一主平面侧和第二主平面侧，所述第一主平面侧和第二主平面侧垂直地定向并且包括被定位在其间的多个计算设备，并且所述第一密封机箱模块的第一主平面侧与所述第二密封机箱模块的第二主平面侧相对；以及

流体制冷器，流体耦合到所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块两者，使得所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块中的任何一个能够被解除耦合，而所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块中的另一个保持流体耦合到所述流体制冷器。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块包括至少十个密封机箱模块中的两个密封机箱模块，所述至少十个密封机箱模块并排布置并且全部流体耦合到所述流体制冷器。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一密封机箱模块的所述间隔开的第一主平面侧和第二主平面侧由无缝外壳限定。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述流体制冷器包括两相冷凝器箱，所述两相冷凝器箱被配置为从所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块接收的冷却剂中去除足够的能量，以引起从气相冷却剂到液相冷却剂的相变。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述流体制冷器被配置为冷却从所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块接收的冷却剂，并将经冷却的所述冷却剂返回到所述第一密封机箱模块和所述第二密封机箱模块。