CN117480874A - 用于浸没冷却的数据中心的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种热管理系统，包括服务器计算机和限定浸没室的壳体。壳体沿着室的底侧和侧壁接触服务器计算机，并且浸没室在顶侧具有开口。壳体连接到服务器计算机并且服务器计算机的一部分限定浸没室的至少一部分。

Description

用于浸没冷却的数据中心的系统和方法

背景技术

背景和相关技术

计算设备在使用过程中可能会产生大量热量。计算部件可能容易受到热量的损坏，并且通常需要冷却系统在繁重的处理或使用负载期间将组件温度保持在安全范围内。液体冷却可以有效地冷却组件，因为液态工作流体比空气或气体冷却具有更多的热质量。通过允许蒸发的流体从液体中上升，可以将液态工作流体保持在较低的温度。冷却液中的蒸汽会对工作流体的冷却性能产生不利影响。蒸汽可以冷凝并返回浸没箱。

发明内容

在一些实施例中，热管理系统包括服务器计算机和限定浸没室的壳体，所述壳体沿着所述室的底侧和侧壁接触所述服务器计算机，所述浸没室在顶侧具有开口，所述壳体连接到所述服务器计算机并且所述服务器计算机的一部分限定所述浸没室的至少一部分。

在一些实施例中，浸没式冷却系统包括具有收集区域的收集箱，其上具有至少一个发热电子部件的基板，以及限定浸没室的壳体，所述壳体沿着所述室的底侧和侧壁接触服务器计算机，所述浸没室具有在顶侧上的开口，所述壳体连接到所述服务器计算机，并且所述服务器计算机的一部分限定了所述浸没室的至少一部分，所述基板和生热部件位于所述收集箱中以及所述收集区域的上方。

在一些实施例中，一种电子元件的热管理方法包括：将第一量的液态工作流体引入与计算设备的生热部件接触的液体浸浴中，利用生热部件至少使液态工作流体的蒸发部分沸腾，以及移除小于第一量的第二量的液态工作流体。

本概述旨在以简化的形式介绍下面在详细描述中进一步描述的一些概念。本概述不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用作确定所要求保护的主题范围的辅助工具。

附加的特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地从描述中显而易见，或者可以通过实践本文的教导来学习。本公开的特征和优点可以通过所附权利要求中特别指出的仪器和组合来实现和获得。本公开的特征将从下面的描述和所附权利要求中变得更加充分显而易见，或者可以通过实践下文所阐述的本公开来学习。

附图说明

为了描述可以获得本公开的上述和其他特征的方式，将通过参考其在附图中示出的具体实施例来呈现更具体的描述。为了更好地理解，在各个附图中相同的元件已由相同的参考编号指定。虽然一些附图可以是概念的示意或夸张表示，但至少一些附图可以按比例绘制。理解到附图描绘了一些示例实施例，将通过使用附图以额外的特异性和细节来描述和解释实施例，其中：

图1是根据本公开的至少一个实施例的浸没式冷却系统的侧面示意图；

图2是根据本公开的至少一个实施例的具有外部冷凝器的浸没式冷却系统的侧面示意图；

图3-1是根据本公开的至少一个实施例的浸没式冷却系统的前部示意性表示；

图3-2是图3-1的浸没冷却系统的侧视图；

图4是根据本公开的至少一个实施例的另一浸没冷却系统的前部示意性表示；

图5是根据本公开的至少一个实施例的服务器计算机和壳体组件的分解透视图；

图6-1是根据本公开的至少一个实施例的具有一系列服务器计算机和壳体组件的浸没冷却系统的透视图；

图6-2是图6-1的浸没式冷却系统的前部局部剖视图；

图7是根据本公开的至少一个实施例的收集箱的透视图；

图8是示出根据本公开的至少一个实施例的热管理方法的流程图；

图9是根据本公开的至少一个实施例的水平定向的服务器计算机和壳体组件的透视图；

图10是根据本公开的至少一个实施例的具有成角度的服务器计算机和壳体组件的浸没冷却系统的侧视图；以及

图11是服务器计算机的正视图，该服务器计算机其上具有多个浸没室，其中液态工作流体在多个浸没室之间级联。

具体实施方式

本公开总体上涉及用于电子设备或其他生热部件的热管理的系统和方法。浸没室将生热部件包围在液态工作流体中，液态工作流体将来自生热部件的热量传导以冷却生热部件。随着工作流体吸收来自生热部件的热量，工作流体的温度升高。在一些实施例中，工作流体蒸发，将蒸汽引入工作流体的液体中。

在诸如云计算中心的大型计算中心、数据处理中心、数据存储中心或其他计算设施中，浸没冷却系统为许多计算部件在各种操作负载下提供了一种高效的热管理方法。在一些实施例中，浸没冷却系统包括浸没室中的工作流体和冷凝器，以从工作流体的蒸汽中提取热量。冷凝器然后将工作流体的蒸汽相冷凝成液相，并将液态工作流体返回到浸没室。在一些实施例中，液态工作流体从生热部件中吸热，一个或多个流体导管将浸没室外的热液态工作流体引导到散热器或温度较低的区域，以冷却液态工作流体。

无论浸没冷却系统是两相冷却系统(其中工作流体在循环中蒸发和冷凝)还是单相冷却系统(其中工作流体保持在单个相中循环)，从浸没室外部的生热部件传输的热量都进一步与环境流体进行交换，从而从系统中排出热量。

传统的浸没冷却系统100，如图1所示，包括浸没箱102，其包括含浸没室104和与浸没室104接触冷凝器106。浸没室104包含工作流体，该工作流体具有液态工作流体108和蒸汽工作流体110部分。液态工作流体108产生浸浴112，其中定位有多个生热部件114，以便加热支撑件116上的液态工作流体108。

现在参考图2，根据本公开的浸没冷却系统200包括浸没箱202，其限定了其中设置有工作流体的浸没室204。工作流体在液态工作流体208相和蒸汽工作流体210相之间转换，以移除来自浸没室204中的热或生热部件214的热量。液态工作流体208更有效地接收来自生热部件214的热量，并且在转换到蒸汽工作流体210时，蒸汽工作流体210可从浸没箱202被移除，由冷凝器206冷却和冷凝以从工作流体中提取热量，并且液态工作流体208可被返回给液态浸浴212。

在一些实施例中，液态工作流体208的浸浴212具有定位在液态工作流体208中的多个生热部件214。液态工作流体208围绕生热部件214的至少一部分以及附接到生热部件214的其他物体或部件。在一些实施例中，生热部件214定位在液态工作流体208中的一个或多个支撑件216上。支撑件216可将一个或多个生热部件214支撑在液态工作流体208中，并允许工作流体围绕生热部件214移动。在一些实施例中，支撑件216是导热的，以从生热部件214传导热量。(一个或多个)支撑件216可以增加液态工作流体208可以通过对流冷却而能够从其移除热量的有效表面面积。

在一些实施例中，生热部件214包括电子或计算部件或者电源。在一些实施例中，生热部件214包括计算机设备，例如个体的个人计算机或服务器刀片计算机。在一些实施例中，生热部件214中的一个或多个包括附接到生热部件214的散热器或其他设备，以传导走热能并有效地增加生热部件214的表面面积。在一些实施例中，生热部件214包括电动机。

如上所述，将液态工作流体208转化为蒸汽相这需要输入热能以克服蒸发的潜热，并且可以是增加工作流体的热容量和从生热部件移除热量的有效机制。因为蒸汽工作流体210在液态工作流体208中上升，所以蒸汽工作流体210可以从室的上部蒸汽区域中的浸没室204中被提取到。冷凝器206将蒸汽工作流体210的一部分冷却回液态工作流体208中，从系统中移除热能，并且将工作流体重新引入液态工作流体208的浸浴212中。冷凝器206将来自工作流体的热能辐射或以其他方式倾倒向周围环境或导管中，以将热能从冷却系统带走。

在传统的浸没冷却系统中，将液冷式冷凝器集成到浸没箱和/或腔室中，以高效地从工作流体中移除热能。在根据本公开的一些实施例中，用于计算设备热管理的浸没冷却系统200允许至少一个浸没箱202和/或腔室204连接到外部冷凝器206并与之流体连通。在一些实施例中，浸没冷却系统包括蒸汽返回管线218和液体返回管线220，蒸汽返回管线218连接浸没箱202和冷凝器206并且允许蒸汽工作流体210从浸没箱202和/或腔室204进入冷凝器206，液体返回管线220连接浸没箱202和冷凝器206并且允许液态工作流体208返回到浸没箱202和/或腔室204。

蒸汽返回管线218可以比工作流体的沸腾温度更冷。在一些实施例中，蒸汽工作流体的一部分在蒸汽返回管线218中凝结。在一些实施例中，蒸汽返回管线218可以成一定角度定向，使得蒸汽返回管线218不垂直于重力方向。冷凝的工作流体继而可以根据蒸汽返回管线218的斜率方向被向后排放给浸没箱202或向前排放给冷凝器206。在一些实施例中，蒸汽返回管线218包括液体收集管线或阀，例如放气阀，其允许经冷凝的工作流体向浸没箱202的收集和/或向冷凝器206的返回。

在一些示例中，浸没式冷却系统200包括空气冷却的冷凝器206。空气冷却的冷凝器206可需要风扇或泵来迫使环境空气通过一个或多个热管或翅片，以将热量从冷凝器传导到空气。

图3-1是浸没冷却系统300的示意性表示，其在服务器计算机324上具有局部浸没室304，以捕获和汇集邻近最大的生热部件314的液态工作流体308。工作流体通过热管理系统再循环，并且在一些实施例中，工作流体是介电流体或其他昂贵的流体。使用较少的工作流体和/或更有效地使用工作流体的热管理系统允许节省工作流体中的成本。在一些实施例中，工作流体相对密集，并且包含大量的工作流体需要坚固的容器。为大体积和/或大量的工作流体建造和维护容器会增加建造成本和容器重量，这限制了容器的运输和维护。

在根据本公开的一些实施例中，壳体326附接到服务器计算机324或其他电子设备，以捕获并汇集浸没室304中的服务器计算机324的至少一个生热部件314的液态工作流体308。在一些实施例中，壳体326是冲压金属或聚合物工作表。在一些实施例中，壳体326是注塑成型的片。壳体326可以具有平面或曲面，以限定浸没室304的一部分。在一些实施例中，壳体326围绕发热电子部件314限定矩形棱柱或盒形浸没室304的一部分。在一些实施例中，如将要结合图5描述的，壳体326的至少一部分被仿形以遵循发热电子部件314的形状。

在一些实施例中，壳体326沿着浸没室304的底侧330和侧壁332接触服务器计算机324或服务器计算机324的基板328，以收集液态工作流体308。壳体326的顶侧334在其中具有通向浸没室304的开口336。壳体326的顶侧334是壳体326的相对于重力方向朝上定向的侧、边或部分，使得蒸汽工作流体310的气泡上升朝向顶侧334通过浸没室304。在一些实施例中，顶侧334中的开口336允许蒸汽工作流体310退出浸没室304。在一些实施例中，顶侧334是壳体326的平面表面。在一些实施例中，顶侧334遵循壳体326的顶边。

开口336允许进入的液态工作流体338被引入到浸没室304中，并利用液态工作流体308填充浸没室304。在一些实施例中，进入的液态工作流体338持续填充浸没室304，以防止液态工作流体308的液位下降到生热部件314以下。在一些实施例中，进入的液态工作流体338持续填充浸没室304，以防止液态工作流体308的液位下降到开口336的最低部分以下。例如，进入的液态工作流体338可以持续填充浸没室304，使得液态工作流体以如下方式溢出浸没室：溢出开口326，从接触界面泄漏，通过一个或多个孔或穿孔340离开，通过排水管或其组合。

在一些实施例中，随着进入的液态工作流体338通过开口336流入浸没室304，液态工作流体308的一部分持续从开口336溢出。进入的液态工作流体的流速至少大于浸浴中液态工作流体的蒸发速率。换句话说，更多的液态工作流体质量被引入到由生热部件致其沸腾的浸浴中，使得至少一部分液态工作流体从浸浴被进入的液态工作流体取代。

在一些实施例中，至少部分液态工作流体308通过浸没室304的侧壁332和/或底侧330中的一个或多个孔、间隙或穿孔340流出浸浴304。例如，壳体326与服务器计算机324之间的接触界面可以不是液体密封的，并且允许浸没室304中的至少一部分液态工作流体308在壳体326与服务器计算机324的基板328之间的接触界面流出浸没室304。在一些实施例中，壳体326包括一个或多个穿过壳体326本身的穿孔340，其允许液态工作流体308通过穿孔340泄漏。在一些实施例中，壳体326包括可选择性地打开或关闭的排出口，以调节从浸没室的开口溢出的液体冷却流体的体积。

如本文所述，进入的工作流体338可以比浸没室304中的液态工作流体308更冷，并且更冷的进入的工作流体338可较为有效地冷却生热部件314。允许至少一部分液态工作流体通过壳体或浸没室中的间隙、穿孔或排出口离开浸没室，这可以允许浸没室中的液态工作流体的更大混合，并且因此允许浸没室中平均温度较低的液态工作流体。

在一些实施例中，进入的液态工作流体338的流速大于浸浴中的液态工作流体的蒸发流速以及除通过开口的溢出之外从浸没室的所有液体流出的流速，使得浸没室的液面保持在生热部件之上和/或处于开口的最低点处。

服务器计算机324可以具有固定到例如主板的基板328的多个发热电子部件314。一些电子部件可比其他部件消耗更多的功率和/或产生更多的热量。服务器计算机324的最大生热部件314可以浸入液态工作流体308中，而较小的生热部件342可以通过环境气体冷却(例如，风扇吹向较小的生热部件)或通过从壳体326定义的浸入室304流出的溢流液态工作流体308来进行冷却。

被引入浸没室的液态工作流体的温度小于工作流体的沸腾温度。当一部分工作流体从浸没室溢出时，溢流液态工作流体仍将具有低于沸腾温度的平均温度。溢流液态工作流体可以通过在沸腾之前从较小的生热部件吸热，来冷却该较小生热部件。

在一些实施例中，收集箱302包括冷凝器306，其定位在液体收集区域344上方的收集箱302的蒸汽空间中。冷凝器306的至少一部分可定位在收集箱302的下半部分中。在一些实施例中，冷凝器306的所有盘管346或冷板可定位在收集箱302的下半部分中。在一些实施例中，冷凝器306的至少一部分可定位在由壳体限定的浸没室中的开口之下。在一些实施例中，冷凝器的所有盘管或冷板可定位在由壳体限定的浸没室中的开口之下的收集箱的下半部分中。

由冷凝器306冷凝的蒸汽工作流体310落到收集箱302底部的收集区344中。收集区344还收集从浸没室304被取代的液态工作流体308。所收集的液态工作流体可通过回液管线320返回到浸没室。在一些实施例中，在重新进入浸没室之前，液态工作流体可在通过回液管线320的同时被进一步冷却。

通过降低收集箱302中的冷凝器306，服务器计算机上方所需的顶部空间更小，这减小了容纳组件所需的收集箱的尺寸。例如，冷凝器可从盖子被移开，允许盖子更轻并且更容易移除，以访问热管理系统的内部体积。在至少一个实施例中，生热部件314和/或服务器计算机324之上的顶部空间小于收集箱302的宽度。常规的浸没式冷却系统需要组件上方的顶部空间大到宽度为箱宽度的1.5倍。

在一些实施例中，降低收集箱中的冷凝器允许冷凝器更有效地冷凝蒸汽工作流体。蒸汽工作流体可以比可能进入收集箱的不可冷凝气体(例如氮气)密。在蒸汽工作流体较低地置于收集箱中的同时，不可冷凝气体可以在(多个)服务器计算机和(多个)浸没箱之上进行收集。冷凝器可以定位在收集箱中蒸汽工作流体浓度较高的区域中。

不可凝结气体的存在会对热管理系统的性能产生不利影响，因为蒸汽工作流体凝结为液态工作流体会降低收集箱中的压力，有助于将进入的液态工作流体吸入收集箱中。例如，液态工作流体的密度可比蒸汽工作流体高100倍以上(即，占体积的不到1/100)。在一些实施例中，分离到浸没室和/或服务器计算机的顶部之上的顶部空间中的不可凝结流体可以允许不可凝结气体通过不可凝结气体排气口322更有效地从收集箱被排出、泵送或以其他方式排出。

在一些实施例中，从浸泡浴或收集浴中移除服务器计算机或其他电子设备的至少一部分可以保持更加清洁，并因此保持更高效的工作流体。例如，在电子连接器、电线、电缆或其他部件中的弹性体可以比在蒸汽工作流体中更容易地浸出到液态工作流体中。浸出的弹性体可能不利地影响工作流体的热吸收效率，不利地影响工作流体的粘度，不利地影响工作流体的沸腾温度，或导致工作流体在生热部件上留下沉积物，这可能不利地影响来自生热部件的热传递(例如，冷却)。

在一些实施例中，相比于液体环境，可以通过将服务器计算机的连接器定位在气体环境中来改善数据连接性。例如，由于光纤和液体环境之间的折射率的差异，相对于液体环境，光纤之类的光连接在气体环境中可表现得更好和/或更可预测。

在传统的浸没箱中，液体压力随着浸浴深度的增加而增加。在传统箱和流体中，1米的深度导致2.3磅力每平方英寸(PSI)的增加。增加的压力导致工作流体的沸点增加，并且导致临近浸浴底部的工作流体的部件的温度升高。当独立的浸没室放置在生热部件周围和/或板水平定向时，组件周围的流体的柱状压力降低，并且产生组件的较低操作温度。在至少一个示例中，相对于传统浸没箱中1米深度处的部件，工作流体展示出4℃的温度降低。

在一些实施例中，通过将进入的液态工作流体引导到浸没室中的歧管来输送进入的液态工作流体。在一些实施例中，通过浸没室顶部表面中的开口引入进入的液态工作流体。在一些实施例中，通过壳体中的端口引入进入的液态工作流体，端口例如在浸没室的侧壁中。进入的液态工作流体可以至少部分地将浸没室中的液态工作流体替换出顶部中的开口。

图3-2是图3-1的热管理系统的侧视图，示出了串联的多个服务器计算机324和壳体326。歧管346可以单独地向壳体326和浸没室304中的每个提供进入的液态工作流体338。用于每个服务器计算机324的独立浸没室304是对液态工作流体的较为有效的分配，同时还在浸没冷却系统中提供模块化以进行维护和修理。

图4是浸没式冷却系统400的另一个实施例的示意性表示。在一些实施例中，歧管446可以提供进入的液态工作流体438的多个流448，其在浸没室404处被引入以填充浸没室404。多个流448可允许对其他较少发热的部件442进行额外冷却。多个流448可提供较大的湍流，并提供进入的液态工作流体438与浸没室中的液态工作流体408混合，以限制和/或防止浸没室中的温度梯度。

在一些实施例中，冷凝器406包括多个冷却管450或冷却棒。冷凝器406最有效地冷却和冷凝紧邻管450或棒表面的蒸汽。在一些实施例中，导向器452位于管450或棒中的至少一个的下方，以捕获冷凝物454。导向器452限制和/或防止冷凝物454落到下面的管450或棒上，这将涂覆后续管450或棒并对冷凝效率产生不利影响。

在一些实施例中，浸没式冷却系统中的生热部件的至少一部分突出在液态工作流体的浸浴上方。可以通过朝向和/或在生热部件上方喷射液态工作流体，来辅助生热部件的冷却。在一些实施例中，流体导管将液态工作流体从液态工作流体的收集浴或其他储液器携带到至少一个喷嘴，例如在这里描述的歧管446上。液态工作流体以液滴形式从喷嘴向浸没室和/或服务器计算机的其他部件喷射。

喷嘴可被配置和/或设置尺寸，以产生期望直径的液滴。喷嘴可被调节以根据通过所述喷嘴的期望流速和期望液滴尺寸来改变液滴的尺寸。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于1毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于0.5毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于0.25毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于0.1毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴将过冷工作流体喷涂到另一个部件，例如风扇，其进一步破坏表面张力并且产生液滴和/或更多液滴以将液态工作流体引入服务器计算机。

为了进一步提高工作流体分配的效率，在一些实施例中，壳体与至少一个生热部件的拓扑互补地成形，如图5所示。例如，生热部件514可以以不同的程度从基板528突出，例如存储器模块突出比处理器突出更远。在一些实施例中，壳体526与生热部件514互补地成形，以保持与生热部件514的基本恒定的距离，并且因此保持生热部件514周围的基本恒定量的液态工作流体。在一些实施例中，壳体526包括其内表面556上的蒸汽方向特征，以收集和引导蒸汽气泡围绕或穿过生热部件514，以减少随着蒸汽泡通过浸没室上升而产生的干涸。

壳体526可以由框架557抵靠或邻近服务器计算机和/或基板528来支撑。在一些实施例中，框架557是服务器计算机的机箱。在一些实施例中，框架557由服务器的机箱支撑或支撑。在一些实施例中，框架557限定浸没室的至少一部分，例如浸没室的侧壁。

图6-1和图6-2分别是浸没式冷却系统600的透视图和端视图，该浸没式冷却系统600具有收集箱602中的一系列服务器计算机624。在机架或收集箱602中收集临近每个服务器计算机624的液态工作流体简化了对服务器阵列的维护和/或修改。在传统浸没式冷却系统中，可以排干整个浸没箱以访问组件。在传统浸没式冷却系统中，移除一个服务器计算机或其他组件会从浸没箱中移除体积，降低浸浴的液位，这可能会使其他组件暴露于冷却能力的降低。根据本公开的浸没式冷却系统600允许每个服务器计算机624具有用于每个服务器计算机的离散浸没室，这允许每个服务器计算机的冷却独立于其他组件或计算机的存在或移除。

降低液态工作流体质量和收集箱中液态工作流体液位降低了针对浸没室壁的流体静力学压力。例如，用蒸汽工作流体替换箱中的液态工作流体可以将收集箱602上的压力降低100倍以上，从而允许使用更轻、更小、更便宜的箱。在一些实施例中，工作流体的密度是水的1.8倍至2.0倍。更少的工作流体质量意味着更少的流体静力学压力和收集箱602泄漏或其他故障的更低可能性。

现在参考图6-2，在一些实施例中，冷凝器606定位在收集箱602的底部或一侧。因为收集区域644的液位低于服务器计算机624和浸没室604，所以服务器计算机624可以通过收集箱602的顶部被访问和/或从收集箱602被移除，而无需移动或关闭冷凝器606。在一些实施例中，即使在移除或更换一个或多个服务器计算机和壳体组件的同时，液态工作流体也可以通过液体回流管线和歧管继续循环，从而减少停机时间并防止虚拟机迁移的需要。

尽管本公开的一些实施例可以从顶部垂直访问服务器计算机和/或热管理系统，但收集箱的一些实施例允许通过收集箱的前表面或侧表面访问收集箱、服务器计算机、连接器、其他组件或其组合，例如图7中所示。例如，在收集箱702的侧壁760中的一个或多个可移动或可拆卸的访问面板758可以具有底边762，底边762高于收集箱702底部处的收集区域744的液位。在一些实施例中，访问面板758的底边762可以高于液位，以保持收集箱702中相对密集的蒸汽工作流体。

可以使用组件的各种实施例和布置来使用液态工作流体的连续满溢来执行热管理。图8示出了一种热管理的方法。在一些实施例中，根据本公开的热管理的方法864包括：在866将第一量的液态工作流体引入与生热部件接触的液体浸浴中，以及在868利用生热部件至少使液态工作流体的蒸发部分沸腾。液态工作流体从生热部件吸热并升高温度，直到达到沸腾温度。液态工作流体吸热以超过将状态转变为气体所需的潜热。

在工作流体的蒸发部分转变为蒸汽并从生热部件周围上升出液体浸浴的同时，浸浴中的另一部分液态工作流体从浸浴中被移除。在一些实施例中，该方法包括：在870从液体浸浴中移除第二量的液态工作流体，第二量小于引入液体浸浴中的第一量。通过在引入第一量的同时从浸浴中移除第二量的液态工作流体，浸浴循环液态工作流体。在一些实施例中，进入的液态工作流体比流出的液态工作流体更冷，从而降低了浸浴的温度。

在一些实施例中，第一量的液态工作流体的质量等于蒸发部分的质量和第二量的液态工作流体的质量。在一些实施例中，通过以下至少一项从液体浸浴中移除第二量：从浸没室顶部的开口的溢出、壳体与计算设备之间的一个或多个接触界面的流出、壳体或计算设备中的一个或多个孔或穿孔的流出、或通过选择性地打开或调节以控制流过其中的排出口。

方法还可以包括将第二量的液态工作流体引向或者引到其他生热部件之上。在一些实施例中，限定浸没室的壳体和/或计算设备包括流体方向特征，以控制液态工作流体在离开浸没室时的流动或溢出。

图9是水平服务器计算机924的实施例的透视图，其中液态工作流体908从浸没室904溢出，并且流体方向特征972用于控制液态工作流体908的流动。虽然本文描述了垂直定向服务器计算机和壳体的实施例，但在一些实施例中，服务器计算机924的基板928和/或壳体926基本水平定向。例如，水平壳体926可以具有顶侧934(即，当定位在收集箱(例如图6-1和6-2的收集箱602)中时相对于重力的方向)，其具有开口936，该开口936在面积上大于垂直定向的壳体和服务器计算机。水平的服务器计算机和生热部件与较大的开口相结合，这允许蒸汽更有效地退出浸泡室。水平服务器计算机和生热部件与较大的开口相结合，可以减少干涸并提高冷却效率。

在一些实施例中，壳体926包括集成到壳体926的表面中或位于壳体926的表面上的至少一个流体方向特征972，诸如通道、凹槽、缺口、开口、鳍片、壁、槽、隧道或其他结构。流体方向特征972在液态工作流体908离开浸没室904时影响液态工作流体908的方向。在一些实施例中，服务器计算机924的表面和/或服务器计算机的基板928包括至少一个流体方向特征，以进一步将液态工作流体引向位于浸没室904外部的生热部件942。

在一些实施例中，流体方向特征从浸没室直接流向服务器计算机的不在浸没室中的其他生热部件。在一些实施例中，流体方向特征直接流向另一服务器计算机。例如，液态工作流体从浸没室的流动或溢出可流入另一服务器计算机的浸没室，以级联液态工作流体。第一服务器计算机可垂直定位在第二服务器计算机的上方，以允许液态工作流体从第一服务器计算机的浸没室流向第二服务器计算机的浸没室。

在至少一个实施例中，服务器计算机1024-1、1024-2、1024-3可以与重力成角度定向，如图10所示，例如相对于垂直方向成5°或更大，以允许第一服务器计算机1024-1的浸没室1004-1的一部分定位在第二服务器计算机1024-2的浸没室1004-2的一部分上方。在一些实施例中，液态工作流体1008流出浸没室1004-1的第一部分级联到另一个浸没室1004-2、1004-3中，并且液态工作流体1008流出浸没室1004-1的第二部分流向服务器计算机的不在浸没室中的另一个生热部件1042，以冷却生热部件1042。在一些实施例中，倾斜基板和壳体具有附加的益处，即，将蒸汽泡引导远离生热部件以减少和/或防止干燥。

图11是具有与其连接的多个壳体1126-1、1126-2、1126-3的服务器计算机1124的侧面示意图。在一些实施例中，流体方向特征1172-1、1172-2从服务器计算机上的第一浸没室1104-1直接流动或溢出到同一服务器计算机上的第二浸没室1104-2。第一浸没室和第二浸没室可以是连接到服务器计算机的基板的相同壳体的一部分。在其他示例中，第一浸没室由服务器计算机的第一壳体和基板限定，第二浸没室由服务器计算机的第二壳体和基板限定。

每个腔室的流体方向特征直接流入或溢出到服务器计算机上的后续浸没室。因此，浸没室可以降低液态工作流体在服务器计算机上靠近最大生热部件的区域中的流动，同时减少工作流体在不需要额外冷却能力的位置中的使用。

工业适用性

本公开总体上涉及用于电子设备或其他生热部件的热管理的系统和方法。浸没室将生热部件包围或部分包围在液态工作流体中，液态工作流体从生热部件传导热量以冷却生热部件。随着工作流体从生热部件吸热，工作流体的温度升高并且工作流体可能蒸发，将蒸汽引入工作流体的液体中。蒸汽将由于重力相反方向的浮力而上升，从液态工作流体中上升并进入液态工作流体上方的顶部空间。

根据本公开的浸没冷却系统包括浸没室，其中定位有工作流体。工作流体在液相和蒸汽相之间转换，以从腔室中的热或生热部件中移除热量。液相更有效地接收来自部件的热量，并且在转换到蒸汽相时，工作流体可以被冷却和冷凝以在工作流体以较低温度返回到液体浸浴之前从工作流体中提取热量。

在一些实施例中，液态工作流体的浸浴具有定位在液态工作流体中的多个生热部件。液态工作流体围绕生热部件以及附接到生热部件的其他物体或部件。在一些实施例中，生热部件定位在液态工作流体中的一个或多个支撑上。在一些示例中，支撑是计算设备的主板。支撑可以支撑液态工作流体中的一个或多个生热部件，并允许工作流体围绕生热部件移动。在一些实施例中，支撑是导热的，以传导来自生热部件的热量。支撑可以增加有效表面积，工作流体可以通过对流冷却从该有效表面积中移除热量。在一些实施例中，一个或多个生热部件包括附接到生热部件的散热器或其他装置，以传导走热能并有效地增加生热部件的表面积。

如上所述，将液态工作流体转化为汽相需要输入热能以克服蒸发的潜热，并且可以是增加工作流体的热容量并从生热部件中移除热量的有效机制。因为蒸汽在液态工作流体中上升，所以工作流体的汽相积聚在腔室的上部蒸汽区域中。传统上，冷凝器将工作流体的部分蒸汽冷却回液相，从系统中移除热能并将工作流体重新引入液态工作流体的浸浴中。冷凝器将热能从工作流体辐射或以其他方式倾倒到周围环境中或导管中，以将热能从冷却系统带走。传统上，冷凝器位于液体浸泡浴上方的顶部空间中，以将蒸汽工作流体冷凝到浸泡浴中。这需要在浸泡浴上方或浸泡箱盖子附近的大量体积和/或空间。

在一些实施例中，将生热部件定位在液态工作流体中，其中至少一部分生热部件从液态工作流体突出到顶部空间中。在一些实施例中，生热部件被完全浸没在液态工作流体中。浸没生热部件可以允许向液态工作流体的高效热传递，同时突出到顶部空间中的生热部件的部分可以允许在生热部件上直接冷凝和/或输送冷凝物。

在一些实施例中，液态工作流体在紧密围绕生热部件的工作流体的冷却容积中接收热量。冷却容积是紧密围绕生热部件的工作流体(包括液相和气相)并且负责生热部件的对流冷却的区域。在一些实施例中，冷却容积是生热部件的5毫米(mm)以内的工作流体的容积。

工作流体的沸点温度低于生热部件经历热损伤的临界温度。例如，生热部件可以在高于100摄氏度(C)的情况下被损伤的计算部件。在一些实施例中，工作流体的沸点温度小于生热部件的临界温度。在一些实施例中，工作流体的沸点温度小于约90℃。在一些实施例中，工作流体的沸点温度小于约80℃。在一些实施例中，工作流体的沸点温度小于约70℃。在一些实施例中，工作流体的沸点温度小于约60℃。在一些实施例中，工作流体的沸点温度至少为约35℃。在一些实施例中，工作流体包括水。在一些实施例中，工作流体包括乙二醇。在一些实施例中，工作流体包括水和乙二醇的组合。在一些实施例中，工作流体是水溶剂。在一些实施例中，工作流体是电子液体，例如可从3M获得的FC，或类似的非导电流体。在一些实施例中，位于工作流体中的浸没冷却系统的生热部件、支撑件或其他元件在其表面上具有成核位点，这些成核位点促进工作流体的蒸汽气泡在工作流体的沸腾温度处或在工作流体的沸腾温度以下成核。类似于传统冷凝器中的冷板或冷表面，液滴是允许在液滴本身上冷凝的过冷表面。

工作流体通过热管理系统再循环，并且在一些实施例中，工作流体是介电流体或其他昂贵的流体。使用较少的工作流体和/或更有效地使用工作流体的热管理系统允许节省工作流体中的成本。在一些实施例中，工作流体相对密集，并且包含大量的工作流体需要坚固的容器。为大体积和/或大量的工作流体建造和维护容器会增加建造成本和容器重量，这限制了容器的运输和维护。

在根据本公开的一些实施例中，壳体附接到服务器计算机或其他电子设备，以捕获并汇集浸没室中的服务器计算机的至少一个生热部件的液态工作流体。在一些实施例中，壳体是冲压金属或聚合物工作表。在一些实施例中，壳体是注塑成型的片。壳体可以具有平面或曲面，以限定浸没室的一部分。在一些实施例中，壳体围绕发热电子部件限定矩形棱柱或盒形浸没室的一部分。在一些实施例中，壳体的至少一部分被仿形以遵循发热电子部件的形状。

在一些实施例中，壳体沿着浸没室的底侧和侧壁接触服务器计算机或服务器计算机的基板，以收集液态工作流体。壳体的顶侧在其中具有通向浸没室的开口。壳体的顶侧是壳体的相对于重力方向朝上定向的侧、边或部分，使得蒸汽工作流体的气泡上升朝向顶侧通过浸没室。在一些实施例中，顶侧中的开口允许蒸汽工作流体退出浸没室。在一些实施例中，顶侧是壳体的平面表面。在一些实施例中，顶侧遵循壳体的顶边。

开口允许进入的液态工作流体被引入到浸没室中，并利用液态工作流体填充浸没室。在一些实施例中，进入的液态工作流体持续填充浸没室，以防止液态工作流体的液位下降到生热部件以下。在一些实施例中，进入的液态工作流体持续填充浸没室，以防止液态工作流体的液位下降到开口的最低部分以下。例如，进入的液态工作流体可以持续填充浸没室，使得液态工作流体以如下方式溢出浸没室：溢出开口，从接触界面泄漏，通过一个或多个孔或穿孔离开，通过排水管或其组合。

在一些实施例中，随着进入的液态工作流体通过开口流入浸没室，液态工作流体的一部分持续从开口溢出。进入的液态工作流体的流速至少大于浸浴中液态工作流体的蒸发速率。换句话说，更多的液态工作流体质量被引入到由生热部件致其沸腾的浸浴中，使得至少一部分液态工作流体从浸浴被进入的液态工作流体取代。

在一些实施例中，至少部分液态工作流体通过浸没室的侧壁和/或底侧中的一个或多个孔、间隙或穿孔流出浸浴。例如，壳体与服务器计算机之间的接触界面可以不是液体密封的，并且允许浸没室中的至少一部分液态工作流体在壳体与服务器计算机的基板之间的接触界面流出浸没室。在一些实施例中，壳体包括一个或多个穿过壳体本身的穿孔，其允许液态工作流体通过穿孔泄漏。在一些实施例中，壳体包括可选择性地打开或关闭的排出口，以调节从浸没室的开口溢出的液体冷却流体的体积。

如本文所述，进入的工作流体可以比浸没室中的液态工作流体更冷，并且更冷的进入的工作流体可较为有效地冷却生热部件。允许至少一部分液态工作流体通过壳体或浸没室中的间隙、穿孔或排出口离开浸没室，这可以允许浸没室中的液态工作流体的更大混合，并且因此允许浸没室中平均温度较低的液态工作流体。

在一些实施例中，进入的液态工作流体的流速大于浸浴中的液态工作流体的蒸发流速以及除通过开口的溢出之外从浸没室的所有液体流出的流速，使得浸没室的液面保持在生热部件之上和/或处于开口的最低点处。

服务器计算机可以具有固定到例如主板的基板的多个发热电子部件。一些电子部件可比其他部件消耗更多的功率和/或产生更多的热量。服务器计算机的最大生热部件可以浸入液态工作流体中，而较小的生热部件可以通过环境气体冷却(例如，风扇吹向较小的生热部件)或通过从壳体定义的浸入室流出的溢流液态工作流体来进行冷却。

被引入浸没室的液态工作流体的温度小于工作流体的沸腾温度。当一部分工作流体从浸没室溢出时，溢流液态工作流体仍将具有低于沸腾温度的平均温度。溢流液态工作流体可以通过在沸腾之前从较小的生热部件吸热，来冷却该较小生热部件。

在一些实施例中，箱包括冷凝器，其定位在液体收集区域上方的收集箱的蒸汽空间中。冷凝器的至少一部分可定位在收集箱的下半部分中。在一些实施例中，冷凝器的所有盘管或冷板可定位在收集箱的下半部分中。在一些实施例中，冷凝器的至少一部分可定位在由壳体限定的浸没室中的开口之下。在一些实施例中，冷凝器的所有盘管或冷板可定位在由壳体限定的浸没室中的开口之下的收集箱的下半部分中。

由冷凝器冷凝的蒸汽工作流体落到收集箱底部的收集区中。收集区还收集从浸没室被取代的液态工作流体。所收集的液态工作流体可通过回液管线返回到浸没室。在一些实施例中，在重新进入浸没室之前，液态工作流体可在通过回液管线的同时被进一步冷却。

通过降低收集箱中的冷凝器，服务器计算机上方所需的顶部空间更小，从而减小了容纳组件所需的收集箱的尺寸。例如，冷凝器可以远离盖子，使盖子更轻并且更容易拆卸，以访问热管理系统的内部体积。

在一些实施例中，降低收集箱中的冷凝器允许冷凝器更有效地冷凝蒸汽工作流体。蒸汽工作流体可以比可能进入收集箱的不可冷凝气体(例如氮气)密。在蒸汽工作流体较低地置于收集箱中的同时，不可冷凝气体可以在(多个)服务器计算机和(多个)浸没箱之上进行收集。冷凝器可以定位在收集箱中蒸汽工作流体浓度较高的区域中。

不可冷凝气体的存在会对热管理系统的性能产生不利影响，因为蒸汽工作流体冷凝为液态工作流体会降低收集箱中的压力，有助于将进入的液态工作流体吸入收集箱中。例如，液态工作流体的密度可能比蒸汽工作流体高100倍以上(即，占体积的不到1/100)。在一些实施例中，分离到浸没室和/或服务器计算机顶部上方的顶部空间中的不可冷凝流体可以允许更有效地将不可冷凝气体排出、泵送或以其他方式从收集箱中清除。

在一些实施例中，从浸泡浴或收集浴中移除服务器计算机或其他电子设备的至少一部分可以保持更清洁，因此更高效的工作流体。例如，在电子连接器、电线、电缆或其他部件中发现的弹性体可以比在蒸汽工作流体中更容易地浸出到液态工作流体中。浸出的弹性体可以不利地影响工作流体的热吸收效率，不利地影响工作流体的粘度，不利地影响工作流体的沸腾温度，或导致工作流体在生热部件上留下沉积物，这可以不利地影响来自生热部件的热传递(例如，冷却)。

在一些实施例中，相比于液体环境，可以通过将服务器计算机的连接器定位在气体环境中来改善数据连接性。例如，由于光纤和液体环境之间的折射率的差异，相对于液体环境，光纤之类的光连接在气体环境中可表现得更好和/或更可预测。

在传统的浸没箱中，液体压力随着浸浴深度的增加而增加。在传统箱和流体中，1米的深度导致2.3磅力每平方英寸(PSI)的增加。增加的压力导致工作流体的沸点增加，并且导致临近浸浴底部的工作流体的部件的温度升高。当独立的浸没室放置在生热部件周围和/或板水平定向时，组件周围的流体的柱状压力降低，并且产生组件的较低操作温度。在至少一个示例中，相对于传统浸没箱中1米深度处的部件，工作流体展示出4℃的温度降低。

在一些实施例中，通过将进入的液态工作流体引导到浸没室中的歧管来输送进入的液态工作流体。在一些实施例中，通过浸没室顶部表面中的开口引入进入的液态工作流体。在一些实施例中，通过壳体中的端口引入进入的液态工作流体，端口例如在浸没室的侧壁中。进入的液态工作流体可以至少部分地将浸没室中的液态工作流体替换出顶部中的开口。

歧管可以单独地向每个壳体和浸没室提供进入的液态工作流体。每个服务器计算机的单独浸没室是工作流体的较为有效的分配，同时还在热管理系统中提供模块化以进行维护和修理。

在一些实施例中，歧管可提供引导至浸没室以填充浸没室的进入液态工作流体的多个流，该多个流可允许对其他较小的生热部件进行附加冷却。该多个流可提供更大的湍流，并提供进入液态工作流体与浸没室中的液态工作流体的混合，以限制和/或防止浸没室中的温度梯度。

在一些实施例中，冷凝器包括多个冷却管或冷却棒。冷凝器最有效地冷却和冷凝紧邻管或棒表面的蒸汽。在一些实施例中，导流器位于管或棒中的至少一个的下方，以捕获冷凝物。导流器限制和/或防止冷凝物落到下面的管或棒上，这将涂覆并不利地影响后续管或棒的冷凝效率。

在一些实施例中，浸没式冷却系统中的生热部件的至少一部分突出在液态工作流体的浸浴上方。可以通过朝向和/或在生热部件上方喷射液态工作流体，来辅助生热部件的冷却。在一些实施例中，流体导管将液态工作流体从液态工作流体的收集浴或其他储液器携带到至少一个喷嘴，例如在这里描述的歧管上。液态工作流体以液滴形式从喷嘴向浸没室和/或服务器计算机的其他部件喷射。

喷嘴可被配置和/或设置尺寸，以产生期望直径的液滴。喷嘴可被调节以根据通过所述喷嘴的期望流速和期望液滴尺寸来改变液滴的尺寸。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于1毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于0.5毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于0.25毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴产生平均液滴直径小于0.1毫米的多个液滴。在一些实施例中，喷嘴将过冷工作流体喷涂到另一个部件，例如风扇，其进一步破坏表面张力并且产生液滴和/或更多液滴以将液态工作流体引入服务器计算机。

为了进一步提高工作流体分配的效率，在一些实施例中，壳体与至少一个生热部件的拓扑互补地成形。例如，生热部件可以以不同的程度从基板突出，例如存储器模块突出比处理器突出更远。在一些实施例中，壳体与生热部件互补地成形，以保持与生热部件的基本恒定的距离，并且因此保持生热部件周围的基本恒定量的液态工作流体。在一些实施例中，壳体包括其内表面上的蒸汽方向特征，以收集和引导蒸汽气泡围绕或穿过生热部件，以减少随着蒸汽泡通过浸没室上升而产生的干涸。

壳体可以由框架抵靠或邻近服务器计算机和/或基板来支撑。在一些实施例中，框架是服务器计算机的机箱。在一些实施例中，框架由服务器的机箱支撑或支撑。在一些实施例中，框架限定浸没室的至少一部分，例如浸没室的侧壁。

在机架或收集箱中收集邻近每个服务器计算机的液态工作流体简化了对服务器阵列的维护和/或修改。在传统的浸没冷却系统中，可以将整个浸没箱排出以访问组件。在传统的浸没冷却系统中，移除一个服务器计算机或其他组件会从浸没箱中移除体积，降低浸浴的液位，这可能会使其他组件暴露于冷却能力的降低。根据本公开的热管理系统允许每个服务器计算机具有用于每个服务器计算机的离散浸没室，允许每个服务器计算机的冷却独立于其他组件或计算机的存在或移除。

降低液态工作流体质量和收集箱中液态工作流体液位降低了针对浸没室壁的流体静力学压力。例如，用蒸汽工作流体替换箱中的液态工作流体可以将收集箱上的压力降低100倍以上，从而允许使用更轻、更小、更便宜的箱。在一些实施例中，工作流体的密度是水的1.8倍至2.0倍。更少的工作流体质量意味着更少的流体静力学压力和收集箱泄漏或其他故障的更低可能性。

在一些实施例中，冷凝器定位在收集箱的底部或一侧。因为收集区域的液位低于服务器计算机和浸没室，所以服务器计算机可以通过收集箱的顶部被访问和/或从收集箱被移除，而无需移动或关闭冷凝器。在一些实施例中，即使在移除或更换一个或多个服务器计算机和壳体组件的同时，液态工作流体也可以通过液体回流管线和歧管继续循环，从而减少停机时间并防止虚拟机迁移的需要。

尽管本公开的一些实施例可以从顶部垂直访问服务器计算机和/或热管理系统，但收集箱的一些实施例允许通过收集箱的前表面或侧面访问收集箱、服务器计算机、连接器、其他部件或其组合。例如，在收集箱的侧壁中的一个或多个可移动或可拆卸的访问面板可以具有底边，该底边高于收集箱底部的收集浴的液位。在一些实施例中，访问面板的底边可以高于液位，以保持收集箱中相对密集的蒸汽工作流体。

可以使用组件的各种实施例和布置来使用液态工作流体的连续满溢来执行热管理。在一些实施例中，根据本公开的热管理的方法包括：将第一量的液态工作流体引入与生热部件接触的液体浸浴中，以及在利用生热部件至少使液态工作流体的蒸发部分沸腾。液态工作流体从生热部件吸热并升高温度，直到达到沸腾温度。液态工作流体吸热以超过将状态转变为气体所需的潜热。

在工作流体的蒸发部分转变为蒸汽并从生热部件周围上升出液体浸浴的同时，浸浴中的另一部分液态工作流体从浸浴中被移除。在一些实施例中，该方法包括：从液体浸浴中移除第二量的液态工作流体，第二量小于引入液体浸浴中的第一量。通过在引入第一量的同时从浸浴中移除第二量的液态工作流体，浸浴循环液态工作流体。在一些实施例中，进入的液态工作流体比流出的液态工作流体更冷，从而降低了浸浴的温度。

在一些实施例中，第一量的液态工作流体的质量等于蒸发部分的质量和第二量的液态工作流体的质量。在一些实施例中，通过以下至少一项从液体浸浴中移除第二量：从浸没室顶部的开口的溢出、壳体与计算设备之间的一个或多个接触界面的流出、壳体或计算设备中的一个或多个孔或穿孔的流出、或通过选择性地打开或调节以控制流过其中的排出口。

方法还可以包括将第二量的液态工作流体引向或者引到其他生热部件之上。在一些实施例中，限定浸没室的壳体和/或计算设备包括流体方向特征，以控制液态工作流体在离开浸没室时的流动或溢出。

虽然本文描述了垂直定向服务器计算机和壳体的实施例，但在一些实施例中，服务器计算机的基板和/或壳体基本水平定向。例如，水平壳体可以具有顶侧，其具有开口，该开口在面积上大于垂直定向的壳体和服务器计算机。水平的服务器计算机和生热部件与较大的开口相结合，这允许蒸汽更有效地退出浸泡室。水平服务器计算机和生热部件与较大的开口相结合，可以减少干涸并提高冷却效率。

在一些实施例中，壳体包括至少一个流体方向特征，例如集成到壳体表面中或位于壳体表面上的通道、凹槽、缺口、开口、翅片、壁、槽、隧道或其他结构。流体方向特征随着液态工作流体离开浸没室而影响液态工作流体的方向。在一些实施例中，服务器计算机的表面和/或服务器计算机的基板包括至少一个流体方向特征，以进一步将液态工作流体引向位于浸没室外部的生热部件。

在一些实施例中，流体方向特征从浸没室直接流向不在浸没室中的服务器计算机的其他生热部件。在一些实施例中，流体方向特征朝向另一服务器计算机的直接流向。例如，来自浸没室的液态工作流体的流动或溢出可流入另一服务器计算机的浸没室以级联液态工作流体。第一服务器计算机可垂直定位在第二服务器计算机的上方以允许液态工作流体从第一服务器计算机的浸没室流向第二服务器计算机的浸没室。

在至少一个实施例中，服务器计算机可定向成与重力成角度，例如相对于垂直方向成5°或更大角度，以允许第一服务器计算机的浸没室的一部分定位在第二服务器计算机的浸没室的一部分上方。在一些实施例中，流出浸没室的液态工作流体的第一部分级联到另一个浸没室中，流出浸没室的液态工作流体的第二部分朝向不在浸没室中的服务器计算机的另一个生热部件流动，以冷却生热部件。

在一些实施例中，流体方向特征在于从服务器计算机上的第一浸没室直接流动或溢出到同一服务器计算机上的第二浸没室。第一浸没室和第二浸没室可以是连接到服务器计算机的基板的同一壳体的一部分。在其他示例中，第一浸没室由服务器计算机的第一壳体和基板限定，第二浸没室由服务器计算机的第二壳体和基板限定。

每个腔室的流体方向特征直接流入或溢出到服务器计算机上的后续浸没室。因此，浸没室可以降低液态工作流体在服务器计算机上靠近最大生热部件的区域中的流动，同时减少工作流体在不需要额外冷却能力的位置中的使用。

本公开涉及用于冷却计算机或计算设备的生热部件的系统和方法，至少根据以下部分提供的示例：

[A1]在一些实施例中，一种热管理系统，包括：服务器计算机和限定浸没室的壳体。所述壳体沿着所述室的底侧和侧壁接触所述服务器计算机，并且所述浸没室具有在顶侧上的开口。所述壳体连接到所述服务器计算机，并且所述服务器计算机的一部分限定所述浸没室的至少一部分。

[A2]在一些实施例中，[A1]的服务器计算机包括基板，并且壳体连接到基板。

[A3]在一些实施例中，[A1]或[A2]的顶侧平行于基板。

[A4]在一些实施例中，[A1]至[A3]任一项的服务器计算机包括生热部件，并且浸没室的顶侧开口垂直于生热部件上方。

[A5]在一些实施例中，[A1]至[A4]任一项的热管理系统包括位于浸没室中的工作流体。该工作流体将浸没室填充到开口处。

[A6]在一些实施例中，[A1]至[A5]任一项的服务器计算机包括第一生热部件和第二生热部件，并且第一生热部件位于浸没室中并且第二生热部件位于浸没室之外。

[A7]在一些实施例中，[A1]至[A6]任一项的服务器计算机包括生热部件，并且壳体的至少一部分与生热部件的拓扑互补地成形。

[A8]在一些实施例中，[A1]至[A7]任一项的壳体在其外表面上具有至少一个流体方向特征。

[B1]在一些实施例中，一种浸没式冷却系统，包括具有收集区域的收集箱、其上具有至少一个发热电子部件的基板、以及限定浸没室的壳体。所述壳体沿着腔室的底侧和侧壁接触服务器计算机，所述浸没室在顶侧具有开口。所述壳体连接到服务器计算机并且服务器计算机的一部分限定了浸没室的至少一部分。所述基板和生热部件位于所述收集箱中并且在所述收集区域的上方。

[B2]在一些实施例中，[B1]的浸没冷却系统包括在浸没室开口下方定位在收集箱中的冷凝器。

[B3]在一些实施例中，[B1]的浸没式冷却系统包括位于收集箱的下半部分中的冷凝器。

[B4]在一些实施例中，[B1]至[B3]任一项的浸没式冷却系统包括歧管，其被配置为接收来自收集区域的液态工作流体并将液态工作流体引导至浸没室。

[B5]在一些实施例中，[B4]的壳体被配置成连接到歧管以接收液态工作流体。

[B6]在一些实施例中，[B4]的歧管被配置为将液态工作流体引导到浸没室的开口中。

[B7]在一些实施例中，[B1]至[B6]任一项的浸没式冷却系统包括在收集箱中的非冷凝气体通风口。

[B8]在一些实施例中，[B1]至[B7]任一项的浸没式冷却系统的顶部空间的高度小于收集箱的宽度。

[C1]在一些实施例中，一种电子元件的热管理方法，包括：将第一量的液态工作流体引入与计算设备的生热部件接触的液体浸浴中，利用生热部件使液态工作流体的至少蒸发部分沸腾，以及移除小于第一量的第二量的液态工作流体。

[C2]在一些实施例中，[C1]的第二量的液态工作流体的至少一部分从壳体和基板之间的液体浸浴中泄漏出。

[C3]在一些实施例中，[C1]或[C2]的第二量的液态工作流体的至少一部分从壳的顶侧溢出。

[C4]在一些实施例中，[C1]至[C3]任一项的方法包括：在液体浸浴下方利用冷凝器来冷凝蒸发部分。

术语“一个”、“一种”和“该”意在表示在前面的描述中存在一个或多个元素。术语“包括”、“包括”和“具有”意在具有包容性，意在表示除了列出的元素之外还可能存在其他元素。此外，应当理解，对本公开的“一个实施例”或“一个实施例”的引用并不意在被解释为排除也包含所述特征的其他实施例的存在。例如，关于本文中的实施例描述的任何元素可以与本文中描述的任何其他实施例的任何元素组合。本文中陈述的数字、百分比、比率或其他值意在包括该值，以及与所述值“大约”或“近似”的其他值，如本公开的实施例所涵盖的本领域普通技术人员所理解的。因此，所述值应被广泛地解释为足以包括至少足够接近所述值以执行期望的功能或实现期望的结果的值。所述值至少包括在适当的制造或生产过程中预期的变化，并且可以包括在所述值的5％以内、1％以内、0.1％以内或0.01％以内的值。

具有本领域普通技术人员应当意识到鉴于本公开内容，等效构造并不背离本公开内容的精神和范围，并且在不背离本公开内容的精神和范围的情况下，可以对本文公开的实施例进行各种改变、替换和改变。等效构造，包括功能性“装置加功能”条款，旨在覆盖本文描述的执行所述功能的结构，包括以相同方式操作的结构等效结构和提供相同功能的等效结构。申请人的明确意图是不针对任何权利要求调用装置加功能或其他功能性权利要求，除了其中“装置用于”一词与相关联的功能一起出现的权利要求。每一项添加，删除和修改落入权利要求的含义和范围内的实施例将被权利要求所包含。

应当理解，前面描述中的任何方向或参考框架仅仅是相对方向或运动。例如，对“前”和“后”或“上”和“下”或“左”和“右”的任何引用仅仅是对相关元素的相对位置或运动的描述。

本公开可以在不背离其精神或特征的情况下以其他具体形式实施。所描述的实施例被认为是说明性的而不是限制性的。因此，本公开的范围由所附的权利要求指示，而不是由前面的描述指示。在权利要求的等效性的含义和范围内的变化将被包含在它们的范围内。

Claims (15)

1.一种热管理系统，包括：

服务器计算机；以及

壳体，其限定浸没室，其中所述壳体沿所述室的底侧和侧壁接触所述服务器计算机，并且所述浸没室在顶侧具有开口，以及

其中所述服务器计算机的一部分限定所述浸没室的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其中所述服务器计算机包括基板，并且所述壳体连接到所述基板。

3.根据权利要求2所述的热管理系统，其中所述顶侧平行于所述基板。

4.根据任一前述权利要求所述的热管理系统，其中所述服务器计算机包括生热部件，并且所述浸没室的所述顶侧的所述开口在所述生热部件的垂直上方。

5.根据任一前述权利要求所述的热管理系统，还包括工作流体，其定位在所述浸没室中并且填充所述浸没室至所述开口。

6.根据任一前述权利要求所述的热管理系统，其中所述服务器计算机包括第一生热部件和第二生热部件，并且所述第一生热部件在所述浸没室中，并且所述第二生热部件在所述浸没室外部。

7.根据任一前述权利要求所述的热管理系统，其中所述服务器计算机包括生热部件，并且所述壳体的至少一部分与所述生热部件的拓扑互补地成形。

8.根据任一前述权利要求所述的热管理系统，其中所述壳体在其外表面上具有至少一个流体方向特征。

9.根据任一前述权利要求所述的热管理系统，还包括：具有收集区域的收集箱，其中所述服务器计算机定位在所述收集箱中并且在所述收集区域上方。

10.根据权利要求9所述的热管理系统，还包括在所述浸没室的所述开口下方定位于所述收集箱中的冷凝器。

11.根据权利要求9所述的热管理系统，还包括定位在所述收集箱的下半部分中的冷凝器。

12.根据权利要求9-11中任一项所述的热管理系统，还包括歧管，被配置为从所述收集区域接收液态工作流体并且将所述液态工作流体引至所述浸没室。

13.根据权利要求12所述的热管理系统，其中所述壳构被配置为连接到所述歧管以接收所述液态工作流体。

14.根据权利要求12所述的热管理系统，其中所述歧管被配置为将所述液态工作流体引至所述浸没室的所述开口中。

15.根据权利要求9的热管理系统，其中所述生热部件上方的顶部空间小于所述收集箱的宽度。