TWI783678B - 冷卻電腦系統之冷卻迴路及冷卻系統 - Google Patents

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Abstract

一種用於一機架中複數個伺服器的冷卻系統包含複數個冷卻迴路，每一冷卻迴路耦接至機架的一伺服器。冷卻模組之各者係包含一冷卻板及一幫浦，冷卻板具有一冷卻導管，冷卻導管係穿過冷卻板，幫浦係流體地連接至冷卻導管。冷卻迴路更包含一或多個閥與冷卻模組互相連接，其中閥開啟時，係流體地連接任何兩相鄰的冷卻模組。冷卻系統更包含一第一冷卻分配歧管，經由一入口管流體地連接至每個伺服器中的冷卻迴路；以及一第二冷卻分配歧管，經由一出口管流體地連接至每個伺服器中的冷卻迴路。

Description

冷卻電腦系統之冷卻迴路及冷卻系統
本發明係有關於一種冷卻電腦系統的系統及方法，特別是有關於一種用於冷卻電腦系統的冷卻迴路以及其流體控制方法。
電腦裝置(例如伺服器)通常包含一或多個發熱元件，例如是中央處理單元(Central Processing Unit, CPU)、圖形處理器(Graphics Processing Unit, GPU)及其他元件。為了幫助這些發熱元件冷卻，可使用包含用以驅動冷卻液體且將熱量從發熱元件轉移出去的幫浦的冷卻模組。然而，當冷卻模組中的任一幫浦故障時，至少具有故障幫浦的冷卻模組變得無法冷卻與其熱連接的發熱元件，且也可能影響任何與其串連耦接的冷卻模組。
因此，需要一種更佳的冷卻解決方案，可在操作期間確保幫浦備援(pump redundancy)，以使來自電腦裝置中所有部件的發熱元件的熱量可有效率地持續被移除。
以下實施例及相關術語例如：實施例、配置、方面、範例以及選擇，旨廣義地指代表本揭露和以下請求項的所有主要內容。應當理解的是，這些術語的陳述不應用以限制本文所述的主題或限制以下請求項的含義或範圍。本揭露所涵蓋的實施例範圍由以下申請專利範圍所界定，並非發明內容。本發明內容為本揭露各個方面的高級概述，並且介紹了一些概念，這些概念在以下的實施方式中進一步描述。本發明內容並不旨在標識所要求保護的請求項主要內容的關鍵或必要特徵，也不旨在單獨用於確定所要求保護請求項主要內容的範圍。應當理解的是主要內容需要通過參考本揭露的整個說明書，任何或所有附圖以及每個請求項的適當部分。
根據本揭露的一些方面，揭露一種冷卻電腦系統的冷卻迴路。冷卻迴路包含複數個冷卻模組，冷卻模組係並聯配置(arranged in parallel)，冷卻模組之各者係包含一冷卻板及一幫浦，冷卻板具有一冷卻導管，冷卻導管係穿過冷卻板，幫浦係流體地連接至冷卻導管。
根據本揭露的一些方面，揭露了一種用於複數個伺服器之機架的冷卻系統。冷卻系統包含複數個冷卻迴路，該些冷卻迴路之各者係耦接至一機架的一個伺服器。冷卻模組更包含一或多個閥，其中當一或多個閥之各者開啟時，係流體地連接任兩個相鄰的冷卻模組。冷卻模組更包含一第一冷卻分配歧管，經由一入口輸送管(inlet pipe)流體地連接至伺服器之各者的冷卻迴路，以及一第二冷卻分配歧管，經由一出口輸送管(outlet pipe)流體地連接至伺服器之各者的冷卻迴路。
根據本揭露的一些方面，每個冷卻模組更包含一入口管(inlet tube)以及一出口管(outlet tube)。入口管具有一第一端以及第二端，入口管的第一端係耦接至一第一快速連接器，該入口管之第二端係耦接至冷卻導管的一入口。出口管具有一第一端及一第二端，出口管的第一端耦接至冷卻導管的一出口，出口管之第二端係耦接至一第二快速連接器。
根據本揭露的一些方面，一或多個閥為一四通驅動球閥，或由三個雙通電磁閥所組成的一四通閥。
根據本揭露的一些方面，冷卻迴路包含以一個閥互相連接的二個冷卻模組。
根據本揭露的一些方面，冷卻模組之各個係配置於對應伺服器的發熱元件之上。
根據本揭露的一些方面，冷卻系統更包含一冷卻分配單元，配置於機架中，用以將一冷卻液體分配至第一冷卻分配歧管，並從第二冷卻分配歧管接收冷卻液體。
根據本揭露的一些方面，冷卻分配單元更包含一或多個偵測器、一冷卻液輸送幫浦以及一可編程邏輯控制器。偵測器用以偵測冷卻液體的一或多個流動參數。冷卻液輸送幫浦用以可控地分配冷卻液體。可編程邏輯控制器用以基於所接收到冷卻流體的一或多個流動參數控制來自冷卻液輸送幫浦的冷卻液體的流量。
根據本揭露的一些方面，冷卻迴路之各者係通信耦接至對應的伺服器的一控制器。控制器用以偵測冷卻系統中的一或多個幫浦是否故障。控制器進一步配置為回應於偵測，開啟一或多個閥，閥流體地連接具有故障的一或多個幫浦之各者的冷卻模組的冷卻導管，與一相鄰冷卻模組的冷卻導管。
根據本揭露的一些方面，控制器更用以自對應伺服器的一溫度偵測器接收與冷卻板熱連接的一發熱元件的一溫度資訊。控制器更用以回應於偵測到冷卻系統中的一或多個幫浦故障，調整發熱元件的一電功率負載。
根據本揭露的一些方面，控制器更用以回應於偵測到至少冷卻模組中的幫浦中除一個之外的所有幫浦發生故障，向一操作員發送一警示。
根據本揭露的一些方面，控制器更用以偵測一或多個幫浦是否故障，其步驟包含接收一或多個幫浦的每分鐘轉速資訊(Revolutions Per Minute, RPM )，以及判斷一或多個幫浦中之任一者的每分鐘轉速是否超出一預定範圍值。
以上概述並非旨在表示本揭露的每個實施例或每個方面。而是前述概述僅提供本文闡述的一些方面和特徵的示例。當結合附圖和所附權利要求書考慮時，根據用於實施本發明的代表性實施例和方式的以下詳細描述，本揭露的以上特徵和優點以及其他特徵和優點將變得顯而易見。鑑於參考附圖對各種實施例的詳細描述，本揭露的其他方面對於本領域普通技術人員將是顯而易見的，其在下面提供其簡要描述。
通過結合附圖對代表性實施例的以下描述，將更好地理解本揭露及其優點和附圖。這些附圖僅描繪了代表性的實施例，因此不應被視為對各種實施例或請求項範圍的限制。
本揭露可進行各種修改和替代形式，並且一些代表性實施例已經通過示例的方式在附圖中示出並且將在本文中詳細描述。然而，應當理解，本揭露並不旨在限於所公開的特定形式。相反，本揭露將涵蓋由所附請求項限定的本揭露之精神和範圍內所有修改、等同和替代。
本揭露的實施例指向一種用於冷卻電腦系統的冷卻迴路及其流體控制方法。冷卻迴路包含複數個冷卻模組以水平方向配置，並且以一或多個閥互相連接，閥在開啟時流體地連接相鄰的冷卻模組。這確保了當複數個冷卻模組中任一用於驅動冷卻液體的幫浦故障時，冷卻液體可在複數個冷卻模組之間流動。冷卻迴路的流體控制方法由控制器所執行，其偵測故障的幫浦，並開啟相鄰冷卻模組之間的閥以使冷卻液體流過。回應於這樣的偵測，控制器也可調整與具有故障幫浦的冷卻模組熱連接的發熱元件之功率負載。控制器也可配置為在複數個冷卻模組中向操作員發送一警示。
圖示中描述了各種不同的實施例，其中在整個附圖中使用相似的附圖標記表示類似或相同的元件。這些附圖並非按比例繪製，而僅是為了說明本揭露而提供的。下面參考示例性應用來描述本揭露的一些方面用以進行說明。應當理解的是其中所闡述的許多具體細節，關係和方法以提供對本揭露的全面理解。然而，相關領域的普通技術人員將容易地認識到，可以在沒有一個或多個特定細節的情況下或者通過其他方法來實施本揭露。在其他情況下，未詳細示出公知的結構或操作，以避免使本發明晦澀難懂。各種實施例不受動作或事件圖示順序的限制，因為一些動作可以不同的順序和/或與其他動作或事件同時發生。此外，並非所有示出的動作或事件都是實施本揭露的方法所必需的。
除非特別聲明，否則為了本詳細描述的目的，單數包括複數，反之亦然。「包括」一詞是指「包括但不限於」。此外在本文中可以使用諸如「大約」、「幾乎」、「基本上」、「大約」等的近似詞來表示「在」、「附近」或「在...附近」。例如，在「允許的製造公差範圍內」或「在可接受的製造公差範圍內」的3％到5％之內。類似地，術語「垂直地」或「水平地」意圖進一步各別包含在垂直及水平方向的「3～5%中」。此外，方向的用詞，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「之上」以及「之下」意圖關聯於與參考圖式中所描述的等效方向，從被引用的對像或元素的上下文中理解，例如從對像或元素的常用位置，或本揭露中的其他說明。
第1圖繪式n個伺服器105a、105b、…、105n的機架100的示意側視圖。使用於整篇說明書的字母“n”代表複數個元件，且代表大於二的整數。機架100包含具有複數個冷卻迴路120a、120b、…、120n的冷卻系統110，每個冷卻迴路120n耦接至機架100的每個伺服器105n，且配置於機架100的每個伺服器105n中。冷卻迴路120a、120b、…、120n中之各者與各別伺服器105a、105b、…、105n中對應的控制器106a、106b、…、106n通信耦接(communicatively coupled to)。每個控制器106n用以控制冷卻液體經由對應冷卻迴路120n的流動，每個控制器106n並採取行動，以確保被執行之冷卻動作之持續性與有效性。
冷卻系統110包含一第一冷卻分配歧管(cooling distribution manifold)122，第一冷卻分配歧管122經由入口輸送管(inlet pipe)124a、124b、…、124n流體地連接(fluidly connected to)至個別伺服器105a、105b、…、105n的冷卻迴路120a、120b、…、120n，以將冷卻液體分配至冷卻迴路120a、120b、…、120n中之各者。冷卻系統110更包含一第二冷卻分配歧管126，第二冷卻分配歧管126經由出口輸送管(outlet pipe)128a、128b、…、128n流體地連接至個別伺服器105a、105b、…、105n的冷卻迴路120a、120b、…、120n，以從冷卻迴路120a、120b、…、120n中之各者移除冷卻液體。在一些實施例中，第一冷卻分配歧管122與第二冷卻分配歧管126可由鋁、不鏽鋼等材料所製成。溫度偵測器108a、108b、…、108n在伺服器105a、105b、…、105n中之各者相鄰於出口輸送管(outlet pipe)128a、128b、…、128n配置。
冷卻系統110包含配置於機架100上的冷卻分配單元(cooling distribution unit)190。冷卻分配單元190將冷卻液體配送至第一冷卻分配歧管122，並自第二冷卻分配歧管126接收冷卻液體。冷卻分配單元190包含一或多個偵測器198、一冷卻液輸送幫浦(cooling distribution pump)196、及一可編程邏輯控制器195。一個或多個偵測器198用以偵測冷卻液體的一或多個流動參數。在非限制性的範例中，流動參數可為壓力、流量等。冷卻液輸送幫浦196用以可控地分配冷卻液體。可編程邏輯控制器195用以依據從一個或多個偵測器198接收到的流動參數之資料，控制冷卻液輸送幫浦196輸出的冷卻液體的流量。
第2A～2B圖繪示配置於冷卻迴路120a、120b、…、120n之各者(第1圖)中的冷卻模組230之第一實施例及第二實施例的側視圖。冷卻模組230位於(例如是配置於其上、配置於其下等)與伺服器105n的發熱元件235(例如是處理器、記憶卡等)熱連接(thermally coupled to)之處。冷卻模組230包含具有冷卻導管234(cooling conduit)穿過的冷卻板(cold plate)232，冷卻導管234具有入口238a以及出口238b。冷卻液體經由入口238a進入冷卻模組230，並且經由出口238b離開冷卻模組230。幫浦236流體地連接至冷卻導管234，用以將冷卻液體配送進入冷卻模組230，並使冷卻液體離開冷卻模組230。幫浦236可與冷卻板232流體地連接，如第2A圖所繪示之第一實施例所示。幫浦236也可與冷卻導管234流體地連接，如第2B圖所繪示的第二實施例所示。
每個冷卻迴路120n中的複數個冷卻模組230更詳細地繪示於第3A～3B圖及第4A～-4B圖。複數個冷卻模組230以一或多個閥(例如第3A～3B圖中的閥340)互相連接。當閥開啟時，閥流體地連接相鄰之多個冷卻模組230的多個冷卻導管234。第3A～3B圖繪示兩個相鄰冷卻模組230 1、230 2範例性配置的上視圖。冷卻模組230 1、230 2係並聯配置，且以一閥340互相連接。閥340初始為關閉(第3A圖)，接著為開啟以使冷卻液體在相鄰冷卻模組230 1、230 2之間流動(第3B圖)。冷卻模組230 1與發熱元件(未繪示)熱連接。如第3A圖所繪示，冷卻模組230 1包含幫浦236 1，幫浦236 1流體地連接至具有入口238a 1及出口238b 1的冷卻導管234 1。入口管(inlet tube)350 1具有第一端352 1及第二端354 1。入口管350 1將冷卻液體運載至冷卻模組230 1中。入口管350 1的第一端352 1耦接至第一快速連接器370a 1，入口管350 1的第二端354 1耦接至冷卻導管234 1的入口238a 1。出口管360 1具有第一端362 1以及第二端364 1。出口管360 1運送冷卻液體離開冷卻模組230 1。出口管360 1的第一端362 1耦接至冷卻導管234 1的出口238b 1，第二端364 1耦接至第二快速連接器370b 1。在一些實施例中，第一快速連接器370a 1及第二快速連接器370b 1為以鋁、不鏽鋼、銅、鎳等材料所製成的插接組(plug-and-socket)結構。通過入口管350 1、冷卻導管234 1以及出口管360 1的箭頭表示經由冷卻模組230 1之冷卻液體的流動方向。
類似地，冷卻模組230 2熱連接至發熱元件(未繪示)。如第3A圖所繪示，冷卻模組230 2包含幫浦236 2，幫浦236 2流體地連接至具有入口238a 2及出口238b 2的冷卻導管234 2。入口管350 2具有第一端352 2及第二端354 2，入口管350 2將冷卻液體運送至冷卻模組230 2中。入口管350 2的第一端352 2耦接至第一快速連接器370a 2，入口管350 2的第二端354 2耦接至冷卻導管234 2的入口238a 2。出口管360 2具有第一端362 2以及第二端364 2，出口管360 2將冷卻液體運送出冷卻模組230 2。出口管360 2的第一端362 2耦接至冷卻導管234 2的出口238b 2，第二端364 2耦接至第二快速連接器370b 2。在一些實施例中，第一快速連接器370a 2以及第二快速連接器370b 2為鋁、不鏽鋼、銅、鎳等材料所製成的插接組結構。通過入口管350 2、冷卻導管234 2、及出口管360 2的箭頭表示經由冷卻模組230 2之冷卻液體的流動方向。
在第3A～3B圖的範例性配置中，冷卻模組230 1、230 2透過具有四個端口342、344、346、348的單一閥340互相連接。如以下所繪示與描述，閥340可為四通驅動球閥(four-pass actuated ball valve)、由三個雙通閥(three two-pass solenoid valves)所組成的四通閥(參見第6A至6B圖)等。兩個端口342、346流體地連接至冷卻模組230 1的出口管360 1，兩個端口344、348流體地連接至冷卻模組230 2的入口管350 2。如第3A圖所繪示，閥340初始為關閉狀態，冷卻液體獨立地流進冷卻模組230 1、230 2之各者。如第3B圖所繪示，當閥340被一事件所觸發(例如當幫浦236 1、236 2中的其一故障)而開啟時，冷卻模組230 1的出口管360 1中的冷卻液體經由閥340的端口342及344被導引至相鄰的冷卻模組230 2的入口管350 2中。這確保了與冷卻模組230 1、230 2熱連接的發熱元件的熱能可持續被有效率地移除。
第4A～4B圖繪示三個相鄰且並聯配置的冷卻模組230 1, 230 2, 230 3透過兩個閥340 1, 340 2互相連接的另一範例性配置之上視圖。閥340 1, 340 2起始時為關閉(第4A圖)，接著兩者開啟(儘管需要時可僅開啟一個閥)以使冷卻液體流過相鄰的冷卻模組230 1, 230 2, 230 3(第4B圖)。冷卻模組230 1, 230 2的結構與功能如上述第3A～3B圖所描述的冷卻模組230 1, 230 2相似。冷卻模組230 3與一發熱元件(未繪示)熱連接。如第4A圖所繪示，冷卻模組230 3包含幫浦236 3，幫浦236 3流體地連接至具有入口238a 3及出口238b 3的冷卻導管234 3。具有第一端352 3及第二端354 3的入口管350 3將冷卻液體載送至冷卻模組230 3內。入口管350 3的第一端352 3耦接至第一快速連接器370a 3，且入口管350 3的第二端354 3耦接至冷卻導管234 3的入口238a 3。具有第一端362 3以及第二端364 3的出口管360 3將冷卻液體運送出冷卻模組230 3。出口管360 3的第一端362 3耦接至冷卻導管234 3的出口238b 3，且第二端364 3耦接至第二快速連接器370b 3。在一些實施例中，第一快速連接器370a 3以及第二快速連接器370b 3為鋁、不鏽鋼、銅、鎳等材料所製成的插接組結構。通過入口管350 3、冷卻導管234 3、及出口管360 3的箭頭表示經由冷卻模組230 3之冷卻液體的流動方向。
在第4A～4B的範例性配置中，冷卻模組230 1, 230 2, 230 3以類似於閥340的兩個閥340 1, 340 2互相連接。閥340 1具有四個端口342 1、344 1、346 1、及348 1，兩個端口342 1、346 1流體地連接至冷卻模組230 1的出口管360 1，另外兩個端口344 1以及348 1流體地連接冷卻模組230 2的入口管350 2。類似地，閥340 2具有四個端口342 2, 344 2, 346 2、及348 2。兩個端口342 2、346 2流體地連接至冷卻模組230 2的出口管360 2，另外兩個端口344 2及348 2則流體地連接至冷卻模組230 3的入口管350 3。
如第4A圖所繪示，閥340 1、340 2初始為關閉狀態，冷卻液體獨立地流進各個冷卻模組230 1、230 2、230 3。如第4B圖所繪示，當閥340 1、340 2被一事件所觸發(例如當幫浦236 1、236 2或236 3中的其一故障)而開啟時(如下文所述)，冷卻模組230 1的出口管360 1中的冷卻液體經由閥340 1的端口342 1以及344 1被導引至冷卻模組230 2的入口管350 2中。類似地，冷卻模組230 2的出口管360 2的冷卻液體經由閥340 2的端口342 2及344 2被導引至冷卻模組230 3的入口管350 3­。這確保了與冷卻模組230 1、230 2以及230 3熱連接的發熱元件的熱能可繼續被有效率地移除。如第3A～3B以及4A～4B圖所繪示，經由一或多個閥340互相連接的複數個冷卻模組230可在冷卻迴路120n中實現幫浦備援，從而確保對每個伺服器105n之冷卻動作的持續性與有效性。
第5A至5B圖分別繪示用於使相鄰的多個冷卻迴路互相連接的閥340之第一實施例之透視圖及上視圖。如第5A所示，閥340為一四通驅動球閥。閥340具有四通道結構(four-channeled structure)580和經由連接器582耦接至四通道結構580的控制單元585。如第5B圖所示(請同時參考第3A至3B圖)，四通道結構580具有四個端口342、344、346、及348。在一些實施例中，四通道結構580由不銹鋼所製成。
在一些實施例中，控制單元585由聚碳酸酯(polycarbonate)材料所製成。控制單元585配置為從控制器(例如每個伺服器105n的控制器106n)接收一輸入信號，用於調整端口342、344、346、及348的位置，以改變流經閥340之液體(例如每個伺服器105n的冷卻迴路120n的冷卻液體)的方向。舉例來說，第3B圖中的閥340因此配置為將冷卻液體從冷卻模組230 1導引至冷卻模組230 2。
第5C圖繪示第5A至5B圖中閥340為「開啟」或「關閉」狀態的示意配置圖。四通道結構580(第5A圖)中心的球體(未繪示)可被控制單元585旋轉以調整端口342、344、346、及348的位置，在第5C圖的圖表中分別以「1」、「2」、「3」以及「4」表示。因此，如第5C圖所示，在第一欄及第三欄中的端口1、2、3、4之配置表示閥340為「關閉」狀態，在第二欄及第四欄中的端口1、2、3、4之配置表示閥340為「開啟」狀態。
第6A至6B圖分別繪示出用於使相鄰的多個冷卻迴路互相連接的閥640之第二實施例之透視圖以及示意圖。如第6A圖所繪示，閥640為一雙通電磁閥(two-pass solenoid valve)，具有雙通道結構680及控制單元685，控制單元685經由連接器682耦接至雙通道結構680。如第6B圖所繪示，三個雙通電磁閥684、686、688經由連接器形成四通閥340(請同時參照第3A至3B圖)，以使四通閥340具有四個端口342、344、346、及348。當雙通電磁閥684為關閉且雙通電磁閥686、688為開啟時，閥340為關閉，使得端口342與端口346連接，端口344與端口348連接。當電磁閥684為開啟且電磁閥686、688為關閉時，閥340開啟，使得端口342與端口344連接。
第7圖繪示機架100(第1圖)之每個伺服器105n中的控制器106n之操作示意圖。控制器106n例如為一基板管理控制器(Baseboard Management Controller, BMC)，其為嵌入於每個伺服器105n之主機板的特殊化微處理器。控制器106n具有自己之韌體(firmware)及隨機存取記憶體(RAM)。控制器106n管理伺服器105n之系統管理軟體及平台硬體之間的介面，並執行如第7圖所示之伺服器105n中的多個功能。控制器106n接收來自偵測器(例如溫度偵測器、冷卻風扇速度偵測器、冷卻幫浦速度偵測器等)的資料，並且判斷對應的系統參數(例如溫度、冷卻風扇速度、冷卻幫浦速度)是否操作在預定的範圍內。當控制器106n判斷系統參數在預定範圍之外時，會採取補救措施。補救措施可包含通知一操作員，其可接著與控制器106n遠端通信以執行校正動作。
舉例來說，當控制器106n由接收到的資訊判斷一或多個幫浦236 1、236 2(例如第3A至3B圖中冷卻模組230 1、230 2各自的幫浦236 1、236 2)的每分鐘轉速(Revolution Per Minute, RPM)超出一預定範圍值時，控制器106n判斷對應的幫浦236 1、236 2之一已經故障。因此，回應於偵測到幫浦236 1、236 2中的任一已經故障，控制器106n開啟連接具有故障幫浦的冷卻導管(例如第3A至3B圖中冷卻模組230 1的冷卻導管234 1)與相鄰冷卻模組的冷卻導管(例如第3A至3B圖中冷卻模組230 2的冷卻導管234 2)的閥340。在一些實施例中，回應於偵測到至少多個冷卻模組230中除一個之外的所有(all but one)幫浦236已經故障，控制器106n也向操作員發送一警訊(alarm)或警示(alert)。
在另一範例中，控制器106n可從對應的伺服器105n中的溫度偵測器108n(第1圖)接收與冷卻板232(第2A至2B圖)熱連接的發熱元件235(第2A至2B圖)的溫度資訊。回應於偵測到發熱元件235的溫度高於預定範圍或是幫浦236 1、236 2之一故障，控制器106n可調整發熱元件235的電功率負載。
第8圖繪示伺服器105n(第1圖)中控制器106n所執行的流體控制方法800的流程圖。流體控制方法800起始於步驟810，其中閥340係關閉以使端口342連接至端口346(繪示於第3A圖)，且端口344連接至端口348(繪示於第3A圖)。流體控制方法800進入判斷點820，偵測幫浦236 1(繪示於第3B圖)是否故障。若幫浦236 1在判斷點820判斷為沒有故障，流體控制方法800進入判斷點830，偵測幫浦236 2是否故障。若幫浦236 2在判斷點830判斷為沒有故障，流體控制方法800回到步驟810，維持閥340關閉。若幫浦236 2在判斷點830判斷為故障，流體控制方法800進入步驟850，開啟閥340，使得端口342與端口346不連接，端口344與端口348不連接，而端口342與端口344連接。
若幫浦236 1在判斷點820判斷為故障，流體控制方法800進入判斷點840，偵測幫浦236 2是否故障。若幫浦236 2在判斷點840判斷為沒有故障，流體控制方法800進入步驟850，開啟閥340，使得端口342與端口346不連接，端口344與端口348不連接，且端口342與端口344連接。若幫浦236 2在判斷點840判斷為故障，流體控制方法800進入步驟860，向操作員發送一警示以採取補救措施。在一些實施例中，也可在步驟850開啟閥340後發送警示，以通知操作員幫浦236 1、236 2中的其中一個已經故障。
第9圖繪示冷卻迴路(例如第1圖中伺服器105a、105b、…、105n對應的冷卻迴路120a、120b、…、120n)的冷卻方法之流程圖900。在步驟910中，以複數個冷卻模組冷卻電腦系統，其中每個冷卻模組具有一幫浦，幫浦流體地連接至穿過冷卻模組的一冷卻板的一冷卻導管。
在步驟920中，該方法偵測到複數個冷卻模組中的一或多個幫浦的故障。在一些實施方式中，偵測故障可基於接收一或多個幫浦的每分鐘轉速之資訊，並判斷一或多個幫浦中之任一的每分鐘轉速是否超出預定範圍值。
在步驟930中，回應於故障之偵測，一閥被開啟，使冷卻液體在與故障幫浦流體地連接的冷卻導管以及相鄰冷卻模組的冷卻導管之間流動。在一些實施方式中，回應於故障之偵測，與冷卻迴路熱連接的發熱元件的電功率負載被調整。在一些實施方式中，回應於偵測到複數個冷卻模組中至少除一個之外的所有幫浦已經故障，一警示可被發送至操作員。
以上所描述的冷卻機制可有利地在操作期間提供幫浦備援，以使電腦裝置所有部件中發熱元件的熱能可持續有效率地被移除，而不會對冷卻液體進行不必要的加熱。當檢測到冷卻模組中用以驅動冷卻液體的一或多個幫浦故障時，藉由開啟使相鄰之多個冷卻模組互相連接的閥，自動地調整冷卻液體的流動。當可能影響冷卻模組持續從發熱元件移除熱能之能力的嚴重幫浦故障發生時，也會向操作員發送警示。
儘管已經以個別一或多個實施方式說明及描述揭露之實施例，但在閱讀及理解本說明書和圖式之後，可產生均等的變更和修改，或為本領域其他技術人員所知。另外，儘管可能僅針對數種實施方式中的一種實施方式公開了本發明的特定特徵，但是依據所希望和有利的任何給定或特定應用下，特定特徵可以與其他實施方式的一或多個其他特徵結合。
儘管已經描述了本發明的各種實施例，但是應當理解它們僅以示例而非限制的方式給出。在不脫離本發明的精神及範圍的情況下，可以根據本揭露的公開內容對所公開的實施例進行多種改變。因此本揭露的廣度和範圍不應受到任何上述實施例的限制，相反的本揭露的範圍應當以下述申請專利範圍及其等同物做界定。
100:機架 105a,105b,105c,105d,…,105n:伺服器 106a,106b,106c,106d,…,106n:控制器 108a,108b,108c,108d,…,108n:溫度偵測器 110:冷卻系統 120a,120b,120c,120d,…,120n:冷卻迴路 122:第一冷卻分配歧管 124a,124b,124c,124d,…,124n:入口輸送管 126:第二冷卻分配歧管 128a,128b,128c,128d,…,128n:出口輸送管 190:冷卻分配單元 195:可編程邏輯控制器 196:冷卻液輸送幫浦 198:偵測器 230,230 1,230 2,230 3:冷卻模組 232:冷卻板 234,234 1,234 2,234 3:冷卻導管 235:發熱元件 236,236 1,236 2,236 3:幫浦 238a, 238a 1, 238a 2,238a 3:入口 238b, 238b 1, 238b 2,238b 3:出口 340,340 1,340 2,640:閥 342,342 1,342 2,344,344 1,344 2,346,346 1,346 2,348,348 1,348 2:端口 350 1,350 2,350 3:入口管 352 1,352 2,352 3,362 1,362 2,362 3:第一端 354 1,354 2,354 3,364 1,364 2,364 3:第二端 360 1,360 2,360 3:出口管 370a 1,370a 2,370a 3:第一快速連接器 370b 1,370b 2,370b 3:第二快速連接器 580:四通道結構 582,682:連接器 585,685:控制單元 680:雙通道結構 684,686,688:雙通電磁閥 800,900:流程圖 810,820,830,840,850,860,910,920,930:步驟
第1圖繪示根據本揭露一些方面中，具有複數個冷卻迴路的冷卻系統的伺服器機架之側視圖。 第2A圖繪示根據本揭露一些方面中，配置於第1圖中每個冷卻迴路中冷卻模組的第一實施例之側視圖。 第2B圖繪示根據本揭露一些方面中，配置於第1圖中每個冷卻迴路中冷卻模組的第二實施例之側視圖。 第3A圖繪示根據本揭露一些方面中，兩個相鄰的冷卻迴路藉由一關閉閥而互相連接的上視圖。 第3B圖繪示根據本揭露一些方面中，兩個相鄰的冷卻迴路藉由開啟閥互相連接，以使冷卻液體在冷卻迴路間流動的上視圖。 第4A圖繪示根據本揭露一些方面中，三個相鄰的冷卻迴路藉由兩個關閉的閥互相連接的上視圖。 第4B圖繪示根據本揭露一些方面中，三個相鄰的冷卻迴路藉由兩個開啟的閥互相連接，以使冷卻液體在相鄰冷卻迴路之間流動的上視圖。 第5A圖繪視根據本揭露一些方面中，用於使相鄰的多個冷卻迴路互相連接的閥的第一實施例之透視圖。 第5B圖繪示根據本揭露一些方面中，第5A圖閥的上視圖。 第5C圖繪示根據本揭露一些方面中，第5A圖的閥配置為「開啟」以及「關閉」狀態的示意圖。 第6A圖繪示根據本揭露一些方面中，用於使相鄰的冷卻迴路互相連接的閥的第二實施例之透視圖。 第6B圖繪示根據本揭露一些方面中，第6A圖閥的示意圖。 第7圖繪示根據本揭露一些方面中，第1圖中伺服器機架的每個伺服器中，控制器控制伺服器的冷卻迴路之操作示意圖。 第8圖繪示根據本揭露的一些方面中，第7圖中的控制器所執行的控制方法流程圖。 第9圖繪示根據本揭露的一些方面中，冷卻第1圖中每個伺服器的冷卻迴路的流體控制方法的流程圖。
120n:冷卻迴路
2301,2302:冷卻模組
2341,2342:冷卻導管
2361,2362:幫浦
238a1,238a2:入口
238b1,238b2:出口
340:閥
342,344,346,348:端口
3501,3502:入口管
3521,3522,3621,3622:第一端
3541,3542,3641,3642:第二端
3601,3602:出口管
370a1,370a2:第一快速連接器
370b1,370b2:第二快速連接器

Claims (9)

  1. 一種用於冷卻電腦系統的冷卻迴路，該冷卻迴路包含：複數個冷卻模組，該些冷卻模組係並聯配置(arranged in parallel)且該些冷卻模組之各者係配置於該電腦系統中的一發熱元件之上，該些冷卻模組之各者係包含一冷卻板、一幫浦、一入口管及一出口管，該冷卻板具有一冷卻導管，該冷卻導管係穿過該冷卻板，該幫浦係流體地連接至該冷卻導管，該入口管具有一第一端及一第二端，該入口管之該第一端係耦接至一第一快速連接器，該入口管之該第二端係耦接至該冷卻導管的一入口，該出口管具有一第一端及一第二端，該出口管之該第一端係耦接至該冷卻導管的一出口，該出口管之該第二端係耦接至一第二快速連接器；以及一或多個閥，當該一或多個閥之各者開啟時，係流體地連接任兩個相鄰的冷卻模組。
  2. 如請求項1所述之冷卻迴路，其中該一或多個閥為一四通驅動球閥、由三個雙通電磁閥所組成的一四通閥，或上述之任何組合。
  3. 一種用於複數個伺服器之機架的冷卻系統，包含：複數個冷卻迴路，該些冷卻迴路之各者係耦接至一機架的一個伺服器，該些冷卻迴路之各者係包含： 複數個冷卻模組，該些冷卻模組係並聯配置，該些冷卻模組之各者係包含一冷卻板及一幫浦，該冷卻板具有一冷卻導管，該冷卻導管係穿過該冷卻板，該幫浦係流體地連接至該冷卻導管；及一或多個閥，其中當該一或多個閥之各者開啟時，係流體地連接任兩個相鄰的冷卻模組；一第一冷卻分配歧管，經由一入口管道流體地連接至該些伺服器之各者的該冷卻迴路；以及一第二冷卻分配歧管，經由一出口管道流體地連接至該些伺服器之各者的該冷卻迴路。
  4. 如請求項3所述之冷卻系統，其中該些冷卻模組之各者更包含：一入口管具有一第一端及一第二端，該入口管之該第一端係耦接至一第一快速連接器，該入口管之該第二端係耦接至該冷卻導管的一入口；以及一出口管，具有一第一端及一第二端，該出口管之該第一端係耦接至該冷卻導管的一出口，該出口管之該第二端係耦接至一第二快速連接器；以及該些冷卻模組之各者係配置於對應伺服器的一發熱元件之上。
  5. 如請求項3所述之冷卻系統，其中該一或多個閥為一四通驅動球閥、由三個雙通電磁閥所組成的一四通閥、或上述之任何組合。
  6. 如請求項3所述之冷卻系統，更包含：一冷卻分配單元，配置於該機架中，用以將一冷卻液體分配至該第一冷卻分配歧管，並從該第二冷卻分配歧管接收該冷卻液體，該冷卻分配單元包含：一或多個偵測器，用以偵測該冷卻液體的一或多個流動參數；一冷卻液輸送幫浦，用以可控地分配該冷卻液體；以及一可編程邏輯控制器，用以基於所接收到的該冷卻流體的該一或多個流動參數，控制來自該冷卻液輸送幫浦的該冷卻液體的流量(flow rate)。
  7. 如請求項3所述之冷卻系統，其中該些冷卻迴路之各者係通信耦接至對應的該伺服器的一控制器，該控制器用以：偵測該些冷卻系統中的該一或多個幫浦是否故障；以及回應於上述偵測，開啟該一或多個閥，該一或多個閥係流體地連接具有故障的該一或多個幫浦之各者的該冷卻模組的該冷卻導管，與一相鄰冷卻模組的該冷卻導管。
  8. 如請求項7所述之冷卻系統，其中該控制器更用以： 自對應的伺服器中的一溫度偵測器接收與該冷卻板熱連接的一發熱元件的一溫度資訊；以及回應於偵測到該些冷卻系統中的該一或多個幫浦故障，調整該發熱元件的一電功率負載。
  9. 如請求項7所述之冷卻系統，其中該控制器更用以藉由下列步驟偵測該一或多個幫浦是否故障：接收該一或多個幫浦的每分鐘轉速資訊；以及判斷該一或多個幫浦中之任一者的每分鐘轉速是否超出一預定範圍值。
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