流体浸没式冷却系统的硬驱动器散热的制作方法

文档序号:8069185阅读:245来源:国知局
流体浸没式冷却系统的硬驱动器散热的制作方法
【专利摘要】通过将硬盘驱动器所连接的计算系统浸入箱中的介电液体冷却剂,并通过将硬盘驱动器器热耦合到部分地浸入该冷却剂中且部分在该冷却剂外的导热延伸部,来冷却硬盘驱动器和硬盘驱动器所连接的计算系统。为了将硬盘驱动器保持在冷却剂外,硬盘驱动器被安装到导热延伸部的在冷却剂外的部分。这种构造中,硬盘驱动器通过经由导热延伸部将热从硬盘驱动器导至冷却剂来冷却。可使用泵来将来自箱的更热冷却剂移动入热交换器并经冷却的冷却剂移动回箱中,在热交换器处,冷却剂被冷却。
【专利说明】流体浸没式冷却系统的硬驱动器散热
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请根据35U. S. C. 119要求2011年8月5日提交的题为"hard drive encasement and heat transfer for fluid submersion systems (流体浸没式系统的硬驱 动器包装和传热)"的美国临时申请系列号第61/574, 601号的优先权。
[0003] 发明背景
[0004] 1.【技术领域】
[0005] 本申请总体涉及计算系统的硬盘驱动器。更具体地,本发明涉及冷却计算系统的 硬盘驱动器的设备、系统和方法。
[0006] 2. 2.相关技术描述
[0007] 当今使用的计算系统几乎都使用一个或多个硬盘驱动器("HDD")。计算系统是使 用处理器来处理数据的装置。HDD是用于存储和取回诸如数据的数字信号的装置。HDD由 快速旋转并涂有磁性材料的一个或多个刚性或硬的盘或盘片构成。HDD还具有布置成将数 据写入磁性盘片和从该磁性盘片读取数据的磁头。
[0008] 参考附图,附图中使用相同的附图标记标示相同的部件,图la示出示例性 HDD100。HDD100的顶盖移除以露出一些其内部部件。露出的内部部件包括多个盘片110、 多个读写头130,每个读写头与相对应盘片关联并连接至磁头臂120,用于从HDD100读取数 据和将数据写入HDD100。示例性HDD100还包括用于旋转盘片110的电机(图未示)和用于 移动磁头臂120的另一电机(也未图不)。
[0009] 图lb示出示例性HDD100的横截面。该图中,多个盘片110清楚可见。该图中还 示出与各电子设备关联的印刷电路板(PCB) 140,用于控制磁头臂120、盘片110的旋转,并 由磁盘控制器(图未示)引导执行数据在HDD100上的读取和写入。HDD100还可包括固件, 该固件最大限度地减少访问数据的时间,从而最大限度地提高驱动器的性能。
[0010] 如图lb所不,盘片110放置入外壳150。外壳150内的环境空气通过空气过滤器 140 (参见图la)下的小呼吸孔流体连接至外部环境空气。空气过滤器140用于移除制造 剩余的污染物、可能已经进入该外壳的任何颗粒或化学物,以及正常运行中在内部产生的 任何颗粒或气体。
[0011] 除了维持外壳内的环境空气连接至外部环境空气外,空气过滤器140下方的小孔 用于维持外壳150内的特定压力。例如在操作中,盘片110围绕中心轴线或主轴160以恒 定速度旋转。当盘片110旋转时,磁头臂120径向移动读写头130,允许访问整个盘片表面。 读写头130在磁盘(或盘片)上将数据存储为微小的磁化区,称为比特。沿一个方向在磁盘 110上的磁定向可表示"1",沿相反方向的定向可表示"0"。
[0012] 在将数据写至盘片110和从盘片110读取数据时,读写头130不接触盘片110的 表面。它们通过空气维持不与盘片表面接触,读写头极其靠近盘片110且以盘片速度或接 近盘片速度移动。HDD100依赖外壳内部维持的气压,以在盘片110旋转的同时确保读写头 130在适当的高度。如果气压太低,则读写头130可能不能提升足够高。这种情形中,磁头 130可能接触盘片110的表面,划掉其上的一些磁性涂层。最糟时,这可毁坏HDD,该情形中 所有数据可能丢失,最好的情形中,这可能导致一些数据丢失。
[0013] 任何情形中,HDD100产生热。例如,两个电机中的机械部件之间的摩擦产生热。热 还通过电流流过PCB140上的电子部件而产生。据估计,现代的HDD使用从二(2)到十(10) 瓦功率。因此,为了 HDD最优工作,其必须被冷却。在计算机数据中心具有数百服务器的情 形中,这是特别需要的,其中数百个HDD在一个位置处。
[0014] 已经使用不同的方法来冷却计算机系统和具有嵌入其中的发热机械和电子部件 的计算部件装置(诸如HDD)。例如,名称为"LIQUID SUBMERGED, HORIZONTAL COMPUTER SERVER RACK AND SYSTEMS AND METHODS OF COOLING SUCH A SERVER RACK (液体浸没 的水平计算机服务器机架以及冷却这样的服务器机架的系统和方法)"的美国专利公开第 U.S.2011/0132579A1号(该公开以引用方式纳入本文)中公开了一种流体浸没式冷却系 统。该公开中,多个可机架安装的计算系统浸没在介电液体冷却剂中,用于冷却计算系统。 由于一个或更多个HDD可能连接至计算系统,需要使用介电液体冷却剂,该介电液体冷却 剂用于冷却计算系统同时冷却HDD。
[0015] 注意,介电液体冷却剂非限制性地包括植物油、矿物油(也称为变压器油),或具有 类似的功能(例如,不易燃、无毒的液体,具有优于或几乎可与空气相比的介电强度)的液体 冷却剂。
[0016] 任何情形中,将HDD浸没在介电液体冷却剂中可损害或妨碍HDD运行。如之前所 提到的,HDD外壳内的环境空气流体连接至外部环境空气以将压力维持在HDD外壳内。如 果HDD浸没在介电液体冷却剂中,则在不改变驱动器的情况下,HDD外壳内的空气将不再连 接至外部环境空气。因此,HDD外壳内的压力可能不能适当地维持。而且,如上所提到的,如 果不能适当地维持压力,诸如通过在HDD外壳与外部环境空气之间使用空气线,则如美国 专利公开第2008/0017355号所示,读写头130可能将磁性涂层从盘片110刻划掉。此外, 介电液体冷却剂可通过在空气过滤器140下方的小呼吸孔进入HDD外壳。HDD外壳内部的 介电液体冷却剂可损害或妨碍HDD运行。
[0017] 因此,存在着使用介电液体冷却剂冷却可机架安装的计算系统并还冷却电连接至 该可机架安装的计算系统的HDD而不损坏HDD的冷却系统的需要。


【发明内容】

[0018] 本发明提供了冷却一个或多个计算系统的一个或多个硬盘驱动器的设备、系统和 方法。该一个或多个硬盘驱动器包括发热电子和机械部件,其在运动过程中可能变得很热 以至于一个或多个硬盘驱动器可能出故障。
[0019] 该设备、系统和方法使用箱中的介电液体冷却剂,该箱具有内部容积。另外,该设 备、系统和方法使用定位在该内部容积内的一个或多个第一构件来在其上安装一个或多个 计算系统。当介电液体冷却剂在该内部容积中时,该一个或多个第一安装构件可以配置成 允许一个或多个计算系统至少部分地浸没在介电液体冷却剂中,以充分冷却该一个或多个 计算系统。
[0020] 该设备、系统和方法还可使用定位在该内部容积内的一个或多个第二构件来在其 上安装一个或多个硬盘驱动器。当介电液体冷却剂在该内部容积中时,该一个或多个第二 安装构件可以配置成将所述一个或多个硬盘驱动器保持在介电液体冷却剂上方。该一个或 多个第二安装构件可具有至少一个导热延伸部,所述至少一个导热延伸部的一端与所述一 个或多个硬盘驱动器热耦合并且另一端浸没该介电液体冷却剂,以将由所述至少一个或多 个硬盘驱动器的热产生电子和机械部件产生的热的至少一部分传递到该介电液体冷却剂 来吸收,以充分冷却所述一个或多个硬盘驱动器。
[0021] 该设备、系统和方法还可使用热交换器来冷却箱中的介电液体冷却剂。
[0022] -个实施例中,该设备、系统和方法可使用喷溅防护件,该喷溅防护件耦合至一个 或多个硬盘驱动器,用于保护所述一个或多个硬盘驱动器免受由于箱中的介电液体冷却剂 循环而导致介电液体冷却剂喷溅。此外,至少一个散热片可热耦合到所述至少一个导热延 伸部。该情形中,所述至少一个散热片的一端可以浸没在介电液体冷却剂中以将热从硬盘 驱动器耦合到介电液体冷却剂,由此对该硬盘驱动器提供进一步冷却。
[0023] 另一实施例中,该导热延伸部可包括位于浸没在介电液体冷却剂中的一端的电连 接件,所述一个或多个计算系统可使用至少一个硬盘驱动器槽,所述至少一个硬盘驱动器 槽具有在其中的匹配电连接件。这种情形中,该电连接件的一端可连接至所述一个或多个 硬盘驱动器,而另一端连接至该匹配电连接件,以由此将所述一个或多个硬盘驱动器电连 接至所述一个或多个计算系统。
[0024] 另一实施例中,可使用控制器来将介电液体冷却剂维持在基本上特定的升高温 度。该特定的升高温度是充分冷却所述一个或多个计算系统和所述一个或多个硬盘驱动 器、同时降低系统的能耗的温度。
[0025] 另一实施例中,可使用泵来从内部容积泵浦更热的介电液体冷却剂以及将更冷的 液体冷却剂泵浦入该内部容积。该至少一个箱可包括冷却剂入口和冷却剂出口、在一侧上 的压力歧管和在另一侧上的抽吸歧管。该压力歧管可以流体耦合至冷却剂入口,以便于更 冷的介电液体冷却剂流入内部容积,且该抽吸歧管可以流体耦合至冷却剂出口,以便于将 更热的介电流体冷却剂流出该内部容积。该压力歧管和该抽吸歧管可具有多个流动增强装 置,用于增强和引导介电液体冷却剂在该内部容积内部的流动。

【专利附图】

【附图说明】
[0026] 在所附的权利要求书中描述了认为是本发明特征部分的新颖性特征。然而,当结 合附图阅读下面的示例性实施例的详细描述,将最佳地理解本发明自身和较佳使用模式及 其另外的目的和优点,在附图中:
[0027] 图la示出示例性硬盘驱动器(HDD)。
[0028] 图lb示出该示例性HDD的剖视图。
[0029] 图2a不出同时冷却一个或多个服务器以及一个或多个HDD的不例性系统。
[0030] 图2b是图2a中示例性系统的替代示例性系统。
[0031] 图3示出将服务器和HDD安装至冷却箱的示例性安装件或板。
[0032] 图4a示出示例性驱动器滑板(sled),HDD安装至该示例性驱动器滑板滑板。
[0033] 图4b示出具有延伸电缆的滑板滑板。
[0034] 图4c示出具有面朝上的槽的服务器。
[0035] 图4d示出具有散热片的滑板,该散热片附连在滑板的任一侧上。
[0036] 图5a示出两个散热片,每个热耦合至HDD的一侧。
[0037] 图5b示出布置在HDD上方的散热片。
[0038] 图6示出具有内容积的示例性箱,服务器、HDD和介电液体冷却剂保持在该内部容 积内。
[0039] 图7a示出抽吸歧管。
[0040] 图7b示出压力歧管710。
[0041] 图7c是示例性箱的左侧视图。

【具体实施方式】
[0042] 在以下详细描述中,参考形成此一部分并示出本发明具体实施例的附图。以足够 详细描述这些实施例,以使得本领域的普通技术人员能够制作和使用它们。将理解,可对本 文公开的具体实施例进行修改而不脱离本发明的精神或范围。
[0043] 回到附图,图2a示出同时冷却一个或多个可机架安装的计算系统以及一个或多 个HDD的示例性系统200。合适的可机架安装计算系统是常规的市场上可获得的可机架安 装服务器,但是可使用其它市场上可获得或定制的可机架安装的计算机。计算系统和HDD 都可布置在例如在数据中心的一个或多个机架中。数据中心是容纳一个或多个服务器的物 理位置。机架是容纳多个称为托架的安装槽的框架或外壳,每个设计成用诸如螺丝的紧固 装置将硬件单元固定在位。硬件单元可以是任何设备模块。例如,设备模块可以是计算机、 网络路由器、硬盘驱动器阵列、数据采集设备、电源等。
[0044] 该系统200包括箱210,箱210具有容纳介电液体冷却剂的内部容积。该介电液体 冷却剂具有表面250。下面将描述的安装件或导轨定位在箱210的内部容积内并配置成将 多个计算系统230接纳和安装入该箱210。每个计算系统230的至少一部分浸没在介电液 体冷却剂内,以在箱210充分装满液体冷却剂时充分冷却每个对应的计算系统。较佳地,在 运行期间,每个计算系统230在介电液体冷却剂的表面250下方。
[0045] 如上面提到的,现代HDD不被封围在密封的外壳中。因此,将HDD240浸没在介电 液体冷却剂中可能毁坏或损害HDD。因此,安装件设计成使得当HDD安装在其上时,HDD240 保持在箱210中的介电液体冷却剂的表面250上方。
[0046] 图3示出用于将计算系统230和HDD两者安装入图2a的箱210的示例性安装件 或板300。安装板300包括侧安装耳310,用于将安装板300部分地保持在介电液体冷却剂 内而部分保持在介电液体冷却剂外。可包括主板、电源和其它部件的计算系统230可以使 用各种方法(例如螺丝、槽、导轨等)紧固至安装板300的浸没在介电液体冷却剂中的部分。 安装件300可以由导热材料320制成,其可以是钢、铝或铜。特定的实施例中,安装件300 由薄铝板制成。
[0047] 为了供电和数据传送,HDD240可以直接电连接至计算系统。然后,HDD240可以使 用上面公开的任何紧固方法紧固至安装件或板300的在介电液体冷却剂上方的部分。这种 情形中,散热片320可以热附连至HDD240的两侧。散热片320还可热耦合至安装板300。 由于HDD240和散热片320都热耦合至由铝制成的安装板300,故安装板300用作又一更大 的散热片。散热片320还可具有浸没在介电液体冷却剂中的部分以加强冷却。
[0048] 图5a示出两个散热片320,每个散热片热耦合至HDD240的一侧。散热片320还示 出为热耦合至安装件或安装板300。图5 (b)示出的替代实施例中,散热片520示出布置在 HDD240上方,而不是附连至HDD240的侧边。这种情形中,散热片520也可用作保护HDD240 免受箱200中介电液体冷却剂任何喷溅的护罩或喷溅防护件。注意到,为了增强冷却,图5a 和5b可以组合成使得散热片320附连至HDD240的各侧,而散热片520在HDD240的顶部上。
[0049] 但是,优选的实施例包括使用驱动器盒及其等同物。具体地,HDD比计算系统230 的其它部件更容易出故障。由此,常规的可机架安装的计算系统230设计成允许容易更换 HDD而不移走任何其它部件。为了容易地移走和更换,HDD位于硬盘驱动器承载件,通常称 为驱动器盒。驱动器盒通常位于常规计算机系统的前部的槽(或HDD槽)中。驱动器盒设置 可用于将驱动器从HDD槽拉出的手柄。此外,驱动器盒设置连接件对准件。连接件对准件 确保当HDD被插入计算系统前部的HDD槽中时,使得HDD与计算系统的电连接件适当对准。
[0050] 由于在本发明的情形中,计算系统浸没介电液体冷却剂中,驱动器盒插入其中的 HDD槽可能面对介电液体冷却剂的表面250。为了确保HDD保留在介电液体冷却剂的表面 250上方,同时HDD连接件配合匹配的计算机系统连接件,驱动器盒由驱动器滑板(sled)替 代。不像大小与其中的硬盘驱动器器大致相同的驱动器盒,驱动器滑板比HDD足够长。当 HDD240电连接至计算系统230时,这允许驱动器滑板的一部分在表面250下方而其一部分 在介电液体冷却剂的表面250上方。HDD240紧固至驱动器滑板的在介电液体冷却剂的表面 250上方的部分。
[0051] 图4a示出示例性驱动器滑板400,HDD240附连至该示例性驱动器滑板400。册0250 可以经由上面提到的各种紧固方法(例如螺丝、槽、导轨等)附连至驱动器滑板。较佳地,在 HDD与驱动器滑板之间放置一层薄的软导热材料。合适的材料是通常称为导热膏或导热垫 的材料。
[0052] 为了将HDD240连接至计算系统,子板可设置在滑板的浸没在介电液体冷却剂中 的一端上。然后,电缆可将HDD电连接至子板。该情形中,驱动器滑板400可以设计成安装 入常规驱动器盒的HDD槽。当驱动器滑板400插入HDD槽时,子板将与计算系统上的匹配连 接件匹配。注意到,由于驱动器滑板的一部分浸没在介电液体冷却剂中,故驱动器滑板400 由诸如铝的导热材料制成,以从HDD240导走热量并导入介电液体冷却剂。
[0053] 图4b示出具有延伸电缆430的驱动器滑板400而图4c示出具有面朝上的HDD槽 450的计算系统230。在延伸电缆430位于介电液体冷却剂内的一端处是子板440。计算系 统连接件在计算系统230的HDD槽450内。子板440设计成安装入槽450以将HDD240电 连接至计算系统230。由此,该实施例允许在计算系统230保持浸没在冷却剂中的同时的 HDD240 "热插拔"。热插拔还允许HDD240被更换而不切断计算系统230。
[0054] 为了为HDD240提供更多冷却,滑板可具有附连在其任一侧上的散热片320。图4d 示出具有附连在其侧边上的散热片320的滑板。该滑板具有手柄460,以便于从冷却系统 200 移除 HDD240。
[0055] 回到图2a,由计算系统230和HDD240加热的介电液体冷却剂通过合适的管道或管 路流体耦合至泵212。泵212将经加热的液体冷却剂泵浦通过管道或管路到热交换器216, 该热交换器与排热或冷却设备218关联。然而,在到达热交换器216之前,介电液体冷却剂 可经过过滤器214以将已经进入冷却剂的任何外来材料过滤出。
[0056] 热交换器216从进入的经加热的液体冷却剂排出热,并通过返回流体管路或管道 220将经冷却的液体冷却剂流体耦合回到箱210。通过热交换器216从经加热液体制冷剂 排出的热然后可选择性地由排热或冷却设备218使用,以根据不同的环境条件和/或该系 统经受的计算系统运行条件,消散、回收或有益地使用该排出热。
[0057] 注意到,热交换器216和冷却设备218中的任一个或两者可以是在冷却系统200 处或远离冷却系统200。然而,由于冷却系统218会在运行时产生热,其远程放置或远离冷 却系统200放置是有利的。
[0058] 系统200包括常规设计的控制器270,控制器270具有用于执行本发明的方法的 合适的创新应用软件。控制器270可从冷却系统200的各个部件和环境接收各种运行参数 的监控信号,并可产生控制信号来控制冷却系统200的各个部件,以将离开在箱中服务器 的经加热液体冷却剂保持在特定升高温度,以充分地冷却每个计算系统230和HDD240,同 时减少冷却计算系统和HDD所需的总能量。具体地,控制器270监控在流体回路的至少一 个位置处的液体冷却剂的温度,例如在经加热液体回路离开多个计算系统和导入延伸部的 位置处。控制器270还可通过将控制器270电连接至由常规可机架安装计算系统产生的诊 断输出信号,来监控计算系统230中发热电子部件以及HDD240的发热电子和机械部件的温 度。控制器还可监控介电液体冷却剂的流量。基于此类信息,控制器270可将信号输出至 泵212以及排热或冷却设备218,以调节穿过流体回路的液体冷却剂的流量以及由排热或 冷却设备218排出的热量,以充分冷却每个计算系统230和HDD240,同时将离开计算系统和 HDD240的导热延伸部的经加热液体冷却剂维持在升高的温度,以降低充分冷却系统中每个 计算系统230和HDD240所耗费的能量。
[0059] 图2b是图2a中不例性系统的替代系统。如与图2a -样,图2b不出同时冷却一 个或多个可机架安装的计算系统230以及一个或多个HDD240的系统200。计算系统230和 HDD240都可布置在数据中心的一个或多个机架中。
[0060] 该系统200包括箱210,箱210具有容纳介电液体冷却剂的内部容积。该介电液体 冷却剂具有表面250。计算系统230和HDD240都可使用上述的安装件安装在箱210内部。
[0061] 不像图2a的冷却系统200,图2b的经加热介电液体冷却剂不在箱210外部流动。 相关,该流动介电液体冷却剂的流动完全在箱210内部。诸如热交换器的热耦合装置216安 装在箱210内,且该流体回路经过计算系统230并经过保持HDD240的导热延伸部,从而离 开计算系统和导热延伸部的经加热介电液体冷却剂的至少一部分流过热耦合装置216。经 冷却的介电液体冷却剂离开耦合装置216,且经冷却的介电冷却剂的至少一部分在内部流 体回路中循环回穿过计算系统230和导热延伸部。导热延伸部可以是上述的HDD滑板400 或安装板300。
[0062] 该系统200包括副排热或冷却设备218,其具有在管道或管路中流动以形成第二 流体回路的诸如气体或液体的冷却流体,其中,该副冷却设备218包括关联的热交换器(图 未示)以通过第二热交换器排出来自第二流体回路的冷却流体的热,该关联的热交换器可 以在系统200处或远离系统200。然后可根据不同的环境条件和/或该系统所经受的计算 系统运行条件,选择性地消散、回收、或有利地使用通过与该副冷却设备关联的热交换器从 第二流体回路的经加热冷却流体排出的热。
[0063] 该系统200包括控制器270,控制器270具有用于执行本发明的方法的合适的创新 应用软件。如图2a所示的控制器一样,图2b的控制器270可从冷却系统200的各个部件 和环境接收各种运行参数的监控信号,并可产生控制信号来控制冷却系统的各个部件,以 将离开在箱210中的计算系统的经加热液体冷却剂保持在特定升高温度,以充分地冷却多 个计算系统230和HDD240中的每个,同时减少冷却计算系统所需的总能量。
[0064] 具体地,控制器270监控在内部流体回路的至少一个位置处的液体冷却剂的温 度,例如在经加热液体回路离开浸没在箱210中的计算系统的位置处。通过将控制器电连 接至由常规可机架安装的计算系统产生的诊断输出信号,控制器270还可监控计算系统 230和HDD240中发热电子部件的温度。
[0065] 控制器270还可监控外部流体回路中冷却流体的流量和温度。基于这种信息,控 制器270可将信号输出至排热或冷却设备218,以调节穿过外部流体回路的冷却液体的流 量以及由排热或冷却设备218排出的热量,以充分冷却每个对应的计算系统和HDD,同时将 离开计算系统和导热延伸部的经加热液体冷却剂维持在特定的温度,以降低充分冷却每个 计算系统所耗费的能量。
[0066] 通过将离开的冷却剂维持在升高水平,该冷却系统可以通过用于使用或消散热的 多种不同技术来使用(例如,热再捕获、低功耗散热或制冷)。
[0067] 一些实施例中,在温带气候条件下,冷却剂的平均体积流体温度可以保持在例如 约105° F的温度下,其显著高于典型的室温,且显著高于美国按月份的最大平均户外温度 (例如,在夏季约75° F)。在约105°的温度下,在一年的大部分时间,热可被排放到温带环 境(例如空气或诸如河流的冷却源附近)而耗能少,或者被再捕获例如加热同一或相邻建筑 的热水供应或在寒带提供室内加热。
[0068] 通过将冷却剂温度维持在超过自然发生的温度,可降低计算系统冷却系统中存在 的不可逆性和/或温差。热动力循环中不可逆性的降低倾向于提高循环效率,并可降低冷 却计算系统的总体能耗。
[0069] 常规的冷却系统中,对于部件产生的每瓦热量,约半瓦由冷却系统消耗。例如,冷 却介质(例如空气)可被冷却到约65° F,而被冷却的部件可在例如约158° F的温度下运 行。该大温度相对应地导致大无效率和能耗。此外,被排出的热的"质量"低,使得由冷却 介质吸收的热在由部件消散后难以再捕获。但是,对于诸如空气的冷却介质,在常规系统中 需要这种大温差,以实现所需的热传递率。
[0070] 图6示出具有内容积的示例性箱600,计算系统230、HDD240和介电液体冷却剂保 持在该内部容积内。箱600可具有盖616,盖616可以打开以插入或移走计算系统230和 HDD240但在运行过程中不需要密封。箱600的内部容积包括保持计算系统230和HDD240 的机架系统614。箱600还具有在一侧上的冷却剂入口 612和冷却剂出口 610。注意到,虽 然冷却剂入口 612和冷却剂出口 610在箱600的一侧上,本发明不限于此。冷却剂入口 612 和冷却剂出口 610可以位于箱600的任一侧上且可以分别位于箱600的不同侧上。由此, 示出冷却剂入口 612和冷却剂出口 610在箱600的特定侧上仅为了说明性目的。
[0071] 图7a和7b分布示出抽吸歧管720和压力歧管710。压力歧管710附连至冷却剂 入口 612,而抽吸歧管720附连至箱600的内部容积内的冷却剂出口 610。抽吸歧管720和 压力歧管710都具有面积&。另外,抽吸歧管720和压力歧管710都具有沿其长度方向分 布的多个喷嘴或面积A 2的速度增加装置。
[0072] 沿压力歧管710的长度方向的速度增加装置的面积A2比压力歧管710的面积Ai 小得多。这允许穿过速度增加装置的压力损失比穿过压力歧管710的压力损失大得多。因 此,跨越该速度增加装置的压力在箱600的整个长度上约相等。同样,跨越抽吸歧管720的 抽吸沿箱600的整个长度约相等。因此,冷却剂流量沿整个箱600的长度约相等。
[0073] 任何情形中,当介电液体冷却剂沿压力歧管710的长度离开速度增加装置时,冷 却剂的移动或流动加速。这导致箱600内部冷却剂的流量增加,以及沿冷却剂流动方向的 改善。所获得的大量冷却剂运动迫使冷却剂在箱600循环流动。该流动循环围绕计算系统 230和HDD240的驱动器滑板的外部进行,在速度增加装置周围加速,向下流动并然后向上 流动穿过计算系统230和HDD240的驱动器滑板,流出计算系统230的顶部并然后回到速度 增加装置周围。
[0074] 图7c是箱600的左侧视图。该图中,盖616被移走,并示出集成在抽吸歧管720 中的挡板730。挡板730用于防止介电液体冷却剂在更早提到的冷却剂流动的计算系统周 围流动。任何情形中,循环箭头750示出箱中介电液体冷却剂的一种可能流动方向。
[0075] 注意到,不同的抽吸歧管720可用于调节更高或更低的局部热。例如,如果箱600 的特定区域太热,则在特定区域具有更多喷嘴的抽吸歧管720可用于强化该区域周围的冷 却剂流动。
[0076] 为了说明和描述,已经呈现了本发明的描述,且不旨在是排他性或将本发明限于 所公开的形式。许多修改和变化对本领域普通技术人员而言将显而易见。选择并描述各实 施例是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用,从而使本领域技术人员能够理解本发 明,并且构想了适合特定用途的各种修改的各种实施例。
【权利要求】
1. 一种用于冷却一个或多个计算系统的一个或多个硬盘驱动器的系统,所述一个或多 个硬盘驱动器具有发热电子和机械部件,所述系统包括: 介电液体冷却剂; 至少一个箱,所述至少一个箱限定用于保持介电冷却剂的内部容积; 定位在所述内部容积内的一个或多个第一构件,用于在所述一个或多个第一构件上安 装所述一个或多个计算系统,所述一个或多个第一构件配置成,当所述介电液体冷却剂在 所述内部容积中时,允许所述一个或多个计算系统至少部分地浸没在所述介电液体冷却剂 内,以充分冷却所述一个或多个计算系统; 定位在所述内部容积内的一个或多个第二安装构件,用于在所述一个或多个第二安装 构件上安装所述一个或多个硬盘驱动器,所述一个或多个第二安装构件配置成,当所述介 电液体冷却剂在所述内部容积中时,将安装在其上的所述一个或多个硬盘驱动器保持在所 述介电液体冷却剂上方,所述一个或多个第二安装构件具有至少一个导热延伸部,所述至 少一个导热延伸部的一端与所述一个或多个硬盘驱动器热耦合而另一端浸没在所述介电 液体冷却剂中,所述至少一个导热延伸部用于将由所述一个或多个硬盘驱动器的发热电子 和机械部件产生的热的至少一部分传递至所述介电液体冷却剂来吸收,以充分冷却所述一 个或多个硬盘驱动器; 热交换器,所述热交换器热耦合到所述介电液体冷却剂,以冷却所述箱中的所述介电 液体冷却剂。
2. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括喷溅防护件,所述喷溅防护件耦合至 所述一个或多个硬盘驱动器,用于保护所述一个或多个硬盘驱动器免受由于所述箱中的介 电液体冷却剂循环而导致的介电液体冷却剂喷溅。
3. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括至少一个散热片,所述至少一个散热 片热耦合至所述至少一个导热延伸部,所述至少一个散热片的一端浸没在所述介电液体冷 却剂中,以将来自所述硬盘驱动器的热量耦合到所述介电液体冷却剂,由此对所述硬盘驱 动器提供进一步冷却。
4. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,所述至少一个导热延伸部包括位于浸没在 所述介电液体冷却剂中的一端处的电连接件,所述一个或多个计算系统具有至少一个硬盘 驱动器槽,所述至少一个硬盘驱动器槽中具有匹配电连接件,所述电连接件的一端连接至 所述一个或多个硬盘驱动器而另一端连接至所述匹配电连接件,以由此将所述一个或多个 硬盘驱动器电连接至所述一个或多个计算系统。
5. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器用于将所述介电 液体冷却剂维持在基本上特定的温度。
6. 如权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括控制器,所述控制器用于将所述介电 液体冷却剂维持在特定的升高温度,所述特定的升高温度是充分冷却所述一个或多个计算 系统和所述一个或多个硬盘驱动器、同时降低能耗的温度。
7. 如权利要求6所述的系统,还包括泵,所述泵用于从所述箱的所述内部容积泵浦更 热的介电液体冷却剂,并将更冷的介电液体冷却剂泵浦至所述箱的所述内部容积。
8. 如权利要求7所述的系统,其特征在于,所述至少一个箱包括冷却剂入口和冷却剂 出口、在一侧上的压力歧管和在另一侧上的抽吸歧管,所述压力歧管流体耦合至冷却剂入 口以便于使所述更冷的介电液体冷却剂流入所述内部容积,而所述抽吸歧管流体耦合至冷 却剂出口以便于所述更热的介电液体冷却剂流出所述内部容积。
9. 如权利要求8所述的系统,其特征在于,所述压力歧管和所述抽吸歧管具有多个流 动增强装置,用于增强和引导介电液体冷却剂在所述内部容积内部的流动。
10. -种冷却一个或多个计算系统的一个或多个硬盘驱动器的设备,所述一个或多个 硬盘驱动器具有发热电子和机械部件,所述设备包括: 至少一个箱,所述至少一个箱限定用于保持介电液体冷却剂的内部容积; 定位在所述内部容积内的一个或多个第一构件,用于在所述一个或多个第一构件上安 装所述一个或多个计算系统,所述一个或多个第一构件配置成,当所述介电液体冷却剂在 所述内部容积中时,允许所述一个或多个计算系统至少部分地浸没在所述介电液体冷却剂 中,以充分冷却所述一个或多个计算系统; 定位在所述内部容积内的一个或多个第二安装构件,用于在所述一个或多个第二安装 构件上安装所述一个或多个硬盘驱动器,所述一个或多个第二安装构件配置成,当所述介 电液体冷却剂在所述内部容积中时,将安装在其上的所述一个或多个硬盘驱动器保持在所 述介电液体冷却剂上方,所述一个或多个第二安装构件具有至少一个导热延伸部,所述至 少一个导热延伸部的一端与所述一个或多个硬盘驱动器热耦合而另一端浸没在所述介电 液体冷却剂中,所述至少一个导热延伸部用于将由所述一个或多个硬盘驱动器的发热电子 和机械部件产生的热的至少一部分传递至所述介电液体冷却剂来吸收,以充分冷却所述一 个或多个硬盘驱动器; 热交换器,所述热交换器热耦合到所述介电液体冷却剂,以冷却所述箱中的所述介电 液体冷却剂。
11. 如权利要求10所述的设备,其特征在于,还包括喷溅防护件,所述喷溅防护件耦合 至所述一个或多个硬盘驱动器,用于保护所述一个或多个硬盘驱动器免受由于所述箱中的 介电液体冷却剂循环而导致的介电液体冷却剂喷溅。
12. 如权利要求10所述的设备,其特征在于,还包括至少一个散热片,所述至少一个散 热片热耦合至所述至少一个导热延伸部,所述至少一个散热片的一端浸没在所述介电液体 冷却剂中,以将来自所述硬盘驱动器的热量耦合到所述介电液体冷却剂,由此对所述硬盘 驱动器提供进一步冷却。
13. 如权利要求10所述的设备,其特征在于,所述至少一个导热延伸部包括在浸没在 所述介电液体冷却剂中的一端处的电连接件,所述一个或多个计算系统具有至少一个硬盘 驱动器槽,所述至少一个硬盘驱动器槽中具有匹配电连接件,所述电连接件的一端连接至 所述一个或多个硬盘驱动器而另一端连接至所述匹配电连接件,以由此将所述一个或多个 硬盘驱动器电连接至所述一个或多个计算系统。
14. 如权利要求10所述的设备,其特征在于,还包括控制器,所述控制器用于将所述介 电液体冷却剂维持在基本上特定的温度。
15. 如权利要求10所述的设备,其特征在于,还包括控制器,所述控制器用于将所述介 电液体冷却剂维持在特定的升高温度,所述特定的升高温度是足够冷却所述一个或多个计 算系统和所述一个或多个硬盘驱动器、同时降低能耗的温度。
16. 如权利要求15所述的设备,其特征在于,还包括泵,所述泵用于从所述内部容积泵 浦更热的介电液体冷却剂并将更冷的介电液体冷却剂泵浦至所述内部容积。
17. 如权利要求16所述的设备,其特征在于,所述至少一个箱包括冷却剂入口和冷却 剂出口、在一侧上的压力歧管和在另一侧上的抽吸歧管,所述压力歧管流体耦合至冷却剂 入口以便于所述更冷的介电液体冷却剂流入所述内部容积,而所述抽吸歧管流体耦合至冷 却剂出口以便于所述更热的介电液体冷却剂流出所述内部容积。
18. 如权利要求17所述的设备,其特征在于,所述压力歧管和所述抽吸歧管具有多个 流动增强装置,用于增强和引导介电液体冷却剂在所述内部容积内部的流动。
19. 一种冷却一个或多个计算系统的一个或多个硬盘驱动器的方法,所述一个或多个 硬盘驱动器具有发热电子和机械部件,所述方法包括: 介电液体冷却剂; 将介电液体冷却剂保持在至少一个箱中,所述至少一个箱限定内部容积; 将所述一个或多个计算系统安装至一个或多个第一构件,所述一个或多个第一构件 定位在所述内部容积内,所述一个或多个第一安装构件配置成,当所述介电液体冷却剂在 所述内部容积中时,允许所述一个或多个计算系统至少部分地浸没在所述介电液体冷却剂 中,以充分冷却所述一个或多个计算系统; 将所述一个或多个硬盘驱动器安装至一个或多个第二安装构件,所述一个或多个第二 安装构件定位在所述内部容积内,所述一个或多个第二安装构件配置成,当所述介电液体 冷却剂在所述内部容积中时,将安装在其上的所述一个或多个硬盘驱动器保持在所述介电 液体冷却剂上方,所述一个或多个第二安装构件具有至少一个导热延伸部,所述至少一个 导热延伸部的一端与所述一个或多个硬盘驱动器热耦合而另一端浸没在所述介电液体冷 却剂中,所述至少一个导热延伸部用于将由所述一个或多个硬盘驱动器的发热电子和机械 部件产生的热的至少一部分传递至所述介电液体冷却剂来吸收,以充分冷却所述一个或多 个硬盘驱动器; 用热交换器冷却所述箱中的所述介电液体冷却剂。
20. 如权利要求19所述的方法,其特征在于,还包括用耦合至所述一个或多个硬盘驱 动器的喷溅防护件来保护所述一个或多个硬盘驱动器,以使所述一个或多个硬盘驱动器免 受由于在所述箱中的循环介电液体冷却剂而导致的介电液体冷却剂喷溅。
21. 如权利要求19所述的方法,其特征在于,还包括将至少一个散热片热耦合至所述 至少一个导热延伸部,所述至少一个散热片的一端浸没在所述介电液体冷却剂中,以将来 自所述硬盘驱动器的热量耦合到所述介电液体冷却剂,由此对所述硬盘驱动器提供进一步 冷却。
22. 如权利要求19所述的方法,其特征在于,所述至少一个导热延伸部包括在浸没在 所述介电液体冷却剂中的一端处的电连接件,所述一个或多个计算系统具有至少一个硬盘 驱动器槽,所述至少一个硬盘驱动器槽中具有匹配电连接件,所述电连接件的一端连接至 所述一个或多个硬盘驱动器而另一端连接至所述匹配电连接件,以由此将所述一个或多个 硬盘驱动器电连接至所述一个或多个计算系统。
23. 如权利要求19所述的方法,其特征在于,还包括使用控制器,所述控制器用于将所 述介电液体冷却剂维持在基本上特定的温度。
24. 如权利要求19所述的方法,其特征在于,还包括控制器,所述控制器用于将所述介 电液体冷却剂维持在基本上特定的升高温度,所述特定的升高温度是充分冷却所述一个或 多个计算系统和所述一个或多个硬盘驱动器、同时降低能耗的温度。
25. 如权利要求24所述的方法,其特征在于,还包括使用泵从所述内部容积泵浦更热 的介电液体冷却剂并将更冷的介电液体冷却剂泵浦至所述内部容积。
26. 如权利要求25所述的方法,其特征在于,至少一个箱包括冷却剂入口和冷却剂出 口、在一侧上的压力歧管和在另一侧上的抽吸歧管,所述压力歧管流体耦合至冷却剂入口 以便于所述更冷的介电液体冷却剂流入所述内部容积,而所述抽吸歧管流体耦合至冷却剂 出口以便于所述更热的介电液体冷却剂流出所述内部容积,其中所述压力歧管和所述抽吸 歧管具有多个流动增强装置,用于增强和引导介电液体冷却剂在所述内部容积内部的流 动。
【文档编号】H05K7/20GK104115578SQ201280049039
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年8月4日 优先权日:2011年8月5日
【发明者】C·贝斯特 申请人:绿色革命冷却股份有限公司
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