专利名称：用于多处理器的液体冷却系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及液体冷却系统，尤其涉及用于电子部件的液体冷却系统以及相关方法。
背景和相关技术在与本申请一起共同转让的美国专利第6,749,012号中描述了一种液体冷却系统。参见
图1，用于基于处理器的系统的液体冷却系统10包括容纳热交换器核心36与液体泵(未在图1中示出)的外壳12。固定在外壳12上的是包括风扇14的风扇组件26。风扇14被放置在外壳12内的开口上，用于提供热交换器核心36内的液体的空气冷却。热交换器核心36由相对的面部分地限定，而这些面按给定量隔开以限定厚度方向。风扇14通过连接器18耦合至一电位。液体泵可通过连接器16耦合到一电位。外壳12的一部分28可包括用于被抽吸的冷却液的槽或贮存器。
离开外壳12的经冷却的液体可经由管20b通往处理器冷板22并在随后经由返回管20a返回。基于处理器的系统的处理器24可以与冷板22热接触。
参见图2，基于处理器的系统40可包括与冷却系统10热耦合的处理器24。处理器24可以与诸如电桥等接口42电耦合。接口42耦合至存储器44和总线46。总线46又可耦合至另一接口48，诸如一电桥。在一个实施例中，接口48还可耦合至硬盘驱动器50。
在某些实施例中，接口48可将电信号提供给冷却系统10以控制其操作。例如，基于处理器24的性能或温度，可以在接口48的控制下提供额外的冷却。这样，信号就被提供给连接器18和16以控制风扇14和泵30达到期望的处理器24温度。
液体冷却系统10的构造和操作的其它细节可以参考’012专利。
附图简述本发明的各特征将从在附图中示出的较佳实施例的如下描述中显见，在各附图中类似的标号通常指代相同的部分。各图没有必要按比例绘出，而是对示出本发明原理的部分有所强调。
图1是液体冷却系统的立体图；图2是用于基于处理器的设备的液体冷却系统的示意性描述。
图3是根据本发明某些实施例的液体冷却装置的立体图；图4是图3中的液体冷却装置的示意性俯视图；图5是图3中的液体冷却装置的示意性侧视图；图6是图3中的液体冷却装置的示意性正视图；图7是图3中的液体冷却装置的立体截面图；图8是图3中的液体冷却装置的侧截面图；图9是根据本发明某些实施例的一计算机系统的框图；图10是根据本发明某些实施例的另一计算机系统的框图；图11是根据本发明某些实施例的两个液体冷却系统的立体图。
描述在随后的描述中，将出于解释性而非限制性的目的阐述诸如特定结构、架构、接口、技术等的具体细节以提供对本发明各方面的全面理解。然而，对已从本专利公开中获益的本领域普通技术人员显而易见的是可以用不合这些具体细节的其他示例来实现本发明的各方面。在某些情况中，省略了对公知设备、电路和方法的描述以免用不必要的细节淡化对本发明的描述。
参考图3至图8，液体冷却装置60包括置于两个热交换器62和63之间的槽61。槽61上提供有两个分别被称为主入口64和主出口65的主液体端口。如图所示，槽61是带有基本平坦的侧壁的盒形容器，虽然对于特定应用所需或所期望的，可将槽61容易地构造成其他形状。
在本发明的某些实施例中，液体冷却装置60包括槽61，其中第一热交换器62附在槽61的第一侧面66上，而第二热交换器63则附在槽61的与槽61的第一侧面66相对的第二侧面67上。主入口64和主出口65附在槽的第三侧面68上，其中第三侧面68位于第一侧面66和第二侧面67之间并同时与第一和第二侧面相连。例如，热交换器62和63和/或端口64和65可以通过焊接、硬焊、软焊、粘合、形成冶金接合、或者其他已知或在以下发现的合适的附着技术来用液封附至槽61。在某些实施例中，槽61可以基本位于第一热交换器62和第二热交换器62之间的中心。
有利的是，位于两个热交换器62和63之间的槽61可以提供冷却能力的冗余性。例如，如果两个热交换器62和63之一中的流动变得受限，则未受限的热交换器就能继续正确地工作。正确工作的热交换器可以独立地提供充分的冷却或者可延长系统在需要检修之前的工作时间。槽61位于中心的另一个潜在益处是槽61上的入口和出口能够更接近处理器，从而简化管道的定线。
热交换器62和63可以按具体应用所需或期望的那样具有多种合适的构造中的任一种。如图所示，第一热交换器62包括限定第一液体通道的第一U型导管71，其中该导管71的支路内设置有第一折叠散热片72。第一热交换器62还包括限定第二液体通道的第二U型导管73，其中该第二导管73的支路内设置有第二折叠散热片74。第三折叠散热片75被附在第一导管71和第二导管73之间。第二热交换器具体类似的构造，即具有带有相应的第一折叠散热片77的第一U型导管76、带有相应的第二折叠散热片79的第二U型导管78以及附在两导管76和78之间的第三折叠散热片80。虽然在此示例中呈现了两根导管，但是取决于具体应用可以提供更多或更少的导管。
槽61与第一热交换器62和第二热交换器63液体连通。例如，参考图8，槽61可以包括其第一侧面66上的第一液体出口81和第一液体入口82，以及在其第二侧面67上的第二液体出口(未示出，但例如位置可以类似)和第二液体入口(未示出，但例如位置可以类似)，上述入口和出口分别与第一热交换器62和第二热交换器63的第一导管71和76对齐。
在某些实施例中，槽61还包括在其第一侧面66上的第三液体出口83、在其第二侧面67上的第四液体出口(未示出，但例如位置可以类似)以及在槽内部并被安排成分配第一液体出口81和第二液体出口以及第三液体出口83和第四液体出口之间的液体的调节活门84(参见图7)。槽61还可包括在其第一侧面66上的第四液体入口85以及在其第二侧面67上的第四液体入口(未示出，但例如位置可以类似)。例如，第三和第四液体出口和入口可以分别与第一热交换器62和第二热交换器63的第二导管73和78对齐。
在某些实施例中，槽61在同一外壳内同时包括分配槽86和贮存槽87。例如，除了限定流动路径之外，槽61内的调节活门84还为在与分配槽86相同的外壳中的贮存槽87限定一分隔腔(参见图7和图8)。
在某些实施例中，可以在贮存槽87内提供中空管88。管88与分配槽86液体连通并允许空气或气泡从分配系统逸至贮存槽87。贮存槽87最初充满储备液体，当因为例如泄漏或蒸发等原因而有液体从分配系统中丢失时，这些储备液体就能被吸入分配槽86。管88的开口位于贮存槽87内相对中央的位置，以便槽在被水平或垂直定向的同时即使在贮存槽87内已聚积了不少气泡之后仍能保持该开口浸没在贮存槽87内。例如，只要所含气泡尚未长到贮存槽87的约一半尺寸以上，管88仍将位于储备液体内并且气泡仍将被捕获，于是就能降低其中无液体流过的干抽情况发生的可能性。
在某些实施例中，贮存槽87也可以被认为是允许液体膨胀到贮存槽87内的膨胀槽。有利的是，槽61在同一外壳内同时并入分配槽86和贮存/气泡围堵/膨胀槽87减小或消除了对系统内别处一个或多个附加槽的需要，从而简化组件并降低成本。
根据本发明某些实施例的一种构造液体冷却装置的方法包括提供槽61、将第一热交换器62附至槽61的第一侧面66、将第二热交换器63附至槽61上与槽61的第一侧面66相对的第二侧面67、以及提供槽61与第一热交换器62及第二热交换器63之间的液体连通。该方法还包括将槽61置于第一热交换器62和第二热交换器63之间基本中心的位置。某些实施例还涉及在槽61内接收液体，并将该液体分配至槽61的第一侧面66和第二侧面67上的多个液体出口。某些示例包括在槽61内提供调节活门84来为液体限定多条流动路径。某些示例包括将槽61划分成分配槽86和贮存槽87。
在工作中，液体冷却装置60可以使用合适的液体循环泵如下工作。参考图6和图8，在主入口64处接收的液体沿箭头L所示的方向流入槽61。调节活门84将液体分成由箭头M和N所示的两条流动路径。流动路径M经由槽61的第一和第二侧面上各自的第一和第二液体出口离开槽并分别进入第一导管71和76。来自流动路径M的液体沿着分别由箭头M1和M2指示的流动路径流经热交换器62和63。流动路径N经由槽61的第一和第二侧面上各自的第三和第四液体出口离开槽并分别进入第二导管73和78。来自流动路径N的液体沿着分别由箭头N1和N2指示的流动路径流经热交换器62和63。总共提供了四条流经热交换器62和63的冷却通道(M1、M2、N1和N2)。
流动路径M1和M2分别经由槽61的第一和第二侧面上的第一和第二液体入口重新进入该槽并且并入流动路径R。流动路径N1和N2分别经由槽61的第一和第二侧面上的第三和第四液体入口重新进入该槽并且并入流动路径S。流动路径R和S合并并且液体沿着流动路径T从主出口65离开该槽。
有利的是，调节活门84迫使液体进入四条冷却通道，该四条冷却通道每侧两条并且其中的液体由热交换器62和63的散热片冷却，并能在需要或期望时可选地由流经热交换器的散热片的空气补充。调节活门84还将流入的流动路径L、M、N与流出的流动路径R、S、T完全隔开。在某些实施例中，可以提供更多或更少的冷却通道(例如，每侧一条，或者每侧三条或三条以上)。
本发明某些实施例的另一方面涉及在用于多处理器计算机系统的第一处理器的第一专用液体冷却系统中以及用于多处理器计算机系统的第二处理器的第二专用液体冷却系统中对槽61的利用。在某些示例中，第一和第二处理器都位于多处理器系统的同一系统板上。
参考图9，一系统包括多处理器系统板90，该系统板带有安装在其上的至少一个第一处理器92以及被配置成为该第一处理器92提供专门冷却的第一液体冷却系统96。该系统还包括安装在系统板90上的第二处理器94以及被配置成为该第二处理器94提供专门冷却的第二液体冷却系统98。例如，第一液体冷却系统96和第二液体冷却系统98可以包括槽、附至该槽的第一侧面的第一热交换器以及附至该槽上与该槽的第一侧面相对的第二侧面的第二热交换器，其中该槽与第一和第二热交换器都液体连通(例如，如以上图3至图8所描述的那样)。该槽可以在同一外壳内同时包括分配槽和贮存槽。该槽可以基本位于第一和第二热交换器的中心。该槽可以包括在其内部的用于限定多条流动路径的调节活门。
用于多处理器系统板的某些常规液体冷却系统利用在处理器之间共享的单个热交换器。为多处理器系统内的每个处理器提供专用的液体处理系统与利用在两个或更多处理器间共享的热交换器的现有技术相比具备优势。例如，独立工作的液体冷却系统提供冗余性，使得如果一个液体冷却系统失效，其他的仍能继续工作。同样地，被共享的单个热交换器可能具有更为复杂的管道定线要求。利用多个专用液体冷却系统可以缩短所需管道的长度并简化管道定线，特别是在利用图3至图8中的液体冷却装置的情况下。
通常情况下，多处理器系统最初配置为小于其全部能力(例如，仅安装双处理器系统中的单个处理器)。相对于一个共享液体冷却系统来说，利用多个专用液体冷却系统的另一潜在优势在于可以降低该系统的初始成本。共享液体冷却系统的额外能力导致额外成本(有时包括多个冷板以及相关联的管道)，这些额外能力直到安装了第二处理器时才会需要(并且如果从未安装第二处理器，则这些额外能力是完全不必要的)。通过仅为多处理器系统配备与每个最初安装的处理器所需的数目相同的专用液体冷却系统，顾客就能在较少的零件数、较轻的配备重量以及较小、较廉价的冷却液冷却系统方面实现成本节省。
参见图10，液体冷却系统100包括热源A1(例如，处理器或其他电子设备)。冷板A2机械耦合并热耦合至热源A1。冷板A2与热交换器(HEX)A3(例如，图3至图8的液体冷却装置)液体连通。冷却液从冷板A2循环至HEX A3并返回以提供一次冷却循环。例如，冷板A2可以通过管道A4环路连接至HEX A3。可以与管道A4的一个分支成一直线地提供泵A5以便(例如，按箭头A所示的方向)循环管道A4内所含的冷却液。系统100可包括为HEX A3和/或冷板A2提供气流的一个或多个可任选风扇A6。
液体冷却系统100还包括可任选热源B1(例如，双处理器系统内的第二处理器)。冷板B机械耦合并热耦合至热源B1。冷板B2与热交换器(HEX)B3(例如，图3至图8的液体冷却装置)液体连通。冷却液从冷板B2循环至HEX B3并返回以提供一次冷却循环。例如，冷板B2可以通过管道B4环路连接至HEX B3。可以与管道B4的一个分支成一直线地提供泵B5以便(例如，按箭头B所示的方向)循环管道B4内所含的冷却液。系统100可包括为HEX B3和/或冷板B2提供气流的一个或多个可任选风扇B6。
在某些实施例中，管道A4、B4是柔性的、容易被定线、基本上防破口和扭结、透湿速率极低、并能以低成本来制造。这些管道例如可由以下一种或多种材料制成FEP、PVDF、ETFE、PTFE或氟代弹性体，诸如氟化的EPDM橡胶(例如，可从DuPont公司购得的Viton)。各管道可例如可通过挤压形成。各管道还可由上述材料结合其他材料形成。例如，可以利用共挤压工艺生成管道48和50以具有各层都由不同材料制成的两层或多层。在某些实施例中，管道可以是双层的，其内层是由FEP、PVDF、ETFE、PTFE或氟代弹性体中的一种制成，而外层例如可由尼龙制成。每根管也可采用管中管的构造。
由FEP、PVDF、ETFE、PTFE或氟代弹性体中的一种或多种制成管道在需要提供极低的透湿速率的材料中尤其具有优势。这一特性无论是单独还是与在此描述的冷却系统的其他特征相结合，都允许该冷却系统能够正确地工作延长的一段时间(例如，几年)，而不会因为蒸发而过多地丢失冷却液并无需检修。
各管道能够以从热交换器至冷板的平行走向排列，并且可以沿着该走向基本完全彼此接触(例如，彼此附着和/或接合)。这就能方便地为管道定线。例如，在图3至图8中热交换器的出口和入口的相邻位置有助于管道朝向具有被共同定位的入口和出口的冷板的平行定线。同样地，在某些应用中，位于中央的槽可以将入口和出口放在离待冷却设备更近的地方，由此为各管道提供更简便的和更短的定线。
参见图11。液体冷却系统110包括各自都大致如图3至图8所述地构造的第一液体冷却设备112以及可任选的第二液体冷却设备114。设备112和114中的每一个都被配置成有带标准支架高度的一个单元(1U)以便为1U液体冷却热交换器提供集成的中央分配和贮存槽。每个液体冷却设备112和114都具有两个相关联的风扇116。对于1U系统来说，优选的是风扇为40×40mm的高性能风扇。可以在支架安装服务器系统中利用该1U液体冷却设备112和114。例如，对于双处理器系统板来说，第一液体冷却设备112以及相关联的风扇116可以是用于一个处理器的专用液体冷却系统的一部分。如果两个处理器都被安装在双处理器板上，则第二液体冷却设备112及其相关联的风扇116可以是用于第二处理器的专用液体冷却系统的一部分。可以如图所示并排安装两个冷却设备112和114。位于中央的入口和出口可以为两个处理器中的每一个提供朝向各自冷板的短且直接的管道定线。
本发明的前述和其他方面可以独立地或组合地实现。除非由特定权利要求明确指出，否则本发明不应被解释为需要这些方面中的两个或更多个。此外，虽然业已结合了当前被认为是较佳示例的示例描述了本发明，但是应该理解本发明不限于公开的示例，而是旨在覆盖包括在本发明精神和范围内的各种修改及等效排列。
权利要求
1.一种装置，包括槽；附至所述槽的第一侧面的第一热交换器；以及附至所述槽上与所述槽的第一侧面相对的第二侧面的第二热交换器，其中所述槽与所述第一和第二热交换器液体连通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽包括在所述槽的第一侧面上的第一液体出口和第一液体入口，以及在所述槽的第二侧面上的第二液体出口和第二液体入口。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述槽还包括在所述槽的第一侧面上的第三液体出口、在所述槽的第二侧面上的第四液体出口、以及在所述槽内部并且被安排成在所述第一和第二以及第三和第四液体出口之间分配液体的调节活门。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述槽还包括在所述槽的第一侧面上的第四液体入口以及在所述槽的第二侧面上的第四液体入口。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽在同一外壳内同时包括分配槽和贮存槽两者。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽基本位于所述第一和第二热交换器之间的中心处。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述槽在同一外壳内同时包括分配槽和贮存槽两者。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽包括带有基本平坦的侧面的基本呈盒形的外壳，其中所述槽基本位于所述第一和第二热交换器之间的中心处，所述槽还包括位于所述槽的第三侧面上的主液体入口；以及位于所述槽的第三侧面上的主液体出口，其中所述槽的第三侧面附在所述槽的第一和第二侧面之间；在所述槽的第一侧面上的第一液体出口和第一液体入口；在所述槽的第二侧面上的第二液体出口和第二液体入口；在所述槽的第一侧面上的第三液体出口和第三液体入口；在所述槽的第二侧面上的第四液体出口和第四液体入口；以及在所述槽内部并且被安排成限定从所述主液体入口分别到所述第一、第二、第三和第四液体出口以及从所述第一、第二、第三和第四液体入口到所述主液体出口的流动路径的调节活门。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述调节活门还被安排成提供所述槽内的贮存槽。
10.一种方法，包括提供槽；将第一热交换器附至所述槽的第一侧面；将第二热交换器附至所述槽上与所述槽的第一侧面相对的第二侧面；以及提供所述槽与所述第一和第二热交换器之间的液体连通。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述槽置于所述第一和第二热交换器之间的基本中心的位置。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括在所述槽内接收液体；以及将所述液体分配给所述槽的第一和第二侧面上的多个液体出口。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括在所述槽内提供为所述液体限定多条流动路径的调节活门。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括将所述槽划分成分配槽和贮存槽。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括在用于多处理器计算机系统的第一处理器的第一专用液体冷却系统中利用所述槽；以及在用于所述多处理器计算机系统的第二处理器的第二专用液体冷却系统中利用所述槽。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一和第二处理器都位于所述多处理器系统的同一系统板上。
17.一种系统，包括多处理器系统板；被安装在所述系统板上的至少第一处理器；以及被配置成为所述第一处理器提供专用冷却的至少第一液体冷却系统。
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，还包括被安装在所述系统板上的第二处理器；以及被配置成为所述第二处理器提供专用冷却的第二液体冷却系统。
19.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述第一液体冷却系统包括槽；附至所述槽的第一侧面的第一热交换器；以及附至所述槽上与所述槽的第一侧面相对的第二侧面的第二热交换器，其中所述槽与所述第一和第二热交换器都液体连通。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述槽在同一外壳内同时包括分配槽和贮存槽两者。
21.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述槽基本位于所述第一和第二热交换器之间的中心处。
22.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述槽包括在所述槽内部用于限定多条流动路径的调节活门。
全文摘要
多处理器系统板(90)包括安装该系统板(90)上的至少一个第一处理器(A1)以及被配置成为该第一处理器(A1)提供专用冷却的至少一个第一液体冷却系统(A2、A3、A4、A5)。第二处理器(B1)可被安装在系统板(90)上并且第二液体冷却系统(B2、B3、B4、B5)可被配置成为第二处理器(B1)提供专用冷却。液体冷却系统包括槽(61)、附至槽(61)的第一侧面的第一热交换器(62)以及附至槽(61)上与该槽的第一侧面相对的第二侧面的第二热交换器(63)。
文档编号F28F9/02GK101027530SQ200580032420
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月30日 优先权日2004年9月30日
发明者D·利亚匹坦, M·贝克托德, A·塔特 申请人:英特尔公司