用于在架装设备的导轨和冷却支架外壳的导槽间传导热量的装置，及相关部件、系统和方法与流程

优先权申请

本申请要求于2012年8月20日提交且题为“coolingelectronicequipmentinarackenclosure”的美国专利申请no.61/684,856的优先权，在此通过引用的方式引入其全部的内容。

本发明涉及用于在架装设备的导轨和冷却支架外壳的导槽之间传导热量的装置，及其相关部件、系统和方法。

背景技术：

电子设备产生大量不需要的热量，有效消散或循环数据中心内这种不需要的热量是一个主要问题。

现有技术已有若干用于处理这种不需要的热量的方法。这些方法包括冷却或移除电子设备排出的热空气，液体冷却设备内的产热部件，乃至将设备浸泡在液体冷却剂内。

每种方法都有其缺点。排出来自电子设备的热空气需要采用某种形式的加热、通风和空调(hvac)系统来移除热空气，并用新鲜空气代替。排出热空气可交替地需要冷却并循环数据中心内的热空气，经常这涉及冷水机组的使用。这需要额外的能量和设备，并引入多重故障。同时，液体冷却虽然有效，但给维护和升级带来麻烦且在敏感环境内引入泄漏的风险。

因此存在一种以低风险和通用的有效方式将来自部署于数据中心的电子设备的热量移除的需求。

技术实现要素：

实施方式包括可架装设备和互补性冷却支架外壳被布置为共同工作以将来自可架装设备产热部件的热量传导到冷却支架外壳。通过设置于冷却支架外壳导槽内的可冷却表面，将来自部件的热量传递到冷却支架外壳。可架装设备包括适于由冷却支架外壳内的导槽容置的导轨。导轨上的导热表面接触导槽内的可冷却表面并将来自可架装设备的热量传递到冷却支架外壳。本发明公开的外壳可向后兼容现有设备，如标准风扇冷却的架装设备。这种布置的一个益处在于，通过将导轨和导槽之间的结构支撑连接用作热传导机构，重力可以足以保持被安装设备的导热表面和外壳冷却表面之间的接触。

一个示例性实施方式公开一种能通过安装到冷却支架外壳内得到冷却的类型的可架装设备。该设备包括产热部件和传热器。该设备进一步包括当设备安装到外壳内时适于由外壳内的导槽容置的导轨。该设备进一步包括位于导轨上的导热表面，该导热表面通过传热器热连接到产热部件。

另一示例性实施方式公开一种架装设备能安装于其内的支架外壳。架装设备是一种能通过安装到冷却支架外壳内得到冷却的设备类型。架装设备进一步包括具有导热表面的导轨。支架外壳包括当设备安装到外壳内时适于容置架装设备的导轨的导槽。支架外壳进一步包括设置于导槽表面上的可冷却表面，该可冷却表面以设备安装到外壳内时可冷却表面邻近于导热表面的方式设置于导槽表面上。

在另一实施方式中，公开了一种冷却架装设备的方法。该方法包括使来自架装设备产热部件的热量能够传导到导热表面。该方法进一步包括配置该导热表面以便其能通过使用磁性紧固件被推着压在冷却装置的冷却表面上。

在另一实施方式中，公开了一种冷却架装设备的方法。该方法包括使来自架装设备产热部件的热量能够传导到导热表面。该方法进一步包括配置导热表面以便其能通过使用磁性紧固件被推着压在冷却装置的冷却表面上。

在另一实施方式中，公开了一种冷却架装设备的方法。该方法包括定位磁性吸引特征(feature)以便导热表面能通过配合磁性吸引特征的磁性紧固件被推着压在冷却表面上。

在另一实施方式中，公开了一种用于冷却可架装设备的导热表面的冷却装置。该冷却装置包括热连接到导热表面的产热部件。冷却装置包括可冷却表面和磁性吸引特征，其被配置为使得磁性紧固件能用于推着导热表面压在冷却表面上。

在另一个实施方式中，公开了一种装置。该装置包括产热部件、传热器和热连接器。热连接器包括导热表面。导热表面通过传热装置热连接到产热部件。配置热连接器以通过磁性紧固件压在表面上。

附图说明

结合以下说明、所附权利要求书和附图，将更好地理解本发明实施方式的这些和其它特征、方面和优势。

图1和图2示出设计成通过磁性紧固件被推着压在对应面上的示例性热连接器的视图。

图3示出带有图1的热连接器的示例性计算机系统，该计算机系统为适于安装在架式支架外壳内的类型。

图4示出设计成与图1的热连接器一起工作的示例性液体冷却装置的分解图。

图5示出图4装置的端视图。

图6示出适于和图1的热连接器一起使用的示例性磁性紧固件的视图。

图7图解说明图6中被用于推着热连接器压在磁性吸引表面上的磁性紧固件。

图8示出图4的装置与架式支架外壳和安装于其内的图3的计算机系统集成在一起。

图9和图10示出设计成由冷却装置的孔容置的示例性热连接器的视图。

图11示出带有图9和图10的热连接器的示例性双处理器计算机系统，该计算机系统为适于安装在架式支架外壳内的类型。

图12示出示例性片弹簧插入物，该片弹簧插入物适于推着图9和图10的热连接器压在冷却装置的冷却表面上。

图13和图14示出图11的安装于结合有孔的架式支架外壳内的计算机系统，该孔被配置为容置图9和图10的热连接器。

图15示出带有一对热连接器导轨的3u外壳内的示例性计算机系统，该导轨被配置由支架外壳内的孔容置。

图16和图17示出图15的安装在支架外壳内的计算机系统，支架外壳具有配置成容置并冷却热连接器导轨的孔。

具体实施方式

实施方式包括可架装设备和互补性冷却支架外壳被布置为共同工作以将来自可架装设备的产热部件的热量传导到冷却支架外壳。通过设置于冷却支架外壳导槽内的可冷却表面，将来自部件的热量传递到冷却支架外壳。可架装设备包括适于由冷却支架外壳中的导槽容置的导轨。导轨上的导热表面接触导槽内的可冷却表面并将来自可架装设备的热量传递到冷却支架外壳。本发明公开的外壳可向后兼容现有设备，如标准风扇冷却的架装设备。这种布置的一个益处在于，通过将导轨和和导槽之间的结构支撑连接用作热传导机构，重力可以足以保持被安装设备的导热表面和外壳的冷却表面之间的接触。

除非有其他指明，以下说明和权利要求应根据韦氏第3版新国际英语足本词典(webster'sthirdnewinternationaldictionary,unabridged)做出解释。

在以下说明和权利要求中，“热连接器”被定义为装置、制造的物品或装置或制造的物品的一部分，其目的在于，当其与对应热连接器接触或以其它方式与对应热连接器相互作用时，将热量传递、传导或传输到对应热连接器。图1、2、9、10和15示出热连接器的示例。热连接器的定义不应限制于所示和所述示例的形状和形式，也不应限制于通过物理接触的操作；也不需要热连接器为不同的。热连接器可例如为接触到对应表面的外壳表面的一部分，以传递、传导或传输热量。本领域技术人员将能设计出众多不同的能由体现本发明公开的实施方式的特征的装置使用的热连接器。

以上所定义的“热连接器”应解释为包括这样的表面，该表面配置成、适合于或以其它方式旨在被另一表面接触以达到在表面之间传输热量的目的。

在以下的说明和权利要求中，“传热装置”旨在包含热管、均热板、热虹吸管、热界面材料和导热材料、复合材料、制成品和装置，如：导热金属，其例子包括铜、铝、铍、银、金、镍及其合金；导热非金属材料，其例子包括金刚石、碳纤维、碳纳米管、石墨烯、石墨及其组合物；复合材料和制成品，其例子包括石墨纤维/铜基复合材料和封装石墨系统；和装置，如液体循环、热泵和热交换器。“传热装置”还旨在包含现有的或将来发现的将热量从一个地方传到另一个地方的装置。

本发明公开了用于使用热连接器和磁性紧固件冷却架式架装设备的装置。该装置包括通过如热管的传热器热连接到如计算机处理单元(cpu)的产热部件的导热表面。在安装设备时该导热表面被配置为由磁性紧固件推着压在冷却表面上。

图1和图2示出设计成通过磁性紧固件保持靠着冷却表面的热连接器100。热连接器100包括能接触到冷却表面以能够实现热传输的导热表面104，和磁性紧固件插入其内以将热连接器压在表面上的孔110。热连接器100具有由导热材料制成的导热表面。

图3图解说明图1和图2的通过传热装置热连接到计算机系统300的产热部件的热连接器，该计算机系统300为适于安装在架式支架外壳内的托盘式底座内。工作时，热连接器100的导热表面104通过多个热管304热连接到cpu302。cpu产生的热量通过热管304传导到导热表面104。通过冷却导热表面104，cpu302能保持在热参数内。在一些实施方式中，使用(波纹管式或其它)柔性热管可允许导热表面104更容易地压在对应表面上。

图4示出设计用于冷却导热表面104的装置400的一端的分解图。装置400包括零件420，其包括导热表面410、平行于表面410并凹入表面410下方的凹陷表面412和414。板442和444由磁性吸引材料制成。各板被配置成适合放入凹陷表面412和414内，以便板442和444的表面410和表面412形成一致表面。提供盖430作为对外部环境的密封。

图5示出组装装置400一端的视图，并图解说明表面410和板442、444创建的一致表面。一致表面配置成由图1和图2所示类型的一个或多个热连接器接触。虽然所述示例视图提供一致表面，但在不脱离本发明公开的实施方式的范围和实质的情况下可设计热连接器和冷却装置表面包括如非一致表面的交替构造。

配置零件420的凹陷表面412和414，以便具有相隔一段距离的孔110的热连接器100可以通过磁性紧固装置600固定到磁性吸引板442和444，同时最大限度接触表面410。磁性吸引板借助粘合剂或其它如螺钉的紧固装置固定到零件420。任选地，热粘合剂的使用能改善在接触磁性吸引板的热连接器和零件420之间的热传导。装置400的磁性吸引板的替代选择包括完全用磁性吸引材料构建冷却装置或仅在要求提供紧固点的位置提供磁性吸引特征。

零件420具有一系列的位于表面410下方的导槽，配置这些导槽以便液体冷却剂能在下方流动并冷却连接到表面410的任何热连接器。在该实施方式中，导槽通过盖430密封以隔绝外界环境。在一些实施方式中，配置这些导槽以便冷却剂在热连接器下方平行流动，将允许每个正被冷却的热连接器独立于其它连接器而被冷却。

图6图解说明适于与热连接器100和装置400一起使用的磁性紧固件600。磁性紧固件600包括磁铁612和设计成有助于移除的主体610。图7图解说明磁性紧固件600的使用，示出用于推着热连接器100压在磁性吸引材料700上的磁性紧固件600。磁性紧固件600插入热连接器100的孔110内。孔110包括搁板112，当磁性紧固件的主体610接触到该搁板112时，其允许磁性紧固件600的磁铁612穿过并接近到表面700。磁铁612和表面700之间产生的力推着热连接器100压在表面700上。

图8示出与架式支架外壳800集成在一起的装置400的示例。所示计算机系统300与热连接器100安装在一起，该热连接器100接触到装置400并通过磁性紧固件600被推动压在表面410上。图8图解说明当热连接器100的导热表面104接触大面积的表面410时，如何定位磁性吸引板442和444以允许热连接器100通过磁性紧固件600被推动压在表面上。

其它免用工具安装的可以用来代替磁性紧固件的紧固件包括但不限于，插销、指旋螺钉以及固定并沿旋转轴产生拉力的非螺纹旋转紧固件。

本发明公开了另一种用于冷却架式架装设备的装置，该装置包括通过如热管的传热装置热连接到产热部件的热连接器。安装设备时，配置热连接器以由冷却装置内的孔容置。

图9和图10图解说明配置成由冷却装置内的孔容置的热连接器900。图9示出上表面902的视图而图10示出导热的下表面904的视图。例如，图9和10所示，每个表面902和904为平面并设计成与冷却装置配合，以便热连接器900定位在冷却装置的孔内时，表面904能通过片弹簧被推动压在冷却装置的平的对应表面上，该片弹簧插在上表面902和冷却装置的表面之间。图13和图14进一步解释说明并在下面讨论该功能性。

热连接器900和所述冷却装置的替代选择包括但不限于，使用其它适合于接触表面的轮廓或使用替代的推动装置。一个示例包括配置冷却装置的零件以便其能被移动以夹紧热连接器靠着对应表面。另一个示例包括配置热连接器的一部分以便其能被移动以推动热连接器的表面压在对应冷却装置的表面上。另一个示例包括配置冷却装置和热连接器以便热连接器包括一个或多个热管，这些热管由冷却装置的轮廓表面容置以便每个热管能由冷却装置的可移动零件夹紧。

图11图解说明位于适于安装在架式支架外壳内的托盘式底座内的双处理器计算机系统1100。计算机系统1100包括通过多个热管1104热连接到每个cpu1102的热连接器900。

图12图解说明片弹簧插入物1200。该插入物包括弹簧部分1210和用以帮助移除和插入该插入物的开口1212。

图13和图14示出带有多个配置成容置一个或多个热连接器900的孔1304的架式支架外壳1300。每个孔1304包括冷却表面1302，热连接器900能被如弹簧插入物1200的装置推动压在冷却表面1302上。图13图解说明正安装在架内的计算机系统1100。计算机系统1100的每个热连接器900与外壳1300的孔1304对准。

图14示出架式支架外壳内的位于其安装位置的计算机系统1100。每个热连接器900由孔1304容置，表面904被弹簧插入物1200推动压在冷却表面1302上。

外壳1300的每个孔1304的冷却表面可通过任何冷却方式冷却。实现冷却的一个示例是在每个冷却表面1302的下方通过液体冷却剂。用这种方式，热量能以有效方式从被压在表面1302上的热连接器900移除并得以运输用于随后的消散。这带来液体冷却的益处且显著降低了泄漏风险，且对于保持或替代安装于外壳内的设备，不会造成显著的困难。

在另一实施方式中，本发明公开了另一用于冷却架装设备的装置。该装置包括通过如热管的传热装置热连接到一个或多个产热部件的一对导轨热连接器。在本实施方式中，导轨热连接器被配置成安装设备时由冷却装置内的孔容置，并任选地支撑设备的一些或所有重量。

图15图解说明3u外壳内的计算机系统1500。计算机系统1500包括一对导轨热连接器1502，外壳每侧一个，多个产热部件1504通过以热管1506形式的传热装置热连接到该对导轨热连接器1502。导轨热连接器1502至少在被推动或支撑在冷却表面上的导轨表面上具有导热表面。产热部件1504通过传热装置热连接到该表面。

图16示出安装在支架外壳1600内的计算机系统1500。支架外壳1600具有多个设计成容置导轨热连接器1502的孔1602，如u形导槽。每个孔1602包括冷却表面1604。图17示出安装在支架外壳1600内的计算机系统1500。计算机系统1500的重量推动导轨热连接器1502压在表面1604上。如果该重量不足以创建充分的热连接，或如果导轨不意在支撑重量，可施加附加力。例如，可使用这样的装置，该装置通过旋转把手或拉/推杠杆以移动零件并推动导轨的导热表面压在表面1604而允许导轨热连接器被推动压在表面1604上。冷却表面1604能以与以上所述表面1302相似的方式冷却。图16和图17的支架外壳1600提供的优点在于，遗留设备和带有导轨热连接器的设备都能安装到相同的支架外壳内，而不干扰其它类型设备的工作。

上述实施方式具有许多优点。例如，在安装期间不需要复杂的配件或紧固件的情况下，能够快速方便地将设备安装到支架外壳内。以上实施方式的另一优点是推动力能推着被安装设备的导热表面压在外壳的冷却表面上，而在被安装设备主体内不引起应力或应变。反而在许多实施方式中，当避免将显著应力或应变施加在被安装设备的主体上时，保持靠在设备上的仅有力作为作用在热连接器上的箝位作用。

另外，如本发明所公开的通过在设备和外壳上都设置热交换表面，如固定的热管的非柔性传热装置，能被用来将热量传导到设备的两侧。此外，如以上一个实施方式中所公开的，重力可足以保持被安装设备的导热表面和外壳的冷却表面之间的接触。

虽然所述一些示例公开了相对于示例的计算机系统类似放置的热连接器，体现本发明公开内容原理的装置不旨在要求必须如此放置。进一步，本发明公开内容的启示不应限于计算机系统、外壳的具体形式或产热部件的具体类型，应当理解本发明公开内容的原理能应用到其它形式的装置上。

虽然此处已描述并示出了本发明公开的具体实施方式，应当理解，这些实施方式仅是对在本公开原理的应用中设计的许多可能的具体布置的说明。本领域技术人员能在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下设计出许多变型的其它布置。