TWI752560B - 浸液冷卻槽架及其製作方法 - Google Patents

Abstract

一種浸液冷卻槽架，用於數個發熱構件，包括複數個浸液冷卻槽，浸液冷卻槽用於容納一冷卻劑液體。數個水平伸縮滑軌裝設在每一浸液冷卻槽之相對側面上以及浸液冷卻槽架之相對側壁上。水平伸縮滑軌可在一關閉位置與一延伸開放位置之間移動，以容許浸液冷卻槽水平地滑動進出浸液冷卻槽架。複數個支撐結構裝設在每一浸液冷卻槽之基部上。每一支撐結構從浸液冷卻槽之基部延伸至支撐浸液冷卻槽架之一地面。在浸液冷卻槽在關閉位置與延伸開放位置之間水平平移期間，水平伸縮滑軌及支撐結構實質上支撐一運轉的浸液冷卻槽。

Description

浸液冷卻槽架及其製作方法

本揭露大致有關於浸液冷卻系統。更特定地，本揭露之型態有關於用於電腦設備的一種浸液冷卻架。

電腦構件(例如：伺服器)包括多種藉由一般電源供應器供電的電子構件。伺服器由於內部電子裝置(例如：控制器、處理器及記憶體)的運作而產生大量的熱。散熱效率低而導致的過熱將有當機(shut down)或妨礙此類裝置運轉的可能性。因此，現有的伺服器係設計為依賴通過伺服器內的氣流以帶走由電子構件所產生的熱。伺服器經常包括附接至電子構件(例如：處理單元)的各種散熱器(heat sinks)。散熱器吸收來自電子構件的熱，而將熱傳遞遠離上述構件。來自散熱器的熱必須被排放遠離伺服器。用以排放上述熱的氣流通常由一風扇系統產生。

由於高性能系統的改善，需要被去除的熱量隨著電子構件的每一新世代變得愈來愈高。隨著功效更強的構件出現，習知結合風扇系統的空氣冷卻係不足以有效地去除新世代電子構件所產生的熱。液體冷卻的發展受到冷卻需求的增加所刺激。由於液體冷卻較好的熱性能(如熱傳係數)，液體冷卻為目前公認用於快速移除熱的解決方案。在室溫下，空氣的熱傳係數只有0.024W/mK，而冷卻劑(例如：水)具有0.58W/mK的熱傳係數，也就是空氣的熱傳係數的24倍。因此，液體冷卻用在從熱源將熱傳送至輻射器(radiator)更為有效，且容許從關鍵零件移除熱而無噪音(noise)汙染。

在浸液冷卻系統中，計算機構件(例如：伺服器、切換裝置、及儲存裝置)將會被浸入容納冷卻劑的槽(tank)中。此種系統的底盤未被密封，且冷卻劑液體可循環通過構件之間以帶走所產生的熱。為了進行維修，計算機構件從槽之頂部被拉出。計算機構件通常為並排放置，而槽的佔地面積(foot print)限制了槽中裝置的數量。

因此，具有對於增加可儲存在一浸液冷卻系統中之計算機構件數量的系統之需求。

根據一實施例，一種用於數個發熱構件的浸液冷卻槽架包括：複數個浸液冷卻槽，每一浸液冷卻槽具有一基部以及數個側面，用於容納冷卻劑液體。至少一水平伸縮滑軌裝設在每一浸液冷卻槽之相對側面上以及浸液冷卻槽架之相對側壁上。水平伸縮滑軌可在一關閉位置與一延伸開放位置之間移動，以容許浸液冷卻槽水平地滑動進出浸液冷卻槽架。複數個支撐結構裝設在每一浸液冷卻槽之基部上。每一支撐結構對應浸液冷卻槽其中之一。每一支撐結構包括設置在支撐結構之基部的一輪組件。支撐結構從浸液冷卻槽之基部延伸至支撐浸液冷卻槽架之一地面。

根據另一實施例，一種用於製作一浸液冷卻槽架之方法，上述浸液冷卻槽架用於儲存數個發熱構件，上述方法包括：提供複數個浸液冷卻槽。每一浸液冷卻槽界定一內部容納空間，容納空間係用於承載冷卻劑液體及數個發熱構件。將至少一伸縮滑軌安裝在每一浸液冷卻槽之相對側面上以及浸液冷卻槽架之相對側壁上。伸縮滑軌可在一關閉位置與一延伸開放位置之間移動，以容許浸液冷卻槽滑動進出浸液冷卻槽架。將複數個支撐結構裝設至每一浸液冷卻槽之一基部。每一支撐結構對應浸液冷卻槽其中之一。每一支撐結構包括一輪組件，輪組件設置在支撐結構之基部。支撐結構從浸液冷卻槽之基部延伸至支撐浸液冷卻槽架之一地面。

上述發明內容並非意欲代表各個實施例或本揭露之每種型態。反而，前述發明內容僅提供闡述之一些新穎的型態及特徵的其中一種範例。上述的特徵及優點以及本揭露之其他特徵及優點將從以下說明書之代表實施例及模式以及附圖及所附申請專利範圍變得全然地明顯。

多種實施例參考所附圖式描述，其中在各處圖式中使用相同的符號表示類似或相同的元件。圖式未按照比例繪製，且所提供的圖式僅用於說明本發明。應理解的是，闡述了許多特定細節、關係以及方法以提供對本發明之完全理解。然而，本技術領域具有通常知識者將輕易了解可在不具有一個或多個特定細節的情形下或以其他方法實踐多種實施例。在其他情形下，未詳細示出眾所周知的結構或操作，以避免模糊多種實施例之特定型態。多種實施例不限於所示出的動作或事件之排序，因為一些動作可以不同的順序發生及/或與其他動作或事件同時發生。除此之外，不需要所有示出的動作或事件以運用根據本發明的方法。

在例如摘要、發明內容、說明書中揭露但在申請專利範圍中無明確闡述的元件及限制，不應藉由暗示、推斷等，單獨地、或集體地被包含在申請專利範圍中。就本說明書而言，除非特別排除，單數形包括複數形，且反之亦然。字詞「包括」意即「包括但不限於」。此外，近似的字詞如「大約(about)」、「幾乎(almost)」、「實質上(substantially)」、「近乎(approximately)」等，在此可意即例如：「在(at)」、「附近(near)」、或「在附近(near at)」、或「在3到5百分比之內」、或「在可接受的製造公差之內」或上述任意合理的組合。

本技術有關於一種浸液冷卻架(immersion liquid cooling rack)，包括複數個浸液冷卻槽(immersion liquid cooling tanks)，浸液冷卻槽設置在滑軌上，滑軌裝設至側壁或者藉由浸液冷卻架支撐。浸液冷卻槽垂直地對齊在另一浸液冷卻槽之頂部上。每一浸液冷卻槽可從一關閉位置(無法看見浸液冷卻槽之開放頂部)沿著滑軌滑動至一延伸開放位置(顯露浸液冷卻槽之開放頂部)。在延伸開放位置中，發熱構件可安裝在開放頂部，且可從在延伸開放位置中的浸液冷卻槽被移除。浸液冷卻槽之前面側邊包括一槽支撐件或支撐結構，浸液冷卻槽係在前面側邊從浸液冷卻架滑出。槽支撐件延伸至地面以支撐浸液冷卻架且可包括支撐輪，用以與浸液冷卻槽一起從關閉位置滾動至延伸開放位置，以容許浸液冷卻槽容易地滑出浸液冷卻架。

當浸液冷卻槽處於延伸開放位置時，對於浸液冷卻槽架而言，需要將槽支撐件延伸至地面，以抵銷或最小化浸液冷卻架上的偏心負重(eccentric loads)。由於槽中的液體冷卻劑以及發熱構件本身的重量，浸液冷卻槽是非常重的，上述液體冷卻劑係作為發熱構件的散熱器。填充液體冷卻劑以及安裝發熱構件的浸液冷卻槽之重量至少可重達約數百磅或更多。

第1圖為根據本揭露之一些實施例的浸液冷卻槽100之立體圖。浸液冷卻槽100包括一開放頂部110及一系列的發熱構件120，發熱構件120係例如：儲存伺服器、應用伺服器、切換裝置(switches)、或其他電子裝置。發熱構件120係浸在容納空間130中的液體冷卻劑中，容納空間130藉由浸液冷卻槽100之側壁104及基部106而界定。可藉由將發熱構件(例如：發熱構件120’)拉出浸液冷卻槽100而維修發熱構件120，或替換所需的構件。本技術考慮一種浸液冷卻槽(例如浸液冷卻槽100)，設置在第2圖及第3圖所詳述的機架系統上。

現在請參考第2圖。第2圖為包含複數個堆疊的浸液冷卻槽(例如：浸液冷卻槽210a、210b及210c)之浸液冷卻架200處在關閉位置中的立體圖。請參考第3圖，第3圖為第2圖之包含堆疊浸液冷卻槽之浸液冷卻架的立體圖，例如：浸液冷卻槽210a及210c處於關閉位置，而浸液冷卻槽210b’處於延伸開放位置。

如第2圖及第3圖所示，浸液冷卻架200包括矩形的底框架250。底框架250可包括附接至底框架250底部的一組輪子(圖未示)。上述輪子可容許浸液冷卻架200移動至資料中心所需要的位置。底框架250之側部件支撐縱向支撐件260a、260b以及浸液冷卻架200另一側對應相對的縱向支撐件(圖未示)，上述縱向支撐件界定浸液冷卻架200之相對側壁的全部或一部分。頂板265連接縱向支撐件260a、260b以及對應相對的縱向支撐件之頂部。頂板265(lateral bracing members)承載橫向撐件268及269，橫向撐件268及269連接縱向支撐件260a、260b以及對應相對的縱向支撐件之頂部。每一縱向支撐件260a、260b以及對應相對的縱向支撐件可包括孔洞，以容許銷件(pins)***水平伸縮滑軌，上述水平伸縮滑軌可安裝在縱向支撐件之間。縱向支撐件260a及對應相對的縱向支撐件(圖未示)以及前面框架支撐件270a、270b界定了浸液冷卻架200之前端。浸液冷卻架200之後端係由縱向支撐件260b及對應相對的縱向支撐件(圖未示)所界定。

類似於第1圖所示的浸液冷卻槽100，示例的浸液冷卻槽210a、210b及210c具有用於容納冷卻劑液體的基部及側面。每一浸液冷卻槽210a、210b及210c具有前面壁212a、212b及212c，且可具有握把214a、214b及214c，用於水平地將浸液冷卻槽平移移出浸液冷卻架200而至延伸開放位置(如第3圖中浸液冷卻槽210b’所示)，並平移進入浸液冷卻架而至關閉位置(如第2圖及第3圖中浸液冷卻槽210a、210b及210c所示)。伸縮滑軌係裝設在每一浸液冷卻槽之側面上，如第3圖中在延伸開放位置的浸液冷卻槽210b’，浸液冷卻槽210b’包括複數個伸縮滑軌220a-f。類似的伸縮滑軌亦裝設在浸液冷卻槽210b’之相對側面上。此外，伸縮滑軌220a-f進一步裝設在浸液冷卻架200之另一側相對的側壁上。上述側壁由縱向支撐件(例如：縱向支撐件260a及260b)以及相對的縱向支撐件(圖未示)而界定。浸液冷卻槽210a及210c亦具有大致由元件230a-f、240a-e所示的伸縮滑軌，上述伸縮滑軌係裝設在每一浸液冷卻槽之相對側面及浸液冷卻架200之相對側壁上。水平伸縮滑軌220a-f、230a-f及240a-e可在關閉位置(如第2圖中所有三個浸液冷卻槽210a-c所示)與延伸開放位置(如第3圖中示例的浸液冷卻槽210b’所示)之間移動。伸縮滑軌容許浸液冷卻槽210a-c水平地滑動進出浸液冷卻架200。在一些實施例中，比第2圖及第3圖所繪示更多或更少的伸縮滑軌亦可用以將浸液冷卻槽210a-c裝設至側壁，伸縮滑軌的數量經常依浸液冷卻槽之操作重量及尺寸而定。

支撐結構216a、216b及216c係各自裝設至每一浸液冷卻槽210a、210b及210c之基部。每一支撐結構216a-c包括裝設在支撐結構216a-c之基部的輪組件232a、232b及232c其中之一。舉例而言，支撐結構216a包含輪組件232a，支撐結構216b包含輪組件232b，而支撐結構216c包含輪組件232c。在浸液冷卻槽210b之範例中，支撐結構216b從浸液冷卻槽210b之基部延伸至支撐浸液冷卻架200之地面。水平伸縮滑軌220a-f及包含輪組件232b的支撐結構216b實質上支撐在關閉位置(請見第2圖之浸液冷卻槽210b)與延伸開放位置(請見第3圖之浸液冷卻槽210b’)之間水平平移運轉過程中的浸液冷卻槽(例如：填充冷卻劑液體及複數個發熱構件)。

在一些實施例中，浸液冷卻槽210a-c係垂直地對齊在一縱列中，使得其中一浸液冷卻槽(例如：浸液冷卻槽210b)係設置在另一浸液冷卻槽(例如：浸液冷卻槽210a)之頂部。雖然第2圖及第3圖繪示三個堆疊的浸液冷卻槽，在一些實施例中，浸液冷卻架可配置以容納兩個浸液冷卻槽、三個浸液冷卻槽、或多於三個浸液冷卻槽，上述浸液冷卻槽係大致垂直地對齊在一縱列中。此外，如第3圖所繪示之浸液冷卻槽210b’，當一或多個浸液冷卻槽在延伸開放位置時，用於浸液冷卻槽的支撐結構抵銷浸液冷卻槽架200上的偏心負重。

在一些實施例中，浸液冷卻槽210a-c繪示為包含一開放頂部，類似於第1圖中的浸液冷卻槽100。當浸液冷卻槽在關閉位置時，無法看見上述開放頂部，而當浸液冷卻槽在延伸開放位置時，可看見上述開放頂部。當浸液冷卻槽在延伸開放位置時，開放頂部容許安裝及移除發熱構件。

在一些實施例中，每一支撐結構216a-c包括兩個長條支柱231及233，如示例的浸液冷卻槽210b所示，長條支柱231及233從基部靠近每一浸液冷卻槽之前側壁角234及235處向下延伸。於一具體實施例中，當浸液冷卻槽全部在關閉位置時，支撐結構216a-b之前面表面係實質上與浸液冷卻槽210a-c之前面壁212a、212b及212c齊平，如第2圖所示。

輪組件232a-c可包括輪體(caster wheels)、滾子(roller)、或類似的組件，容許浸液冷卻槽容易地水平平移進出浸液冷卻架，而不需資料中心的技術員過於費力。

在此使用的用語僅為了描述特定實施例之目的，並非意欲限制本發明。除非上下文清楚地指出，在此所使用的單數形式「一」、「一個」以及「該」亦意欲包括複數形式。除此之外，在某種程度上，不管是在說明書及/或申請專利範圍中所使用的用語「包括（including、includes）」、「具有（having、has）」、「包含（with）」或其變異，這樣的用語係意欲以類似於用語「包括（comprising）」的方式包含在內。

除非另有定義，在此使用的所有用語（包括技術用語以及科學用語）具有與本發明所屬技術領域中具有通常知識者通常理解的相同意義。除此之外，用語（例如，在常用字典中所定義的用語）應當被解釋為具有在相關領域之上下文的意義一致的意義，且除非在此明確地定義，並不會以理想化或過於正式的理解解釋。

雖然前文已經描述了本發明之多種實施例，應該瞭解的是，它們僅作為呈現範例，而並非限制。在不脫離本揭露的精神及範疇的情形下，可做出眾多改變。因此，本發明之廣度及範疇不應受任何上述之實施例所限制。反而，本發明的範疇應由所附申請專利範圍以及其均等範圍(equivalents)而定義。

儘管已經圖示並描述了本發明之一或多個實施例，不過對本技術領域具有通常知識者在閱讀及瞭解此說明書(specification)及所附圖式的情形下，可進行均等的改變及修改。此外，本發明之一特定特徵雖然可能只在幾個實施例之一中揭露，在任意期望及有利的給定或特定應用中，此特徵可與其他實施例之一或多個特徵組合。

100,210a,210b,210b’,210c:浸液冷卻槽 104:側壁 106:基部 110:開放頂部 120,120’:發熱構件 130:容納空間 200:浸液冷卻架 212a,212b,212c:前面壁 214a,214b,214c:握把 220a,220b,220c,220d,220e,220f,230a,230b,230c,230d,230e,230f,240a,240b,240c,240d,240e:伸縮滑軌 216a,216b,216c:支撐結構 231,233:長條支柱 232a,232b,232c:輪組件 234,235:前側壁角 250:底框架 260a,260b:縱向支撐件 265:頂板 268,269:橫向撐件 270a,270b:前面框架支撐件

本揭露將從以下示例性實施例之描述並參照附圖而被更加地理解，其中： 第1圖為根據本揭露之一些實施例的浸液冷卻槽之立體圖； 第2圖為根據本揭露之一些實施例，包括複數個堆疊的浸液冷卻槽之浸液冷卻架的立體圖； 第3圖為根據本揭露之一些實施例的第2圖之浸液冷卻架的立體圖，繪示堆疊的浸液冷卻槽可操作以滑動進出浸液冷卻架。 本揭露容許各種變更及替代形式。一些代表的實施例已在圖式中以範例呈現並在本文詳細地描述。然而，可以瞭解的是，並無意限制本發明於揭露的特定形式。反而，在所附申請專利範圍定義的本發明之精神及範疇之中，本揭露係涵蓋所有變更、等效及替代物。

200:浸液冷卻架

210a,210b,210c:浸液冷卻槽

212a,212b,212c:前面壁

214a,214b,214c:握把

220a,220b,220c,220d,220e,220f,230a,230b,230c,230d,230e,230f,240a,240b,240c,240d,240e:伸縮滑軌

216a,216b,216c:支撐結構

231,233:長條支柱

232a,232b,232c:輪組件

250:底框架

260a,260b:縱向支撐件

265:頂板

268,269:橫向撐件

270a,270b:前面框架支撐件

Claims (10)

1. 一種浸液冷卻槽架，用於數個發熱構件，包括： 複數個浸液冷卻槽，每一該等浸液冷卻槽具有一基部以及數個側面，用於容納一冷卻劑液體； 至少一水平伸縮滑軌，裝設在每一該等浸液冷卻槽之相對側面以及該浸液冷卻槽架之相對側壁，該至少一水平伸縮滑軌可在一關閉位置與一延伸開放位置之間移動，以容許該等浸液冷卻槽水平地滑動進出該浸液冷卻槽架；以及 複數個支撐結構，每一該等支撐結構對應該等浸液冷卻槽其中之一，該等支撐結構裝設在每一該等浸液冷卻槽之該基部上，每一該等支撐結構包括一輪組件，該等支撐結構從該浸液冷卻槽之該基部延伸至支撐該浸液冷卻槽架之一地面。
2. 如請求項1之浸液冷卻槽架，其中該等浸液冷卻槽係垂直地對齊設置，使得其中一浸液冷卻槽係設置在另一浸液冷卻槽之頂部。
3. 如請求項1之浸液冷卻槽架，其中每一該等浸液冷卻槽具有一開放頂部。
4. 如請求項3之浸液冷卻槽架，其中該等發熱構件係安裝在該開放頂部，且當該浸液冷卻槽在該延伸開放位置時，該等發熱構件可從該開放頂部移除。
5. 如請求項1之浸液冷卻槽架，其中每一該等支撐結構包括兩個長條支柱，該等長條支柱從每一該等浸液冷卻槽之數個前側壁角處向下延伸。
6. 如請求項1之浸液冷卻槽架，其中當該等浸液冷卻槽全部在該關閉位置時，該等支撐結構之前面表面係實質上與該等浸液冷卻槽之數個前壁齊平。
7. 如請求項1之浸液冷卻槽架，其中當一或多個該等浸液冷卻槽在該延伸開放位置時，用於該等浸液冷卻槽的該等支撐結構抵銷在該浸液冷卻槽架上的偏心負重。
8. 如請求項1之浸液冷卻槽架，其中該等浸液冷卻槽之每一側面具有兩個水平伸縮滑軌。
9. 一種用於製作一浸液冷卻槽架之方法，該浸液冷卻槽架用於儲存數個發熱構件，該方法包括： 提供複數個浸液冷卻槽，每一浸液冷卻槽界定一內部容納空間，該容納空間係用於承載一冷卻劑液體及數個發熱構件； 將至少一伸縮滑軌安裝在每一該等浸液冷卻槽之相對側面上以及該浸液冷卻槽架之相對側壁上，該等伸縮滑軌可在一關閉位置與一延伸開放位置之間移動，以容許該等浸液冷卻槽滑動進出該浸液冷卻槽架；以及 將複數個支撐結構裝設至每一該等浸液冷卻槽之一基部，每一該等支撐結構對應該等浸液冷卻槽其中之一，每一該等支撐結構包括一輪組件，該輪組件設置在該支撐結構之該基部，該等支撐結構從該浸液冷卻槽之該基部延伸至支撐該浸液冷卻槽架之一地面。
10. 如請求項9之製作方法，其中每一該等浸液冷卻槽具有一開放頂部，當該浸液冷卻槽在該延伸開放位置時，該等發熱構件可從該開放頂部移除。

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