两相冷却剂管理的制作方法

两相冷却剂管理


背景技术：

1.已经针对各种计算设备设想了两相冷却。然而，具有诸如电绝缘、非腐蚀性和/或合适沸点的合适特性的流体是不可获得的。最近，已经发现了合适的流体。这些流体往往对生物有害，诸如对吸入它们的生物体有害、和/或它们充当温室气体。使用这些流体的现有技术往往将相对大量的这些流体流失到环境中，在环境中它们会伤害工人并导致全球变暖。本概念可以解决这些和/或其他问题。
附图说明
2.附图示出了本专利中传达的概念的实施方式。通过结合附图参考以下描述，可以更容易理解所示实施方式的特征。在各个附图中，只要可行，就使用相同的附图标记来表示相同的元件。在某些情况下，括号后缀或字母后缀被用在附图标记之后以区分相似的元素。使用不带相关后缀的附图标记是该元素的共性。此外，每个附图标记的最左边的数字表示该附图标记首次引入的附图和相关讨论。
3.图1a-图1h、图2a、图2c、图3a、图4和图5示出了根据本概念的一些实施方式的示例两相冷却剂系统的正视图。
4.图2b和图3b示出了根据本概念的一些实施方式的示例两相冷却剂系统的透视图。
5.图6示出了根据一些实施方式的示例两相冷却剂管理方法的流程图，该示例两相冷却剂管理方法可以实施本发明的一些概念。
具体实施方式
6.本概念涉及电子设备(诸如处理器和其他计算部件)的两相液体冷却。两相冷却可以去除单位体积空间的大量热量，并且因此可以实现高部件密度和高性能，而不会过热。来自部件的热量可以将液相冷却剂沸腾成气相冷却剂(因此称为“两相冷却”)。气相冷却剂可以将热量从部件带到冷却系统的不同区域，在冷却系统的该不同区域热量可以转移到外部冷却系统。作为能量转移的结果，气相冷却剂返回到液相。液相冷却剂可以被再循环以再次开始针对部件的冷却过程。然而，两相冷却可能涉及对用户有害和/或对环境有害的冷却液(例如冷却剂)。因此，希望将冷却剂保持在冷却系统中。此外，诸如空气的其他气体可以进入冷却系统。这些其他气体会干扰热转移过程，诸如从气相冷却剂到外部冷却系统的热转移过程。本概念可以通过从冷却系统中去除其他气体而不释放冷却剂来解决这两个问题。下面将更详细地描述这些和其他方面。
7.图1a-图1h共同示出了示例冷却系统(例如，系统)100a。在这种情况下，系统包括两相液体浸没罐102、分层室104和冷凝器室106。
8.两相液体浸没罐102可以包括定位在冷却剂112中、具体地在液相冷却剂114(例如，液相)中的电子部件110。电子部件110在操作期间生成热量。管理热量对于电子部件110的性能和使用寿命至关重要。冷却剂112可以从电子部件110散热。液相冷却剂114可以具有针对相应电子部件110的特性而被选择的到气相冷却剂116(例如，气相)的沸点。例如，冷却
剂112可以被选择为具有在电子部件110的操作温度范围内的从液相114到气相116的沸点。例如，沸点可以低于电子部件的指定或设计的最高操作温度。
9.电子部件110的正常操作将导致电子部件附近的液相114沸腾(例如，从液相114到气相116的相变)。因此，液体浸没罐102可以作为两相冷却系统。此外，从液体到气体的相变涉及当气体上升通过液体并远离电子部件时，热量远离发热电子部件110的热运动。因此，本概念可以利用与沸腾相关的热运动，而不是仅仅依靠输入能量来主动移动系统中的热量。因此，两相液体浸没罐也可称为“锅炉”。
10.各种冷却剂112具有适用于两相液体浸没罐102的合适特性。合适的冷却剂112倾向于是电绝缘且无腐蚀性的。然而，各种涂层或处理可以应用于电子部件110以缓解腐蚀问题。含氟化合物提供了一类示例性的冷却剂112，其可以具有这些特性，诸如电绝缘、无腐蚀性以及具有合适的沸点。市售的示例含氟化合物包括3m公司提供的novec牌工程流体等。
11.系统100a可以被设计、被确定尺寸和/或被管理以促进系统内气体的相对层流运动。例如，层流可以通过相对较慢的气体运动来促进。
12.在该实施方式中，两相液体浸没罐102可以诸如通过分层室入口导管118流体耦合到分层室104。分层室入口导管118的尺寸可被设计为允许设计体积的气相冷却剂以相对低的速度从两相液体浸没罐102移动到分层室104，以有助于气相冷却剂和/或其它气体的相对层状的流。分层室入口导管118和/或其他结构可以成形为具有大致平坦的表面和/或平滑的过渡，以减少气体的湍流。分层室104可以是竖直细长的(例如，竖直细长的分层室)，并且在上端顶处具有排气口120。阀122可以控制流向排气口120的气流。分层室104的下端可以诸如通过分层室出口导管124流体耦合到冷凝器室106。
13.冷凝器室106可以包括冷凝器126，该冷凝器将热量从系统带到外部环境128。在该图示中，冷凝器代表将热能从冷凝器室106移动到外部环境128的蒸汽压缩循环的一部分。在冷凝器室106中，冷凝器126可以相对较冷。气相冷却剂116可以接触冷凝器126，冷却并相变(例如，冷凝)回到液相114。液相114可以返回到液体浸没罐102。
14.各种传感器130可以定位在液体浸没罐102、分层室104和/或冷凝器室106中和/或周围。在该示例中，传感器130(1)和130(2)竖直布置在分层室104中。传感器130(3)定位在分层室104中，并且传感器130(4)可以是定位在分层室104外部的类似传感器以感测环境条件。
15.如所设计的，冷却剂112可以在气相冷却剂116中沸腾并从电子部件110带走热能。气相冷却剂116可以将该能量传递给冷凝器126，并冷凝回液相冷却剂114。冷凝器126可以将热量带出系统100a。然而，如果诸如空气的其他气体(132，图1b)进入系统，它们易于干扰冷凝器，并且系统不能如设计的那样运行(例如，效率较低)。本概念解决了这些问题，并且可以从系统100中排出其他气体132，同时保留冷却剂112。这允许本实施方式比传统的两相液体浸没系统更高效地操作。这些方面通过相对于图1b-1h的示例来解释。
16.图1b示出了系统100a在初始启动时或者在两相液体浸没罐102已经被打开以供维护之后的状态。诸如空气的其它气体132存在于系统中，并在图1b中表示为多个
“□”
。这些其它气体往往具有比气相冷却剂116低得多的密度，气相冷却剂116在图1b中表示为多个
“○”
。本概念可以利用这种密度差来隔离其他气体132，并促进它们从系统中去除。
17.在图1b所示的点处，电子部件110可以被操作以生成热量，该热量使冷却剂112的
液相114中的一些液相沸腾以形成气相116。同样，阀122可以被关闭以防止气相冷却剂116离开系统100a。冷凝器126可以在降低的水平处操作，以允许气相冷却剂116的浓度在系统中上升。在该示例中，当系统关闭和密封时，这些程序可以自动被实施。在其他一些实施方式中，这些程序可以基于来自传感器130的信息而被实施。
18.图1c示出了由于电子部件110将液相冷却剂114沸腾成气相冷却剂116而导致两相液体浸没罐102和分层室入口导管118中的气相冷却剂116的量增加。与电子部件110生成的热量的正常映射相比，冷凝器126可以以降低的速率操作。这种降低的冷凝器操作可以允许少量积聚气相冷却剂116，并减少与将气相冷却剂116冷凝回液相冷却剂114相关联的气体运动。换句话说，从液体到气体再回到液体的冷却剂循环倾向于产生气体运动，并且暂时减少或停止气体到液体的相变倾向于减少这种气体运动。这种气体运动可以导致气相冷却剂116和其他气体132的“混合”,并且因此减慢气体运动可以减少混合。
19.此时，气相冷却剂116开始在分层室104中沉降得更低，而其他气体132在分层室中上升(例如，气相冷却剂116由于其更高的密度而开始在其他气体132下方分层)。
20.图1d示出了系统100a中附加的气相冷却剂116。气相冷却剂继续缓慢移动到分层室104中并向下移动(由于较高的密度)，而其他气体132继续向上移动(由于较低的密度)(例如，分层正在继续)。
21.图1e示出了后续的点，在该点，分层总体完成，并且气相冷却剂116占据分层室104的下部区域、分层室出口导管124和冷凝器室106，而其他气体132已经上升到分层室104的上部区域(例如，顶部)。这种分层可以被传感器130(1)和130(2)感测到。传感器130(1)定位在分层室104的上部区域中，并且较低密度的其它气体132可以上升到上部区域中，并且以比分层室104的下部区域中更高的浓度被感测到。传感器130(2)定位在分层室中相对较高的位置，但低于传感器130(1)。这样，与传感器130(1)相比，传感器130(2)应该感测更高浓度的气相冷却剂116和更低浓度的其他气体132。能够区分两种环境(例如，感测气相冷却剂和其他气体中的一者或两者)的各种传感器类型在下面参考图4进行描述。
22.图1f示出了阀122打开以允许其他气体132从分层室104的排气口120排出。在该实施方式中，阀122和传感器130(1)定位在分层室104的最高区域，以允许感测和排出上升到分层室104顶部的相对低密度的其他气体132。在一些实施方式中，电子部件110可以在阀打开期间通电(或更高),以在系统100a中产生正压，从而帮助迫使其他气体132离开排气口120。排气口120可以基于各种标准而被关闭。例如，当传感器130(1)开始产生与传感器130(2)类似的数据时(例如，感测气相冷却剂116而不是其他气体132)，排气口120可以关闭。这种情况如图1g所示。
23.图1h示出了其它气体132被排出并且阀122关闭。此时，系统100a可以被切换到正常操作模式。例如，沸腾的冷却剂112的量可以通过电子部件110上的负载而被确定。冷凝器126可被操作以平衡沸腾和冷凝的冷却剂112的量。冷凝器126以高效率操作，这是因为它没有由其它气体引起的性能下降。如果在排出后任何少量的其他气体132保留在系统100a中，它们将倾向于保留在分层室104的上部区域，并且不会干扰冷凝器性能。这样，可以保守地执行排出排气(例如，在所有其他气体132被排出之前稍微关闭阀122，以减少任何气相冷却剂116的排出)，而不牺牲冷凝器效率。因此，本概念为防止其他气体132降低冷凝器效率和防止冷却剂112从系统100释放的竞争性问题提供了技术解决方案。
24.图2a-图2c共同示出了另一示例系统100b。在这种情况下，两相液体浸没罐102、分层室104和冷凝器室106呈现为可以容易替换的独立模块。例如，如果冷凝器126出现泄漏，冷凝器室106可以很容易地换成新的。
25.在一些实施方式中，系统100b的一般热力学操作如下:冷却剂112(例如，工作流体)在两相液体浸没罐102(例如，锅炉)中沸腾。沸腾的冷却剂112产生气相冷却剂116(例如，蒸汽)。换句话说，液相冷却剂114相变为气相冷却剂116。气相冷却剂116可以从液体浸没罐102中的电子部件(如图1a所示)带走大量的能量。气相冷却剂116的流然后经由分层室入口导管118进入分层室104(例如，物质分离器)。如果诸如空气的其它气体132被引入到两相液体浸没罐102中，它们可以在分层室104中与气相冷却剂116分离。将其它气体132从气相冷却剂116中分离通过阻止任何空气进入冷凝器室106而提高了冷凝器126的性能。
26.为何空气会进入系统100b的第一示例是在维护事件期间，其中在系统操作时两相液体浸没罐102上的盖202可以被去除。空气如何能进入系统的另一示例是在系统启动期间，此时不存在气相冷却剂116，并且系统体积倾向于被空气填充。
27.回想一下，气相冷却剂116与其他气体132(诸如可能存在于系统100b中的空气)相比具有相对高的密度。如上所述，分层室104促进分层，并且相对稠密的气相冷却剂116下沉到分层室104的下部区域，而其它气体132上升到分层室的上部区域。气相冷却剂116从分层室104的下部区域经由分层室出口导管124行进到冷凝器室106。冷凝器室106可以将气相冷却剂116冷凝回液相冷却剂114。取决于液体浸没罐102和冷凝器室106的相对位置，冷凝器室106中的液相冷却剂114可以诸如利用泵和/或通过重力返回到两相液体浸没罐102。
28.其他气体132(例如，空气)可以收集在分层室104的上部区域。排气口120(例如，上升管)可以附接到分层室104的顶部。排气口120可以由阀122控制，以允许在系统启动后和/或维护期间抽取空气。
29.分层室104可以通过使用气相冷却剂116和空气之间的大密度差从气相冷却剂116中分离空气。分层室104可以至少部分地基于物理现象起作用，即通过适当的导管尺寸减小进入分层室104的进入流中的动能将允许浮力占优势，从而自然地允许空气以最小的混合上升到分层室104的顶部。为了促进基于密度的分层，分层室入口导管118可以终止于入口204，入口204通常可以在分层室104的中部或中间区域。出口206可以定位在分层室104的底部。这种配置可以在入口204上方提供顶部空间208以用于较不稠密的气体上升进入，并提供底部空间210以用于更稠密的气体下沉进入。分层室配置、导管尺寸、形状和/或平滑度可以有助于气体的相对层流从液体浸没罐102行进到分层室104中。缓慢的层流可以促进分层室104中气体的分层，使得较轻的气体浮向顶部，并且气相冷却剂116沉向底部。有助于层流和减少湍流的另一特征将在下面参照图3a和3b进行描述。
30.相对于图2a，从分层室入口导管118到分层室104的进入流可以相对慢，以允许浮力支配动能力。例如，在一些实施方式中，速度例如可以小于0.5m/s。分层室104的入口204的位置使得其允许足够的头部空间208来捕获与气相冷却剂116混合的特定体积的空气。还可以存在足够的底部空间210，使得出口206足够远离入口204，从而弱解耦流的路径。出口206离入口204越远，浮力越占支配地位。在该示例中，出口206可以部署于底部，并且与入口204在同一壁上。
31.图3a和3b共同示出了包括示例分层室104的另一示例系统100c。在这种情况下，分
层室可以包括流引导件302。在该示例中，相对于分层室104示出了三个流引导件302(1)-302(3)。在该配置中，流引导件302(1)竖直定位，以影响通过入口204的水平气流。流引导件302(2)水平定位在入口204与头部空间208之间，以影响向上流入头部空间的竖直气流。流引导件302(3)水平定位在入口204与底部空间210之间，以影响向下流入底部空间的竖直气流。流引导件302可以促进层流和/或减少湍流。这些条件允许密度差成为分层室104内分子的支配因素。在这种条件下，较稠密(例如，较重)的气相冷却剂116将向下沉降，并使较轻的空气向上浮在分离室104的顶部。
32.在所示的配置中，流引导件302具有六边形形状。也可以采用其他形状。例如，可以采用正方形图案。在该示例中，六边形单元可以是1/4至1英寸宽(w),并且可以具有1/2至2英寸的深度(d),尽管也可以考虑其他尺寸。
33.图4示出了另一示例系统100d。在这种情况下，液体浸没罐102、分层室104和冷凝器室106包含在单个壳体内。换句话说，液体浸没罐102、分层室104和冷凝器室106可以被视为单个独立组件的子组件。在这种情况下，分层室104占据独立组件的上部，而冷凝器室106占据独立组件的中部。在该示例中，冷凝器室106和两相液体浸没罐102彼此水平相邻。在其他一些配置中，冷凝器室106可以在液体浸没罐102的上方或下方。
34.在该实施方式中，可以采用倾斜或成角度的表面402来促进气体和/或液体在期望的方向上的运动。例如，成角度的表面402(1)促进相对轻的其他气体132向上迁移并离开液体浸没罐102进入分层室104。成角度的表面402(2)促进这些其他气体132的继续向上运动。进入分层室104的气相冷却剂116在远离液体浸没罐102的位置下沉到并沿着倾斜表面402(3)进入冷凝器室106。该气相冷却剂116可以接触冷凝器126并被冷却，直到它经历相变回到液相冷却剂114。该液相冷却剂114可以从冷凝器126滴落到成角度的表面402(4)上，并随着重力回到液体浸没罐102中。这种迂回路线可以为低密度气体和高密度气体彼此分离提供持续和延长的机会。因此，任何相对稠密的气相冷却剂116不太可能到达分层室104的在阀122附近的上部区域。类似地，任何相对低密度的其它气体132非常不可能到达冷凝器室106，在那里它们会干扰预期的冷凝器功能。
35.系统100d还包括两个示例资源配置404。简而言之，配置404(1)表示以操作系统(os)为中心的配置。配置404(2)表示片上系统(soc)配置。配置404(1)被组织成在诸如存储装置412和处理器414的硬件410上运行的一个或多个应用406和操作系统408。硬件410还可以包括先前介绍的元件，诸如阀122和传感器130等。
36.系统100d还可以包括系统控制器416，系统控制器416可以包括大气管理器418和/或与大气管理器418协同操作。系统控制器416可以作为应用、应用部分和/或与操作系统一起操作。系统控制器416可以通信地耦合到系统元件，诸如电子部件110、阀122、传感器130、冷凝器126(例如，耦合到驱动冷凝器的泵)等。系统控制器416可以默认为正常操作条件。例如，系统控制器416可以监测电子部件110上的电负载，计算将由冷却剂112接收的引起的热负载，以从液相冷却剂114产生气相冷却剂116。系统控制器416然后可以控制冷凝泵(未具体示出)以接收来自气相冷却剂116的热负载，并从系统100d去除热负载，并再循环冷却剂(现在是液相冷却剂114)。系统控制器可以继续这种正常模式操作，除非它从大气管理器418接收到指令。在介绍了更多的系统细节之后，将在下面描述这一方面。
37.配置404(2)被组织成一个或多个共享资源420，诸如存储装置412和处理器414、专
用资源422以及它们之间的接口424。系统控制器416可以利用共享资源420和/或专用资源422进行操作。
38.系统控制器416和大气管理器418可以以独立的方式控制单个系统100d的操作。例如，系统控制器416可以与单个系统相关联，而其他系统控制器可以与其他系统相关联。或者，单个系统控制器416可以管理多个系统。
39.在一些实施方式中，系统控制器416和大气管理器418可以在可由处理器执行的计算机可读存储介质上实现。如这里所使用的术语“计算机可读介质”可以包括信号。与此相对，术语“计算机可读存储介质”不包括信号。计算机可读存储介质包括“计算机可读存储设备”。计算机可读存储设备的示例包括诸如ram的易失性存储介质以及非易失性存储介质，诸如硬盘驱动器、光盘和闪存等。
40.系统100d还包括多个传感器130。传感器可以定位在液体浸没罐102、分层室104和/或冷凝器室106中的任何项或全部中。在这种情况下，在排气口120中也有传感器130。例如，传感器130(13)可以定位在排气口120的高区域中，在该高区域中相对低密度的气体(例如，其他气体132)可以积聚，并且传感器130(12)可以定位在排气口120的低区域中，在该低区域中相对高密度的气体(例如，气相冷却剂116)可以积聚。在示出的配置中，分层室104是竖直细长的，并且传感器130(11)、130(10)、130(9)、130(8)、130(7)和130(6)被竖直布置(例如，竖直分布)为能够感测竖直细长的分层室104中的气体浓度的传感器阵列。
41.如图所示，个体的传感器130可以被配置为感测系统100d内部和外部的条件。或者，系统内部的单个传感器可以与外部传感器配对。外部传感器可以感测各种环境条件，诸如压力、温度、湿度等。外部条件可以为系统内部感测的条件提供基线。
42.个体的传感器130可以被配置为感测气相冷却剂116和/或其他气体132(例如，空气)中的任一项或两项的存在。可以采用的传感器类型的示例可以包括声速传感器、谐振器传感器、电容传感器和/或非分散红外(ndir)传感器等。声速传感器和谐振器传感器可以测量气体密度。如上所述，气相冷却剂和空气具有显著不同的密度。因此，来自传感器的密度信息可以指示感测到什么气体以及相对浓度如何。电容传感器可以测量介电常数。空气和气态冷却剂的介电常数是不同的，并且感测值可以指示存在哪些气体以及相对浓度如何。ndir传感器可以测量特定带宽的红外光的红外吸收。吸附曲线可以指示感测的气体类型和浓度。
43.电容传感器可以被视为电容浓度传感器。这种传感器类型可以用于读取任何点的绝对浓度或与系统外部(例如，分层室104外部)环境的差分浓度(以硬件/模拟或数字配置)。
44.系统100d内采用的传感器130可以针对内部条件进行配置。例如，传感器130对于冷却剂112可以是液相耐受的。备选地，为了防止冷凝，传感器(或至少传感器探头)可以被加热到冷却剂112(例如，气相冷却剂116)的冷凝温度或高于该冷凝温度的温度。换句话说，浓度传感器可以被加热以消除探头上的凝结，凝结易于使传感器的浓度读数无效(由于偏离校准而导致的错误读数)。在一些配置中，传感器探头可以包含加热探头的加热元件。这种传感器加热可以是低水平加热，使得温度不会高到足以分解蒸汽。这一点很重要，因为该系统是一个闭环系统，点燃的氟基冷却液释放的化学物质可能对人和设备有害。
45.外部或外部“参考”传感器可以提供用于校准大气条件的外部条件，类似于压力传
感器如何具有差分端。
46.大气管理器418可以利用该传感器数据(例如，感测值)来控制系统操作。例如，如果传感器阵列没有检测到其他气体132(例如，仅检测到气相冷却剂116)，大气管理器418可以允许系统控制器416在正常条件下(例如，正常阶段(stage)或正常时期(phase))操作系统。
47.在一些配置中，可以针对个体传感器130限定值。例如，所限定的值可以是浓度，诸如百万分率(ppm)或百分比。例如，针对传感器130(11)的限定值可以是50％其他气体(例如，50％其他气体132和50％气相冷却剂116)，并且针对传感器130(10)的限定值可以是10％其他气体和90％气相冷却剂116。针对传感器130(9)的限定值可以是1％的其他气体和99％的气相冷却剂116。
48.如果来自传感器130(11)、传感器130(10)或传感器130(9)的感测值超过它们的限定值，则大气管理器418可以使系统控制器416将系统从正常操作切换到净化操作(例如，净化阶段或净化时期)。净化操作可以通过打开阀122来排出其他气体。这一方面在上文中参照图1a-图1h进行了详细描述。因此，由于分层室104的几何配置，系统100d可以容许一些其他气体132。例如，分层室104的竖直细长配置和/或入口204和出口206以及相关顶部空间208和底部空间210的位置可以有助于隔离其他气体132。将其它气体132隔离在分层室104的上部区域可以防止其它气体干扰冷凝器功能。
49.下面描述了系统控制器416和大气管理器418如何协作管理正常操作或正常阶段和净化阶段的详细示例。该示例从净化阶段开始解释，因为净化阶段可能发生在系统启动之后，但是提供解释的顺序是因为认识到这些阶段可以彼此交替。
50.净化阶段可以在系统启动时和/或基于传感器数据自动执行。(多个)浓度传感器可以测量气相冷却剂116(例如，冷却剂蒸汽)相对于所有其他气体132(例如，(多种)不可冷凝物)的百分比。大气管理器418可以将测量的百分比与预限定的阈值进行比较。如果感测的比率低于阈值(相对于气相冷却剂116有太多的其他气体132)，则大气管理器418可以采取一个或多个动作，例如指示系统控制器416开始净化阶段。这些动作中的另一动作可以是在一段时间间隔内减少通过冷凝器126的冷却剂流量(在非性能/it影响死区内)。由于降低的冷凝器冷却剂流率，产生了少量的附加气相冷却剂116(例如，冷却剂蒸汽)(在预限定的时段内)。此后不久，大气管理器418可以打开阀122。来自少量的附加气相冷却剂116的压力可以促进较不稠密的其他气体132从分层室上升到排气口120的自然趋势。
51.在短暂的排出阶段后，大气管理器418可以关闭阀122。排出阶段可以是预限定的持续时间。备选地，可以基于诸如传感器130(11)的个体传感器处浓度密度的增加来停止排出阶段。换句话说，当所感测的浓度返回到预期水平(例如，气相冷却剂116与其他气体132的高比率)时，大气管理器418可以关闭阀122。
52.此外，本实施方式可以提供学习或反馈模型。如上所述，期望避免排出气相冷却剂。传感器130(12)定位在排气口中的低点处，在该处排出的气相冷却剂易于积聚。如果发生这种情况(例如，传感器130(12)检测到气相冷却剂116)，那么与净化时期相关联的各种参数可以在下一净化时期期间改变。例如，阀122被打开的预限定的持续时间可以改变(例如，缩短)。类似地，阀打开的程度可以改变(例如，可以产生更小的排出路径)。备选地，在下一净化阶段期间，系统中的压力可以稍微降低。回想一下，压力可以通过在阀打开之前如何
操作冷凝器126来控制。例如，如果在打开阀122之前压力升高到环境空气压力的105％,则在下一净化周期期间，压力可以仅升高到例如103％。
53.同样，在下一净化时期，传感器130(12)可以提供关于气相冷却剂116是否被排出的信息。这种细化或学习可以继续改进结果。此外，由于分层室104的竖直细长配置倾向于隔离其他气体132，使得它们不会干扰冷凝器功能，所以可以保守地执行净化。换句话说，可以以避免排出气相冷却剂116而不是排出所有其他气体132的方式进行净化。这种保守的方法可以避免排出气相冷却剂116的负面影响，而不会降低冷凝器效率，因为在分层室的上部区域中隔离的少量其他气体不会降低系统性能。
54.在不可冷凝的其它气体132被排出分层室104之后，操作可以恢复正常。在正常操作中，系统控制器416可以使冷凝器操作返回正常(例如，完全补偿与气相冷却剂116承载的热负载平衡的速率)。电子部件110可以基于数据负载或处理负载来操作，其中热量被冷却剂112局部去除，并最终被冷凝器126从系统外部化(例如，到外部环境128)。在正常时期期间，大气管理器418可以(例如，通过控制冷凝器)在100％的环境压力或很轻微地低于环境压力处操作系统。该相等或轻微的负压可以减少冷却剂从系统100d缓慢向外泄漏。如果空气缓慢进入系统，大气管理器418可以不时地返回净化时期，以受控方式排出空气，而不排出冷却剂112。压力传感器可以由大气管理器418监测，但是不可以用于主动控制流向冷凝器的冷却剂流的量。大气管理器418还可以提供安全作用，使得如果内部压力上升到预限定的安全水平以上或下降到预限定的安全水平以下，大气管理器418可以启动应急协议，诸如从电子部件110消除负载，并且从而经由消除冷却剂沸腾来降低压力。
55.图5示出了另一示例系统100e。在这种情况下，单个分层室104和单个冷凝器室106可以处理多个两相液体浸没罐102。在这种情况下，两个两相浸没罐102(1)和102(2)耦合到分层室104。附加的两相浸没罐102可以类似的方式耦合到分层室104。
56.在该示例中，分层室104的入口204与两相浸没罐102的顶部齐平。在该配置中，相对稠密的气相冷却剂116不会被迫沿斜面上升，而是可以横向流入分层室104中。不同密度气体的分层可以在分层室104内发生。在其他一些实施方式中，入口可以低于两相液体浸没罐102，以允许气相冷却剂116向下流入分层室104中。
57.在又一实施方式中，液体浸没罐102可以具有上导管，该上导管耦合到液体浸没罐中相对高的点，并向上倾斜到分层室104。下导管可以定位在液体浸没罐中相对低的位置(但是在液体上方),并且向下倾斜进入分层室。上导管倾向于将较不稠密的气体(例如，空气)输送到分层室104的较高部分，并且下导管倾向于将更稠密的气体(例如，气相冷却剂)输送到分层室的下部区域。该配置引起甚至更少的气体混合，并促进分层室中的分层。
58.图6示出了两相液体冷却技术或方法600的示例流程图。
59.在602，该方法可以在第一水平处操作两相液体浸没罐中的电子部件，使电子部件附近的液体冷却剂沸腾并转变为气相。
60.在604，该方法可以在第一水平处运行与冷却剂的气相接触的冷凝器，将气相转变回液相。
61.在606，该方法可以在第二较低水平处操作电子部件，使较少的液体沸腾并转变为气相。
62.在608，该方法可以在第二较低水平处运行冷凝器，将气相中的较少气相转变回液
相。
63.在610，该方法可以从冷却剂的气相分离其他气体。例如，相比气相冷却剂，其他气体的密度可能更不稠密，并且可以基于密度而被分离(例如，分层)。然后，其它气体可以容易地从系统中去除，诸如通过在较不稠密的气体聚集的区域中利用阀排出。
64.所描述的方法可以由上文和/或下文描述的系统和/或元件、和/或由其他设备和/或系统来执行。
65.描述方法的顺序不旨在被解释为限制，并且任何数目的所描述的动作可以以任何顺序组合来实现该方法或替代方法。此外，该方法可以以任何合适的硬件、软件、固件或其组合来实现，使得设备可以实现该方法。在一种情况下，该方法作为一组指令(例如，计算机可读指令或计算机可执行指令)被存储在一个或多个计算机可读存储介质上，使得通过处理器的执行使处理器执行该方法。
66.上面描述了各种示例。下面描述了附加的示例。一个示例包括一种系统，该系统包括：两相液体浸没罐，该两相液体浸没罐包含发热部件和冷却剂的液相，该冷却剂具有在发热部件的操作温度范围内的沸点；流体耦合到液体浸没罐的分层室，该分层室被配置为至少部分地将冷却剂的气相与相比冷却剂的气相较不稠密的其他气体竖直分离，并且被配置为允许去除所分离的其他气体同时保留冷却剂的气相；以及流体耦合到分层室的下部区域的冷凝器室，冷凝器室被配置为接收冷却剂的气相并使冷却剂的气相改变回冷却剂的液相。
67.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中分层室在液体浸没罐上方，或者其中分层室在液体浸没罐下方。
68.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中传感器被定位在分层室中，并且传感器被配置为从冷却剂的气相区分其他气体。
69.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中传感器包括声速传感器、谐振器传感器、电容传感器、或非分散红外传感器。
70.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中传感器中的至少一些传感器包括加热元件。
71.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中加热元件被配置为在冷却剂的气相的冷凝温度处或在高于冷却剂的气相的冷凝温度处加热传感器。
72.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中传感器竖直分布在分层室中。
73.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中阀被定位在传感器上方的分层室中。
74.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中来自传感器的数据被利用，以在与更低的传感器相比最上面的传感器指示其它气体相对于冷却剂的气相的更高相对浓度时打开阀。
75.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中分层室包括液体浸没罐的上部，并且冷凝器室包括液体浸没罐的中部。
76.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中分层室通过分层室入口导管被流体耦合到液体浸没罐，并且分层室通过分层室出口导管被流体耦合到冷凝
器室。
77.另一示例包括一种系统，该系统包括:两相液体浸没罐，包含定位在冷却剂的液相中的发热部件；竖直伸长的分层室，流体耦合到液体浸没罐，并且被配置为至少部分地将冷却剂的气相与上升到竖直伸长的分层室的上部区域的其他气体分离；冷凝器室，流体耦合到分层室的底部，并且被配置为接收冷却剂的气相以及使冷却剂的气相改变回冷却剂的液相。
78.另一示例包括一种设备实现的方法，包括在第一水平处操作两相液体浸没罐中的电子部件，使得电子部件附近的液体冷却剂沸腾并转变为气相；在第一水平处运行与冷却剂的气相接触的冷凝器，将气相转变回液相；在第二较低水平处操作电子部件，使较少的液体冷却剂沸腾并转变为气相；在第二较低水平处运行冷凝器，将气相中的较少气相转变回液相；以及从冷却剂的气相分离其他气体。
79.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中在第二较低水平处的操作和在第二较低水平处的运行增加包含气相和其它气体的室中的气相的压力。
80.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中在第二较低水平处的操作和在第二较低水平处的运行减少室中的气相和其它气体的运动。
81.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，并且还包括感测室中其他气体的存在。
82.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中分离包括：在室的区域的感测值达到限定值时分离。
83.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中分离包括打开室中的阀。
84.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中阀基于气相和其它气体的相对密度而被定位在室中。
85.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，还包括：当感测值低于限定值时，返回到在第一水平处操作并且在第一水平处运行。
86.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，其中从冷却剂的气相分离其它气体包括：将气体引入竖直细长的分层室的中部区域，以及允许其它气体上升到竖直细长的分层室的上部区域，以及允许冷却剂的气相在竖直细长的分层室中下沉。
87.另一示例可以包括以上和/或以下示例中的任何一个示例，还包括：打开竖直细长的分层室的顶部处的阀，以从竖直细长的分层室的上部区域排出其它气体。
88.结论
89.尽管已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了与两相冷却剂管理相关的技术方案，但是应当理解，所附权利要求中限定的技术方案不必限于上述特定特征或动作。而是，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例形式而公开的。

技术特征：
1.一种系统，包括:两相液体浸没罐，包含发热部件和冷却剂的液相，所述冷却剂具有在所述发热部件的操作温度范围内的沸点；分层室，被流体耦合到所述液体浸没罐，并且被配置为：至少部分地将所述冷却剂的气相与其他气体竖直分离以及允许在去除所分离的所述其他气体的同时保留所述冷却剂的所述气相，所述其他气体相比所述冷却剂的所述气相较不稠密；以及，冷凝器室，被流体耦合到所述分层室的下部区域，并且被配置为：接收所述冷却剂的所述气相以及使所述冷却剂的所述气相改相回冷却剂的所述液相。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述分层室在所述液体浸没罐上方，或者其中所述分层室在所述液体浸没罐下方。3.根据权利要求1所述的系统，还包括传感器，所述传感器被定位在所述分层室中并且被配置为从所述冷却剂的所述气相区分所述其他气体。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述传感器包括声速传感器、谐振器传感器、电容传感器、或非分散红外传感器。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述传感器中的至少一些传感器包括加热元件。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述加热元件被配置为在所述冷却剂的气相的冷凝温度处或在高于所述冷却剂的气相的冷凝温度处加热所述传感器。7.根据权利要求3所述的系统，其中所述传感器被竖直分布在所述分层室中。8.根据权利要求7所述的系统，还包括被定位在所述分层室中的所述传感器上方的阀。9.根据权利要求8所述的系统，其中来自所述传感器的数据被利用，以在与更低的传感器相比最上面的传感器指示所述其它气体相对于所述冷却剂的所述气相的更高相对浓度时打开所述阀。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述分层室包括所述液体浸没罐的上部，并且所述冷凝器室包括所述液体浸没罐的中部。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述分层室通过分层室入口导管被流体耦合到所述液体浸没罐，并且所述分层室通过分层室出口导管被流体耦合到所述冷凝器室。12.一种设备实现的方法，包括:在第一水平处操作两相液体浸没罐中的电子部件，使所述电子部件附近的液体冷却剂沸腾并转变为气相；在第一水平处运行与所述冷却剂的所述气相接触的冷凝器，将所述气相转变回所述液相；在第二较低水平处操作所述电子部件，使较少的液体冷却剂沸腾并转变为所述气相；在第二较低水平处运行所述冷凝器，将所述气相中的较少气相转变回所述液相；以及，从所述冷却剂的所述气相分离其他气体。13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述第二较低水平处的所述操作和在所述第二较低水平处的所述运行增加包含所述气相和所述其它气体的室中的所述气相的压力。14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述第二较低水平处的所述操作和在所述第二较低水平处的所述运行减少所述室中的所述气相和所述其他气体的运动。15.根据权利要求14所述的方法，还包括感测所述室中的所述其他气体的存在。

技术总结
本讨论涉及冷却计算设备，并且具体地涉及管理两相冷却。一个示例可以包括两相液体浸没罐，该两相液体浸没罐包含发热部件和冷却剂的液相，冷却剂具有在发热部件的操作温度范围内的沸点。该示例还可以包括分层室，该分层室流体耦合到液体浸没罐，并且被配置为至少部分地将冷却剂的气相与其他气体分离。该示例还可以包括冷凝器室，该冷凝器室流体耦合到分层室，并且被配置为接收冷却剂的气相以及使冷却剂的气相改变回冷却剂的液相。的气相改变回冷却剂的液相。的气相改变回冷却剂的液相。


技术研发人员：N
受保护的技术使用者：微软技术许可有限责任公司
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2023/10/15