[发明专利]浸没式冷却系统

说明书

用于冷却发热电气部件特别是用于降低电气部件过热或冷却剂流体化学分解的可能性的冷却系统。冷却系统具有吸收来自发热电气部件的多余能量的冷却剂液体，冷却剂液体具有能量输入阈值，高于该能量输入阈值，冷却剂液体发生化学分解。冷却模块限定包含冷却剂液体的容积，其中，发热电气部件安装在该容积内并浸没在冷却剂液体中。电力输入端被布置成向冷却模块向发热电气部件供应电力，并且电力调节器被设置在冷却模块的容积外部并连接至电力输入端，以便调节供应至冷却模块中的电力。还描述了以下冷却系统，其具有包括溶解氧的冷却剂液体，具有布置在该容积内的包括铝和/或氧化铝的至少一个元件，和/或具有带有至少一个密封件的密封容积，至少一个密封件在与比冷却剂液体发生分解的温度低的温度对应的温度或预定压力下打开。

技术领域

本发明涉及在操作期间提供提高的安全性的浸没式冷却系统。该冷却系统通过调节浸没在冷却系统内的冷却剂液体中的电气部件的电力输入并且还通过提供可以停止部件过热以及使冷却剂流体的化学分解的产物被中和的各种机制来提高安全性。具体地，本发明适用于冷却电子计算机部件，例如主板、处理器或存储器模块。

背景技术

很多类型的电气部件在操作期间产生热量。具体地，电子计算机部件例如主板、中央处理单元(CPU)和存储器模块在使用时会消散大量的热量。将电气部件加热至高温会造成损坏，影响性能或造成安全隐患。因此，为了找到用于有效地和安全地冷却电气部件的高效高性能系统，已经进行了大量努力。

一种类型的冷却系统使用液体冷却。虽然已经论证了不同的液体冷却组件，但是通常将电气部件浸没在冷却剂液体中以便为发热电气部件与冷却剂之间的热交换提供大的表面积。然后经由对流和传导将热量从冷却剂中移除到热交换器或类似的冷却装置。

在温度、电流和电压的正常操作条件下，大多数液体冷却系统将安全地操作，而不会对用户造成危险。然而，当发生故障时，由电气部件产生的热量会增加，有时会很快地增加。在这种情况下，热量到冷却剂液体的传递可能以比该热量从冷却系统的消散更快的速率发生。因此，冷却剂液体的温度增加，并且在一定的温度下，冷却剂可能发生化学分解。由于冷却剂的化学分解产物的有害、有毒或有刺激性的性质，如果其被摄入，则它们可能对用户的健康造成重大危害。

用于冷却剂流体的材料可以包括油(例如，天然油或合成油)以及氟基材料(例如氟辛烷、氢氟醚、氢氟烯烃、全氟酮和全氟聚醚)。甚至少量的氟基流体的热分解可能导致产生大量的氢氟酸(HF)或全氟异丁烯(PFIB)。如果从冷却系统中被释放，则这些化学物质可能对人体健康造成相当大的损害。

当前系统旨在通过实现熔断器或断路器以在电气部件汲取大电力的情况下切断到冷却系统内的电气装置的电力来克服这些安全问题。然而，在很大电力可用的系统中(例如在电力转换应用中)，即使在断路器跳闸或熔断器断开和电力被关断所需的短时间内，冷却剂也可能经历化学分解以产生危险数量的化学分解产物。

美国专利6,215,166考虑了一种用于控制被递送至液体喷射冷却系统内的电子装置的电力的设备。在操作中，装置被喷射有从装置的表面蒸发以移除多余热量的冷却剂液体。由于电力输入引线的温度增加，直接连接至装置的电力输入引线被配置成熔化或改变电气特性。然而，该设备依赖于装置附近的电力输入引线的加热以及向封闭式冷却系统内的电力输入引线的大电力的供应。同样，仍有可能会发生冷却剂流体的一些少量的化学分解。冷却系统的用户暴露于甚至微量的冷却剂分解产物例如PFIB和HF可能会危害他们的健康。

因此，需要提高浸没式冷却环境的安全性的浸没式冷却系统。

发明内容

在这个背景下，描述了一种冷却系统，该冷却系统包括：冷却模块，在该冷却模块中容纳有至少一个发热电气部件；冷却模块的电力输入端；以及电力调节器，其被布置在冷却模块外部，以控制和稳定向至少一个发热电气部件提供的电力。发热电气部件浸没在冷却模块内包含的冷却剂流体中。