通过温度调控来冷却高性能计算机或电路的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在双回路冷却系统中冷却高性能计算机或电路(2)的装置，其中，该装置布置在密闭的槽(1)中，其中，高性能计算机或电路(2)是任何类型的计算机、电的或电子的电路、ASIC芯片、CPU、CPU装备、加密挖矿计算机、矿机、电路板、板卡等。

背景技术

待冷却的高性能计算机或电路(2)主要是加密挖矿计算机，其配备有ASIC芯片或专用CPU和GPU装备。

它们用于产生加密货币，其中，为此采用的原理Proof of Work(工作量证明)(PoW)要求有强大的计算能力，这是区块链计算所需要的。

加密货币，或者简称加密钱，是一种采用加密原理(例如通过Mining(挖矿的英文))创建并转移的数字支付方式，其中由此可以实现去中心化的安全的支付系统。

在此使用的高性能计算机或电路(2)通常具有非常紧凑的大多矩形的类似管型材的壳体(11)，该壳体必须予以冷却。为此，壳体(11)通常被一个或多个服务器风扇冷却，其中，为了冷却壳体，用气态的介质通常空气流过壳体。

由于高性能计算机或电路(2)具有非常高的计算能力，它们在工作中产生大量热量，每升的高性能计算机或电路(2)容量往往有数百瓦，这些热量必须从壳体(11)中排出，以便高性能计算机或电路(2)不会过热。

所产生的热量因而限制了高性能计算机或电路(2)的能力，高性能计算机或电路(2)的周围必须付出巨大的代价予以冷却。通常，这些高性能计算机或电路(2)因此在安置地点在很冷的气候区中工作，因为在那里可以把所产生的热量有效地排出。

而且，在空气冷却的计算机中心工作的这种高性能计算机或电路(2)的空间需求很大，以便使其充分地通风。

发明内容

这些缺点通过根据具体权利要求的发明主题予以克服，因为高性能计算机或电路(2)在液体冷却的槽中工作，这一方面能实现明显更有效的冷却，另一方面可以利用排出的废热用于其它目的比如供暖目的等，而不必无用地排放至外界空气。

高性能计算机或电路(2)浸入合适的液体中，这些液体是不导电的液体、介电的液体，比如特殊的油。

由于更有效的散热，高性能计算机或电路(2)也能够以显著更高的时钟速率通过超频来工作，而不会过热。

此外，根据本发明被冷却的高性能计算机或电路(2)也可以节省空间地在ISO集装箱(根据ISO-标准668)中工作。

另外，在任何任意的气候区中，即在很热的气候区中也能实现几乎无噪声的无尘的且免维护的工作。

有多种计算机、显卡或者也有专用计算机要借助介电的液体来冷却。在所有这些类型中，待冷却的计算机要么浸入到液体中，借助热管对各个构件予以冷却，要么这些构件与自我闭合的冷却回路连接。这种冷却方式具有如下缺点：其只保证相当低的冷却效力。

本发明的目的是，提出一种冷却系统，其能实现相比于传统的液体冷却器显著地提高冷却效力。这通过权利要求1-19来实现。

根据本发明的用于冷却的装置与高性能计算机或电路(2)的特殊构造形式相适配，因而实现了显著地改善对市面上的全部加密挖矿计算机的冷却效力。

但也可行的是，采用本发明来高效地冷却没有加密挖矿计算机的特殊构造形式或者没有包壳的高性能计算机或电路(2)。为此，简单地省去高性能计算机或电路(2)的壳体(11)，并且直接在液体池中或者在充满液体的槽(1)中冷却这些壳体。

附图说明

下面借助图1～图10详述本发明的一些实施例：

图1示出用介电的第一种冷却液体(17)优选完全充满的密闭的槽(1)，其带有用于换热器(13)的前送段(12)和返回段(10)的管路(22)，其中，这些管路(22)越过密闭的槽(1)的槽边缘伸展；

图2示出用于完全地或者也部分地浸入到介电的第一种冷却液体(17)中的高性能计算机或电路(2)的一个或多个壳体(11)；

图3示出待冷却的高性能计算机(2)的壳体(11)，这些高性能计算机可以借助泵(14)通过分配器(4)和管路连接器(5)及连接适配器(6)被提供以液态的冷却介质；

图4示出中间底(3)以及用于该中间底的支脚(15)和换热器(13)的前送段(12)与返回段(10)，高性能计算机或电路(2)的壳体(11)可以位于该中间底上，这些支脚(15)同时形成用于换热器(13)的保持件(20)；

图5从下面示出带有支脚(15)的中间底(3)以及示出换热器(13)及其前送段(12)与返回段(10)；

图6示出带有前送段(12)与返回段(10)的换热器(13)；

图7示出带有凹口(16)的中间底(3)以及示出支脚(15)；

图8示出分别与管路连接器(5)连接的泵(14)、分配器(4)以及连接适配器(6)，以及示出壳体(11)，该壳体带有位于其中的板卡(7)和印制电路板；

图9示出带有中间底(3)、分配系统的槽(1)的剖视图，该分配系统由分配器(4)、管路连接器(5)、连接适配器(6)和待冷却的高性能计算机或电路(2)的壳体(11)构成；

图10示出槽(1)的斜视图，在该槽中，无壳体(11)的高性能计算机或电路(2)的板卡(7)放置在中间底(3)上。

具体实施方式

本发明涉及一种利用双回路冷却系统来冷却一个或多个优选位于壳体(11)中的高性能计算机或电路(2)的装置，其中，高性能计算机或电路(2)在完全液体密封地设计的优选方形的槽(1)中浸入到特别是介电的第一种冷却液体(17)中。

在槽(1)中安置了第一冷却回路，该第一冷却回路具有第一冷却介质，优选第一冷却液体(17)，特别优选介电的冷却液体，尤其是油。借助泵(14)使得第一冷却液体(17)在槽中循环，其中，高性能计算机(2)的壳体(11)在该循环期间被第一冷却液体(17)强制流过，进而得到冷却。在槽(1)中安置了换热器(13)、具有第二冷却液体(21)的第二冷却回路的前送段(12)和返回段(10)，其中，换热器(13)浸入到第一冷却液体(17)中，并且采用第二冷却液体(21)来冷却第一液体(17)。

槽(1)防漏地设计成密闭的槽。特别地，槽实心地或者双壁地设计，其中，槽的壁面和底面绝对没有开口或缺口。这能实现在设备中有干扰的情况下第一冷却液体(17)保留在槽中，而不会从槽中流出。由此可以避免或防止该第一冷却液体(17)并非所愿地从槽(1)中漏出。由此即使在槽(1)中出现并非所愿的干扰情况下或者在高性能计算机(2)工作时也保护槽(1)的邻近周围或者环境免受脏污或污染。

槽(1)由酸性的和/或耐受油的材料尤其是金属特别优选特种钢制成。但它也可以由塑料、聚酯或类似材料制成。把插件式的中间底(3)装入到槽(1)中，其中，该中间底优选可以从上面推入到槽(1)中。

该中间底(3)把槽(1)分成两个区域，特别是位于下面的底部空间(8)和尤其位于底部空间(8)上方的主要空间(9)。

中间底(3)作为插件设置有一个或多个支脚(15)，中间底(3)由此形成了与槽(1)的底部间隔开的第二支撑面，设备的至少一些部分可以固定在该第二支撑面上。

中间底(3)设置有支脚(15)，这些支脚特别是布置在或者固定在中间底(3)的边缘区域中。由此在槽(1)的边缘(25)与中间底(3)的边缘之间形成狭缝式的开口或凹口(16)。这能实现使得位于槽(1)中的第一冷却液体(17)可以经由这些狭缝式的凹口(16)从主要空间(9)自由地流至底部空间(8)。

此外，中间底(3)具有一个或多个类似于孔的缺口(19)，这些缺口能实现使得第一冷却液体(17)从底部空间(8)回流至主要空间(9)。特别地，这些缺口(19)可以与通至一个或多个泵(14)的管路连接器(5)连接。

优选在中间底(3)的下方设置了用于特别是布置在底部空间(8)中的换热器(13)的保持件(20)。

换热器(13)是具有第二冷却介质优选第二冷却液体(21)特别优选水的第二冷却回路的一部分。

除了换热器(13)外，第二冷却回路还包括管路(22)特别是输入管路或前送段(12)和流出管路或返回段(10)，其中，这些管路(22)从换热器(13)向槽(1)外面伸展。

在此，为了确保槽(1)的绝对的密封性，这些管路(22)并不穿过槽(1)的壁(23)或底部(24)，而是优选越过槽(1)的至少一个边缘(25)。在此，前送段和返回段在任何位置都不穿过槽(1)的壁。仅布置在密闭的槽(1)内部的第一冷却回路，由在中间底(3)中的抽吸孔(18)构成，从那里起，第一冷却液体(17)被泵(14)抽吸，并且通过管形的管路连接器(5)被输出至第一冷却液体的分配器(4)。

第一冷却液体(17)然后被分配器(4)分配到一个或多个其它的通至连接适配器(6)的管路连接器(5)上。

连接适配器(6)在高性能计算机或电路(2)的一个或多个壳体(11)上安置在其输入侧。在此，高性能计算机或电路(2)的通常存在的风扇被连接适配器(6)代替。

第一冷却液体(17)由此流经高性能计算机或电路(2)的壳体(11)，冷却其电路或板卡(7)，并且变热地从这些壳体中流出。

替代于此，电路或板卡(7)也可以在无现存的壳体(11)情况下被冷却，其中，在这种情况下，既可以省去壳体(11)，又可以省去连接适配器(6)。

在这种情况下，高性能计算机或电路(2)的各个板卡(7)自由地在槽(1)中位于中间底(3)上，并且用介电的液体覆盖。

于是同样可以省去使用分配器(4)、连接适配器(6)的管路连接器(5)，于是泵(14)引起介电的第一液体(17)在板卡(7)的区域中在中间底(3)的上方自由地流动。然后，变热的液体经由在槽(1)的边缘(25)上的凹口(16)进入到底部空间(8)中到达换热器(13)。

泵(14)以及高性能计算机或电路(2)的一个或多个壳体(11)位于或者固定在中间底(3)上。

在中间底(3)中存在至少一个抽吸孔(18)，管形的管路连接器(5)从该抽吸孔伸展至泵(14)。

全部的管路连接器(5)都以相同的构造长度设计，以便冷却介质在全部的管路连接器(5)中都以相同的压力损失以及相同的体积流输送。这确保高性能计算机或电路(2)的全部壳体(11)都以相同的方式被第一冷却液体(17)流过，进而被冷却。在从高性能计算机或电路(2)的壳体(11)中出来之后，第一冷却液体(17)经由位于槽(1)的边缘与中间底(3)之间的狭缝形的开口流回到底部空间(8)中，并且经由换热器(13)回到泵(14)的抽吸孔(18)。

优选地，换热器(13)、分配器(4)和管路连接器(5)由密封的可弯曲的且柔性的管形材料制成，特别优选由波纹管制成，尤其优选由特种钢波纹管制成。但这些构件也可以由另一种金属材料制成，或者由塑料材料制成。

前送段(12)以及返回段(10)以及换热器(13)本身是耐压的，优选由特种钢波纹管构成，但也可以由其它的金属比如铝、带有或没有叠片的铜、耐压的塑料等构成。

泵(14)从底部空间(8)中经由中间底(3)上的抽吸孔(18)抽吸介电的液体(17)，并且把该液体沿着分配器(4)、分配器管(5)且沿着设置在计算机壳体上的连接适配器(6)均匀地引入高性能计算机或电路(2)中。在流经壳体时，介电的第一冷却液体(17)变热。变热的介电的第一冷却液体(17)特别是油在其于高性能计算机或电路(2)的后端排出之后，经由优选侧向地位于中间底(3)上的凹口(16)，流回到密闭的槽(1)的底部空间(8)中。在底部空间(8)中设置了换热器(13)，该换热器设置有前送管路和返回管路。换热器(13)与前送段(12)和返回段(10)形成了第二冷却回路，该第二冷却回路使得在密闭的槽(1)的底部空间(8)中的介电的第一冷却液体(17)冷却。带有第二冷却液体(21)的第二冷却回路通常被施加水，并且把高性能计算机或电路(2)的热量经由密闭的槽(1)的槽边缘向槽外部输送。

如此冷却的介电的第一冷却液体(17)又可以被泵(14)抽吸，并且重新供应给高性能计算机或电路(2)。

根据本发明，几乎在高性能计算机或电路(2)中产生的全部热量都可以由此传递到第二冷却液体(21)上，并且进而从密闭的槽(1)中输出。该热量于是可以根据需要例如用于取暖目的，比如用于公寓或房屋供暖，或者也用于商业上的供热或水加热(室内游泳池、啤酒厂、玻璃房等)。

本发明的特殊优点是：

*双回路冷却系统具有用来冷却高性能计算机或电路(2)的紧凑的构造方式；

*密闭的槽(1)防漏地设计成收纳池；

*因此不产生环境污染风险；

*介电的第一冷却液体(17)或油即使在干扰情况下也保留在密闭的槽(1)中；

*无需外部的换热器；

*可以通过去除高性能计算机或电路(2)的风扇来实现低噪声的工作；

*通过把高性能计算机或电路(2)浸入到液体中来实现高性能计算机或电路(2)的无尘工作；

*通过冷却可以实现高性能计算机或电路(2)的极端超频；

*高性能计算机或电路(2)的废热不会丧失，而是可以用于供暖目的和/或热水制备。

冷却系统的主要部件是尤其矩形的或方形的坚固壁的金属或塑料槽，特别是特种钢槽，其100％地密封，因为它绝对没有开口、输入口和输出口。为了能够把由金属或塑料制成的槽(1)分级为防漏，将其设计成具有至少2mm壁厚的收纳池。

在槽(1)内部装入了中间底(3)，该中间底位于一个或多个支脚(15)上，同时也形成了换热器(13)的保持件(20)。

带有支脚(15)和保持件(20)的中间底(3)优选由特种钢焊接地制成。但这些部分也可以由其它金属或材料比如塑料或碳纤维等制成。制造可以通过焊接、钎焊、铆接、粘接等进行。

附图标记清单

1 槽

2 高性能计算机或电路

3 中间底

4 分配器

5 管路连接器

6 连接适配器

7 板卡

8 底部空间

9 主要空间

10 返回段

11 壳体

12 前送段

13 换热器

14 泵

15 支脚

16 凹口

17 第一冷却液体

18 泵的抽吸孔

19 缺口

20 保持件

21 第二冷却液体

22 管路

23 壁

24 底部

25 边缘

26 温度传感器

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于利用双回路冷却系统来冷却一个或多个优选位于壳体(11)中的高性能计算机或电路(2)的装置，其中，所述高性能计算机或电路(2)在完全液体密封地设计的优选方形的槽(1)内浸入到特别是介电的第一冷却液体(17)中，并且在所述槽(1)中设置了带有用于使得所述第一冷却液体(17)循环的泵(14)的第一冷却回路，其中，所述高性能计算机或电路(2)的壳体(11)在所述循环期间被所述第一冷却液体(17)强制地流过，进而被冷却，其特征在于，在所述槽(1)中安置了换热器(13)、具有第二冷却液体(21)的第二冷却回路的前送段(12)和返回段(10)，其中，所述换热器(13)浸入到所述第一液体中，并且采用第二冷却液体(21)来冷却所述第一冷却液体(17)，其中，插件式的中间底(3)装入到优选可推入到所述槽(1)中，该中间底(3)把所述槽(1)分成两个区域，特别是位于下面的底部空间(8)和尤其位于所述底部空间(8)上方的主要空间(9)，并且所述中间底(3)作为插件设置有一个或多个支脚(15)，其中，所述支脚(15)特别是布置在或者固定在所述中间底(3)的边缘区域中，由此在所述槽(1)的边缘与所述中间底(3)的边缘(25)之间形成狭缝式的开口或凹口(16)，从而所述第一冷却液体(17)可以经由这些狭缝式的开口或凹口(16)从主要空间(8)自由地流至所述底部空间(8)，并且所述中间底(3)具有一个或多个类似于孔的缺口(19)，所述缺口能实现使得所述第一冷却液体(17)从所述底部空间(8)回流至所述主要空间(9)，其中，用于所述第二冷却液体(21)尤其是水的管路(22)特别是作为前送段(12)的输入管路和作为返回段(10)的流出管路，与所述换热器(13)连接，其中，所述管路(22)从所述换热器(13)向所述槽(1)外面伸展，而在此并不穿过所述槽(1)的壁(23)或底部(24)，其中，所述管路特别优选越过所述槽(1)的至少一个边缘(25)伸展，并且所述泵(14)以及所述高性能计算机或电路(2)的一个或多个所述壳体(11)位于或者固定在所述中间底(3)上，其中，所述泵(14)或所述壳体(11)优选布置在所述槽(1)的主要空间(9)中，并且在所述中间底(3)中存在至少一个抽吸孔(18)，优选为类似于孔的所述缺口(19)之一，管形的管路连接器(22)从该抽吸孔伸展至所述泵(14)，并且从该泵进一步伸展至用于所述第一冷却液体(17)的分配器(4)，并且其它的管路连接器(5)从所述分配器(4)伸展至一个或多个连接适配器(6)，其中，所述连接适配器(6)在入口侧设置在所述高性能计算机或电路(2)的壳体(11)上。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述槽(1)实心地或者双壁地设计，进而所述槽的壁面和底面绝对没有开口或缺口。

3.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述槽(1)由酸性的和/或耐受油的材料尤其是金属特别优选特种钢或塑料制成。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述中间底(3)具有用于特别是布置在所述底部空间(8)中的所述换热器(13)的保持件(20)。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，全部的管路连接器(5)具有相同的长度，其中，所述第一冷却液体(17)或者位于所述管路连接器(5)中的冷却介质由此在全部的管路连接器(5)中具有相同的压力损失以及相同的体积流，其中，由此实现均匀地冷却全部的壳体(11)。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述换热器(13)、所述分配器(4)和所述管路连接器(5)由密封的可弯曲的且柔性的管形材料优选特种钢波纹管构成。

7.如前述权利要求中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述装置在没有连接适配器(6)的情况下工作，或者省去所述连接适配器(6)，其中，所述第一冷却液体(17)进而可以在所述主要空间(9)中任意地围绕无壳体的计算机电路板、板卡(7)流动，用于其冷却。

8.一种利用根据前述权利要求中的一项或多项的用来冷却的装置，用于在液体密封地设计的优选方形的槽(1)内冷却一个或多个优选位于一个或多个壳体(11)中的高性能计算机或电路(2)的方法，该槽带有可插入的中间底(3)，该中间底把所述槽(1)分成底部空间(8)和主要空间(9)，其特征在于，由泵(14)经由在所述中间底(3)中的抽吸孔(18)沿着管路连接器(5)把第一冷却液体(17)泵送至分配器(4)，把所述第一冷却液体(17)从所述分配器(4)沿着其它的管路连接器(5)泵送至一个或多个连接适配器(6)，所述连接适配器在入口侧固定在高性能计算机或电路(2)的壳体(11)上，所述第一冷却液体(17)在经过所述高性能计算机或电路(2)的壳体(11)时变热，由此冷却所述高性能计算机或电路(2)，所述第一冷却液体(17)在经过所述高性能计算机或电路(2)的壳体(11)之后从所述壳体(11)排出到所述主要空间(9)中，其中，变热的所述第一冷却液体(17)然后经由在所述槽(1)的边缘(25)与所述中间底(3)的边缘之间的狭缝式的开口或凹口(16)从主要空间(9)流入到所述底部空间(8)中，随后所述第一冷却液体(17)经由换热器(13)流回到所述泵(14)的在所述中间底(3)中的抽吸孔(18)，其中，所述第一冷却液体(17)将其热量排放至位于所述换热器(13)中的第二冷却液体(21)，该第二冷却液体是第二冷却回路的一部分，并且借助由前送段(12)、换热器(13)和返回段(10)构成的所述第二冷却回路把所述热量从所述槽(1)向所述槽(1)外面输送，其中，所述第二冷却液体(21)在排出所述热量时越过所述槽(1)的至少一个边缘(25)。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，作为第一冷却液体(17)采用介电的液体特别是油，作为第二冷却液体(21)特别是采用水。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述第一冷却液体(17)和所述第二冷却液体(21)中设置了一个或多个温度传感器(26)，其中，借助于所述温度传感器(26)来求取两种冷却液体的温度。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，借助调控机构，通过调控或改变所述泵(14)的泵功率来把所述第一冷却液体(17)调控至所希望的给定温度。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，借助调控机构，通过调控或改变在所述前送段(12)的前送管路中或者在所述换热器(13)中的通流量，来把所述第二冷却液体(21)调控至所希望的给定温度。