TWI803099B - 浸沒式冷卻系統 - Google Patents

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Abstract

一種浸沒式冷卻系統，包括用於容納介電液體以浸泡發熱部件的第一箱體、複數第一散熱鰭片、水冷管路和水冷系統，所述複數第一散熱鰭片和所述水冷管路均設置於所述第一箱體上，所述水冷管路用於容納冷卻液，所述水冷系統設置於所述第一箱體外並與所述水冷管路連接，所述水冷系統並用於對所述水冷管路中的冷卻液進行熱交換。本申請的浸沒式冷卻系統藉由自然對流換熱和水冷換熱兩種換熱機制進行散熱。

Description

浸沒式冷卻系統
本發明涉及一種浸沒式冷卻系統，尤其涉及一種具有多種傳熱機制的浸沒式冷卻系統。
目前電子設備冷卻技術大致可分為以下兩大類：一、利用風扇驅動空氣，使大量的空氣流經欲散熱的電子元件，達到對電子元件散熱的目的；二、將發熱電子組件浸泡於介電液體中，透過泵將槽體中的高溫液體吸入熱交換器，在熱交換器中進行熱交換後，將冷卻後的低溫液體排回槽體，完成一個迴圈，藉由此迴圈能不斷地將電子元件產生的熱排至環境中。然而，隨著科技的進步，電子元件的功耗與發熱量不斷提高，傳統的氣冷方法將碰到散熱極限與噪音的問題；而對於具有泵與熱交換器的散熱系統，需要驅動整個槽體中的介電液體進行冷卻迴圈，會造成泵的能耗過高。
有鑑於此，本發明提供一種可提供更高的散熱能力和更低能耗的浸沒式冷卻系統。
本申請實施方式提供一種浸沒式冷卻系統，包括用於容納介電液體以浸泡發熱部件的第一箱體、複數第一散熱鰭片、水冷管路和水冷系統，所述複數第一散熱鰭片和所述水冷管路均設置於所述第一箱體上，所述水冷管路用於容納冷卻液，所述水冷系統設置於所述第一箱體外並與所述水冷管路連接，所述水冷系統並用於對所述水冷管路中的冷卻液進行熱交換。
在一些實施方式中，所述浸沒式冷卻系統還包括水冷板，所述水冷板設置於所述發熱元件上並位於所述第一箱體中，所述水冷板用於容納冷卻液，所述水冷系統還與所述水冷板連接並用於對所述水冷板中的冷卻液進行熱交換。
在一些實施方式中，所述水冷系統包括儲水箱、泵和散熱器，所述水冷管路、所述儲水箱、所述泵和所述散熱器組成第一連通迴路，所述水冷板、所述儲水箱、所述泵和所述散熱器組成第二連通迴路。
在一些實施方式中，所述散熱器包括殼體、第二散熱鰭片和風扇，所述殼體用於容納冷卻液，所述第二散熱鰭片設置於所述殼體上，所述風扇面向所述第二散熱鰭片設置。
在一些實施方式中，所述第一箱體包括第一底板、第一頂板、相對設置的二第一側板和相對設置的二第二側板，所述二第一側板和所述二第二側板突出於所述第一底板上並與所述第一底板合圍形成第一容納腔，所述第一頂板設置於所述二第一側板和所述二第二側板遠離所述第一底板的一側並可封閉所述第一容納腔，所述複數第一散熱鰭片設置於所述二第一側板上並位於所述第一容納腔外，所述水冷管路設置於所述第二側板上並位於所述第一容納腔外。
在一些實施方式中，每個第一側板的邊緣以及所述第一底板的邊緣突出於所述第二側板外，每個第二側板與二第一側板和所述第一底板合圍形成第三容納腔，所述水冷管路容納於所述第三容納腔中，所述第一箱體還包括蓋板，所述蓋板設置於所述二第一側板和所述第一底板位於同一側的邊緣並封閉所述第三容納腔。
在一些實施方式中，所述浸沒式冷卻系統還包括第二箱體，所述第二箱體具有第二容納腔，所述第一箱體和所述水冷系統固定設置於所述第二容納腔中。
在一些實施方式中，所述第二箱體包括第二底板、從所述第二底板垂直突出的複數第三側板以及設第二頂板，所述第二底板和所述複數第三側板合圍形成第二容納腔，所述第二底板轉動設置於一個第三側板上並可封閉所述第二容納腔。
在一些實施方式中，所述第二頂板和所述第三側板上設置有相互配合的卡扣結構。
在一些實施方式中，所述第二箱體開設有通風孔，所述通風孔與所述第二容納腔相連通。
本申請提供的浸沒式冷卻系統，藉由設置於第一箱體上的第一散熱鰭片進行自然對流散熱，藉由設置於第一箱體上的水冷管路以及水冷系統進行水冷散熱，實現了多種傳熱機制的散熱，提高了散熱能力；且所述水冷系統對所述水冷管路中的冷卻液進行冷卻，相較現有具有泵和熱交換器的散熱系統，本申請的水冷系統的能耗更低。
100:浸沒式冷卻系統
200:發熱部件
10:第一箱體
20:第二箱體
30:水冷板
40:水冷管路
50:水冷系統
11:第一底板
14:第一頂板
101:第一容納腔
12:第一側板
13:第二側板
141、231:卡扣結構
121:第一散熱鰭片
122:第一管路接口
103:第三容納腔
41、511、5311:進水口
42、512、5312:出水口
17:蓋板
51:儲水箱
52:泵
53:散熱器
531:殼體
532:風扇
21:第二底板
22:第三側板
23:第二頂板
201:第二容納腔
221:通風孔
24:合頁
60:擾流裝置
142:把手
圖1為本申請一實施方式提供的浸沒式冷卻系統的結構示意圖。
圖2為圖1所示浸沒式冷卻系統另一角度的結構示意圖。
圖3為圖1所示浸沒式冷卻系統的另一角度的結構示意圖。
圖4為圖1所示浸沒式冷卻系統的分解示意圖。
圖5為圖1所示浸沒式冷卻系統的局部結構示意圖。
圖6為本申請一實施方式提供的第一箱體的結構示意圖。
圖7為圖6所示第一箱體的分解示意圖。
下面將結合本發明實施方式中的附圖，對本發明實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本發明一部分 實施方式，而不是全部的實施方式。基於本發明中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬於本發明保護的範圍。
需要說明的是，除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。在本發明實施方式中使用的術語是僅僅出於描述特定實施方式的目的，而非旨在限制本發明。
本申請中，所述箱體的高度方向指的是與所述箱體的底壁相垂直向上的方向。
下面結合附圖，對本申請的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施方式及實施方式中的特徵可以相互組合或替換。
請參閱圖1至圖7，本申請一實施方式提供一種浸沒式冷卻系統100，用於冷卻發熱部件200。所述發熱部件可以為伺服器、電子晶片、電池等其他需要進行冷卻的裝置。所述浸沒式冷卻系統100包括第一箱體10、第二箱體20、水冷板30、水冷管路40以及水冷系統50。所述第一箱體10用於容納介電液體(圖未示)以浸泡發熱部件200。所述介電液體可以但不限於為合成油或氟化液。所述第一箱體10和所述水冷系統50固定設置於所述第二箱體20中。所述水冷板30設置於所述發熱部件200上，並用於容納冷卻液(例如水)。所述水冷管路40設置於所述第一箱體10上，並用於容納冷卻液(例如水)。所述水冷系統50與所述水冷板30和所述水冷管路40連接，以對容納於所述水冷板30的冷卻液和容納於所述水冷管路40中的冷卻液進行熱交換。
所述第一箱體10包括第一底板11、複數側板和第一頂板14。所述複數側板垂直突出於所述第一底板11上，並環繞所述第一底板11的周緣設置。所述第一底板11和所述複數側板合圍形成第一容納腔101。所述第一頂板14設置於所述複數側板遠離所述第一底板11的同一側，並可封閉所述第一容納腔101。 本實施方式中，所述複數側板包括相對設置的二第一側板12以及相對設置的二第二側板13。
在一些實施方式中，所述第一頂板14和其中一個側板上設置有相互配合的卡扣結構141，用於在所述第一頂板14封閉所述第一容納腔101時，使所述第一頂板14和所述側板固定連接。相互配合的卡扣結構141可以但不限於為相互配合的二卡鉤、相互配合的卡鉤和卡槽。本實施方式中，所述第一頂板14相對的兩側均設置有所述卡扣結構141。
二第一側板12上均設置有複數第一散熱鰭片121。所述第一散熱鰭片121位於所述第一箱體10外。每個第一散熱鰭片121在所述第一箱體10的高度方向上延伸。所述第一散熱鰭片121由導熱材料製成，所述第一散熱鰭片121的材質可以但不限於為鋁。所述發熱部件200產生的熱量，經所述介電液體傳遞至所述第一箱體10，再經所述第一散熱鰭片121進行散熱，實現自然對流換熱。二第一側板12上設置有第一管路接口122和第二管路接口(圖未示)，用於連接管路。
所述水冷板30貼附於所述發熱部件200上。所述水冷板30可以但不限於藉由導熱膠(圖未示)固定於所述發熱部件200上。
所述水冷管路40設置於所述第二側板13上並位於所述第一容納腔101外。在一些實施方式中，所述第一側板12的邊緣以及所述第一底板11的邊緣突出於所述第二側板13外，使得每個第二側板13與二第一側板12和所述第一底板11還合圍形成第三容納腔103。所述水冷管路40容納於所述第三容納腔103中。所述水冷管路40包括進水口41和出水口42，所述進水口41以及所述出水口42均貫通所述第一底板11。
在一些實施方式中，所述第一箱體10還包括二蓋板17，每個蓋板17設置於所述二第一側板12和所述第一底板11位於同一側的邊緣，並可封閉所述第三容納腔103，以保護容納於所述第三容納腔103中的所述水冷管路40。
所述水冷系統50設置於所述第一箱體10外，包括儲水箱51、泵52和散熱器53。所述儲水箱51用於存儲冷卻液，所述散熱器53用於對流經其中的冷卻液進行冷卻。所述儲水箱51包括進水口511和出水口512。
在一些實施方式中，所述散熱器53包括殼體531、至少一風扇532和第二散熱鰭片(圖未示)。所述殼體531用於容納冷卻液。所述殼體531包括進水口5311和出水口5312。本實施方式中，所述進水口5311設置於所述殼體531的底部，所述出水口5312設置於所述殼體531的頂部。所述第二散熱鰭片設置於所述殼體531上，並用於將流經所述殼體531中的冷卻液的熱量排放至環境中。所述至少一風扇532面向所述第二散熱鰭片設置，藉由所述至少一風扇532進行強制對流，可提高所述散熱器53的散熱效率。所述至少一風扇532可以固定設置於所述殼體531上或固定設置於所述第二箱體20上。
所述泵52的一端與所述水冷管路40的進水口41連接，所述泵52的另一端與所述儲水箱51的進水口511連接，所述儲水箱51的出水口512與所述散熱器53的進水口5311連接，所述散熱器53的出水口5312與所述水冷管路40的出水口42連接，使得所述水冷管路40、所述泵52、所述儲水箱51以及所述散熱器53組成第一連通迴路。所述發熱部件200產生的熱量，經所述介電液體傳遞至所述第一箱體10，再經過所述水冷管路40傳遞至容納於所述水冷管路40中的冷卻液。所述在第一連通迴路中，所述泵52將所述水冷管路40中的高溫冷卻液輸送至所述散熱器53，藉由所述散熱器53將熱能排放至環境中，然後將冷卻後的冷卻液送回至所述水冷管路40中，以對容納於所述水冷管路40中的冷卻液進行換熱冷卻，進而對所述發熱部件200進行冷卻。
所述泵52的一端還與所述第一管路接口122連接，所述第一管路接口122與所述水冷板30連接，所述泵52的另一端與所述儲水箱51的進水口511連接，所述儲水箱51的出水口512與所述散熱器53的進水口5311連接，所述散熱器53的出水口5312與第二管路接口122連接，所述第二管路接口122與所述水冷板30連接，使得所述水冷板30、所述泵52、所述儲水箱51以及所 述散熱器53組成第二連通迴路。所述發熱部件200產生的熱量還藉由所述水冷板30傳遞至容納於所述水冷板30中的冷卻液中。在第二連通迴路中，所述泵52將所述水冷板30中的高溫冷卻液輸送至所述散熱器53，藉由所述散熱器53將熱能排放至環境中，然後將冷卻後的冷卻液送回至所述水冷板30中，以對容納於所述水冷板30中的冷卻液進行換熱冷卻，進而對所述發熱部件200進行冷卻。
在一些實施方式中，所述水冷系統50包括複數散熱器53，所述泵52的一端可藉由三通接頭(圖未示)與所述複數散熱器53連通。其中，每個三通接頭與二散熱器53連通。
所述第二箱體20包括第二底板21、從所述第二底板21垂直突出的複數第三側板22以及設置於所述複數第三側板22遠離所述第二底板21一側的第二頂板23。所述第二底板21和所述複數第三側板22合圍形成第二容納腔201，所述第二頂板23可封閉所述第二容納腔201。所述第一箱體10以及所述水冷系統50固定設置於所述第二容納腔201中，且所述第一散熱鰭片121和所述風扇532暴露於所述第二容納腔201中。所述第三側板22開設有複數通風孔221，使得所述第一散熱鰭片121以及所述水冷系統50散發的熱量藉由所述複數通風孔221驅散至所述第二箱體20外。在一些實施方式中，所述第一散熱鰭片121的位置和所述風扇532的位置分別與相應的通風孔221的位置相對應，使得所述第一散熱鰭片121的至少部分以及所述風扇532的至少部分從相應的通風孔221露出，以提高散熱效率。
在一些實施方式中，所述第二頂板23的一側與其中一個第三側板22轉動連接，以方便所述第二頂板23的打開及關閉。本實施方式中，所述第二頂板23和所述第三側板22藉由合頁24轉動連接。在其他實施方式中，所述第二頂板23和所述第三側板22還可藉由其他方式實現轉動連接，例如藉由鉸鏈連接實現轉動連接。
在一些實施方式中，所述第一頂板14以及所述第二頂板23上均設有把手142，用於供使用者握持。
在一些實施方式中，所述第二頂板23和其中一個第三側板22上設置有相互配合的卡扣結構231，用於在所述第二頂板23封閉所述第二容納腔201時，使所述第二頂板23和所述第三側板22固定連接。相互配合的卡扣結構231可以但不限於為相互配合的二卡鉤、相互配合的卡鉤和卡槽。
在一些實施方式中，所述浸沒式冷卻系統100還包括擾流裝置60，所述擾流裝置60設置於所述第一容納腔101的底部。所述擾流裝置60可以但不限於為風扇。所述擾流裝置60的數量可根據實際需要進行設置。本實施方式中，所述擾流裝置60的數量為三個。
本申請提供的浸沒式冷卻系統100，藉由設置於第一箱體10上的第一散熱鰭片121進行自然對流散熱，藉由設置於第一箱體10上的水冷管路40以及水冷系統50進行水冷散熱，實現了多種傳熱機制的散熱，提高了散熱能力；且所述水冷系統50對所述水冷管路40中的冷卻液進行冷卻，相較現有具有泵和熱交換器的散熱系統，本申請的水冷系統50的能耗更低。
另外，本領域技術人員還可在本發明精神內做其它變化，當然，這些依據本發明精神所做的變化，都應包含在本發明所要求保護的範圍內。
10:第一箱體
40:水冷管路
11:第一底板
14:第一頂板
101:第一容納腔
12:第一側板
13:第二側板
141:卡扣結構
121:第一散熱鰭片
103:第三容納腔
17:蓋板
60:擾流裝置
122:第一管路接口
42:出水口
142:把手

Claims (9)

  1. 一種浸沒式冷卻系統，包括用於容納介電液體以浸泡發熱部件的第一箱體，其中，所述浸沒式冷卻系統還包括複數第一散熱鰭片、水冷管路和水冷系統，所述複數第一散熱鰭片和所述水冷管路均設置於所述第一箱體上，所述水冷管路用於容納冷卻液，所述水冷系統設置於所述第一箱體外並與所述水冷管路連接，所述水冷系統並用於對所述水冷管路中的冷卻液進行熱交換，所述浸沒式冷卻系統還包括水冷板，所述水冷板設置於所述發熱部件上並位於所述第一箱體中，所述水冷板用於容納冷卻液，所述水冷系統還與所述水冷板連接並用於對所述水冷板中的冷卻液進行熱交換。
  2. 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述水冷系統包括儲水箱、泵和散熱器，所述水冷管路、所述儲水箱、所述泵和所述散熱器組成第一連通迴路，所述水冷板、所述儲水箱、所述泵和所述散熱器組成第二連通迴路。
  3. 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述散熱器包括殼體、第二散熱鰭片和風扇，所述殼體用於容納冷卻液，所述第二散熱鰭片設置於所述殼體上，所述風扇面向所述第二散熱鰭片設置。
  4. 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述第一箱體包括第一底板、第一頂板、相對設置的二第一側板和相對設置的二第二側板，所述二第一側板和所述二第二側板突出於所述第一底板上並與所述第一底板合圍形成第一容納腔，所述第一頂板設置於所述二第一側板和所述二第二側板遠離所述第一底板的一側並可封閉所述第一容納腔，所述複數第一散熱鰭片設置於所述二第一側板上並位於所述第一容納腔外，所述水冷管路設置於所述第二側板上並位於所述第一容納腔外。
  5. 如請求項4所述的浸沒式冷卻系統，其中，每個第一側板的邊緣以及所述第一底板的邊緣突出於所述第二側板外，每個第二側板與二第一側板和所述第一底板合圍形成第三容納腔，所述水冷管路容納於所述第三容納腔中， 所述第一箱體還包括蓋板，所述蓋板設置於所述二第一側板和所述第一底板位於同一側的邊緣並封閉所述第三容納腔。
  6. 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述浸沒式冷卻系統還包括第二箱體，所述第二箱體具有第二容納腔，所述第一箱體和所述水冷系統固定設置於所述第二容納腔中。
  7. 如請求項6所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述第二箱體包括第二底板、從所述第二底板垂直突出的複數第三側板以及設第二頂板，所述第二底板和所述複數第三側板合圍形成第二容納腔，所述第二底板轉動設置於一個第三側板上並可封閉所述第二容納腔。
  8. 如請求項7所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述第二頂板和所述第三側板上設置有相互配合的卡扣結構。
  9. 如請求項6所述的浸沒式冷卻系統，其中，所述第二箱體開設有通風孔，所述通風孔與所述第二容納腔相連通。
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