TWM656398U - 浸沒式冷卻系統及其浸沒式冷卻裝置 - Google Patents
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Abstract
一種浸沒式冷卻系統包含一液冷監控主機及至少一浸沒式冷卻裝置。液冷監控主機係用以將一氣態冷媒加以冷卻而供應一液態冷媒。浸沒式冷卻裝置包含一冷卻槽、一冷板及一冷卻液。冷卻槽係用以容置一發熱元件。冷板係熱連結於該發熱元件，且冷板更連通於液冷監控主機，藉以接收液態冷媒，液態冷媒在吸收發熱元件所散發出之熱能後會相變化為氣態冷媒，並回流至液冷監控主機進行冷卻。冷卻液係充填於冷卻槽，並使發熱元件浸沒於冷卻液，藉以利用冷卻液吸收發熱元件所發散之至少一第二部分熱能。
Description
本創作係關於一種冷卻系統與冷卻裝置，尤其是指一種浸沒式冷卻系統及其浸沒式冷卻裝置。
近年來電子產品發展迅速，經常可以看到各種標榜著高性能的產品接連問世，而隨著性能大幅提升的同時，往往伴隨著有高發熱的問題存在。
在現有技術中，為了解決部分產品的高發熱問題，有一種冷卻技術是將儲能電池或伺服器等高發熱的電子元件浸沒在充滿相變式冷卻液的儲存槽中，以利用相變式冷卻液自液態轉為氣態時所需的潛熱來大幅吸收熱能，而轉變為氣態的冷卻液則會上升至儲存槽內部空間的上方，然後再透過外部冷卻水接觸儲存槽頂部的方式來間接帶走氣態冷卻液的熱能，進而使氣態冷卻液凝結為液態，而凝結後的液態冷卻液會落下回底部的液態冷卻液中，進而循環地對電子元件進行冷卻降溫。
承上所述，雖然相變式冷卻液可以藉由相變時的潛熱來吸收大幅熱能，但由於現有的相變式冷卻技術都是讓相變式冷卻液在內部循環，而氣態的冷卻液僅能透過儲存槽頂部與外界進行熱交換，因此整體的冷卻效果有限。
有鑒於在先前技術中，現有的相變式冷卻技術主要是讓冷卻液在儲存槽內循環的對電子元件之類的發熱體進行冷卻降溫，因此當冷卻液變為氣態後，僅能透過儲存槽的頂部將熱能散失至外部，導致氣態冷卻液的降溫速率有限，很有可能無法即時冷凝為液態，甚至因此使液態冷卻液之液面低於發熱體，或使儲存槽內部的氣壓過大；緣此，本創作的主要目的在於提供一種浸沒式冷卻系統，可以強制的對氣態冷媒進行冷卻降溫，進而加速整體的散熱效率。
本創作為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種浸沒式冷卻系統，包含一液冷監控主機以及至少一浸沒式冷卻裝置。
液冷監控主機係用以將一氣態冷媒加以冷卻而供應一液態冷媒。浸沒式冷卻裝置包含一冷卻槽、一冷板以及一冷卻液。
冷卻槽係具有一容置空間，該容置空間係用以容置至少一發熱元件。冷板係設置於該容置空間內，熱連結於該至少一發熱元件，藉以吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第一部分熱能，該冷板更連通於該液冷監控主機，藉以接收該液態冷媒，使該液態冷媒進一步吸收該至少一第一部分熱能而相變化為該氣態冷媒，並回流至該液冷監控主機。冷卻液係充填於該容置空間，並使該至少一發熱元件浸沒於該冷卻液，藉以利用該冷卻液吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第二
部分熱能。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該液態冷媒具有一沸點溫度，該至少一發熱元件每次運作時之一最大工作溫度係大於該沸點溫度。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該冷板更浸沒於該冷卻液，藉以使該冷卻液所吸收之該至少一第二部分熱能傳遞至該冷板。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該冷板更具有一流體輸入端、一流體輸出端以及一熱交換流道，該流體輸入端係連通於該液冷監控主機之一輸出管路，該流體輸出端係連通於該液冷監控主機之一回流管路，該熱交換流道係連通於該流體輸入端與該流體輸出端。
本創作所採用之另一必要技術手段是提供一種浸沒式冷卻裝置，包含一冷卻槽、一冷板以及一冷卻液。冷卻槽係具有一容置空間，該容置空間係用以容置至少一發熱元件。冷板係設置於該容置空間內，熱連結於該至少一發熱元件，藉以吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第一部分熱能，該冷板更用以接收一液冷監控主機所提供之一液態冷媒，使該液態冷媒進一步吸收該至少一第一部分熱能而相變化為該氣態冷媒，並回流至該液冷監控主機。冷卻液係充填於該容置空間，並使該至少一發熱元件浸沒於該冷卻液，藉以利用該冷卻液吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第二部分熱能。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該液態冷媒具有一沸點溫度，該至少一發熱元件每次運作時之一最大工作溫度係大於該沸點溫度。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該冷板更浸沒於該冷卻液，藉以使該冷卻液所吸收之該至少一第二部分熱能傳遞至該冷板。
在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，該冷板更具有一流體輸入端、一流體輸出端以及一熱交換流道，該流體輸入端係連通於該液冷監控主機之一輸出管路，該流體輸出端係連通於該液冷監控主機之一回流管路，該熱交換流道係連通於該流體輸入端與該流體輸出端。
如上所述，本創作主要是透過冷板接觸發熱元件的方式，使發熱元件所產生的熱能直接經由冷板傳遞至內部的液態冷媒，而液態冷媒吸收熱能後所相變成的氣態冷媒則輸送至外部進行散熱降溫，然後再以液態冷媒的型式回流至冷板來持續的吸收發熱元件的熱能，藉此本創作確實可以有效的提高散熱效率。
本創作所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。
100:浸沒式冷卻系統
1:液冷監控主機
11:主機本體
12:輸出管路
13:回流管路
2:浸沒式冷卻裝置
21:冷卻槽
22:冷板
221:流體輸入端
222:流體輸出端
223:熱交換流道
23:固定組件
24:冷卻液
200:電路組件
201:電路板
2011:鎖孔
202:發熱元件
S1:容置空間
第一圖係顯示本創作較佳實施例所提供之浸沒式冷卻系統之立體示意圖；
第二圖係顯示本創作較佳實施例所提供之浸沒式冷卻裝置之立體示意圖；第三圖係顯示本創作較佳實施例所提供之浸沒式冷卻裝置之立體分解示意圖；第四圖為第二圖之A-A剖面示意圖；以及第五圖係顯示本創作較佳實施例所提供之冷板之平面示意圖。
請參閱第一圖至第三圖，第一圖係顯示本創作較佳實施例所提供之浸沒式冷卻系統之立體示意圖；第二圖係顯示本創作較佳實施例所提供之浸沒式冷卻裝置之立體示意圖；第三圖係顯示本創作較佳實施例所提供之浸沒式冷卻裝置之立體分解示意圖。如第一圖至第三圖所示，一種浸沒式冷卻系統100包含一液冷監控主機1以及一浸沒式冷卻裝置2。
液冷監控主機1包含一主機本體11、一輸出管路12以及一回流管路13。主機本體11係用以將一氣態冷媒(圖未示)加以冷卻而供應一液態冷媒(圖未示)，輸出管路12與回流管路13是分別連通於主機本體11，且輸出管路12是用以供應液態冷媒，而回流管路13是用以接收氣態冷媒，藉此，經由回流管路13流入主機本體11之氣態冷媒會被冷卻成液態冷媒。
在本實施例中，主機本體11例如為一冷卻液分配裝置(Cooling Distribution Units，CDU)，係用
以將一氣態冷媒加以冷卻而供應一液態冷媒。在實務運用上，主機本體11內建有散熱模組連通於回流管路13與輸出管路12，藉以將回流管路13所接收到的氣態冷媒經由散熱模組進行散熱，使氣態冷媒冷卻成液態冷媒後再經由輸出管路12輸出，且主機本體11更可在輸出管路12上設有幫浦來帶動液態冷媒的輸出，但不限於此，主機本體11之散熱模組亦可設有壓縮機來壓縮氣態冷媒，然後再透過冷凝器來將氣態冷媒冷凝成液態冷媒，而當主機本體11之散熱模組設有壓縮機時，則可利用壓縮機作為動力來源帶動液態冷媒的輸出，藉此便可不需在輸出管路12另外設置幫浦。
浸沒式冷卻裝置2包含一冷卻槽21、一冷板22、一固定組件23以及一冷卻液24。
冷卻槽21具有一容置空間S1，容置空間S1係用以容置一電路組件200，電路組件200包含一電路板201與一發熱元件202；其中，電路板201是固定於冷卻槽21之底板(圖未標示)而位於容置空間S1中，發熱元件202則是安裝於電路板201上，且發熱元件202在本實施例中為一CPU晶片，但不限於此，在其他實施例中，亦可是電池等其他高發熱的電子元件。
冷板22是設置於容置空間S1內，熱連結於發熱元件202，藉以吸收發熱元件202所發散之一第一部分熱能。需特別說明的是，本實施例所使用之液態冷媒具有一沸點溫度，且發熱元件202每次運作時之一最大工作溫度是大於沸點溫度。
請繼續參閱第四圖與第五圖，第四圖為第二圖之A-A剖面示意圖；第五圖係顯示本創作較佳實施例所提供之冷板之平面示意圖。
如第一圖至第五圖所示，冷板22具有一流體輸入端221、一流體輸出端222以及一熱交換流道223，流體輸入端221是連通於輸出管路12，藉以接收自主機本體11所提供之液態冷媒。流體輸出端222是連通於回流管路13，藉以將氣態冷媒回送至主機本體11進行冷卻。熱交換流道223是連通於流體輸入端221與流體輸出端222；其中，本實施例之熱交換流道223是利用複數個分隔結構(圖未標示)交錯排列所形成的往復彎折式流道，藉以透過往復彎折的路徑來增加液態冷媒與冷板22之接觸面積，進而使冷板22自吸收發熱元件202所吸收的第一部分熱能，但在其他實施例中則不限於此，亦可是透過多個鰭片並列地分隔出複數個單向流道，同樣可以增加液態冷媒與冷板22之接觸面積。
固定組件23是鎖接於電路板201之四個鎖孔2011(圖中僅標示一個)，用以將冷板22固定於電路組件200，並使冷板22緊密貼合於發熱元件202。在本實施例中，固定組件23是由一十字框架(圖未標示)與四個螺柱(圖未標示)固接於電路板201。
冷卻液24是充填於容置空間S1，並使發熱元件202與冷板22浸沒於冷卻液，藉以利用冷卻液24吸收發熱元件202所發散之一第二部分熱能，並使第二部分熱能傳遞至冷板22，藉以使冷板22內的液態冷媒吸收掉第
二部分熱能。此外，在實務運用上，浸沒式冷卻裝置2還可更包含有一蓋板(圖未示)來遮蓋住容置空間S1。
承上所述，當液態冷媒經由流體輸入端221進入熱交換流道223後，發熱元件202所發散之第一部分熱能會經由與冷板22之底面的接觸而傳遞至內部的液態冷媒，使液態冷媒吸收第一部分熱能而相變化為氣態冷媒，而氣態冷媒會經由流體輸出端222排出冷板22，進而輸送回液冷監控主機1進行冷卻降溫，使氣態冷媒凝結成液態冷媒後再輸送至冷板22，藉以循環地對發熱元件202進行散熱。
此外，由於本實施例之浸沒式冷卻裝置2還在冷卻槽21內充填有冷卻液24，因此即使冷板22無法全面接觸發熱元件202，也能透過將發熱元件202與冷板22浸沒於冷卻液24的方式，使發熱元件202所發散之第二部分熱能可以被冷卻液24所吸收，而冷卻液24再進一步將第二部分熱能傳遞至被浸沒的冷板22，藉此，即使冷卻液24沒有藉由相變化所需的潛熱來大幅吸收熱能，也能透過傳遞至冷板22的方式來使發熱元件202所發散之第二部分熱能也可以傳遞至冷板22，以被冷板22內之液態冷媒所吸收，進而透過相變化來帶走大量的熱能。
承上所述，本實施例中之冷卻液24可以選擇沸點溫度遠高於發熱元件202之最大工作溫度的冷媒，意即為單相冷卻液；此外，本實施例之液態冷媒與冷卻液24可以是乙二醇等冷媒，實務上需依據發熱元件202的最大工作溫度進行選擇。
雖然在本實施例中，一組液冷監控主機1只對應於一組浸沒式冷卻裝置2，但在其他實施例中則不限於此，當有多組浸沒式冷卻裝置2需要共用一組液冷監控主機1時，尚可在多組浸沒式冷卻裝置2與一組液冷監控主機1之間另外設置分歧管來分流；另一方面，當浸沒式冷卻裝置2之冷卻槽21內容置有多個發熱元件202時，也可使用多個冷板22來分別熱連結多個發熱元件202，而這些冷板22之間也可以透過分歧管進行分流。此外，在實務運用上，浸沒式冷卻裝置2還可以設有溫度感測器來感測發熱元件202之溫度，並將感測到的溫度傳送置液冷監控主機1，以使液冷監控主機1依據感測到的溫度去控制液態冷媒輸送至冷板22的流量，而控制的手段可以是透過電磁閥或氣閥等控制閥件來進行控制。
綜上所述，相較於先前技術之相變式冷卻液在吸收發熱體之熱能而相變為氣態冷媒時，僅能在儲存槽內透過儲存槽之頂部間接地將熱能散發至外部，導致發熱體透過相變式冷卻液散熱的效率有限；本創作之浸沒式冷卻系統及其浸沒式冷卻裝置主要是透過冷板接觸發熱元件的方式，使發熱元件所產生的熱能直接經由冷板傳遞至內部的液態冷媒，而液態冷媒吸收熱能後所相變成的氣態冷媒則會輸送至外部進行散熱降溫，然後再以液態冷媒的型式回流至冷板來持續的吸收發熱元件的熱能，藉此本創作確實可以有效的提高散熱效率。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作之特徵與精神，而並非以上述所
揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範圍的範疇內。
100:浸沒式冷卻系統
1:液冷監控主機
11:主機本體
12:輸出管路
13:回流管路
2:浸沒式冷卻裝置
21:冷卻槽
22:冷板
23:固定組件
24:冷卻液
200:電路組件
Claims (8)
- 一種浸沒式冷卻系統，包含：一液冷監控主機，係用以將一氣態冷媒加以冷卻而供應一液態冷媒；以及至少一浸沒式冷卻裝置，該至少一浸沒式冷卻裝置包含：一冷卻槽，係具有一容置空間，該容置空間係用以容置至少一發熱元件：一冷板，係設置於該容置空間內，熱連結於該至少一發熱元件，藉以吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第一部分熱能，該冷板更連通於該液冷監控主機，藉以接收該液態冷媒，使該液態冷媒進一步吸收該至少一第一部分熱能而相變化為該氣態冷媒，並回流至該液冷監控主機；以及一冷卻液，係充填於該容置空間，並使該至少一發熱元件浸沒於該冷卻液，藉以利用該冷卻液吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第二部分熱能。
- 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統，其中，該液態冷媒具有一沸點溫度，該至少一發熱元件每次運作時之一最大工作溫度係大於該沸點溫度。
- 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統，其中，該冷板更浸沒於該冷卻液，藉以使該冷卻液所吸收之該至少一第二部分熱能傳遞至該冷板。
- 如請求項1所述之浸沒式冷卻系統，其中，該冷板更具有一流體輸入端、一流體輸出端以及一熱交換流道，該流體輸入端係連通於該液冷監控主機之一輸出管路，該流體輸出端係連通於該液冷監控主機之一回流管路，該熱交換流道係連通於該流體輸入端與該流體輸出端。
- 一種浸沒式冷卻裝置，包含：一冷卻槽，係具有一容置空間，該容置空間係用以容置至少一發熱元件：一冷板，係設置於該容置空間內，熱連結於該至少一發熱元件，藉以吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第一部分熱能，該冷板更用以接收一液冷監控主機所提供之一液態冷媒，使該液態冷媒進一步吸收該至少一第一部分熱能而相變化為一氣態冷媒，並回流至該液冷監控主機；以及一冷卻液，係充填於該容置空間，並使該至少一發熱元件浸沒於該冷卻液，藉以利用該冷卻液吸收該至少一發熱元件所發散之至少一第二部分熱能。
- 如請求項5所述之浸沒式冷卻裝置，其中，該液態冷媒具有一沸點溫度，該至少一發熱元件每次運作時之一最大工作溫度係大於該沸點溫度。
- 如請求項5所述之浸沒式冷卻裝置，其中，該冷板更浸沒於該冷卻液，藉以使該冷卻液所吸收之該至少一第二部分熱能傳遞至該冷板。
- 如請求項5所述之浸沒式冷卻裝置，其中，該冷板更具有一流體輸入端、一流體輸出端以及一熱交換流道，該流體輸入端係連通於該液冷監控主機之一輸出管路，該流體輸出端係連通於該液冷監控主機之一回流管路，該熱交換流道係連通於該流體輸入端與該流體輸出端。
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| TWM656398U true TWM656398U (zh) | 2024-06-01 |
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