CN102955540B - 服务器机柜的冷却流管 - Google Patents

Abstract

一种服务器机柜的冷却流管，冷却流管包含有互相串联的多个管体及至少一调节阀门。每一管体内区隔有相邻的一第一腔室及一第二腔室，相邻的两管体的第二腔室互相连通，每一管体的一壁面上具有至少一连接口连通第一腔室。调节阀门设置于其中一管体内，管体内的第一腔室通过调节阀门而连通管体内的第二腔室。藉此，令调节阀门调整由第二腔室流进第一腔室的一冷却流体的流量。

Description

服务器机柜的冷却流管

技术领域

本发明涉及一种机柜及其流管，特别涉及一种用于服务器的机柜及其冷却流管。

背景技术

目前用于机柜式服务器的散热模块，多采用气冷式的散热模式。其原理是于机柜内的一托盘上的热源上设置一散热鳍片，并于机柜上设置一散热风扇模块，令热风扇模块所产生的强制热对流而协助热源进行散热。然而，在散热鳍片对热源散热的同时，也相对造成其它热源散热的问题。举例而言，当一气流流经前端的热源而移除此热源所产生的热能时，气流的温度即被升高，如此一来将不利于后端热源的散热。

相较之下，液冷式的散热模块提供了另一种的散热模式。由于液冷式的散热模块并非以空气进行冷却降温，因此不需考虑气流流动所需的流道空间。液冷式的散热模块是包含一冷却装置及连接于冷却装置的一冷却管路，冷却装置及冷却管路是设置于机柜上，冷却管路并连接设置于热源上的一热交换器。通过冷却装置提供一冷却流体，使冷却流体经由冷却管路流至热交换器，令冷却流体于热交换器内进行热交换，以将热源所产生的热能移除。

其中，承载热源的每一托盘互相堆栈设置，使得每一热交换器具有不同的相对高度。冷却管路通常以垂直摆放的方式设置于机柜上，以能够对应连接于所有上下堆栈排列的热交换器。然而当冷却流体于冷却管路内流动时，冷却流体朝平行于重力方向而流动，使得冷却管路内的不同水平高度的冷却流体之间具有压差的存在。如此一来，使得每一热交换器因受流体压差的影响，造成每一热交换器所获得的冷却流体的流量不相同，进而使每一热交换器的散热效率不一致。

发明内容

本发明的目的在于提供一种服务器机柜的冷却流管，藉以改善每一热交换器因受流体压差的影响，使得每一热交换器所获得的冷却流体的流量不相同，造成每一热交换器的散热效率不一致的问题。

本发明所揭露的服务器机柜的冷却流管，服务器机柜适于容设至少一托盘。托盘承载有至少一热源以及设置于热源上的一热交换器。服务器机柜的冷却流管包含一第一冷却流管、一第二冷却流管及一冷却循环动力装置。第一冷却流管包含互相串联的多个管体及至少一调节阀门。每一管体内区隔有相邻的一第一腔室及一第二腔室，相邻的两管体的第二腔室互相连通，每一管体上具有至少一连接口连通第一腔室，连接口适于连接热交换器。调节阀门设置于其中一腔室内，管体内的第一腔室通过调节阀门而连通管体内的第二腔室。第二冷却流管适于连接热交换器，冷却循环动力装置连接第一冷却流管及第二冷却流管。其中，冷却循环动力装置用以驱动一冷却流体流入第一冷却流管的这些管体的这些第二腔室。调节阀门用以调整对应的管体内的由第二腔室流进第一腔室的冷却流体的流量，令冷却流体由第一腔室流入热交换器而对热源进行热交换，然后再经由第二冷却流管流回冷却循环动力装置。

本发明所揭露的冷却流管，包含互相串联的多个管体及至少一调节阀门。每一管体内区隔有相邻的一第一腔室及一第二腔室，相邻的两管体的第二腔室互相连通，每一管体的一壁面上具有至少一连接口连通第一腔室。调节阀门设置于其中一管体内，管体内的第一腔室通过调节阀门而连通管体内的第二腔室。

根据上述本发明所揭露的服务器机柜及其冷却流管，冷却流管包含多个串联的管体。并且，至少一管体内可设置有一调节冷却流体流量的调节阀门，以令调节阀门控制冷却流体的出液量。藉此，使得位于不同高度的每一管体的冷却流体的出液量能够较为平均一致，以确保每一托盘上的热交换器可获得相近的冷却流体的流量，以令每一热交换器具有相近的散热效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1所示为一实施例的服务器机柜的结构示意图；

图2所示为一实施例的冷却流管的结构示意图；

图3所示为一实施例的冷却流管的结构局部放大图；

图4所示为一实施例的冷却流管的结构局部剖视图；

图5至图7所示为一实施例的调节阀门的运作示意图。

其中，附图标记

10服务器机柜

100柜体

110第一冷却流管

1101第一端

1102第二端

111管体

111’管体

111”管体

1110壁面

1111第一腔室

1111’第一腔室

1111”第一腔室

1112第二腔室

1112’第二腔室

1112”第二腔室

1113墙体

1114连接口

1114’连接口

1115支架

1115’支架

112调节阀门

1121开口

1122内管件

1123内阀口

1124环形侧壁

1125外管件

1126外阀口

1127环形侧壁

112’调节阀门

113驱动器

113’驱动器

114第一接合件

1141穿孔

115第二接合件

1151流体出入口

116密封环

117密封环

118密封环

119封闭件

120第二冷却流管

130冷却循环动力装置

140支撑脚架

20托盘

20’托盘

30热交换器

30’热交换器

32导管

32’导管

34导管

34’导管

40主机板

40’主机板

42热源

42’热源

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参照图1，图1所示为一实施例的服务器机柜的结构示意图。

本实施例的服务器机柜10，适用于容设多个托盘20、20’。托盘20、20’分别承载有两热源42、42’以及设置于热源42、42’上的一热交换器30、30’。以其中一托盘20为例，托盘20是用以承载服务器的主机板40，热源42则是位于主机板40上的运算芯片或是其它可产生热能的电子元件。热交换器30是以热接触的型态设置于热源42上，热交换器30用以排除热源42所产生的热能，以避免服务器机柜10内的温度过高。

服务器机柜10包含一柜体100、一第一冷却流管110、一第二冷却流管120及一冷却循环动力装置130。以其中一托盘20为例，当托盘20容设于柜体100内时，热源42上的热交换器30则可分别连接于第一冷却流管110及一第二冷却流管120。详细而言，热交换器30是具有两导管32、34。通过导管32连接于第一冷却流管110以及导管34连接于第二冷却流管120，使热交换器30分别连接于第一冷却流管110及第二冷却流管120。

此外，冷却循环动力装置130可以包含一冷却器及一泵，冷却循环动力装置130是连接第一冷却流管110及一第二冷却流管120。冷却循环动力装置130用以驱动一冷却流体流经第一冷却流管110而至热交换器30，以令冷却流体与热交换器30进行热交换，以将热交换器30所吸收的热能移除。经热交换后的冷却流体由热交换器30流出至第二冷却流管120，冷却流体并由第二冷却流管120流入冷却循环动力装置130进行冷却以将热能排除。如此一来，即完成冷却流体的一次循环运作。

请接着参照图2至图4，并同时搭配图1。图2所示为一实施例的冷却流管的结构示意图，图3所示为一实施例的冷却流管的结构局部放大图，图4所示为一实施例的冷却流管的结构局部剖视图。

其中，本实施例的第一冷却流管110包含互相串联的多个管体111及至少一调节阀门112。需注意的是，本实施例的附图的第一冷却流管110是由五个管体111互相串联所构成，但管体111的数量非用以限定本发明。本领域技术人员可根据实际柜体100的尺寸大小而加以调整管体111的数量。并且，本实施例的调节阀门112的数量可匹配于管体111的数量即可。

由于每一管体111的内部结构相似，因此后续第一冷却流管110的详细结构将针对第一冷却流管110的第一端1101的相邻的两管体111、111’来做说明。

本实施例的管体111内区隔有相邻的一第一腔室1111及一第二腔室1112，管体111’内区隔有相邻的一第一腔室1111’及一第二腔室1112’。以管体111为例而更进一步说明，管体111内具有一墙体1113，墙体1113沿着管体111的纵向方向延伸，以将管体111的内部空间区隔出纵向延伸的第一腔室1111及第二腔室1112。并且，本实施例的调节阀门112是设置于第二腔室1112内，第一腔室1111是通过调节阀门112而连通第二腔室1112。更进一步来说，调节阀门112用以控制由第二腔室1112流进第一腔室1111的冷却流体的流量。此外，相邻的两管体111、111’的第二腔室1112及第二腔室1112’互相连通，使得流入第二腔室1112的冷却流体可继续流向第二腔室1112’。需注意的是，本实施例是以调节阀门112设置于第二腔室1112内为例，但此特征非用以限定本发明。举例来说，调节阀门112也可以是设置于第一腔室1111内。

此外，管体111的一壁面1110上具有至少一连接口1114连通第一腔室1111。连接口1114用以连接热交换器30的导管32，第一腔室1111内的冷却流体经由连接口1114而流至热交换器30。并且，相邻的两管体111、111’的第一腔室1111及第一腔室1111’被一个或一个以上的壁体所阻隔，使得由第二腔室1112流入第一腔室1111的冷却流体无法继续流向第一腔室1111’。其中，阻隔第一腔室1111及第一腔室1111’的壁体可设置于管体111及管体111’之间，或者壁体可同时设置于管体111及管体111’。就本实施例来说，第一冷却流管110还可具有一第一接合件114，第一腔室1111及第一腔室1111’是被第一接合件114的壁体所阻隔。更详细来说，第一接合件114设置于相邻的管体111及管体111’之间，第一接合件114阻隔相邻的第一腔室1111及第一腔室1111’。此外，第一接合件114具有一穿孔1141，相邻的第二腔室1112及第二腔室1112’通过穿孔1141而相互连通。

并且，本实施例的第一冷却流管110还具有一第二接合件115，第二接合件115具有一流体出入口1151。第二接合件115设置于管体111连接冷却循环动力装置130的一端，第二接合件115封闭住管体111的第一腔室1111，管体111的第二腔室1112通过流体出入口1151连接于冷却循环动力装置130。更进一步来说，冷却循环动力装置130驱使冷却流体经由管体111的流体出入口1151进入第二腔室1112，第二腔室1112内的部分冷却流体经由调节阀门112流至第一腔室1111，第二腔室1112内的另一部分的冷却流体则经由穿孔1141流至相邻的管体111’的第二腔室1112’。由第二腔室1112流至第二腔室1112’的冷却流体还可通过调节阀门112’而流至同一个管体111’的第一腔室1111’或是继续流往下一个相邻的管体的第二腔室。

此外，本实施例的第一冷却流管110还具有一封闭件119，封闭件119设置于第一冷却流管110的第二端1101的管体111”端缘处。封闭件119同时封闭住第二端1101的管体111”的第一腔室1111”及第二腔室1112”，以避免管体111”内的冷却流体外漏。

请继续参照图1并同时搭配图4。本实施例的柜体100的底部还可具有一支撑脚架140，柜体100通过支撑脚架140而设置于一平面上。并且，托盘20、20’是以上下堆栈的方式设置于本实施例的服务器机柜10的柜体100内，而第一冷却流管110及一第二冷却流管120是以直立设置的方式设置于柜体100上，以使第一冷却流管110及一第二冷却流管120能够同时匹配托盘20、20’所设置的位置。以第一冷却流管110为例而更进一步来说，第一冷却流管110具有相对的一第一端1101及一第二端1102，且第一端1101至支撑脚架140的距离小于第二端1102至支撑脚架140的距离。意即，第一端1101的相对高度小于第二端1102的相对高度。需注意的是，第一冷却流管110及一第二冷却流管120的设置方式并非用以限定本发明，只要第一冷却流管110的第二端1102的相对高度大于第一端1101的相对高度即可。

并且，第一冷却流管110是以第一端1101连接于冷却循环动力装置130，使得位于第一冷却流管110内冷却流体由第一端1101朝第二端1102流动，意即第一冷却流管110内的冷却流体是由下朝上流动。值得一提的是，由热交换器30流出至第二冷却流管120内的冷却流体的流向，则是与第一冷却流管110内的冷却流体的流向相反，意即第二冷却流管120内的冷却流体是由上朝下流动。

综上所述，本实施例的第一冷却流管110通过管体111内的调节阀门112来控制由管体111流出至热交换器30的冷却流体的流量，藉以改善位于不同高度的每一管体111的冷却流体的出液量可趋于一致。

举例来说，如图1所示的托盘20与托盘20’是为于不同的水平高度，托盘20至支撑脚架140的距离小于托盘20’至支撑脚架140的距离。意即，托盘20’位于托盘20的上方。其中，托盘20’上的热交换器30’连接于第一冷却流管110的管体111’，托盘20上的热交换器30则连接于第一冷却流管110的管体111。由于管体111位于管体111’的下方，使得管体111内的冷却流体的压力大于管体111’内的冷却流体的压力。本发明分别通过调整管体111及管体111’内的调节阀门112及调节阀门112’，使调节阀门112的阀口略小于调节阀门112’的阀口而均化管体111及管体111’的出液流量，减少托盘20上的热交换器30与托盘20’上的热交换器30’内的冷却流体的流量差异。

如此一来，即使柜体100上容设有多个具有不同相对高度位置的托盘20，均可通过调整每一管体111内的调节阀门112来改善每一托盘20上的热交换器30获得冷却流体的流量差异，以使每一热交换器30的散热效率能够趋于一致。

此外，本实施例的第一冷却流管110还具有数量匹配于调节阀门112的驱动器113，驱动器113与连接口1114是位于第一冷却流管110的相对两侧。驱动器113可为一马达，且驱动器113连接调节阀门112，驱动器113是作为调节阀门112的动力源。驱动器113用以驱动调节阀门112，以令调节阀门112控制冷却流体的出液流量。通过信号分别控制每一驱动器113，可以达到实时、自动的对管体111或管体111’的流量进行调节。此外，第一冷却流管110上还具有数量匹配于管体111数量的支架1115，支架1115与驱动器113位于管体111的相同的一侧。支架1115可用以供第一冷却流管110固定于柜体100上。

并且，本实施例的管体111是为模块化设计，意即每一管体111、111’、111”的外型均可相同。组装者可视实际需求而调整管体111、111’、111”的数量，并搭配第一接合件114、第二接合件115及封闭件119而使多个管体111串接成一具有预期长度的第一冷却流管110。并且为了因应模块化的需求，本实施例的第二冷却流管120的结构是可采用与第一冷却流管110相同的模式。需注意的是，第二冷却流管120的结构并非一定要与第一冷却流管110相同。在另一实施例当中，第二冷却流管120也可以是一普通的流管，而仅第一冷却流管110具有分段调节冷却流体的流量的功效即可达成本实施例的功效。

此外，本实施例的调节阀门112是设置于每一管体111的第二腔室1112内且位于每一管体111的相对高点处。其中，每一管体111的相对高点处是指每一管体111距离支撑脚架140较远的一端。如此的结构设计，可减少调节阀门112所承受的液体压力的影响。

此外，第一冷却流管110还可具有三密封环116、117、118。密封环116环设于管体111与第一接合件114之间，密封环116用以密封住第一接合件114与管体111之间的组装间隙。密封环117环设于管体111与调节阀门112之间，密封环117用以密封住调节阀门112与管体111之间的组装间隙。密封环118环设于管体111与第二接合件115之间，密封环118用以密封住第二接合件115与管体111之间的组装间隙。通过密封环116、117、118的设置，可确保第一冷却流管110内的冷却流体不会有外漏的情况发生。

请接着参照图5至图7并同时搭配图4，图5至图7所示为一实施例的调节阀门的运作示意图。

本实施例的调节阀门112包含一外管件1125及一内管件1122，外管件1125设置于第二腔室1112。外管件1125具有一环形侧壁1127，环型侧壁1127上具有一外阀口1126，外阀口1126连通第二腔室1112。内管件1122枢设于外管件1125内而可相对外管件1125旋转，内管件1122具有相互连通的一内阀口1123及一开口1121。其中，内管件1122具有一环形侧壁1124，内阀口1123位于环形侧壁1124上，开口1121位于环形侧壁1124的一端。开口1121连通第一腔室1111，内阀口1123对应于外阀口1126。

其中，驱动器113驱动内管件1122相对外管件1125旋转，使得内阀口1123与外阀口1126的位置不相重叠，如图5所示。此时，调节阀门112是为一关闭状态，第二腔室1112内的冷却流体将无法流至第一腔室1111。

其中，驱动器113驱动内管件1122相对外管件1125旋转，使得内阀口1123与外阀口1126的位置为部份重叠，如图6所示。此时，调节阀门112是为一半开状态，第二腔室1112内的冷却流体可通过由内阀口1123与外阀口1126共同形成的一连通口而流至第一腔室1111。

其中，驱动器113驱动内管件1122相对外管件1125旋转，使得内阀口1123与外阀口1126的位置完全重叠，如图7所示。此时，调节阀门112是为一全开状态，第二腔室1112内的冷却流体可大量地通过由内阀口1123与外阀口1126共同形成的一连通口而流至第一腔室1111。

因此，通过上述内管件1122相对外管件1125的活动配置，使调节阀门112可通过整内阀口1123与外阀口1126的相对位置，以形成各种不同尺寸大小的连通口。如此一来，即可控制由第二腔室1112流至第一腔室1111的冷却流体的流量。

根据上述本实施例所揭露的服务器机柜及其冷却流管，冷却流管包含多个串连的管体。其中，至少一管体内可设置有一调节阀门，以令调节阀门控制冷却流体的出液量。藉此，使得位于不同高度的每一管体的冷却流体出液量能够趋于一致，以确保每一托盘上的热交换器获得较为一致的冷却流体的流量，以令每一热交换器具有较为一致的散热效率。

并且，通过管体的模块化，使得组装者可视实际需求而调整管体的使用数量，并搭配第一接合件、第二接合件及封闭件而使多个管体串接成预期长度的冷却流管。如此一来，本实施例的冷却流管可运用于各种尺寸外型的服务器机柜，以节省额外的模具成本。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种服务器机柜的冷却流管，该服务器机柜适于容设至少一托盘，该托盘承载有至少一热源以及设置于该热源上的一热交换器，其特征在于，该服务器机柜的冷却流管包含：

一第一冷却流管，包含：互相串联的多个管体，每一该管体内区隔有相邻的一第一腔室及一第二腔室，相邻的两该管体的该第二腔室互相连通，每一该管体上具有至少一连接口连通该第一腔室，该连接口适于连接该热交换器；以及多个调节阀门，设置于每一该管体内，每一该管体内的该第一腔室通过该调节阀门而连通该管体内的该第二腔室；

一第二冷却流管，适于连接该热交换器；以及

一冷却循环动力装置，连接该第一冷却流管及该第二冷却流管；

其中，该冷却循环动力装置用以驱动一冷却流体流入该第一冷却流管的该些管体的该些第二腔室，该调节阀门用以调整对应的该管体内的由该第二腔室流进该第一腔室的该冷却流体的流量，令该冷却流体由该第一腔室流入该热交换器而对该热源进行热交换，该冷却流体并经由该第二冷却流管流回该冷却循环动力装置；以及

其中，该第一冷却流管具有相对的一第一端及一第二端，该第一端的相对高度小于该第二端的相对高度。

2.根据权利要求1所述的服务器机柜的冷却流管，其特征在于，该第一冷却流管还具有至少一驱动器，该驱动器连接该调节阀门，该驱动器为该调节阀门的动力源。

3.根据权利要求1所述的服务器机柜的冷却流管，其特征在于，每一该调节阀门还包含：

一外管件，设置于该第二腔室，该外管件具有一外阀口，连通该第二腔室；以及

一内管件，枢设于该外管件内，该内管件具有相互连通的一内阀口及一开口，该开口连通该第一腔室，该内阀口对应于该外阀口，该内管件用以相对该外管件旋转，以令该内阀口连通于该外阀口。

4.根据权利要求1所述的服务器机柜的冷却流管，其特征在于，该第一冷却流管还具有一第一接合件，设置于相邻的两该管体之间，该第一接合件阻隔相邻的两该第一腔室，该第一接合件具有一穿孔，相邻的两该第二腔室通过该穿孔而相连通。

5.根据权利要求1所述的服务器机柜的冷却流管，其特征在于，该第一冷却流管还具有一第二接合件，该第二接合件具有一流体出入口，该第二接合件设置于连接该冷却循环动力装置的该管体的一端，该第二接合件封闭住该管体的该第一腔室，该管体的该第二腔室通过该流体出入口连接于该冷却循环动力装置。

6.一种冷却流管，其特征在于，包含：

互相串联的多个管体，每一该管体内区隔有相邻的一第一腔室及一第二腔室，相邻的两该管体的该第二腔室互相连通，每一该管体的一壁面上具有至少一连接口连通该第一腔室；以及

多个调节阀门，设置于每一该管体内，每一该管体内的该第一腔室通过该调节阀门而连通该管体内的该第二腔室，

其中，该冷却流管具有相对的一第一端及一第二端，该第一端的相对高度小于该第二端的相对高度。

7.根据权利要求6所述的冷却流管，其特征在于，还具有至少一驱动器，该驱动器连接该调节阀门，该驱动器为该调节阀门的动力源。

8.根据权利要求6所述的冷却流管，其特征在于，每一该调节阀门还包含：

一外管件，设置于该第二腔室，该外管件具有一外阀口，连通该第二腔室；以及

一内管件，枢设于该外管件内，该内管件具有相连通的一内阀口及一开口，该开口连通该第一腔室，该内阀口对应于该外阀口，该内管件用以相对该外管件旋转，以令该内阀口连通于该外阀口。

9.根据权利要求6所述的冷却流管，其特征在于，还包含一第一接合件，设置于相邻的两该管体之间，该第一接合件阻隔相邻的两该第一腔室，该第一接合件具有一穿孔，相邻的两该第二腔室通过该穿孔而相连通。