CN111200916A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种冷却装置包含槽体，第一管体，第二管体，热交换器，压力调整器及介电液体。槽体包含第一接口及第二接口。第一管体包含第一接口连接于槽体的第一接口，及第二接口。第二管体包含第一接口连接于槽体的所述第二接口，及第二接口。热交换器包含第一接口连接于第一管体的第二接口，第二接口连接于第二管体的第二接口，及第三接口。压力调整器包含接口连接于热交换器的第三接口。发热组件置于槽体且浸泡于介电液体中。压力调整器的尺寸根据介电液体的蒸发状态而改变。

Description

冷却装置
技术领域
本发明关于一种冷却装置，尤指一种可根据介电液体的蒸发状况，改变压力调整器的容置空间尺寸的冷却装置。
背景技术
在工程领域，将发热组件予以冷却以避免过热是常见需求。为了达到冷却组件的目的，可由散热片、风扇、或调整组件外型，以提升散热效能。为了进一步提高冷却功效，更发展出浸入式冷却系统。在目前的浸入式冷却系统中，可将发热组件浸入易挥发的介电液体中，从而降低发热组件散发的热能。浸入式冷却虽可有效提高冷却效能，但须搭配相关的外围结构。
已知的浸入式冷却系统，可为密闭结构，当发热组件浸入易挥发的介电液体，且开始冷却时，可产生蒸汽，此蒸汽可进入一用以热交换的腔室，待蒸汽冷凝后，可再由重力，往下滴回置放介电液体的容置空间。
此结构在实作上已观察到缺失。由于介电液体挥发后由液态转为气态，故体积会膨胀，在上述的密闭结构中，将导致内部压力上升。此上升的内部压力，又会导致介电液体的蒸汽容易逸失。
举例而言，在用以使信号导线或电力导线通过的连接器部位，较易发生因内部压力过大而蒸汽汽逸散的现象。
发明内容
由于现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提出一种冷却装置，以减少介电液体的蒸汽逸散。
为实现上述目的，本发明可通过以下技术方案予以解决：
本发明的一种冷却装置，包含：一槽体，包含一第一容置空间，一第一接口及一第二接口；一第一管体，包含一第一接口及一第二接口，所述第一管体的所述第一接口连接于所述槽体的所述第一接口；一第二管体，包含一第一接口及一第二接口，所述第二管体的所述第一接口连接于所述槽体的所述第二接口；一热交换器，包含一第二容置空间，一第一接口，一第二接口及一第三接口，所述热交换器的所述第一接口连接于所述第一管体的所述第二接口，所述热交换器的所述第二接口连接于所述第二管体的所述第二界面；一压力调整器，包含一第三容置空间及一接口，所述压力调整器的所述接口连接于所述热交换器的所述第三接口；及一介电液体，置于至少所述槽体及所述第二管体内；其中一发热组件置于所述第一容置空间且浸泡于所述介电液体中，从而将热能从所述发热组件散发至所述介电液体，及所述第三容置空间的尺寸根据所述介电液体的蒸发状态而改变。
由于采用以上技术方案，本发明提供的冷却装置，可有效避免因介电液体蒸发导致的装置内部压力过高，从而可避免因压力过大引发的蒸汽逸散，故对于减少本领域的工程难题，及提高冷却装置的妥善度，有所帮助。
附图说明
图1是本实施例中，冷却装置的示意图。
图2至图3是不同的实施例中，压力调整器的示意图
图中
100 冷却装置
110 槽体
121 第一管体
122 第二管体
130 热交换器
140 压力调整器
S1、S2、S3 容置空间
110A、121A、122A、130A 第一界面
110B、121B、122B、130B 第二界面
130C 第三界面
140A 界面
L1 介电液体
L11 蒸汽
155 发热组件
156 导线
157 连接器
33 外部系统
177 液位侦测器
SF 液位
188 泵浦
140X 上内壁
140Y 下内壁
1405 弹性单元
1403 隔板
1406 伸缩侧壁
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
图1是本实施例中，冷却装置100的示意图。冷却装置100包含槽体110，第一管体121，第二管体122，热交换器130，压力调整器140及介电液体L1。槽体110包含容置空间S1，第一接口110A及第二接口110B。第一管体121包含第一接口121A及第二接口121B，其中第一接口121A 连接于槽体110的第一接口110A。第二管体122包含第一接口122A及第二接口122B，其中第一接口122A连接于槽体110的第二接口110B。热交换器130包含容置空间S2，第一接口130A、第二接口130B及第三接口130C，其中第一接口130A连接于第一管体121的第二接口121B，第二接口130B连接于第二管体122的第二接口122B。压力调整器140包含容置空间S3及接口140A，接口140A连接于热交换器130的第三接口130C。介电液体L1可置于至少槽体110及第二管体122 内。发热组件155可置于容置空间S1且浸泡于介电液体L1中，从而将热能从发热组件155散发至介电液体L1，以达到散热及冷却的功效。容置空间S3的尺寸可根据介电液体L1的蒸发状态而改变。
根据实施例，当发热组件155的热能散发到介电液体L1后，介电液体L1可蒸发而产生蒸汽 L11。蒸汽L11可通过第一管体121进入热交换器130，并通过接口140A进入压力调整器140。当介电液体L1的蒸发状态使冷却装置100内部的压力大于门坎值，压力调整器140的容置空间S3 的尺寸可增大，以维持内部压力。当蒸汽L11的量减少时，容置空间S3的尺寸可降回原先尺寸。因此，通过使用包含可调变的容置空间S3的压力调整器140，可避免内部压力过大导致非预期的蒸汽逸失。
根据实施例，当冷却装置100内的压力达到平衡时，压力调整器140的容置空间S3的尺寸可实质上为预定尺寸。举例而言，当冷却装置100刚开始操作时，容置空间S3的尺寸可为第一尺寸(如5立方公分)，当冷却装置100操作至平衡状态时，容置空间S3的尺寸可因蒸汽L11增加而增至第二尺寸(如107立方公分)，当发射组件155因工作量下降而温度下降时，容置空间 S3的尺寸可因蒸汽L11减少而缩至第三尺寸(如76立方公分)，上述数值仅为举例，非用以限制实施例的范围。
图1所示，发热组件155可例如(但不限于)包含服务器、处理器、操作电路、马达、风扇、系统芯片、变压器及/或任何因操作而须散热冷却的装置。外部系统33可为与发热组件155 功能上须互相连接的系统，例如外部电路、外部服务器或供电系统等。外部系统33及发热组件155可通过导线156互相连接。导线156可用以传输电力及/或信号，且导线156可通过具有密封功效的连接器157穿过槽体110。介电液体L1可为非导电液体，为了提高冷却效果，其可具有低比热及低沸点。
当蒸汽L11于容置空间S2及S3冷凝，转为液态的介电液体L1，且滴回热交换器130底部时，介电液体L1可通过第二管体122流回槽体110，从而使此冷却操作不断循环。根据实施例，第二管体122的倾斜角度可依据测试及计算，予以设定，从而调整介电液体L1流至槽体110的流动状况。
根据实施例，压力调整器140的接口140A可位于压力调整器140的下侧，及热交换器130可位于压力调整器140的下方。当蒸汽L11于容置空间S2及S3冷凝时，其过程可为自然冷却，或于热交换器130及/或压力调整器140的外部另施加冷却手段，以进一步提高冷却效果，例如，可于热交换器130及/或压力调整器140的外部另用风扇冷却，或另设置冷却管路等。
根据实施例，介电液体L1可另置于容置空间S2内，冷却装置100可另包含泵浦188，用以将介电液体L1通过第二管体122从容置空间S2抽取至容置空间S1。根据实施例，泵浦188可安装于第二管体122，举例而言，可安装于第二管体122的第二接口122B或其他部位。通过使用泵浦188，可用主动式控制，抽取介电液体L1。
根据实施例，冷却装置100可另包含液位侦测器177，用以侦测介电液体L1于容置空间S2 的液位SF。液位侦测器177可耦接于泵浦188，用以根据侦测到的液位SF发送控制信号以控制泵浦188。
举例来说，当液位SF低于下限门坎时，液位侦测器177可控制泵浦188，使泵浦188降低抽取容置空间S2中介电液体L1的速度、或停止抽取容置空间S2中的介电液体L1，换言之，可降低单位时间内抽取介电液体L1的流量。此外，当液位SF高于上限门坎时，液位侦测器130可控制泵浦188，使泵浦188提高抽取容置空间S2中介电液体L1的速度，换言之，可提高单位时间内抽取介电液体L1的流量。而当液位SF位于下限门坎及上限门坎之间时，可实质上保持抽取的速度。
又根据另一实施例，上述的上限门坎及下限门坎可相同，换言之，当液位SF高于门坎时，就提高抽取介电液体L1的速度，且当液位SF低于门坎时，就降低抽取介电液体L1的速度。关于液位SF及泵浦188的抽取速度的对应关系，可用控制程序或对照表予以设定。
通过使用液位侦测器177，可避免液位SF过低时，泵浦188仍持续抽取，故可避免非必要地抽取操作，亦可避免抽入空气造成故障。根据实施例，上述的泵浦188及/或液位侦测器177 可为选择性地使用，换言之，可视工程需求不使用泵浦188及/或液位侦测器177，从而简化装置。通过使用泵浦188及液位侦测器177，则可进一步提高冷却装置100的可控制性。
图2至图4是不同的实施例中，压力调整器140的示意图。如图2的实施例所示，压力调整器140可包含上内壁140X、下内壁140Y、隔板1403及弹性单元1405。压力调整器140的接口140A 可位于下内壁140Y。弹性单元1405可设置于上内壁140X及隔板1403之间，用以调整隔板1403 的高度。容置空间S3可位于隔板1403及下内壁140Y之间，容置空间S3的尺寸根据隔板1403的高度而改变。所述的弹性单元1405可例如为弹簧，或其他具弹性材质构成的结构。
如图3的实施例所示，压力调整器140可具有风鼓式(bellow)结构，压力调整器140可包含上内壁140X、下内壁140Y及伸缩侧壁1406。伸缩侧壁1406可设置于上内壁140X及下内壁140Y 之间，用来以伸缩的方式调整上内壁140X及下内壁140Y的间距。容置空间S3的尺寸可根据伸缩侧壁1406的伸缩程度而改变。
如图4的实施例所示，压力调整器140可具有气球式(balloon)结构，压力调整器140可为以弹性材料制成的膨胀体，容置空间S3的尺寸可随膨胀体的扩大及缩小而改变。
压力调整器140的尺寸及尺寸的可变程度，可根据工程需求，予以调整，举例而言，若经计算，蒸汽L11的量较多，则可选用尺寸较大的压力调整器140。此外，若蒸汽L11的量的变化程度较剧烈(例如，发热组件155之温度变化较剧烈)，则可选用尺寸可变程度较大的压力调整器140。
任何本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (12)

1.一种冷却装置，其特征在于，包含：
一槽体，包含一第一容置空间，一第一接口及一第二接口；
一第一管体，包含一第一接口及一第二接口，所述第一管体的所述第一接口连接于所述槽体的所述第一接口；
一第二管体，包含一第一接口及一第二接口，所述第二管体的所述第一接口连接于所述槽体的所述第二接口；
一热交换器，包含一第二容置空间，一第一接口，一第二接口及一第三接口，所述热交换器的所述第一接口连接于所述第一管体的所述第二接口，所述热交换器的所述第二接口连接于所述第二管体的所述第二界面；
一压力调整器，包含一第三容置空间及一接口，所述压力调整器的所述接口连接于所述热交换器的所述第三接口；及
一介电液体，置于至少所述槽体及所述第二管体内；
其中一发热组件置于所述第一容置空间且浸泡于所述介电液体中，从而将热能从所述发热组件散发至所述介电液体，及所述第三容置空间的尺寸根据所述介电液体的蒸发状态而改变。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述介电液体另置于所述第二容置空间内，所述冷却装置另包含一泵浦，用以将所述介电液体通过过所述第二管体从所述第二容置空间抽取至所述第一容置空间。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述泵浦安装于所述第二管体。
4.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，另包含一液位侦测器，用以侦测所述介电液体在所述第二容置空间的一液位。
5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述液位侦测器耦接于所述泵浦，且另用以根据所述液位发送一控制信号以控制所述泵浦。
6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，当所述液位低于一下限门坎时，所述液位侦测器控制所述泵浦，使所述泵浦降低抽取所述介电液体的速度、或停止抽取所述介电液体。
7.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，当所述液位高于一上限门坎时，所述液位侦测器控制所述泵浦，使所述泵浦提高抽取所述介电液体的速度。
8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，当所述介电液体的蒸发状态使所述冷却装置内的一内部压力大于一门坎值，所述第三容置空间的尺寸增大以维持所述内部压力。
9.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述压力调整器的所述接口位于所述压力调整器的一下侧，及所述热交换器位于所述压力调整器的下方。
10.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述压力调整器包含：
一上内壁；
一下内壁，其中所述压力调整器的所述接口位于所述下内壁；
一隔板；及
一弹性单元，设置于所述上内壁及所述隔板之间，用以调整所述隔板的高度；
其中所述第三容置空间位于所述隔板及所述下内壁之间，所述第三容置空间的尺寸根据所述隔板的高度而改变。
11.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述压力调整器包含：
一上内壁；
一下内壁；及
一伸缩侧壁，设置于所述上内壁及下内壁之间，用来以伸缩的方式调整所述上内壁及下内壁的间距；
其中所述第三容置空间的尺寸根据所述伸缩侧壁的伸缩程度而改变。
12.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述压力调整器以一弹性材料制成的膨胀体。
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