CN211720957U - 液冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液冷系统，该液冷系统包含具有第一内置储液槽及第二内置储液槽的一散热器、一多风扇单元、至少一热交换泵和多个流体导管。散热器包含以将流体导管附接于其上的至少一第一流动端口和至少一第二流动端口，以有效地驱动一冷却流体流入及流出热交换泵。发热装置产生的热被传递至流经热交换泵的冷却流体，然后被输出至散热器。受热的冷却流体流过具有内置储液槽的散热器，沿着多个散热鳍片冷却，而多风扇单元将热从中排出。冷却流体流至热交换泵以再次开始冷却循环。

Description

液冷系统

技术领域

本实用新型总体上涉及热传递的领域，特别涉及一种液冷系统。

背景技术

在计算机、服务器或电子系统的运作中，处理器产生的热必需要快速且有效率地消散以维持运行温度是在制造商所建议的范围内。在电子系统的功能性和应用性提升的同时，其使用的处理器的运行速度也随之提高。随着运行速度的提升及所使用处理器数量的增加，电子系统的功率需求也跟着提高，从而提高了散热的需求。

已开发出数种技术以吸取电子系统中的处理器的热。其中一种技术为气冷系统，其中散热器热接触处理器并将热从处理器传出，并且将风扇安装于散热器顶部以通过将空气吹过散热器的各个部分来移除散热器的热。这种气冷系统对于日常的使用应已足够，然而其可能很吵杂，且随着处理器速度的提高、所用处理器数量的增加和更多的热被输出，此气冷系统的效率会变低且变得更笨重。另一种技术为使用冷却流体来冷却处理器，其通过一泵单元驱使冷却流体在一封闭系统内循环，其中封闭系统也可具有一储液槽、冷却流体在其内循环的一散热器以及一水冷头。水冷头通常为冷却流体与发热处理器热接触的地方。

一般来说，液体热交换系统可比气冷系统有较小的噪音及较佳的效率。然而，传统的液体热交换系统是设计为由许多元件所组成，其增加了总安装时间、泄漏的风险和元件安置的问题。因此，在一些应用中，必须将一个或多个元件 (例如储液槽)放置在电子装置壳体的外侧，从而需要至少一软管从在外侧的储液槽连通入电子装置壳体内以及壳体上或独立组件上的附接机构。

实用新型内容

本实用新型在于提供一种液冷系统，借以解决先前技术中传统液体热交换系统具有总安装时间长、泄漏风险高和组成元件安置的问题。

本实用新型的一实施例所揭露的液冷系统，包含一散热器、一多风扇单元、至少一热交换泵以及多个流体导管。散热器具有一第一内置储液槽以及一第二内置储液槽。多风扇单元设置于第一内置储液槽和第二内置储液槽之间。多个流体导管耦接于热交换泵和散热器，以共同形成供冷却流体循环流动的冷却回路。

根据上述实施例所揭露的液冷系统，其包含具有第一内置储液槽及第二内置储液槽的一散热器、一多风扇单元、至少一热交换泵和多个流体导管。发热装置产生的热被传递至流经热交换泵的冷却流体，然后被输出至散热器。受热的冷却流体流过具有内置储液槽的散热器，沿着多个散热鳍片冷却。冷却流体流至热交换泵以再次开始冷却循环。内置储液槽除了解决随着时间因渗透导致的流体损失，多风扇单元的侧边产生的热也得以消散。此外，内置储液槽消除了对于独立储存槽组件的需求。因此，不再需要在电子组件机箱或电子系统中分配储存槽的位置，从而减少了总安装时间、泄漏的风险和元件安置的问题。

以上关于本实用新型内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本实用新型的原理，并且提供本实用新型的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

除非另有说明，否则附图绘示出了本实用新型所述的创新主题的各观点。参照附图，其中在数个附图中，相似的参考标号代表相似的部位，且结合本实用新型原理各观点的数个散热器鳍片的示例是以举例的方式绘示出，而并非用以限定本实用新型。

图1A为根据本实用新型的一实施例所述的液冷系统的立体示意图。

图1B为图1A的液冷系统的部份分解示意图。

图2A根据本实用新型的一实施例绘示图1A的液冷系统的散热器的第二端的内部。

图2B绘示图1A的液冷系统的散热器的第一和第二端的内部。

图3A根据本实用新型的一实施例绘示图1A的散热器的第二端的内部。

图3B绘示图1A的液冷系统的散热器的第一和第二端的内部。

图4A为根据本实用新型的一实施例所述的另一液冷系统的示意图。图4B 为图4A的液冷系统的分解示意图。

其中，附图标记：

100、400、500 液冷系统

110，510 热交换泵

120，520 流体导管

124，524 第一流动端口

126，526 第二流动端口

130a 第一内置储液槽

130b 第二内置储液槽

150，550 第一腔体

153 第一流动室

160，560 多风扇单元

170，570 第二腔体

173 第二流动室

180，580 散热器

191，591 底部外壳

194，594 纵向流体通道

196，596 散热片

199，599 顶部外壳

具体实施方式

以下通过参照泵单元、储液槽、散热器、水冷头和液冷系统的具体示例来描述与热交换系统有关的各种原理，包括体现创新理念的泵单元、储液槽、散热器、水冷头的配置和示例。更具体地，但不是唯一地，所述创新的原理是由选定的泵单元、储液槽、散热器、水冷头和液冷系统的示例来描述，且为了简明和清楚起见，并未详细描述众所周知的功能或结构。然而，一个或多个所揭露的原理是可结合至泵单元、储液槽、散热器、水冷头和液冷系统的各种其他实施例中，以实现多种所需的结果、特性和/或性能标准中的任何一种。

因此，具有不同于本实用新型所描述特定示例的特性的泵单元、储液槽、散热器、水冷头和液冷系统可体现一种或多种本实用新型的创新原理，并可用于未于本实用新型详述的各式应用。因此，如本领域中具公知常识者在查阅本实用新型后所理解，未在本实用新型详述的泵单元、储液槽、散热器、水冷头和液冷系统的实施方式也落于本实用新型的范围。

在本实用新型中揭露的实施例是关于液冷系统。液冷系统吸取在，例如为但不限于是，一计算机或一服务器系统中的一个或多个发热装置所产生的热。发热装置包含，但不限于是，安装在一主板和/或一扩充卡等的一个或多个中央处理器(Central ProcessingUnit，CPU)、CPU芯片组、一个或多个图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，和/或一个或多个物理处理器(Physics Processing Unit，PPU)。

液冷系统用于配置在一电子组件机箱中，或用于作为包含需要冷却的发热装置的一电子系统的一部份。液冷系统包含至少一液基冷却回路以及一多风扇单元。多风扇单元通过在一散热器的一结构部份处的一固定件(例如为螺栓、螺丝、黏合材料等)耦合至液冷系统的散热器的一后端，以将空气抽出经过散热器流到电子组件机箱或电子系统的一空气室或流到电子组件机箱或电子系统的一外部。本领域中具公知常识者可容易地理解风扇的种类和尺寸是可改变的，只要空气能被抽出经过散热器流到电子组件机箱或电子系统的一空气室或流到电子组件机箱或电子系统的一外部。

在一些实施例中，多风扇单元可为高压(如高气流)风扇。在一些实施例中，多风扇单元可具有强化的扇叶。在一些实施例中，扇叶和/或其他元件(如轴承等)的设计可使运作过程中产生的噪音最小化。在一些实施例中，风扇可使用固定件(如防振铆钉、垫圈等)来构建，其中固定件可用来最小化运作过程中的振动。

每个冷却回路包含一流体空气热交换器(Fluid-To-Air Heat Exchanger)或具有第一和第二内置储液槽的一散热器以及至少一热交换泵。内置储液槽解决了随着时间因渗透导致的流体损失。冷却回路上的元件经由多个流体导管耦接。散热器包含以将这些流体导管附接于其上的至少一第一流动端口以及至少一第二流动端口，以有效地驱动一冷却流体流入及流出至少一热交换泵。发热装置产生的热被传递至流经至少一热交换泵的冷却流体。受热的冷却流体从热交换泵被输出并输入散热器。受热的冷却流体流入且通过具有第一和第二内置储液槽及多个散热鳍片的散热器。冷却流体从散热器流到热交换泵以再次开始冷却循环。虽然冷却回路包含一个热交换泵，但也可有多于一个的热交换泵耦接至散热器。如此，可冷却多个发热装置和/或冷却一更大的热产生区域。各个热交换泵可相邻地配置成多排或有不同的配置，从而允许有弹性的设计以实现供特定应用的结构。

图1A为根据本实用新型的一实施例所述的液冷系统的立体示意图。图1B 为图1A的液冷系统的部份分解示意图。图2A根据本实用新型的一实施例绘示图1A的液冷系统的散热器的第二端的内部。图2B绘示图1A的液冷系统的散热器的第一和第二端的内部。图3A根据本实用新型的一实施例绘示图1A 的散热器的第二端的内部。图3B绘示图1A的液冷系统的散热器的第一和第二端的内部。参照图1A至图3B，一种液冷系统100包含具有第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b的一散热器180、一多风扇单元(multi-fan unit)160、定位于散热器180一侧的至少一热交换泵110以及耦接于热交换泵 110和散热器180的多个流体导管120。发热装置产生的热被传递至流过热交换泵110的冷却流体且被输出至散热器180。受热的冷却流体流到且通过散热器180，而多风扇单元160将热从中排出。冷却流体从散热器180流到热交换泵110以再次开始冷却循环。第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b解决了随着时间因渗透导致的流体损失。

在一些实施例中，所述至少一热交换泵110的数量为二，但本实用新型不以此为限。在另外的实施例中，热交换泵的数量可为一个或二个以上。本领域中具公知常识者可容易地理解所述至少一热交换泵110的数量是可改变的，只要发热装置所产生的热可被传递至流过热交换泵110的冷却流体，然后冷却流体可流到散热器180，而多风扇单元160将热从中排出，然后再次被热交换泵 110接收以再一次开始冷却循环。

在一些实施例中，热交换泵110从附接于其的一进水泵接头，通过一导流槽的一第二远侧泵和一第一近侧泵以及通过与发热装置热接触的一水冷头的一第二表面的一二级缩进水冷头区域(Second-Level Indented Water Block Area) 中的散热鳍片，将冷却流体泵送到附接于其的一出水泵接头。

可能是由塑料材料制造的热交换泵110和流体导管120可被“金属化(metalized)”，以最小化流体的扩散或流体的蒸发。金属可为涂于塑料部位的内侧或外侧中的任一者或二者上的一金属薄涂层。一般来说，整个冷却回路(例如包含散热器)是使用相同的金属材料，例如铜。流体导管120可以是可挠的和/或刚硬的。

液冷系统的冷却流体可为任一种类的冷却流体，例如水、含例如防霉的添加剂的水、含用于改善热传导的添加剂的水，或其他特别成分的冷却流体，如不导电的液体或含有润滑剂添加剂或防腐添加剂的液体。

由交流电或直流电电动马达驱动的热交换泵110的控制较佳地是通过一操作系统或一计算机或电子系统本身的类似装置进行，其中计算机或电子系统包含用于测量一个或多个处理器的负载和/或温度的一装置。使用由操作系统或类似系统执行的测量消除了对用于操作泵的特殊装置的需求。操作系统或一类似系统与用于操作泵的一处理器之间的通信可以沿计算机系统中已建立的通信线路执行，例如USB连接线路。从而，可以提供冷却系统与液冷系统之间的实时通信，而无需任何用于建立通信的特殊装置。

利用计算机系统的操作系统或一类似系统的进一步的控制策略可包括根据所需的冷却能力来平衡热交换泵110的转速。如果需要较低的冷却能力，则可以限制热交换泵110的转速，从而限制由驱动热交换泵110的马达所产生的噪音。

在一些实施例中，具有第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b的散热器180还包含一顶部外壳199、一底部外壳191、以多行和多列设置于其间的多个纵向流体通道194。本领域中具公知常识者可容易地理解顶部外壳199 和底部外壳191可包含一个或多个位于顶部外壳199和底部外壳191之间的中间壳体，且纵向流体通道194及顶部外壳199和底部外壳191可包括到纵向流体通道194的一固定装置，但本实用新型不以此为限。本领域中具公知常识者也可容易地理解纵向流体通道194的总数量、行数和列数是可以改变的，其取决于吸取热的需求程度、性能特点和热交换泵110的数量，以及电子组件机箱或电子系统中用来安装液冷系统100的可用空间，只要发热装置所产生的热可被传递到流过热交换泵110的冷却流体，然后冷却流体可流过纵向流体通道 194，而多风扇单元160将热从中排出，然后再次被热交换泵110接收以再一次开始冷却循环。在一些实施例中，散热器180的纵向流体通道194的总数为二十四个，且这些纵向流体通道194是设置排列为四行和六列。在一些实施例中，纵向流体通道194间具有间隔而彼此独立。行与行之间的间隔大于列与列之间的间隔。

在一些实施例中，多个散热片196横向地跨设于纵向流体通道194的各行之间的相邻间隔以及横跨于三个行列中的每一者。在一些实施例中，每个散热片196相对于纵向流体通道194的每个相邻行以一定角度设置，但本实用新型不以此为限。本领域中具公知常识者可容易地理解各散热片196可能不是以一定角度设置，其是可改变的，或其任何的结合，其取决于所需吸取热的程度，只要每个散热片196大体上跨过纵向流体通道194的各行之间的相邻间隔以及横跨于三个行列中的每一者，使得空气可穿过散热器180且通过散热片196和纵向流体通道194的表面，以对流将热远离散热器180传递。

在一些实施例中，散热器180包含具有一第一流动室153、一第一内置储液槽130a和至少一第一流动端口124的一第一腔体150，以及相对于第一腔体150且具有一第二流动室173、一第二内置储液槽130b和至少一第二流动端口126的一第二腔体170。顶部外壳199、底部外壳191、纵向流体通道194 和散热片196设置于第一流动室153和第二流动室173之间，且各纵向流体通道194使第一流动室153和第二流动室173彼此之间流体连通。多风扇单元 160设置于第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b之间，且第一流动室 153和第二流动室173在第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b之间流体连通。在一些实施例中，可有一螺纹接头附接于第一流动端口124和第二流动端口126以方便地耦接流体导管120于其上，以供冷却流体在冷却回路的流动。在一些实施例中，第一流动端口124和第二流动端口126的数量分别为一个，但本实用新型不以此为限。本领域中具公知常识者可容易地理解第一腔体 150和第二腔体170的位置可以互相交换，且第一流动端口124的数量和第二流动端口126的数量可根据热交换泵110的数量改变，只要发热装置所产生的热可被传递到流过热交换泵110的冷却流体，然后冷却流体可流到散热器180，而多风扇单元160将热从中排出，然后再次被热交换泵110接收以再一次开始冷却循环。在一些实施例中，与第二流动端口126相对的每个第一流动端口 124沿相对于底部外壳191的同一平面且邻近顶部外壳199设置。

在一些实施例中，第一腔体150还包含至少一腔室分隔件，腔室分隔件将冷却流体和每个第一流动端口124分隔且通过一防水密封件与纵向流体通道 194连通以达更有效率的冷却流体的流动。本领域中具公知常识者可容易地理解当热交换泵110的数量改变时，所需的流体流动入口和出口的数量也改变，且用以将冷却流体和每个第一流动端口124分隔且与纵向流体通道194连通的腔室分隔件的数量也改变，只要从每个第一流动端口124流动的冷却流体被一防水密封件分隔以达更有效率的冷却流体的流动。

第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b提供一腔室以储存冷却流体。在液冷系统100的运作过程中，冷却流体的量可被维持在第一内置储液槽 130a和第二内置储液槽130b中。在一些实施例中，经由透明材料，在第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b中的冷却流体的可见部分可让用户视觉地观察冷却回路中的冷却流体的量，并判断何时可能需要添加额外的冷却流体到液冷系统100。不需要为第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b配置额外的空间，随着时间因渗透导致的流体损失可以减轻，且从多风扇单元160的侧边产生的热得以消散，增加了液冷系统100的冷却循环效率。

在一些实施例中，液冷系统100设置为使散热器180位于一水平面中。在其他实施例中，液冷系统100可以定位在一个具有角度的平面中。

在一些实施例中，冷却流体通过散热器180的每个纵向流体通道194的流动方向相同。一般来说，当热交换泵110的转子旋转且迫使受热的冷却流体通过一出水泵接头时，受热的冷却流体流过流体导管120到第一腔体150的每个第一流动端口124，且流过纵向流体通道194。当受热的冷却流体流过每个纵向流体通道194时，空气通过散热器180且通过散热片196和纵向流体通道 194的表面，以将热从散热器180对流传走。冷却的冷却流体(例如比进入第一腔体150的受热冷却流体低5度、10度、15度等)流过第二腔体170和第二流动端口126，通过流体导管120，回到热交换泵110的一进水泵接头，以再一次开始冷却循环。在一些实施例中，散热器180可具有至少350瓦特、介于大约350瓦特至大约500瓦特的范围、小于或等于大约500瓦特等的热交换能力。从多风扇单元160的侧边产生的热得以消散，并且，除了解决随着时间因渗透导致的流体损失，第一内置储液槽130a和第二内置储液槽130b也将热从多风扇单元160的侧边带离。

在一些实施例中，可使用多于一个的液冷系统100来吸取一个或多个发热装置所产生的热。图4A为根据本实用新型的一实施例所述的另一液冷系统的示意图。图4B为图4A的液冷系统的分解示意图。参照图4A和图4B，并参照图1A至图3B，一种液冷系统400包含水平设置的两液冷系统100和500。液冷系统100和500的元件和组件大体上和前述的相同，因此，可以参考前述，并且为了简洁起见将不再重复描述。液冷系统100和500可用以冷却包含于一大面积电子组件机箱或电子系统中的各个发热装置。

在一些实施例中，散热器可由例如为铜的单件导电材料制成，但本实用新型不以此为限。本领域中具公知常识者可容易地理解在其他实施例中，可依据应用、尺寸和可用空间使用其他导电材料。

在一些实施例中，热交换泵110可通过任何适合的固定方法(如锡焊、铜焊或与胶水结合的导热胶)固定于一发热装置。或者，可使用例如为可移除的耦接方法的其他固定方法以确保发热装置的自由表面和液冷系统之间直接热接触。

在一些实施例中，液冷系统用以冷却包含于一电子组件机箱或电子系统中的各个发热装置。在其他实施例中，液冷系统只用以冷却选定的多个发热装置，或只用以冷却一发热装置，而其他发热装置则由其他或补充的装置来冷却。

在各实施例中，提供一种液冷系统，其包含具有第一内置储液槽及第二内置储液槽的一散热器、一多风扇单元、至少一热交换泵和多个流体导管。发热装置产生的热被传递至流经热交换泵的冷却流体，然后被输出至散热器。受热的冷却流体流过具有内置储液槽的散热器，沿着多个散热鳍片冷却。冷却流体流至热交换泵以再次开始冷却循环。内置储液槽除了解决随着时间因渗透导致的流体损失，多风扇单元的侧边产生的热也得以消散。此外，内置储液槽消除了对于独立储存槽组件的需求。因此，不再需要在电子组件机箱或电子系统中分配储存槽的位置，从而减少了总安装时间、泄漏的风险和元件安置的问题。

当前揭露的实用新型构思并非旨在限于本实用新型所示出的实施例，而是与这些实施例的全部范围一致，其与在本实用新型揭露的构思所基于的原理一致。元件的方向和参照，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”等，并不表示绝对的关系、位置和/或方向。元件的用语(例如“第一”和“第二”)并非字面意思，而是区别性的用语。如本实用新型所使用，“包含”的用语涵盖了“包括”和“具有”的概念，且指明了元件、操作和/或群组或其组合的存在，并不意味着排除存在或添加一个或多个其他元件、操作和/或群组或其组合。除非特别说明，否则操作顺序并不意味着绝对的顺序。除非特别声明，否则以单数形式提及的元件(如通过使用冠词“一”或“一个”)并非用以表示“一个且只有一个”，而是“一个或多个”。如本实用新型所使用，“和/或”指“和”或“或”以及“和”及“或”。如本实用新型所使用，范围和子范围指包括其中的整个和/ 或部分值的所有范围，且定义或修改范围和子范围的用语，例如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等，表示子范围和/或上限或下限。本领域中具公知常识者已知或以后将知道的，本实用新型通篇描述的各个实施例的元件的所有结构和功能同等物都旨在被本实用新型所描述和要求保护的特征所涵盖。并且，本实用新型所揭露的内容均不旨在将其献给公众，无论此揭露内容是否最终可以在权利要求中明确地叙述。除非元件或构思明确地使用了用语如“用于…的装置”或“用于…的步骤”，否则在此或以下提出的元件或构思均不得功能手段用语进行解释。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型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实用新型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实用新型所附的权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种液冷系统，其特征在于，包含：

一散热器，具有一第一内置储液槽以及一第二内置储液槽；

一多风扇单元，设置于该第一内置储液槽和该第二内置储液槽之间；

至少一热交换泵；以及

多个流体导管，耦接于该至少一热交换泵和该散热器，以共同形成供一冷却流体循环流动的一冷却回路。

2.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，该散热器包含一第一腔体以及相对于该第一腔体的一第二腔体，该第一腔体具有一第一流动室以及该第一内置储液槽，该第二腔体具有一第二流动室以及该第二内置储液槽，且该第一流动室和该第二流动室在该第一内置储液槽和该第二内置储液槽之间流体连通。

3.根据权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，该第一腔体还具有至少一第一流动端口，该第二腔体还具有至少一第二流动端口，该些流体导管附接于该至少一第一流动端口及该至少一第二流动端口以连接该散热器。

4.根据权利要求2所述的液冷系统，其特征在于，该散热器还包含一顶部外壳、一底部外壳以及多个纵向流体通道，该顶部外壳及该底部外壳设置于该第一流动室和该第二流动室之间，该些纵向流体通道以多行和多列设置于该顶部外壳和该底部外壳之间，且各该纵向流体通道使该第一流动室和该第二流动室彼此之间流体连通。

5.根据权利要求4所述的液冷系统，其特征在于，该散热器还包含多个散热片，该些散热片设置于该第一流动室和该第二流动室之间，且该些散热片横向地跨设于该些纵向流体通道的各行之间的相邻间隔。

6.根据权利要求4所述的液冷系统，其特征在于，该些纵向流体通道的总数为二十四个，且该些纵向流体通道是设置排列为四行和六列。

7.根据权利要求4所述的液冷系统，其特征在于，该些纵向流体通道间具有间隔而彼此独立，且行与行之间的间隔大于列与列之间的间隔。

8.根据权利要求4所述的液冷系统，其特征在于，该散热器还包含位于该顶部外壳和该底部外壳之间的至少一中间壳体。

9.根据权利要求1所述的液冷系统，其特征在于，该些流体导管的内侧和外侧中的任一者或二者上配置有一金属薄涂层。

10.根据权利要求9所述的液冷系统，其特征在于，该金属薄涂层的材质为铜。

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