TW200950676A - Coolant cooling system and its method for electronic device - Google Patents

Description

200950676 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於―種電子設備之冷媒冷卻“及其方法， 特別是指-種以簡嶋系統之低溫冷媒迴路，進行電子設 備之冷部m電子a備之運轉溫度遠遠低於—般氣冷式散勒 方法所無輯収㈣，並且亦可避免電子設備表面產p 露之現象之電子設備之冷媒冷卻系統及其方法。 【先前技術】 一般習知技術之電子設備冷卻系統，多採用高溫氣冷式 或高溫液冷式’以避免電子設備發生結露等情形，…部 效率低、所佔空間也大。另夕卜’對於其他改利用低溫液態冷 媒之電子設備冷卻系統，其因聚焦於如何設計-極為精密之 系統，以避免電子設備結露之問題1而，最終卻論為-實 體機構，致使其控制程序與感測器裝置皆極為複雜且f作成 本相當昂貴之系統。 ❹ 』另’由於空氣之熱傳性能差’致使氣冷式散熱方法需求 杈大之散熱空間，包含電子設備機殼及周圍環境空間。電子 •又備之散熱對於其運作效能與設備體積之影響甚大，舉例而 \變頻器之散熱鰭片佔了 50%以上之變頻器機體空間。傳 統貝料中心（Data Center)之散熱技術與空調環境控制是採用 氣冷式散熱技術，目電腦伺服器之單位發熱量極高，必須以 極大量之氧流冷卻電腦伺服器，並且為了確保氣流適當之分 200950676 配與流動，資料中光 打γ 足工間级彳必須考慮採用高架地板’並 且要設計足夠之走道空間與回風空間。 由匕可見’上述習用冷卻系統仍有諸多缺失，實非—良 善之設計者，而亟待加以改良。 本案發明人鑑於上述習用冷卻系統所衍生的各項缺點， 、◊力以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於 •成功研發完成本件電子設備之冷媒冷卻系統及其方法。 0 【發明内容】 本發明之目的即在於提供一種透過該冷卻系統除了可有 丈率地利用低溫冷媒將電子設備發熱量移除之外，並可讓電 子叹備之運轉溫度遠低於一般氣冷式散熱方法無法達到之 随度，以及避免電子設備之表面產生結露情形之電子設備之 冷媒冷卻系統及其方法„ 本發明之另一目的係在於提供一種可確保電子設備運轉 〇 之安全、效能提升以及降低設備需求，並可微小化電子設備 及節約能源等效益之電子設備之冷媒冷卻系統及其方法d ' 可達成上述發明目的之電子設備之冷媒冷卻系統及其方 法，其中該殼體上之一側設置有一送風扇，該送風扇係可引 進低溫之氣流至殼體内’藉以降低殼體内之溫度，而於另一 側開設有一開口，該開口係供殼體内高溫之氣流由此排出至 外部’又於殼體内設置有一電子基板，由於該電子基板上具 有其他電子零件將會產生高溫，再於電子基板上設置有一中 200950676 溫蒸發器，而中溫蒸發器分別具有—輸八端及輸出端，冷媒 即由該輪人端輸人至中溫蒸發器内，藉以降低電子基板所產 生之高溫，另於輪人端上設置有一節流裝置，而於輪出端卜 嶋置有-節流裝置，且該節流裳置會再與—低溫蒸發器 相連、’且於低溫基發器 …、货益之下側s又置有—集水盤，該集水盤 係盛裝低溫蒸發器將氣流凝結之液態水，而該集水盤並連結 •有-排水管’透過該排水管將冷凝水由此排出至殼體外部’ β ^於低溫蒸發器連結有—輸出端，使經過低溫蒸發器之液氣 態冷媒再連接至冷U統之受液器或㈣ 壓縮循環；上述各構件皆透過導管相連結成—冷卻 過冷媒及氣流針對雷.早其i 土板進仃熱父換，透過該冷卻系統除 丁有效率地利用低溫冷媒將電子設備之發熱量移除，並可讓 電子設備之運轉溫度遠低於一般氣冷式散熱方法無法達到 之溫度>以及避免電子設備之表面產生結露情形。 〇 【實施方式】 «月，閱圖所不，為本發明所提供之電子設備之冷媒冷 •卻系統及其方法之架構圖，其主要包括有： - -殼體卜該殼體1任-側至少設置有一個以上之送風 扇11，D亥送風扇11係可引入氣流進人殼體i内，而送風扇 11上設置有一低溫基路哭彳1 _ …發器12 ’於殼體1任一側係至少開設 有個以上之開口 13，該開口 13係供氣流由此排出矣殼體 1之外部’該延風扇11位置係可為任意數量、任意位置，以 200950676 確保氣流流動方向係由低μ节 低/皿畓發器12弓丨入，往中溫蒸發器 2 1之方向排出；該低溫墓發 …知Μ 12下側係可設置有一集水盤 5，以盛裝低溫蒸發器Ϊ 2將氣浐# # & 孔叫凝結之液態水，並可再透過 一排水管6將液態水排出至殼 王从體〗外；該開口丨3位置係可 為任意數量、任意位置，以確伴 隹保乳流流動方向係由低溫蒸發 器12引入，往中溫蒸發琴2 1少+ & …、讨益2 J之方向排出； 一電子基板2,該電子基板2 上δ又置有—中溫蒸發器2 ]; 〇 該電子基板2上設置有其他電子零件； 一輸入端3，該輸入端3係由— 丁田導官31連接於電子基板 2之一側，並於導管3 i上連接— ^ ^ 即机裴置32 ·’該輪入端3 係供液態冷媒由此輸入；該節流裝 ， P L衮置32係可供膨脹液態冷 媒達到降低液態冷媒溫度功能之任何裝詈，^ , 斤 重例如膨脹閥 ''毛 細管、孔口板等；該液態冷媒係可為 ^ 卜°丨冷凍系統供給或 错由液冷媒泵加壓提；該液態冷媒係可 』间伽與南壓之液態 ❹ 冷媒； 輸出端4 ’該輸出端4係由一導管4〗、杳名* • g 41連接於電子基板 2之另一側，並於導管4丨上連接有—節流 - * 双'罝42 5再透過 貧4 1連接於低溫蒸發器1 2，並經由導管*〗4 41會連接至低溫 4發器出口端43 ’該低溫蒸發器出口端ο係 〆 '货、會連接至冷凍 糸統之受液器或壓縮機（圖中未表示），以便 a 一 丹一人進行壓縮循 年’藉以形成一可不斷循環冷卻之系統； 200950676 冷 …藉由上述各構件之組成，即形成本件電子設備之冷媒 卻系統及其方法D . 請參閱圖二所示’為該電子設備之冷媒冷卻系統及其方 法之步驟流程圖’為了能讓審查員能夠更清楚瞭解本發明之 技術’遂將其主要步驟流程列舉如下： 步驟- 1G1 :係將液態冷媒由輸人端導管輪人至中溫蒸 ❹ ❹ 發器内’而與中溫蒸發器相接觸之電子基板將會被其料 卻； 步驟—1 02 .該中溫蒸發器内之液態冷媒帶走電子基板 上之熱量後’液氣態冷媒再經由輸出端之導管流經其」夕節 流裝置’以進行第二階段之膨脹，液氣態冷媒會再流至低溫 蒸發器，並且使透過送風扇引入之氣流進行降溫； 步驟三103:殼體内之氣流由送風扇引入後，將再經過 低溫蒸發器進行降溫’而氣流將會流經電子基板，藉以移除 電子基板及設置於電子基板上其他電子零件之發熱量，而氣 流會再由開口排出至殼體外； 步驟四1G4:當低溫蒸發器之液氣態冷媒與氣流進行熱 交換後。夜氣態冷媒會再連接至冷凍系統之受液器或壓縮 機’致使液氣態冷媒再次回到冷卻系統進行壓縮循環； 根據熱力學之原理，當液態冷媒經過各個節流裝置時， 將進行液態冷媒之膨脹，其經過每一個節流裝置時，其溫产 200950676 將會低於上一個節流裝置内液離 ^ 〜、7媒之溫度，且低溫墓發玛 可將引入空氣之露點溫廣降 '' ·肀侍比電子基板表面溫度更低；再 根據濕空氣原理，電子呀据本u “ 子°又備表面溫度高於周園空氣之露點溫 度時，即可避免電子嗖借# 又備表面不會發生結露之情形。 本發明所提供之電子設借 ?媒冷卻系統及其方法，盥 其他習用技術相互比較時， 町更具有F列之優點： 1 本發明係在於提供一籀费 ❹ 種u過该冷卻系統除了可有效率 地利用低溫冷媒將雷子供_名乂#旦 冤子叹備發熱量移除之外，並可讓電子設 備之運轉溫度遠低於一船裔八斗、4 -、叙轧冷式政熱方法無法達到之溫 度’以及避免電子設備之表面產生結露情形。 2·本發明係在於提供一種可確保電子設備運轉之安全、

效能提升以及降低設備雹I 、叹侑而求，並可微小化電子設備及節約能 源專效益。 上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說 ©明’惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離 本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之 專利範圍中。 紅上所述，本案不但在技術思想上確屬劍新，並能較習 用物品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之 法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件 發明專利申請案，以勵發明，至感德便。 【圖式簡單說明】 10 200950676 請參閱以下有關本發明一較佳實施例之詳細說明及其附 圖，將可進一步瞭解本發明之技術内容及其目的功效；有關 該實施例之附圖為： 圖一為本發明所提供之電子設備之冷媒冷卻系統及其方 法之架構圖；以及 圖二為該電子設備之冷媒冷卻系統及其方法之步驟流程 圖。 ^ 【主要元件符號說明】 - 1殼體 11送風扇 12低溫蒸發器 13開口 2電子基板 21中溫蒸發器 3輸入端 31導管 . 32節流裝置 . 4輸出端 41導管 42節流裝置 43低溫蒸發器出口端 5集水盤 11 200950676

6排水官 101步驟一 102步驟二 1〇3步驟三 104步驟四 12

Claims (1)

1. 200950676 十、申請專利範圍： 1. 一種電子設備之冷媒冷卻系統，其包括有： 设體’該殼體任一側至少設置有一個以上之送風扇’ n玄送風扇係可引入氣流進入殼體内，而殼體設置有—低 溫蒸發器，於殼體任一側係至少開設有一個以上之開 口’該開口係供氣流由此排出至殼體之外部； 一電子基板，該電子基板上設置有—中溫蒸發器； 〇 輸入端，該輸入端係由一導管連接於電子基板之— - 側’並於導管上連接一節流裝置； 一知出端，該輪出端係由一導管連接於電子基板之另— 側，並於導管上依序連接一節流裝置 '低溫蒸發器及— 輸出端，使經過低溫蒸發器之液氣態冷媒再連接至冷净 系統之受液器或壓縮機，藉以形成—可不斷循環冷卻 系統； Ο 賴由上述各構件之組成，即形成本件電子設備之冷媒冷 卻系統之架構。 -2‘如申請專利範圍第1項所述之電子設備之冷媒冷卻系 統’其中s亥低溫蒸發器下側係可設置有一集水盤， 以'盛 裝低溫蒸發器將氣流凝結之液態水，並可再透過—排水 管將液態水排出至殼體外。 3.如申請專利範圍第1項所述之電子設備之冷媒冷卻系 統，其中該電子基板上設置有其他電子零件。 13 200950676 所述之電子設備之冷媒冷卻系 4*如申請專利範圍第1項 統’其中該輸入端係供液態冷媒由此輸 i如中請㈣_第【項所述之電子設備之冷媒冷卻系 統，其中該節流裝置係可供膨脹液態冷媒達到降低液態 冷媒溫度功能之任何裝置’例如膨脹閥、毛細管、孔口 板等 6· >申叫專利範圍第1項所述之電子設備之冷媒冷卻系 ❹ &其中缝11冷媒係可為由外部冷㈣統供給或藉由 ' 液冷媒泵加壓提供。 '如申請專利範圍第！項所述之電子設備之冷媒冷卻系 '八中〇中/m洛發器之冷媒狀態係為較為高溫與較為 高壓之液態冷媒。 8·如申請專利範圍第】項所述之電子設備之冷媒冷卻系 統，其中該送風扇位置可為任意數量、任意位置，以確 ® #氣流流動方向係由低溫蒸發器引入，往中溫蒸發器之 方向排出。 9.如申請專利範圍第j項所述之電子設備之冷媒冷卻系 統，其中該開口位置可為任意數量、任意位置，以確保 乳”丨L "IL動方向係由低溫蒸發器引入往中溫蒸發器之方 向排出。 10· —種電子設備之冷媒冷卻方法，其步驟包括有 14 200950676 步驟-.係將液態冷媒由輪人端導管輸人至中溫蒸發器 内’而與中溫蒸發器相接觸之電子基板將會被其所冷卻； 步驟二：該中溫蒸發器内之液氣態冷媒帶走電子基板上 之’、、、量後#經由輸出端之導管流經其上之節流裝置， 二進行第二階段之膨脹’液氣態冷媒會再流至低溫蒸發 器’並且使透過送風扇弓丨人之氣流進行降溫； 步驟三：殼體内之翁、、* 士…n a Ο “由达風扇引入後’將再經過低严 蒸發器進行降溫’而氣流將會流經電子基板，藉以移除 熱量， 電子基板及設置於電子基板上其他電切件之❸ 而氣流會再由開口排出至殼體外； “ 步驟四：當低溫蒗發玛 …赞益·^液耽態冷媒與氣 後*會再由輸出端導管連接至W 進仃熱交換 守&運接至冷凍系統之受液器 機，致使液氣態冷媒再次回到 B或壓縮 小、、先進行壓縮循環。