TW202245579A - 浸沒式冷卻系統、具有其之電子設備及壓力調整模組 - Google Patents
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Abstract
一種浸沒式冷卻系統，包括一箱體、一冷凝結構及一壓力調整模組。箱體具有一第一容納空間，第一容納空間適於容納一散熱介質，至少一發熱構件配置於第一容納空間內而浸於液態的散熱介質中。冷凝結構配置於第一容納空間內而位於液態的散熱介質上方。壓力調整模組具有一第二容納空間，第二容納空間連通第一容納空間。壓力調整模組適於主動地驅動第一容納空間內的一流體流至第二容納空間，以降低第一容納空間內的壓力至低於外界的壓力。此外，一種具有此浸沒式冷卻系統的電子設備及一種壓力調整模組亦被提及。
Description
本發明是有關於一種冷卻系統、具有其之電子設備及壓力調整模組，且特別是有關於一種浸沒式冷卻系統、具有其之電子設備及壓力調整模組。
隨著伺服器的效能發展快速，高效能的伺服器產生大量廢熱。為避免廢熱的堆積造成主機的運作不佳，一些伺服器被設計為將其主機板浸於散熱液中，散熱液吸收主機板之發熱元件產生的熱而氣化並凝結於冷凝管路上，凝結於冷凝管路上的散熱液滴藉由重力落回散熱液中，以此循環達到散熱的效果，即業界所稱之兩相浸沒式冷卻技術。然而，散熱液的價格通常昂貴，若用以容納散熱液空間內的壓力較大，則氣化的散熱液容易逸散至外界，進而增加伺服器的維護成本。
本發明提供一種浸沒式冷卻系統，可避免氣態的散熱介質因壓力大而逸散至外界。
本發明提供一種電子設備，其浸沒式冷卻系統可避免氣態的散熱介質因壓力大而逸散至外界。
本發明提供一種壓力調整模組，適用於上述的浸沒式冷卻系統。
本發明的浸沒式冷卻系統包括一箱體、一冷凝結構及一壓力調整模組。箱體具有一第一容納空間，第一容納空間適於容納一散熱介質，至少一發熱構件配置於第一容納空間內而浸於液態的散熱介質中。冷凝結構配置於第一容納空間內而位於液態的散熱介質上方。壓力調整模組具有一第二容納空間，第二容納空間連通第一容納空間。壓力調整模組適於主動地驅動第一容納空間內的一流體流至第二容納空間，以降低第一容納空間內的壓力至低於外界的壓力。
本發明的電子設備包括至少一發熱構件及一浸沒式冷卻系統。浸沒式冷卻系統包括一箱體、一冷凝結構及一壓力調整模組。箱體具有一第一容納空間，第一容納空間適於容納一散熱介質，發熱構件配置於第一容納空間內而浸於液態的散熱介質中。冷凝結構配置於第一容納空間內而位於液態的散熱介質上方。壓力調整模組具有一第二容納空間，第二容納空間連通第一容納空間。壓力調整模組適於主動地驅動第一容納空間內的一流體流至第二容納空間，以降低第一容納空間內的壓力至低於外界的壓力。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組適於主動地驅動第二容納空間內的流體回流至第一容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的流體為第一容納空間中的氣體。
在本發明的一實施例中，上述的流體為第一容納空間內的液態的散熱介質。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組包括一風箱(bellows)結構及一驅動單元，第二容納空間為風箱結構的一可脹縮空間，驅動單元適於驅動可脹縮空間膨脹以驅動第一容納空間內的氣體往可脹縮空間流動。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元適於驅動可脹縮空間收縮以驅動第二容納空間內的氣體回流至第一容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的第二容納空間位於第一容納空間下方，壓力調整模組包括一閥體，閥體配置於第一容納空間與第二容納空間之間，閥體適於開啟以使第一容納空間內的液態的散熱介質往第二容納空間流動。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組包括一管路及一泵，管路連接於第一容納空間與第二容納空間之間，泵配置於管路的流路上且適於驅動第二容納空間內的液態的散熱介質回流至第一容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組包括一管路及一驅動單元，管路連接於第一容納空間與第二容納空間之間，驅動單元配置於管路中且適於驅動第一容納空間中的氣體通過管路而流至第二容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元適於驅動第二容納空間中的氣體通過管路而回流至第一容納空間。
本發明的壓力調整模組適用於一浸沒式冷卻系統的一第一容納空間的一散熱介質，包括一驅動單元及一第二容納空間，第二容納空間連通浸沒式冷卻系統的第一容納空間，驅動單元驅動第一容納空間的散熱介質流動至第二容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組適於主動地驅動第二容納空間內的流體回流至第一容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的流體為第一容納空間中的氣體。
在本發明的一實施例中，上述的流體為第一容納空間內的液態的散熱介質。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組包括一風箱(bellows)結構，第二容納空間為風箱結構的一可脹縮空間，驅動單元適於驅動可脹縮空間膨脹以驅動第一容納空間內的氣體往可脹縮空間流動。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元適於驅動可脹縮空間收縮以驅動第二容納空間內的氣體回流至第一容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的第二容納空間位於第一容納空間下方，壓力調整模組包括一閥體，閥體配置於第一容納空間與第二容納空間之間，閥體適於開啟以使第一容納空間內的液態的散熱介質往第二容納空間流動。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組包括一管路及一泵，管路連接於第一容納空間與第二容納空間之間，泵配置於管路的流路上且適於驅動第二容納空間內的液態的散熱介質回流至第一容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的壓力調整模組包括一管路，管路連接於第一容納空間與第二容納空間之間，驅動單元配置於管路中且適於驅動第一容納空間中的氣體通過管路而流至第二容納空間。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元適於驅動第二容納空間中的氣體通過管路而回流至第一容納空間。
基於上述，本發明藉由壓力調整模組主動地驅動箱體內的流體往箱體外流動，而可有效降低箱體內的壓力至低於外界的壓力，使其成為負壓狀態。從而，可避免箱體內的氣態的散熱介質因壓力大而逸散至外界。
圖1是本發明一實施例的電子設備的前視示意圖。圖2是圖1的電子設備側視示意圖。圖3是圖1的電子設備的部分構件立體圖。請參考圖1至圖3，本實施例的電子設備100例如是伺服器且包括多個發熱構件110及一浸沒式冷卻系統120。浸沒式冷卻系統120包括一箱體122及一冷凝結構124。箱體122具有一第一容納空間S1，第一容納空間S1適於容納一散熱介質M，發熱構件110例如是主機板，其配置於第一容納空間S1內而浸於液態的散熱介質M中。冷凝結構124配置於第一容納空間S1內而位於液態的散熱介質M上方。
散熱介質M例如是常溫下為液態的介電容液，其例如為沸點介於攝氏40~60度的氟化液或其他適當之散熱介質，本發明不對此加以限制。液態的散熱介質M會吸收發熱構件110產生的熱以降低發熱構件110的溫度，並藉由發熱構件110產生的熱而快速沸騰氣化。當具有高熱能的氣態的散熱介質M在密閉的第一容納空間S1內流動至冷凝結構124時，其會因冷凝結構124內流動的低溫冷凝液而降溫並在冷凝結構124上凝結，冷凝結構124內的冷凝液吸收來自散熱介質M的熱能後流至電子設備100外部進行熱交換而冷卻，冷卻後的冷凝液再流回冷凝結構124，以此不斷循環。另一方面，凝結於冷凝結構124上的散熱介質M液滴藉由重力落回液態的散熱介質M中，以此循環達到散熱的效果。箱體122的蓋體1221適於覆蓋於箱體122上方而密封箱體122的第一容納空間S1，使散熱介質M在密閉的第一容納空間S1內進行上述循環。並且，蓋體1221可展開於箱體122而使箱體110的第一容納空間S1暴露於外界，以便於進行電子設備100之維修或構件之拆卸、更換。
浸沒式冷卻系統120更包括一壓力調整模組126。壓力調整模組126具有一第二容納空間S2，第二容納空間S2連通第一容納空間S1。壓力調整模組126適於主動地驅動第一容納空間S1內的一流體流至第二容納空間S2，以降低第一容納空間S1內的壓力，甚至使其成為負壓狀態。從而，可避免箱體122內的氣態的散熱介質M因壓力大而逸散至外界。此外，壓力調整模組126亦適於主動地驅動第二容納空間S2內的所述流體回流至第一容納空間S1，以避免蓋體1221因所述負壓狀態而難以開啟。
在本實施例中，被壓力調整模組126驅動的所述流體例如為第一容納空間S1中的氣體，其可包含空氣以及氣態的散熱介質M。圖4繪示圖2的壓力調整模組作動。圖5繪示圖3的壓力調整模組作動。具體而言，本實施例的壓力調整模組126包括一風箱結構1261及一驅動單元1262，所述第二容納空間S2為風箱結構1261內的可脹縮空間。驅動單元1262適於如圖4及圖5所示驅動風箱結構1261的可脹縮空間(第二容納空間S2)膨脹，以驅動第一容納空間S1內的氣體往可脹縮空間(第二容納空間S2)流動。
電子設備100例如包含控制器，其依據第一容納空間S1內的壓力而控制驅動單元1262對風箱結構1261之驅動，使第一容納空間S1內維持預定的負壓狀態。此外，所述控制器可控制驅動單元1262驅動可脹縮空間(第二容納空間S2)如圖1至圖3所示收縮，以驅動可脹縮空間(第二容納空間S2)內的氣體回流至第一容納空間S1。所述驅動單元1262可藉由馬達、汽缸等驅動元件而致動，本發明不對其具體形式加以限制。
此外，本發明不對風箱結構的形式加以限制。圖6是本發明另一實施例的風箱結構的立體圖。可將圖3所示的風箱結構1261替換為圖6所示的不同形式的風箱結構1261’，或是替換為其他不同形式者。
圖7是本發明另一實施例的電子設備的部分構件立體圖。圖8是圖7的電子設備的局部放大圖。圖7的電子設備100A與圖3的電子設備100的不同處在於，圖7的壓力調整模組126A包括一管路1263及一驅動單元1264，管路1263連接於第一容納空間S1與第二容納空間S2之間，驅動單元1264例如是風扇且配置於管路1263中。驅動單元1264適於驅動第一容納空間S1中的氣體通過管路1263而流至第二容納空間S2。電子設備100A例如包含控制器，其依據第一容納空間S1內的壓力而控制驅動單元1262對驅動單元1264之驅動，使第一容納空間S1內維持預定的負壓狀態。此外，所述控制器可控制驅動單元1264驅動第二容納空間S2中的氣體通過管路1263而回流至第一容納空間S1。所述驅動單元1264可為風扇等氣流產生元件，本發明不對其具體形式加以限制。
圖9是本發明另一實施例的電子設備的前視示意圖。圖10是圖9的電子設備側視示意圖。圖11是圖9的電子設備的部分構件立體圖。圖12繪示圖9的壓力調整模組作動。圖13繪示圖11的壓力調整模組作動。圖9至圖13的電子設備100B與圖1至圖5的電子設備100的不同處在於，在電子設備100B中，被壓力調整模組126B驅動的所述流體例如為第一容納空間S1中的液態的散熱介質M。
具體而言，在電子設備100B中，第二容納空間S2位於第一容納空間S1下方。壓力調整模組126B包括一閥體1265，閥體1265例如是電磁閥且配置於第一容納空間S1與第二容納空間S2之間。閥體1265適於開啟以使第一容納空間S1內的液態的散熱介質M如圖12及圖13所示往第二容納空間S2流動。藉由減少第一容納空間S1中的液態的散熱介質M的體積，可使第一容納空間S1中的氣體的體積增加而降低氣體壓力。電子設備100B例如包含控制器，其依據第一容納空間S1內的壓力而控制閥體1265開啟，使第一容納空間S1內維持預定的負壓狀態。
此外，壓力調整模組126B更包括一管路1266及一泵1267，管路1266連接於第一容納空間S1與第二容納空間S2之間，泵1267配置於管路1266的流路上且適於驅動第二容納空間S2內的液態的散熱介質M回流至第一容納空間S1。所述控制器亦可依據液位計L所感測到的液位而對閥體1265及泵1267進行控制，以維持預定的散熱介質M的液位。
在其他實施例中，可在電子設備同時配置圖1至圖5所示的壓力控制模組126、圖7所示的壓力控制模組126A、圖9至圖13所示的壓力控制模組126B中的至少任兩者，或是三者皆配置，以更有效率地控制箱體122內的第一容納空間S1的壓力。
100、100A、100B:電子裝置
110:發熱構件
120:浸沒式冷卻系統
122:箱體
1221:蓋體
124:冷凝結構
126、126A、126B:壓力調整模組
1261、1261’:風箱結構
1262、1264:驅動單元
1263、1266:管路
1265:閥體
1267:泵
L:液位計
M:散熱介質
S1:第一容納空間
S2:第二容納空間
圖1是本發明一實施例的電子設備的前視示意圖。
圖2是圖1的電子設備側視示意圖。
圖3是圖1的電子設備的部分構件立體圖。
圖4繪示圖2的壓力調整模組作動。
圖5繪示圖3的壓力調整模組作動。
圖6是本發明另一實施例的風箱結構的立體圖。
圖7是本發明另一實施例的電子設備的部分構件立體圖。
圖8是圖7的電子設備的局部放大圖。
圖9是本發明另一實施例的電子設備的前視示意圖。
圖10是圖9的電子設備側視示意圖。
圖11是圖9的電子設備的部分構件立體圖。
圖12繪示圖9的壓力調整模組作動。
圖13繪示圖11的壓力調整模組作動。
100:電子裝置
122:箱體
1221:蓋體
126:壓力調整模組
1261:風箱結構
1262:驅動單元
M:散熱介質
S1:第一容納空間
S2:第二容納空間
Claims (29)
- 一種浸沒式冷卻系統，包括： 一箱體，具有一第一容納空間，其中該第一容納空間適於容納一散熱介質，至少一發熱構件配置於該第一容納空間內而浸於液態的該散熱介質中； 一冷凝結構，配置於該第一容納空間內而位於液態的該散熱介質上方；以及 一壓力調整模組，具有一第二容納空間，其中該第二容納空間連通該第一容納空間，該壓力調整模組適於主動地驅動該第一容納空間內的一流體流至該第二容納空間，以降低該第一容納空間內的壓力至低於外界的壓力。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該壓力調整模組適於主動地驅動該第二容納空間內的該流體回流至該第一容納空間。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該流體為該第一容納空間中的氣體。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該流體為該第一容納空間內的液態的該散熱介質。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該壓力調整模組包括一風箱結構及一驅動單元，該第二容納空間為該風箱結構的一可脹縮空間，該驅動單元適於驅動該可脹縮空間膨脹以驅動該第一容納空間內的氣體往該可脹縮空間流動。
- 如請求項5所述的浸沒式冷卻系統，其中該驅動單元適於驅動該可脹縮空間收縮以驅動該可脹縮空間內的氣體回流至該第一容納空間。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該第二容納空間位於該第一容納空間下方，該壓力調整模組包括一閥體，該閥體配置於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該閥體適於開啟以使該第一容納空間內的液態的該散熱介質往該第二容納空間流動。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該壓力調整模組包括一管路及一泵，該管路連接於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該泵配置於該管路的流路上且適於驅動該第二容納空間內的液態的該散熱介質回流至該第一容納空間。
- 如請求項1所述的浸沒式冷卻系統，其中該壓力調整模組包括一管路及一驅動單元，該管路連接於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該驅動單元配置於該管路中且適於驅動該第一容納空間中的氣體通過該管路而流至該第二容納空間。
- 如請求項9所述的浸沒式冷卻系統，其中該驅動單元適於驅動該第二容納空間中的氣體通過該管路而回流至該第一容納空間。
- 一種電子設備，包括： 至少一發熱構件；以及 一浸沒式冷卻系統，包括： 一箱體，具有一第一容納空間，其中該第一容納空間適於容納一散熱介質，該至少一發熱構件配置於該第一容納空間內而浸於液態的該散熱介質中； 一冷凝結構，配置於該第一容納空間內而位於液態的該散熱介質上方；以及 一壓力調整模組，具有一第二容納空間，其中該第二容納空間連通該第一容納空間，該壓力調整模組適於主動地驅動該第一容納空間內的一流體流至該第二容納空間，以降低該第一容納空間內的壓力至低於外界的壓力。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該壓力調整模組適於主動地驅動該第二容納空間內的該流體回流至該第一容納空間。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該流體為該第一容納空間中的氣體。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該流體為該第一容納空間內的液態的該散熱介質。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該壓力調整模組包括一風箱結構及一驅動單元，該第二容納空間為該風箱結構的一可脹縮空間，該驅動單元適於驅動該可脹縮空間膨脹以驅動該第一容納空間內的氣體往該可脹縮空間流動。
- 如請求項15所述的電子設備，其中該驅動單元適於驅動該可脹縮空間收縮以驅動該可脹縮空間內的氣體回流至該第一容納空間。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該第二容納空間位於該第一容納空間下方，該壓力調整模組包括一閥體，該閥體配置於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該閥體適於開啟以使該第一容納空間內的液態的該散熱介質往該第二容納空間流動。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該壓力調整模組包括一管路及一泵，該管路連接於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該泵配置於該管路的流路上且適於驅動該第二容納空間內的液態的該散熱介質回流至該第一容納空間。
- 如請求項11所述的電子設備，其中該壓力調整模組包括一管路及一驅動單元，該管路連接於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該驅動單元配置於該管路中且適於驅動該第一容納空間中的氣體通過該管路而流至該第二容納空間。
- 如請求項19所述的電子設備，其中該驅動單元適於驅動該第二容納空間中的氣體通過該管路而回流至該第一容納空間。
- 一種壓力調整模組，適用於一浸沒式冷卻系統的一第一容納空間的一散熱介質，包括: 一驅動單元；以及 一第二容納空間，該第二容納空間連通該浸沒式冷卻系統的該第一容納空間，該驅動單元驅動該第一容納空間的該散熱介質流動至該第二容納空間。
- 如請求項21所述的壓力調整模組，其中該驅動單元適於主動地驅動該第二容納空間內的該散熱介質回流至該第一容納空間。
- 如請求項21所述的壓力調整模組，其中該驅動單元驅動該第一容納空間內的液態的該散熱介質流動至該第二容納空間。
- 如請求項21所述的壓力調整模組，其中該壓力調整模組包括一風箱結構，該第二容納空間為該風箱結構的一可脹縮空間，該驅動單元適於驅動該可脹縮空間膨脹以驅動該第一容納空間內的氣體往該可脹縮空間流動。
- 如請求項24所述的壓力調整模組，其中該驅動單元適於驅動該可脹縮空間收縮以驅動該可脹縮空間內的氣體回流至該第一容納空間。
- 如請求項21所述的壓力調整模組，其中該第二容納空間位於該第一容納空間下方，該壓力調整模組包括一閥體，該閥體配置於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該閥體適於開啟以使該第一容納空間內的液態的該散熱介質往該第二容納空間流動。
- 如請求項21所述的壓力調整模組，其中該壓力調整模組包括一管路及一泵，該管路連接於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該泵配置於該管路的流路上且適於驅動該第二容納空間內的液態的該散熱介質回流至該第一容納空間。
- 如請求項21所述的壓力調整模組，其中該壓力調整模組包括一管路，該管路連接於該第一容納空間與該第二容納空間之間，該驅動單元配置於該管路中且適於驅動該第一容納空間中的氣體通過該管路而流至該第二容納空間。
- 如請求項28所述的壓力調整模組，其中該驅動單元適於驅動該第二容納空間中的氣體通過該管路而回流至該第一容納空間。
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