TWI640239B - 浸入式冷卻系統 - Google Patents

Abstract

浸入式冷卻系統包括一儲液容器、一導管、一組接座及一變容積式儲存容器。儲液容器包含一槽體及一蓋板，槽體具有一儲液空間及位於儲液空間相對二側的一開口及一容器底面，開口連通儲液空間，蓋板設置於開口處且遮蔽儲液空間。組接座具有一卡槽及一通孔，卡槽與通孔相連通。導管的相對二端連接於通孔及槽體。變容積式儲存容器包含相連的一氣嘴及一儲氣本體，儲氣本體具有一儲氣空間，氣嘴插設卡槽，以令儲氣空間透過通孔連通儲液空間。其中，變容積式儲存容器及槽體至容器底面所處之平面的投影不重疊，氣嘴相較於儲氣本體鄰近容器底面。

Description

浸入式冷卻系統

本發明係關於一種浸入式冷卻系統，特別是一種具有變容積式儲存容器的浸入式冷卻系統。

目前電子設備常利用電子元件浸泡於冷卻液中的浸入式液冷系統達到散熱的效果，以令冷卻液可直接吸取電子元件的熱量，並藉由冷卻液吸熱後的相變化將電子元件的熱量帶離，而使得電子元件得以冷卻。

由於浸入式液冷系統常需開蓋維護，故浸入式液冷系統的蓋體為非密封的設置，使得電子元件在啟動的過程中，冷卻液吸熱後產生的冷卻液蒸氣迅速累積而使得浸入式液冷系統內部的壓力增加，進而造成部分的冷卻液蒸氣逸漏於外部而損失。有鑑於此，廠商於浸入式液冷系統上方加裝一儲氣容器，透過儲氣容器暫時儲存汽化後的冷卻液蒸汽。

然而，為了避免位於浸入式液冷系統上方的儲氣容器阻擋了浸入式液冷系統的蓋體的開闔，廠商僅能將蓋體縮小且側移，以令蓋體可順暢地開關。但是，將蓋體縮小的設計亦使得蓋體所遮蔽的開口亦相對應地縮小，進而造成維護人員對於位於浸入式液冷系統內部的電子元件維護所需的空間不足，以令維修人員難以進行作業。

本發明在於提供一種浸入式冷卻系統，藉以解決先前技術中浸入式液冷系統的開口大小受到儲氣容器的限制而導致維修人員難以進行維護的問題。

本發明之一實施例所揭露之一種浸入式冷卻系統，適用於儲存冷卻一電子元件的一液體。浸入式冷卻系統包括一儲液容器、一導管、一組接座及一變容積式儲存容器。儲液容器包含一槽體及一蓋板，槽體具有一儲液空間及位於儲液空間相對二側的一開口及一容器底面，開口連通儲液空間，蓋板設置於開口處且遮蔽儲液空間，儲液空間用以儲存液體。導管的一端連接於槽體。組接座具有一卡槽及一通孔，卡槽與通孔相連通，且導管的另一端連接於通孔。變容積式儲存容器包含相連的一氣嘴及一儲氣本體，儲氣本體具有一儲氣空間，氣嘴插設卡槽，以令儲氣空間透過通孔連通儲液空間。其中，變容積式儲存容器及槽體至容器底面所處之平面的投影不重疊，氣嘴相較於儲氣本體鄰近容器底面，且液體吸熱汽化的氣體經過導管、通孔、氣嘴而儲存至儲氣空間。

根據上述實施例所揭露的浸入式冷卻系統，因變容積式儲存容器及槽體至容器底面所處之平面的投影不重疊的設置，即變容積式儲存容器設置於槽體旁且不會遮蔽設置於槽體之開口的蓋板，使得廠商可將槽體的開口設計為維護人員可輕易地對於位於浸入式冷卻系統內部的電子元件維護的大小。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

請參閱圖1。圖1為根據本發明第一實施例所揭露的浸入式冷卻系統裝載液體的立體示意圖。

本實施例的浸入式冷卻系統10，適用於儲存冷卻一電子元件12的一液體11。在本實施例中的液體11例如為介電液，且介電液具備低沸點的特性，以避免電子元件12在液體沸騰之前便因為過熱而損壞。

本實施例的浸入式冷卻系統10包含一儲液容器100、一組接座200、一導管300及一變容積式儲存容器400。

請參閱圖2至圖4。圖2為圖1的變容積式儲存容器分離於組接座的示意圖。圖3為圖2的剖視圖。圖4為圖1的剖視圖。

儲液容器100包含一槽體110及一蓋板120，槽體110具有一儲液空間111及位於儲液空間111相對二側的一開口112及一容器底面113。開口112連通儲液空間111，蓋板120是透過壓合的方式設置於開口112處且遮蔽儲液空間111。儲液空間111用以儲存液體11，且液體11用以冷卻電子元件12。在本實施例中，因蓋板120是透過壓合的方式設置於開口112處，故儲液空間111的氣壓與槽體110外部的氣壓需保持平衡，以確保蓋板120可緊密地壓合於槽體110上。

組接座200固定於儲液容器100的槽體110，且組接座200具有一第一表面210、一第二表面220、一卡槽230及一通孔240。第一表面210與第二表面220相對。卡槽230自第一表面210凹陷而形成相連的一內壁面231及一槽底面232，且內壁面231具有一內螺紋2311。通孔240自第二表面220凹陷並穿透槽底面232，而令卡槽230與通孔240相連通。卡槽230的寬度W1大於通孔240的寬度W2。

在本實施例中，二導管300的材質為金屬材質，且二導管300的各相對二端分別連接槽體110與二通孔240。

在本實施例中，組接座200為固定於儲液容器100的槽體110的設置，並非用以限定本發明。在其他實施例中，組接座可設置於其他的架體上。

變容積式儲存容器400包含一氣嘴410、一儲氣本體420及一固定環430。在本實施例中，氣嘴410例如為具有壓動閥件的接頭。氣嘴410包含一凸緣部411及一連接柱部412，凸緣部411自連接柱部412的徑向R凸出，且連接柱部412遠離凸緣部411的一端連接於儲氣本體420。在本實施例中，儲氣本體420例如為透過熱壓形成的鋁箔袋，且儲氣本體420各具有一儲氣空間421。固定環430套設於連接柱部412，且固定環430的內徑W3小於凸緣部411的寬度W4，以及固定環430具有一外螺紋431。

在本實施例中，變容積式儲存容器400的儲氣本體420為鋁箔袋的設計，並非用以限定本發明。在其他實施例中，儲氣本體亦可為風箱結構。

氣嘴410以平行容器底面113的法線方向N，及氣嘴410以相較於儲氣本體420靠近容器底面113的插設方式可分離地插設卡槽230，並透過固定環430的外螺紋431分別與卡槽230之內壁面231的內螺紋2311結合，以令凸緣部411被抵壓於固定環430與槽底面232之間，而將氣嘴410固定於卡槽230內。當氣嘴410固定於卡槽230內時，變容積式儲存容器400及槽體110至容器底面113所處之平面S的投影P1、P2不重疊。儲氣空間421透過通孔240連通儲液空間111，以令液體11吸收電子元件12的熱量而汽化的氣體經過導管300、通孔240及氣嘴410而儲存至儲氣空間421。

在本實施例中，變容積式儲存容器400是以平行容器底面113的法線方向N插入卡槽230內，但並不以此為限。在其他實施例中，變容積式儲存容器可沿與容器底面的法線方向夾一銳角的方向插入卡槽。

本實施例的浸入式冷卻系統10中，因變容積式儲存容器400插入組接座200時，變容積式儲存容器400與槽體110至容器底面113所處之平面S的投影P1、P2不相疊，即變容積式儲存容器400設置於槽體110旁且不會遮蔽設置於槽體110之開口112處的蓋板120，使得廠商在設計槽體110的開口112時，不會受到變容積式儲存容器400的限制，而可將開口112設計為方便維護人員進行維護的大小。

接著說明液體11於浸入式冷卻系統10循環的過程，請連同圖4一併參閱圖5，圖5為圖4的液體於儲氣空間冷卻的剖視示意圖。

如圖4所示，位於儲液容器100的儲液空間111的液體11吸收電子元件12的熱量後，會汽化成氣體並沿箭頭A1上升而累積於儲液空間111的上部。當位於儲液空間111的上部的氣體累積至一定程度後會於儲液空間111內形成氣體壓力，此壓力會使氣體經由箭頭A2所指之路徑沿導管300送往組接座200的通孔240。接著，氣體再經通過插設於卡槽230(如圖3所示)的氣嘴410而進入儲氣空間421儲存。

在本實施例的浸入式冷卻系統10中，因變容積式儲存容器400的設置，使得累積於儲液空間111上部的氣體得以輸送至變容積式儲存容器400的儲氣空間421。也就是說，變容積式儲存容器400的儲氣空間421可調節儲液空間111內的壓力。如此一來，槽體110的儲液空間111之壓力可與槽體110外的壓力保持平衡，以確保蓋板120緊密蓋合於槽體110。

如圖5所示，待電子元件12停止運作之後，此時位於儲液空間111的液體11不再汽化，而造成儲液空間111內部的壓力降低而形成負壓，以令原本位於儲氣空間421的氣體經由箭頭A3所指之路徑吸回儲液空間111，且吸回儲液空間111的氣體經冷凝後轉變成液體11，待電子元件12運作時再進行吸熱。

同理地，當儲液空間111內部因電子元件12停止運作而形成負壓時，原本位於儲氣空間421的氣體被吸回至儲液空間111，而又使槽體110的儲液空間111之壓力恢復到與槽體110外的壓力保持平衡的狀態。

在本實施例中，液體11汽化之後所形成的氣體具有腐蝕性的特性。因此，本實施例的導管300為金屬材質可確保液體11汽化後所形成的氣體在經過導管300時，不會對於金屬的導管300腐蝕而造成氣體外露。

請再參閱圖5，當氣體儲存於儲氣空間421時，因儲氣本體的材質為金屬鋁箔，有利於位於儲氣空間421的氣體與外界進行熱交換，使得氣體在儲氣空間421冷凝為液體11。此外，再因變容積式儲存容器400的氣嘴410較儲氣本體420鄰近儲液容器100的容器底面113，且氣嘴410是沿平行容器底面113的法線方向N插入卡槽230(如圖3所示)的設置。即變容積式儲存容器400是以直立地插設於組接座200的方式，使得氣體冷凝為液體11後可藉由重力並透過導管300流回儲液空間111，而再吸收電子元件12的熱量。

此外，儲氣本體420採用熱壓的方式所形成的設計，相較於採用黏著膠的方式更可確保液體11或液體11汽化後的氣體不會造成儲氣本體420的密封效果失效。

請再參閱圖4，當維護人員需對於位於儲液空間111的電子元件12進行維護時，可先將變容積式儲存容器400拔除後，使得原本儲存於儲氣空間421的氣體或是液體11被封存在儲氣本體420內。如此一來，待維護人員維修完畢後，將變容積式儲存容器400插回組接座200，即可使儲存於儲氣空間421的氣體或是液體11再繼續循環使用。

在前述實施例中，組接座200上僅設有一變容積式儲存容器400。但並不以此為限。請參閱圖6，圖6為根據本發明第二實施例所揭露的浸入式冷卻系統裝載液體的立體示意圖。在本實施例的浸入式冷卻系統10’中，組接座200’上設有二變容積式儲存容器400’，且二變容積式儲存容器400’分別透過二導管300’連接於儲液容器100’的槽體110’。

上述實施例的浸入式冷卻系統中僅設有一組接座的設置，但並不以此為限。在其他實施例中，組接座可設置多組，且設置於組接座的變容積式儲存容器的數量可依據廠商的設計進行增減。

根據上述實施例所揭露的浸入式冷卻系統，因變容積式儲存容器及槽體至容器底面所處之平面的投影不重疊的設置，即變容積式儲存容器設置於槽體旁且不會遮蔽設置於槽體之開口的蓋板，使得廠商可將槽體的開口設計為維護人員可輕易地對於位於浸入式冷卻系統內部的電子元件維護的大小。

此外，透過變容積式儲存容器的設置，使得調節儲液空間內部的壓力得以被調節，藉此可確保槽體之儲液空間內部的壓力與槽體外的壓力保持平衡，以令蓋板可緊密地蓋合於槽體上。

再者，因儲氣本體的材質為金屬鋁箔，使得位於儲氣空間的氣體有利於與外界進行熱交換，以令氣體在儲氣空間冷凝為液體。另外，又因變容積式儲存容器為直立地插設於組接座的設置，使得冷凝過後的液體可透過重力的幫助而有效地流回槽體的儲液空間內再進行吸熱。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10、10’‧‧‧浸入式冷卻系統

11‧‧‧液體

12‧‧‧電子元件

100、100’‧‧‧儲液容器

110、110’‧‧‧槽體

111‧‧‧儲液空間

112‧‧‧開口

113‧‧‧容器底面

120‧‧‧蓋板

200、200’‧‧‧組接座

210‧‧‧第一表面

220‧‧‧第二表面

230‧‧‧卡槽

231‧‧‧內壁面

2311‧‧‧內螺紋

232‧‧‧槽底面

240‧‧‧通孔

300、300’‧‧‧導管

400、400’‧‧‧變容積式儲存容器

410‧‧‧氣嘴

411‧‧‧凸緣部

412‧‧‧連接柱部

420‧‧‧儲氣本體

421‧‧‧儲氣空間

430‧‧‧固定環

431‧‧‧外螺紋

W1、W2、W4‧‧‧寬度

W3‧‧‧內徑

R‧‧‧徑向

N‧‧‧方向

A1、A2、A3‧‧‧箭頭

S‧‧‧平面

P1、P2‧‧‧投影

圖1為根據本發明第一實施例所揭露的浸入式冷卻系統裝載液體的立體示意圖。 圖2為圖1的變容積式儲存容器分離於組接座的示意圖。 圖3為圖2的剖視圖。 圖4為圖1的剖視圖。 圖5為圖4的液體於儲氣空間冷卻的剖視示意圖。 圖6為根據本發明第二實施例所揭露的浸入式冷卻系統裝載液體的立體示意圖。

Claims (10)

1. 一種浸入式冷卻系統，適用於儲存冷卻一電子元件的一液體，包括： 一儲液容器，包含一槽體及一蓋板，該槽體具有一儲液空間及位於該儲液空間相對二側的一開口及一容器底面，該開口連通該儲液空間，該蓋板設置於該開口處且遮蔽該儲液空間，該儲液空間用以儲存該電子元件及該液體；一導管，該導管的一端連接於該槽體；一組接座，具有一卡槽及一通孔，該卡槽與該通孔相連通，且該導管的另一端連接於該通孔；以及 一變容積式儲存容器，包含相連的一氣嘴及一儲氣本體，該儲氣本體具有一儲氣空間，該氣嘴插設該卡槽，以令該儲氣空間透過該通孔連通該儲液空間；其中，該變容積式儲存容器及該槽體至該容器底面所處之平面的投影不重疊，該氣嘴相較於該儲氣本體鄰近該容器底面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之浸入式冷卻系統，其中該組接座具有相對的一第一表面及一第二表面，該卡槽自該第一表面凹陷而形成相連的一內壁面及一槽底面，該通孔自該第二表面凹陷並穿透該槽底面，該變容積式儲存容器更包含一固定環，該氣嘴包含一凸緣部及一連接柱部，該凸緣部自該連接柱部的徑向方向凸出，該連接柱部遠離該凸緣部的一端連接於該儲氣本體，該固定環套設於該連接柱部，且該固定環抵壓該凸緣部並固定於該卡槽的該內壁面，以令該凸緣部被抵壓於該固定環與該槽底面之間。
3. 如申請專利範圍第2項所述之浸入式冷卻系統，其中該卡槽的寬度大於該通孔的寬度。
4. 如申請專利範圍第2項所述之浸入式冷卻系統，其中該固定環的內徑小於該凸緣部的寬度。
5. 如申請專利範圍第2項所述之浸入式冷卻系統，其中該內壁面具有一內螺紋，該固定環具有一外螺紋，該內螺紋與該外螺紋結合，以令該固定環固定於該卡槽內。
6. 如申請專利範圍第1項所述之浸入式冷卻系統，其中該變容積式儲存容器的該儲氣本體為鋁箔袋體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之浸入式冷卻系統，其中該變容積式儲存容器的該儲氣本體為風箱結構。
8. 如申請專利範圍第1項所述之浸入式冷卻系統，其中該導管為金屬材質。
9. 如申請專利範圍第1項所述之浸入式冷卻系統，其中該蓋板是以壓合的方式設置於該槽體的該開口處。
10. 如申請專利範圍第1項所述之浸入式冷卻系統，其中該變容積式儲存容器插設於該卡槽的方向平行於該容器底面的法線。