TWI655895B - 機櫃式散熱系統 - Google Patents

Abstract

本案係提供一種機櫃式散熱系統，包括分別對應於複數電子計算機設備的複數冷盤、散熱器、冷卻液分配裝置、用以驅動氣流的風扇以及連接於該些冷盤、散熱器與冷卻液分配裝置之間的歧管裝置，且流體介質係於該些冷盤、散熱器、冷卻液分配裝置以及歧管裝置中進行循環，以排解該些電子計算機設備所產生的熱能。

Description

機櫃式散熱系統

本案係涉及散熱的領域，尤其係關於一種散熱系統。

在科技的進步與普及下，各種電子計算機設備早已成為人們日常生活中不可或缺的角色，例如網路儲存設備、伺服器設備等。一般來說，該些電子計算機設備可存放在由冷軋鋼板或合金製作的機櫃中，藉以獲得保護並屏蔽電磁干擾，同時還可被有序、整齊地排列，且方便日後維護與維修。

隨著大數據與互聯網時代的來臨，該些電子計算機設備的處理能力日益增強，熱量的產生亦隨著越來越大，而如何有效地對存放有該些電子計算機設備的機櫃進行散熱會是直接影響該些電子計算機設備之性能與壽命的關鍵；另一方面，在節能省電的訴求下，如何以較低的電力獲得較佳的散熱效果亦是被受 關注的課題。

請參閱圖5，其為習知機櫃式散熱系統的系統概念示意圖。習知的機櫃式散熱系統7包括複數冷盤(cold plate)71、歧管裝置(manifold)72、冷卻液分配裝置(CDU,coolant distribution unit)75以及冰水主機(chiller)76，且歧管裝置72包括第一流體歧管77以及第二流體歧管78；其中，該些冷盤71分別用以與存放在機櫃(圖未示)的複數電子計算機設備8相搭配，例如每一冷盤71熱接觸於相對應之電子計算機設備8的熱源，且每一冷盤71具有一冷盤入口711以及一冷盤出口712，又，第一流體歧管77具有一第一歧管入口771與分別對應於該些冷盤71的複數第一歧管出口772，且第二流體歧管78具有分別對應於該些冷盤71的複數第二歧管入口781以及一第二歧管出口782，而冷卻液分配裝置75具有一第一冷卻液分配裝置入口751、一第一冷卻液分配裝置出口752、一第二冷卻液分配裝置入口753以及一第二冷卻液分配裝置出口754，且冰水主機76具有一冰水主機入口761以及一冰水主機出口762。

再者，每一冷盤71的冷盤入口711與第一流體歧管77上相對應的第一歧管出口772流體連通，且每一冷盤71的冷盤出口712與第二流體歧管78上相對應的第二歧管入口781流體連通，而冷卻液分配裝置75的第一冷卻液分配裝置入口751與第二流體歧管78的第二歧管出口782流體連通，且冷卻液分配裝置75的第一冷卻液分配裝置出口752與第一流體歧管77的第一歧管入口771流體連通，因此，冷盤71、歧管裝置72以及冷卻液分配裝置75形成第 一流體循環迴路。

其中，第一流體循環迴路內填充有第一流體介質(圖未示)，且歧管裝置72在機櫃式散熱系統7中提供管道連接、承擔均流與導通的功能，而冷卻液分配裝置75可平均地或智能地依據實際應用情況而將其中的第一流體介質經由歧管裝置72的第一流體歧管77帶往各個冷盤71。

又，冰水主機76的冰水主機入口761與冷卻液分配裝置75的第二冷卻液分配裝置出口754流體連通，且冰水主機76的冰水主機出口762與冷卻液分配裝置75的第二冷卻液分配裝置入口753流體連通，因此，冰水主機76與冷卻液分配裝置75之間形成第二流體循環迴路。其中，第二流體循環迴路內填充有第二流體介質(圖未示)，而冰水主機76可視為後端的散熱機制，主要是提供對第一流體循環迴路內之第一流體介質進行解熱的功能，也就是說，第一流體循環迴路內的第一流體介質以及第二流體循環迴路內的第二流體介質可在不互相混合下於冷卻液分配裝置75中進行熱交換。

接下來說明習知機櫃式散熱系統7的運作流程。於第一流體循環迴路中，流經冷盤71的第一流體介質因應與冷盤71相搭配之電子計算機設備8的熱源而受熱，受熱後的第一流體介質經由歧管裝置72的第二流體歧管78流入冷卻液分配裝置75。另一方面，於第二流體循環迴路中，流經冷卻液分配裝置75的第二流體介質因應流入冷卻液分配裝置75的第一流體介質而受熱，受熱後 的第二流體介質再於離開冷卻液分配裝置75後進入冰水主機76而冷卻降溫，冷卻降溫後的第二流體介質再次地流入冷卻液分配裝置75，如此一來，在第一流體循環迴路中，流入冷卻液分配裝置75的第一流體介質可與第二流體介質進行熱交換而降溫，降溫後的第一流體介質經由歧管裝置72的第一流體歧管77而再次流入冷盤71。在第一流體循環迴路以及第二流體循環迴路皆持續重覆進行上述的循環過程下，電子計算機設備8的熱能可被帶往低溫處，藉以達到降溫之效果。

然而，由於科技的變化相當地快速，用來存放電子計算機設備8的機櫃因應各種不同的需求而有五花八門的規格設計，而每一種規格設計的機櫃的散熱需求亦不盡相同，但上述習知的機櫃式散熱系統7過於單調並缺少彈性變化，導致對於某些規格的機櫃會有散熱能力不足的問題，而對於某些規格的機櫃則有散熱能力超過而過於耗電的問題。是以，習知的機櫃式散熱系統7具有改善的空間。

本發明之主要目的在提供彈性變化的機櫃式散熱系統，藉以滿足各種不同散熱需求的機櫃，同時兼顧節能省電的訴求。

於一較佳實施例中，本發明提供一種機櫃式散熱系 統，應用於設置有複數電子計算機設備之一機櫃，包括：複數冷盤，分別對應於該複數電子計算機設備；一散熱器，其係對通過該散熱器中之一流體介質進行熱交換；一冷卻液分配裝置，其係對通過該冷卻液分配裝置之該流體介質進行配置；至少一風扇，用以驅動一氣流；以及一歧管裝置，連接於該複數冷盤、該散熱器以及該冷卻液分配裝置之間；其中，該流體介質係於該複數冷盤、該散熱器、該冷卻液分配裝置以及該歧管裝置中進行循環，以排解該複數電子計算機設備所產生之熱能。

於一較佳實施例中，該歧管裝置包括一第一流體歧管以及一第二流體歧管，且該第一流體歧管具有一第一歧管入口以及分別對應於該些冷盤之複數第一歧管出口，而該第二流體歧管具有一第二歧管出口以及分別對應於該些冷盤之複數第二歧管入口。

於一較佳實施例中，每一該冷盤包括一冷盤入口以及一冷盤出口，且該冷盤入口與該複數第一歧管出口中之一相對應者流體連通，而該冷盤出口與該複數第二歧管入口中之一相對應者流體連通；其中，該流體介質經由該冷盤出口流出該複數冷盤，並經由該複數第二歧管入口之該相對應者流入該第二流體歧管，且該流體介質經由該複數第一歧管出口之該相對應者流出該第一流體歧管，並經由該冷盤入口流入該冷盤。

於一較佳實施例中，該散熱器具有一散熱器入口以 及一散熱器出口，而該冷卻液分配裝置具有一第一冷卻液分配裝置入口以及一第一冷卻液分配裝置出口，該散熱器入口以及該散熱器出口分別與該第二歧管出口以及該第一冷卻液分配裝置入口流體連通，且該第一冷卻液分配裝置出口與該第一歧管入口流體連通；其中，該流體介質經由該第二歧管出口流出該第二流體歧管，並經由該散熱器入口流入該散熱器，且該流體介質經由該散熱器出口流出該散熱器，並經由該第一冷卻液分配裝置入口流入該冷卻液分配裝置，而該流體介質經由該第一冷卻液分配裝置出口流出該冷卻液分配裝置，並經由該第一歧管入口流入該第一流體歧管。

於一較佳實施例中，該散熱器具有一散熱器入口以及一散熱器出口，而該冷卻液分配裝置具有一第一冷卻液分配裝置入口以及一第一冷卻液分配裝置出口，該散熱器入口以及該散熱器出口分別與該第一冷卻液分配裝置出口以及該第一歧管入口流體連通，且該第一冷卻液分配裝置入口與該第二歧管出口流體連通；其中，該流體介質經由該第二歧管出口流出該第二流體歧管，並經由該第一冷卻液分配裝置入口流入該冷卻液分配裝置，且該流體介質經由該第一冷卻液分配裝置出口流出該冷卻液分配裝置，並經由該散熱器入口流入該散熱器，而該流體介質經由該散熱器出口流出該散熱器，並經由該第一歧管入口流入該第一流體歧管。

於一較佳實施例中，機櫃式散熱系統更包括一冰水 主機，且該冰水主機具有一冰水主機入口以及一冰水主機出口，而該冷卻液分配裝置具有一第二冷卻液分配裝置入口以及一第二冷卻液分配裝置出口，該冰水主機入口以及該冰水主機出口分別與該第二冷卻液分配裝置出口以及該第二冷卻液分配裝置入口流體連通；其中，一另一流體介質經由該第二冷卻液分配裝置出口流出該冷卻液分配裝置，並經由該冰水主機入口流入該冰水主機，且該另一流體介質經由該冰水主機出口流出該冰水主機，並經由該第二冷卻液分配裝置入口流入該冷卻液分配裝置。

於一較佳實施例中，該至少一風扇設置於該散熱器之鄰近處，抑或是該至少一風扇設置於該複數冷盤之鄰近處。

於一較佳實施例中，該流體介質於流出該複數冷盤中之一者後至流入該散熱器前之一平均溫度大於該流體介質於流出該散熱器後至流入該複數冷盤中之該者前之一另一平均溫度。

於一較佳實施例中，該流體介質於流出該複數冷盤中之一者後至流入該冷卻液分配裝置前之一平均溫度大於該流體介質於流出該冷卻液分配裝置後至流入該複數冷盤中之該者前之一另一平均溫度。

於一較佳實施例中，該複數電子計算機設備中之任一者係為一伺服器設備或一網路儲存設備。

於一較佳實施例中，該散熱器係為一冷凝器。

1‧‧‧機櫃式散熱系統

2‧‧‧機櫃式散熱系統

3‧‧‧機櫃式散熱系統

4‧‧‧機櫃式散熱系統

7‧‧‧機櫃式散熱系統

8‧‧‧電子計算機設備

9‧‧‧風扇

10‧‧‧風扇

11‧‧‧冷盤

12‧‧‧歧管裝置

13‧‧‧系統冷卻單元

15‧‧‧冷卻液分配裝置

17‧‧‧第一流體歧管

18‧‧‧第二流體歧管

19‧‧‧散熱器

20‧‧‧風扇

21‧‧‧冷盤

22‧‧‧歧管裝置

23‧‧‧第一系統冷卻單元

24‧‧‧第二系統冷卻單元

25‧‧‧冷卻液分配裝置

26‧‧‧冰水主機

27‧‧‧第一流體歧管

28‧‧‧第二流體歧管

29‧‧‧散熱器

30‧‧‧風扇

31‧‧‧冷盤

32‧‧‧歧管裝置

33‧‧‧第一系統冷卻單元

34‧‧‧第二系統冷卻單元

35‧‧‧冷卻液分配裝置

36‧‧‧冰水主機

37‧‧‧第一流體歧管

38‧‧‧第二流體歧管

39‧‧‧散熱器

41‧‧‧冷盤

42‧‧‧歧管裝置

43‧‧‧第一系統冷卻單元

44‧‧‧第二系統冷卻單元

45‧‧‧冷卻液分配裝置

46‧‧‧冰水主機

47‧‧‧第一流體歧管

48‧‧‧第二流體歧管

49‧‧‧散熱器

71‧‧‧冷盤

72‧‧‧歧管裝置

75‧‧‧冷卻液分配裝置

76‧‧‧冰水主機

77‧‧‧第一流體歧管

78‧‧‧第二流體歧管

111‧‧‧冷盤入口

112‧‧‧冷盤出口

151‧‧‧冷卻液分配裝置入口

152‧‧‧冷卻液分配裝置出口

171‧‧‧第一歧管入口

172‧‧‧第一歧管出口

181‧‧‧第二歧管入口

182‧‧‧第二歧管出口

191‧‧‧散熱器入口

192‧‧‧散熱器出口

211‧‧‧冷盤入口

212‧‧‧冷盤出口

251‧‧‧第一冷卻液分配裝置入口

252‧‧‧第一冷卻液分配裝置出口

253‧‧‧第二冷卻液分配裝置入口

254‧‧‧第二冷卻液分配裝置出口

271‧‧‧第一歧管入口

272‧‧‧第一歧管出口

281‧‧‧第二歧管入口

282‧‧‧第二歧管出口

291‧‧‧散熱器入口

292‧‧‧散熱器出口

311‧‧‧冷盤入口

312‧‧‧冷盤出口

351‧‧‧第一冷卻液分配裝置入口

352‧‧‧第一冷卻液分配裝置出口

353‧‧‧第二冷卻液分配裝置入口

354‧‧‧第二冷卻液分配裝置出口

371‧‧‧第一歧管入口

372‧‧‧第一歧管出口

381‧‧‧第二歧管入口

382‧‧‧第二歧管出口

391‧‧‧散熱器入口

392‧‧‧散熱器出口

411‧‧‧冷盤入口

412‧‧‧冷盤出口

451‧‧‧第一冷卻液分配裝置入口

452‧‧‧第一冷卻液分配裝置出口

453‧‧‧第二冷卻液分配裝置入口

454‧‧‧第二冷卻液分配裝置出口

471‧‧‧第一歧管入口

472‧‧‧第一歧管出口

481‧‧‧第二歧管入口

482‧‧‧第二歧管出口

491‧‧‧散熱器入口

492‧‧‧散熱器出口

711‧‧‧冷盤入口

712‧‧‧冷盤出口

751‧‧‧第一冷卻液分配裝置入口

752‧‧‧第一冷卻液分配裝置出口

771‧‧‧第一歧管入口

772‧‧‧第一歧管出口

781‧‧‧第二歧管入口

782‧‧‧第二歧管出口

753‧‧‧第二冷卻液分配裝置入口

754‧‧‧第二冷卻液分配裝置出口

T11‧‧‧平均溫度

T12‧‧‧平均溫度

T21‧‧‧平均溫度

T22‧‧‧平均溫度

T23‧‧‧平均溫度

T31‧‧‧平均溫度

T32‧‧‧平均溫度

T41‧‧‧平均溫度

T42‧‧‧平均溫度

W1‧‧‧氣流

W2‧‧‧氣流

W3‧‧‧氣流

W4‧‧‧氣流

圖1：係為本發明機櫃式散熱系統於一第一實施例的系統概念示意圖。

圖2：係為本發明機櫃式散熱系統於一第二實施例的系統概念示意圖。

圖3：係為本發明機櫃式散熱系統於一第三實施例的系統概念示意圖。

圖4：係為本發明機櫃式散熱系統於一第四實施例的系統概念示意圖。

圖5：係為習知機櫃式散熱系統的系統概念示意圖。

請參閱圖1，其為本發明機櫃式散熱系統於一第一實施例的系統概念示意圖。機櫃式散熱系統1包括複數冷盤(cold plate)11、歧管裝置12(manifold)12、系統冷卻單元13以及冷卻液分配裝置(CDU,coolant distribution unit)15，且歧管裝置12包括第一流體歧管17以及第二流體歧管18，而該些冷盤11分別用以與存放在機櫃(圖未示)的複數電子計算機設備8相搭配，例如，電子計算機設備8可為伺服器設備、網路儲存設備等，且每一冷盤11熱接觸於相對應之電子計算機設備8的熱源，並與相對應之電子計算機設備8設置於同一殼體(chassis)(圖未示)中，但不以上述為限；其中， 每一冷盤11具有一冷盤入口111以及一冷盤出口112，又，第一流體歧管17具有一第一歧管入口171與分別對應於該些冷盤11的複數第一歧管出口172，且第二流體歧管18具有分別對應於該些冷盤11的複數第二歧管入口181以及一第二歧管出口182，而冷卻液分配裝置15具有一冷卻液分配裝置入口151以及一冷卻液分配裝置出口152。

於第一實施例中，系統冷卻單元13包括散熱器(radiator)19以及風扇10，且散熱器19採用冷凝器(condenser)，但不以上述為限。冷凝器可提供制冷用途，為熱交換器的一種，能把汽體或蒸汽轉換成液體，並將其熱管(圖未示)中的熱量快速地傳至散熱器19附近的空氣以進行放熱，風扇10則用以驅動氣流W1而帶走散熱器19附近空氣中的熱能；較佳者，但不以此為限，風扇10設置於散熱器19的鄰近處。此外，散熱器19具有一散熱器入口191以及一散熱器出口192。

再者，每一冷盤11的冷盤入口111與第一流體歧管17上相對應的第一歧管出口172流體連通，且每一冷盤11的冷盤出口112與第二流體歧管18上相對應的第二歧管入口181流體連通，而散熱器19的散熱器入口191與第二流體歧管18的第二歧管出口182流體連通，且散熱器19的散熱器出口192與冷卻液分配裝置15的冷卻液分配裝置入口151流體連通，此外，冷卻液分配裝置15的冷卻液分配裝置出口152與第一流體歧管17的第一歧管入口171流體連通，因此，冷盤11、歧管裝置12、散熱器19以及冷卻液分配裝置 15形成流體循環迴路。

其中，上述任一流體連通的關係可透過銜接管體(圖未示)的方式實施，但不以此為限，且上述流體循環迴路內填充有流體介質(圖未示)，流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而歧管裝置12在機櫃式散熱系統1中可提供管道連接、承擔均流與導通的功能。又，冷卻液分配裝置15可對通過其中的流體介質進行配置，例如，平均地或智能地依據實際應用情況而將其中的流體介質經由歧管裝置12的第一流體歧管17帶往各個冷盤11；較佳者，但不以此為限，冷卻液分配裝置15還具有即時監控與自動調整最佳散熱效能的功用。

接下來說明第一實施例中之機櫃式散熱系統1的運作流程。流經冷盤11的流體介質因應與冷盤11相搭配之電子計算機設備8的熱源而受熱，受熱後的流體介質會經由冷盤出口112流出冷盤11，並經由相應的第二歧管入口181流入第二流體歧管18，接著，流體介質再經由第二歧管出口182流出第二流體歧管18，並經由散熱器入口191流入散熱器19，如前述所提，流入散熱器19的流體介質會在散熱器19進行熱交換而冷卻降溫，同時，系統冷卻單元13的風扇10會驅動氣流W1帶走散熱器19因放熱而產生的熱能。又，在散熱器19冷卻降溫後的流體介質會經由散熱器出口192流出散熱器19，並經由冷卻液分配裝置入口151流入冷卻液分配裝置15，接著，流體介質再經由冷卻液分配裝置出口152流出冷卻液分配裝置15，並經由第一歧管入口171流入第一流體歧管17，最 後，流體介質會經由相應的第一歧管出口172流出第一流體歧管17，並經由相應的冷盤入口111再次流入冷盤11。在流體循環迴路持續重覆進行上述的循環過程下，電子計算機設備8的熱能可被帶往低溫處，藉以達到降溫之效果。

由以上的說明可知，若流出冷盤11後至流入散熱器19前之流體介質的平均溫度被定義為T11，流出散熱器19後至流入冷盤11前之流體介質的平均溫度被定義為T12，則平均溫度T12小於平均溫度T11。

又，比較習知的機櫃式散熱系統7與第一實施例中的機櫃式散熱系統1可知，第一實施例中的機櫃式散熱系統1不需設置耗電量大的冰水主機，具有較佳的節能效果，且第一實施例中的機櫃式散熱系統1更適用於散熱需求較小的機櫃。

請參閱圖2，其為本發明機櫃式散熱系統於一第二實施例的系統概念示意圖。機櫃式散熱系統2包括複數冷盤(cold plate)21、歧管裝置(manifold)22、第一系統冷卻單元23、第二系統冷卻單元24以及冷卻液分配裝置(CDU,coolant distribution unit)25，且歧管裝置22包括第一流體歧管27以及第二流體歧管28，而該些冷盤21分別用以與存放在機櫃(圖未示)的複數電子計算機設備8相搭配，例如，電子計算機設備8可為伺服器設備、網路儲存設備等，且每一冷盤21熱接觸於相對應之電子計算機設備8的熱源，並與相對應之電子計算機設備8設置於同一殼體(chassis)(圖未示)中，但不以上述為限；其中，每一冷盤21具有一冷盤入口211 以及一冷盤出口212，又，第一流體歧管27具有一第一歧管入口271與分別對應於該些冷盤21的複數第一歧管出口272，且第二流體歧管28具有分別對應於該些冷盤21的複數第二歧管入口281以及一第二歧管出口282，而冷卻液分配裝置25具有一第一冷卻液分配裝置入口251、一第一冷卻液分配裝置出口252、一第二冷卻液分配裝置入口253以及一第二冷卻液分配裝置出口254。

於第二實施例中，第一系統冷卻單元23包括散熱器(radiator)29以及風扇20，且散熱器29採用冷凝器(condenser)，而第二系統冷卻單元24包括冰水主機(chiller)26，但不以上述為限。冷凝器可提供制冷用途，為熱交換器的一種，能把汽體或蒸汽轉換成液體，並將其熱管(圖未示)中的熱量快速地傳至散熱器29附近的空氣以進行放熱，風扇20則用以驅動氣流W2而帶走散熱器29附近空氣中的熱能；較佳者，但不以此為限，風扇20設置於散熱器29的鄰近處。此外，散熱器29具有一散熱器入口291以及一散熱器出口292，而冰水主機26具有一冰水主機入口261以及一冰水主機出口262。

再者，每一冷盤21的冷盤入口211與第一流體歧管27上相對應的第一歧管出口272流體連通，且每一冷盤21的冷盤出口212與第二流體歧管28上相對應的第二歧管入口281流體連通，而散熱器29的散熱器入口291與第二流體歧管28的第二歧管出口282流體連通，且散熱器29的散熱器出口292與冷卻液分配裝置25的第一冷卻液分配裝置入口251流體連通，此外，冷卻液分配裝置25的 第一冷卻液分配裝置出口252與第一流體歧管27的第一歧管入口271流體連通，因此，冷盤21、歧管裝置22、散熱器29以及冷卻液分配裝置25形成第一流體循環迴路。

其中，上述任一流體連通的關係可透過銜接管體(圖未示)的方式實施，但不以此為限，且上述第一流體循環迴路內填充有第一流體介質(圖未示)，第一流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而歧管裝置22在機櫃式散熱系統2中可提供管道連接、承擔均流與導通的功能。又，冷卻液分配裝置25可對通過其中的第一流體介質進行配置，例如，平均地或智能地依據實際應用情況而將其中的第一流體介質經由歧管裝置22的第一流體歧管27帶往各個冷盤21；較佳者，但不以此為限，冷卻液分配裝置25還具有即時監控與自動調整最佳散熱效能的功用。

又，冰水主機26的冰水主機入口261與冷卻液分配裝置25的第二冷卻液分配裝置出口254流體連通，且冰水主機26的冰水主機出口262與冷卻液分配裝置25的第二冷卻液分配裝置入口253流體連通，因此，冰水主機26與冷卻液分配裝置25之間形成第二流體循環迴路。其中，第二流體循環迴路內填充有第二流體介質(圖未示)，第二流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而冰水主機26可視為冷卻機制，主要是提供對第一流體循環迴路內之第一流體介質進行解熱的功能，也就是說，第一流體循環迴路內的第一流體介質以及第二流體循環迴路內的第二流體介質可在不互相混合下於冷卻液分配裝置25中進行熱交換。

接下來說明第二實施例中之機櫃式散熱系統2的運作流程。於第一流體循環迴路中，流經冷盤21的第一流體介質因應與冷盤21相搭配之電子計算機設備8的熱源而受熱，受熱後的第一流體介質會經由冷盤出口212流出冷盤21，並經由相應的第二歧管入口281流入第二流體歧管28，接著，第一流體介質再經由第二歧管出口282流出第二流體歧管28，並經由散熱器入口291流入散熱器29，如前述所提，流入散熱器29的第一流體介質會在散熱器29進行熱交換而獲得第一階段的冷卻降溫，同時，第一系統冷卻單元23的風扇20會驅動氣流W2帶走散熱器29因放熱而產生的熱能，而在散熱器29獲得第一階段冷卻降溫後的第一流體介質會經由散熱器出口292流出散熱器29，並經由冷卻液分配裝置入口251流入冷卻液分配裝置25。

另一方面，於第二流體循環迴路中，流經冷卻液分配裝置25的第二流體介質因應流入冷卻液分配裝置25的第一流體介質而受熱，受熱後的第二流體介質再經由第二冷卻液分配裝置出口254流出冷卻液分配裝置25，並經由冰水主機入口261流入冰水主機26而冷卻降溫，接著，冷卻降溫後的第二流體介質經由冰水主機出口262流出冰水主機26，並經由第二冷卻液分配裝置入口253再次地流入冷卻液分配裝置25，如此一來，在第一流體循環迴路中，流入冷卻液分配裝置25的第一流體介質可與第二流體介質進行熱交換而獲得第二階段的冷卻降溫。

又，獲得第二階段冷卻降溫後的第一流體介質再經 由冷卻液分配裝置出口252流出冷卻液分配裝置25，並經由第一歧管入口271流入第一流體歧管27，最後，流體介質會經由相應的第一歧管出口272流出第一流體歧管27，並經由相應的冷盤入口211而再次流入冷盤21。在第一流體循環迴路以及第二流體循環迴路皆持續重覆進行上述的循環過程下，電子計算機設備8的熱能可被帶往低溫處，藉以達到降溫之效果。

由以上的說明可知，若流出冷盤21後至流入散熱器29前之流體介質的平均溫度被定義為T21，流出散熱器29後至流入冷卻液分配裝置25前之流體介質的平均溫度被定義為T22，流出冷卻液分配裝置25後至流入冷盤21前之流體介質的平均溫度被定義為T23，則平均溫度T23小於平均溫度T22，且平均溫度T22小於平均溫度T21。

又，比較習知的機櫃式散熱系統7與第二實施例中的機櫃式散熱系統2可知，第二實施例中的機櫃式散熱系統2增設了第一系統冷卻單元23而令受熱並流出冷盤21的第一流體介質先獲得第一階段的冷卻降溫，進而能夠降低第二系統冷卻單元24的散熱負擔與耗電量，且第二實施例中的機櫃式散熱系統2更適用於散熱需求較大的機櫃。此外，於一實施態樣中，第一系統冷卻單元23的散熱能力占系統整體散熱效果的百分之二十，而第二系統冷卻單元24的散熱能力占系統整體散熱效果的百分之八十，但不以上述為限。

請參閱圖3，其為本發明機櫃式散熱系統於一第三實 施例的系統概念示意圖。機櫃式散熱系統3包括複數冷盤(cold plate)31、歧管(manifold)裝置32、第一系統冷卻單元33、第二系統冷卻單元34以及冷卻液分配裝置(CDU,coolant distribution unit)35，且歧管裝置32包括第一流體歧管37以及第二流體歧管38，而該些冷盤31分別用以與存放在機櫃(圖未示)的複數電子計算機設備8相搭配，例如，電子計算機設備8可為伺服器設備、網路儲存設備等，且每一冷盤31熱接觸於相對應之電子計算機設備8的熱源，並與相對應之電子計算機設備8設置於同一殼體(chassis)(圖未示)中，但不以上述為限；其中，每一冷盤31具有一冷盤入口311以及一冷盤出口312，又，第一流體歧管37具有一第一歧管入口371與分別對應於該些冷盤31的複數第一歧管出口372，且第二流體歧管38具有分別對應於該些冷盤31的複數第二歧管入口381以及一第二歧管出口382，而冷卻液分配裝置35具有一第一冷卻液分配裝置入口351、一第一冷卻液分配裝置出口352、一第二冷卻液分配裝置入口353以及一第二冷卻液分配裝置出口354。

於第三實施例中，第一系統冷卻單元33包括散熱器(radiator)39以及風扇30，且散熱器39採用冷凝器(condenser)，而第二系統冷卻單元34包括冰水主機(chiller)36，但不以上述為限。冷凝器可提供降低其周遭環境的用途，為熱交換器的一種，風扇30則用以驅動氣流W3；較佳者，但不以此為限，風扇30設置於散熱器39的鄰近處。此外，散熱器39具有一散熱器入口391以及一散熱器出口392，而冰水主機36具有一冰水主機入口361以及一冰水主 機出口362。

再者，每一冷盤31的冷盤入口311與第一流體歧管37上相對應的第一歧管出口372流體連通，且每一冷盤31的冷盤出口312與第二流體歧管38上相對應的第二歧管入口381流體連通，而冷卻液分配裝置35的第一冷卻液分配裝置入口351與第二流體歧管38的第二歧管出口382流體連通，且冷卻液分配裝置35的第一冷卻液分配裝置出口352與散熱器39的散熱器入口391流體連通，此外，散熱器39的散熱器出口392與第一流體歧管37的第一歧管入口371流體連通，因此，冷盤31、歧管裝置32、冷卻液分配裝置35以及散熱器39形成第一流體循環迴路。

其中，上述任一流體連通的關係可透過銜接管體(圖未示)的方式實施，但不以此為限，且上述第一流體循環迴路內填充有第一流體介質(圖未示)，第一流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而歧管裝置32在機櫃式散熱系統3中可提供管道連接、承擔均流與導通的功能。又，冷卻液分配裝置35可對通過其中的第一流體介質進行配置，例如，智能地依據實際應用情況而將其中的第一流體介質帶往散熱器39；較佳者，但不以此為限，冷卻液分配裝置35還具有即時監控與自動調整最佳散熱效能的功用。

又，冰水主機36的冰水主機入口361與冷卻液分配裝置35的第二冷卻液分配裝置出口354流體連通，且冰水主機36的冰水主機出口362與冷卻液分配裝置35的第二冷卻液分配裝置入口 353流體連通，因此，冰水主機36與冷卻液分配裝置35之間形成第二流體循環迴路。其中，第二流體循環迴路內填充有第二流體介質(圖未示)，第二流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而冰水主機36可視為冷卻機制，主要是提供對第一流體循環迴路內之第一流體介質進行解熱的功能，也就是說，第一流體循環迴路內的第一流體介質以及第二流體循環迴路內的第二流體介質可在不互相混合下於冷卻液分配裝置35中進行熱交換。

接下來說明第三實施例中之機櫃式散熱系統3的運作流程。於第一流體循環迴路中，流經冷盤31的第一流體介質因應與冷盤31相搭配之電子計算機設備8的熱源而受熱，受熱後的第一流體介質會經由冷盤出口312流出冷盤31，並經由相應的第二歧管入口381流入第二流體歧管38，接著，第一流體介質再經由第二歧管出口382流出第二流體歧管38，並經由第一冷卻液分配裝置入口351流入冷卻液分配裝置35，同時，於第二流體循環迴路中，流經冷卻液分配裝置35的第二流體介質因應流入冷卻液分配裝置35的第一流體介質而受熱，受熱後的第二流體介質再經由第二冷卻液分配裝置出口354流出冷卻液分配裝置35，並經由冰水主機入口361流入冰水主機36而冷卻降溫，接著，冷卻降溫後的第二流體介質經由冰水主機出口362流出冰水主機36，並經由第二冷卻液分配裝置入口353再次地流入冷卻液分配裝置35，如此一來，在第一流體循環迴路中，流入冷卻液分配裝置35的第一流體介質可與第二流體介質進行熱交換而冷卻降溫。

又，在第一流體循環迴路中，於冷卻液分配裝置35冷卻降溫後的第一流體介質再經由第一冷卻液分配裝置出口352流出冷卻液分配裝置35，並經由散熱器入口391流入散熱器39，接著，第一流體介質會經由散熱器出口392流出散熱器39，並經由第一歧管入口371流入第一流體歧管37，最後，流體介質會經由相應的第一歧管出口372流出第一流體歧管37，並經由相應的冷盤入口311而再次流入冷盤31。在第一流體循環迴路以及第二流體循環迴路皆持續重覆進行上述的循環過程下，電子計算機設備8的熱能可被帶往低溫處，藉以達到降溫之效果。此外，如前述所提，散熱器39具有降低其周遭環境溫度的作用，搭配風扇30所驅動的氣流W3，可使機櫃式散熱系統3的整體環境溫度下降，藉以達到空冷散熱的效果。

由以上的說明可知，若流出冷盤31後至流入冷卻液分配裝置35前之流體介質的平均溫度被定義為T31，流出冷卻液分配裝置35後至流入冷盤31前之流體介質的平均溫度被定義為T32，則平均溫度T32小於平均溫度T31。

又，比較習知的機櫃式散熱系統7與第三實施例中的機櫃式散熱系統3可知，第三實施例中的機櫃式散熱系統3因增設了第一系統冷卻單元33而能夠提供空冷散熱的作用，因此更適用於散熱需求較大的機櫃。此外，於一實施態樣中，第一系統冷卻單元33的散熱能力占系統整體散熱效果的百分之二十，而第二系統冷卻單元34的散熱能力占系統整體散熱效果的百分之八十，但 不以上述為限。

請參閱圖4，其為本發明機櫃式散熱系統於一第四實施例的系統概念示意圖。機櫃式散熱系統4包括複數冷盤(cold plate)41、歧管裝置(manifold)42、散熱器49、系統冷卻單元44以及冷卻液分配裝置(CDU,coolant distribution unit)45，且歧管裝置42包括第一流體歧管47以及第二流體歧管48，而該些冷盤41分別用以與存放在機櫃(圖未示)的複數電子計算機設備8相搭配，例如，電子計算機設備8可為伺服器設備、網路儲存設備等，且每一冷盤41熱接觸於相對應之電子計算機設備8的熱源，並與相對應之電子計算機設備8設置於同一殼體(chassis)(圖未示)中，但不以上述為限；其中，每一冷盤41具有一冷盤入口411以及一冷盤出口412，又，第一流體歧管47具有一第一歧管入口471與分別對應於該些冷盤41的複數第一歧管出口472，且第二流體歧管48具有分別對應於該些冷盤41的複數第二歧管入口481以及一第二歧管出口482，而冷卻液分配裝置45具有一第一冷卻液分配裝置入口451、一第一冷卻液分配裝置出口452、一第二冷卻液分配裝置入口453以及一第二冷卻液分配裝置出口454。

於第四實施例中，散熱器49採用冷凝器(condenser)，而系統冷卻單元44包括冰水主機(chiller)46，但不以上述為限。冷凝器可提供降低其周遭環境的用途，為熱交換器的一種；其中，散熱器49具有一散熱器入口491以及一散熱器出口492。此外，冰水主機46具有一冰水主機入口461以及一冰水主機 出口462。

再者，每一冷盤41的冷盤入口411與第一流體歧管47上相對應的第一歧管出口472流體連通，且每一冷盤41的冷盤出口412與第二流體歧管48上相對應的第二歧管入口481流體連通，而冷卻液分配裝置45的第一冷卻液分配裝置入口451與第二流體歧管48的第二歧管出口482流體連通，且冷卻液分配裝置45的第一冷卻液分配裝置出口452與散熱器49的散熱器入口491流體連通，此外，散熱器49的散熱器出口492與第一流體歧管47的第一歧管入口471流體連通，因此，冷盤41、歧管裝置42、冷卻液分配裝置45以及散熱器49形成第一流體循環迴路。

其中，上述任一流體連通的關係可透過銜接管體(圖未示)的方式實施，但不以此為限，且上述第一流體循環迴路內填充有第一流體介質(圖未示)，第一流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而歧管裝置42在機櫃式散熱系統4中可提供管道連接、承擔均流與導通的功能。又，冷卻液分配裝置45可對通過其中的第一流體介質進行配置，例如，智能地依據實際應用情況而將其中的第一流體介質帶往散熱器49；較佳者，但不以此為限，冷卻液分配裝置45還具有即時監控與自動調整最佳散熱效能的功用。

又，冰水主機46的冰水主機入口461與冷卻液分配裝置45的第二冷卻液分配裝置出口454流體連通，且冰水主機46的冰水主機出口462與冷卻液分配裝置45的第二冷卻液分配裝置入口 453流體連通，因此，冰水主機46與冷卻液分配裝置45之間形成第二流體循環迴路。其中，第二流體循環迴路內填充有第二流體介質(圖未示)，第二流體介質可為液態介質、汽態介質或是汽液態共存介質，而冰水主機46可視為冷卻機制，主要是提供對第一流體循環迴路內之第一流體介質進行解熱的功能，也就是說，第一流體循環迴路內的第一流體介質以及第二流體循環迴路內的第二流體介質可在不互相混合下於冷卻液分配裝置45中進行熱交換。

接下來說明第四實施例中之機櫃式散熱系統4的運作流程。於第一流體循環迴路中，流經冷盤41的第一流體介質因應與冷盤41相搭配之電子計算機設備8的熱源而受熱，受熱後的第一流體介質會經由冷盤出口412流出冷盤41，並經由相應的第二歧管入口481流入第二流體歧管48，接著，第一流體介質再經由第二歧管出口482流出第二流體歧管48，並經由第一冷卻液分配裝置入口451流入冷卻液分配裝置35，同時，於第二流體循環迴路中，流經冷卻液分配裝置45的第二流體介質因應流入冷卻液分配裝置45的第一流體介質而受熱，受熱後的第二流體介質再經由第二冷卻液分配裝置出口454流出冷卻液分配裝置45，並經由冰水主機入口461流入冰水主機46而冷卻降溫，接著，冷卻降溫後的第二流體介質經由冰水主機出口462流出冰水主機46，並經由第二冷卻液分配裝置入口453再次地流入冷卻液分配裝置45，如此一來，在第一流體循環迴路中，流入冷卻液分配裝置45的第一流體介質可與第二流體介質進行熱交換而冷卻降溫。

又，在第一流體循環迴路中，於冷卻液分配裝置45冷卻降溫後的第一流體介質再經由第一冷卻液分配裝置出口452流出冷卻液分配裝置45，並經由散熱器入口491流入散熱器49，接著，第一流體介質會經由散熱器出口492流出散熱器49，並經由第一歧管入口471流入第一流體歧管47，最後，流體介質會經由相應的第一歧管出口472流出第一流體歧管47，並經由相應的冷盤入口411而再次流入冷盤41。在第一流體循環迴路以及第二流體循環迴路皆持續重覆進行上述的循環過程下，電子計算機設備8的熱能可被帶往低溫處，藉以達到降溫之效果。

此外，於第四實施例中，複數電子計算機設備8係分別與複數風扇9相搭配，例如，該些風扇9分別設置於該些電子計算機設備8的鄰近處，且每一風扇9所驅動氣流W4會協助帶走其所相對應之電子計算機設備8的至少部分熱能並因此轉變為熱風，而如前述所提，散熱器49具有降低其周遭環境溫度的作用，故該些流動的熱風可透過散熱器49而降溫，進而使機櫃式散熱系統4的整體環境溫度下降，藉以達到空冷散熱的效果。

由以上的說明可知，若流出冷盤41後至流入冷卻液分配裝置45前之流體介質的平均溫度被定義為T41，流出冷卻液分配裝置45後至流入冷盤41前之流體介質的平均溫度被定義為T42，則平均溫度T42小於平均溫度T41。

又，比較習知的機櫃式散熱系統9與第四實施例中的機櫃式散熱系統4可知，第四實施例中的機櫃式散熱系統4因增設 了散熱器49與複數風扇9而能夠提供空冷散熱的作用，因此更適用於散熱需求較大的機櫃。

上述實施例僅為例示性說明本發明之原理及其功效，以及闡釋本發明之技術特徵，而非用於限制本發明之保護範疇。任何熟悉本技術者之人士均可在不違背本發明之技術原理及精神的情況下，可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍。因此，本發明之權利保護範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (11)

1. 一種機櫃式散熱系統，應用於設置有複數電子計算機設備之一機櫃，包括：複數冷盤，分別對應於該複數電子計算機設備；一散熱器，其係對通過該散熱器中之一第一流體介質進行熱交換；一冷卻液分配裝置，其與該散熱器流體連通，並對通過該冷卻液分配裝置之該第一流體介質進行配置；至少一風扇，用以驅動一氣流；一歧管裝置，分別與該複數冷盤、該散熱器以及該冷卻液分配裝置流體連通而使得該複數冷盤、該散熱器、該冷卻液分配裝置以及該歧管裝置形成一第一流體循環迴路；其中，該第一流體循環迴路中填充有該第一流體介質，且該第一流體介質係於該複數冷盤、該散熱器、該冷卻液分配裝置以及該歧管裝置中進行循環，以排解該複數電子計算機設備所產生之熱能；一冰水主機，其與該冷卻液分配裝置流體連通而使得該冰水主機與該冷卻液分配裝置形成一第二流體循環迴路；其中，該第二流體循環迴路中填充有一第二流體介質，且該第二流體介質係於該冰水主機以及該冷卻液分配裝置中進行循環，以對通過該冷卻液分配裝置之該第一流體介質進行熱交換。
2. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該歧管裝置包括一第一流體歧管以及一第二流體歧管，且該第一流體歧管具有一第一歧管入口以及分別對應於該些冷盤之複數第一歧管出口，而該第二流體歧管具有一第二歧管出口以及分別對應於該些冷盤之複數第二歧管入口。
3. 如申請專利範圍第2項所述之機櫃式散熱系統，其中每一該冷盤包括一冷盤入口以及一冷盤出口，且該冷盤入口與該複數第一歧管出口中之一相對應者流體連通，而該冷盤出口與該複數第二歧管入口中之一相對應者流體連通；其中，該第一流體介質經由該冷盤出口流出該複數冷盤，並經由該複數第二歧管入口之該相對應者流入該第二流體歧管，且該第一流體介質經由該複數第一歧管出口之該相對應者流出該第一流體歧管，並經由該冷盤入口流入該冷盤。
4. 如申請專利範圍第3項所述之機櫃式散熱系統，其中該散熱器具有一散熱器入口以及一散熱器出口，而該冷卻液分配裝置具有一第一冷卻液分配裝置入口以及一第一冷卻液分配裝置出口，該散熱器入口以及該散熱器出口分別與該第二歧管出口以及該第一冷卻液分配裝置入口流體連通，且該第一冷卻液分配裝置出口與該第一歧管入口流體連通；其中，該第一流體介質經由該第二歧管出口流出該第二流體歧管，並經由該散熱器入口流入該散熱器，且該第一流體介質經由該散熱器出口流出該散熱器，並經由該第一冷卻液分配裝置入口流入該冷卻液分配裝置，而該第一流體介質經由該第一冷卻液分配裝置出口流出該冷卻液分配裝置，並經由該第一歧管入口流入該第一流體歧管。
5. 如申請專利範圍第3項所述之機櫃式散熱系統，其中該散熱器具有一散熱器入口以及一散熱器出口，而該冷卻液分配裝置具有一第一冷卻液分配裝置入口以及一第一冷卻液分配裝置出口，該散熱器入口以及該散熱器出口分別與該第一冷卻液分配裝置出口以及該第一歧管入口流體連通，且該第一冷卻液分配裝置入口與該第二歧管出口流體連通；其中，該第一流體介質經由該第二歧管出口流出該第二流體歧管，並經由該第一冷卻液分配裝置入口流入該冷卻液分配裝置，且該第一流體介質經由該第一冷卻液分配裝置出口流出該冷卻液分配裝置，並經由該散熱器入口流入該散熱器，而該第一流體介質經由該散熱器出口流出該散熱器，並經由該第一歧管入口流入該第一流體歧管。
6. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該冰水主機具有一冰水主機入口以及一冰水主機出口，而該冷卻液分配裝置具有一第二冷卻液分配裝置入口以及一第二冷卻液分配裝置出口，該冰水主機入口以及該冰水主機出口分別與該第二冷卻液分配裝置出口以及該第二冷卻液分配裝置入口流體連通；其中，該第二流體介質經由該第二冷卻液分配裝置出口流出該冷卻液分配裝置，並經由該冰水主機入口流入該冰水主機，且該第二流體介質經由該冰水主機出口流出該冰水主機，並經由該第二冷卻液分配裝置入口流入該冷卻液分配裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該至少一風扇設置於該散熱器之鄰近處，抑或是該至少一風扇設置於該複數冷盤之鄰近處。
8. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該第一流體介質於流出該複數冷盤中之一者後至流入該散熱器前之一平均溫度大於該第一流體介質於流出該散熱器後至流入該複數冷盤中之該者前之一另一平均溫度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該第一流體介質於流出該複數冷盤中之一者後至流入該冷卻液分配裝置前之一平均溫度大於該第一流體介質於流出該冷卻液分配裝置後至流入該複數冷盤中之該者前之一另一平均溫度。
10. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該複數電子計算機設備中之任一者係為一伺服器設備或一網路儲存設備。
11. 如申請專利範圍第1項所述之機櫃式散熱系統，其中該散熱器係為一冷凝器。