TWI706118B - 浸入式冷卻設備 - Google Patents
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Abstract
一種浸入式冷卻設備包含冷卻液槽、蒸氣排出管、液體回流管及散熱管。冷卻液槽具有氣體排出口及液體回流口以用來儲存冷卻液及容置發熱元件。蒸氣排出管連通於氣體排出口，以使冷卻液於吸收發熱元件之熱能時所產生之蒸氣經由蒸氣排出管離開冷卻液槽。液體回流管穿過液體回流口以浸入冷卻液中。散熱管連通於蒸氣排出管及液體回流管之間且與冷卻液槽分離隔開，用來將從蒸氣排出管流入之蒸氣冷卻回液體且將冷卻後之液體經由液體回流管流入冷卻液中。
Description
本發明關於一種浸入式冷卻設備，尤指一種將液體回流管浸入冷卻液中的浸入式冷卻設備。
一般而言，浸入式冷卻設備係利用將發熱元件（如伺服器、磁碟陣列等）浸沒在冷卻液槽所儲存的冷卻液中，透過冷卻液吸熱後所產生之蒸氣帶走發熱元件運作時之熱能，再使用風扇裝置將蒸氣冷卻回液體並經由泵浦裝置送回的液氣兩相轉換過程來產生散熱功效。在實際應用中，由於使用環境（如車用散熱）的限制，因此需要採用無風扇之熱虹吸冷卻設計，簡言之，其係透過散熱管路將兩相浸沒式冷卻系統之熱蒸氣導引至散熱器，冷卻為液體後再流回冷卻液槽中，然而，在此設計中，由於液體與氣體通道並未分離且流動方向相反，導致管內流阻較大，從而大大地降低浸入式冷卻設備之散熱效果以及液體回流效率。
本發明之目的在於提供一種將液體回流管浸入冷卻液中的浸入式冷卻設備，以解決上述之問題。
根據一實施例，本發明之浸入式冷卻設備包含一冷卻液槽、一蒸氣排出管、一液體回流管以及一散熱管。該冷卻液槽具有一氣體排出口以及一液體回流口，用來儲存一冷卻液以及容置一發熱元件，以使該發熱元件浸入該冷卻液中。該蒸氣排出管具有一第一連接管端以及一第二連接管端，該第一連接管端連通於該氣體排出口且位於該冷卻液之上方，以使該冷卻液於吸收該發熱元件之熱能時所產生之蒸氣經由該第一連接管端離開該冷卻液槽。該液體回流管具有一第三連接管端以及一第四連接管端，該第三連接管端穿過該液體回流口以浸入該冷卻液中。該散熱管連通於該第二連接管端以及該第四連接管端之間且與該冷卻液槽分離隔開，用來將從該蒸氣排出管流入之蒸氣冷卻回液體且將冷卻後之液體經由該液體回流管流入該冷卻液中。
綜上所述，透過將液體回流管浸入冷卻液中的設計，本發明係可確實地阻止冷卻液在吸收發熱元件之熱能後所產生的蒸氣從液體回流管離開冷卻液槽，藉以產生冷卻液只會從蒸氣排出管經過散熱管流向液體回流管的單一流向與液氣通道分離效果而降低管內流阻，從而有效地解決先前技術中所提到之散熱管內液體與氣體流動方向相反導致管內流阻較大的問題，藉此，本發明係可大大地提升浸入式冷卻設備的散熱效果以及液體回流效率。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的實施方式及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖，其為根據本發明之一實施例所提出之一浸入式冷卻設備10之剖面簡示圖，如第1圖所示，浸入式冷卻設備10包含一冷卻液槽12、一蒸氣排出管14、一液體回流管16，以及一散熱管18。冷卻液槽12係可為一般常見應用在浸入式冷卻設備中之冷卻液儲存槽室（其相關槽室設計係常見於先前技術中，故於此不再贅述）且具有具有一氣體排出口20以及一液體回流口22，冷卻液槽12用來儲存一冷卻液24以及容置一發熱元件11（如刀鋒型伺服器、磁碟陣列等），以使發熱元件11可浸入冷卻液24中，其中冷卻液24係可為常見用來進行浸入式冷卻的惰性介電液（如礦物油、聚矽氧油等）。
蒸氣排出管14具有一第一連接管端26以及一第二連接管端28，第一連接管端26係連通於氣體排出口20且位於冷卻液24之上方，以使冷卻液24於吸收發熱元件11之熱能時所產生之蒸氣能夠經由第一連接管端26離開冷卻液槽12。液體回流管16具有一第三連接管端30以及一第四連接管端32，第三連接管端30穿過液體回流口22以浸入冷卻液24中。散熱管18係連通於第二連接管端28以及第四連接管端32之間且與冷卻液槽24分離隔開。
更進一步地，浸入式冷卻設備10係可採用將散熱裝置配置在散熱管上之散熱設計，舉例來說，由第1圖可知，浸入式冷卻設備10可另包含一散熱裝置34，在此實施例中，散熱裝置34係可較佳地為散熱鰭片結構（但不以此為限），且散熱管18以來回彎折方式穿設於散熱鰭片結構中以增加散熱面積，藉此，散熱鰭片結構係可吸收流入散熱管18內之蒸氣的熱能以將蒸氣加速冷卻回液體。需注意的是，透過散熱管18與冷卻液槽24分離隔開之管路設計，浸入式冷卻設備10係可更進一步地將裝設有散熱裝置34的散熱管18延伸配置到溫度較低（如室外）或氣流速度較快（例如在車用散熱的應用情境下，散熱管18可延伸出車體之外以透過車輛移動時產生的空氣流動加強散熱效率）的位置，進而大幅地提升浸入式冷卻設備10的散熱效能。
如此一來，當發熱元件11運作而產生熱能時，冷卻液24吸收熱能後所產生的蒸氣就會經由第一連接管端26離開冷卻液槽12，並且通過蒸氣排出管14流入散熱管18，此時，散熱管18係可透過散熱裝置34與外界的接觸散熱而將從蒸氣排出管14流入之蒸氣快速地冷卻回液體，接下來，冷卻後之液體就會流經液體回流管16且經由浸入冷卻液24中的第三連接管端30流入冷卻液24中。在此過程中，透過將液體回流管16浸入冷卻液24中的設計，本發明係可確實地阻止冷卻液24在吸收發熱元件11之熱能後所產生的蒸氣從液體回流管16之第三連接管端30離開冷卻液槽12，藉以產生冷卻液24只會從蒸氣排出管14經過散熱管18流向液體回流管16的單一流向與液氣通道分離效果而降低管內流阻，從而有效地解決先前技術中所提到之散熱管內液體與氣體流動方向相反導致管內流阻較大的問題，藉此，本發明係可大大地提升浸入式冷卻設備的散熱效果以及液體回流效率。
值得一提的是，本發明係可採用毛細結構引流設計，舉例來說，請參閱第2圖，其為第1圖之液體回流管16浸入冷卻液24中之部分放大剖面示意圖，由第2圖可知，在此實施例中，浸入式冷卻設備10可另包含一毛細結構36，毛細結構36係可設置於液體回流管16內，藉此，當散熱管18透過散熱裝置34與外界的接觸散熱而將從蒸氣排出管14流入之蒸氣快速地冷卻回液體時，冷卻後之液體就會流經液體回流管16並且在毛細結構36所提供之毛細作用的引導下更加快速地通過浸入冷卻液24中的第三連接管端30流入冷卻液24中，從而避免液體倒流而導致管內流阻增加的問題並且更進一步地提升液體回流管16的液體回流效率以及浸入式冷卻設備10的解熱能力。
除此之外，本發明所採用之散熱管設計係可不限於上述實施例，舉例來說，請參閱第3圖，其為根據本發明另一實施例所提出之一浸入式冷卻設備100之剖面簡示圖，在此實施例與上述實施例所提到之元件具有相同標號者，代表其具有相似之結構或功能，其相關描述於此不再贅述。如第3圖所示，浸入式冷卻設備100包含冷卻液槽12、蒸氣排出管14、液體回流管16、散熱裝置34，以及一散熱管102，在此實施例中，散熱管102包含至少一散熱管路104（於第3圖中顯示以互相平行方式排列的三散熱管路104，但其排列方式及管路數量端視浸入式冷卻設備100之實際應用而定，並不以此為限），散熱管路104穿設於採用散熱鰭片結構設計之散熱裝置34中，散熱管路104分別連通於蒸氣排出管14之第二連接管端28以及液體回流管16之第四連接管端32之間且與冷卻液槽24分離隔開，藉此，散熱裝置34係可吸收流入散熱管路104內之蒸氣的熱能以能有效地將蒸氣加速冷卻回液體。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
10、100:浸入式冷卻設備
11:發熱元件
12:冷卻液槽
14:蒸氣排出管
16:液體回流管
18、102:散熱管
20:氣體排出口
22:液體回流口
24:冷卻液
26:第一連接管端
28:第二連接管端
30:第三連接管端
32:第四連接管端
34:散熱裝置
36:毛細結構
104:散熱管路
第1圖為根據本發明之一實施例所提出之浸入式冷卻設備之剖面簡示圖。
第2圖為第1圖之液體回流管浸入冷卻液中之部分放大剖面示意圖。
第3圖為根據本發明另一實施例所提出之浸入式冷卻設備之剖面簡示圖。
10:浸入式冷卻設備
11:發熱元件
12:冷卻液槽
14:蒸氣排出管
16:液體回流管
18:散熱管
20:氣體排出口
22:液體回流口
24:冷卻液
26:第一連接管端
28:第二連接管端
30:第三連接管端
32:第四連接管端
34:散熱裝置
Claims (5)
- 一浸入式冷卻設備，其包含： 一冷卻液槽，其具有一氣體排出口以及一液體回流口，用來儲存一冷卻液以及容置一發熱元件，以使該發熱元件浸入該冷卻液中； 一蒸氣排出管，其具有一第一連接管端以及一第二連接管端，該第一連接管端連通於該氣體排出口且位於該冷卻液之上方，以使該冷卻液於吸收該發熱元件之熱能時所產生之蒸氣經由該第一連接管端離開該冷卻液槽； 一液體回流管，其具有一第三連接管端以及一第四連接管端，該第三連接管端穿過該液體回流口以浸入該冷卻液中；以及 一散熱管，其連通於該第二連接管端以及該第四連接管端之間且與該冷卻液槽分離隔開，用來將從該蒸氣排出管流入之蒸氣冷卻回液體且將冷卻後之液體經由該液體回流管流入該冷卻液中。
- 如請求項1所述之浸入式冷卻設備，其另包含： 一散熱裝置，其設置於該散熱管上以與該冷卻液槽分離隔開，用來吸收流入該散熱管內之蒸氣的熱能以將蒸氣冷卻回液體。
- 如請求項2所述之浸入式冷卻設備，其中該散熱裝置為一散熱鰭片結構，該散熱管以來回彎折方式穿設於該散熱鰭片結構中，使得該散熱鰭片結構吸收流入該散熱管內之蒸氣的熱能以將蒸氣冷卻回液體。
- 如請求項2所述之浸入式冷卻設備，其中該散熱裝置為一散熱鰭片結構，該散熱管包含至少一散熱管路，該至少一散熱管路穿設於該散熱鰭片結構中，使得該散熱鰭片結構吸收流入該至少一散熱管路內之蒸氣的熱能以將蒸氣冷卻回液體。
- 如請求項1所述之浸入式冷卻設備，其另包含： 一毛細結構，其設置於該液體回流管內，用來引導冷卻後之液體經由該液體回流管流入該冷卻液中。
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- 2019-06-11 TW TW108120092A patent/TWI706118B/zh active
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