TWI756925B - 主動式分流裝置與包含其之電子設備 - Google Patents

主動式分流裝置與包含其之電子設備 Download PDF

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Abstract

本發明實施例涉及一種主動式分流裝置與包含其之電子設備，包含分流管及流體驅動器。分流管包含第一與第二主管及分配管。分配管連通第一與第二主管。第二主管包含第一中空柱體部、第一及第二隔牆部。第一中空柱體部具有沿第一中空柱體部之長軸方向排列且連通分配管的第一入液口。第一與第二隔牆部於第一中空柱體部形成第一流道、第二流道及容置空間。第一隔牆部有匯入口。第二隔牆部有匯出口。第一流道連通第一入液口並由匯入口連通容置空間。匯出口連通容置空間與第二流道。流體驅動器位於容置空間以令冷卻液自匯入口往匯出口的方向流動。

Description

主動式分流裝置與包含其之電子設備
本發明係關於一種散熱領域，特別是係關於一種主動式分流裝置與包含其之電子設備。
隨著市場在雲端服務、人工智能等領域的需求提升，伺服器需要處理的資料量越來越龐大，為了維持或提升伺服器的效能以及使用壽命，有必要持續地對伺服器進行有效的散熱。但伺服器的功率密度高，運轉時會產生很高的熱能，因此傳統的氣冷已難以作為伺服器的解熱手段。
因此，高效能伺服器通常採用液冷。液冷主要是以冷卻液作為散熱媒介，在泵浦及分流管(manifold)的搭配下使冷卻液在所應用的系統內流通，所述的分流管以開放式循環(open loop)為最常見的技術，且可分為從伺服器頂端或底端進出水等兩種循環方式，冷卻液通過入水口後可被分配到系統中的各個熱源處，然後再匯聚而自出水口流出於外。
但，無論哪一種循環方式，都會使分流管產生流量分配不均的問題。以底部進出水的分流管為例來說明，越遠離底部入口注的冷卻液，容易因分流與摩擦力等能量耗損的影響而逐漸減速，從而造成越遠離底部的流量越少的現象，這將導致分流管的不同部位產生明顯的流量差，使得部分的熱源沒有被分配到足量的冷卻液。據統計，用於伺服器機櫃之液冷系統的傳統分流管中，有些支管的流量會因前述損耗而大幅降低，與所預定之平均流量的最大百分比誤差甚至可達到178.4%，顯見這些低流量支管所負責的熱源將難以獲得有效的散熱，這將導致整體效能下降甚至是影響使用壽命等問題。
有鑑於此，本發明提供一種主動式分流裝置與包含其之電子設備，可使冷卻液流量達到均勻分配。
根據本發明之一實施例所揭露的一種主動式分流裝置，適於供一冷卻液流通以及容置至少一流體驅動器。主動式分流裝置包含一分流管。分流管包含一第一主管、一第二主管以及多個分配管。各分配管連通於第一主管與第二主管之間。第一主管與第二主管至少其中一者適於容置至少一流體驅動器。第二主管包含一第一中空柱體部、一第一隔牆部以及一第二隔牆部。第一中空柱體部具有多個第一入液口。第一入液口沿第一中空柱體部之長軸方向排列且分別連通分配管。第一隔牆部與第二隔牆部彼此相間隔地設於第一中空柱體部且沿第一中空柱體部之長軸方向延伸，從而在第一中空柱體部內形成一第一流道、一第二流道及位於第一流道與第二流道之間的一容置空間。第一隔牆部具有至少一匯入口。第二隔牆部具有至少一匯出口。第一流道連通於第一入液口與至少一匯入口之間並經由匯入口連通容置空間。匯出口連通於容置空間與第二流道之間。
根據本發明之一實施例所揭露的一種電子設備，適於供一冷卻液流通以及容置至少一流體驅動器。電子設備包含一機櫃以及一主動式分流裝置。主動式分流裝置設置於機櫃。主動式分流裝置包含一分流管。分流管包含一第一主管、一第二主管以及多個分配管。各分配管連通於第一主管與第二主管之間。第一主管與第二主管至少其中一者適於容置至少一流體驅動器。第二主管包含一第一中空柱體部、一第一隔牆部以及一第二隔牆部。第一中空柱體部具有多個第一入液口。第一入液口沿第一中空柱體部之長軸方向排列且分別連通分配管。第一隔牆部與第二隔牆部彼此相間隔地設於第一中空柱體部且沿第一中空柱體部之長軸方向延伸，從而在第一中空柱體部內形成一第一流道、一第二流道及位於第一流道與第二流道之間的一容置空間。第一隔牆部具有至少一匯入口。第二隔牆部具有至少一匯出口。第一流道連通於第一入液口與至少一匯入口之間並經由匯入口連通容置空間。匯出口連通於容置空間與第二流道之間。
根據本發明之一實施例所揭露的一種主動式分流裝置，適於供一冷卻液流通。主動式分流裝置包含一分流管以及至少一流體驅動器。分流管包含一第一主管、一第二主管以及多個分配管。各分配管連通於第一主管與第二主管之間。第二主管包含一第一中空柱體部、一第一隔牆部以及一第二隔牆部。第一中空柱體部具有多個第一入液口。第一入液口沿第一中空柱體部之長軸方向排列且分別連通分配管。第一隔牆部與第二隔牆部彼此相間隔地設於第一中空柱體部且沿第一中空柱體部之長軸方向延伸，從而在第一中空柱體部內形成一第一流道、一第二流道及位於第一流道與第二流道之間的一容置空間。第一隔牆部具有至少一匯入口。第二隔牆部具有至少一匯出口。第一流道連通於第一入液口與至少一匯入口之間並經由匯入口連通容置空間。匯出口連通於容置空間與第二流道之間。至少一流體驅動器設於第一主管與第二主管至少其中之一者。
根據本發明前述實施例所揭露的主動式分流裝置與包含其之電子設備，藉由在第一主管與第二主管至少其中一者內合適的位置設置流體驅動器，有助於在部分的流場處彌補因摩擦損失、局部水頭損失、流體分流等因素所產生的壓降，從而可確保所對應之分配管維持於所需的流量，進而達到均勻分配分流管的流量的目的並確保熱源都獲得足量的冷卻液。
以上之關於本發明揭露內容之說明及以下之實施方式之說明，係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下將以實施方式詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
以下實施例將搭配圖式進行說明，為達圖面整潔之目的，一些習知慣用的結構與元件在圖式可能會以簡單示意的方式繪示之。並且，圖式中部份的特徵可能會略為放大或改變其比例或尺寸，以達到便於理解與觀看本發明之技術特徵的目的，但這並非用於限定本發明。此外，為便於觀看，部分圖式中的某些結構線可能以虛線表示。
此外，下文中可能會使用「端」、「部」、「部分」、「區域」、「處」等術語來描述特定元件與結構或是其上或其之間的特定技術特徵，但這些元件與結構並不受這些術語所限制。以下文中也可能使用諸如「實質上」、「約」及「大致上」等術語，用於描述所修飾之情況或事件可能存在的合理或可接受的偏差量，但仍可達到所預期的結果。
另外，下文中可能使用「至少一」來描述所指元件的數量，但除非另有明確說明，其不應僅限於數量為「僅有一」的情況。下文中也可能使用「及/或」的術語，其應被理解為包括所列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。
首先，請參閱圖1~2，本發明之一實施例提出了一種電子設備9，其例如可為伺服器，但本發明並非以圖示之電子裝置的形式或規格為限。於本實施例中，電子設備9是一個高功率密度的系統，因此需要藉助液冷(liquid cooling)的方式來散熱，以達到維持或提升效能的目的。如圖所示，本實施例提出了一種可配置於電子設備9之機櫃(enclosure)90的主動式分流裝置1。
主動式分流裝置1可例如配置於機櫃90之一側，且可透過從其分流管(manifold)10之入液端IL注入冷卻液(coolant)的方式，使冷卻液均勻地分配至機櫃90上所指定的各個部位，並將吸收熱能的冷卻液從其出液端OL排出而將熱能排出於外。這裡所述的冷卻液可以但不限於是任何適於液冷的散熱媒介，本發明並非以此為限。此外，主動式分流裝置1可以但不限於搭配一或多個市售的冷卻液分配裝置(coolant distribution unit，CDU)(未繪示)，從而可預先設定所注入的冷卻液的流量與壓力，但本發明並非以所述之CDU的規格與數量為限。
通常，流體在管路流動時，會因摩擦損失(frictional loss)、局部水頭損失(local loss)、流體分流等因素的影響而產生壓降(pressure drop)，因此，在主動式分流裝置1中，這會導致冷卻液隨著流動距離的增加而流速下降，使越遠離注入口的冷卻液流量越來越少的情況發生。為了避免這樣的問題，本實施例之主動式分流裝置1具有特殊的構型。
於此，請接續圖1~2再一併參閱圖3，以具體介紹主動式分流裝置1。於本實施例中，主動式分流裝置1可包含一分流管(manifold)10以及多個流體驅動器20，流體驅動器20可配置於分流管10中，以透過提供動力的方式來彌補冷卻液的壓損。進一步來說，分流管10可包含一第一主管PP1、一第二主管PP2以及多個分配管(branch)B，第一主管PP1與第二主管PP2可為兩個相間隔開的豎直管路，前述的入液端IL位於第一主管PP1之一端，前述的出液端OL位於第二主管PP2，分配管B彼此相間隔且連通於第一主管PP1與第二主管PP2之間，或者說，各該分配管B的相對兩端分別連通於第一主管PP1與第二主管PP2。在此配置下，冷卻液可從第一主管PP1之一端(即入液端IL)進入分流管10，然後分流至分配管B後匯流至第二主管PP2，最後經由第二主管PP2之一端(即出液端OL)流出分流管10。
雖然本實施例之分流管10是以底端進出水的循環方式為例來說明，即入液端IL與出液端OL均配置於機櫃90的下半部，但本發明並非以底端進出水的循環方式為限。例如其他實施例的主動式分流裝置也可改為以頂端進出水的循環方式。此外，為便於說明，分流管10同時具有入液端IL與出液端OL的一側可定義為出入口側11。另外，為便於說明，以下將以第一主管PP1或第二主管PP2的長軸(major axis)或縱軸(longitudinal axis)作為其他元件的排列與方向性等參考基礎，這裡所述的長軸與縱軸(如圖3之箭頭A所指方向)，是指第一主管PP1與第二主管PP2的延伸方向或其管體的長邊(long side)的方向。
更進一步來說，於本實施例中，第一主管PP1為一端開通(即入液端IL)而另一端封閉的中空管體，分配管B為兩端開通的中空管體，而第一主管PP1之一側可具有與分配管B連通的通孔(未繪示)，以使冷卻液能自第一主管PP1流入分配管B，但本發明並非以第一主管PP1及分配管B的規格為限。
另一方面，於本實施例中，第二主管PP2可包含一第一支管110、一第二支管120以及一第三支管130，大致上，第一支管110、第二支管120與第三支管130可為相並排的三個中空管體，這三個中空管體均為一端開通而另一端封閉，且均沿著實質上相同的方向延伸(如長軸方向)。並且，第一支管110連通於第二支管120與第三支管130之間，而第二支管120連通於分配管B與第一支管110之間，且第一支管110、第二支管120與第三支管130之開通的一端可共同構成分流管10的出液端OL。換句話說，冷卻液從分配管B進入第二主管PP2後可直接沿著第二支管120向出液端OL流動，同時也可經由第二支管120流至第一支管110以及第三支管130後再匯流至出液端OL而排出。
詳細來說，如圖3所示，於本實施例中，第一支管110可包含一第一中空柱體部111、一第一隔牆部112以及一第二隔牆部113。第一中空柱體部111沿長軸方向(如箭頭A所示方向)延伸，其外形可以但不限於是方柱或圓柱，但本發明並非以其形狀為限。第一中空柱體部111可具有一入液側110a以及一出液側110b，分別位於第一中空柱體部111的相對兩側，如圖所示，入液側110a與出液側110b例如是第一中空柱體部111上分別連接或接觸第二支管120與第三支管130的相對兩側。
第一中空柱體部111還可具有多個第一入液口110a1以及多個第一出液口110b1。第一入液口110a1沿長軸方向彼此相間隔地配置於入液側110a，第一入液口110a1為穿孔而可連通第一中空柱體部111的內部空間。第一出液口110b1沿長軸方向彼此相間隔地配置於出液側110b。第一出液口110b1為穿孔而可連通第一中空柱體部111的內部空間。
第一隔牆部112與第二隔牆部113位於第一中空柱體部111中，並沿長軸方向延伸，以將第一中空柱體部111的內部空間區隔為沿長軸方向延伸的一第一流道110c1、一第二流道110c2以及一容置空間S。容置空間S介於第一流道110c1與第二流道110c2之間，其中第一流道110c1位於容置空間S靠近第一入液口110a1之一側而連通第一入液口110a1，而第二流道110c2位於容置空間S靠近第一出液口110b1之一側而連通第一出液口110b1。換句話說，第一流道110c1介於第一入液口110a1與第一隔牆部112之間，而第二流道110c2介於第一出液口110b1與第二隔牆部113之間。
此外，第一隔牆部112可具有多個匯入口1121，匯入口1121可沿長軸方向彼此相間隔地配置，且匯入口1121為穿孔，可使第一流道110c1連通容置空間S。另一方面，第二隔牆部113可具有多個匯出口1131，匯出口1131可沿長軸方向彼此相間隔地配置，且匯出口1131為穿孔，可使第二流道110c2連通容置空間S。
流體驅動器20例如可以但不限於是任何適於浸沒於冷卻液中運轉的泵(pump)或風扇(fan)。於本實施例中，流體驅動器20被配置於容置空間S中，且其位置可對應匯入口1121與匯出口1131，即位於第一隔牆部112之匯入口1121與第二隔牆部113之匯出口1131之間，能用以吸引匯入口1121附近流場的冷卻液並往匯出口1131帶動。也就是說，流體驅動器20能在第一流道110c1、容置空間S以及第二流道110c2中形成往匯入口1121匯集並從匯出口1131匯出的流場。或者說，流體驅動器20能在整體流場中提供往匯入口1121匯流並往匯出口1131匯出的動能。
第二支管120可包含一第二中空柱體部121，第二中空柱體部121沿長軸方向延伸，其外形可以但不限於是方柱或圓柱，但本發明並非以其形狀為限。第二中空柱體部121可具有沿長軸方向延伸的一第三流道120c。此外，第二中空柱體部121可具有一入液側120a以及一出液側120b，分別位於第二中空柱體部121的相對兩側，如圖所示，入液側120a與出液側120b例如是第二中空柱體部121上分別連接或接觸分配管B與第一支管110的相對兩側。
第二中空柱體部121還可具有多個第二入液口120a1以及多個第二出液口120b1。第二入液口120a1沿長軸方向彼此相間隔地配置於入液側120a。第二入液口120a1為穿孔而可連通第二中空柱體部121的第三流道120c，且可分別用於連通分配管B。第二出液口120b1沿沿長軸方向彼此相間隔地配置於出液側120b。第二出液口120b1為穿孔而可連通第二中空柱體部121的第三流道120c，且可分別用於連通第一支管110之入液側110a的第一入液口110a1。也就是說，分配管B可經由第二管120之入液側120a的第二入液口120a1連通第三流道120c，再經由出液側120b的第二出液口120b1連通第一支管110之第一流道110c1與第二流道110c2。
第三支管130可包含一第三中空柱體部131。第三中空柱體部131沿長軸方向延伸，其外形可以但不限於是方柱或圓柱，但本發明並非以其形狀為限。第三中空柱體部131可具有沿長軸方向延伸的一第四流道130c。此外，第三中空柱體部131可具有一入液側130a，是第三中空柱體部131上用於連接或接觸第一支管110的一側。第三中空柱體部131還可具有多個第三入液口130a1。第三入液口130a1沿長軸方向彼此相間隔地配置於入液側130a。第三入液口130a1為穿孔而可連通第三中空柱體部131的第四流道130c，且可分別用於連通第一支管110之出液側110b的第一出液口110b1，以將從第一支管110之第一出液口110b1的冷卻液匯流至第四流道130c。
請接續參閱圖4，以介紹主動式分流裝置1的局部流場分布。如圖所示，在前述配置下，冷卻液自分配管B流入第二主管PP2後，可沿著第二支管120之第三流道120c往下流動，但由於流體驅動器20的動力驅使，可使第三流道120c中靠近流體驅動器20的冷卻液被吸入第二支管120之第二出液口120b1而進入第一支管110的第一流道110c1，此時，有部分的冷卻液可沿著第一流道110c1往下流動，但同樣地，由於流體驅動器20的驅使，仍有部分的冷卻液可被吸入匯入口1121而往匯出口1131流動，自匯出口1131匯出的冷卻液可沿第二流道110c2往下流動，也可經由第一出液口110b1以及第三入液口130a1進入第三支管130的第四流道130c後再往下流動。
由此可知，由於流體驅動器20在第二主管PP2上的配置，雖然冷卻液最終都是往下流至出液端OL，但流體驅動器20能在部分的分配管B之一側產生相異於長軸方向的吸引力，以使部分的冷卻液產生向上匯流的趨勢，以彌補這些分配管B因壓損而減少的流量，進而使相鄰於流體驅動器20的分配管B的流量維持在所預定的值。
於此，可接著參閱圖5，圖5以箭頭來表示主動式分流裝置1的整體流場，但需說明的是，為了保持圖面簡潔，這些箭頭的位置與數量僅是用於示意冷卻液的流動趨勢，而非用於限制或視為實際的流場狀況。如圖所示，自入液端IL進入分流管10的冷卻液可經由第一主管PP1將液體分流給分配管B，而在鄰側設置有流體驅動器20的分配管B，可受到流體驅動器20的吸引而使足量的冷卻液流通其中。
整體來看，藉由在第二主管PP2中配置流體驅動器20的設計，可彌補冷卻液在管路中因為摩擦損失、局部水頭損失、流體分流等因素所產生的壓降，從而可確保越遠離注入口(如出入口側11之入液端IL)的冷卻液能維持所需的流量，進而可確保遠離注入口的分配管B能給予其所對應之熱源足量的冷卻液。
雖然本實施例之第二主管PP2內僅採用3個流體驅動器20，但透過適當位置分布，仍能在流體驅動器20的數量遠少於分配管B的情況下達到整體流量均勻分配的目的。詳細說明如下。
於本實施例中，電子設備9的機櫃90為一個42U的機櫃，具有相當高的高度，且相應於此，分流管10的分配管B的數量也為42，為了便於界定流體驅動器20的位置，可例如以分流管10之分配管B在長軸方向上的分佈範圍的長度來界定，於此，可定義最靠近與最遠離出入口側11的分配管B的間隔距離表示為L，在此情況下，至少一流體驅動器20可設置於距出口側L/2 n處的位置，其中n=0,1,2,3…等大於等於零的整數，如圖所示，其中一個流體驅動器20可設置於距出入口側11約為L處的位置，另一流體驅動器20可設置於距出入口側11約L/2處的位置，而再另一流體驅動器20可設置於距出入口側11約L/4處的位置；或者，也以分配管B的數量來看，例如若定義最遠離出入口側11之分配管B為第1根分配管B，往出入口側11的方向依序第1根、第2根、第3根…至最靠近出入口側11的第42根分配管B，在此情況下，這三個流體驅動器20可分別配置於第1根分配管B旁、第21與22根分配管B旁、以及第32根分配管B旁。
藉此，第二主管PP2內之流體驅動器20已能使所有的分配管B都達到均勻流量的效果。針對此，請接續參閱圖6~7，為具有前述流體驅動器20分布之主動式分流裝置1與傳統分流管，在應用於相同的42U機櫃的條件下的流量及其誤差百分比的比較圖。如圖所示，主動式分流裝置1之第1根至第42根分配管B的流量趨近一致，都維持在1.0LPM(liter per minute)附近，對應圖7可知，主動式分流裝置1中各分配管B與平均流量的絕對誤差百分比(mean absolute percentage error，MAPE)都被控制於10%以下，其中最大值也只有約9.09%。相較之下，傳統分流管在越遠離注入口的流量已遠遠低於1.0LPM，越靠近注入口的流量又遠遠高於1.0LPM，流量的浮動非常的大，對應於圖7可知，傳統分流管之流管中，與平均流量的最大絕對誤差百分比高達178.4%。
由此可見，透過第二主管PP2搭配流體驅動器20的前述分布，本發明之主動式分流裝置1能確保各個位置的流管都獲得所需的流量，從而可實現均勻分配冷卻液的目的，進而確保所有的熱源都獲得足量且適量的冷卻液。
當然，在前述的概念下，流體驅動器20的數量亦可例如依據機櫃高度、分配管數量、長度等實際需求的不同進行增減，本發明並非以此為限。例如於一些實施例中，第二主管PP2中可配置與分配管B相應數量的流體驅動器20，或是也可基於精簡化、有效性、成本等考量而更進一步地減量流體驅動器20。例如於其他實施例中，在機櫃高度較低、分配管數量少且長度短等條件下，主動式分流裝置可僅設置單個流體驅動器，並將其配置於最遠離出入口側的分配管旁，同樣可使所應用之機櫃獲得均勻的冷卻液分配。
此外，流體驅動器20也不僅限於設置於第二主管PP2，例如可參閱圖8，本發明之另一實施例提出一種電子設備9’，本實施例所採用的主動式分流裝置1’可沿用前述實施例之分流管10與流體驅動器20，但其與前述實施例之主動式分流裝置1的差異僅在於，主動式分流裝置1’之流體驅動器20被容置於第一主管PP1。更具體來說，主動式分流裝置1’之流體驅動器20的數量例如以三個為例，且這些流體驅動器20在第一主管PP1內的位置可相似或相同於主動式分流裝置1之流體驅動器20的配置方式而被分別配置於第1根分配管B旁、第21與22根分配管B旁、以及第32根分配管B旁。在此配置下，同樣可驅使足量的冷卻液往特定位置的分配管B流動，從而彌補冷卻液在部分流場中因摩擦損失、局部水頭損失、流體分流等因素所產生的壓降而實現均勻分配冷卻液的目的。
另一方面，第一主管與第二主管的位置也可依據需求對調。例如可參閱圖9，本發明之又一實施例提出了一種電子設備9’’，本實施例所採用的主動式分流裝置1’’可沿用前述實施例之分流管10與流體驅動器20，但其與前述實施例之主動式分流裝置1的差異僅在於，第一主管PP1與第二主管PP2的位置對調，使得入液端IL位於第二主管PP2，出液端OL位於第一主管PP1。在此配置下，同樣可使足量的冷卻液往特定位置的分配管B流動，從而彌補冷卻液在部分流場中因摩擦損失、局部水頭損失、流體分流等因素所產生的壓降而實現均勻分配冷卻液的目的。
另外，前述實施例之主動式分流裝置還可搭配一或多個感測器(未繪示)而達到自動化調整的效果。詳細來說，本發明實施例之主動式分流裝置可在其流場內設置能感應冷卻液之物理數值(如流量或壓力)的合適感測器，以即時地偵測冷卻液的流量或壓力。所述感測器的數量與位置可依據實際需求進行調整，並非用於限制本發明。此外，所述感測器所偵測到的數值可回授至控制中心(未繪示)，以讓控制中心能依據實際的流場情況調整流體驅動器的輸出或運轉模式，以讓各個流體驅動器能在其所處的流場處提供最適切的動能，進而有助於使平均流量絕對誤差百分比維持於10%甚至更低。
具體來說，請參閱圖10，將以主動式分流裝置1為例來說明搭配感測器的控制流程示意圖。首先，於步驟S100，使用者可先設定CDU以對主動式分流裝置1提供固定流量的冷卻液，即，可透過CDU設定主動式分流裝置1所需的平均流量，而此時的流量值也會同時傳給感測器，以作為感測器後續計算誤差百分比時的基準。
接著，於步驟S200，感測器可於每n秒偵測分配管B之出口處的流量/壓力，並將所偵測到的值回傳給CDU或控制中心。這裡所述的n秒可依據實際需求進行調整，並非用於限制本發明。接著或同時，於步驟S300，CDU或控制中心可依據所接收到的數值以及前一步驟所設定的流量來計算感測器所處流場的流量平均誤差百分比。
接著，於步驟S400，CDU將判斷所計算之誤差百分比是否介於±10%之間，或者說，CDU將判斷所計算之絕對誤差百分比是否為10%以下。但於此所設定的±10%僅是示例與達到便於說明之目的，實際上可依據實際需求進行調整，非用於限制本發明。
若為是，則至步驟S410，流體驅動器20的輸出或運轉模式可保持不變，這裡所述的輸出或運轉模式，在流體驅動器20為風扇或泵的情況時可指轉速，也就是說，在所偵測的流場處的流量絕對誤差百分比在10%之內時，實際流量與所設定值的差異屬於可接受範圍，因而流體驅動器20可維持當下的轉速而不需要進一步調整。接著，再回到前述步驟S200以繼續偵測流量/壓力。
但，若為否，則至步驟S420，將判斷所計算之誤差百分比是否大於10%。若是，則代表此處的實際流量過大，則至步驟S510，令流體驅動器20的輸出降低(如減少轉速)，以降低該流場處的流量，接著，再回到前述步驟S200以繼續偵測流量/壓力。若為否，則代表此處流量的絕對誤差百分比既不在10%之內，也沒有流量過大的情況，即表示為流量過小，因此，則至步驟S520，令流體驅動器20的輸出增加(如增加轉速)，以提升該流場處的流量，接著，再回到前述步驟S200以繼續偵測流量/壓力。
補充說明的是，前述步驟S420也可改為判斷所計算之誤差百分比是否小於-10%，若是，則如前所述，可知該流場處的流量過小，則至步驟S520，令流體驅動器20的輸出增加(如增加轉速)以提升該流場處的流量，若否，則代表此處流量的絕對誤差百分比既不在10%之內，也沒有流量過小的情況，即表示為流量過大，則至步驟S510，令流體驅動器20的輸出降低(如減少轉速)，以降低該流場處的流量。
藉由前述主動式分流裝置1搭配感測器的操控方式，能夠即時地或是每隔特定時間地使流體驅動器20依據所處流場的實際情況進行調整，以令流體驅動器20能相應實際流量而提供適切的驅動力，從而能動態地調整流量並確保整體流場均勻度能維持於所設定的範圍內。
最後，補充說明的是，前述實施例之第二主管的構型僅為示例，本發明並非以此為限。例如於其他實施例中，第二主管也可省略前述之第二支管與第三支管，在此情況下，分配管可改為直接連通第一支管的第一入液口，而第一支管的出液口可移除，以使冷卻液通過匯出口後僅沿著第二流道往出液端流動。
根據本發明前述實施例所揭露的主動式分流裝置與包含其之電子設備，藉由在被第一與第二隔牆部相隔開之第一與第二流道之間設置流體驅動器，可使得與該流體驅動器之位置對應或其附近的分配管產生吸引流，這有助於彌補流場因為摩擦損失、局部水頭損失、流體分流等因素所產生的壓降，從而可確保所對應之分配管維持於所需的流量，進而達到均勻分配分流管的流量的目的並確保熱源都獲得足量的冷卻液。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1、1’、1’’:主動式分流裝置 9、9’、9’’:電子設備 10:分流管 11:出入口側 20:流體驅動器 90:機櫃 110:第一支管 111:第一中空柱體部 110a:入液側 110a1:第一入液口 110b:出液側 110b1:第一出液口 110c1:第一流道 110c2:第二流道 112:第一隔牆部 113:第二隔牆部 120:第二支管 121:第二中空柱體部 120a:入液側 120a1:第二入液口 120b:出液側 120b1:第二出液口 120c:第三流道 130:第三支管 131:第三中空柱體部 130a:入液側 130a1:第三入液口 130c:第四流道 1121:匯入口 1131:匯出口 B:分配管 IL:入液端 L:間隔距離 OL:出液端 PP1:第一主管 PP2:第二主管 S:容置空間 S100~S400、S410~S420、S510~S520:步驟
圖1係為依據本發明之一實施例之電子設備的立體示意圖。 圖2係為圖1之主動式分流裝置的平面示意圖。 圖3係為圖1之主動式分流裝置的局部放大分解示意圖。 圖4係為圖1之主動式分流裝置的局部放大流場示意圖。 圖5係為電子設備於主動式分流裝置上的整體流場示意圖。 圖6係為本發明實施例之電子設備與先前技術之電子設備的流量分配的比較示意圖。 圖7係為本發明實施例之電子設備與先前技術之電子設備的流量分配絕對誤差百分比的比較示意圖。 圖8係為依據本發明之另一實施例之電子設備的立體示意圖。 圖9係為依據本發明之又一實施例之電子設備的立體示意圖。 圖10係為本發明實施例之主動式分流裝置搭配感測器的控制流程示意圖。
1:主動式分流裝置
9:電子設備
10:分流管
11:出入口側
20:流體驅動器
90:機櫃
110:第一支管
120:第二支管
130:第三支管
B:分配管
IL:入液端
OL:出液端
PP1:第一主管
PP2:第二主管

Claims (17)

  1. 一種主動式分流裝置，適於供一冷卻液流通以及容置至少一流體驅動器，包含：一分流管，包含：一第一主管、一第二主管以及多個分配管，各該分配管連通於該第一主管與該第二主管之間，該第一主管與該第二主管至少其中一者適於容置該至少一流體驅動器；其中該第二主管包含：一第一中空柱體部，具有多個第一入液口，該些第一入液口沿該第一中空柱體部之一長軸方向排列且分別連通該些分配管；以及一第一隔牆部以及一第二隔牆部，彼此相間隔地設於該第一中空柱體部且沿該第一中空柱體部之該長軸方向延伸，從而在該第一中空柱體部內形成一第一流道、一第二流道及位於該第一流道與該第二流道之間的一容置空間；其中，該第一隔牆部具有至少一匯入口，該第二隔牆部具有至少一匯出口，該第一流道連通於該些第一入液口與該至少一匯入口之間並經由該至少一匯入口連通該容置空間，該至少一匯出口連通於該容置空間與該第二流道之間。
  2. 如請求項1所述之主動式分流裝置，其中該第二主管的該第一中空柱體部的該容置空間適於容置該至少一流體驅動器。
  3. 如請求項1所述之主動式分流裝置，其中該第二主管更包含一第二支管及一第三支管，該第一中空柱體部還具有沿該第一中空柱體部之該長軸方向排列的多個第一出液口，該第二支管具有沿著該長軸方向排列的多個第二入液口與多個第二出液口以及連通於該些第二入液口與該些第二出液口之間的一第三流道，該第三支管具有沿該長軸方向排列的多個第三入液口以及連通該些第三入液口的一第四流道，該些分配管分別直接連通該些第二入液口，該些第二出液口分別直接連通該些第一入液口，該些第一出液口分別直接連通該些第三入液口。
  4. 如請求項1所述之主動式分流裝置，其中該至少一流體驅動器為一風扇或一泵。
  5. 如請求項1所述之主動式分流裝置，其中該分流管具有一出入口側、一入液端以及一出液端，該入液端與該出液端均位於該出入口側且分別位於該第一主管以及該第二主管上，該至少一流體驅動器對應該些分配管中最遠離該出入口側之一者。
  6. 如請求項1所述之主動式分流裝置，其中該分流管具有一出入口側、一入液端以及一出液端，該入液端與該出液端均位於該出入口側且分別位於該第一主管以及該第二主管上，該至少一流體驅動器包含多個流體驅動器，最遠離該出入口側與最靠近該出入口側的其中二該分配管的間隔距離表示為L，該些流體驅動器適於分別設置於距該出入口側為L/2n處，其中n為大於等於零的整數。
  7. 一種電子設備，適於供一冷卻液流通以及容置至少一流體驅動器，包含： 一機櫃；以及一主動式分流裝置，設置於該機櫃，包含：一分流管，包含：一第一主管、一第二主管以及多個分配管，各該分配管連通於該第一主管與該第二主管之間，該第一主管與該第二主管至少其中一者適於容置該至少一流體驅動器；其中該第二主管包含：一第一中空柱體部，具有多個第一入液口，該些第一入液口沿該第一中空柱體部之一長軸方向排列且分別連通該些分配管；以及一第一隔牆部以及一第二隔牆部，彼此相間隔地設於該第一中空柱體部且沿該第一中空柱體部之該長軸方向延伸，從而在該第一中空柱體部內形成一第一流道、一第二流道及位於該第一流道與該第二流道之間的一容置空間；其中，該第一隔牆部具有至少一匯入口，該第二隔牆部具有至少一匯出口，該第一流道連通於該些第一入液口與該至少一匯入口之間並經由該至少一匯入口連通該容置空間，該至少一匯出口連通於該容置空間與該第二流道之間。
  8. 如請求項7所述之電子設備，其中該第二主管的該第一中空柱體部的該容置空間適於容置該至少一流體驅動器。
  9. 如請求項7所述之電子設備，其中該第二主管更包含一第二支管及一第三支管，該第一中空柱體部還具有多個第一出液口，該第二支管具有多個第二入液口、多個第二出液口以及連通於該些第二入液口與該些第二出液口之間的一第三流道，該第三支管具有多個第三入液口以及連通該些第三入液口的一第四流道，該些分配管分別直接連通該些第二入液口，該些第二出液口分別直接連通該些第一入液口，該些第一出液口分別直接連通該些第三入液口。
  10. 如請求項7所述之電子設備，其中該至少一流體驅動器為一風扇或一泵。
  11. 如請求項7所述之電子設備，其中該分流管具有一出入口側、一入液端以及一出液端，該入液端與該出液端均位於該出入口側且分別位於該第一主管以及該第二主管上，該至少一流體驅動器對應該些分配管中最遠離該出入口側之一者。
  12. 如請求項7所述之電子設備，其中該分流管具有一出入口側、一入液端以及一出液端，該入液端與該出液端均位於該出入口側且分別位於該第一主管以及該第二主管上，該至少一流體驅動器包含多個流體驅動器，最遠離該出入口側與最靠近該出入口側的其中二該分配管的間隔距離表示為L，該些流體驅動器適於分別設置於距該出入口側為L/2n處，其中n為大於等於零的整數。
  13. 一種主動式分流裝置，適於供一冷卻液流通，包含：一分流管，包含： 一第一主管、一第二主管以及多個分配管，各該分配管連通於該第一主管與該第二主管之間；其中該第二主管包含：一第一中空柱體部，具有多個第一入液口，該些第一入液口沿該第一中空柱體部之一長軸方向排列且分別連通該些分配管；以及一第一隔牆部以及一第二隔牆部，彼此相間隔地設於該第一中空柱體部且沿該第一中空柱體部之該長軸方向延伸，從而在該第一中空柱體部內形成一第一流道、一第二流道及位於該第一流道與該第二流道之間的一容置空間；其中，該第一隔牆部具有至少一匯入口，該第二隔牆部具有至少一匯出口，該第一流道連通於該些第一入液口與該至少一匯入口之間並經由該至少一匯入口連通該容置空間，該至少一匯出口連通於該容置空間與該第二流道之間；以及至少一流體驅動器，設於該第一主管與該第二主管至少其中之一者。
  14. 如請求項13所述之主動式分流裝置，其中該分流管具有一出入口側、一入液端以及一出液端，該入液端與該出液端均位於該出入口側且分別位於該第一主管以及該第二主管上，該至少一流體驅動器包含多個流體驅動器，最遠離該出入口側與最靠近該出入口側的其中二該分配管的間隔距離表示為L，該些流體驅動器適於分別設置於距該出入口側為L/2n處，其中n為大於等於零的整數。
  15. 如請求項13所述之主動式分流裝置，其中該第二主管的該第一中空柱體部的該容置空間適於容置該至少一流體驅動器。
  16. 如請求項13所述之主動式分流裝置，其中該第二主管更包含一第二支管及一第三支管，該第一中空柱體部還具有多個第一出液口，該第二支管具有多個第二入液口、多個第二出液口以及連通於該些第二入液口與該些第二出液口之間的一第三流道，該第三支管具有多個第三入液口以及連通該些第三入液口的一第四流道，該些分配管分別直接連通該些第二入液口，該些第二出液口分別直接連通該些第一入液口，該些第一出液口分別直接連通該些第三入液口。
  17. 如請求項13所述之主動式分流裝置，其中該分流管具有一出入口側、一入液端以及一出液端，該入液端與該出液端均位於該出入口側且分別位於該第一主管以及該第二主管上，該至少一流體驅動器對應該些分配管中最遠離該出入口側之一者。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246649A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Hitachi Ltd ラックマウントサーバシステム、ラックキャビネット、サーバモジュール、ならびにラックマウントサーバシステムの冷却方法
US20170177041A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Dell Products, L.P. Information handling system having fluid manifold with embedded heat exchanger system
US20180135901A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Fujitsu Limited Manifold and information processing apparatus
CN108513492A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 富士通株式会社 冷却装置和电子装置系统
CN111615289A (zh) * 2019-02-22 2020-09-01 迈萪科技股份有限公司 用于机柜的水冷式加压均流散热系统

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2747379B2 (ja) * 1991-05-31 1998-05-06 昭和アルミニウム株式会社 熱交換器
US8439104B2 (en) * 2009-10-16 2013-05-14 Johnson Controls Technology Company Multichannel heat exchanger with improved flow distribution
US20130271918A1 (en) * 2012-04-16 2013-10-17 John Philip Neville Hughes Cold plate with reduced bubble effects
CN104349638B (zh) * 2013-07-24 2017-04-26 华为技术有限公司 机柜液冷系统及机柜
TWM512730U (zh) * 2015-08-20 2015-11-21 Cooler Master Co Ltd 水冷式散熱裝置
US10383261B2 (en) * 2015-10-20 2019-08-13 Ge Global Sourcing Llc Heat transfer chassis and method for forming the same
CN105764307B (zh) * 2016-04-11 2018-06-01 联想(北京)有限公司 散热装置及电子设备
US20180177079A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-21 Fujitsu Limited Information processing device and electronic device cooling method
CN109922637A (zh) * 2017-12-13 2019-06-21 双鸿科技股份有限公司 冷却液分布系统
TWI697765B (zh) * 2019-03-13 2020-07-01 緯創資通股份有限公司 轉接裝置及包含其之散熱系統
CN111356343B (zh) * 2020-03-11 2022-02-18 深圳绿色云图科技有限公司 一种冷却液分配装置及液冷机柜
CN111263572A (zh) * 2020-03-18 2020-06-09 连云港丰合新能源科技有限公司 一种温控散热器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004246649A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Hitachi Ltd ラックマウントサーバシステム、ラックキャビネット、サーバモジュール、ならびにラックマウントサーバシステムの冷却方法
US20170177041A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Dell Products, L.P. Information handling system having fluid manifold with embedded heat exchanger system
US20180135901A1 (en) * 2016-11-11 2018-05-17 Fujitsu Limited Manifold and information processing apparatus
CN108513492A (zh) * 2017-02-28 2018-09-07 富士通株式会社 冷却装置和电子装置系统
CN111615289A (zh) * 2019-02-22 2020-09-01 迈萪科技股份有限公司 用于机柜的水冷式加压均流散热系统

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