TWI767546B - 電子設備、浸沒式冷卻系統及液量調節模組 - Google Patents

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Abstract

一種電子設備，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主槽體及一液量調節模組。主槽體適於容納一散熱介質，發熱構件配置於主槽體內而浸於散熱介質。液量調節模組包括一輔助槽體及一泵。輔助槽體鄰接主槽體，主槽體內的散熱介質適於溢流至輔助槽體。泵配置於輔助槽體內且適於驅動輔助槽體內的散熱介質流至主槽體內。

Description

電子設備、浸沒式冷卻系統及液量調節模組
本發明是有關於一種冷卻系統、調節模組及具有其之電子設備，且特別是有關於一種浸沒式冷卻系統、液量調節模組及具有其之電子設備。
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。散熱液之熱漲冷縮、散熱液之逸散及/或主機板之取放等因素，皆會導致散熱液的液面過低或過高。液面過低將使主機板無法完全浸沒於散熱液中而導致散熱效果下降，液面過高則會降低主機板之狀態燈號的可辨識度。
本發明提供一種電子設備、浸沒式冷卻系統及液量調節模組，可穩定控制散熱介質的液面高度。
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主槽體及一液量調節模組。主槽體適於容納一散熱介質，發熱構件配置於主槽體內而浸於散熱介質。液量調節模組包括一輔助槽體及一泵。輔助槽體鄰接主槽體，主槽體內的散熱介質適於溢流至輔助槽體。泵配置於輔助槽體內且適於驅動輔助槽體內的散熱介質流至主槽體內。
本發明的浸沒式冷卻系統包括一主槽體及一液量調節模組。主槽體適於容納一散熱介質，至少一發熱構件配置於主槽體內而浸於散熱介質。液量調節模組包括一輔助槽體及一泵。輔助槽體鄰接主槽體，主槽體內的散熱介質適於溢流至輔助槽體。泵配置於輔助槽體內且適於驅動輔助槽體內的散熱介質流至主槽體內。
本發明的液面高度調節模組適用於一浸沒式冷卻系統。浸沒式冷卻系統包括一主槽體，主槽體適於容納一散熱介質，液面高度調節模組包括一輔助槽體及一泵。輔助槽體鄰接主槽體。泵配置於輔助槽體內。泵驅動輔助槽體內的散熱介質回填至主槽體內，以調節散熱介質在主槽體內的液面高度。
在本發明的一實施例中，上述的輔助槽體的容積小於主槽體的容積。
在本發明的一實施例中，上述的輔助槽體的容積不小於至少一發熱構件的體積。
在本發明的一實施例中，上述的泵配置於輔助槽體內的底部。
如在本發明的一實施例中，上述的液量調節模組(液面高度調節模組)包括一導軌，導軌配置於輔助槽體內，泵連接於導軌且適於沿著導軌往輔助槽體的頂部移動。
在本發明的一實施例中，上述的液量調節模組(液面高度調節模組)包括一過濾器，過濾器連接於泵，泵適於驅動輔助槽體內的散熱介質通過過濾器後流至主槽體內。
在本發明的一實施例中，上述的液量調節模組(液面高度調節模組)包括一壓力計，壓力計連接於泵。
在本發明的一實施例中，上述的液量調節模組(液面高度調節模組)包括一液位感測器，液位感測器配置於輔助槽體。
在本發明的一實施例中，上述的液量調節模組(液面高度調節模組)包括一管路，管路連接於泵且往主槽體延伸，泵驅動輔助槽體內的散熱介質經由管路回填至主槽體內。
在本發明的一實施例中，上述的浸沒式冷卻系統包括一冷凝結構，冷凝結構配置於主槽體上方，液態的散熱介質適於藉由發熱構件的熱能而氣化為氣態的散熱介質，當氣態的散熱介質流動至冷凝結構時，氣態的散熱介質在冷凝結構上凝結為液態的散熱介質，凝結於冷凝結構上的液態的散熱介質藉由重力落回主槽體內的液態的散熱介質中。
基於上述，本發明在浸沒式冷卻系統的主槽體旁增設液量調節模組(液面高度調節模組)，液量調節模組的輔助槽體可承接從主槽體溢流出的散熱介質，且液量調節模組的泵可驅動輔助槽體內的散熱介質回填至主槽體內。藉此，當主槽體內的散熱介質熱漲冷縮、主槽體內的散熱介質逸散、主槽體內的發熱構件取放或其他因素而使主槽體內的散熱介質的液面有所升降時，液量調節模組可即時將主槽體內的散熱介質的量調節為正常值，使其液面不致過低或過高。
圖1是本發明一實施例的電子設備的部分構件立體圖。圖2是圖1的浸沒式冷卻系統的示意圖。請參考圖1及圖2，本實施例的電子設備10包括多個發熱構件12(繪示於圖2)及一浸沒式冷卻系統100。浸沒式冷卻系統100如圖1所示包括兩主槽體110及一冷凝結構120。主槽體110適於容納散熱介質M(標示於圖2)，發熱構件12配置於主槽體110內而浸於散熱介質M，散熱介質M的液面高度例如控制為高於發熱構件12約2~3毫米。冷凝結構120配置於主槽體110上方。在其他實施例中，主槽體110的數量可為一個或其他適當數量，本發明不對此加以限制。為使圖式較為清楚，圖2僅繪示出一個主槽體110。
在本實施例中，可利用蓋體覆蓋於浸沒式冷卻系統100上而密封浸沒式冷卻系統100的容納空間，使散熱介質M在密閉的容納空間內進行上述循環。並且，所述蓋體可被掀開以便於進行電子設備10之維修或構件之拆卸、更換。
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12(如伺服器中的主機板)上的中央處理器或其他種類的晶片產生的熱以降低發熱構件12的溫度，並藉由發熱構件12產生的熱而快速沸騰氣化為氣態。當具有高熱能的氣態的散熱介質M在密閉的所述容納空間內流動至冷凝結構120時，其會因冷凝結構120內流動的低溫冷凝液而降溫並在冷凝結構120上凝結為液態，冷凝結構120內的冷凝液吸收來自散熱介質M的熱能後流至電子設備10外部進行熱交換而冷卻，冷卻後的冷凝液再流回冷凝結構120，以此不斷循環。另一方面，凝結於冷凝結構120上的散熱介質M液滴藉由重力落回主槽體110內的液態的散熱介質M中，以此循環達到散熱的效果。
本實施例的電子設備10更包括一液量調節模組130。液量調節模組130用以調節主槽體110內的散熱介質M的液面高度，使其不致過高或過低，故所述液量調節模組亦可稱為液面高度調節模組。以下藉由圖式對本實施例的液量調節模組130進行詳細說明。
圖3是圖1的浸沒式冷卻系統的部分構件立體圖。圖4是圖3的液量調節模組的立體圖。圖5是圖4的液量調節模組的部分構件側視圖。請參考圖3至圖5，液量調節模組130包括一輔助槽體132、一泵134及一管路138。輔助槽體132配置於兩主槽體110之間而鄰接兩主槽體110，使各主槽體110內的散熱介質M(標示於圖2)可溢流至輔助槽體132。輔助槽體132例如藉由焊接、鎖固或其他適當方式固定於兩主槽體110之間。泵134配置於輔助槽體132內，管路138連接於泵134且往主槽體110延伸，泵134適於驅動輔助槽體132內的散熱介質經由管路138回填至主槽體110內，以調節散熱介質在主槽體110內的液面高度。藉此，當主槽體110內的散熱介質熱漲冷縮、主槽體110內的散熱介質逸散、主槽體110內的發熱構件12(標示於圖2)取放或其他因素而使主槽體110內的散熱介質的液面有所升降時，液量調節模組130可即時將主槽體110內的散熱介質的量調節為正常值，使其液面不致過低或過高。
在本實施例中，輔助槽體132如上述般用以調節主槽體110內的散熱介質M的量，而非用以容納發熱構件12，故輔助槽體132的容積可設計為小於主槽體110的容積。並且，輔助槽體132的容積例如設計為不小於這些發熱構件12的體積，以使輔助槽體132可容納的散熱介質M的最大量足以彌補這些發熱構件12從主槽體110取出時造成的液面下降量。此外，散熱介質M的熱漲冷縮的比例亦可作為決定輔助槽體132的容積大小的考量因素，以確使液量調節模組130能夠藉由輔助槽體132內的散熱介質有效地調節主槽體110內的散熱介質的量。
圖6A至圖6D繪示圖2的液量調節模組對主槽體內的散熱介質的液面高度進行調整。具體而言，當主槽體110內的一發熱構件12如圖6A所示被取出時，泵134驅動輔助槽體132內的散熱介質M流至主槽體110內，使主槽體110內的散熱介質M的液面不會因發熱構件12之取出而下降。在此過程中，輔助槽體132內的部分散熱介質M流至主槽體110內而使得輔助槽體132內的散熱介質M的液面下降。
反之，當一發熱構件12如圖6B所示被放入主槽體110內時，由於主槽體110的側壁的高度僅略高於其內的發熱構件12的頂端約2~3毫米，故主槽體110內的散熱介質M會溢流至輔助槽體132內，使主槽體110內的散熱介質M的液面不會因發熱構件12之放入而上升。在此過程中，輔助槽體132內的散熱介質M增加而使得輔助槽體132內的散熱介質M的液面上升。
另一方面，當主槽體110內的散熱介質M如圖6C所示逸散時，泵134驅動輔助槽體132內的散熱介質M流至主槽體110內，使主槽體110內的散熱介質M的液面不會因其逸散而下降。在此過程中，輔助槽體132內的部分散熱介質流至主槽體110內而使得輔助槽體132內的散熱介質的液面下降。
此外，當主槽體110內的散熱介質M如圖6D所示熱膨脹時，由於主槽體110的側壁的高度僅略高於其內的發熱構件12的頂端約2~3毫米，故主槽體110內的散熱介質M會溢流至輔助槽體132內，使主槽體110內的散熱介質M的液面不會因其熱膨脹而上升。在此過程中，輔助槽體132內的散熱介質M增加而使得輔助槽體132內的散熱介質M的液面上升。
如圖5及圖6A至圖6D所示，本實施例的泵134配置於輔助槽體132內的底部。由於輔助槽體132內的底部處的散熱介質M的溫度較低，故配置於該處的泵134可避免因高溫而降低使用壽命。以下藉由圖式具體說明本實施例的泵134的配置方式。
圖7是圖4的液量調節模組的部分構件分解圖。圖8是圖7的液量調節模組的部分構件分解圖。請參考圖7及圖8，本實施例的液量調節模組130包括一導軌136，導軌136配置於輔助槽體132內的架體137，泵134連接於導軌136且適於沿著導軌136往輔助槽體132的頂部移動，以便於對泵134進行維修或更換。具體而言，泵134裝設於承座135的固定部135a，承座135組設於導軌136上的滑塊136a，使承座135及其上的泵134可隨著滑塊136a而沿導軌136上下滑動。此外，可將一纜線133連接於承座135，讓使用者便於利用纜線133將承座135及其上的泵134拉至輔助槽體132的頂部。在其他實施例中，可藉由其他適當方式裝設泵134，本發明不對此加以限制。
本實施例的液量調節模組130更包括一過濾器139。過濾器139透過管路138連接於泵134。泵134適於驅動輔助槽體132內的散熱介質M通過過濾器139後流至主槽體110內。藉此，可有效減少散熱介質M內的雜質，以維持散熱介質M的散熱能力。此外，本實施例的液量調節模組130如圖5及圖7所示更包括一壓力計131，壓力計131透過管路138而連接於泵134，以量測管路138內的壓力，讓使用者可得知泵134的運作是否正常。在本實施例中，壓力計131例如是透過三通管131a(標示於圖5)而連接於泵134與過濾器139之間的管路138。
請參考圖4，本實施例的液量調節模組130更包括一液位感測器130a。液位感測器130a配置於輔助槽體132而可感測輔助槽體132內的散熱介質M的液面高度，據以判斷散熱介質M的量是否足夠。藉此，不需在主槽體110配置液位感測器，而可避免主槽體110內的散熱介質M因發熱構件12的高溫而沸騰波動導致液位感測不準。
綜上所述，本發明在浸沒式冷卻系統的主槽體旁增設液量調節模組，液量調節模組的輔助槽體可承接從主槽體溢流出的散熱介質，且液量調節模組的泵可驅動輔助槽體內的散熱介質流至主槽體內。藉此，當主槽體內的散熱介質熱漲冷縮、主槽體內的散熱介質逸散、主槽體內的發熱構件取放或其他因素而使主槽體內的散熱介質的液面有所升降時，液量調節模組可即時將主槽體內的散熱介質的量調節為正常值，使其液面不致過低或過高。此外，因本發明如上述般增設了液量調節模組，故可將過濾器及液位感測器配置於液量調節模組處，以在不占用主槽體內部空間的情況下利用過濾器及液位感測器對散熱介質進行雜質過濾及液位感測。
10:電子設備 12:發熱構件 100:浸沒式冷卻系統 110:主槽體 120:冷凝結構 130:液量調節模組 130a:液位感測器 131:壓力計 131a:三通管 132:輔助槽體 133:纜線 134:泵 135:承座 135a:固定部 136:導軌 136a:滑塊 137:架體 138:管路 139:過濾器 M:散熱介質
圖1是本發明一實施例的電子設備的部分構件立體圖。 圖2是圖1的浸沒式冷卻系統的示意圖。 圖3是圖1的浸沒式冷卻系統的部分構件立體圖。 圖4是圖3的液量調節模組的立體圖。 圖5是圖4的液量調節模組的部分構件側視圖。 圖6A至圖6D繪示圖2的液量調節模組對主槽體內的散熱介質的液面高度進行調整。 圖7是圖4的液量調節模組的部分構件分解圖。 圖8是圖7的液量調節模組的部分構件分解圖。
12:發熱構件
100:浸沒式冷卻系統
110:主槽體
130:液量調節模組
132:輔助槽體
134:泵
139:過濾器
M:散熱介質

Claims (24)

  1. 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：一主槽體，適於容納一散熱介質，其中該至少一發熱構件配置於該主槽體內而浸於該散熱介質；以及一液量調節模組，包括一輔助槽體及一泵，其中該輔助槽體鄰接該主槽體，該主槽體內的該散熱介質適於直接溢流至該輔助槽體，且該主槽體內的該散熱介質的液面高於該輔助槽體內的該散熱介質的液面，該泵配置於該輔助槽體內且適於驅動該輔助槽體內的該散熱介質流至該主槽體內。
  2. 如請求項1所述的電子設備，其中該輔助槽體的容積小於該主槽體的容積。
  3. 如請求項1所述的電子設備，其中該輔助槽體的容積不小於該至少一發熱構件的體積。
  4. 如請求項1所述的電子設備，其中該泵配置於該輔助槽體內的底部。
  5. 如請求項1所述的電子設備，其中該液量調節模組包括一導軌，該導軌配置於該輔助槽體內，該泵連接於該導軌且適於沿著該導軌往該輔助槽體的頂部移動。
  6. 如請求項1所述的電子設備，其中該液量調節模組包括一過濾器，該過濾器連接於該泵，該泵適於驅動該輔助槽體內的該散熱介質通過該過濾器後流至該主槽體內。
  7. 如請求項1所述的電子設備，其中該液量調節模組包括一壓力計，該壓力計連接於該泵。
  8. 如請求項1所述的電子設備，其中該液量調節模組包括一液位感測器，該液位感測器配置於該輔助槽體。
  9. 如請求項1所述的電子設備，其中該浸沒式冷卻系統包括一冷凝結構，該冷凝結構配置於該主槽體上方，液態的該散熱介質適於藉由該至少一發熱構件的熱能而氣化為氣態的該散熱介質，當氣態的該散熱介質流動至該冷凝結構時，氣態的該散熱介質在該冷凝結構上凝結為液態的該散熱介質，凝結於該冷凝結構上的液態的該散熱介質藉由重力落回該主槽體內的液態的該散熱介質中。
  10. 一種浸沒式冷卻系統，包括：一主槽體，適於容納一散熱介質，其中至少一發熱構件適於配置於該主槽體內而浸於該散熱介質；以及一液量調節模組，包括一輔助槽體及一泵，其中該輔助槽體鄰接該主槽體，該主槽體內的該散熱介質適於直接溢流至該輔助槽體，且該主槽體內的該散熱介質的液面高於該輔助槽體內的該散熱介質的液面，該泵配置於該輔助槽體內且適於驅動該輔助槽體內的該散熱介質流至該主槽體內。
  11. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，其中該輔助槽體的容積小於該主槽體的容積。
  12. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，其中該泵配置於該輔助槽體內的底部。
  13. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，其中該液量調節模組包括一導軌，該導軌配置於該輔助槽體內，該泵連接於該導軌且適於沿著該導軌往該輔助槽體的頂部移動。
  14. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，其中該液量調節模組包括一過濾器，該過濾器連接於該泵，該泵適於驅動該輔助槽體內的該散熱介質通過該過濾器後流至該主槽體內。
  15. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，其中該液量調節模組包括一壓力計，該壓力計連接於該泵。
  16. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，其中該液量調節模組包括一液位感測器，該液位感測器配置於該輔助槽體。
  17. 如請求項10所述的浸沒式冷卻系統，包括一冷凝結構，其中該冷凝結構配置於該主槽體上方，液態的該散熱介質適於藉由該至少一發熱構件的熱能而氣化為氣態的該散熱介質，當氣態的該散熱介質流動至該冷凝結構時，氣態的該散熱介質在該冷凝結構上凝結為液態的該散熱介質，凝結於該冷凝結構上的液態的該散熱介質藉由重力落回該主槽體內的液態的該散熱介質中。
  18. 一種液面高度調節模組，適用於一浸沒式冷卻系統，該浸沒式冷卻系統包括一主槽體，該主槽體適於容納一散熱介質，該液面高度調節模組包括：一輔助槽體，鄰接該主槽體；以及一泵，配置於該輔助槽體內，其中該泵驅動該輔助槽體內的該散熱介質回填至該主槽體內，以調節該散熱介質在該主槽體內的液面高度，該主槽體內的該散熱介質適於直接溢流至該輔助槽體，且該主槽體內的該散熱介質的液面高於該輔助槽體內的該散熱介質的液面。
  19. 如請求項18所述的液面高度調節模組，其中該泵配置於該輔助槽體內的底部。
  20. 如請求項18所述的液面高度調節模組，包括一導軌，其中該導軌配置於該輔助槽體內，該泵連接於該導軌且適於沿著該導軌往該輔助槽體的頂部移動。
  21. 如請求項18所述的液面高度調節模組，包括一過濾器，其中該過濾器連接於該泵，該泵適於驅動該輔助槽體內的該散熱介質通過該過濾器後流至該主槽體內。
  22. 如請求項18所述的液面高度調節模組，包括一壓力計，其中該壓力計連接於該泵。
  23. 如請求項18所述的液面高度調節模組，包括一液位感測器，其中該液位感測器配置於該輔助槽體。
  24. 如請求項18所述的液面高度調節模組，包括一管路，該管路連接於該泵且往該主槽體延伸，該泵驅動該輔助槽體內的該散熱介質經由該管路回填至該主槽體內。
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