TWI908321B - 分離式浸沒式液冷伺服器 - Google Patents

Abstract

一種分離式浸沒式液冷伺服器，包含：一分離區以容納冷卻管線路；一浸沒式液冷區充滿有冷卻液以冷卻一浸沒式電子元件，浸沒式電子元件連接至一第一電線；一進液口與一出液口，進液口連至分離區將冷卻液透過冷卻管線路傳入浸沒式液冷區，而出液口連至浸沒式液冷區傳出冷卻液；以及一密封連接元件以分隔浸沒式液冷區與分離區，包括：一豎插式PCB板，具有相連通之第一連接器及第二連接器，且第一電線與第一連接器相連接；一密封圈，其數量對應於第二連接器且環繞密封住第二連接器；以及一上蓋與豎插式PCB板固定以抵迫住密封圈。

Description

分離式浸沒式液冷伺服器

本發明係關於一種分離式浸沒式液冷伺服器，尤其是指一種使用密封連接元件之分離式浸沒式液冷伺服器。

一般來說，在現有的技術當中，若是要能夠提供一種分離式浸沒式液冷伺服器（discrete immersed liquid-cooling server）的結構設計，於該設計之中可以包括有一分離區以及一浸沒式液冷區。於浸沒式液冷區之內存在有一浸沒式電子元件，而浸沒式液冷區之內就需要充滿有一冷卻液用來直接冷卻此浸沒式電子元件，此時，與浸沒式電子元件相連接的內部電線就需要考慮該如何來出線到其外部區域，也需要考慮其運維之方便性，也還要考慮其密封性的問題。

然而，於傳統的浸沒式液冷式伺服器之中對於內部電線穿出時所採用的解決方案是使用一格蘭頭（cable gland，又稱作為電纜防水接頭、或稱作為電纜固定頭（cable fixed head）），其作用主要是可以具有密封防水、固定以及保護的功能。然而，由於採用格蘭頭之結構會產生有如下之弊端：當內部電線需要從格蘭頭結構之密封小孔穿出時，會具有實際上操作困難之問題。而且，因為格蘭頭之密封小孔結構的關係，格蘭頭需要具有約13公分的高度，而此高度將會使得伺服器之整體高度因而增加，將浪費了伺服器的縱向空間。

承上所述，為了要能夠解決上述所產生的問題，就需要針對傳統的分離式浸沒式液冷伺服器來設計出一種新型式的密封結構，用以同時能夠具有密封防水、操作方便、而且較不影響伺服器之整體高度的密封結構之設計。

有鑒於在先前技術當中所呈現的問題，需要能夠提供一種同時能夠具有密封防水、操作方便、而且較不影響伺服器之整體高度的密封結構之設計。本發明為解決先前技術之問題，所採用的必要技術手段是提供一種分離式浸沒式液冷伺服器，包含：一分離區，係用以容納一冷卻管線路；一浸沒式液冷區，容納有至少一浸沒式電子元件，浸沒式液冷區充滿一冷卻液，係用以冷卻浸沒式電子元件，其中，浸沒式電子元件連接至一第一電線；一進液口與一出液口，進液口連接至分離區且用以將冷卻液透過冷卻管線路傳送進入浸沒式液冷區，而出液口連接至浸沒式液冷區，用以傳送出冷卻液；以及一密封連接元件，係用以分隔浸沒式液冷區與分離區，包括：一豎插式PCB板，具有至少一第一連接器、以及位於相對面且數量與形式對應於第一連接器之一第二連接器，且第一電線與該第一連接器相連接，第一連接器與第二連接器相連通；至少一密封圈，其數量係對應於第二連接器，且用以環繞密封住第二連接器；以及一上蓋，與豎插式PCB板固定用以抵迫住密封圈。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，更包含有：一進出電線口，係連接至分離區且用以容納一第二電線，第二電線與第二連接器相連接。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，冷卻管線路包含有：一進液主管路、一進液次管路、一冷板、一回液次管路、以及一回液主管路，且冷板係分別與進液次管路以及回液次管路相連接，而進液口連接至進液主管路，將冷卻液依序傳送到進液主管路、進液次管路、冷板、回液次管路、回液主管路、以及進入浸沒式液冷區。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，分離區包含有一走線槽以及一液冷板散熱區域，走線槽內容納有進液主管路，液冷板散熱區域容納有發熱元件。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，豎插式PCB板之第一連接器與第二連接器係皆為一單一插孔。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，豎插式PCB板之第一連接器與第二連接器係皆為排線插座。

在上述必要技術手段所衍生之一附屬技術手段中，上蓋包含有對應於第二連接器之一開孔，用以使第二連接器露出且抵迫住密封圈。

如上所述，由於本發明之分離式浸沒式液冷伺服器是利用一種豎插式PCB板之密封連接元件，藉此，本發明確實可以有效的透過此設計達到既可以方便出線、又可以不浪費整體分離式浸沒式液冷伺服器之高度空間，且還能實現密封防水的功能。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

請綜合參閱第一圖至第四圖所示，第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之爆炸圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之管線與電線的示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之豎插式PCB板的結構圖；以及第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之管線與電線的出線示意圖。

如各圖中所示，本發明提供了一種分離式浸沒式液冷伺服器1，包含有：一分離區、一浸沒式液冷區13、一進液口111、一出液口133、以及一密封連接元件。

於分離區當中，主要係用以容納一冷卻管線路。而分離區還包含有一走線槽11、以及一液冷板散熱區域12，並透過有一上蓋121加以分隔走線槽11以及液冷板散熱區域12。走線槽11內容納有一進液主管路21並連接至一進液次管路24，而液冷板散熱區域12則是容納有一發熱元件122，可以例如是一圖形處理器（graphics processing unit，簡稱GPU）模組。

浸沒式液冷區13中容納有至少一浸沒式電子元件1311（本實施例中有二個，而圖中僅標示一個），可以例如是一中央處理器（central processing unit，簡稱CPU）模組等發熱元件，且其係設置於一電路板131之上，再將其整體放入於浸沒式液冷區13內。而浸沒式液冷區13內充滿有一冷卻液（圖中未示），係用以冷卻前述之浸沒式電子元件1311與電路板131。而浸沒式電子元件1311還電性連接至一第一電線132（請參考第四圖）。

另外，浸沒式電子元件1311還可以包含有至少一集成連接器（圖中未示），係用以將浸沒式電子元件1311所具有之複數條電線（圖中未示）經集成後，再與第一電線132相電性連接。

進液口111連接至分離區且用以將冷卻液透過前述的冷卻管線路傳送進入浸沒式液冷區13。而出液口133則是連接至浸沒式液冷區13，用以傳送出冷卻液。

而如前所述之冷卻管線路則是包含有：一進液主管路21、一進液次管路24（請參考第二圖，本實施例中有三個，於圖中僅標示一個）、一冷板25（本實施例中有三個，於圖中僅標示一個）、一回液次管路26（本實施例中有三個，於圖中僅標示一個）、一回液主管路28、以及一回液主管路29。冷板25係分別與這些進液次管路24以及這些回液次管路26相連接，且用以冷卻前述的發熱元件122。而進液口111連接至進液主管路21後，將冷卻液依序傳送到進液主管路21、這些進液次管路24、經過冷板25、到這些回液次管路26、再到回液主管路28、以及進入浸沒式液冷區13之回液主管路29，最後再到出液口133。在此需要特別說明的是，於浸沒式液冷區13中的回液主管路29亦可以不需要，只需要將出液口133與浸沒式液冷區13直接連接，即可傳送出內部的冷卻液到外部。

另外，關於本發明所提供之密封連接元件係用以分隔浸沒式液冷區13與分離區這兩個區域，其包括有：一豎插式PCB板14、至少一密封圈16、以及一上蓋15。

豎插式PCB板14係具有至少一第一連接器141、以及位於相對面側且數量與形式皆對應於第一連接器141之一第二連接器142，且第一電線132與第一連接器141相電性連接，而第一連接器141與第二連接器142透過豎插式PCB板14係互相電性連通。本發明的這種豎插式PCB板14利用了第一連接器141與第二連接器142來實現電線的出線連接，避免了內部電線的直接引出而導致可能的漏液現象產生，更方便於線路的更換和維修，而且還省去了傳統方式的使用格蘭頭之設計，將會使得整個產品變得更為美觀。

另外，分離區之走線槽11還連接有一進出電線口112，走線槽11係用以容納一第二電線113且得以從進出電線口112出線，而第二電線113與第二連接器142互相電性連接。

其中，豎插式PCB板14之第一連接器141與第二連接器142可以皆為一單一插孔之形式（請參考第三圖與第四圖所示），需要特別說明的是，若是此單一插孔形式之連接器有任何一者為空著的時候，則是需要另外利用一個塞子（圖中未示）把單一插孔形式之第二連接器142堵起來，以防止冷卻液有可能之外漏情況。另外，或者是豎插式PCB板14之第一連接器141a與第二連接器142a亦可以皆為一排線插座之形式（請參考第三圖與第四圖所示），而所對應連接的第一電線132a與第二電線113a之接頭就需要採用為排線插座之接頭，特此進行說明。

另外，還提供有至少一個密封圈16（請參考第三圖），位於豎插式PCB板14與上蓋15之間，其數量係對應於第二連接器142之數量，且用以環繞密封住第二連接器142。如本實施例時具有第二連接器142與第二連接器142a共兩個，因此，就需要具有密封圈16與密封圈16a共兩個來分別對應環繞密封住第二連接器142與第二連接器142a。除此之外，亦可以將密封圈16與密封圈16a利用黏貼的方式黏貼於第二連接器142與第二連接器142a之周圍上，以進行固定。其中，密封圈16與密封圈16a之材質較佳的可以是選用例如橡膠等之材質。

此外，上蓋15係與豎插式PCB板14固定用以抵迫住密封圈16（如第二圖與第四圖所示）。其中，上蓋15與豎插式PCB板14係透過複數個鎖固元件（圖中未示，可以例如是螺絲等元件）穿過對應之鎖固孔143（請參考第三圖，本實施例中有四個，於圖中僅標示一個，可以例如是螺絲固定孔）而來進行鎖固裝配的動作，而且鎖固後係用以抵迫住密封圈16。於本實施例中的鎖固孔143之數量為四個時，而對應所需的鎖固元件之數量則亦為四個。

而上蓋15還包含有對應於第二連接器142或是第二連接器142a之一開孔151（請參考第一圖，圖中僅標示一個），用以使第二連接器142或是第二連接器142a露出，且能利用豎插式PCB板14鎖緊的壓力實現開孔151之密封，且抵迫住所對應環繞之密封圈16或是密封圈16a，以防止浸沒式液冷區13內之冷卻液滲出。

於本發明之分離式浸沒式液冷伺服器1內係採用冷卻管線路來運送冷卻液，優先給內部的浸沒式電子元件1311如CPU模組、以及發熱元件122如GPU模組等元件解熱。冷卻液從進液口111通過進液主管路21進液後進入一進液分液器22，於此進液分液器22當中，包含有兩個支路管介面，分別是連接到進液次管路24、以及另一進液次管路30，其中，第一路是流到發熱元件122如GPU模組，第二路則是流到浸沒式電子元件1311如CPU模組。

第一路的具體冷卻液之液體迴路如下：冷卻液從進液主管路21通過進液分液器22再進到另一進液分液器23，此時，如第二圖中所示分為三個岔口，分別流進到三個進液次管路24（圖中僅標示一個），再分別進入發熱元件122（圖中僅標示一個）上之冷板25（圖中僅標示一個），冷板25對發熱元件122進行散熱，而每個發熱元件122上之冷板25的下方分別設置有一個出液口（圖中未示），冷卻液經此流至回液次管路26（圖中僅標示一個），而三個回液次管路26的冷卻液流出後匯入至回液分液器27，再經過連接的回液主管路28直接接入位於浸沒式液冷區13內的另一回液主管路29，最後再接到出液口133，由出液口133所設置的一泵（圖中未示）直接抽出冷卻液以實現一個散熱迴圈。

同理，第二路的具體冷卻液之液體迴路如下：冷卻液從進液主管路21通過進液分液器22進到進液次管路30（本實施例中有二個，於圖中僅標示一個），分別經由進液次管路30流往所設置的浸沒式電子元件1311（本實施例中有二個，而圖中僅標示一個）上之冷板（圖中未示），該冷板對浸沒式電子元件1311進行散熱，而冷板的下方則是設置有一出液口（圖中未示），隨即冷卻液通過此出液口後匯入於浸沒式液冷區13內，最後，再由出液口133所設置的一泵（圖中未示）直接抽出冷卻液而來實現形成一個散熱迴圈。

本發明之分離式浸沒式液冷伺服器1的優點有以下幾點：1. 利用第一連接器141與第二連接器142來實現線路之間的連接，便於線路的更換和維修。2. 本發明所提供之豎插式PCB板14，可節省整體產品的空間，便於豎插式PCB板14與上蓋15進行固定。3. 在豎插式PCB板14上設計有第一連接器141與第二連接器142，可以讓內部電線之第一電線132、外部電線之第二電線113分別通過其接頭插到第一連接器141與第二連接器142上，避免直接出線，實現內、外空間的隔離。4. 在上蓋15的對應第二連接器142之處設有開孔151，並在第二連接器142的位置周圍放置有密封圈16，再利用豎插式PCB板14鎖緊的壓力實現讓開孔151處密封，防止冷卻液漏出。5. 豎插式PCB板14係通過如螺栓或螺絲等鎖固元件鎖附於上蓋15，操作方便。6. 冷卻管線路內之冷卻液係通過進液分液器22、進液分液器23、以及回液分液器27等來進行分流，可以同時對需要進行散熱之電子元件，例如發熱元件122如GPU模組和浸沒式電子元件1311如CPU模組等來進行冷卻。

綜上所述，由於本發明之分離式浸沒式液冷伺服器1是利用一種豎插式PCB板14之密封連接元件，藉此，本發明確實可以有效的透過此設計達到既可以方便出線、又可以不浪費整體分離式浸沒式液冷伺服器1之高度空間，且還能實現密封防水的功能。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1:分離式浸沒式液冷伺服器 11:走線槽 111:進液口 112:進出電線口 113,113a:第二電線 12:液冷板散熱區域 121:上蓋 122:發熱元件 13:浸沒式液冷區 131:電路板 1311:浸沒式電子元件 132,132a:第一電線 133:出液口 14:豎插式PCB板 141,141a:第一連接器 142,142a:第二連接器 143:鎖固孔 15:上蓋 151:開孔 16,16a:密封圈 21:進液主管路 22:進液分液器 23:進液分液器 24:進液次管路 25:冷板 26:回液次管路 27:回液分液器 28:回液主管路 29:回液主管路 30:進液次管路

第一圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之爆炸圖； 第二圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之管線與電線的示意圖； 第三圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之豎插式PCB板的結構圖；以及 第四圖係顯示本發明較佳實施例所提供的分離式浸沒式液冷伺服器之管線與電線的出線示意圖。

1:分離式浸沒式液冷伺服器

11:走線槽

111:進液口

112:進出電線口

113:第二電線

12:液冷板散熱區域

121:上蓋

122:發熱元件

13:浸沒式液冷區

131:電路板

1311:浸沒式電子元件

133:出液口

14:豎插式PCB板

15:上蓋

21:進液主管路

22:進液分液器

23:進液分液器

24:進液次管路

25:冷板

26:回液次管路

27:回液分液器

28:回液主管路

29:回液主管路

30:進液次管路

Claims (9)

1. 一種分離式浸沒式液冷伺服器，包含： 一分離區，係用以容納一冷卻管線路； 一浸沒式液冷區，容納有至少一浸沒式電子元件，該浸沒式液冷區充滿一冷卻液，係用以冷卻該浸沒式電子元件，其中，該浸沒式電子元件連接至一第一電線； 一進液口與一出液口，該進液口連接至該分離區且用以將該冷卻液透過該冷卻管線路傳送進入該浸沒式液冷區，而該出液口連接至該浸沒式液冷區，用以傳送出該冷卻液；以及 一密封連接元件，係用以分隔該浸沒式液冷區與該分離區，包括： 一豎插式PCB板，具有至少一第一連接器、以及位於相對面且數量與形式對應於該第一連接器之一第二連接器，且該第一電線與該第一連接器相連接，該第一連接器與該第二連接器相連通； 至少一密封圈，其數量係對應於該第二連接器，且用以環繞密封住該第二連接器；以及 一上蓋，與該豎插式PCB板固定用以抵迫住該密封圈。
2. 如請求項1所述之分離式浸沒式液冷伺服器，更包含有：一進出電線口，係連接至該分離區且用以容納一第二電線，該第二電線與該第二連接器相連接。
3. 如請求項1所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該冷卻管線路包含有：一進液主管路、一進液次管路、一冷板、一回液次管路、以及一回液主管路，且該冷板係分別與該進液次管路以及該回液次管路相連接，而該進液口連接至該進液主管路，將該冷卻液依序傳送到該進液主管路、該進液次管路、該冷板、該回液次管路、該回液主管路、以及進入該浸沒式液冷區。
4. 如請求項3所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該分離區包含有至少一發熱元件，該冷板係用以冷卻該發熱元件。
5. 如請求項4所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該分離區包含有一走線槽以及一液冷板散熱區域，該走線槽內容納有該進液主管路，該液冷板散熱區域容納有該發熱元件。
6. 如請求項1所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該豎插式PCB板之該第一連接器與該第二連接器係皆為一單一插孔。
7. 如請求項1所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該豎插式PCB板之該第一連接器與該第二連接器係皆為一排線插座。
8. 如請求項1所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該上蓋包含有對應於該第二連接器之一開孔，用以使該第二連接器露出且抵迫住該密封圈。
9. 如請求項1所述之分離式浸沒式液冷伺服器，其中，該密封圈之材質為橡膠。