TW201821938A - 散熱排以及伺服器冷卻系統 - Google Patents

Abstract

散熱排包含第一導流管、第二導流管、複數個散熱管以及複數個鰭片。第二導流管與第一導流管相對設置。散熱管相互平行且流體連通於第一導流管與第二導流管之間。散熱管之其中一者在相鄰之另一者上具有垂直投影。垂直投影係與相鄰之散熱管的另一者部分重疊。鰭片連接於散熱管中之相鄰兩者之間。

Description

散熱排以及伺服器冷卻系統

本發明係關於一種散熱排，特別係關於一種包含散熱排的伺服器冷卻系統。

散熱裝置在電子、機械領域應用非常普遍，尤其應用於電子裝置、工具機或大型機具等產業。由於電子裝置或機械於運作過程中往往會產生高溫，而高溫通常會影響電子裝置或機械於運作過程中的表現，或可能會導致電子裝置或機械發生故障或其中元件的損壞。因此，如何將熱從電子裝置或機械排出係非常重要。

就電腦或伺服器系統而言，常見是採用水冷散熱或氣冷散熱。水冷散熱器的原理係使用液體在泵的帶動下而將散熱器的熱量循環帶離電子裝置或機械。因此，水冷散熱器相較於風冷式的降溫方式具有安靜、降溫穩定、對環境依賴小等優點。然而，水冷散熱器於實際應用中，因為結構配置上的侷限，因此常常會限制水冷散熱器於電子裝置或機械中位置的設置。再者，一般水冷散熱器中通風口的位置配置也會降低不同方向流體的散熱效果。相對地，氣冷散熱的方式通常利用風扇帶動空氣的氣冷來達到降溫的效果。然而，由於空氣比熱小等物理性質上的限制，其散熱效率通常不佳且會消耗相當多的能量。此外，風扇馬達本身的聲響與風切聲也會造成相當大的噪音。更甚者，現今電子元件走向微型化的趨勢，電子元件的熱密度也隨之增加。因此，在材料限制與成本的考量下，以氣冷的方式不一定能對電腦系統提供足夠冷卻能力。

因此，如何改善上述水冷或氣冷散熱之問題並提高電子裝置的散熱效率一直是本領域所屬技術人員所面對的問題。

有鑑於此，本發明之一目的在於提出一種散熱排以及一種包含前述之散熱排的伺服器冷卻系統。

為了達到上述目的，依據本發明之一實施方式，散熱排包含第一導流管、第二導流管、複數個散熱管以及複數個鰭片。第二導流管與第一導流管相對設置。散熱管相互平行且流體連通於第一導流管與第二導流管之間。散熱管之其中一者在相鄰之另一者上具有垂直投影。垂直投影係與相鄰之散熱管的另一者部分重疊。鰭片連接於散熱管中之相鄰兩者之間。

依據本發明一實施方式，伺服器冷卻系統包含機箱以及散熱排。機箱包含底板。散熱排包含第一導流管、第二導流管、複數個散熱管以及複數個鰭片。第二導流管與第一導流管相對設置。散熱管相互平行且流體連通於第一導流管與第二導流管之間。散熱管之其中一者在相鄰之另一者上具有垂直投影。垂直投影係與相鄰之散熱管的另一者部分重疊。鰭片連接於散熱管中之相鄰兩者之間。

依據本發明一實施方式，前述之鰭片垂直於底板。

依據本發明一實施方式，散熱管分別為散熱扁平管。

依據本發明一實施方式，前述之散熱扁平管垂直於底板。

依據本發明一實施方式，前述之散熱排還包含至少一連接片，連接於第一導流管之一端與第二導流管之一端，並位於散熱扁平管的一側。任一散熱扁平管的虛擬延伸面與連接片的虛擬延伸面之間夾第一角度。

依據本發明一實施方式，前述之第一導流管具有第一表面以及第二表面。第一表面相連接於散熱扁平管。第二表面鄰接於第一表面。第二表面與每一散熱扁平管之間夾第二角度。

依據本發明一實施方式，前述之鰭片係垂直於散熱扁平管。

依據本發明一實施方式，前述之鰭片為平行四邊形。

依據本發明一實施方式，前述之散熱排更包含一進液口以及一出液口。進液口以及出液口分別位於第導流管或第二導流管的側表面上。散熱排更包含流體。流體經由進液口以及出液口而流通於第一導流管、第二導流管以及多個散熱管中。

依據本發明一實施方式，前述之流體包括水、油或冷媒。

依據本發明一實施方式，前述之伺服器冷卻系統還包含第一絕緣液體。第一絕緣液體至少裝設於機箱中，且第一絕緣液體的沸點溫度為一範圍為約40 °C至約70 °C之間。

依據本發明一實施方式，前述之伺服器冷卻系統還包含第二絕緣液體。第二絕緣液體至少裝設於機箱中，且第二絕緣液體的比熱容量於25 °C下實質上大於1012 J/(kg·K)。

綜上所述，本揭露之伺服器冷卻系統包含機箱以及散熱排。機箱包含底板。散熱排包含第一導流管、第二導流管、複數個散熱管以及複數個鰭片。散熱管之其中一者在相鄰之另一者上具有垂直投影。垂直投影係與相鄰之散熱扁平管的另一者部分重疊。也就是說，相鄰之散熱扁平管之間係錯位的配置。此外，散熱扁平管與鰭片相對於機箱的底板垂直設置。藉此，由於散熱排的散熱扁平管以及鰭片垂直於底板，散熱扁平管以及鰭片與重力方向平行因而不會阻礙蒸氣與冷凝液體的流動。因此，冷凝後的液體受到重力的影響便可直接滴落至伺服器冷卻系統的機箱下方槽體內，而不會堆積於散熱排上。在前述結構配置下，散熱排可提升回收冷凝液體的效率。此外，由於第一導流管、第二導流管以及散熱扁平管所形成之散熱孔的開口方向也與重力方向平行，亦即正對於重力方向，因而蒸氣容易與散熱扁平管以及鰭片接觸，藉以提升蒸氣的冷凝效率並提高本揭露伺服器冷卻系統的降溫效果。

請參照第1圖。第1圖繪示根據本發明一實施方式之伺服器冷卻系統1的立體圖。如圖所示，於本實施方式中，伺服器冷卻系統1包含機箱10(第1圖中僅繪示局部)以及散熱排12。機箱10包含底板10a。散熱排12設置於伺服器冷卻系統1的機箱10內，並包含第一導流管120、第二導流管122、複數個散熱管124以及複數個鰭片126。此外，伺服器冷卻系統1還包含絕緣液體136。以下將詳細介紹各元件的結構、功能以及各元件之間的連接關係。

請參照第2圖。第2圖繪示根據本發明一實施方式之散熱排12的立體圖。於本實施方式中，散熱排12應用於伺服器冷卻系統1(見第1圖)的散熱。

如第2圖所示，絕緣液體136裝設於機箱10中。詳細來說，本實施方式之絕緣液體136的沸點溫度為一範圍為約40 °C至約70 °C之間，且其比熱容量於25 °C下實質上大於1012 J/(kg·K)。然而，本揭露不以前述沸點溫度以及比熱容量為限，只要能應用於伺服器冷卻系統1之散熱的絕緣液體皆能適用於本揭露。進一步來說，伺服器冷卻系統1係一種浸入式冷卻系統。也就是說，伺服器冷卻系統1係將電子系統(例如：伺服器)浸入比熱較空氣大且不導電的液體中，並利用液體受熱產生的密度或相變化造成的流動而將熱帶離位於伺服器冷卻系統1中的電子元件(圖未示)。藉由前述配置下，可省去帶動流體以達到散熱所需的元件配置(例如：風扇或幫浦)。藉此，本揭露之伺服器冷卻系統1藉由絕緣液體136可減少冷卻電子元件所需的功耗。

於第2圖中，散熱排12之第二導流管122與第一導流管120相對設置，且第一導流管120與第二導流管122的外形呈四方管體。於其他實施方式中，第一導流管120與第二導流管122的外形也可成圓管狀。此外，位於散熱排12兩側的第二導流管122與第一導流管120係作為水箱用以儲存液體以幫助後續的散熱。

於第2圖中，散熱排12包含連接片128以及連接片129。連接片128連接於第一導流管120之一端與第二導流管122之一端，並位於散熱管124的一側。連接片129連接於第一導流管120之另一端與第二導流管122之另一端，並位於散熱管124的另一側。連接片128以及連接片129係用以增加散熱排12於結構上的強度。本實施方式之第一導流管120、第二導流管122、連接片128以及連接片129形成散熱排12的外框，並將散熱管124以及鰭片126容置於此外框中。

於第2圖中，散熱排12之散熱管124分別為複數個散熱扁平管，呈扁平狀，具有互相平行的兩個表面，且垂直於機箱10之底板10a(見第1圖)。然而，本實施方式之扁平管124的形狀不以扁平管狀為限。於其他實施方式中，散熱管124的形狀也可為圓管狀或其他適合的形狀。於本實施方式中，散熱管124相互平行且流體連通於第一導流管120與第二導流管122之間。第一導流管120、第二導流管122以及散熱管124可共同圍繞而形成多個散熱孔125。此外，於散熱排12中，不論散熱管124係相鄰之扁平管夾多個鰭片126的形式，或是散熱管係圓管狀且穿透多個鰭片的形式，前述兩者的鰭片與散熱管皆係以投影面積最小的方向面對流體流動的方向，藉以降低對流體所造成的阻礙。

請參照第1圖，如圖所示，當機箱10中的絕緣液體136吸收位於機箱10中電子元件(圖未示)的熱時，絕緣液體136可產生密度或相變化並造成絕緣液體136本身的流動，且將熱帶離電子元件。也就是說，吸收熱的絕緣液體136可轉變為蒸氣。藉此，由於散熱排12的散熱管124垂直於機箱10的底板10a，也就是說，散熱管124與重力方向平行因而不會阻礙蒸氣與冷凝液體的流動。因此，冷凝後的液體受到重力的影響便可直接滴落至伺服器冷卻系統1的機箱10下方槽體內，而不會堆積於散熱排12上。在前述結構配置下，散熱排12可提升回收冷凝液體的效率。此外，由於第一導流管120、第二導流管122以及散熱管124所形成之散熱孔125的開口方向也與重力方向平行，亦即正對於重力方向，因而蒸氣容易與散熱管124接觸，藉以提升蒸氣的冷凝效率並提高伺服器冷卻系統1的降溫效果。

請參照第3圖。第3圖繪示第1圖中部分散熱管124(繪示為兩個)的立體圖。此外，為了能更理解本發明，第3圖省略繪示散熱管124之間的鰭片126。如圖所示，於本實施方式中，散熱管124之其中一者在相鄰之另一者上具有垂直投影1244。垂直投影1244係與相鄰之散熱管124的另一者部分重疊。

舉例來說，於第3圖中，散熱管124b的第三表面1240具有長度L以及寬度W1。散熱管124a於散熱管124b上具有垂直投影1244。垂直投影1244具有長度L以及寬度W2，且寬度W2係小於散熱管124b的寬度W1。散熱管124a之垂直投影1244部分重疊於散熱管124b。也就是說，垂直投影1244的面積S2係小於散熱管124b之第三表面1240的面積S1。

也就是說，相鄰之散熱管124之間係錯位的配置，且散熱管124彼此相互平行。因此，可根據散熱排12於實際應用上的使用需求，來改變相鄰之散熱管124之間的錯位關係，以將散熱排12適當的配置於需散熱的裝置上而達到實際應用上所需的散熱效果。

接著，請參照第4圖。第4圖繪示沿著第2圖線段4-4的立體剖示圖。如圖所示，散熱排12之鰭片126連接於散熱管124中之相鄰兩者之間，且垂直於散熱管124以及機箱10之底板10a(見第1圖)。於本實施方式中，鰭片126為平行四邊形，但本揭露不以此為限。於其他實施方式中，鰭片126的形狀也可為矩形或其他適合的形狀。

藉此，除了散熱排12的散熱管124垂直於機箱10的底板10a，散熱排12的鰭片126也垂直於機箱10的底板10a。也就是說，在前述結構配置下，散熱管124以及鰭片126可不阻礙蒸氣的流通，且藉由將鰭片126的設置於散熱管124中之相鄰兩者之間，可增加蒸氣與散熱排12的接觸面積。藉此，本揭露之散熱排12可更提升蒸氣的冷凝效率、提高伺服器冷卻系統1的降溫效果且可提升回收冷凝液體的效率。

詳細來說，於第4圖中，散熱排12之第一導流管120具有第一表面120a以及第二表面120b。第一表面120a朝向且連接散熱管124。第二表面120b鄰接於第一表面120a。散熱管124具有第三表面1240以及相對於第三表面1240的第四表面1242。第三表面1240與第四表面1242皆連接於第一導流管120與第二導流管122之間(配合參照第2圖)。第三表面1240實質上朝向連接片128，而第四表面1242實質上朝向連接片129。第二表面120b與每一散熱管124的第三表面1240之間夾第二角度A2。

因此，於本實施方式中可將散熱排12之連接片129相對於機箱10的底板10a之間的夾角調整為與第二角度A2相同(見第1圖)，則此結構配置可使得散熱管124相對垂直於機箱10的底板10a。藉此，本揭露之散熱排12可藉由前述結構配置而提升蒸氣的冷凝效率、提高伺服器冷卻系統1的降溫效果並可提升回收冷凝液體的效率。

接著，請參照第5圖。第5圖繪示沿著第2圖線段4-4的側示剖視圖。如圖所示，散熱排12之任一散熱管124的第三表面1240以及第四表面1242的虛擬延伸面1240a、1242a與連接片128、129的虛擬延伸面128a、129a之間夾第一角度A1。

因此，於本實施方式中可將散熱排12之連接片128或連接片129相對於機箱10的底板10a之間的夾角調整為另一角度，而前述角度與第一角度A1相加可實質上為90度，則此結構配置可使得散熱管124相對垂直於機箱10的底板10a(見第1圖)。藉此，本揭露之散熱排12可藉由前述結構配置而提升蒸氣的冷凝效率、提高伺服器冷卻系統1的降溫效果並可提升回收冷凝液體的效率。

請參照回第1圖。如圖所示，散熱排12還包含進液口132以及出液口134。進液口132以及出液口134分別位於第二導流管122的側表面上。於其他實施方式中，進液口132以及出液口134也可位於第一導流管120的側表面上。於本實施方式中，散熱排12更包含流體130。流體130經由進液口132以及出液口134而流通於第一導流管120、第二導流管122以及多個散熱管124中。流體130可包括水、油或冷媒。藉此，伺服器冷卻系統1可利用散熱排12中的流體130在泵的帶動下，而將伺服器冷卻系統1中的熱量透過散熱排12而循環帶離伺服器冷卻系統1。然而，於其他實施方式中，伺服器冷卻系統1也可不需泵來帶動流體130的循環，而是利用流體130於進液口132與出液口134的液壓差來帶動流體130的循環。此外，藉由前述流體130的循環而可將伺服器冷卻系統1中的蒸氣冷凝，並可提供伺服器冷卻系統1中元件的降溫。

由以上對於本發明之具體實施方式之詳述，可以明顯地看出，本揭露之散熱排包含第一導流管、第二導流管、複數個散熱扁平管以及複數個鰭片。散熱扁平管之其中一者在相鄰之另一者上具有垂直投影。垂直投影係與相鄰之散熱扁平管的另一者部分重疊。也就是說，相鄰之散熱扁平管之間係錯位的配置。此外，散熱扁平管與鰭片相對於機箱的底板垂直設置。藉此，由於散熱排的散熱扁平管以及鰭片垂直於機箱的底板，散熱扁平管以及鰭片與重力方向平行因而不會阻礙蒸氣與冷凝液體的流動。因此，冷凝後的液體受到重力的影響便可直接滴落至伺服器冷卻系統的機箱下方槽體內，而不會堆積於散熱排上。在前述結構配置下，散熱排可提升回收冷凝液體的效率。此外，由於第一導流管、第二導流管以及散熱扁平管所形成之散熱孔的開口方向也與重力方向平行，亦即正對於重力方向，因而蒸氣容易與散熱扁平管以及鰭片接觸，藉以提升蒸氣的冷凝效率並提高伺服器冷卻系統的降溫效果。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧伺服器冷卻系統

10‧‧‧機箱

10a‧‧‧底板

12‧‧‧散熱排

120‧‧‧第一導流管

120a‧‧‧第一表面

120b‧‧‧第二表面

122‧‧‧第二導流管

124、124a、124b‧‧‧散熱管

1240‧‧‧第三表面

1242‧‧‧第四表面

1240a、1242a‧‧‧虛擬延伸面

1244‧‧‧垂直投影

125‧‧‧散熱孔

126‧‧‧鰭片

128、129‧‧‧連接片

128a、129a‧‧‧虛擬延伸面

130‧‧‧流體

132‧‧‧進液口

134‧‧‧出液口

136‧‧‧絕緣液體

A1‧‧‧第一角度

A2‧‧‧第二角度

L‧‧‧長度

S1、S2‧‧‧面積

W1、W2‧‧‧寬度

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖繪示根據本發明一實施方式之伺服器冷卻系統的立體圖。 第2圖繪示第1圖中散熱排的立體圖。 第3圖繪示第1圖中部份散熱扁平管的立體圖。 第4圖繪示沿著第2圖線段4-4的立體剖示圖。 第5圖繪示沿著第2圖線段4-4的側示剖視圖。

Claims (10)

1. 一種散熱排，包含： 一第一導流管； 一第二導流管，與該第一導流管相對設置； 複數個散熱管，相互平行且流體連通於該第一導流管與該第二導流管之間，其中該些散熱管之其中一者在相鄰之另一者上具有一垂直投影，該垂直投影係與相鄰之該另一者部分重疊；以及 複數個鰭片，每一該些鰭片連接於該些散熱管中之相鄰兩者之間。
2. 如請求項1所述之散熱排，其中該些散熱管分別為複數個散熱扁平管。
3. 如請求項2所述之散熱排，更包含至少一連接片，連接於該第一導流管之一端與該第二導流管之一端，並位於該些散熱扁平管的一側，其中任一該些散熱扁平管的一虛擬延伸面與該連接片的一虛擬延伸面之間夾一第一角度。
4. 如請求項2所述之散熱排，其中該第一導流管具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面相連接於該些散熱扁平管，該第二表面鄰接於該第一表面，其中該第二表面與每一該些散熱扁平管之間夾一第二角度。
5. 如請求項1所述之散熱排，更包含一進液口以及一出液口，該進液口以及該出液口分別位於該第一導流管或該第二導流管的側表面上，且該散熱排更包含一流體，該流體經由該進液口以及該出液口而流通於該第一導流管、該第二導流管以及該些散熱管中。
6. 一種伺服器冷卻系統，包含： 一機箱，包含一底板；以及 一散熱排，設置於該機箱中，且位於該底板上方，該散熱排包含： 一第一導流管； 一第二導流管，與該第一導流管相對設置； 複數個散熱管，相互平行且流體連通於該第一導流管與該第二導流管之間，其中該些散熱管之其中一者在相鄰之另一者上具有一垂直投影，該垂直投影係與相鄰之該另一者部分重疊；以及 複數個鰭片，每一該些鰭片連接於該些散熱管中之相鄰兩者之間。
7. 如請求項6所述之伺服器冷卻系統，其中該些散熱管分別為複數個散熱扁平管。
8. 如請求項7所述之伺服器冷卻系統，其中該散熱排還包含至少一連接片，該連接片連接於該第一導流管之一端與該第二導流管之一端，並位於該些散熱扁平管的一側，其中任一該些散熱扁平管的一虛擬延伸面與該連接片的一虛擬延伸面之間夾一第一角度。
9. 如請求項7所述之伺服器冷卻系統，其中該第一導流管具有一第一表面以及一第二表面，該第一表面相連接於該些散熱扁平管，該第二表面鄰接於該第一表面，其中該第二表面與每一該些散熱扁平管之間夾一第二角度。
10. 如請求項6所述之伺服器冷卻系統，更包含一進液口以及一出液口，該進液口以及該出液口分別位於該第一導流管或該第二導流管的側表面上，且該散熱排更包含一流體，該流體經由該進液口以及該出液口而流通於該第一導流管、該第二導流管以及該些散熱管中。