TW202344177A - 液冷系統 - Google Patents

Abstract

一種液冷系統，用以解決習知浸沒式冷卻裝置使用成本難以下降的問題。係包含：一密封槽，具有一容置空間；一循環層，由填裝於該容置空間內的一工作液體所形成；及一冷卻模組，位於該容置空間，該冷卻模組具有一相變化流體槽及一幫浦，該相變化流體槽用以熱連接一發熱源，該相變化流體槽未接觸該循環層，該相變化流體槽具有一蒸散口連通該容置空間，該幫浦的一入液口連通該循環層，該幫浦的一出液口連通該相變化流體槽內部。

Description

液冷系統

本發明係關於一種散熱裝置，尤其是一種液冷系統。

浸沒式冷卻（Immersion cooling）是將電氣單元（例如伺服器或電腦的主機板）沉浸於不導電液中，使電氣單元工作時所產生的高溫熱能可直接由該不導電液吸收，使電氣單元能夠維持適當的工作溫度，以達到預期的工作效能與使用壽命。

常見的習知浸沒式冷卻裝置，大致上包含有一冷卻槽及一冷凝器，該冷卻槽內填裝有液態的不導電液，該冷凝器裝設於該冷卻槽且位於液態的不導電液上方。需要冷卻的電氣單元係沉浸於液態的不導電液中，由於不導電液的沸點較低，可以在吸收該電氣單元的工作熱能後，使部分的不導電液轉變成氣態，以於液態的不導電液中形成氣泡並向上浮起，直至離開液態不導電液的表層後，在接觸該冷凝器時再度凝結回液態並向下滴落。

然而，上述習知的浸沒式冷卻裝置，為能使不導電液充分浸潤各該電氣單元，該冷卻槽中的不導電液用量通常需要很多，而不導電液的價格昂貴，導致整體浸沒式冷卻裝置的使用成本難以下降。

有鑑於此，習知的浸沒式冷卻裝置確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種液冷系統，係可以降低使用成本者。

本發明的次一目的是提供一種液冷系統，係可以增加散熱效能者。

本發明的又一目的是提供一種液冷系統，係可以方便組裝者。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上（頂）」、「下（底）」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的液冷系統，包含：一密封槽，具有一容置空間；一循環層，由填裝於該容置空間內的一工作液體所形成；及一冷卻模組，位於該容置空間，該冷卻模組具有一相變化流體槽及一幫浦，該相變化流體槽用以熱連接一發熱源，該相變化流體槽未接觸該循環層，該相變化流體槽具有一蒸散口連通該容置空間，該幫浦的一入液口連通該循環層，該幫浦的一出液口連通該相變化流體槽內部。

據此，本發明的液冷系統，該容置空間僅需填充少量工作液體形成該循環層，並藉由該幫浦驅使位於該循環層的該工作液體進入該相變化流體槽內部，該相變化流體槽內部的工作液體可以從液態吸收熱能而蒸發成氣態，形成氣態的工作液體可以經由該蒸散口向上蒸發後，再凝結回液態並向下滴落於該循環層或該相變化流體槽內部，進而使該工作液體可以吸收該發熱源的熱能，藉此，係可以減少該工作液體的用量，係具有降低使用成本的功效。

其中，該密封槽可以具有一槽蓋結合一槽本體，該密封槽的至少一冷凝單元可以結合該槽蓋的外表面。如此，該冷凝單元可以將該密封槽內的熱能帶走，係具有增加散熱效能的功效。

其中，該槽蓋可以具有至少一簍空部連通該容置空間，該至少一冷凝單元可以遮蓋該簍空部。如此，形成氣態的工作液體可以通過該簍空部而接觸該冷凝單元，係具有增加散熱效能的功效。

其中，該蒸散口可以對位該冷凝單元。如此，確保向上蒸發的工作液體可以直接將熱能傳遞至該冷凝單元，係具有增加散熱效能的功效。

其中，該冷卻模組可以具有一入液管，該入液管可以連通該入液口與該循環層。如此，該結構簡易而便於組裝，係具有方便組裝的功效。

其中，該冷卻模組可以具有一出液管，該出液管可以連通該出液口與該相變化流體槽內部。如此，該結構簡易而便於組裝，係具有方便組裝的功效。

其中，該冷卻模組可以具有至少二相變化流體槽，該至少二相變化流體槽可以位於不同高度，該出液管可以具有至少二分流管部，該至少二分流管部分別連接該至少二相變化流體槽。如此，該幫浦可以驅使位於該循環層的該工作液體分別經由該至少二分流管部進入各該相變化流體槽內部，係具有使該工作液體流動順暢的功效。

本發明的液冷系統可以另包含一延伸罩，該冷卻模組可以具有至少二相變化流體槽，該至少二相變化流體槽位於不同高度，該延伸罩可以結合位於較低處的該相變化流體槽，該延伸罩內部可以連通該蒸散口。如此，該至少二相變化流體槽內部的該工作液體的液面均可以對位該至少二發熱源，係具有良好散熱效率的功效。

其中，該延伸罩可以具有一上端口，該上端口可以不低於位於最高處的該相變化流體槽所對應的該發熱源。如此，係可以確保該至少二發熱源局部或完全被該工作液體覆蓋，係具有良好散熱效率的功效。

其中，該相變化流體槽及該幫浦的數量可以分別為數個，各該幫浦的出液口連通各該相變化流體槽內部。如此，各該幫浦驅使位於該循環層的該工作液體進入各該相變化流體槽內部，使各該相變化流體槽內的工作液體可以分別吸收不同發熱源的熱能，係具有增加散熱效能的功效。

本發明的液冷系統可以另包含至少一電氣單元，該電氣單元可以具有至少一發熱源，該發熱源可以對位於該相變化流體槽的一熱源連接面。如此，可使該電氣單元被確實降溫，係具有使該電氣單元穩定運作的功效。

本發明的液冷系統可以另包含一導引件，該導引件位於該密封槽的一槽蓋下方，該導引件可以導引凝結回液態的工作液體流至該電氣單元。如此，該凝結回液態的工作液體可以沖刷噴淋該電氣單元上的數個電子零件，進而使該數個電子零件可以冷卻降溫，係具有增加散熱效率的功效。

其中，該密封槽可以具有一槽蓋結合一槽本體，該電氣單元可以連接於該槽本體內的一載板。如此，該結構簡易而便於組裝，係具有方便組裝的功效。

其中，該密封槽可以具有一槽蓋結合一槽本體，該電氣單元的數量可以為數個，該數個電氣單元可以分別連接於該槽本體內的一串接板。如此，使該數個電氣單元可易於配置於該容置空間中，係具有可以配合各種安裝空間的配置需求的功效。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式作詳細說明；此外，在不同圖式中標示相同符號者視為相同，會省略其說明。

請參照第2圖所示，其係本發明液冷系統的第一實施例，係包含一密封槽1、一循環層2及一冷卻模組3，該密封槽1具有一容置空間S，該循環層2及該一冷卻模組3位於該容置空間S。

請參照第1圖所示，該密封槽1的型態本發明不予以限制，在本實施例中，該密封槽1可以具有一槽本體11及一槽蓋12，該容置空間S位於該槽本體11內部，該槽本體11可以具有一開口111連通該容置空間S，該開口111可用以對該容置空間S輸入液體，或取放待冷卻的物件；該槽蓋12則可以遮蓋該開口111，該槽蓋12的周緣可例如由膠圈來與該槽本體11形成氣密，以確保該容置空間S中的氣體或液體不會從該槽蓋12的周緣洩漏至外界。其中，本發明液冷系統的密封槽1可以係電競電腦、工業電腦、伺服器或網路通訊設備…等電子設備的殼體，或者，本發明液冷系統亦可以整個設置於電競電腦、工業電腦、伺服器或網路通訊設備…等電子設備的內部，本發明均不加以限制。

請參照第1、2圖所示，又，該槽蓋12可以具有至少一簍空部121，該簍空部121可以連通該容置空間S，該密封槽1還可以具有至少一冷凝單元13，該冷凝單元13可以結合該槽蓋12的外表面並遮蓋該簍空部121，本發明不限制該冷凝單元13的型態，該冷凝單元13可例如為至少一散熱鰭片，該冷凝單元13可以採用導熱係數高的金屬材質製成。

該循環層2由填裝於該容置空間S的一工作液體L所形成，該工作液體L可以選擇為不導電液。

請參照第1、3圖所示，該冷卻模組3具有一相變化流體槽31，該相變化流體槽31未接觸該循環層2（即，該容槽31可以高於該循環層2），該相變化流體槽31具有一蒸散口Q連通該容置空間S，具體而言，該相變化流體槽31未具有上蓋，以使該相變化流體槽31的開口處形成該蒸散口Q，該蒸散口Q可以朝向該槽蓋12，該蒸散口Q較佳可以對位該簍空部121。其中，該相變化流體槽31可以具有一熱源連接面31a，該熱源連接面31a用以熱連接一發熱源H，該相變化流體槽31可以例如為銅或鋁等高導熱性能之金屬材質所製成，或者，該相變化流體槽31亦可以僅選擇與該發熱源H接觸的部位（即熱源連接面31a）由銅或鋁等高導熱性能之金屬材質所製成，該相變化流體槽31的形成方式，本發明不加以限制，例如：該相變化流體槽31可以為沖壓成型，係具有簡化製程的作用。

該冷卻模組3具有一幫浦32，該幫浦32可以未接觸該循環層2，也可以整個都沉浸於該循環層2中，或者也可以使該幫浦32的局部接觸該循環層2，本發明均不加以限制。在本實施例中，該幫浦32未接觸該循環層2，該幫浦32可以位於該相變化流體槽31與該循環層2之間。該幫浦32具有一入液口32a及一出液口32b，該入液口32a連通該循環層2，該出液口32b連通該相變化流體槽31內部，使該幫浦32可以驅使位於該循環層2的該工作液體L進入該相變化流體槽31內部。較佳地，該冷卻模組3可以具有一入液管33及一出液管34，該入液管33連通該入液口32a與該循環層2，該出液管34連通該出液口32b與該相變化流體槽31內部。

本發明浸沒式冷卻系統還可以另包含至少一電氣單元E，該電氣單元E為需要冷卻的對象，該電氣單元E可例如為主機板、通訊界面板、顯示卡或資料儲存板等裝置，該電氣單元E可以連接於該槽本體11內的一載板B1，該電氣單元E可以具有至少一發熱源H，該發熱源H可以對位於該相變化流體槽31的熱源連接面31a，使該熱源連接面31a可以直接或間接熱連接該發熱源H。

請參照第2、4圖所示，該液冷系統運作時，該相變化流體槽31的熱源連接面31a可以熱連接該發熱源H，該幫浦32可以驅使位於該循環層2的該工作液體L流動，該工作液體L可以依序經由該入液管33與該出液管34進入該相變化流體槽31內部，該相變化流體槽31內部的工作液體L可以從液態吸收熱能而蒸發成氣態，使該工作液體L可以充分吸收該發熱源H的熱能；形成氣態的工作液體L可以經由該蒸散口Q向上蒸發，進而通過該簍空部121而接觸該冷凝單元13，並在將熱能傳遞給該冷凝單元13後，再度凝結回液態並向下滴落於該循環層2或該相變化流體槽31內部，接著，該幫浦32再次驅使該工作液體L進入該相變化流體槽31內部，如此不斷循環，以持續吸收該發熱源H的熱能。因此，該容置空間S僅需填充少量工作液體L形成該循環層2，並藉由該幫浦32驅使位於該循環層2的該工作液體L進入該相變化流體槽31內部，進而使該相變化流體槽31內部的工作液體L可以吸收該發熱源H的熱能，藉此，係可以減少該工作液體L的用量，具有降低使用成本的作用。

請參照第5圖所示，其係本發明液冷系統的第二實施例，該第二實施例大致上與第一實施例相同，在第二實施例中，該相變化流體槽31及該幫浦32的數量可以分別為數個，各該相變化流體槽31的熱源連接面31a可以熱連接數個電氣單元E的發熱源H，各該幫浦32的入液口32a連通該循環層2，各該幫浦32的出液口32b連通各該相變化流體槽31內部。其中，該數個電氣單元E可以分別連接於該槽本體11內的一串接板B2，使該數個電氣單元E可易於配置於該容置空間S中，該數個電氣單元E可以形成並排設置。如此，各該幫浦32可以驅使位於該循環層2的該工作液體L進入各該相變化流體槽31內部，各該相變化流體槽31內部的工作液體L可以從液態吸收熱能而蒸發成氣態，使該工作液體L可以充分吸收該發熱源H的熱能；形成氣態的工作液體L可以經由該蒸散口Q向上蒸發，進而通過該簍空部121而接觸該冷凝單元13，並在將熱能傳遞給該冷凝單元13後，再度凝結回液態並向下滴落於該循環層2或該相變化流體槽31內部，接著，各該幫浦32再次驅使該工作液體L進入各該相變化流體槽31內部，如此不斷循環，以持續吸收該發熱源H的熱能。

請參照第6、7圖所示，其係本發明液冷系統的第三實施例，該第三實施例大致上與第一實施例相同，在第三實施例中，該簍空部121及該冷凝單元13的數量分別為二個，該二冷凝單元13分別遮蓋該二簍空部121，該冷卻模組3可以具有至少二相變化流體槽31，該至少二相變化流體槽31可以位於不同高度，在本實施例中，該相變化流體槽31的數量係以二個來做說明，即，其中一該相變化流體槽31較另一該相變化流體槽31鄰近該幫浦32，使該二相變化流體槽31的熱源連接面31a可以熱連接位於不同高度的發熱源H，該出液管34可以具有至少二分流管部34a，該二分流管部34a可以分別連接該二相變化流體槽31，使該出液管34可以分別連通該二相變化流體槽31內部，在本實施例中，該出液管34較佳可以形成Y字形狀。又，該幫浦32可以整個都沉浸於該循環層2中，使該幫浦32的入液口32a可以直接連通該循環層2，該幫浦32可以驅使位於該循環層2的該工作液體L分別經由該二分流管部34a進入各該相變化流體槽31內部。

請參照第7、8圖所示，此外，本發明液冷系統還可以另包含一延伸罩4，該延伸罩4結合位於較低處的該相變化流體槽31，該延伸罩4內部連通該蒸散口Q，該延伸罩4可以具有一上端口4a，該上端口4a較佳可以與位於最高處的該相變化流體槽31等高，該上端口4a可以不低於位於最高處的該相變化流體槽31所對應的該發熱源H，即，該延伸罩4的上端口4a可以高於位於最高處的該發熱源H，或等高於位於高處的該發熱源H，如此，依連通管原理（Evangelista Torricelli，同一液體、同一水平面的任兩點壓力相等），使該二相變化流體槽31內部的該工作液體L的液面均可以對位該二發熱源H，以確保該二發熱源H可以局部或完全被該工作液體L覆蓋，該二相變化流體槽31內部的工作液體L可以從液態吸收熱能而蒸發成氣態，使該工作液體L可以對該二發熱源H有效地散熱；形成氣態的工作液體L可以向上蒸發，進而通過該二簍空部121而接觸該二冷凝單元13，並在將熱能傳遞給該二冷凝單元13後，再度凝結回液態並向下滴落於該循環層2或該二相變化流體槽31內部，藉此，係可以達到提供良好散熱效率的作用。特別說明的是，當該相變化流體槽31的數量為三個或四個以上時，該延伸罩4的上端口4a係不低於位於最高處的該相變化流體槽31所對應的該發熱源H。

請參照第9圖所示，其係本發明液冷系統的第四實施例，該第四實施例大致上與第三實施例相同，在第四實施例中，該液冷系統還可以另包含一導引件5，該導引件5位於該槽蓋12下方，且該導引件5較佳可以為傾斜設置，該導引件5係由該槽本體11內壁朝該電氣單元E形成向下傾斜，該導引件5的低處可以銜接該電氣單元E，該導引件5可以為一斜板或一漏斗，在本實施例中，該導引件5可以為一斜板，如此，該凝結回液態的工作液體L可以向下滴落於該導引件5，該導引件5可以導引該凝結回液態的工作液體L流至該電氣單元E，使該凝結回液態的工作液體L可以沖刷噴淋該電氣單元E上的數個電子零件E1，進而使該數個電子零件E1可以冷卻降溫，係具有增加散熱效率的作用。

綜上所述，本發明的液冷系統，該容置空間僅需填充少量工作液體形成該循環層，並藉由該幫浦驅使位於該循環層的該工作液體進入該相變化流體槽內部，該相變化流體槽內部的工作液體可以從液態吸收熱能而蒸發成氣態，形成氣態的工作液體可以經由該蒸散口向上蒸發後，再凝結回液態並向下滴落於該循環層或該相變化流體槽內部，進而使該工作液體可以吸收該發熱源的熱能，藉此，係可以減少該工作液體的用量，係具有降低使用成本的功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，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之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當包含後附之申請專利範圍所記載的文義及均等範圍內之所有變更。又，上述之數個實施例能夠組合時，則本發明包含任意組合的實施態樣。

﹝本發明﹞ 1:密封槽 11:槽本體 111:開口 12:槽蓋 121:簍空部 13:冷凝單元 2:循環層 3:冷卻模組 31:相變化流體槽 31a:熱源連接面 32:幫浦 32a:入液口 32b:出液口 33:入液管 34:出液管 34a:分流管部 4:延伸罩 4a:上端口 5:導引件 B1:載板 B2:串接板 E:電氣單元 E1:電子零件 H:發熱源 L:工作液體 S:容置空間 Q:蒸散口

［第1圖］ 本發明第一實施例的分解立體圖。 ［第2圖］ 本發明第一實施例的組合剖面圖。 ［第3圖］ 沿第2圖的A-A線剖面圖。 ［第4圖］ 如第3圖所示的使用情形圖。 ［第5圖］ 本發明第二實施例的組合剖面圖。 ［第6圖］ 本發明第三實施例的分解立體圖。 ［第7圖］ 本發明第三實施例的組合剖面圖。 ［第8圖］ 如第7圖所示的使用情形圖。 ［第9圖］ 本發明第四實施例的組合剖面圖。

1:密封槽

11:槽本體

111:開口

12:槽蓋

121:簍空部

13:冷凝單元

2:循環層

3:冷卻模組

31:相變化流體槽

31a:熱源連接面

32:幫浦

32a:入液口

32b:出液口

33:入液管

34:出液管

B1:載板

E:電氣單元

H:發熱源

L:工作液體

S:容置空間

Q:蒸散口

Claims (14)

1. 一種液冷系統，包含： 一密封槽，具有一容置空間； 一循環層，由填裝於該容置空間內的一工作液體所形成；及 一冷卻模組，位於該容置空間，該冷卻模組具有一相變化流體槽及一幫浦，該相變化流體槽用以熱連接一發熱源，該相變化流體槽未接觸該循環層，該相變化流體槽具有一蒸散口連通該容置空間，該幫浦的一入液口連通該循環層，該幫浦的一出液口連通該相變化流體槽內部。
2. 如請求項1之液冷系統，其中，該密封槽具有一槽蓋結合一槽本體，該密封槽的至少一冷凝單元結合該槽蓋的外表面。
3. 如請求項2之液冷系統，其中，該槽蓋具有至少一簍空部連通該容置空間，該至少一冷凝單元遮蓋該簍空部。
4. 如請求項3之液冷系統，其中，該蒸散口對位該冷凝單元。
5. 如請求項1之液冷系統，其中，該冷卻模組具有一入液管，該入液管連通該入液口與該循環層。
6. 如請求項1之液冷系統，其中，該冷卻模組具有一出液管，該出液管連通該出液口與該相變化流體槽內部。
7. 如請求項6之液冷系統，其中，該冷卻模組具有至少二相變化流體槽，該至少二相變化流體槽位於不同高度，該出液管具有至少二分流管部，該至少二分流管部分別連接該至少二相變化流體槽。
8. 如請求項6之液冷系統，另包含一延伸罩，該冷卻模組具有至少二相變化流體槽，該至少二相變化流體槽位於不同高度，該延伸罩結合位於較低處的該相變化流體槽，該延伸罩內部連通該蒸散口。
9. 如請求項8之液冷系統，其中，該延伸罩具有一上端口，該上端口不低於位於最高處的該相變化流體槽所對應的該發熱源。
10. 如請求項1之液冷系統，其中，該相變化流體槽及該幫浦的數量分別為數個，各該幫浦的出液口連通各該相變化流體槽內部。
11. 如請求項1之液冷系統，另包含至少一電氣單元，該電氣單元具有至少一發熱源，該發熱源對位於該相變化流體槽的一熱源連接面。
12. 如請求項11之液冷系統，另包含一導引件，該導引件位於該密封槽的一槽蓋下方，該導引件導引凝結回液態的工作液體流至該電氣單元。
13. 如請求項11之液冷系統，其中，該密封槽具有一槽蓋結合一槽本體，該電氣單元連接於該槽本體內的一載板。
14. 如請求項11之液冷系統，其中，該密封槽具有一槽蓋結合一槽本體，該電氣單元的數量為數個，該數個電氣單元分別連接於該槽本體內的一串接板。