专利名称：散热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种散热系统，特别涉及一种可节约能源的散热系统。
背景技术：
一般来说，电子装置包括台式计算机、笔记型计算机、平板计算机、个人数字助理(Personal digital assistant, PDA)或服务器，电子装置内具有各式电子元件,而每一个电子元件均具有一可正常运作的温度范围。若电子元件运作，其温度超过可正常运作的温度范围时，电子元件就有可能发生不正常的运作现象，如电子元件在高温运作下所引起的死机或损坏。甚至可能因为电子元件的温度过高而引发火灾。因此，每一种电子装置均搭配有至少一种散热装置，散热装置运转时可以降低电子元件于运作时的温度。藉此提供电子元件可以在正常运作的温度范围内运作，进而防止电子元件产生不正常的运作现象。其中，此散热装置例如为液冷装置。液冷装置具有一管路、一散热器及一泵。管路分别具有一吸热段及一散热段。吸热段与电子元件热接触，以及散热段与散热器热接触。另外，管路内具有一冷却液，且于泵驱动冷却液流至吸热段时，因电子元件的温度高于管路的吸热段的温度，故电子元件释放的热量会传导至管路的吸热段，而又因为此时冷却液的温度低于管路的温度，故管路的热量又会传导至冷却液。此时冷却液的温度因冷却液吸收热量而上升。接着高温的冷却液又被泵输送至散热段，此时因高温的冷却液的温度高于散热器，故冷却液会不断释放热量，并通过管路传导至散热器以完成冷却液的降温动作。接着降温后的冷却液再被送回泵以完成一冷却循环。上述冷却液在进行冷却循环时可以维持单相不变化，仅以温度上升时所吸收的热(显热)来带走电子元件所释放的热量。或者，冷却液可以经由相变化(即自液态转变成气态)时所吸收的热(潜热)来带走电子元件所释放的热量。两者的差异在于冷却液通过相变化所吸收的潜热远大于冷却液在维持在单相时所吸收的潜热。然而，虽然冷却液可以经由相变化而大量地吸收电子元件所产生的热量，但是气态的冷却液于管路内所受到的流阻却远高于液态的冷却液与管路间的流阻。因此，当管路存储器在着气态的冷却液时，泵需耗费较大的电力才能在推动冷却液在管路内循环。更甚者，当管路内的气态的冷却液过多进而造成冷却液与管路之间的流阻过大时，现有技术甚至需要使用更加耗费电力的压缩机去推动冷却液在管路内循环。故如何在散热系统的降温效率与耗电率间取得平衡将是设计人员应解决的问题。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明提供一种散热系统，目的在于解决现有技术中的散热系统无法同时兼顾高降温效率与低耗电率的问题。—实施例所揭露的散热系统，适于设置于一服务器的一机架模块，机架模块包括一电子兀件，散热系统包括一第一散热模块及一第二散热模块。第一散热模块包括一第一热交换器、一第一管路及一流体驱动装置。第一热交换器适于位于机架模块内以及与电子元件热接触。第一管路与第一热交换器热接触并具有一第一冷却液。流体驱动装置与第一管路连通，并用以驱动第一冷却液于第一管路内循环。第二散热模块包括一第二热交换器，第二热交换器适于位于机架模块内并与第一管路热接触。其中，第一管路内的第一冷却液与第一热交换器进行热交换,之后,第一管路中的第一冷却液再与第二热交换器进行热交换。上述实施例所揭露的散热系统将第二热交换器与第一管路热接触以进行热交换，以及将各第二热交换器分别设置于各机架模块内。藉此，在自第一热交换器流出的气态的第一冷却液离开机架模块之前，第二热交换器便可提早与第一冷却液进行热交换，以缩短第一冷却液处于气态的时间。因此，气态的第一冷却液于第一管路移动的距离能够大为缩短，所以这样的第二热交换器的配置能够降低第一冷却液在第一管路内流动时所遭遇的流阻。如此一来，相较于现有技术而言，上述实施例仅需供给较少的电能给流体驱动装置，便能够推动第一冷却液在第一管路内循环。以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为第一实施例的服务器的平面示意图；图2为图1的第一热交换器与第二热交换器的放大示意图；图3为第二实施例的服务器的平面示意图；图4为图3的第一热交换器与第二热交换器的放大示意图；图5为第三实施例的服务器的平面示意图；图6为第四实施例的服务器的平面示意`
图7为第五实施例的服务器的平面示意图；图8为第六实施例的服务器的平面示意图。其中，附图标记10服务器12第一机架模块14第二机架模块20散热系统100第一散热模块110第一热交换器120第一管路121第一冷却液130流体驱动装置140储液槽200第二散热模块210第二热交换器220第二管路221第二冷却液
230第三热交换器240第四热交换器250泵260抽气装置261进气端270冷却水塔
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:请同时参阅图1至图2，图1为第一实施例的服务器的平面示意图，图2为图1的第一热交换器与第二热交换器的放大示意图。上述的服务器10包括有多组机架模块，每一机架模块都包括至少一电子元件(未绘示)，为了方便说明，本实施例以两组机架模块作为说明，其分别为一第一机架模块12及一第二机架模块14，但并不以此为限。电子元件具有一工作温度区间，其中此工作温度区间为电子元件运转初期的温度至抒页设的温度上限之间的温度范围。举例而言，此预设的温度上限可以是为了保护电子元件免于死机所设定的温度或是避免电子元件免于烧毁所设定的温度。而上述的电子元件例如是中央处理器、显示芯 片、南北桥芯片或存储器等工作时会发热的集成电路芯片。为说明上的方便，本实施例的电子元件是以中央处理器为例，其中，中央处理器的工作温度区间例如在摄氏30度至80度之间。本实施例的散热系统20包括一第一散热模块100及一第二散热模块200。第一散热模块100包括至少一第一热交换器110、一第一管路120及一流体驱动装置130。其中，第一热交换器110的数量视机架模块中电子兀件的数量而定，本实施例在每一机架模块12、14中仅各以一个第一热交换器110作为说明，但在真实案例中，其数量不受限制。由于第一散热模块100及第二散热模块200于各机架模块12、14的配置均相同，故以下仅介绍第一机架模块12。第一热交换器110位于第一机架模块12内，并且第一热交换器110与第一机架模块12的电子元件热接触，因此电子元件所产生的热量可传导至第一热交换器110。第一管路120内具有一第一冷却液121，第一管路120分别与各第一热交换器110热接触，并使第一冷却液121与各第一热交换器110进行热交换，以带走电子元件传递至第一热交换器110的热量。其中，本实施例的第一冷却液121可为一常压下沸点温度落于摄氏50度至摄氏60度之间的液体。在本实施例以及部分的其它实施例中，第一冷却液121是环保冷媒，其中，所谓的环保冷媒是指不含氟氯烃(CFC)和氢氟氯烃(HCFC)的冷媒。在部分的实施例中，第一冷却液121例如是五氟丁烷(HFC-365mfc)或七氟三甲氧基丙烷(HFE-7000)。流体驱动装置130连通第一管路120并驱动第一冷却液121于第一管路120内循环(如箭头a所指示的方向)。第二散热模块200包括一第二热交换器210，而第二热交换器210与第一管路120热接触。更详细地说，第一管路120的用以引导自第一热交换器110回流至流体驱动装置130的部分是与第二热交换器210热接触，所以当第一冷却液121于第一管路120内循环时,第一冷却液121先与第一热交换器110进行热交换，之后再与第二热交换器210进行热交换。而本实施例的第二热交换器210例如为包含了散热鳍片及风扇的散热模块。散热鳍片包括多个相互平行排列并且与第一管路120热接触的散热板。风扇用以吹拂这些散热板，以将自电子元件传递至散热板的热量移除。其中，第二热交换器210位于第一机架模块12内，并邻近于第一热交换器110。换句话说，第二热交换器210至第一热交换器110的距离远小于第二热交换器210至流体驱动装置130的距离。因此，因为第二热交换器210邻近于第一热交换器110，所以可提早将电子元件产生的热量带走，以降低第一冷却液121的温度。更详细地说，若第一冷却液121的温度在第一冷却液121吸收电子元件产生的热量后而达到沸点，则至少部分的第一冷却液121会由液态变成气态。由于第二热交换器210是位于第一机架模块12内，所以变成气态的第一冷却液121在离开第一机架模块12之前便会因为第二热交换器210与气态的第一冷却液121之间的热交换，而再度变回液态的第一冷却液121。如此一来，第二热交换器210可缩短气态的第一冷却液121在第一管路120内移动的距离，所以可降低第一冷却液121在第一管路120内的流阻(因为气体于管路内的流阻大于液体于管路内的流阻)，进而降低流体驱动装置130的动力输出的负荷。另外，由于本实施例的第一冷却液121因在常温常压下为液态，故第一冷却液121可以在常温常压的环境下直接被填入第一管路120内。再者，第二热交换器210也可以是板式热交换器，板式热交换器包括多个相互平行排列的导热板及至少一贯穿这些导热板的管路，管路内的热量可通过导热板传导至空气中或与其它管路进行热交换。再者，请参阅图3与图4所示，图3为第二实施例的服务器的平面示意图，图4为图3的第一热交换器与第二热交换器的放大示意图。在第二实施例与第一实施例之间的差异在于第二散热模块200还包括一第二管路220、泵250及一冷却水塔270。第二管路220内具有一第二冷却液221。而泵250与第二管路220连通，并用以驱动第二冷却液221于第二管路220内循环(如箭头b所指示的方向)。其中，第二管路220与第二热交换器210热接触，以令第二冷却液221与第一冷却液121于第二热交换器210处进行热交换。如此一来，电子元件的热量不仅可通过第二热交换器210传导至空气，也可通过第二热交换器210传到至第二冷却液221以加速第二热交换器210移除电子元件所产生的热量。再者，本实施例的冷却水塔270为封闭式，部分第二管路220绕经冷却水塔270内部，而冷却水塔270会洒水在第二管路220上，以带走第二冷却液221的热量，之后，泵250再将冷却后的第二冷却液221重新输送至第二热交换器210以进行热交换。但冷却水塔270并不限于封闭式。在其它实施例中，冷却水塔270也可以是开放式，第二管路220连通冷却水塔270，以使第二冷却液221直接流入冷却水塔270进行冷却。接下来将针对第一冷却液121于本实施例的第一管路120内循环运作的原理加以说明。首先说明第一管路120自流体驱动装置130的出口到第一热交换器110的入口的部分。此时，第一冷却液121处于常温常压下，因第一冷却液121的温度未达沸点温度，故此时第一冷却液121处于液态。接着说明第一管路120自第一热交换器110的出口到第二热交换器210的入口的部分。此时，因第一冷却液121因吸收电子元件释放的热量而温度上升。更详细地说，在第一热交换器110内，若电子元件的温度高于第一冷却液121的沸点时，部分第一冷却液121会开始进行由液态转变为气态的相变化，以利用相变化所需的潜热带走电子元件产生的大量热量。故位于第一热交换器110的出口到第二热交换器210的入口之间的第一冷却液121处于液气共存的状态。接着说明第一管路120自第二热交换器210的出口到流体驱动装置130的入口的部分。在第二热交换器210内，因第二冷却液221的温度低于第一冷却液121的温度，并且第一冷却液121与流过第二热交换器210的第二冷却液221进行热交换，所以第一冷却液121排除本身的热量而降低温度，而第二冷却液221吸收第一冷却液121释放的热量而升高温度。其中全部或大部分气化的第一冷却液121均能够在第二热交换器210之内转换回液态。所以，在第二热交换器210的出口到流体驱动装置130的入口之间的第一冷却液121虽仍可能有液气共存的现象，但相较于第一管路120自第一热交换器110的出口到第二热交换器210的入口的部分，此部分的第一冷却液121几乎全部是液态。接者，请参阅图5，图5为第三实施例的服务器的平面示意图。为了让第一机架模块12的散热效果更好，第二散热模块200还包括一抽气装置260。抽气装置260例如为风扇。抽气装置260位于第一机架模块12并用以驱使第一机架模块12外部的空气流进第一机架模块12内(沿箭头c所指示的方向)，以降低第一机架模块12内的温度。再者，请参阅6图，6图为第四实施例的服务器的平面示意图。为了让第一机架模块12内部的降温效果更好，第二散热模块200还可包括一第三热交换器230，第三热交换器230设置于抽气装置260的进气端261。在本实施例中，第三热交换器230位于第一机架模块12内。此外，第三热交换器230与第二管路220热接触，并且位于泵250与第二热交换器210之间。第三热交换器230配置的位置是能够使第二管路220内的第二冷却液221先与第三热交换器230进行热交换，之后，自第三热交换器230流出的第二冷却液221再与第二热交换器210进行热交换。基于上述第三热交换器230的配置方式，使得抽气装置260抽取第一机架模块12外部的空气流进第一机架模块12时，此空气会先流经第三热交换器230并与第三热交换器230进行热交换，所以第三热交换器230能够降低流进第一机架模块12的空气的温度。接着，请参阅图7，图7为第五实施例的服务器的平面示意图。在本实施例或其它实施例中，第二散热模块200还包括一第四热交换器240。第四热交换器240位于第一机架模块12与第二机架模块14之间。第二管路220内的第二冷却液221自冷却水塔270流至第四热交换器240处进行热交换，之后再回流至冷却水塔270。接着，冷却水塔270再排除第二冷却液221于第一机架模块12的出风口处所吸收的热量，使第二冷却液221可重新进行冷却循环。第四热交换器240先与流出第一机架模块12的热空气先进行热交换，让热空气的温度降低后再流入第二机架模块14，以提升第二机架模块14中气体流动的散热效果并防止第一机架模块12所输出的废热叠加于第二机架模块14内。再者，请参阅图8，图8为第六实施例的服务器的平面示意图。在本实施例以及其它的实施例中，为了避免第二热交换器210来不及将大部分的第一冷却液121冷凝成液态，第二管路220设有调节阀(未绘示)以调整第二冷却液221的流量。另外，为了确保第一管路120中的压力不会超过负荷，第一散热模块100可以另外增设一储液槽140，储液槽140分别与第一管路120与流体驱动装置130连通，并位于流体驱动装置130的入口端。所以若液气共存的第一冷却液121储存于储液槽140时，液态与气态的第一冷却液121分离，以确保气态的第一冷却液121不会流入流体驱动装置130，以防止流体驱动装置130损坏。另夕卜，第一冷却液121静置于储液槽140时，也可让第一冷却液121自然冷却。上述实施例所揭露的散热系统，是利用将第二热交换器与第一管路热接触以进行热交换，以及将各第二热交换器分别设置于各机架模块内。藉此，在自第一热交换器流出的气态的第一冷却液离开机架模块之前，第二热交换器可提早与第一冷却液进行热交换，以缩短第一冷却液处于气态的时间。因此，气态的第一冷却液于第一管路移动的距离能够大为缩短，所以这样的第二热交换器的配置能够降低第一冷却液在第一管路内流动时所遭遇的流阻。如此一来，相较于现有技术而言，上述实施例仅需供给较少的电能给流体驱动装置，便能够推动第一冷却液在第一管路内循环。另外，当每个机架模块内均设置第二热交换器时，若其中一第二热交换器损坏时，其余的机架模块内的第二热交换器仍可继续使用，而持续对机架模块内部进行降温的动作，并不会让机架模块内部温度过高而造成电子元件的损坏。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种散热系统，适于设置于一服务器的一机架模块，该机架模块包括一电子兀件，其特征在于，该散热系统包括: 一第一散热模块，其包括: 一第一热交换器，位于该机架模块内以及与该电子兀件热接触； 一第一管路，与该第一热交换器热接触并具有一第一冷却液 '及 一流体驱动装置，与该第一管路连通，并用以驱动该第一冷却液于该第一管路内循环；及 一第二散热模块，包括一第二热交换器，该第二热交换器位于该机架模块内并与该第一管路热接触； 其中，该第一管路内的该第一冷却液与该第一热交换器进行热交换，之后，该第一管路中的该第一冷却液再与该第二热交换器进行热交换。
2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，该第二热交换器为一热板交换器。
3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，该第二散热模块还包括: 一冷却水塔； 一第二管路，部分与该第二热交换器热接触，且部分位于该冷却水塔内，该第二管路内具有一第二冷却液；及 一泵，与该第二管路连通，并用以驱动该第二冷却液于该第二管路内循环； 其中，该第二管路内的该第二冷却液与该第二热交换器进行热交换，之后，该第二管路中的该第二冷却液再与该冷却水塔进行热交换。
4.根据权利要求3所述的散热系统，其特征在于，该第二散热模块还包括一第三热交换器，与该第二管路热接触，该第三热交换器位于该机架模块内以及位于该泵与该第二热交换器之间，该第二管路内的该第二冷却液与该第三热交换器进行热交换，之后，该第二管路中的该第二冷却液再与该第二热交换器进行热交换。
5.根据权利要求4所述的散热系统，其特征在于，该第二散热模块还包括一抽气装置，该抽气装置位于该机架模块内并介于该电子元件与该第三热交换器之间，并用以产生一气体自该第三热交换器吹向该第一热交换器。
6.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，该第一散热模块还包括一储液槽，该储液槽分别与该第一管路与该流体驱动装置的入口端相连通。
7.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，该电子元件运转时具有一工作温度区间，该第一冷却液的沸点适于落于该电子元件的该工作温度区间内。
全文摘要
一种散热系统，适于设置于一机架模块的一电子元件，其包括一第一散热模块及一第二散热模块。第一散热模块包括一第一热交换器、第一管路及一流体驱动装置。流体驱动装置用以使一第一冷却液于第一管路内循环。第一热交换器位于机架模块内并与电子元件热接触。第二散热模块位于机架模块内并与第一管路热接触。藉此能够让第二热交换器提早带走第一冷却液内电子元件的热量。所以能够缩短第一冷却液维持于气态的时间。进而降低流体驱动装置用于推动第一冷却液的耗电量。
文档编号G06F1/20GK103105913SQ201110368980
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者陈建安, 童凯炀 申请人:英业达股份有限公司