用于电脑系统的混合式冷却装置的制作方法

本发明涉及一种冷却装置及系统，特别是涉及用于冷却伺服器内计算元件的冷却装置及系统。

背景技术：

一般来说，计算装置(例如：伺服器、机架式伺服器…等)内的计算元件会产生可观的热能。如果放任计算元件运作而不加以冷却，计算元件可能会过热以及故障或停止运转。对于伺服器来说，计算元件过热以及故障会造成伺服器不乐见的中断，对使用者造成不便。目前来说，用来冷却计算元件的装置中较具有代表性的包括冷却风扇、散热器以及其他类似的装置。然而，随着计算元件的瓦特数不断增加，由计算元件所制造的热可能会超过冷却风扇对计算装置提供的冷却能力的有效值。

技术实现要素：

为解决上述问题，在多个实施方式中，提供一种混合式冷却装置可用以在伺服器内冷却计算元件。举例来说，混合式冷却装置可使用液体冷却以及空气冷却两种机制。在多个实施方式中，混合式冷却装置可包含多个导体，多个导体的一端与制造热能的多个计算元件耦接。多个导体的另一端可与液冷式支架耦接。液冷式支架可包含散热器，多个导体可耦接液冷式支架于散热器。在多个实施方式中，导体可被插入液冷式支架，使得导体直接接触冷却液。液冷式支架可通过散热器循环冷却液。被计算元件制造出来的热通过导体被传导至散热器，并被冷却液给发散。

特定的实施方式提供至少下述的几个优点：通过混合式冷却装置来冷却计算元件增加冷却元件的效率；在持续冷却的情况下，可热插拔计算元件；且液体冷却的位置发生在伺服器外，以降低冷却液渗漏至计算元件上的风险。

一或多个实施方式的细节将于后续伴随的图示以及叙述中阐明。其他的 特征、方向以及潜在的好处将展现在叙述、图示以及专利请求范围内。

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附的附图的说明如下：

附图说明

图1为包含混合式冷却装置的伺服器的等角立体图；

图2A为混合式冷却装置的等角立体图；

图2B为图2A中混合式冷却装置的另一等角立体图；

图2C为图2A中混合式冷却装置的上视图；

图2D为图2A中混合式冷却装置的另一上视图。

符号说明

100：伺服器机架

102：前侧

104：后侧

106：冷却风扇

108：液冷式支架

200：伺服器托盘

202：计算元件

204：导热条

206：散热片

208：进液管

210：出液管

212：散热器

214：进液口

216：进液散热管

218：出液散热管

220：出液口

222：管嘴

224：第一端

226：第二端

具体实施方式

图1绘示示例性的伺服器机架100包含混合式冷却装置。举例来说，包含热传导部件以及液冷式部件的混合式冷却装置可用以冷却伺服器机架100中制造热能的计算元件。举例来说，热传导部件(例如：热导管)可将计算元件所制造的热传导到液冷式部件，其中热将于液冷式部件被发散。如此一来，计算元件可有效率地且有效地被冷却，以避免计算元件过热与故障。

在多个实施方式中，伺服器机架100可包含前侧102以及后侧104。后侧104可包含多个冷却风扇106以及液冷式支架108。冷却风扇106可为现有技术中任何可用以冷却的冷却风扇。在多个实施方式中，冷却风扇106可位于伺服器机架100的后侧104。在多个实施方式中，冷却风扇106可位于伺服器机架100的前侧102。在多个实施方式中，液冷式支架108可位于伺服器机架100的后侧104。冷却风扇106以及液冷式支架108可组合用以冷却伺服器机架100内所容置的计算元件。液冷式支架108可包含现有技术中任何用液态冷却的方式来冷却电脑的元件。举例来说，液冷式支架108可包含泵、散热器以及进液管与出液管，用以循环冷却液通过电脑，且不会弄湿电脑。

图2A绘示伺服器托盘200(例如：刀锋伺服器、伺服器抽件等)处于闭合位置。在闭合位置，伺服器托盘200被设置在与伺服器机架100的后侧104大致齐平的位置。在多个实施方式中，伺服器机架100可包含多个伺服器托盘200。每一伺服器托盘200可容置会制造热的多个计算元件202，这些计算元件202包含，但不限于，硬盘、电池、中央处理器、影音卡、网络卡等。

在多个实施方式中，会制造热的计算元件202可与散热片(heat sink)206耦接。散热片206可为现有技术中任何可用来分散由计算元件所制造的热的散热片。举例来说，散热片206可包含导热材料，像是铜、铝合金以及复合材料，像是碳化硅。散热片206可被依据现有技术所知的方法机械加工以及磨销，使得导热材料最大的表面面积曝露于空气。举例来说，散热片206可被设计与现有技术的多个鳍片结合来最大化导热材料的表面面积。在多个实施方式中，散热片206可如同现有技术般被直接装设于计算元件202。举例来说，散热片206可被直接装设于中央处理器、影音卡或其他制造热的计算元件上，以发散所制造出来的热。散热片206可帮助发散计算元件202的热，同时向外将接收的热传导至导热条204上。

在多个实施方式中，导热条204可与计算元件202耦接，以传递计算元件202所制造的热到伺服器机架100的后侧104。举例来说，导热条204可与计算元件202耦接于散热片206。在多个实施方式中，导热条204可包含现有技术中的任何金属导热材料。举例来说，导热条204可由铜、铝或其他相似的材料制成，且可自散热片206延伸至液冷式支架108。在多个实施方式中，导热条204可包含中空的热管(heat pipe)或中空的热管体。中空的内里可涂布现有技术中的热传导物质，用以增进导热的效率。举例来说，导热条204可涂布热传导环氧树脂、热传导胶带或用以增进导热效率的其他附着物。

在多个实施方式中，导热条204可分群为数个分离的群组。举例来说，可使用包含有三条导热条204的群组。导热条204可在空间上平均的分布，且具有不同的长度。举例来说，导热条204可容置在刀锋伺服器200的不同区域之中，第一群组内的三条导热条204可长于第二群组内的三条导热条204。在多个实施方式中，第一群组可包含与第二群组不同数量的导热条204。举例来说，第一群组可包含两条导热条204以及第二群组可包含五条导热条204，或其他任意数量的导热条204的组合。

在多个实施方式中，液冷式机架108可包含进液管208、出液管210以及散热器212。冷的冷却液可自进液口214被输送至进液管208内。举例来说，散热器212可使用水、丙二醇(propylene glycol)或其他冷却液来冷却导热条204。冷的冷却液自进液管208向上行进到伺服器机架100的顶端，且通过进液散热管216横越散热器212。在散热器212处，导热条204加热(热交换)冷的冷却液。举例来说，从制造热的计算元件202被导热条204给传导走的热，通过导热条204进入冷却液后被发散。在多个实施方式中，导热条204为密封式的，使得散热器212的冷却液不至于进入导热条204。因此，冷却液可避开可能会因为接触到冷却液而损坏的敏感电子计算元件。冷却液经过出液散热管218至出液管210。被加热后的冷却液接着自出液口220离开液冷式支架108。在多个实施方式中，被加热后的冷却液被冷却降温，且被重新循环至液冷式支架108作为冷的冷却液。举例来说，除了发散散热器212的热或替代散热器212发散热，混合式冷却系统可与外界的压缩机(未绘示)耦接，用以在冷却液重新循环进入液冷式支架108之前降低冷却液的温度。在多个实施方式中，液冷式支架108可位于伺服器机架100之外，以降 低电子元件被暴露在冷却液下的风险。

图2B绘示伺服器托盘200处于开放位置。当伺服器托盘200位于开放位置的时候，伺服器托盘200被朝向伺服器机架100的前侧102拉动。在多个实施方式中，伺服器托盘200可根据与伺服器抽架相关的现有技术的方法被拉动至伺服器机架100之外。举例来说，伺服器托盘200位于开放位置可允许与计算元件交换热，让热进入或离开伺服器托盘200。在多个实施方式中，计算元件可在不需要自计算元件202分离导热条204的情况下，完成与外界交换热。

在多个实施方式中，导热条204可通过管嘴222与散热器212耦接。管嘴222的尺寸为可与导热条204摩擦接合的大小，且每一导热条204可个别地与管嘴222其中之一耦接。在多个实施方式中，管嘴222可适于允许导热条204插入散热器212以及自散热器212移除，致使冷却液留存在散热器212中。举例来说，当导热条204未插入管嘴222时(亦即，当伺服器托盘200位于开放位置时)，管嘴222可被配置为封闭且保存冷却液。当导热条204插入管嘴222时(亦即，当伺服器托盘200位于闭合位置时)，管嘴222可开启以允许导热条204穿过管嘴222进入散热器212，使得导热条204可直接接触冷却液。在多个实施方式中，管嘴222可包含与现有技术相同的水密式可重复封闭的开孔，像是包含弹簧式活板门的逆止阀。在多个实施方式中，散热器212可包含水闸用以防止冷却液于导热条204插入或移除的过程中渗漏至伺服器机架100内。举例来说，水闸可包含腔体，以留存可能会溢出的冷却液。水闸也可包含刮除导热条204上冷却液的部分，当导热条204从散热器212被移除而滑出管嘴222时，水闸可移除任何附着在导热条204上的冷却液。

图2C绘示伺服器托盘200处于闭合位置的上视图。在多个实施方式中，导热条204可包含第一端224以及第二端226。导热条204的第一端224可通过散热片206与计算元件202相耦接。导热条204的第二端226可与液冷式支架108耦接于散热器212。

在多个实施方式中，导热条204的第二端226可延伸进入散热器212，使得导热条204的第二端226直接接触冷的冷却液。举例来说，管嘴222可用以封闭散热器212或开启来承接导热条204的第二端226，允许导热条224的第二端226直接接触散热器212内的冷的冷却液。让导热条204的第二端 226直接接触冷却液有个好处，因为从导热条所传来的热可更大程度的被发散给冷的冷却液，使得冷却计算元件202的效果更佳。

图2D绘示伺服器托盘200处于开放位置的上视图。在多个实施方式中，导热条204可适于被用来进行像是自散热器212解耦导热条204的第二端226切换到开放位置。举例来说，像是当伺服器托盘200被朝向伺服器机架100的前侧102拉出，导热条204与伺服器托盘200一起移动，且自散热器212的内部被移除。导热条204的第一端224可被固定耦接在计算元件202或散热片206，来轻易的达到前述的动作。

在多个实施方式中，管嘴222可适于被用来封闭散热器212，当导热条204自散热器212解耦时，避免冷的冷却液从散热器212漏出。举例来说，管嘴222可包含现有技术中的逆止阀，用以当管线从/自冷却液来源被移除耦接时，阻止液体回流。在多个实施方式中，逆止阀可包含弹簧式活板门枢接于开孔中，使得开孔形成水密式密封。当导热条204插入散热器212内的时候，开孔的尺寸可形成水密式密封包覆导热条204。当导热条204自散热器212移除时，逆止阀在散热器212上封闭来形成水密式密封。在多个实施方式中，液冷式支架108可与伺服器托盘200保持一定的距离，使得液冷式支架108与伺服器托盘200间分隔有间隙。举例来说，导热条204的第二端226可延伸至伺服器托盘200的后侧上与散热器212耦接。液冷式支架108与伺服器托盘200间具有间隙的好处是，因为可降低当伺服器托盘200于切换开放与闭合位置时，可能发生的冷却液与计算元件202的接触。在多个实施方式中，散热器212可包含水闸，用以捕捉当导热条204从散热器212移除时，自散热器212所逃离的冷却液，如上所述。举例来说，水闸可包含外部闸门邻近伺服器托盘200以及内部闸门邻近散热器212。内部闸门允许导热条204进入且插入散热器212。外部闸门制造抵接导热条204的密封且可用以当导热条204自散热器被移除时，刮除多余的冷却液。自散热器212所泼洒出的冷却液可被收集且困在位于水闸的外部闸门与内部闸门之间的冷却液阱(未绘示)中。

在多个实施方式中，单一液冷式支架108可与多个伺服器托盘200耦接。举例来说，伺服器机架100可包含多个伺服器托盘200可用以自/从开放位置以及闭合位置进行推/拉的作动。每一伺服器托盘200可与单一液冷式支架108间互相可移除式地耦接，据前所述。

为叙述清楚且简洁，此处只描述单一伺服器机架。然而，多个伺服器机架仍可被前述揭露所支持。举例来说，根据此发明所述的情形，多个安全钳夹可与机壳耦接来确保多个并排放置的网络卡的安全。

为提供对此处所述的多个实施方式更明白的了解，许多实务上的细节被阐明，然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，所提及的方法、步骤以及部件这些实务上的细节是非必要的。附图中的一些结构与元件并未按照实际比例绘示，且为了更详尽的描述本揭露的细节及特征，会有部分的特征被放大。

本发明中所采用的数个用字的定义将于此呈现。所谓“耦接”被定义为“连接”，它可以为直接连接或间接的通过中介元件连接，且并未限制于物理连接。连接可以是物体性永久连接或可卸除式地连接。所谓“实质上”被定义为本质上一致于特定的维度、形状或其他实质上所修饰的词句，像是并不需要被精确限定的部分。举例来说，实质上为圆柱状，代表物体与圆柱相似，但可具有一或多个与真实的圆柱状的差异。所谓『包含』指明其所记载的特征、区域、整数、步骤、操作、元件与/或组件，但不排除其所述或额外的其一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、组件，与/或其中的群组。

虽然结合以上实施方式公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。举例来说，伺服器托盘可用以容置其他非计算元件的元件，且可根据前述揭露用以自伺服器机架耦接或移除其他的元件。

更进一步的，虽然有些权利要求标地可于描述实施例时具有特定的结构特征及/或方法步骤，应了解到，权利要求所请求的标地并未被局限于所描述的特征或步骤。举例来说，像是功能性用语可被不同的去分配或由其他非此处所描述的特定的元件来达成。其精神和权利要求依然并未脱离本揭露所描述的示例性的系统中的元件以及方法。