浸没式液冷装置的制作方法

1.本发明涉及一种液冷装置，特别是一种浸没式液冷装置。


背景技术：

2.随着大数据时代的来临及云端技术的不断发展，各行各业对高性能服务器的要求越来越高，在提高整合度及指令周期的同时也大幅提升热流密度及发热量。传统的风冷技术无法满足其散热需求。为了避免由于散热不足而造成设备性能降低的情形，需要采用散热效率更高的液冷技术。浸没式液冷技术是将服务器的各发热组件如中央处理器(cpu)、图形处理器(gpu)、双列直插式内存模块(dimm)等直接浸泡在氟化液中。高沸点的氟化液将各发热组件产生的热量带走，在外部热交换器中将热量传递给其他冷却介质或冷却设备后再回到机柜中进行循环以散热。
3.然而，高温的氟化液在密闭空间内会持续蒸发，达到氟化液蒸气的饱和湿度后，氟化液蒸气遇到温度较低的机柜上盖表面会发生凝露现象。达到饱和湿度的氟化液蒸气与上盖表面接触产生凝露后可能会从缝隙中渗出，渗出的氟化液无法继续参与循环散热而造成资源浪费或损耗。此外，对机柜进行开盖操作时，凝结在上盖表面的氟化液可能会沿上盖表面流出，流出的氟化液无法回流至机柜中而造成资源浪费或损耗。且上盖玻璃表面发生凝露现象后会遮挡视线，影响工作人员对机柜内部情况进行监测。因此，如何解决凝露现象的问题便成为设计上的一大课题。


技术实现要素：

4.本发明在于提供一种浸没式液冷装置，通过使机柜内的冷却液蒸气凝结于机柜内的冷却盘管上并回滴于机柜内以循环利用冷却液，而可以避免冷却液凝结于机柜的上盖表面造成冷却液于缝隙中流失或开盖时流失所造成的浪费，也可以避免冷却液凝结于机柜的上盖玻璃表面而遮挡工作人员对机柜内部情况监测的视线。
5.本发明的一实施例所揭露的浸没式液冷装置用以存放一第一冷却液，并通过第一冷却液对至少一发热设备散热。浸没式液冷装置包含一箱体、一盖体以及一制冷设备。盖体与箱体共同围绕形成一密闭空间。密闭空间至少部分用以容纳第一冷却液与至少一发热设备，而令密闭空间分成供第一冷却液与至少一发热设备容纳的一液体储存空间及未供冷却液容纳的一气体储存空间。盖体具有一透明窗，且密闭空间通过透明窗显露于外。制冷设备位于气体储存空间。制冷设备包含一盘管、一液冷式热交换器以及一致冷芯片。液冷式热交换器与盘管相连通而形成一第一循环通道。第一循环通道用以容纳一第二冷却液。致冷芯片具有一冷端以及一热端。致冷芯片的冷端热耦合于液冷式热交换器。
6.根据上述实施例的浸没式液冷装置，由于在浸没式液冷装置的气体储存空间中装设制冷设备，使得冷却液蒸气在朝盖体上升的过程中，会先凝结于制冷设备的盘管上，而非凝结于盖体上。如此一来，冷却液蒸气凝结于盘管上后就会先回滴于浸没式液冷装置内，除了可通过制冷设备的设置而减少冷却液的浪费，更可减少冷却液在透明窗上的附着量而便
于工作人员透过透明窗清楚监测机柜内部。
7.以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。
附图说明
8.图1为根据本发明第一实施例所述的浸没式液冷装置的立体示意图。
9.图2为图1所示浸没式液冷装置的盖体开启的前视示意图。
10.图3为图2的局部放大的立体示意图。
11.图4为图3所示制冷装置放大的立体示意图。
12.图5为图4的分解示意图。
13.图6为图1所示制冷设备与散热设备冷却循环的系统示意图。
14.元件标号说明
15.10
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浸没式液冷装置
16.11
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箱体
17.12
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盖体
18.121
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透明窗
19.13
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第一冷却液
20.14
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制冷设备
21.141
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盘管
22.142
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第一连接管
23.143
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第一液冷式热交换器
24.144
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第二冷却液
25.145
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致冷芯片
26.146
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第一泵
27.147
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温控装置
28.1471
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温度传感器
29.1472
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温度控制器
30.148
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电路模块
31.15
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散热设备
32.151
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第二液冷式热交换器
33.152
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冷却管路
34.153
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第二连接管
35.154
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第二泵
36.16
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风扇
37.20
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发热设备
38.c1
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第一循环通道
39.c2
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第二循环通道
40.s
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密闭空间
41.s1
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液体储存空间
42.s2
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气体储存空间
43.t1
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冷端
44.t2
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热端
具体实施方式
45.请参阅图1至图3。图1为根据本发明第一实施例所述的浸没式液冷装置的立体示意图。图2为图1所示浸没式液冷装置的盖体开启的前视示意图。图3为图2中局部放大的立体示意图。
46.本实施例的浸没式液冷装置10包含一箱体11、一盖体12以及一制冷设备14。盖体12可分离地盖合于箱体11，且盖体12与箱体11共同围绕形成一密闭空间s。密闭空间s分成一液体储存空间s1及一气体储存空间s2。液体储存空间s1供一第一冷却液13与多个发热设备20容纳。第一冷却液13例如为氟化液或水。发热设备20例如为服务器。多个发热设备20浸没于第一冷却液13中，由第一冷却液13带走多个发热设备20运作时所产生的热量。
47.请参阅图3至图5。图4为图3所示制冷装置放大的立体示意图。图5为图4的分解示意图。
48.制冷设备14位于气体储存空间s2。制冷设备14包含一盘管141、一第一连接管142、一第一液冷式热交换器143、一致冷芯片145以及一第一泵146。盘管141围绕透明窗121的外围。第一连接管142用以连接第一液冷式热交换器143与第一泵146。第一液冷式热交换器143、盘管141、第一连接管142以及第一泵146相连通而形成一第一循环通道c1。第一循环通道c1用以容纳一第二冷却液144。第二冷却液144例如为氟化液或水。第一泵146驱动第二冷却液144于第一循环通道c1内循环流动。
49.致冷芯片145具有一冷端t1以及一热端t2。致冷芯片145的冷端t1热耦合于第一液冷式热交换器143。所谓热耦合，可以是通过热传导、热对流或热辐射的方式传递热量。如此一来，当致冷芯片145运转时，致冷芯片145的冷端t1会通过第一液冷式热交换器143对第一循环通道c1中的第二冷却液144持续冷却。接着，冷却后的第二冷却液144流经盘管141，以降低盘管141的温度。由于盘管141的温度被低温的第二冷却液144降低，故当第一冷却液13蒸气在朝盖体12上升的过程中，会先凝结于制冷设备的盘管141上，而非凝结于盖体12上。因此凝结后的第一冷却液13将回滴于浸没式液冷装置10内。
50.浸没式液冷装置10还可以包含一透明窗121。透明窗121位于箱体11上。密闭空间s通过透明窗121显露于外。制冷设备14的盘管141位于透明窗121的一侧，例如制冷设备14的盘管141围绕透明窗121的外围，或制冷设备14的盘管141全部或部分位于透明窗121与第一冷却液13之间。如此一来，工作人员可透过透明窗121对机柜内部情况进行监测。
51.在本实施例中，浸没式液冷装置10的透明窗121也可以位于盖体12上。
52.在本实施例中，浸没式液冷装置10还可以包含一透明窗121，但不以此为限。在其他实施例中，浸没式液冷装置也可以不设置透明窗。
53.浸没式液冷装置10还可以包含一散热设备15，散热设备15用以对致冷芯片145的热端t2散热。散热设备15包含一第二液冷式热交换器151、二冷却管路152、一第二连接管153以及一第二泵154。第二连接管153用以连接第二液冷式热交换器151与第二泵154。第二液冷式热交换器151、二冷却管路152、一第二连接管153、第二泵154以及箱体11相连通而形
成一第二循环通道c2。第二循环通道c2用以容纳第一冷却液13。致冷芯片145的热端t2与第二液冷式热交换器151热耦合。第二泵154驱动第一冷却液13于第二循环通道c2内循环流动，使第一冷却液13流经第二液冷式热交换器151，并且第一冷却液13通过第二液冷式热交换器151对致冷芯片145的热端t2散热。如此一来，致冷芯片145的热端t2通过第二循环通道c2中的第一冷却液13持续冷却而可以持续运作，从而避免热端t2温度过高造成致冷芯片145受损。
54.在本实施例中，于浸没式液冷装置10的气体储存空间s2内设置制冷设备14的目的在于，将制冷设备14设置于盖体12靠近第一冷却液13的一侧。如此一来，第一冷却液13蒸气在朝盖体12上升的过程中，会先凝结于制冷设备的盘管141上，而非凝结于盖体12上。因此可以避免因第一冷却液13蒸气凝结于盖体12上而第一冷却液13于缝隙中流失或第一冷却液13于打开盖体12时流失所造成的浪费，也可以减少第一冷却液13在透明窗121上的附着量而便于工作人员通过透明窗121清楚监测浸没式液冷装置10内部。此外，浸没式液冷装置10的散热设备15可对致冷芯片145的热端t2循环冷却，使得致冷芯片145维持正常运作而避免因温度过高而受损。
55.浸没式液冷装置10的制冷设备14还可以包含一温控装置147。温控装置147包含一温度传感器1471以及一温度控制器1472。温度传感器1471热耦合于致冷芯片145，并感应致冷芯片145当前的温度。温度控制器1472电性连接于致冷芯片145，并通过温度传感器1471所感应的致冷芯片145当前的温度控制致冷芯片145的温度。
56.在本实施例中，浸没式液冷装置10的制冷设备14还可以包含一温控装置147，但不以此为限。在其他实施例中，浸没式液冷装置的制冷设备也可以不设置温控装置。
57.在本实施例中，浸没式液冷装置10还可以包含一风扇16。风扇16位于气体储存空间s2中。风扇16可产生一扰动气流，且扰动气流带动气体储存空间中s2的第一冷却液13蒸气流动。如此一来，气体储存空间s2中各处的第一冷却液13蒸气可以快速达成均温，使第一冷却液13蒸气可以均匀凝结于盘管141上并回滴于浸没式液冷装置10内。
58.在本实施例中，浸没式液冷装置10的风扇16数量为一个，但不以此为限。在其他实施例中，风扇的数量也可以为多个，或浸没式液冷装置也可以不设置风扇。
59.浸没式液冷装置10的制冷设备14还可以包含一电路模块148。电路模块148电性连接于致冷芯片145，通过电路模块148传输电力至致冷芯片145，使致冷芯片145通电后产生冷端t1以及热端t2。
60.请参阅图6。图6为图1所示制冷设备与散热设备冷却循环的系统示意图。
61.在本实施例中，致冷芯片145的冷端t1热耦合于第一液冷式热交换器143，并对流经第一液冷式热交换器143的第二冷却液144进行冷却。如此一来，经冷却后的第二冷却液144流经盘管141并对盘管141冷却，使得盘管141温度低于第一冷却液13蒸气温度，因此第一冷却液13蒸气将先凝结于盘管141上，而非凝结于盖体12表面上。
62.在本实施例中，致冷芯片145的热端t2热耦合于第二液冷式热交换器151，且第二循环通道c2中的第一冷却液13流经第二液冷式热交换器151，并对致冷芯片145的热端t2进行冷却。如此一来，致冷芯片145的热端t2可通过第一冷却液13持续冷却而不会使致冷芯片145的热端t2温度过高造成致冷芯片145受损。
63.根据上述实施例的浸没式液冷装置，由于在浸没式液冷装置的气体储存空间中装
设制冷设备，使得冷却液蒸气在朝盖体上升的过程中，会先凝结于制冷设备的盘管上，而非凝结于盖体上。如此一来，冷却液蒸气凝结于盘管上后就会先回滴于浸没式液冷装置内，除了可通过制冷设备的设置而减少冷却液的浪费，更可减少冷却液在透明窗上的附着量而便于工作人员透过透明窗清楚监测机柜内部。
64.虽然本发明以前述的诸项实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习相像技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本发明权利要求书所界定的范围为准。