浸没式液态冷却槽组件的制作方法

浸没式液态冷却槽组件
【技术领域】
1.本实用新型是有关于一种浸没式液态冷却槽组件。


背景技术：

2.电脑元件，例如服务器，包含借由一般电源供应的多个电子元件。服务器在运作时内部电子设备产生大量的热，例如控制器、处理器、存储器以及其类似者。无法有效地移除此种热量所产生的过热现象可能或关闭或者阻碍此种设备的运行。由于高效率系统的效能提升，所需要被移除的热量也随着每一个新世代电子元件而提升。随着功能越强大的元件出现，传统单纯配合风扇系统的气态冷却做法已经不足以消除新世代组件所产生的热量。
3.液态冷却为现今可被接受的有效地移除热量的解方，其原因在于液态冷却具有出色的热表现。液态冷却对于发热元件的热量吸收以及传送方面更有效率，并且能够在降低或无噪音污染的状态下消除热量。在一个浸没式液态冷却槽组件中，发热元件，例如服务器、开关以及储存元件，将会被浸没在一个承装冷却剂的槽体中。一种已知存在的浸没槽为一种被动的矩形浸没式槽体。此种槽体的缺点在于冷却剂的循环不佳以及因此而导致的相关低效率结果。
4.因此，如何提出一种可解决上述问题的浸没式液态冷却槽组件，是目前业界亟欲投入研发资源解决的问题之一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的一目的在于提出一种可有效解决上述问题的浸没式液态冷却槽组件。
6.本实用新型是有关于一种浸没式液态冷却槽组件，包含大致椭圆状槽体；至少一冷凝器，冷凝器包含多个冷凝管；至少一冷却扇，邻近冷凝器；一歧管系统，耦接至至少一冷凝器，以协助分配进出该多个冷凝管的液体流；以及顶盖，顶盖设置在大致椭圆状槽体上方，顶盖包含空气挡板。
7.在目前一些实施方式中，冷凝器为多个冷凝器。冷凝器包含多个冷凝管。
8.在目前一些实施方式中，冷却扇为多个冷却扇。冷却扇相邻的位于冷凝器中的一者。
9.在目前一些实施方式中，空气挡板的一外型为大致v形。
10.在目前一些实施方式中，空气挡板的外型具有大致尖顶区域。大致尖顶区域具有两个四分之一圆自大致尖顶区域以相反的两方向延伸。
11.在目前一些实施方式中，大致椭圆状槽体包含金属材料。
12.在目前一些实施方式中，大致椭圆状槽体为椭圆体。
13.在目前一些实施方式中，冷却槽组件进一步包含固定支架邻近大致椭圆状槽体的外表面。
14.在目前一些实施方式中，冷却槽组件进一步包含冷却剂位于并且被包含在大致椭
圆状槽体中。
15.在目前一些实施方式中，冷却剂为碳氟化合物。
16.在目前一些实施方式中，冷却剂为水或包含水的混合物。
17.在目前一些实施方式中，冷却槽组件进一步包含多个发热元件被包含在大致椭圆状槽体中。
18.在目前一些实施方式中，发热元件包含储存服务器、应用服务器、交换器及其他电子元件的一或多个。
19.在目前一些实施方式中，冷却槽组件进一步包含支撑结构位于且配置在大致椭圆状槽体中以抵靠并且支撑发热元件。
20.本实用新型是有关于一种浸没式液态冷却槽组件，包含：大致椭圆状槽体、多个冷凝器、多个冷却扇、歧管系统、顶盖、冷凝剂以及发热元件。每一该多个冷凝器包含多个冷凝管。每一该多个冷却扇邻近该多个冷凝器的一者。歧管系统是耦接至该多个冷凝器，以协助分配进出该多个冷凝管的液体流。顶盖设置在大致椭圆状槽体上方，顶盖包含空气挡板。冷凝剂包含在大致椭圆状槽体中。发热元件包含在大致椭圆状槽体中。
21.在目前一些实施方式中，空气挡板的外型为大致v形。
22.在目前一些实施方式中，空气挡板的外型具有大致尖顶区域。大致尖顶区域具有两个四分之一圆自大致尖顶区域以相反的两方向延伸。
23.在目前一些实施方式中，发热元件包含储存服务器、应用服务器、交换器及其他电子元件的一或多个。
24.在目前一些实施方式中，冷却槽组件进一步包含固定支架邻近大致椭圆状槽体的外表面。
25.在目前一些实施方式中，大致椭圆状槽体为椭圆体。
26.上述内容并不意旨代表本实用新型的每个实施例或本实用新型的每个方面。在此阐明前述概要仅只是提供有关于一些新颖概念及技术特征的一个示例。上述技术特征及优点以及本实用新型所包含的其他技术特征及优点结合附图及权利要求，将可以从下面本实用新型中代表性的多个实施例以及模式的详细描述中被说明。鉴于参考附图作出的各种实施例的详细描述，本实用新型额外的方面对于本领域的普通技术人员是显而易见的，下面提供其简要的描述。
27.【符号说明】
28.100:浸没式液态冷却槽组件
29.110:大致椭圆状槽体
30.112,114:端
31.116,118,184,186,188,190:侧墙
32.116a,118a:顶段
33.120,182:底段
34.130,132:冷凝器
35.134,136:冷凝管
36.140,142:冷却扇
37.150:歧管系统
38.152,154,156,158:歧管部位
39.153,155:开口
40.160:顶盖
41.162:空气挡板
42.164:大致尖顶区域
43.166,168:四分之一圆部位
44.170:冷液体管道
45.172:热液体管道
46.180:固定支架
47.202:冷却剂
48.203:冷却液液位
49.204,204a:发热元件
50.206:支撑结构
51.a,b1,b2,c1,c2:箭头
52.2-2,3-3:剖面指示线
【附图说明】
53.当结合随附诸图阅读时，得以自以下详细描述最佳地理解本实用新型的态样。应注意，根据行业上的标准实务，各种特征未按比例绘制。事实上，为了论述清楚，可任意地增大或减小各种特征的尺寸。
54.图1为根据本实用新型的一些实施例的浸没式液态冷却槽组件的示意图。
55.图2为图1中剖面指示线2-2的剖面图。
56.图3为图1中剖面指示线3-3的剖面图。
57.图4为图1中的浸没式液态冷却槽组件的示意图，为了简单起见其顶盖、固定支架以及大致椭圆状槽体被移除。
58.图5为大致沿着图1中的浸没式液态冷却槽组件的中线所绘示的剖面图。
【具体实施方式】
59.根据本实用新型的一方面，浸没式液态冷却槽组件，包含大致椭圆状槽体；至少一冷凝器，冷凝器包含多个冷凝管；至少一冷却扇，邻近冷凝器；一歧管系统，耦接至至少一冷凝器，以协助分配进出该多个冷凝管的液体流；以及具有空气挡板的顶盖。
60.多个实施例根据附图被描述，在整个附图中使用相同的附图标记来表示相似或等效的元件。附图不一定按比例绘制，并且仅用于说明本实用新型的一些方面和技术特征。下文阐述了许多具体细节、关系和方法以提供对本实用新型的特定方面和技术特征的充分理解，以此相关领域的普通技术人员将认知到，该多个方面和技术特征可以在不具有一或多个特定细节的情况下被实践，借由其他关系或其他方法。在某些情况下，出于说明的目的，没有详细示出已知的结构或操作。这里揭露的各种实施例不一定受限于所示的动作或事件的顺序，因为一些动作可以以不同的顺序发生和/或与其他动作或事件同时发生。此外，并非所有绘示的动作或事件都是实现本实用新型的某些方面和技术特征所必需的。
61.为了本实用新型详细描述的目的，除非特别声明，并且在适当的情况下，单数包括多个，反之亦然。「包括」一词的意思是「包括但不限于」。此外，诸如「大约」、「几乎」、「基本上」、「约」等近似词在本文中可用于表示「在」、「接近」、「几乎在」、「在3-5％之内」、「在可接受的制造公差范围内」或其任何逻辑组合。类似地，术语「垂直」或「水平」旨在分别另外对应地包括「在垂直或水平方向的3-5％内」。另外，方向词，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「上方」、「下方」等，是指与参考图示中的等效方向有关的词语；从被引用的(多个)物体或(多个)元素上下文中理解，例如从(多个)物体或(多个)元素的常用位置；或如本文中的其他说明。
62.图1为根据本实用新型的一些实施例的浸没式液态冷却槽组件100的示意图。图2及图3为图1中的浸没式液态冷却槽组件100的两个剖面图。浸没式液态冷却槽组件100配置以容纳并且冷却发热元件，其将在下文被讨论。容纳在浸没式液态冷却槽组件100中的发热元件示例并未被限制，其可以为，但并不仅限于，储存服务器、应用服务器、开关、或其他电子元件。示例包含，但并不仅限于，中央处理单元(central processing units,cpu)、双列直插式存储器模块(dual in-line memory modules,dimm)、网络卡、硬盘机(hard disk drives,hdd)、固态硬盘(solid state drive,ssd)、图形处理单元(graphics processing units,gpu)或场域可程序化逻辑门阵列(field programmable gate arrays,fpga)。可预期其他的发热元件可以被容纳在浸没式液态冷却槽组件100中。
63.根据图1至图4，在一个实施例中，浸没式液态冷却槽组件100包含大致椭圆状槽体110、多个冷凝器130、132、多个冷却扇140、142、歧管系统150以及包含空气挡板162的顶盖160。浸没式液态冷却槽组件100进一步包含固定支架180，固定支架180邻近于大致椭圆状槽体110的外部表面。
64.大致椭圆状槽体110在一些实施例中为椭圆状槽体，如图1所绘示的最佳示例。大致椭圆状槽体110具有第一端112、第二相对端114、底段120以及多个侧墙116、118。第二相对端114的大小及形状被塑造与第一端112相同。底段120被些微拓宽或平坦化(请同时参照图3)。多个侧墙116向上并且向内延伸以形成实质上的顶段116a。类似地，多个侧墙118向上并且向内延伸以形成实质上的顶段118a。
65.根据图3至图5，浸没式液态冷却槽组件100包含多个冷凝器130、132，多个冷凝器130、132具有流体管道的内部网络。在一些实施例中，用于冷凝器130、132的流体管道具有相应的多个冷凝管134、136形式。用于冷凝器130、132的多个冷凝管134、136是合乎需求的，因其在将冷却剂从气相冷却到液相的方面具有高效率，其将在下文讨论。
66.用于冷凝器130、132中的多个冷凝管134、136在歧管系统150的相对的两端之间延伸。更准确地说，根据图3及图4，用于冷凝器130中的多个冷凝管134在第一歧管部位152至相对的第二歧管部位154之间延伸。用于冷凝器132中的多个冷凝管136在第三歧管部位156至相对的第四歧管部位158之间延伸。用于冷凝器130、132中的多个冷凝管134、136协助容纳和运输液体。多个冷凝管134、136中的液体被配置以接收或吸收来自冷却剂(气相)所传递的热量，如下文将被讨论的。多个冷凝管134、136可以具有多种尺寸及形状。在一个非限制性实施例中，多个冷凝管134、136中的每一者都具有大致圆形的形状。在另一个非限制性实施例中，多个冷凝管134、136中的每一者都具有大致椭圆形的形状。
67.可预期多个冷凝管134、136可以具有其他形状，包括多边形或其他非多边形形状。
举例来说，多个冷凝管134、136横截面可以为多边形(例如，正方形或矩形)。当然，期望通过不同的多个冷凝管134、136的形状和尺寸，使其能够与冷却剂(气相)进行有效的热传递。
68.如图3所示的冷凝器130、132的外部形状具有大致四分之一圆形的形状。图3中的冷凝器130、132的外部形状是期望热传递区域提供冷却剂(气相)和冷凝器130、132之间进行更大和更快的热传递。
69.浸没式液态冷却槽组件100正好包含两个冷凝器130、132如图3及图5所示。可预期浸没式液态冷却槽组件100可包括至少一个冷凝器。可预期浸没式液态冷却槽组件100可包括两个或更多个冷凝器。冷凝器的数目可以与浸没式液态冷却槽组件100所期望的冷却能力相关。所需的冷却能力将取决于诸如发热元件的数量和尺寸、浸没式液态冷却槽组件100的尺寸以及所使用的冷却剂的类型和数量等因素。
70.如图4所示，冷凝器132自歧管系统150的第三歧管部位156延伸至相对的第四歧管部位158。冷凝器130也自歧管系统150的第一歧管部位152延伸至相对的第二歧管部位154。歧管系统150是耦接至冷凝器130、132，以协助分配进出多个冷凝管134、136的液体流。第一歧管部位152及第三歧管部位156处理和分配冷液体(例如，水)，并且第二歧管部位154及第四歧管部位158处理和去除热液体(例如，水)。
71.图4中的第一歧管部位152具有至少一个较大开口153，其与冷液体管道170流体连通。冷液体管道170容纳冷液体(例如，水)，其进入在第一歧管部位152中的至少一个较大开口153。第一歧管部位152进一步包含多个开口，形成在第一歧管部位152中的开口接收冷液体并将其分配到冷凝器130的多个冷凝管134中。
72.第三歧管部位156具有至少一个较大开口，其与冷液体管道170流体连通。冷液体管道170容纳冷液体(例如，水)，其进入在第三歧管部位156中的至少一个较大开口。第三歧管部位156进一步包含多个开口，形成在第三歧管部位156中的开口接收冷液体并将其分配到冷凝器132的多个冷凝管136中。
73.图4中的第二歧管部位154具有至少一个较大开口155，其与热液体管道172流体连通。热液体管道172移除热液体(例如，水)，其进入在第二歧管部位154中的至少一个较大开口155。第二歧管部位154进一步包含多个开口，其被形成以收集和合并来自多个冷凝管134的热液体以通过热液体管道172移除热液体。热液体管道172带走产热组件所产生的热量。
74.第四歧管部位158具有至少一个较大开口，其与热液体管道172流体连通。热液体管道172移除热液体(例如，水)，其进入在第四歧管部位158中的至少一个较大开口。第四歧管部位158进一步包含多个开口，其被形成以收集和合并来自多个冷凝管136的热液体以通过热液体管道172移除热液体。
75.图4中的每个歧管部位152、154、156、158的外部形状为大致四分之一圆形的形状。此歧管部位152、154、156、158的外部形状大致依据冷凝器130、132的外部形状。可预期歧管部位152、154、156、158可以具有不同的形状和/或尺寸。
76.浸没式液态冷却槽组件100包含多个冷却扇140、142，举例来说，如图3所示。冷却扇140、142辅助控制冷却剂202的气液比并增加相应冷凝器130、132的总热交换量。借由改变风扇速度，冷却扇140、142控制气态冷却剂的压力使得冷却剂202可以有效率地循环并且增加浸没式液态冷却槽组件100的最大散热量。
77.浸没式液态冷却槽组件100进一步包含顶盖160。请返回参照图1及图2，顶盖160有
助于为浸没式液态冷却槽组件100提供封闭的环境或系统。
78.顶盖160是可被移动或可被移除的，以接近大致椭圆状槽体110中所容纳的发热元件。顶盖160密封大致椭圆状槽体110以防止或抑制冷却剂蒸发。为了帮助在开位置与关位置之间移动顶盖160，可以使用铰链。可预期除了铰链之外的其他机构，亦可以用于帮助接近多个发热元件。
79.顶盖160包含空气挡板162，如图3及图5所示的最佳示例。在其中一个实施例中，空气挡板162的外部形状为大致v形。空气挡板162的外部形状具有大致尖顶区域164，其具有两个四分之一圆部位166、168自大致尖顶区域164以相反的两方向延伸。空气挡板162有助于使(气相)冷却剂最终循环到冷凝器130、132。空气挡板162为平滑弯曲的并且可简化(气相)冷却剂的循环。
80.在其他实施例中，可以预想顶盖160具有与图1及图2所绘示的不同配置。举例来说，顶盖160可以包含多个部位(即，多个顶盖)其中一或多个部位可以被移除或移动以接近大致椭圆状槽体110的内部。
81.如图1所绘示的最佳示例，浸没式液态冷却槽组件100包含固定支架180。固定支架180是包含大致椭圆状槽体110并为其提供改进的稳定性的结构。固定支架180位于大致椭圆状槽体110的外部表面附近。固定支架180具有底段182以及多个侧墙184、186、188、190，其大致自底段182延伸。可以预期使用其他结构来帮助稳定大致椭圆状槽体110。
82.请返回参照图2及图3，浸没式液态冷却槽组件100包含位于并且被容纳在大致椭圆状槽体110中的冷却剂202以及多个发热元件204。冷却剂202可以选择自多种冷却剂以通过直接接触多个发热元件204来帮助去除该多个发热元件204所产生的热量。在一个实施例中，冷却剂202是一种导热的介电液体冷却剂。冷却剂202通过直接接触发热元件204来帮助去除该多个发热元件204所产生的热量。用作冷却剂202的液体通常具有非常好的绝缘性能，因此可以以安全的方式实现与发热元件204的接触。冷却剂202在其液相和气相之间于期望温度下能轻易地转换。
83.冷却剂202类型的选择是根据热设计的需求。冷却剂202的非限制性实例包括碳氟化合物、水(例如，去离子水、包括水的混合物)和碳氢化合物。可预期使用其他冷却剂，其可以从储存在大致椭圆状槽体110中的发热元件移除和吸收热量。
84.图2中的多个发热元件204为多个服务器。发热元件204之一者(发热元件204a)从大致椭圆状槽体110中移除的过程被绘示。发热元件204a正大致沿着箭头a的方向被移除。如上所述，顶盖160需要从关位置移动到开位置，以便接近多个发热元件204。顶盖160在图2中被描绘为处于关位置。容纳在浸没式液态冷却槽组件100内的发热元件204的非限制性示例包括，但不限于，储存服务器、应用服务器、开关、或其他电子元件。示例包含但并不仅限于，cpu、dimm、网络卡、hdd、ssd、gpu或fpga。
85.如图3所示，举例来说，多个发热元件204安置在支撑结构206上。在一个实施例中，支撑结构206从大致椭圆状槽体110的第一端112纵向延伸到第二相对端114。支撑结构206用于支撑和定位多个发热元件204。支撑结构206还被配置为邻接多个发热元件204。
86.热传导的过程的最佳示例绘示于图5中，其为大致沿着图1中的浸没式液态冷却槽组件100的中线所绘示的剖面图。浸没式液态冷却槽组件100被配置为用于两相浸没制程。在这个过程中，两相温度蒸发制程通过冷却剂202冷却发热元件204。图5中的冷却剂202环
绕或大致环绕多个发热元件204。冷却剂202的液位是根据冷却液液位203显示。当冷却剂202(液相)接触多个发热元件204时，液相中的冷却剂分子变成冷却剂的气态分子。图5中的多个气态冷却剂分子大致沿箭头b1或箭头b2的方向移动。当气态分子大致沿箭头b1或箭头b2的方向行进时，气态分子接触冷凝器130、132的其中一者。在接触冷凝器130、132的其中一者后，气态冷却剂分子迅速转变为液态冷却剂分子。多个液态冷却剂分子，如图5所示，大致沿箭头c1或箭头c2的方向返回冷却液槽。
87.大致椭圆状槽体110包含金属材料。可用于形成大致椭圆状槽体110的非限制性金属材料包括钢。可用于形成大致椭圆状槽体110的钢的实例包括，但不限于，不锈钢和冷轧钢，例如sgcc钢。可以预期，除了金属材料之外的其他材料也可以用于形成大致椭圆状槽体110。该多个其他材料应具有期望的特性，包括将材料保持在其内部的强度。支撑结构206可以使用与形成大致椭圆状槽体110的材料相同的材料形成。
88.在另一个实施例中，可以预期大致椭圆状槽体110可以包括元件。元件有助于在大致椭圆状槽体110内循环冷却剂(液相)以帮助改善冷却剂(液相)和发热元件的热传导。这种用以在槽体内循环冷却剂(液相)的元件可以包括至少一个搅拌器、至少一个泵或其他装置。
89.虽然已经针对一个或多个实施方式图示和描述了所揭露的实施例，但是在阅读和理解本说明书和附图之后，本领域的其他技术人员将可以发现或者习得同等的变化和修改。此外，虽然本实用新型的特定技术特征可能仅相对于几种实施方式中的一种而被揭露，但是这种技术特征可以与其他实施方式的一个或多个其他技术特征组合，其可对于任何给定或特定的应用是能达到期望和有利的。
90.虽然以上已经描述了本实用新型的各种实施例，但是应当理解，它们仅通过示例而非限制的方式被呈现。在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可以根据在此揭露的内容对揭露的实施例进行多种改变。因此，本实用新型的广度和范围不应受上述实施例中的任一个限制。相反的，本实用新型的范围应当根据所附权利要求及其等同物来定义。