(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-23
(45)【発行日】2025-01-31
(54)【発明の名称】2液型ポンプ液体冷却放熱装置
(51)【国際特許分類】
G06F 1/20 20060101AFI20250124BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20250124BHJP
F28F 13/12 20060101ALI20250124BHJP
H01L 23/473 20060101ALI20250124BHJP
【FI】
G06F1/20 C
H05K7/20 M
G06F1/20 A
F28F13/12 Z
H01L23/46 Z
(21)【出願番号】P 2023116891
(22)【出願日】2023-07-18
【審査請求日】2023-09-21
(32)【優先日】2023-05-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(73)【特許権者】
【識別番号】505446862
【氏名又は名称】▲黄▼ 崇賢
(74)【代理人】
【識別番号】110003214
【氏名又は名称】弁理士法人服部国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】▲黄▼ 崇賢
【審査官】佐藤 実
(56)【参考文献】
【文献】特開2005-228237(JP,A)
【文献】特開2022-086960(JP,A)
【文献】特開2006-132819(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G06F 1/20
H05K 7/20
F28F 13/12
H01L 23/46
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1液体ボックス(10)と、第2液体ボックス(20)と、第1ラジエーターチューブ組(30)と、第2ラジエーターチューブ組(40)とを備え、
前記第1ラジエーターチューブ組と、前記第2ラジエーターチューブ組とを前記第1液体ボックスと、前記第2液体ボックスとの間に前後に並列され、前記第1ラジエーターチューブ組と前記第2ラジエーターチューブ組がそれぞれ上下して間隔を開けて複数のフラットチューブ(41)を配列し、前記フラットチューブ上下の両面に放熱フィン(32、42)が溶接され、前記フラットチューブの第1端をそれぞれ前記第1液体ボックスに連絡し、第2端をそれぞれ前記第2液体ボックスに連絡され、
前記第1液体ボックスの内部に空気遮断空間(11)を設け、前記空気遮断空間によって、前記第1液体ボックスの内部を第1熱液チャンバー(12)と、第1冷却液
体チャンバー(13)とを仕切り、前記第1熱液チャンバーの空間は前記第1冷却液体チャンバーの空間より小さく、前記第1液体ボックスの壁に前記第1熱液チャンバーに連絡する液体入口孔(14)と、前記第1冷却液
体チャンバーに連絡する前記第1冷却液体チャンバーの液体出口孔(15)を有し、前記第1液体ボックス内部に第1液体ポンプ(50)を設け、前記第1液体ポンプによって、冷却液体
が前記液体入口孔より前記第1熱液チャンバー
を経由して、前記第1ラジエーターチューブ組の前記フラットチュー
ブより、前記第2液体ボックスに流
され、前記第2液体ボックスに流された冷却液体が前記第
2ラジエーターチューブ組の各前記フラットチュー
ブを経由して、前記第
1液体ボックスに流
され、前記第
1液体ボックスに流された冷却液体
が前記第1冷却液体チャンバーの前記液体出口孔に流され、
前記第2液体ボックスの内部に第2液体仕切り板(21)を設け、前記第2液体仕切り板によって、前記第2液体ボックスを第2熱液チャンバー(22)と、第2冷却液体チャンバー(23)とを仕切られ、前記第2液体ボックスの内部に第2液体ポンプ(60)を設け、前記第2液体ポンプによって、前記第1ラジエーターチューブ組の前記フラットチューブ内部の冷却液体を前記第2熱液チャンバー
に流してから前記第2冷却液体チャンバーに流すと共に、前記第2冷却液体チャンバーの冷却液体を前記第2ラジエーターチューブ組それぞれの前記フラットチューブに流した後、再び前記第1液体ボックスの前記第1冷却
液体チャンバーに流すことを特徴とする、2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項2】
前記第1液体ポンプが前記第1冷却
液体チャンバーに位置していて、前記第2液体ポンプが前記第2冷却液体チャンバーに位置することを特徴とする、請求項1記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項3】
前記空気遮断空間が屈折状の空間を形成していて、前記空気遮断空間の一端が前記第1液体ボックスの前壁部内面に隣接し、前記空気遮断空間の他端が前記第1液体ボックス片側の内壁に隣接し、前記空気遮断空間の下端部が前記第1液体ボックス下部壁の内面に隣接することを特徴とする、請求項2記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項4】
前記第1液体ボックスと、前記第2液体ボックスはそれぞれ、ボックス本体(24)と、ボックス蓋(25)より組み合わされ、前記ボックス本体は上端が開口した矩形のボックス体であり、前記ボックス蓋は上端の開口を覆う矩形の前記ボックス蓋であり、前記第1液体ボックスの前記ボックス本体の前壁には、前記液体入口孔と、前記液体出口孔が設けられ、前記液体入口孔と、前記液体出口孔はそれぞれ、クイックリリースチューブ(151)に結合されており、前記第1
液体ボックス本体と、前記第2液体ボックスのボックス体が対応する側壁はそれぞれ、第1ラジエーターチューブ挿入孔(18)と、第2ラジエーターチューブ挿入孔(19)とを設けられ、前記第1ラジエーターチューブ組と、前記第2ラジエーターチューブ組の前記フラットチューブはそれぞれ、前記第1ラジエーターチューブ挿入孔と、前記第2ラジエーターチューブ
挿入孔に挿入
されることを特徴とする、請求項1記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項5】
前記空気遮断空間は、間隔を開けて配列する熱液体屈折仕切り板(111)と、冷却液体屈折仕切り板(112)とを含み、前記熱液体屈折仕切り板と、前記冷却液体屈折仕切り板の一端をそれぞれ、前記液体入口孔と、前記液体出口孔との間の前壁内側に溶接され、他端はそれぞれ、前記第1ラジエーターチューブ挿入孔と、前記第2ラジエーターチューブ挿入孔との間の第1液体ボックス側壁の内面に溶接され、その下端はそれぞれ、前記第1液体ボックス底壁の内面に溶接することによって、前記空気遮断空間を前記熱液
体屈折仕切り板と、前記冷却液体屈折仕切り板との間に位置することを特徴とする、請求項4記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項6】
前記ボックス蓋の内面は液体ポンプベース(171)を凸設され、前記ボックス蓋の外面は前記液体ポンプベースに伸ばされた液体チャンバーを凹設され、前記第1液体ポンプを前記第1液体ボックスの前記ボックス蓋の液体ポンプチャンバー(172)に設け、前記第2液体ポン
プを前記第2液体ボックスの前記ボックス蓋の前記液体ポンプチャンバーに設け、前記第1液体ボックスの前記液体チャンバー内部に第1入口(173)と、第1出口(174)とを設け、前記第1入口が前記第1
冷却液体チャンバーに連絡し、前記第1出口が前記液体出口孔の前記クイックリリースチューブに接続され、前記第2液体ボックスの前記液体チャンバー内部に第2入口(253)と、第2出口(254)とを有しており、前記第2
入口が前記第2熱液チャンバーに連絡し、前記第2出口が前記第2冷却液体チャンバーに連絡することを特徴とする、請求項4記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項7】
2つのファンラック(70)と複数のファンをさらに含む、2つの前記ファンラックを前記第1ラジエーターチューブ組と、前記第2ラジエーターチューブ組の上下の両端に配列していて、空気入力端と、空気出力端とを形成し、前記ファンを前記空気入力端に設けられた2つの前記ファンラックに並列して固定され、前記放熱フィンの空気入力端に送風することを特徴とする、請求項1記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【請求項8】
液体冷却ヘッド(200)
及び2つの冷却液体チューブ(300)と
組み合わされ、前記液体冷却ヘッドは、プロセッサー(500)の表面への貼り付けに用いられ、2つの前記
冷却液体チューブの一端をそれぞれ、前記液体冷却ヘッドに接続され、2つの前記
冷却液体チューブの他端をそれぞれ、前記
液体入口孔及び前記液体出口孔に結合されたクイックリリースチューブに接続することを特徴とする、
請求項1記載の2液型ポンプ液体冷却放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は液体冷却放熱装置に関し、特にサーバーに適用して、プロセッサーを冷却させる、2液型ポンプ液体冷却放熱装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のサーバープロセッサーを稼働すると熱が放出されるので、より良い冷却効果の液体冷却システムを使用しなければならない。公知液体冷却システム(例えば、特許文献1によれば、閉鎖型液体循環システムであって、液体冷却ヘッドと、ラジエーター(Radiator)と、液体口と、液体冷却ヘッドとラジエーターと液体ポンプとの間に連結する液体チューブとを組み合わされ、ラジエーターに分流ボックスと、リターンボックスと、分流ボックス及びリターンボックスとの間に接続する放熱ラジエーターと、放熱フィンとを有しており、一般に、分流ボックスの内部が金属製仕切り板によって、熱液チャンバーと、冷却液体チャンバーを仕切られている。
【0003】
【文献】米国特許第US20090044929号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述した公知液体冷却ラジエーターのラジエーターチューブが短く、一つのみの液体ポンプで液体をその内部で流すことはできる。しかし、放熱ラジエーターチューブは短いため、液体がラジエーターチューブに流れた後に冷却液体を所望の低い温度に引き下げることはできない。液体冷却ヘッドに戻した場合は、冷却効率の低下及び冷却液体に熱蓄積の課題が残る。そこで、この課題を解決するため、ラジエーターチューブと放熱フィンを長くするほかに、ファンの数を増やすなど、液体をラジエーターチューブ内部でより長い流動時間によって、温度を下げさせる。しかし、このようなやり方では、ラジエーターチューブ内部の冷却液体の量が不足して、液体冷却ラジエーターにいずれか一つの液体口の負荷超過になりかねない。
【0005】
このほか、熱液が熱液チャンバーにおいて、金属製仕切り板を介して冷却チャンバーの冷却液体に伝導して、冷却後の冷却液体が加熱しまう結果となる。一方、公知熱液チャンバーと冷却液体チャンバーとの空間が同じであるため、熱液はすばやく熱液チャンバーを通過して放熱ラジエーターに流すことができないことから、熱液の熱エネルギーが分流ボックに蓄積され、その熱エネルギーを冷却ラジエーターの前面(放熱ラジエーターの前面を含む)に伝わり、放熱後の冷却液体が再び加熱されてしまう。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上述に鑑みてなされたものであり、その目的は、2液型ポンプラジエーターと液体冷却放熱装置を提供することにある。2液型ポンプラジエーターは、第1液体ボックスと、第2液体ボックス及び第1液体ボックスと、第2液体ボックスとの間に接続する第1ラジエーターチューブ組と、第2ラジエーターチューブ組とを含む、第1液体ボックスと、第2液体ボックスの内部はそれぞれ、液体口部を設けることによって、第1液体ボックスと、第2液体ボックスの液体口部が作業液体を流動させ放熱させる。
【0007】
本発明の目的は、2液型ポンプ液体冷却放熱装置ラジエーターと液体冷却放熱装置を提供することにある。2液型ポンプラジエーターの第1液体ボックス内部の空気遮断空間設計によって、第1液体ボックスに流された熱液が放熱済みの冷却液体に伝われない。
【0008】
本発明のもう一つの目的は、2液型ポンプ液体冷却放熱装置ラジエーターと液体冷却放熱装置を提供する。2液型ポンプラジエーターの第1液体ボックス内部の空間設計によって、第1液体ボックスに流された熱液を素早く第1ラジエーターチューブ組に流すことができる。
【発明の効果】
【0009】
(一)本発明の2液型ポンプ液体冷却放熱装置は、第1ラジエーターチューブ組と、第2ラジエーターチューブ組の合計長さとファンの数を増やすことで、全体の放熱効果を向上できるとともに、第1ラジエーターチューブ組と、第2ラジエーターチューブ組が長すぎることによる流量低下と、一つのみの液体ポンプの過大負荷を避けられる。
【0010】
本発明の空気遮断空間は、熱液チャンバー本の熱液が冷却液体チャンバーの冷却液体への伝わりを阻止し、温度を下げられた冷却液体が再び加熱されことを防ぎ、液体冷却ヘッドの冷却効果を向上できる。
【0011】
(二)本発明の2液型ポンプ液体冷却放熱装置は、熱液の熱エネルギーが冷却液体への伝わりを阻止し、冷却液体が再び加熱されることを防ぎ、液体冷却放熱装置全体のプロセッサーに対する冷却効果を向上できる。
【0012】
(三)本発明の2液型ポンプ液体冷却放熱装置は、第1液体ボックスに流された熱液をすばやく第1ラジエーターチューブ組に流して放熱させ、熱液が第1液体ボックスの滞留による熱蓄積現象を避けられる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】本発明の一実施例に係る液体放熱装置をサーバー装置に適用されたイメージ図である。
【
図2】本発明の一実施例に係る液体冷却装置の組み合わせイメージ図である。
【
図3】本発明の一実施例に係る2液型ポンプ液体冷却放熱装置の第1分解イメージ図である。
【
図4】本発明の一実施例に係る2液型ポンプ液体冷却放熱装置の第2分解イメージ図である。
【
図5】本発明の一実施例に係る液体冷却装置の第1液体ボックスの分解イメージ図である。
【
図6】本発明の一実施例に係る液体冷却装置の第1液体ボックスの動作イメージ図である。
【
図7】本発明の一実施例に係る液体冷却装置の第2液体ボックスの分解イメージ図である。
【
図8】本発明の一実施例に係る液体冷却装置の第2液体ボックスの動作イメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0014】
図1及び
図2を参照する。本発明に係る2液型ポンプ液体冷却放熱ラジエーター100は、液体冷却ヘッド200及び2つの液体チューブ300によって、液体冷却放熱装置100を組み合わされる。液冷却ヘッド200はプロセッサー500に貼り合わせて、冷却及び放熱を担う。
【0015】
図3及び
図4を参照する。本発明に係る2液型ポンプ液体冷却放熱ラジエーター100の一つの好ましい実施例は、第1液体ボックス10と、第2液体ボックス20及び前後して第1液体ボックス10と、第2液体ボックス20との間に並列される第1ラジエーターチューブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40とを含む。第1ラジエーターチューブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40はそれぞれ上下して間隔を開けて配列される複数のフラットチューブ31、41及びそれぞれのフラットチューブ31、32の上下両面に溶接される放熱フィン32、42とを有し、それらの第1ラジエーターチューブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40を組み立てるとき、フラットチューブ31、41の第1端をそれぞれ第1液体ボックス10に連絡し、第2端をそれぞれ第2液体ボックス20に連絡する。
【0016】
引き続き、
図5及び
図6を参照する。第1液体ボックス10は内部に中空状の密閉式金属ボックスを形成し、その内部に空気遮断空間11を設け、空気遮断空間11によって、第1液体ボックス10の内部を第1熱液チャンバー12と、第1冷却液体チャンバー13とを仕切り、第1熱液チャンバー12と、第1冷却液体チャンバー13の空間より小さく設けることによって、熱液が第1熱液チャンバー12に流された後、すばやく第1ラジエーターチューブ組30に流されて、熱エネルギーが第1液体ボックス10で蓄積することを避ける。第1液体ボックス10のボックス壁に第1熱液チャンバー12に連絡する液体入り口孔14と、第1冷却液体チャンバー13連絡する液体出口孔15とを設けられている。第1液体ボックス10第1熱液チャンバー12または第1冷却液体チャンバー13の内部に第1液体ポンプ50を設け、第1液体ポンプ50は、稼働することによって、そのうち1つの液体チューブ300と、液体入り口孔14を経由し、液体冷却ヘッド200内部で昇温された冷却液体(熱液)を第1熱液チャンバー12に流してから、再び第1ラジエーターチューブ組30のフラットチューブ31に流し、各フラットチューブ31から第2液体ボックス20に流す。このプロセスにおいて、第1ラジエーターチューブ組30を用いて第1回放熱し温度を引き下げさせ、第1液体ポンプ50が稼働することによって、第2液体ボックス20内部の冷却液体は、第2ラジエーターチューブ組40のフラットチューブ41経由に第1冷却液体チャンバー13に流して、第2ラジエーターチューブ組40を用いて、第2回放熱し温度を引き下げさせ、放熱し温度を引き下がった冷却液体(冷液)は、再び液体出口孔15ともう一つの液体チューブ300経由に、液体冷却ヘッド200に搬送して、再びプロセッサー500を冷却処理する。
【0017】
図7及び
図8を参照する。第2液体ボックス20は内部が中空状の密閉式金属ボックスを形成し、その内部に第2仕切り板21を設けられ、第2仕切り板21によって、第2液体ボックス20の内部を第2熱液チャンバー22と、第2熱液チャンバー23とを仕切られている。第2液体チャンバー22または第2冷却液体チャンバー23の内部に第2液体ポンプ60を設け、第2液体ポンプ60は稼働することによって、第1ラジエーターチューブ組30のフラットチューブ31内部の冷却液体(第1回温度を引き下げた熱液)を第2熱液チャンバー22に流して、第2冷却液体チャンバー23の冷却液体を第2ラジエーターチューブ組40それぞれのフラットチューブ41に流した後、第2ラジエーターチューブ組40を用いて、第2回放熱し温度を引き下げて、冷却液体にしてから、第1液体ボックス10の第1冷却チャンバー13に流す。本発明に係る実施形態は、第1液体ポンプ50と、第2液体ポンプ60を用いて同時に稼働することによって、ラジエーターチューブ組を長くした後の流量低下及び過大な液体ポンプ負荷の過大を克服し、第1ラジエーターチューブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40の長さを増大できると共に、ファン80をより多く並設できる。
【0018】
第1液体ボックス10の空気遮断空間11がL型の屈折状空間を形成し、空気遮断空間11の一端が第1液体ボックス10の前壁部内面に隣接し、空気遮断空間11のもう一端が第1液体ボックス10片側の内壁に隣接し、空気遮断空間11の下端部が第1液体ボックス10下部壁の内面に隣接する。好ましい実施例において、空気遮断空間11は、間隔を開けて配列する熱液屈折仕切り111板と、冷却液体屈折仕切り板112とを含み、熱液屈折仕切り板111板と冷却液体屈折仕切り板112の一端をそれぞれ、液体入り口孔14と、液体出口孔15との間の前壁内側に溶接され、他端はそれぞれ、第1ラジエーターチューブ39と、第2ラジエーターチューブ40との間の第1液体ボックス10側壁の内面に溶接され、その下端はそれぞれ、第1液体ボックス10底壁の内面に溶接することによって、空気遮断空間11を熱液屈折仕切り板111と、冷却液体屈折仕切り板112との間11位置する。空気の熱伝導率が0.025W/m.K、一方、アルミの熱伝導率が237 W/m.Kのため、本案の空気遮断空間11は、第1冷却液体チャンバー12の熱液が仕切り壁の第1冷却液体チャンバー13の冷却液に伝わることを有効に阻止し、温度を引き下げた後の冷却液体が再び加熱されることを防ぎ、冷却液体が液体冷却ヘッド200に流入するときの効率を確保できる。
【0019】
引き続き、
図5及び
図7を合わせて参照する。第1液体ボックス10と、第2液体ボックス20はそれぞれ、ボックス体16、24と、ボックス蓋17、25とを組み合わせて、ボックス体16、24は、上部開口の矩形ボックス体を形成し、ボックス蓋17、25は上部開口の矩形ボックス体が好ましいである。そのうち、第1液体ボックス10の前壁に液体入り口孔14と、液体出口孔15とを設けられ、液体入り口孔14と、液体出口孔15をそれぞれクイックリリースチューブ
141、151に接続されている。第1液体ボックス10のボックス体16と、第2液体ボックス20のボックス体24が対応する側壁はそれぞれ、1列の第1ラジエーターチューブ挿入孔18、26と、一列の第2ラジエーターチューブ挿入孔19、27を設け、第1ラジエーターチュー
ブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40のフラットチューブ31、41をそれぞれ、第
1ラジエーターチューブ挿入孔18、26と、第2ラジエーターチューブ挿入孔19、27に挿入して溶接して置く。
【0020】
引き続き、
図5及び
図7を合わせて参照する。第1液体ポンプ50と第2液体ポンプ60を取り付ける。本案の一好ましい実施例において、各ボックス蓋17、25の内面に液体ポンプベース171、251を凸設し、対応する外面は液体ポンプベース171、251に伸ばされた液体ポンプチャンバー172、252を凹設し、第1液体ポンプ50に液体ポンプチャンバー172を設け、第2液体ポンプ60にもう一つの液体ポンプチャンバー252を設ける。液体ポンプチャンバー17
2の内部に第1
入口173と、第1出口174とを設け、第1
入口173が第1冷却液体チャンバー13に連絡し、第1出口174を液体出口孔15のクイックリリースチューブ151に接続する。もう一つの液体ポンプチャンバー252の内部に第2
入口253と、第2出口254とを設け、第2
入口253を第2熱液チャンバー22に連絡し、第2出口254を第2冷却液体チャンバー23に連絡する。
【0021】
引き続き、
図2及び
図3を参照する。本発明に係る2液型ポンプ液体冷却放熱ラジエーター100の一好ましい実施例において、2つのファンラック70と複数のファン80を実施する。2つのファンラック70は、第1ラジエーターチューブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40上下両端の金属板を被せて、2液型ポンプ液体冷却放熱ラジエーター100を空気入力端101と、空気出力端102とを形成して、空気入力端101が第1液体ボックス10と、第2液体ボックス20前壁の間に位置し、空気出力端102が第1液体ボックス10と、第2液体ボックス20後部壁との間に位置していて、複数のファン80を並列して、空気入力端101及び/または空気出力端102の2つのファンラック70の間に固定していて、冷たい空気が空気入力端101より各放熱フィン32、42に流れてから、再び空気出力端102より流れ出すことにより、第1ラジエーターチューブ組30と、第2ラジエーターチューブ組40内部で流れる冷却液体の温度を引き下げる。
【符号の説明】
【0022】
100 2液型ポンプ液体冷却放熱ラジエーター
101 空気入力端
102 空気出力端
200 液冷却ヘッド
300 液体チューブ
400 サーバー
500 プロセッサー
10 第1液体ボックス
11 空気遮断空間
111 液体屈折仕切り板
112 冷却屈折仕切り板
12 第1熱液チャンバー
13 第1冷却液体チャンバー
14 液体入口孔
141 クイックリリースチューブ
15 液体出口孔
151 クイックリリースチューブ
16 ボックス本体
17 ボックス蓋
171 液体ポンプベース
172 液体ポンプチャンバー
173 第1入口
174 第1出口
18 第1ラジエーターチューブ挿入孔
19 第2ラジエーターチューブ挿入孔
20 第2液体ボックス
21 第2液体仕切り板
22 第2熱液チャンバー
23 第2冷却液体チャンバー
24 ボックス本体
25 ボックス蓋
251 液体ポンプベース
252 液体ポンプチャンバー
253 第2入口
254 第2出口
26 第1ラジエーターチューブ挿入孔
27 第2ラジエーターチューブ挿入孔
30 第1ラジエーターチューブ組
31 フラットチューブ
32 放熱フィン
40 第2ラジエーターチューブ組
41 フラットチューブ
42 放熱フィン
50 第1液体ポンプ
60 第2液体ポンプ
70 ファンラック
80 ファン