CN102208379B - 液体散热组件 - Google Patents

Abstract

本发明是一种液体散热组件，用以对一发热元件进行散热，至少包含：一吸热单元，其与该发热元件接触，用以吸收该发热元件所产生的热量；一流体输送装置，用以传送一流体且与该吸热单元堆叠设置，并具有一散热结构；以及一连接管，其连接该吸热单元及该流体输送装置，用以将该流体传送至该吸热单元内，以吸收该吸热单元的热量，并将已吸收热量的该流体传回该流体输送装置，以利用该散热结构对该流体进行散热。

Description

液体散热组件

技术领域

本发明是关于一种液体散热组件，尤指一种具有吸热单元的液体散热组件。

背景技术

随着计算机产业的迅速发展，CPU追求高速度化、高功能化及小型化所衍生的散热问题越来越严重，这在笔记型计算机等内部空间狭小的电子装置中更为突出。如果无法将笔记型计算机内CPU等电子元件所产生的热量实时有效的散发出去，将会影响电子元件的工作性能，同时还会减少电子元件的使用寿命，因此业者通常采用一冷却装置来对电子元件散热。

在众多的冷却技术中，液体冷却是一种极为有效的冷却方式。传统的液体冷却系统由吸热体、散热体、泵及传输管所构成，且借助传输管作为吸热体、散热体及泵彼此之间的连接媒介以构成一循环回路，并于该回路中填充冷却液，主要借助吸热体吸收电子元件所产生的热量，然后利用泵及传输管将冷却液传送至吸热体中，以吸收吸热体的热量，而已吸收热量的冷却液则在泵的吸力作用下经传输管传至散热体后放出热量。在该泵的驱动作用下，该冷却液在回路中不断循环，进而源源不断地带走该电子元件所产生的热量。

虽然现有的液体冷却系统确实可达到将发热电子元件所产生的热量移除的功效，但是泵仅为热传流体循环回路中的一个元件，且现有的液体冷却系统所包含的吸热体、散热体以及泵均为一独立的元件，彼此之间需借助传输管的连接才能构成一循环回路，因此现有液体冷却系统的组成元件数量过多，将使得组装后的液体冷却系统体积过大，随着电子产品朝小型化发展的趋势的情况下，现有的液体冷却系统很难应用于笔记型计算机等内部空间狭小的电子装置中对电子元件进行冷却散热。

因此，如何发展一种可改善上述现有技术缺失的液体散热组件，实为目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种液体散热组件，以解决现有的液体冷却系统所包含的吸热体、散热体以及泵均为一独立的元件，彼此之间需借助传输管的连接才能构成一循环回路，造成组装后的液体冷却系统体积过大，使得现有液体冷却系统很难应用于笔记型计算机等内部空间狭小的电子装置中对电子元件进行冷却散热等缺点。

为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种液体散热组件，用以对一发热元件进行散热，至少包含：一吸热单元，其与该发热元件接触，用以吸收该发热元件所产生的热量；一流体输送装置，用以传送一流体且与该吸热单元堆叠设置，该流体输送装置至少包含：一盖体；一阀体座，其具有一第一出口通道及一第一入口通道；一阀体盖体，其设置于该阀体座上；一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间；多个暂存室，设置于该阀体薄膜与该阀体盖体之间，以及于该阀体薄膜与该阀体座之间；一致动装置，其外围固设于该阀体盖体；并具有一散热结构，该散热结构是多个散热鳍片，其设置于该流体输送装置的该阀体座、该阀体盖体以及该盖体的侧边；该液体散热组件还包含一连接管，其连接该吸热单元及该流体输送装置，用以将该流体传送至该吸热单元内，以吸收该吸热单元的热量，并将已吸收热量的该流体传回该流体输送装置，以利用该散热结构对该流体进行散热。

本发明的有益技术效果：本发明的液体散热组件是将流体输送装置与吸热单元互相堆叠设置，并借助连接管使流体输送装置与吸热单元相连通，以形成一封闭回路，使流体传送至吸热单元内，以吸收吸热单元的热量，并将已吸收热量的该流体传回流体输送装置，以利用散热结构对流体进行散热，除了可达到对一发热元件进行散热外，本发明的液体散热组件的组装体积小，可应用于笔记型计算机等内部空间狭小的电子装置中。

附图说明

图1A是本发明较佳实施例的流体散热组件的分解结构示意图。

图1B是图1A所示的阀体盖体的背面结构示意图。

图1C是图1A所示的阀体薄膜的结构示意图。

图1D是图1A所示的阀体座的反面结构示意图。

图2是图1A的组装完成结构示意图。

图3A是图2所示的流体散热组件的未作动状态时的A-A剖面示意图。

图3B是图3A的压力腔室膨胀状态示意图。

图3C是于压力腔室膨胀状态时图2的B-B剖面图。

图3D是图3A的压力腔室压缩状态示意图。

图3E是于压力腔室压缩状态时图2的C-C剖面图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图标在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明的流体散热组件可适用于一电子装置，例如：笔记型计算机，的主机壳体内部，主要对主机壳体的发热元件，例如：CPU，进行散热，请参阅图1A，其是本发明较佳实施例的流体散热组件的分解结构示意图，如图所示，本发明的流体散热组件1可包含流体输送装置2、吸热单元3以及连接管4，其中流体输送装置2与吸热单元3之间是上下堆叠设置，并借助连接管4相互连接，以使流体输送装置2与吸热单元3间形成一封闭回路，使一流体于该封闭回路中循环流动，并将流体所吸收的热量通过流体输送装置2排至外界。

请再参阅图1A，本发明的流体输送装置2主要是由阀体座21、阀体盖体22、阀体薄膜23、多个暂存室、致动装置24、盖体25以及散热结构28所组成，其中，阀体盖体22及致动装置24之间形成一压力腔室226，且散热结构28可为多个散热鳍片，且其设置于阀体座21、阀体盖体22以及盖体25的侧边，可通过自然对流或风扇强制对流的方式将流体传导至阀体座21、阀体盖体22以及盖体25的热量排至外界环境中。

本发明流体散热组件1的组装方式是将流体输送装置2的阀体薄膜23设置于阀体座21及阀体盖体22之间，且吸热单元3设置于阀体座21的下方，并使阀体薄膜23与阀体座21及阀体盖体22相互堆叠结合，且在阀体薄膜23与阀体盖体22之间形成一第一暂存室，而在阀体薄膜23与阀体座21之间形成一第二暂存室，并且于阀体盖体22上的相对应位置还设置有致动装置24，致动装置24是由一振动薄膜241以及一致动器242组装而成，用以驱动流体输送装置2的作动，最后，再将盖体25设置于致动装置24的上方，故其是依序将吸热单元3、阀体座21、阀体薄膜23、阀体盖体22、致动装置24及盖体25相对应堆叠设置，最后利用连接管4使阀体座21与吸热单元3相连通，即可完成流体散热组件1的组装(如图2所示)。

其中，阀体座21及阀体盖体22是本发明流体输送装置2中导引流体进出的主要结构，请再参阅图1A，阀体座21具有一第一入口通道211以及一第二出口通道212，流体通过第一入口通道211传送至阀体座21上表面210的一开口213，并且阀体薄膜23及阀体座21之间所形成的第二暂存室即为图中所示的出口暂存腔215，但不以此为限，其是由阀体座21的上表面210于与第一出口通道212相对应的位置产生部分凹陷而形成，并与第一出口通道212相连通，该出口暂存腔215用以暂时储存流体，并使该流体由出口暂存腔215通过一开口214而输送至出口通道212，再流出阀体座21之外(如图3A所示)。以及，在阀体座21上还具有多个凹槽结构，用以供一密封环26(如图3A所示)设置于其上，阀体座21具有环绕开口213外围的凹槽218，及环绕于出口暂存腔215外围的凹槽217，主要借助设置于凹槽217及218内的密封环26使阀体座21与阀体薄膜23之间紧密的贴合，以防止流体外泄。

请参阅图1B并配合图1A，其中图1B是图1A所示的阀体盖体的背面结构示意图，如图所示，阀体盖座22具有一上表面220及一下表面228，以及在阀体盖座22上亦具有贯穿上表面220至下表面228的入口阀门通道221及出口阀门通道222，且该入口阀门通道221设置于与阀体座21的开口213相对应的位置，而出口阀门通道222则设置于与阀体座21的出口暂存腔215相对应的位置，并且阀体薄膜23及阀体盖体22之间所形成的第一暂存室即为图中所示的入口暂存腔223，且不以此为限，其是由阀体盖体22的下表面228于与入口阀门通道221相对应的位置产生部份凹陷而形成，且其连通于入口阀门通道221。

请再参阅图1A，阀体盖体22的上表面220是部份凹陷，以形成一压力腔室226，其是与致动装置24的致动器242相对应设置，压力腔室226通过入口阀门通道221连通于入口暂存腔223，并同时与出口阀门通道222相连通，因此，当致动器242受电压致动使致动装置24变形，造成压力腔室226的体积膨胀而产生负压差，可使流体经入口阀门通道221流至压力腔室226内(如图3B及图3C所示)，其后，当施加于致动器242的电场方向改变后，致动器242将使致动装置24变形以使压力腔室226收缩而体积减小，使压力腔室226与外界产生正压力差，促使流体由出口阀门通道222流出压力腔室226之外，于此同时，同样有部分流体会流入入口阀门通道221及入口暂存室223内，然而由于此时的入口阀门结构231(如图3D及图3E所示)是使受压而关闭的状态，故该流体不会通过入口阀片2313而产生倒流的现象，至于暂时储存于入口暂存腔223内的流体，则于致动器242再受电压致动，重复使致动装置24再变形而增加压力腔室226体积时，再由入口暂存腔223经至入口阀门通道221而流入压力腔室226内，以进行流体的输送。

另外如图1A及图1B所示，阀体盖体22上同样具有多个凹槽结构，以本实施例为例，在阀体盖体22的上表面220具有环绕压力腔室226而设置的凹槽227，而在下表面228上则具有环绕设置于入口暂存腔223的凹槽224、环绕设置于出口阀门通道222的凹槽229，同样地，上述凹槽结构用以供一密封环27设置于其中，主要借助设置于凹槽224及229内的密封环27使阀体盖体22与阀体薄膜23之间紧密的贴合，以防止流体外泄，而设置于凹槽227内的密封环27则用来使致动装置24的致动薄膜241与阀体盖体22之间紧密的贴合，以防止流体外泄(如图3A所示)。

请再参阅图1A及图1C，其中图1C是图1A所示的阀体薄膜的结构示意图，阀体薄膜23主要是以传统加工、或冲印蚀刻、或激光加工、或电镀加工、或放电加工等方式制出，且为一厚度实质上相同的薄片结构，其上具有多个镂空阀开关，包含第一阀开关以及第二阀开关，于本实施例中，第一阀开关是入口阀门结构231，而第二阀开关是出口阀门结构232，其中，入口阀门结构231具有入口阀片2313以及多个环绕入口阀片2313外围而设置的镂空孔2312，另外，在孔2312之间还具有与入口阀片2313相连接的延伸部2311，当阀体薄膜23承受一自压力腔室226传递而来的应力时，如图3A所示，入口阀门结构231是整个平贴于阀体座21之上，此时入口阀片2313会紧贴于微凸结构216，而密封住阀体座21上的开口213，故因此入口阀门结构231的关闭作用，使流体无法流出。

请再参阅图1A并配合图3A，于阀体座21的上表面210的开口213的边缘环绕设置一微凸结构216，其与入口阀门结构231的入口阀片2313相抵顶，用以施一预力于该入口阀门结构231，且微凸结构216与入口阀门结构231接触的表面为一水平接触面型态。

请再参阅图1B并配合图3A，于阀体盖体22的下表面228的出口阀门通道222的边缘环绕设置一微凸结构225，其与出口阀门结构232的出口阀片2323相抵顶，用以施一预力于该出口阀门结构232，且微凸结构225与出口阀门结构232接触的表面为一水平接触面型态。

上述的微凸结构216及225可使阀体薄膜23与阀体座21以及阀体薄膜23与阀体盖体22之间分别产生一间隙，而对入口阀门结构231及出口阀门结构232顶推以产生一预力作用，有助于开启。

而当阀体薄膜23受到压力腔室226体积增加而产生的吸力作用下，由于设置于阀体座21的微凸结构216已提供入口阀门结构231一预力，因而入口阀片2313可借助延伸部2311的支撑而产生更大的预盖紧效果，以防止逆流，当因压力腔室226的负压而使入口阀门结构231产生位移(如图3B及图3C所示)，此时，流体则可通过镂空的孔2312由阀体座21流至阀体盖体22的入口暂存腔223，并通过入口暂存腔223及入口阀门通道221传送至压力腔室226内，如此一来，入口阀门结构231即可因应压力腔室226产生的正负压力差而迅速的开启或关闭，以控制流体的进出，并使流体不会回流至阀体座21上。

同样地，位于同一阀体薄膜23上的另一阀门结构则为出口阀门结构232，其中的出口阀片2323、延伸部2321以及孔2322的作动方式均与入口阀门结构231相同，因而不再赘述，只是与出口阀门结构232相抵顶的微凸结构225设置方向是与与入口阀门结构231相抵顶的微凸结构216反向设置，如图3D所示，因而当压力腔室226压缩而产生一推力时，设置于阀体盖体22下表面228的微凸结构225将提供出口阀门结构232一预力，使得出口阀片2323可借助延伸部2321的支撑而产生更大的预盖紧效果，以防止逆流，当因压力腔室226的正压而使出口阀门结构232产生位移，此时，流体则可通过镂空的孔2322由压力腔室226经阀体盖体22而流至阀体座21的出口暂存腔215内，并可通过开口214及第一出口通道212排出，如此一来，则可通过出口阀门结构232开启的机制，将流体自压力腔室226内泄出，以达到流体输送的功能。

请参阅图1D并配合图1A，其中图1D是图1A所示的阀体座的反面结构示意图，如图所示，本发明的阀体座21的下表面219具有一第一容置槽2191，且于第一容置槽291的内部具有多个以交错阵列方式排列的第一凸起结构2192，多个第一凸起结构2192主要是用来吸收该吸热单元的热量。另外，在阀体座21的下表面219上还具有环绕第一容置槽2191外围的凹槽2193，用以供一方形的密封环5(如图1A所示)设置于其上，以使吸热单元3与阀体座21之间可紧密结合，以防止流体外泄。

请再参阅图1A，本发明的吸热单元3的底部是与发热元件(未图标)直接接触或以散热胶贴合，用以吸收该发热元件所产生的热量，且具有一第二容置槽31、一第二入口通道32以及一第二出口通道33，第二容置槽31是与阀体座21的第一容置槽2191相对应，且其内部具有多个以交错阵列方式排列的第二凸起结构311，第一容置槽2191的多个第一凸起结构2192是与吸热单元3的该多个第二凸起结构311相互错开(如图3A所示)，可提高热传导效率，该多个第二凸起结构311主要是用来将吸热单元3自发热元件上所吸收的热量传递给该流体。

请参阅图3E，其是于压力腔室压缩状态时图2的C-C剖面图，如图所示，本发明的阀体座21的第一出口通道212是借助第一连接管41与吸热单元3的第二入口通道32相连通，可将流体由流体输送装置2传送至吸热单元3内部，以利用流体吸收吸热单元3的热量。请参阅图3C，其是于压力腔室膨胀状态时图2的B-B剖面图，如图所示，本发明的阀体座21的第一出口通道211是借助第二连接管42与吸热单元3的第二出口通道33相连通，用以将已吸收热量的该流体传回流体输送装置2，借助流体不断循环并将热量通过阀体座21、阀体盖体22以及盖体25传导至其周围的散热结构28，再通过自然对流或风扇强制对流的方式将热量排至外界环境中。

请参阅图3A，其是图2所示的流体散热组件的未作动状态时的A-A剖面示意图，于本实施例中，设置于阀体座21的开口213边缘的微凸结构216，可使得贴合设置于阀体座21上的入口阀门结构231的入口阀片2313因微凸结构216而形成一向上隆起，而阀体薄膜23的其余部分与阀体盖体22相抵顶，如此微凸结构216对入口阀门231顶推而产生一预力作用，有助于产生更大的预盖紧效果，以防止逆流，且由于微凸结构216的水平接触面是位于阀体薄膜23的入口阀门结构231处，故使入口阀门结构231在未作动时使入口阀片2313与阀体座21之间具有一间隙，同样地，设置于环绕出口阀门通道222边缘的微凸结构225，因而可使阀体薄膜23的出口阀门结构232的出口阀片2323向下凸出，此微凸结构225仅其方向与微凸结构216是反向设置，然而其功能均与前述相同，因而不再赘述。

请同时参阅图3A、图3B、图3C，如图所示，当盖体25、致动装置24、阀体盖体22、阀体薄膜23、密封环26、27、阀体座21、密封环5以及吸热单元3彼此对应组装设置，且利用第一连接管41以及第二连接管42使阀体座21与吸热单元3相连通后，阀体座21上的开口213是与阀体薄膜23上的入口阀门结构231以及阀体盖体22上的入口阀门通道221相对应，且阀体座21上的出口暂存腔215则与阀体薄膜23上的出口阀片232以及阀体盖体22上的出口阀门通道222相对应，并且，由于微凸结构216设置于阀体座21的开口213边缘，使得阀体薄膜23的入口阀门结构231微凸起于阀体座21之上，并借助微凸结构216顶触阀体薄膜23而产生一预力作用，使得入口阀门结构231在未作动时则与阀体座21形成一间隙，同样地，出口阀门结构232亦借助将微凸结构225设置于阀体盖体22上的方式，使出口阀门结构232与阀体盖体22形成一间隙。

当以一电压驱动致动器242时，致动装置24产生弯曲变形，如图3B及图3C所示，致动装置24是朝箭号c所指的方向向上弯曲变形，使得压力腔室226的体积增加，因而产生一吸力，使阀体薄膜23的入口阀门结构231、出口阀门结构232承受一向上的拉力，并使已具有一预力的入口阀门结构231的入口阀片2313迅速开启，使已吸收吸热单元3的热量的流体可自吸热单元3的第二出口通道33、第二连接管42以及阀体座21上的第一入口通道211被吸取进来(如图3C所示)，并流经阀体座21上的开口213、阀体薄膜23上的入口阀门结构231的孔2312、阀体盖体22上的入口暂存腔223、入口阀片通道221而流入压力腔室226之内(如图3B及图3C所示)。

此时，请再参阅图3B，由于阀体薄膜23的入口阀门结构231、出口阀门结构232承受该向上拉力，故位于另一端的出口阀门结构232因该向上拉力使得位于阀体薄膜23上的出口阀片2323密封住出口阀门通道222，而使得出口阀门结构232关闭，再加上微凸结构225与出口阀门结构232接触的表面为一水平接触面型态，一旦入口阀门结构231开启而使流体流入阀体座21内部时，阀体薄膜23的出口阀门结构232仍能与微凸结构225形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果。

当致动装置24因电场方向改变而如图3D所示的箭号d向下弯曲变形时，则会压缩压力腔室226的体积，使得压力腔室226对内部的流体产生一推力，并使阀体薄膜23的入口阀门结构231、出口阀门结构232承受一向下推力，此时，设置于微凸结构225上的出口阀门结构232的出口阀片2323其可迅速开启(如图3D及E所示)，并使流体瞬间大量宣泄，由压力腔室226通过阀体盖体22上的出口阀门通道222、阀体薄膜23上的出口阀门结构232的孔2322、阀体座21上的出口暂存腔215、开口214及第一出口通道212而通过第一连接管41以及吸热单元3的第二入口通道32流至吸热单元3的第二容置槽31中(如图3E所示)，使流体可吸收吸热单元3自发热元件上所吸收的热量。

同样地，此时由于入口阀门结构231是承受该向下的推力，因而使得入口阀片2313密封住开口213，因而关闭入口阀门结构231，再加上微凸结构216与入口阀门结构231接触的表面为一水平接触面型态，一旦出口阀门结构232开启而使流体释出时，阀体薄膜23的入口阀门结构231仍能与微凸结构216形成一段封闭面的接触，能产生更大更佳的预盖紧防止逆流的效果，因此，借助入口阀门结构231及出口阀门结构232配合设置于阀体座21及阀体盖体22上的微凸结构216及225的设计，可使流体于传送过程中不会产生回流的情形，达到高效率的传输。

于本实施例中，流体输送装置2是由良好热导体材料所制成，可为散热量力好的金属，例如铜或铝合金。

本发明的流体散热组件1因应致动装置24的作动而使得流体于该封闭回路中循环流动，于压力腔室226的体积被压缩时，流体可通过阀体座21的第一出口通道212、第一连接管41以及吸热单元3的第二入口通道32流至吸热单元3的第二容置槽31中(如图3E所示)，使流体可吸收吸热单元3自发热元件上所吸收的热量。反之，于压力腔室226的体积增加时，已吸收吸热单元3的热量的流体可自吸热单元3的第二出口通道33、第二连接管42以及阀体座21上的第一入口通道211被吸取至流体输送装置2的内部进行循环(如图3C所示)，并将流体所吸收的热量通过流体输送装置2的阀体座21、阀体盖体22以及盖体25传导至该多个散热结构28，并通过自然对流或风扇强制对流的方式将热量排至外界环境中。

综上所述，本发明的液体散热组件是将流体输送装置与吸热单元互相堆叠设置，并借助连接管使流体输送装置与吸热单元相连通，以形成一封闭回路，使流体传送至吸热单元内，以吸收吸热单元的热量，并将已吸收热量的该流体传回流体输送装置，以利用散热结构对流体进行散热，除了可达到对一发热元件进行散热外，本发明的液体散热组件的组装体积小，可应用于笔记型计算机等内部空间狭小的电子装置中。

本发明得由熟知此技术的人士根据本发明的精神作出种种等同的改变或替换，然而该种种等同的改变或替换皆不脱离如附本申请权利要求所欲保护的范围。

Claims (6)

1.一种液体散热组件，用以对一发热元件进行散热，至少包含：

一吸热单元，其与该发热元件接触，用以吸收该发热元件所产生的热量；

一流体输送装置，用以传送一流体且与该吸热单元堆叠设置，该流体输送装置至少包含：

一盖体；

一阀体座，其具有一第一出口通道及一第一入口通道；

一阀体盖体，其设置于该阀体座上；

一阀体薄膜，其设置于该阀体座及该阀体盖体之间；

多个暂存室，设置于该阀体薄膜与该阀体盖体之间，以及于该阀体薄膜与该阀体座之间；

一致动装置，其外围固设于该阀体盖体；

并具有一散热结构，该散热结构是多个散热鳍片，其设置于该流体输送装置的该阀体座、该阀体盖体以及该盖体的侧边；以及

一连接管，其连接该吸热单元及该流体输送装置，用以将该流体传送至该吸热单元内，以吸收该吸热单元的热量，并将已吸收热量的该流体传回该流体输送装置，以利用该散热结构对该流体进行散热。

2.根据权利要求1所述的液体散热组件，其特征在于，该流体输送装置是由良好热导体材料所制成。

3.根据权利要求2所述的流体散热组件，其特征在于，该阀体座还具有一第一容置槽，该第一容置槽内部具有多个以交错阵列方式排列的第一凸起结构，该多个第一凸起结构用以吸收该吸热单元的热量。

4.根据权利要求3所述的液体散热组件，其特征在于，该吸热单元具有一第二容置槽、一第二入口通道以及一第二出口通道，该第二容置槽与该第一容置槽相对应，且其内部具有多个以交错阵列方式排列的第二凸起结构，该多个第一凸起结构是与该多个第二凸起结构相互错开，该多个第二凸起结构将该吸热单元所吸收的热量传递给该流体。

5.根据权利要求4所述的液体散热组件，其特征在于，该阀体座的该第一出口通道通过该连接管与该吸热单元的该第二入口通道连通，以及该阀体座的该第一入口通道通过该连接管与该吸热单元的该第二出口通道连通，以使该流体输送装置与该吸热单元间形成一封闭回路。

6.根据权利要求5所述的液体散热组件，其特征在于，该流体因应该致动装置的作动而于该封闭回路中循环流动，以将该吸热单元所吸收的热量通过该流体输送装置的该阀体座、该阀体盖体以及该盖体传导至该多个散热鳍片，并通过对流的方式进行散热。

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