CN108966594B - 水冷散热系统 - Google Patents

Abstract

一种水冷散热系统，水冷散热系统连接于一电子装置，用以对该电子装置内部的至少一发热件进行散热，该电子装置包含一主机板，该发热件设置于该主机板。该水冷散热系统包含至少一热循环回路、一控制模块及一连接件，该热循环回路的一冷却液通过多个导管而于至少一泵及至少一热交换器之间流动。该控制模块电连接于该热循环回路并监控该发热件的工作温度及该冷却液的工作温度，并于该发热件及该冷却液的其中之一的工作温度超过一预定值时输出一警示信号。该连接件连接该控制模块及该主机板，藉此信号可于该控制模块及该主机板之间传输。

Description

水冷散热系统

本申请为分案申请，其母案的申请号为：201210135407.6；申请日为：2012年5月2日；申请人为：保锐科技股份有限公司；发明名称为：水冷散热系统及其散热方法。

技术领域

本发明涉及一种热传导系统，尤其涉及一种水冷散热系统及其散热方法。

背景技术

计算机文书处理能力及软件功能的提升，使得学生及上班族多依赖计算机来完成预订的工作及娱乐，所以，计算机的应用与人们的生活实为密不可分。

虽然计算机内部的集成电路的体积越来越小，但是于操作时发出的热能却越来越高，尤其以中央处理单元(CPU)产生的热能为最高，进而使得该中央处理单元周围的温度提高。高温环境下操作是造成集成电路运作时的速度减缓，甚至损坏的问题的主要原因。

为解决上述问题，部分业者是于计算机内部的集成电路上设置散热器及风扇并配合水冷散热系统以达到散热效果。然而，现有的水冷散热系统是无装设相对应的软件可以与计算机内部的软件进行沟通并于发生故障或异常时即时地警示使用者。因此，当计算机内部的集成电路因操作产生过热的情况时，使用者无法即时地关闭部分操作程序或提高水冷散热系统的散热能力，如此一来，该水冷散热系统可以因无法承受高热而损坏甚至爆破，并使计算机连带损坏。

发明内容

鉴于现有技术所述，本发明的一目的，在于提供一种水冷散热系统，该水冷散热系统通过一连接件连接电子装置及水冷散热系统，藉此信号可通过该连接件于该电子装置及该水冷散热系统之间传输。

本发明的另一目的，在于提供一种散热方法，该散热方法是于电子装置启动并完成电力校正后执行自我检测程序，之后再执行冷却监控程序，以提升水冷散热系统的使用安全性。

为达上述目的，本发明提供一种水冷散热系统，该水冷散热系统用以对一电子装置的至少一发热件进行散热，该电子装置包含一主机板及电连接于该主机板的一电源供应单元及一显示器，该发热件设置于该主机板。该水冷散热系统包含至少一热循环回路、一控制模块及一连接件，该热循环回路包含一水箱、至少一泵及至少一热交换器，该水箱、该泵及该热交换器通过多个导管形成连通状态，使一冷却液流动于该水箱、该泵及该热交换器中。该控制模块电连接于该热循环回路并监控该发热件的工作温度及该冷却液的工作温度，并于该发热件的工作温度及该冷却液的工作温度的其中之一超过一预定值时输出一警示信号至该主机板，该主机板使该警示信号显示于该显示器。该连接件连接该控制模块及该主机板，藉此该电源供应单元提供的电力通过该连接件传输至该控制模块且信号可于该控制模块及该主机板之间传输。

为达本发明的另一目的，本发明提供一种散热方法，该水冷散热系统的散热方法是于一电子装置启动且该电子装置的一电源供应单元完成开机程序后执行，以对该电子装置内部的至少一发热件进行散热，该电子装置包含一主机板及一显示器，该电源供应单元及该显示器电连接于该主机板，该水冷散热系统通过一连接件连接至该主机板，以达到电力及信号传输，该水冷散热系统包含至少一热循环回路，该热循环回路包含至少一泵、至少一风扇、多个导管、至少一热交换器及一流动于该发热件、该多个导管、该泵及该热交换器之间冷却液，该风扇与该热交换器达成强制散热，该水冷散热系统的散热方法包含：a)执行自我检测程序；b)承步骤a，检测该冷却液的工作温度是否超过一第一预定值，以及检测该发热件的温度是否超过一第二预定值；c)若该冷却液的工作温度超过该第一预定值且该冷却液的水位未过低，该水冷散热系统输出一第一警示信号，若该发热件的工作温度超过该第二预定值，该水冷散热系统输出一第二警示信号；d)承步骤c，该主机板使该显示器显示该第一警示信号及该第二警示信号的其中的至少之一。

本发明的水冷散热系统的连接件为USB，可达到随插即用的功能，提升使用方便度；再者，该散热方法是于该电子装置执行开机程序并完成电力校正程序后优先执行自我检测程序，并于发生异常时警示使用者，使避免该电子装置因该水冷散热系统异常而死机甚至损坏的情形产生；并于该电子装置完成开机程序后执行冷却监控程序，并于该中央处理单元及冷却液温度过高时即时地通过显示器警示使用者，且当该风扇及泵的转速分别地超过该第一预设值及该第二预设值时，强制关闭该电子装置，以提升使用安全性。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的一较佳具体实施例的水冷散热系统的方框图；

图2A为本发明第一实施例的水冷散热系统的电路方框图；

图2B为本发明第二实施例的水冷散热系统的电路方框图；

图3A为本发明的一较佳具体实施例的电子装置的开机流程图；

图3B为本发明的一较佳具体实施例的水冷散热系统的散热方法的流程图；

图4为本发明的一较佳具体实施例的自我检测程序的流程图。

其中，附图标记

12 热循环回路

120 水箱

122 泵

124 热交换器

126 导管

128 风扇

13、13’ 连接件

14 控制模块

142 微处理单元

144 第一控制单元

146 第二控制单元

148 第一检测单元

150 第二检测单元

16 电源线

2 电子装置

22 主机板

220 发热件

24 电源供应单元

26 显示器

S302～S304 电子装置的开机流程图

S308～S326 水冷散热系统的散热方法的流程图

S3060～S3063 水冷散热系统的自我检测程序的流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

配合参阅图1及图2A，分别为本发明的一较佳具体实施例的水冷散热系统的方框图及本发明第一实施例的水冷散热系统的方框图。该水冷散热系统主要用以导离电子装置2运作时产生的热能，避免该电子装置2操作于高温状态下导致元件的不稳定性增加，并可能致使故障的情形产生。该电子装置2可例如为电子计算机(computer)或伺服器，但不以此为限。该电子装置2至少包含一主机板(motherboard)22、一电源供应单元(power supplyunit)24及一显示器26，至少一发热件220设置于该主机板22，该发热件220的数量可以为一个或多个，在本实施例中，发热件220仅以一个为例说明，且较佳地可以为中央处理单元，实际实施时，该发热件220可以为设置于主机板22上的任一元件，如：显示卡的图像处理单元(Graphic Processing Unit,GPU)。该电源供应单元24电连接于该主机板22并提供该电子装置2操作时的电力。该显示器26用以显示该电子装置2操作时的画面，该显示器26与该主机板22可以封装于同一壳体内部，或者该显示器26与该主机板22可以为分离式设置，并通过一信号线以形成信号传输。该显示器26可以例如为液晶显示器(liquid crystaldisplay,LCD)，但不以此为限。

该水冷散热系统可以设置于该电子装置2的一插槽(图未示)中，或者该水冷散热系统与该电子装置2可以为分离式设置。该水冷散热系统包含至少一热循环回路12、一连接件13及一控制模块14。该热循环回路12的数量可以为一个或多个，且该热循环回路12的数量相同于该发热件220的数量，以供有效并快速地导离该发热件220产生的热能；于本实施例中，该热循环回路12对应该发热件220的数量以一个为例说明。当热循环回路12为多个时，该多个热循环回路12是分别地电连接于该控制模块14，该控制模块14是可同时地控制该多个热循环回路12工作状态。

该热循环回路12包含至少一泵122及至少一热交换器124，泵122及热交换器124的数量分别可以为一个或多个，于本实施例中，以一个泵122及一个热交换器124为例说明。该泵122及该热交换器124是利用多个导管126形成连通状态，使一冷却液129，如：水，可流动于该水箱120、该泵122及该热交换器124中。当然，该热循环回路还可以包含一用以储存该冷却液129的水箱120，该水箱120通过该多个导管126与该泵122及该热交换器124形成连通状态，使该冷却液129可以流动于其中。该多个导管126通过该电子装置2内部的该发热件220，使该冷却液129与该发热件220进行热交换作用，以将该发热件220所产生的热能导离。该冷却液129储存于该水箱120，并通过该泵122使强迫于该多个导管126中不断流动。该热交换器124用以进行强制散热，该热交换器124可以为冷凝器或散热片组，并搭配至少一风扇128以对该热交换器124进行强制散热；风扇128的数量可以为一个或多个，于本实施例中，以一个风扇128为例说明。

复参阅图2，该连接件13连接该主机板22及该控制模块14，藉此该电源供应单元24输出的电力可以经主机板22通过该连接件13传递至该控制模块14，其次，该控制模块14输出的信号可以通过该连接件13传递至该主机板22，该主机板22输出的信号也可以通过该连接件13传递至该控制模块14。于本实施例中，该连接件13为通用串行总线(universalserial bus,USB)，实际实施时则不以此为限。该控制模块14包含一微处理单元142、至少一控制单元及至少一检测单元，于本实施例中，控制单元以包含一第一控制单元144及一第二控制单元146为例说明，该检测单元以包含一第一检测单元148及一第二检测单元150为例说明，但是须知此数量并非为对本发明的限制。

该微处理单元142负责协调及指挥各单元及元件间数据的传送与运作，并通过该连接件13电性连接于该主机板22，实际实施时则不以此为限。

该第一控制单元144电连接于该微处理单元142及该风扇128，用以检测及控制该风扇128的转速，并于该风扇128的转速发生异常时输出一第一异常信号至该微处理单元142；该微处理单元142将该第一异常信号通过该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第一异常信号显示于该显示器26。如此一来，使用者可以得知该风扇128发生异常，进而决定是否持续使用该电子装置2。

该第二控制单元146电连接于该微处理单元142及该泵122，用以检测及控制该泵122的转速及通过该泵122的冷却液129的流量，并于该泵122的转速及该冷却液129通过该泵122的流量发生异常时输出一第二异常信号至该微处理单元142；该微处理单元142将该第二异常信号通过该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第二异常信号显示于该显示器26。如此一来，使用者可以得知该水冷散热系统的该泵122发生异常，进而决定是否持续使用该电子装置2。

该第一检测单元148电连接于该微处理单元142，用以测量该冷却液129的温度并于该冷却液129的温度大于一第一预定值(如：摄氏50度)时输出一第一警示信号至该微处理单元142；该微处理单元142将该第一警示信号通过该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第一警示信号显示于该显示器26。如此一来，使用者可以得知该水冷散热系统的该冷却液129过热，并选择关闭该电子装置2或通过手动或自动方式增加该风扇128或泵122的转速，以加强该水冷散热系统的散热效果。该第一检测单元148同时可以检测该冷却液129的水位，以避免该冷却液129水位过低而导致该水冷散热系统无法有效地达到散热功能。

该第二检测单元150电连接于该微处理单元142，用以测量该发热件220的温度并于该发热件220的温度大于一第二预定值(如：摄氏70度)时输出一第二警示信号至该微处理单元142。如此一来，使用者可以得知该电子装置2的该发热件220过热，并选择关闭该电子装置2或通过手动或自动方式增加该风扇128或泵122的转速，以加强该水冷散热系统的散热效果。

配合参阅图2B，为本发明第二实施例的水冷散热系统的电路方框图。本实施例的水冷散热系统与第一实施例的水冷散热系统类似，且相同元件标示以相同的符号。值得注意的是，两者的差异在于：如图2B所示的水冷散热系统还包含一电源线16。

该电源线16电连接于该电源供应单元24及该控制模块14，用以将该电源供应单元24输出的电力传递至该控制模块14。同时地，该连接件13’连接该主机板22及该控制模块14，用以提供信号于该主机板22及该控制模块14之间传递。于本实施例中，该连接件13为通用串行总线，实际实施时则不以此为限。如此一来，可以提供较佳的电气隔离效果。本实施例的水冷散热系统其它元件的功用与相关说明，实际上与第一实施例的水冷散热系统相同，在此不予赘述。本实施例的水冷散热系统至少可达到与第一实施例的水冷散热系统相同的功能。

配合参阅图3A，为本发明的一较佳具体实施例的电子装置的开机流程图。当使用者按压一开机按钮(图未示)以启动该具有水冷散热系统的电子装置2时，该电子装置2的该电源供应单元24是优先执行电力校正程序。该电力校正程序包含：首先，该电源供应单元24校正电力是否异常(步骤S302)。于步骤S302之后，若电力校正无异常，则输出一电力正常信号至该主机板22，并提供一电力至该主机板22以执行该电子装置2的开机程序(步骤S304)，其中，该电子装置2的开机程序相同于现有的计算机开机程序，在此不予赘述。于步骤S302之后，若电力校正异常，则停止执行开机程序并中断电力提供(步骤S303)。

配合参阅图B3，为本发明的一较佳具体实施例的水冷散热系统的散热方法的流程图。当该电子装置2完成开机程序(步骤S304)后，该水冷控制系统是执行自我检测程序S308。该自我检测程序的目的，在于检测该热循环回路12是否工作异常，意即该泵122、该风扇128及该冷却液129是否工作异常，藉以避免该水冷控制系统无法达到预期的散热功效。

于该水冷控制系统完成自我检测程序(步骤S308)后，是执行冷却监控程序。该冷却监控程序包含：首先，该控制模块14通过该第一检测单元148检测该冷却液129的工作温度是否超过该第一预定值(步骤S312)，以及该控制模块14通过该第二检测单元150检测该发热件220的工作温度是否超过该第二预定值(步骤S314)。

于步骤S312之后，若该冷却液129的工作温度未超过该第一预定值，则维持该风扇128及该泵122目前的转速(步骤S316)；之后，回复步骤S312，持续执行冷却监控程序。

于步骤S312之后，若该冷却液129的工作温度超过该第一预定值，则利用该第一检测单元148判断该冷却液129的水位是否过低(步骤S326)。于步骤S326之后，若该冷却液129的水位过低，则该第一检测单元148输出一水位过低信号，该水位过低信号是通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22。该主机板22使该显示器26显示一关机警示信号(步骤S321)，该主机板22是于该关机警示信号显示一预定时间(如：30秒)后驱使该电子装置2强制关机(步骤S322)。

于步骤S326之后，若该冷却液129的水位未过低，则该第一检测单元148输出一第一警示信号，该第一警示信号至少包含该冷却液129过热信息及该冷却液129的目前工作温度值。该第一警示信号是通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第一警示信号显示于该显示器26(步骤S318)。

之后，通过该第一控制单元144检测该风扇128的转速是否达到一第一预设值(如：2400RPM)，以及通过该第二控制单元146检测该泵122的转速是否达到一第二预设值(如：4500RPM)(步骤S320)。于步骤S320之后，若该风扇128的转速达到该第一预设值，则该第一控制单元144输出一强制关机信号，该强制关机信号通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该显示器26显示一关机警示信号(步骤S321)，该主机板22系该关机警示信号显示一预定时间(如：30秒)后强制该电子装置2关机(步骤S322)。

于步骤S320之后，若该泵122的转速达到该第二预设值，则该第二控制单元146输出该强制关机信号，该强制关机信号是通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该显示器26显示一关机警示信号(步骤S321)，该主机板22是于该关机警示信号显示该预定时间后强制该电子装置2关机(步骤S322)。

于步骤S320之后，若该风扇128的转速未达到该第一预设值，以及该泵122的转速未达到该第二预设值，则使用者可以选择是否以手动控制水冷散热系统(步骤S323)。

于步骤S323之后，若使用者选择手动控制该水冷散热系统，则可以通过电子装置2输入控制指令，以增加该风扇128或/及该泵122的转速(步骤S324)，以加强该水冷散热系统的散热能力。之后，回复步骤S312及步骤S314，持续执行冷却监控程序。

于步骤S323之后，若使用者未选择手动控制该水冷散热系统，则该微处理单元142是自动地依据该冷却液129及发热件220的工作温度对应地调节该风扇128或/及该泵122的转速(步骤S325)，以加强该水冷散热系统的散热能力。之后，回复步骤S312及步骤S314，持续执行冷却监控程序。

于步骤S314之后，若该发热件220的工作温度未超过该第二预定值，则维持该风扇128及该泵122的转速(步骤S316)；之后，回复步骤S314，持续执行冷却监控程序。于步骤S314之后，若该发热件220的工作温度超过该第二预定值，则该第二检测单元150输出一第二警示信号，该第二警示信号至少包含发热件220过热信息及发热件220目前的工作温度值。该第二警示信号是通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第二警示信号显示于该显示器26(步骤S318)。的后，通过该第一控制单元144检测该风扇128的转速是否达到该第一预设值，以及通过该第二控制单元146检测该泵122的转速是否达到该第二预设值(步骤S320)。

于步骤S320之后，若该风扇128的转速达到该第一预设值，则该第一控制单元144输出一强制关机信号，该强制关机信号通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该显示器26显示该关机警示信号(步骤S321)，该主机板22是于该关机警示信号显示该预定时间后强制该电子装置2关机(步骤S322)。于步骤S320之后，若该泵122的转速达到该第二预设值，则该第二控制单元146输出该强制关机信号，该强制关机信号系通过该微处理单元142及该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该显示器26显示该关机警示信号(步骤S321)，该主机板22是于该关机警示信号显示该预定时间后强制该电子装置2关机(步骤S322)。

于步骤S320之后，若该风扇128的转速未达到该第一预设值，以及该泵122的转速未达到该第二预设值，则使用者可以选择是否以手动控制水冷散热系统(步骤S323)。

于步骤S323之后，若使用者选择手动控制该水冷散热系统，则可以通过电子装置2输入控制指令，以增加该风扇128或/及该泵122的转速(步骤S324)，以加强该水冷散热系统的散热能力。之后，回复步骤S312及步骤S314，持续执行冷却监控程序。

于步骤S323之后，若使用者未选择手动控制该水冷散热系统，则该微处理单元142是自动地依据该冷却液129及发热件220的工作温度对应地调节该风扇128或/及该泵122的转速(步骤S325)，以加强该水冷散热系统的散热能力。之后，回复步骤S312及步骤S314，持续执行冷却监控程序。

配合参阅图4，为本发明的一较佳具体实施例的自我检测程序流程图。上述执行检测自我检测程序的该步骤S308，是包含了第四图中所示的多个步骤。首先，该控制模块14通过该第一控制单元144检测该风扇128的转速是否异常(步骤S3060)，以及通过该第二控制单元146检测该泵122的转速是否异常(步骤S3062)。

于步骤S3060之后，若该第一控制单元144判断该风扇128的转速异常，则输出一第一异常信号至该微处理单元142(步骤S3064)，其中该第一异常信号包含风扇工作异常信息及目前风扇128的转速值。该微处理单元142将该第一异常信号通过该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第一异常信号显示于该显示器26。于步骤S3060之后，若该风扇128的转速正常，则维持目前转速(步骤S3063)。

于步骤S3062之后，若该第二控制单元146判断该泵122的转速异常，则输出一第二异常信号至该微处理单元142(步骤S3064)，其中该第二异常信号包含泵122工作异常信息及目前泵122的转速值。该微处理单元142将该第二异常信号通过该连接件13传递至该主机板22，该主机板22使该第二异常信号显示于该显示器26。于步骤S3062之后，若该泵122的转速正常，则维持目前转速(步骤S3063)。

综合以上所述，本发明的水冷散热系统的连接件13为USB，可达到随插即用的功能，提升使用方便度；再者，该散热方法是于该电子装置2执行开机程序并完成电力校正程序后优先执行自我检测程序，并于发生异常时警示使用者，使避免该电子装置2因该水冷散热系统异常而死机甚至损坏的情形产生；并于该电子装置2完成开机程序后执行冷却监控程序，并于该发热件220及冷却液129温度过高时即时地通过显示器26警示使用者，且当该风扇128及泵122的转速分别地超过该第一预设值及该第二预设值时，强制关闭该电子装置2，以提升使用安全性。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种水冷散热系统，连接于一电子装置，用以对该电子装置内部的至少一发热件进行散热，该电子装置包含一主机板及直接电连接于该主机板的一电源供应单元及一显示器，该发热件设置于该主机板，其特征在于，该水冷散热系统包含：

至少一热循环回路，包含一冷却液、至少一泵及至少一热交换器，该泵及该热交换器通过多个导管形成连通状态，使该冷却液流动于其中，该热交换器搭配至少一风扇以对该热交换器进行强制散热；

一控制模块，电连接于该热循环回路并监控该发热件的工作温度、该冷却液的工作温度及该冷却液的水位，并于该发热件的工作温度超过一第二预定值时或者该冷却液的工作温度超过一第一预定值时该控制模块输出一警示信号至该主机板，该主机板使该警示信号显示于该显示器；

一连接件，连接该控制模块及该主机板，藉此信号可于该控制模块及该主机板之间传输；

其特征在于，该控制模块检测该冷却液的温度超过该第一预定值且该冷却液的水位过低时，该控制模块传递一关机警示信号至该主机板，该主机板显示该关机警示信号于该显示器，该主机板并于该关机警示信号显示后一预定时间强制关闭该电子装置；

若该控制模块检测该发热件的工作温度超过该第二预定值且该冷却液的水位非为过低，且若该泵或是该至少一风扇的转速未达到各自预设值及用户未手动控制该水冷散热系统，则该控制模块自动地依据该冷却液及发热件的工作温度对应地调节该泵或是该风扇的转速；

其中该第二预定值大于该第一预定值。

2.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，该电源供应单元提供的电力通过该连接件传输至该控制模块。

3.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，还包含一电源线，电连接该电源供应单元及该控制模块。

4.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，该控制模块包含至少一微处理单元，以及电连接于该微处理单元的至少一控制单元及至少一检测单元，该微处理单元电连接于该连接件。

5.根据权利要求4所述的水冷散热系统，其特征在于，该至少一风扇电连接于该控制单元。

6.根据权利要求5所述的水冷散热系统，其特征在于，该控制模块包含：

一第一控制单元，电连接于该微处理单元及该风扇，用以控制并检测该风扇的转速；

一第二控制单元，电连接于该微处理单元及该泵，用以控制并检测该泵的转速；

一第一检测单元，电连接于该微处理单元并检测该冷却液的温度及该冷却液的水位；以及

一第二检测单元，电连接于该微处理单元并检测该发热件的温度。

7.根据权利要求5所述的水冷散热系统，其特征在于，该控制模块监控该水冷散热系统操作状态，并于该风扇及该泵的其中的至少之一的工作产生异常时，输出至少一异常信号通过该连接件传递至该主机板，该主机板使该异常信号显示于该显示器。

8.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，该连接件为通用串行总线。

9.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，该热循环回路还包含一水箱，该水箱、该泵及该热交换器通过该多个导管形成连通状态，该冷却液流动于其中。

10.根据权利要求1所述的水冷散热系统，其特征在于，该热循环回路的数量相同于该发热件的数量。

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