CN109819626A - 散热器及冷却系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种散热器及冷却系统,散热器包含散热底座、罩盖、活塞机构及转动机构。散热底座具有热接触面。罩盖设置于散热底座,以令散热底座与罩盖共同围绕出储液槽,罩盖具有液体入口及液体出口,液体入口及液体出口连通储液槽。活塞机构包含缸体及活塞体,缸体具有容置槽,缸体装设于罩盖,且容置槽连通储液槽,活塞体可活动地位于容置槽。转动机构包含转动轴及叶轮,转动轴可转动地位于储液槽,并枢接于活塞体,叶轮固定于转动轴,并对应于液体入口。其中,当液体自液体入口流入储液槽时,流入的液体会推动叶轮,并通过转动轴带动活塞体相对缸体反复移动。

Description

散热器及冷却系统
技术领域
本发明涉及一种散热器及冷却系统,尤其涉及一种具有活塞机构的散热器及冷却系统。
背景技术
散热装置与电子装置的发展息息相关。由于电子装置在运作时,电子元件会产生大量的热能,如果这些热能不能有效地排除而累积在电子装置内部的电子元件上,电子元件便有可能因为不断升高的温度而失效或当机。因此,厂商常通过液冷系统将电子装置内部的温度降低,以维持电子装置正常的运作。
然而,目前市面上各厂商所设计的液冷系统在形式上皆大同小异,故对于液冷系统的散热效率的提升因液体系统本身所存在的限制而难以改善,例如电子元件的热量难以迅速被冷却液吸收或是吸热后的冷却液难以迅速排出的问题。此外,厂商目前所生产的液冷系统在外观的视觉上显得略微单调。
发明内容
本发明在于提供一种散热器及冷却系统,借以解决现有技术中液体于液冷系统的散热效率难以提升及液冷系统外观单调的问题。
本发明的一实施例所公开的一种散热器,适于热接触热源。散热器包含散热底座、罩盖、活塞机构及转动机构。散热底座具有热接触面,热接触面用以供热源热接触。罩盖设置于散热底座,以令散热底座与罩盖共同围绕出储液槽,罩盖具有液体入口及液体出口,液体入口及液体出口连通储液槽。活塞机构包含缸体及活塞体,缸体具有容置槽,缸体装设于罩盖,且容置槽连通储液槽,活塞体可活动地位于容置槽。转动机构包含转动轴及叶轮,转动轴可转动地位于储液槽,并枢接于活塞体,叶轮固定于转动轴,并对应于液体入口。其中,当液体自液体入口流入储液槽时,流入的液体会推动叶轮,并通过转动轴带动活塞体相对缸体反复移动。
本发明的另一实施例所公开的一种冷却系统包含一水冷头、两个流管、至少一水冷排及一散热器。水冷头具有一入水口及一出水口。两个流管的一端分别连接于水冷头的入水口及出水口。至少一水冷排设置于两个流管的其中一个。散热器包含一散热底座、一罩盖、至少一活塞机构及一转动机构。罩盖设置于散热底座,以令散热底座与罩盖间形成一储液槽,罩盖具有一液体入口及一液体出口,液体入口及液体出口连通储液槽,且两个流管的另一端分别连接于液体入口及液体出口。至少一活塞机构包含一缸体及一活塞体,缸体具有一容置槽,缸体装设于罩盖,且容置槽连通储液槽,活塞体可活动地位于容置槽。转动机构包含一转动轴及一叶轮,转动轴可转动地位于储液槽,并枢接于活塞体,叶轮固定于转动轴,并对应于液体入口。其中,当水冷头驱使一液体自液体入口流入储液槽时,流入的液体会推动叶轮,并通过转动轴带动活塞体相对缸体反复移动。
根据上述实施例所公开的散热器及冷却系统,因液体自液体入口流入储液槽时,流入的液体会推动叶轮,并通过转动轴带动活塞体相对缸体反复移动,由此可通过转动的叶轮及往复运动的活塞,加速液体吸收热源所散发的热量以及有效地排出吸热后的液体,使得冷却系统的散热效率得更进一步提升。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的原理,并且提供本发明的权利要求书更进一步的解释。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例所公开的冷却系统的主视图。
图2为图1的散热器的立体图。
图3为图2的俯视图。
图4为图2的主视图。
图5为图2的第二活塞机构为最低点的剖视示意图。
图6为图2的第二活塞机构为最高点的剖视示意图。
附图标记如下:
10 冷却系统
11 热源
12 液体
100 水冷头
110 入水口
120 出水口
200 流管
300 水冷排
400 散热器
410散热底座
411 容置槽体
412 散热鳍片
4111 容置空间
4112 液流口
4121 鳍片部
4122 板部
4123 热接触面
420 罩盖
421 液体入口
422 液体出口
430 分隔板
440 活塞机构
441 第一活塞机构
4411、4421 缸体
4412、4422 活塞体
4411a、4421a 容置槽
442 第二活塞机构
450 转动机构
451 转动轴
452 叶轮
453 连杆
460 储液槽
461 子空间
P1、P2、P3、P4、P5、P6、C 中心轴线
N 法线
θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6 锐角
R1、R2、R3、R4 枢接轴线
D1、D2 方向
具体实施方式
请参阅图1至图4。图1为根据本发明第一实施例所公开的冷却系统的主视图。图2为图1的散热器的立体图。图3为图2的俯视图。图4为图2的主视图。
本实施例的冷却系统10包含一水冷头100、两个流管200、两个水冷排300及一散热器400。
水冷头100具有一入水口110及一出水口120。两个流管200的一端分别连接于水冷头100的入水口110及出水口120,且两个水冷排300分别设置于两个流管200。
在本实施例中,水冷排300的数量为二的设置,并非用以限定本发明。在其他实施例中,水冷排的数量可调整为一个或是大于两个。
由图2所示,散热器400适于热接触一热源11。散热器400包含一散热底座410、一罩盖420、一分隔板430、一活塞机构440及一转动机构450。
散热底座410包含一容置槽体411及一散热鳍片412。容置槽体411具有一容置空间4111及三个液流口4112,且容置空间4111连通三个液流口4112。散热鳍片412包含相连的一鳍片部4121及一板部4122。板部4122封闭容置空间4111而令鳍片部4121位于容置空间4111内。板部4122远离鳍片部4121的一侧具有一热接触面4123。在本实施例中,散热鳍片412的板部4122为铜板搭配铝块的设置,用以供热源11热接触。
在图2中,罩盖420为无法透视的盖体,但不以此为限。在其他实施例中,部分罩盖的板体可为透视板,且罩体的材质可采用压克力的质料。针对罩盖为可透视的盖体,后续将详细说明。
罩盖420设置于散热底座410的容置槽体411,以令容置槽体411与罩盖420共同围绕出一储液槽460,罩盖420具有一液体入口421及一液体出口422。分隔板430位于储液槽460而将储液槽460分成两个子空间461。两个子空间461分别连通于液体入口421与液体出口422,且其中两个液流口4112位于其中一子空间461,另一液流口4112位于另一子空间461,容置槽体411的容置空间4111通过三个液流口4112分别连通两个子空间461。两个流管200的另一端分别连接于液体入口421及液体出口422。液体入口421的中心轴线P1与液体出口422的中心轴线P2皆与热接触面4123的法线N夹一锐角θ1、θ2,且此两个锐角θ1、θ2的角度相等。
在本实施例中,液流口4112的数量为三以及三个液流口4112的其中两个位于一子空间461,另一液流口4112位于另一子空间461的设置,并非用以限定本发明。在其他实施例中,液流口位于两个子空间的数量可依据厂商的设计而调整数量。
此外,液体入口421的中心轴线P1与热接触面4123的法线N所夹的锐角θ1的角度等于液体出口422的中心轴线P2与热接触面4123的法线N所夹的锐角θ2的角度,但并不以此为限。在其他实施例中,液体入口的中心轴线与热接触面的法线所夹的锐角可大于或小于液体出口的中心轴线与热接触面的法线所夹的锐角的角度。
本实施例的冷却系统10的循环是通过水冷头100驱使液体从水冷头100的出水口120流出,且通过其中一流管200送往水冷排300而使得液体冷却后,再送至罩盖420的液体入口421,并沿方向D1令液体进入其中一子空间461。液体进入其中一子空间461后会流过两个液流口4112而进入容置槽体411的容置空间4111,以令冷却后的液体吸取散热鳍片412从热源11吸收的热能。液体吸取热量后再经由连通于另一子空间461的液流口4112流出且自液体出口422排出罩盖420而进入另一流管200。此时,吸收热量的液体经由另一流管200的输送而抵达另一水冷排300,以令吸收热量的液体降温,接着再将冷却后的液体输送回水冷头100,以完成一个冷却循环。
请再参阅图1至图4,活塞机构440包含两个第一活塞机构441及两个第二活塞机构442。两个第一活塞机构441分别与液体入口421沿一直线排列,两个第二活塞机构442分别与液体出口422沿一直线排列。每个第一活塞机构441及每个第二活塞机构442各包含一缸体4411、4421及一活塞体4412、4422。本实施例的缸体4411、4421为无法透视的构造,且每个第一活塞机构441及每个第二活塞机构442的缸体4411、4421具有一容置槽4411a、4421a,缸体4411、4421装设于罩盖420,且容置槽4411a、4421a连通储液槽460的其中一子空间461。每个缸体4411、4421的中心轴线P3、P4、P5、P6与热接触面4123的法线N夹一锐角θ3、θ4、θ5、θ6。活塞体4412、4422可活动地位于容置槽4411a、4421a。
在本实施例中,每个缸体4411、4421的中心轴线P3、P4、P5、P6与热接触面4123的法线N所夹的锐角θ3、θ4、θ5、θ6的角度皆相等,并且等于液体入口421及液体出口422的中心轴线P1、P2与热接触面4123的法线N所夹的锐角θ1、θ2的角度。
每个缸体4411、4421的中心轴线P3、P4、P5、P6与热接触面4123的法线N所夹的锐角θ3、θ4、θ5、θ6皆等于液体入口421及液体出口422的中心轴线P1、P2与热接触面4123的法线N所夹的锐角θ1、θ2,但并不以此为限。在其他实施例中,每个缸体的中心轴线与热接处面的法线所夹的锐角分别可大于或小于液体入口的中心轴线与热接触面的法线所夹的锐角。
此外,缸体4411、4421的中心轴线P3、P4、P5、P6与热接触面4123的法线N夹锐角θ3、θ4、θ5、θ6的设置,即如一般常见的V形引擎中的的缸体的设置形式,但并不以此为限。在其他实施例中,缸体的中心轴线可平行于热接触面的法线,即如一般常见的直列式引擎中的缸体的设置形式。或者,缸体的中心轴线可垂直于热接触面的法线,即如一般常见的水平对卧式引擎中的缸体的设置形式。
在本实施例的冷却系统10,因具有活塞机构440的设置,故冷却系统10可搭配引擎的声音,使得冷却系统10的运转有如引擎运转的样态,而可增加冷却系统10的声音效果。
转动机构450包含一转动轴451、一叶轮452及四连杆453。在本实施例中的转动轴451例如但不限为引擎中常见的凸轮轴,转动轴451可转动地位于储液槽460,并与每个活塞体4412、4422枢接。叶轮452固定于转动轴451,并对应于液体入口421。每个连杆453的相对两端分别枢接于转动轴451与活塞体4412、4422,且每个连杆453和转动轴451枢接的枢接轴线R1、R2、R3、R4与转动轴451的中心轴线C非共轴。
请一并参阅图2、图5及图6。图5为图2的第二活塞机构为最低点的剖视示意图。图6为图2的第二活塞机构为最高点的剖视示意图。
当液体12自液体入口421流入储液槽460时,流入的液体12会推动叶轮452,并通过转动轴451带动活塞体4412、4422相对缸体4411、4421反复移动。如图5及图6所示,以本实施例的其中一第二活塞机构442来详细说明,在前述的冷却循环中,当液体12自液体入口421进入其中一子空间461的阶段时,液体12会推动叶轮452沿方向D2转动,使得叶轮452带动转动轴451同动。因连杆453和转动轴451枢接的枢接轴线R2与转动轴451的中心轴线C非共轴,使得当转动轴451转动时,连杆453枢接于转动轴451的枢接处会随着转动轴451转动,而令枢接处与热接触面4123的距离来回增减。即连杆453会因转动轴451转动而相对热接触面4123上下的往复运动,使得枢接于连杆453另一端的活塞体4422相对缸体4421往复的移动而形成如图5及图6所示的活塞体4422相对缸体4421靠近或远离的状态。
本实施例的冷却系统10中,通过转动的叶轮452以及叶轮452所带动的多个活塞体4412、4422往复运动的设置,可令储液槽460内的液体12流动,使得液体12均匀地吸收散热鳍片4121的热量,进而达到更佳的冷却效果。
举例来说,在电子装置于满载运作以及多个活塞体4412、4422于往复运动的情况下,所检测到的电子装置的CPU最高温度为摄氏82度。相反地,在电子装置于满载运作下,若停止多个活塞体4412、4422往复运动,则所检测到的电子装置的CPU的最高温度为摄氏90度。由此可知,转动的叶轮452与往复运动的多个活塞体4412、4422可有效地帮助散热。
此外,通过自液体入口421流入的冷液体12带动叶轮452转动,有助于将冷液体12灌入两个液流口4112内,使得冷液体12可迅速地进入容置空间4111内吸取散热鳍片4121的热量,以令散热的效率提升。另外,转动的叶轮452带动多个活塞体4412、4422往复运动的设置,可帮助吸热后的液体12迅速排出子空间461,使得冷却系统10的散热效率可再进一步提升。
再者,可通过活塞体4412、4422反复移动的速度判断液体12流经液体入口421的流量之外,亦可判断冷却系统10的运作是否正常。
在本实施例中,装有活塞机构440的罩盖420为设置散热底座410的设置,并非用以限定本发明。在其他实施例中,装有活塞机构的罩盖可与散热底座分离,并自成为具有活塞机构的壳体,且通过出水管与入水管分别连接具有活塞机构的壳体及散热底座,并与水冷头及水冷排形成一水冷回路。如此一来,具有活塞结构的壳体可不受空间的限制,而可将具有活塞机构的壳体设置于电子装置多余空间之处,并可增加活塞的数量。
在本实施例中,罩盖420与每个缸体4411、4421皆为非透视的构造,但并不以此为限。在其他实施例中,罩体与缸体可改设为可透视的构造。如此一来,使用者可从冷却系统的外观上观察出位于储液槽内的液体量是否足够,以及判断叶轮的转动是否正常,使得使用者从冷却系统的外观上即可判断冷却系统的运作情形。此外,可透视的缸体可帮助使用者直接观察缸体内部活塞的往复运动状况,由此亦可得知冷却系统的运作情形。
另外,位于冷却系统内部的液体可采用受热后可变色的液体,即液体在不同的温度之下具有不同的颜色,并搭配可透视的罩盖即可判断位于储液槽及容置空间的液体温度。此外,通过可透视的罩盖可让不同温度下的液体颜色显露于外,如此可达到美化冷却系统外观的效果。
根据上述实施例所公开的主机板组件,通过转动的叶轮以及叶轮所带动的多个活塞体往复运动的设置,可令储液槽内的液体流动,使得液体均匀地吸收散热鳍片的热量,进而达到更佳的冷却效果。
此外,因液体自液体入口流入储液槽时会推动叶轮,并带动多个活塞体相对缸体往复运动,使得冷却系统将冷液体灌入容置空间吸热,以及将吸热后的液体排出的速度加快。如此一来,冷却系统在散热的效率更可进一步提升。
此外,在部分实施例中,因冷却系统中的罩体及缸体为可透视的构造,使得使用者得以判断冷却系统内部的运作情形是否正常。
再者,通过可透视的罩体及缸体再搭配可随温度变化而改变颜色的液体,以令冷却系统在外观上有别以往的设计而具有更佳的视觉效果。另外,上述实施例的冷却系统不仅在外观上美化,因冷却系统具有活塞结构的设置,故可搭配引擎的声音,使得冷却系统还具有声光效果。
虽然本发明以前述的较佳实施例公开如上,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说明书所附的权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种散热器,适于热接触一热源,该散热器包含:
一散热底座,具有一热接触面,该热接触面用以供该热源热接触;
一罩盖,设置于该散热底座,以令该散热底座与该罩盖共同围绕出一储液槽,该罩盖具有一液体入口及一液体出口,该液体入口及该液体出口连通该储液槽;
至少一活塞机构,包含一缸体及一活塞体,该缸体具有一容置槽,该缸体装设于该罩盖,且该容置槽连通该储液槽,该活塞体可活动地位于该容置槽;以及
一转动机构,包含一转动轴及一叶轮,该转动轴可转动地位于该储液槽,并枢接于该活塞体,该叶轮固定于该转动轴,并对应于该液体入口;
其中,当一液体自该液体入口流入该储液槽时,流入的该液体会推动该叶轮,并通过该转动轴带动该活塞体相对该缸体反复移动。
2.如权利要求1所述的散热器,其中该转动机构还包含至少一连杆,该至少一连杆的相对两端分别枢接于该转动轴与该活塞体,且该至少一连杆和该转动轴枢接的枢接轴线与该转动轴的中心轴线非共轴。
3.如权利要求1所述的散热器,其中该缸体的中心轴线与该热接触面的法线平行。
4.如权利要求1所述的散热器,其中该缸体的中心轴线与该热接触面的法线垂直。
5.如权利要求1所述的散热器,其中该缸体的中心轴线与该热接触面的法线夹一锐角。
6.如权利要求5所述的散热器,其中该液体入口的中心轴线与该液体出口的中心轴线皆与该热接触面的法线夹一锐角,该至少一活塞机构包含多个第一活塞机构及多个第二活塞机构,多个所述第一活塞机构与该液体入口沿一直线排列,多个所述第二活塞机构与该液体出口沿一直线排列。
7.如权利要求1所述的散热器,其中该罩盖至少部分为透视板。
8.如权利要求1所述的散热器,其中该散热底座包含一容置槽体及一散热鳍片,该散热鳍片设置于该容置槽体。
9.如权利要求8所述的散热器,还包含一分隔板,该分隔板位于该储液槽而将该储液槽分成两个子空间,两个所述子空间分别连通于该液体入口与该液体出口,该容置槽体具有一容置空间及多个液流口,该散热鳍片包含相连的一鳍片部及一板部,该板部封闭该容置空间而令该鳍片部位于该容置空间,该容置空间通过多个所述液流口分别连通两个所述子空间。
10.一种冷却系统,包含:
一水冷头,具有一入水口及一出水口;
两个流管,两个所述流管的一端分别连接于该水冷头的该入水口及该出水口;
至少一水冷排,设置于两个所述流管的其中一个;以及
一散热器,包含:
一散热底座;
一罩盖,设置于该散热底座,以令该散热底座与该罩盖间形成一储液槽,该罩盖具有一液体入口及一液体出口,该液体入口及该液体出口连通该储液槽,且两个所述流管的另一端分别连接于该液体入口及该液体出口;
至少一活塞机构,包含一缸体及一活塞体,该缸体具有一容置槽,该缸体装设于该罩盖,且该容置槽连通该储液槽,该活塞体可活动地位于该容置槽;以及
一转动机构,包含一转动轴及一叶轮,该转动轴可转动地位于该储液槽,并枢接于该活塞体,该叶轮固定于该转动轴,并对应于该液体入口;
其中,当该水冷头驱使一液体自该液体入口流入该储液槽时,流入的该液体会推动该叶轮,并通过该转动轴带动该活塞体相对该缸体反复移动。
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