CN110440624A - 水冷头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水冷头，包括壳体、底座、进水通道、排水通道以及泵。底座与壳体共同界定出一作用空间，作用空间可填充工作介质，而底座用以吸收热能后将热能传递至工作介质。进水通道连通该作用空间，让冷却后的工作介质流入该作用空间。排水通道连通该作用空间，供吸热的工作介质排出该作用空间。泵安装于壳体，泵包括一扇叶，扇叶设置于该作用空间内并邻近排水通道，用以将工作介质引导至排水通道而排出作用空间。扇叶包括一底盘以及一镂空部。本发明能够简化水冷头内部的结构，缩小水冷头的体积，并提升其散热效能。

Description

水冷头

技术领域

本发明关于一种散热装置，尤其是关于一种水冷头。

背景技术

已知内建有泵的水冷头，很少能够仅依靠泵的扇叶就可带动工作介质的流动，因此，为了确保工作介质可以稳定地进行单向的循环，就会在水冷头的壳体或内部结构上形成有很多的导引结构来辅助泵的扇叶，例如美国专利公告号8245764所揭露的水冷头设计，就利用叶轮盖(impeller cover)、中间件(intermediate member)以及连接的通道(passages)等导引结构，来将水冷头内分隔成两个完全独立的腔室，来确保工作介质可以单向地循环。不过，过多的导引结构往往会增加水冷头的结构复杂度，并压缩到水冷头内部的空间而无法降低水冷头整体的高度，而且也增加了生产与制作的成本。因此，若是能够简化水冷头的组成，让泵的扇叶可以仅依靠本身的结构就能导引工作介质进行单向的循环，将会更符合业界的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述不足，提供一种水冷头，利用扇叶的结构来吸引并引导作用空间内的工作介质的流动，能够简化水冷头内部的结构，让水冷头得以缩小体积，同时还能够提升散热的效能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种水冷头，包括一壳体、一底座、一进水通道、一排水通道以及一泵。底座与壳体共同界定出一作用空间，该作用空间可填充工作介质，而底座用以吸收热能后将热能传递至该工作介质。进水通道连通该作用空间，让冷却后的该工作介质流入该作用空间。一排水通道连通该作用空间，供吸热的该工作介质排出该作用空间。泵安装于该壳体，该泵包括一扇叶，该扇叶设置于该作用空间内并邻近该排水通道，用以将该工作介质引导至该排水通道而排出该作用空间；其中，该扇叶包括一底盘以及一镂空部。

较佳地，该底盘将该作用空间划分为一吸热空间与一排水空间，该吸热空间与该排水空间内的该工作介质则藉由该镂空部而进行液体耦合(fluidlycoupling)。

较佳地，该扇叶还包括一顶壁，该顶壁与该底盘间隔设置，该底盘与该顶壁之间，连接有多个隔间墙，藉此将该排水空间区隔出多个排水腔室。

较佳地，自该镂空部向上传递的该工作介质，碰触到该顶壁后，会转向后往该排水腔室移动。

较佳地，该扇叶还包括一凸台，该凸台自该镂空部与该底盘的交界处向该底座的方向延伸出，用以使该工作介质从该吸热空间集中往该排水空间移动。

较佳地，该凸台的内侧表面上形成有一加压结构。

较佳地，该加压结构选自螺旋状结构或涡轮结构。

较佳地，该底盘具有一扰流结构，该扰流结构自该底盘的下表面往该底座方向延伸出。

较佳地，该扰流结构为离心式叶片结构。

较佳地，该扇叶具有一轴套，该轴套用于套设在一轴棒上，使该扇叶沿该轴棒转动。

较佳地，该轴棒安装在一固定件上，该固定件安装于该底座上。

较佳地，该轴套与该底盘藉由多个肋而连接在一起。

较佳地，在该作用空间内，该轴套的表面形成有一加压结构。

较佳地，该加压结构选自螺旋状结构或涡轮结构。

较佳地，该镂空部的配置是邻近该轴套。

较佳地，该底座的外侧具有一吸热底面，用以与一发热源接触而吸收热能，该底座的内侧设置有一传热结构，用以将热能传递至该工作介质。

较佳地，该进水通道邻近该传热结构，冷却后的该工作介质会经过该传热结构而吸收热能。

较佳地，该水冷头连接一热交换装置，将自该排水通道排出的该工作介质予以降温，再经由该进水通道而流入该作用空间。

本发明还提供一种水冷头，包括一作用空间以及一扇叶。该作用空间包括一吸热空间与一排水空间，该作用空间内可填充一工作介质。扇叶设置在该作用空间，该扇叶包括一底盘以及一镂空部，该底盘将该作用空间划分为该吸热空间与该排水空间，该吸热空间与该排水空间内的该工作介质藉由该镂空部而进行液体耦合。

较佳地，该水冷头还包括一进水通道与一排水通道，该进水通道连通该吸热空间，该排水通道连通该排水空间。

较佳地，该扇叶还包括一顶壁，该顶壁与该底盘间隔设置，该底盘与该顶壁之间，连接有多个隔间墙，藉此将该排水空间区隔出多个排水腔室，而自该镂空部向上传递的该工作介质，碰触到该顶壁后，会转向后往该排水腔室移动。

较佳地，该扇叶还包括一凸台，该凸台自该镂空部与该底盘的交界处向该吸热空间的方向延伸出，用以使该工作介质从该吸热空间集中往该排水空间移动。

较佳地，该凸台的内侧表面上形成有一加压结构。

较佳地，该加压结构选自螺旋状结构或涡轮结构。

较佳地，该扇叶具有一轴套，该轴套用于套设在一轴棒上，使该扇叶沿该轴棒转动，而该镂空部的配置是邻近该轴套。

较佳地，该底盘具有一扰流结构，该扰流结构自该底盘的下表面往该吸热空间方向延伸出。

较佳地，该扰流结构为离心式叶片结构。

本发明水冷头利用扇叶的结构来吸引并引导作用空间内的工作介质的流动，能够简化水冷头内部的结构，缩小水冷头的体积，同时还能够提升水冷头的散热效能。

附图说明

图1A是本发明一实施例所提供的水冷头的立体图。

图1B是本发明一实施例所提供的水冷头于另一视角的立体图。

图2是沿图1A中2a-2a剖面线所得到的关于水冷头的一剖面图。

图3是图2中的部分结构的放大示意图。

图4A是本发明一实施例所提供的水冷头，其内部关于扇叶、轴棒、固定件以及底座的立体图。

图4B是本发明所提供的水冷头，其内部关于扇叶、轴棒、固定件以及底座的立体分解图。

图5是显示本发明所提供的水冷头，其内部的工作介质从进水通道、经传热结构而吸入扇叶的侧面示意图。

图6是显示本发明所提供的水冷头，其内部的工作介质从进水通道、经传热结构而吸入扇叶时的俯视图。

图7是显示本发明所提供的水冷头，其内部的工作介质从传热结构经扇叶而排出至排水通道的侧面示意图。

图8A至图8D是从不同视角显示扇叶的立体图。

图9A与图9B是显示扇叶的立体图与部分剖面图。

图9C是显示扇叶的轴套于表面形成有螺旋状加压结构的立体图。

图9D是显示扇叶的凸台于内侧表面形成有螺旋状加压结构的立体图。

具体实施方式

本发明提供一种内建有泵的水冷头。请同时参照图1A、图1B、图2与图3。水冷头1包括一壳体2、一底座3以及一泵4。当壳体2跟底座3藉由锁固或其他固定手段结合在一起后，壳体2与底座3就可共同界定出一可供工作介质流动的作用空间5，让使用者或是制造厂商之后在此作用空间5内填充工作介质而让水冷头1发挥散热的功能。壳体2包括有一进水通道21以及一排水通道22，进水通道21连通作用空间5，用以让冷却后的工作介质流入作用空间5内，而排水通道22也同样与作用空间5连通，用以让吸热的工作介质排出作用空间5。此外，进水通道21与排水通道22，可分别再向外延伸或是装设有一进水接头23与一排水接头24，进水接头23与排水接头24可垂直设置或是水平设置，只要能与其他散热装置例如水冷排或是管路做连接即可。

底座3，外侧具有一吸热底面31，内侧则设置或是形成有一传热结构32，当吸热底面31与发热源接触后，会吸收其热能并传递至传热结构32，传热结构32则会透过与工作介质(图中未示)的接触而将热能传递至工作介质。底座3的传热结构32，可选择切削式鳍片(skived fin)，或是其他柱状、片状、甚至于是不规则的形状的鳍片，只要能够增加与工作介质接触的面积，就可让热能更快传递至工作介质。而当壳体2跟底座3藉由锁固或其他固定手段结合在一起后，就可界定出一可供工作介质流动的作用空间5。

请参考图2与图3，设置于水冷头1内的泵4，安装在壳体2，其包含有一电路板41、一第一磁性元件42、一第二磁性元件43以及一扇叶44，其中，电路板41以及第一磁性元件42设置在壳体2的外部，第二磁性元件43则与扇叶44结合在一起，设置在壳体2的内部，位于作用空间5里。第一磁性元件42可选自硅钢片或是磁铁，第二磁性元件43可选自磁铁。而在电路板41、第一磁性元件42以及第二磁性元件43的共同作用下，扇叶44即可被驱动而引导工作介质的移动。此外，水冷头1也可包含有一轴棒6以及一固定件7，该固定件7用来安装该轴棒6，让扇叶44得以套设于轴棒6上，以该轴棒6为旋转中心而转动，同时藉由固定件7的辅助，让扇叶不会产生偏移或脱离的情况。此外，固定件7在水冷头1组装完后则安装在底座3上，例如紧靠着传热结构32或是与传热结构32卡合在一起。

请同时参考图2、图3、图4A、图4B、图5、图6、图7以及图8A-8D，其中图3是图2中的部分结构的放大示意图，而图4A与4B所示的立体图与立体分解图，则特别显示出水冷头1内部的扇叶44、轴棒6、固定件7以及底座3这些元件之间相对的结构关系。如前所述，水冷头1内的扇叶44，可藉由轴棒6以及固定件7而稳固地转动，但除此之外，本发明所提供的扇叶44本身，更肩负着让工作介质得以从进水通道21进入作用空间5并吸收热能后，顺利往排水通道22排出的导引功能。

为了达成上述的功能，本发明所提供的扇叶44是设置于作用空间5内并邻近排水通道22，用以将工作介质快速引导至排水通道22后排出作用空间5。扇叶44主要包括一底盘442以及一镂空部446，底盘442用以将作用空间5划分为一吸热空间51与一排水空间52，吸热空间51与排水空间52内的工作介质则可藉由镂空部446来进行液体的耦合(fluidlycoupling)，也就是让工作介质得以从吸热空间51流至排水空间52。

此外，扇叶44包括有一顶壁441，顶壁441与底盘442是间隔设置，两者之间连接有多个隔间墙443，因此能够将排水空间52区隔出多个排水腔室445。此外，在工作介质从吸热空间51向上传递经由镂空部446而进入排水空间52的过程中，工作介质会在碰触到顶壁441后，转向往排水腔室445移动，也就是说，顶壁441在本实施例中，具有一个可以改变流向的导引机制。

请参考图4A、图4B、图8D，扇叶44具有一轴套444，利用此轴套444而套设在轴棒6上，如此就可让扇叶44沿轴棒6而转动。此外，轴套444与底盘442之间，可藉由多个肋449而连接在一起，除增加结构的强度之外，肋449也可与底盘442、隔间墙443和顶壁441而共同界定出多个排水腔室445。

请参考图3、图5、图8D与图9B，在本实施例中，扇叶44的镂空部446，其配置是邻近轴套444，或是环绕轴套444而设置，如此一来，工作介质就得以集中地从吸热空间51穿过镂空部446而被向上吸引至排水空间52。

当扇叶44开始转动后，工作介质会从吸热空间51被吸引至排水空间52内的排水腔室445，并且当各排水腔室445被转动而经过排水通道22时，工作介质会因为离心力的关系而被甩入排水通道22并排出水冷头1。

此外，在本发明中，扇叶44的顶壁441与底盘442是与轴棒6呈90度角的垂直设置，不过，在其他实施例中，顶壁441与底盘442也可与轴棒6呈非垂直的设置，或是螺旋状的设置，其同样也可将工作介质吸入排水腔室445内。

请参考图3、图5与图7，本实施例也可在扇叶44的底盘442与镂空部446交界处，向底座3(向下)方向延伸出一凸台447(一圈凸出部)，导引工作介质从扇叶44的镂空部446向上被吸入排水腔室445内，也就是让工作介质得以更集中地从吸热空间51往排水空间52移动。

请参考图4A、图4B与图6，当工作介质通过传热结构32但并未被扇叶44所吸入时，本发明也提供一导流设计，将传热结构32的后端32B，设计成圆弧形的排列，以利工作介质沿该圆弧形的通道再回流到扇叶44的下方，并被扇叶44的镂空部446向上吸入。

请参考图4A、图4B、图5至图7，其是从不同视角与剖面来说明本发明所提供内建有泵的水冷头是如何导引工作介质的流向。首先参考图5，当工作介质从进水通道21进入作用空间5后，会流经传热结构32并吸收其热能，之后会被扇叶44的镂空部446所吸引而向上传递至顶壁441与底盘442之间的排水腔室445。而由图6所示的俯视图，可以看见工作介质从进水通道21进入后，会从传热结构32的前端32A往传热结构32的后端32B前进，并从扇叶44的镂空部446下方被吸入排水空间52的排水腔室445。而当排水腔室445被转动一角度而接触到排水通道22时，工作介质会顺势被排出(或甩出)，而由图7所示的侧视图，更可观察到位于排水腔室445的工作介质是如何往排水通道22的方向被排出的情形。

请参考图6，在本发明中，为了考量进水接头23与排水接头24的排列方向，同时也让工作介质尽可能地吸收热能，传热结构32与扇叶44并非是共轴的配置，而是采用偏心的配置，以得到更佳的传热效率。

请参考图8B与8D，本实施例所提供的水冷头1，可在底盘442下表面也就是面对吸热空间51的方向，向下延伸出一扰流结构448，这个扰流结构可以是如图8B与图8D所示，为一离心式的叶片结构，但并不以此种结构为限，也可采用其他的扰流结构。

请参考图9A与图9B，其对应显示出本发明一实施例所提供的扇叶的立体图与沿图9A中9B-9B剖面线的部分剖面立体图，藉此可以看出工作介质要如何从扇叶44的镂空部446被吸入，碰触到顶壁441而转向后，往排水腔室445移动的结构。而在上述实施例中，位于作用空间5内的轴套444，其表面并未有任何的结构，但在本发明的其他实施例中，也可如图9C所示，在轴套444的表面上形成有一加压结构例如是螺旋状结构4441或是涡轮结构(图中未示)，让扇叶44下方的工作介质得以往上且旋转地被吸入排水腔室445之中，提升扇叶44的吸水能力。

请同时参考图8B与9D，其对应显示本发明不同实施例所提供的扇叶的立体图，在图8D所显示的扇叶结构中，凸台447的内侧表面为平整表面，没有形成其他的结构，但在本发明的其他实施例中，可如图9D所示，在凸台447的内侧(面对轴套的该侧)表面上形成有一加压结构例如是螺旋状结构4471或是涡轮结构(图中未示)，让扇叶44下方的工作介质得以往上且旋转地被吸入排水腔室445之中，提升扇叶44的吸水能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求范围，因此凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (27)

1.一种水冷头，其特征在于，包括：

一壳体；

一底座，与该壳体共同界定出一作用空间，该作用空间可填充工作介质，而该底座用以吸收热能后将热能传递至该工作介质；

一进水通道，连通该作用空间，让冷却后的该工作介质流入该作用空间；

一排水通道，连通该作用空间，供吸热的该工作介质排出该作用空间；以及

一泵，安装于该壳体，该泵包括一扇叶，该扇叶设置于该作用空间内并邻近该排水通道，用以将该工作介质引导至该排水通道而排出该作用空间；其中，该扇叶包括一底盘以及一镂空部。

2.如权利要求1所述的水冷头，其特征在于，该底盘将该作用空间划分为一吸热空间与一排水空间，该吸热空间与该排水空间内的该工作介质则藉由该镂空部而进行液体耦合。

3.如权利要求2所述的水冷头，其特征在于，该扇叶还包括一顶壁，该顶壁与该底盘间隔设置，该底盘与该顶壁之间，连接有多个隔间墙，藉此将该排水空间区隔出多个排水腔室。

4.如权利要求3所述的水冷头，其特征在于，自该镂空部向上传递的该工作介质，碰触到该顶壁后，会转向后往该排水腔室移动。

5.如权利要求2所述的水冷头，其特征在于，该扇叶还包括一凸台，该凸台自该镂空部与该底盘的交界处向该底座的方向延伸出，用以使该工作介质从该吸热空间集中往该排水空间移动。

6.如权利要求5所述的水冷头，其特征在于，该凸台的内侧表面上形成有一加压结构。

7.如权利要求6所述的水冷头，其特征在于，该加压结构选自螺旋状结构或涡轮结构。

8.如权利要求1所述的水冷头，其特征在于，该底盘具有一扰流结构，该扰流结构自该底盘的下表面往该底座方向延伸出。

9.如权利要求8所述的水冷头，其特征在于，该扰流结构为离心式叶片结构。

10.如权利要求1所述的水冷头，其特征在于，该扇叶具有一轴套，该轴套用于套设在一轴棒上，使该扇叶沿该轴棒转动。

11.如权利要求10所述的水冷头，其特征在于，该轴棒安装在一固定件上，该固定件安装于该底座上。

12.如权利要求10所述的水冷头，其特征在于，该轴套与该底盘藉由多个肋而连接在一起。

13.如权利要求10所述的水冷头，其特征在于，在该作用空间内，该轴套的表面形成有一加压结构。

14.如权利要求13所述的水冷头，其特征在于，该加压结构选自螺旋状结构或涡轮结构。

15.如权利要求10所述的水冷头，其特征在于，该镂空部的配置是邻近该轴套。

16.如权利要求1所述的水冷头，其特征在于，该底座的外侧具有一吸热底面，用以与一发热源接触而吸收热能，该底座的内侧设置有一传热结构，用以将热能传递至该工作介质。

17.如权利要求16所述的水冷头，其特征在于，该进水通道邻近该传热结构，冷却后的该工作介质会经过该传热结构而吸收热能。

18.如权利要求1所述的水冷头，其特征在于，该水冷头连接一热交换装置，将自该排水通道排出的该工作介质予以降温，再经由该进水通道而流入该作用空间。

19.一种水冷头，其特征在于，包括：

一作用空间，该作用空间包括一吸热空间与一排水空间，该作用空间内可填充一工作介质；以及

一扇叶，设置在该作用空间，该扇叶包括一底盘以及一镂空部，该底盘将该作用空间划分为该吸热空间与该排水空间，该吸热空间与该排水空间内的该工作介质藉由该镂空部而进行液体耦合。

20.如权利要求19所述的水冷头，其特征在于，该水冷头还包括一进水通道与一排水通道，该进水通道连通该吸热空间，该排水通道连通该排水空间。

21.如权利要求19所述的水冷头，其特征在于，该扇叶还包括一顶壁，该顶壁与该底盘间隔设置，该底盘与该顶壁之间，连接有多个隔间墙，藉此将该排水空间区隔出多个排水腔室，而自该镂空部向上传递的该工作介质，碰触到该顶壁后，会转向后往该排水腔室移动。

22.如权利要求19所述的水冷头，其特征在于，该扇叶还包括一凸台，该凸台自该镂空部与该底盘的交界处向该吸热空间的方向延伸出，用以使该工作介质从该吸热空间集中往该排水空间移动。

23.如权利要求22所述的水冷头，其特征在于，该凸台的内侧表面上形成有一加压结构。

24.如权利要求23所述的水冷头，其特征在于，该加压结构选自螺旋状结构或涡轮结构。

25.如权利要求19所述的水冷头，其特征在于，该扇叶具有一轴套，该轴套用于套设在一轴棒上，使该扇叶沿该轴棒转动，而该镂空部的配置是邻近该轴套。

26.如权利要求19所述的水冷头，其特征在于，该底盘具有一扰流结构，该扰流结构自该底盘的下表面往该吸热空间方向延伸出。

27.如权利要求26所述的水冷头，其特征在于，该扰流结构为离心式叶片结构。