CN110572979A - 冷却系统及水冷排 - Google Patents

Abstract

一种冷却系统及水冷排，其中水冷排，适于供一冷却液流过，包含一冷端腔体、至少一致冷芯片及至少一散热组件。冷端腔体用以供冷却液流过。至少一致冷芯片具有相对的一致冷面及一发热面。致冷芯片的致冷面热耦合于冷端腔体。至少一散热组件热耦合于致冷芯片的发热面。

Description

冷却系统及水冷排

技术领域

本发明关于一种冷却系统及水冷排，特别是一种具有致冷芯片的冷却系统及水冷排。

背景技术

传统的液冷散热装置，主要包括一致冷芯片、水冷头、一水泵及水冷排。致冷芯片具有一冷端和一热端。致冷芯片的冷端贴接一发热源，如中央处理器。水冷头与致冷芯片的热端贴接。水泵通过一输水管连通水冷头和水冷排。如此，以组合形成为一液冷散热装置。

然而，传统的液冷散热装置，在实际使用上仍存在有下述的问题点，由于致冷芯片紧贴于发热源，故当致冷芯片运作时会将发热源附近的环境温度降至室温以下而产生露水，且露水易滴落于发热源或发热源附近的电路而造成电子装置的短路。

发明内容

本发明在于提供一种冷却系统及水冷排，藉以解决传统冷却系统及水冷排加装致冷芯片易产生造成热源短路的露水。

本发明之一实施例所揭露的水冷排，适于供一冷却液流过，包含一冷端腔体、至少一致冷芯片及至少一散热组件。冷端腔体用以供冷却液流过。至少一致冷芯片具有相对的一致冷面及一发热面。致冷芯片的致冷面热耦合于冷端腔体。至少一散热组件热耦合于致冷芯片的发热面。

本发明的另一实施例所揭露的冷却系统，适于供一冷却液循环。冷却系统包含一水冷头及一水冷排。水冷头用以热耦合一热源。水冷排较水冷头远离热源，并通过管路与水冷头连接，以令冷却液流过水冷头与水冷排而形成一冷却循环。其中，水冷排具有一致冷芯片，以冷却冷却循环的冷却液。此处的热耦合皆指热能可于两组件间传导，而该两组件可以直接接触，亦可以间隔着具热传导特性的其他组件。

根据上述实施例的冷却系统及水冷排，由于致冷芯片配置于远离热源的水冷排，即致冷芯片配置冷却系统的冷端而非热端，故就算通过致冷芯片来将冷却液降至低于室温而非预期地凝结出露水时，露水亦不会滴落于热源而不致于让热源短路。

以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明用以示范与解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例所述的水冷排的立体示意图。

图2为图1的水冷排的分别示意图。

图3为图2的局部分解示意图。

图4为图1的水冷排的局部剖面示意图。

图5为图1的水冷排的局部剖面示意图。

图6为根据本发明第二实施例所述的水冷排的分解示意图。

图7为图6的水冷排的局部分解示意图。

图8为图6的水冷排的局部剖面示意图。

图9为图6的水冷排的局部剖面示意图。

图10为根据本发明第三实施例所述的冷却系统的系统示意图。

其中附图标记为：

10a、10b 水冷排

100a、100b 冷端腔体

101a、101b 热接触面

110a、110b 流道

200a、200b 致冷芯片

210a、210b 致冷面

220a、220b 发热面

300a、300b 散热组件

310a、310b 第一散热鳍片

320a、320b 导热座

321a、321b 凹槽

330a 流管

330b 热管

340a、340b 第二散热鳍片

341a、341b 穿孔

400a、400b 水箱

410a、410b 第一腔室

411a、411b 外进水口

412a、412b 第一内出水口

413a 第二内出水口

414a 第三内出水口

420a、420b 第二腔室

421a、421b 外出水口

422a、422b 第一内进水口

423a 第二内进水口

424a 第三内进水口

500a、500b 背盖板

600a、600b 衔接杆

700a、700b 侧盖板

1 冷却系统

20 热源

30 水冷头

40 水冷排

50 致冷芯片

具体实施方式

请参阅图1至图3。图1为根据本发明第一实施例所述的水冷排的立体示意图。图2为图1的水冷排的分别示意图。图3为图2的局部分解示意图。

本实施例的水冷排10a，适于供一冷却液(未绘示)流过以对冷却液进行散热。水冷排10a包含一冷端腔体100a、二致冷芯片200a及二散热组件300a。冷端腔体100a具有一流道110a，流道110a的一端用以接收自热源(未绘示)流来的冷却液，且流道110a的另一端用以送出冷端腔体100a热交换后供冷却液流过。二致冷芯片200a各具有相对的一致冷面210a及一发热面220a。二致冷芯片200a的致冷面210a分别热耦合于冷端腔体100a的相对两热接触面101a。二散热组件300a分别热耦合于二致冷芯片200a的二发热面220a，以对致冷芯片200a进行散热。

本实施例的水冷排10a更包含一水箱400a。水箱400a具有一第一腔室410a、一第二腔室420a、对应第一腔室410a的一外进水口411a、一第一内出水口412a、多个第二内出水口413a与多个第三内出水口414a，以及对应第二腔室420a的一第一内进水口422a、多个第二内进水口423a、多个第三内进水口424a与一外出水口421a，冷端腔体100a的流道110a的相对两端分别连接于第一腔室410a的第一内出水口412a及第二腔室420a的第一内进水口422a，用以令自外进水口411a流入第一腔室410a的冷却液经流道110a而自外出水口421a流出第二腔室420a。

每一散热组件300a包含一第一散热鳍片310a、一导热座320a、多个流管330a及一第二散热鳍片340a。二导热座320a分别热耦合于二致冷芯片200a的二发热面220a。二第一散热鳍片310a分别通过二导热座320a热耦合二致冷芯片200a的二发热面220a，但本发明并非以此为限。例如于其他实施例中，也可是直接于导热座上通过例如铲削制程、铝挤制程或压铸制程等方式将鳍片成型于导热座背面。这些流管330a分别热耦合于二导热座320a，例如是分别紧配地卡合于导热座320a上的多个凹槽321a中，并且，这些流管330a分别热耦合于第二散热鳍片340a，例如是分别紧配地穿设第二散热鳍片340a上的多个穿孔341a。其中一组散热组件300a的这些流管330a的一端连接这些第二内出水口413a，其另一端连接这些第二内进水口423a，以及另一组散热组件300a的这些流管330a的一端连接这些第三内出水口414a，其另一端连接这些第三内进水口424a。换言之，自外进水口411a流入第一腔室410a的冷却液亦会经这些流管330a而自外出水口421a流出第二腔室420a。详细运作容后一并描述。

在本实施例中，第一内出水口412a、第二内出水口413a、第三内出水口414a、第一内进水口422a、第二内进水口423a及第三内进水口424a的数量各为多个，但并不以此为限。在其他实施例中，第一内出水口412a、第二内出水口413a、第三内出水口414a、第一内进水口422a、第二内进水口423a及第三内进水口424a的数量各为单个。

此外，在本实施例中，致冷芯片200a与散热组件300a的数量为二，但并不以此为限。在其他实施例中，致冷芯片200a与散热组件300a的数量也可以减为单个，且水箱400a可对应减去第三内出水口414a与第三内进水口424a的设置。

本实施例的水冷排10a更包含一背盖板500a、二衔接杆600a及二侧盖板700a。冷端腔体100a、至少一致冷芯片200a及至少一散热组件300a介于水箱400a与背盖板500a之间。二衔接杆600a分别衔接水箱400a的相对两侧与背盖板500a的相对两侧。二侧盖板700a的一侧分别连接于二衔接杆600a。二侧盖板700a的另一侧分别连接于背盖板500a的相对两侧。

请参阅图3、图4与图5。图4为图1的水冷排的局部剖面示意图。图5为图1的水冷排的局部剖面示意图。

首先，先描述对热源散热的冷却循环，如图3与图4所示，经热源加热后的冷却液会先经外进水口411a流入第一腔室410a，再经第一内出水口412a流入冷端腔体100a的流道110a。如果冷却液的温度达到致冷芯片200a需运作的温度时，致冷芯片200a就会开启并对高温的冷却液进行降温。接着，如图3与图5所示，被致冷芯片200a降温后的冷却液就会经第一内进水口422a流至第二腔室420a，再经外出水口421a流回热源而形成对热源散热的冷却循环。如此一来，通过致冷芯片200a能够让水冷排10a将冷却液(工作流体)的温度降到低于室温，约让冷却液降温至摄氏4～6度，以提升冷却液对热源的散热效果。

接着，二致冷芯片200a致冷所产生的热会从发热面220a传导至二散热组件300a而通过二散热组件300a进行散热。接着描述二散热组件300a如何对致冷芯片200a进行散热，如图3与图4所示，经热源加热后的冷却液除了会从第一腔室410a流入冷端腔体100a的流道110a外，亦会经第一腔室410a的第二内出水口413a与第三内出水口414a分别流入这些流管330a，再由第二内进水口423a与第三内进水口424a流入第二腔室420a而形成对致冷芯片200a散热的冷却循环。由于经热源加热后的冷却液的温度仍低于致冷芯片200a的发热面220a的温度，故分流后流入流管330a的冷却液会一并对与致冷芯片200a进行散热，以提升散热组件300a对致冷芯片200a的散热效果，进而能延长或提升致冷芯片200a的致冷效果。此外，由于流经热源的冷却液同样会流过二散热组件300a的流管330a，故二散热组件300a亦可对经热源的冷却液进行初步散热。

从上述可知，通过水箱400a分流出流入二散热组件300a的流管330a的好处在于，无需额外配置对致冷芯片200a散热的水冷排，进而缩小水冷排10a的整体体积。此外，若致冷芯片200a停止运作时，仍然能够通过二散热组件300a来对流经热源的冷却液进行散热。也就是说，就算致冷芯片200a故障或未启动而无法发挥出致冷效果时，亦能够通过散热组件300a达到对流经热源的冷却液进行散热，发挥等同常规水冷排的散热效果。

上述实施例中，散热组件300a通过流管330a来将热传导至散热鳍片，但并不以此为限。请参阅图6与图7。图6为根据本发明第二实施例所述的水冷排的分解示意图。图7为图6的水冷排的局部分解示意图。

本实施例的水冷排10b，适于供一冷却液流过以对冷却液进行散热。水冷排10b包含一冷端腔体100b、二致冷芯片200b及二散热组件300b。冷端腔体100b具有一流道110b，流道110b的一端用以接收自热源流来的冷却液，且流道110b的另一端用以送出冷端腔体100b热交换后供冷却液流过。二致冷芯片200b各具有相对的一致冷面210b及一发热面220b。二致冷芯片200b的致冷面210b分别热耦合于冷端腔体100b的相对两热接触面101b。二散热组件300b分别热耦合于二致冷芯片200b的二发热面220b，以对致冷芯片200b进行散热。

本实施例的水冷排10b更包含一水箱400b。水箱400b具有一第一腔室410b、一第二腔室420b、对应第一腔室410b的一外进水口411b与一第一内出水口412b，以及对应第二腔室420b的一第一内进水口422b与一外出水口421b。冷端腔体100b的流道110b的相对两端分别连接于第一腔室410b的第一内出水口412b及第二腔室420b的第一内进水口422b，用以令自外进水口411b流入第一腔室410b的冷却液经流道110b而自外出水口421b流出第二腔室420b。

每一散热组件300b包含一第一散热鳍片310b、一导热座320b、多个热管330b及一第二散热鳍片340b。二导热座320b分别热耦合于二致冷芯片200b的二发热面220b。二第一散热鳍片310b分别通过二导热座320b热耦合二致冷芯片200b的二发热面220b，但本发明并非以此为限。例如于其他实施例中，也可是直接于导热座上通过例如铲削制程、铝挤制程或压铸制程等方式将鳍片成型于导热座背面。这些热管330b分别热耦合于二导热座320b，例如是分别紧配地卡合于导热座320b上的多个凹槽321b中，并且，这些流管330b分别热耦合于第二散热鳍片340b，例如是分别紧配地穿设第二散热鳍片340b上的多个穿孔341b。其中一组散热组件300b的这些热管330b的一端热耦合于其中一导热座320b，其另一端热耦合于其中一第二散热鳍片340b，以及另一组散热组件300b的这些热管330b的一端耦合触于另一导热座320b，其另一端热耦合于另一第二散热鳍片340b。换言之，自外进水口411b流入第一腔室410b的冷却液只会经冷端腔体100b的流道110b，并不会流经散热组件300b。详细运作容后一并描述。

此外，在本实施例中，致冷芯片200b与散热组件300b的数量为二，但并不以此为限。在其他实施例中，致冷芯片200b与散热组件300b的数量也可以减为单个，且水箱400b可对应减去第三内出水口414b与第三内进水口424b的设置。

本实施例的水冷排10b更包含一背盖板500b、二衔接杆600b及二侧盖板700b。冷端腔体100b、至少一致冷芯片200b及至少一散热组件300b介于水箱400b与背盖板500b之间。二衔接杆600b分别衔接水箱400b的相对两侧与背盖板500b的相对两侧。二侧盖板700b的一侧分别连接于二衔接杆600b。二侧盖板700b的另一侧分别连接于背盖板500b的相对两侧。

请参阅图6、图8与图9。图8为图6的水冷排的局部剖面示意图。图9为图6的水冷排的局部剖面示意图。

首先，先描述对热源散热的冷却循环，如图6与图8所示，经热源加热后的冷却液会先经外进水口411b流入第一腔室410b，再经第一内出水口412b流入冷端腔体100b的流道110b。如果冷却液的温度达到致冷芯片200b需运作的温度时，致冷芯片200b就会开启并对高温的冷却液进行降温。接着，如图6与图9所示，被致冷芯片200b降温后的冷却液就会经第一内进水口422b流至第二腔室420b，再经外出水口421b流回热源而形成对热源散热的冷却循环。如此一来，通过致冷芯片200b能够让水冷排10b将冷却液(工作流体)的温度降到低于室温，约让冷却液降温至摄氏4～6度，以提升冷却液对热源的散热效果。

接着，二致冷芯片200b致冷所产生的热会从发热面220b传导至二散热组件300b而通过二散热组件300b进行散热。不过由于散热组件300b搭配的是热管330b而非流管330b，即散热组件300b已无冷却液流过，故亦可另搭配别的常规水冷排使冷却液先降温至室温，来提升对致冷芯片200b对冷却液的冷却效果。

上述水冷排10b的形式并非用以限制本发明，凡是致冷芯片200b设置于冷却系统的冷端皆属于本发明所欲保护的范俦。请参阅图10，图10为根据本发明第三实施例所述的冷却系统的系统示意图。

在本实施例中，冷却系统1用以对一热源20进行解热。冷却系统1包含一水冷头30、一水冷排40及一致冷芯片50。水冷头30热耦合于热源20，水冷排40较水冷头30远离热源20，并通过管路与水冷头30相连而形成一冷却循环。致冷芯片50设置于水冷排40，以对流经水冷排40的冷却液进行散热。由于致冷芯片50配置于远离热源的水冷排40，即致冷芯片50配置冷却系统1的冷端而非热端，故就算致冷芯片50因致冷的低温而凝结出露水时，露水亦不会滴落于热源20而不致于让热源20短路。

根据上述实施例的冷却系统及水冷排，由于致冷芯片配置于远离热源的水冷排，即致冷芯片配置冷却系统的冷端而非热端，故就算通过致冷芯片来将冷却液降至低于室温而非预期地凝结出露水时，露水亦不会滴落于热源而不致于让热源短路。

再者，由于经热源加热后的冷却液的温度仍低于致冷芯片的发热面的温度，故分流后流入流管的冷却液会一并对与致冷芯片进行散热，以提升散热组件对致冷芯片的散热效果，进而能延长或提升致冷芯片的致冷效果。此外，由于流经热源的冷却液同样会流过二散热组件的流管，故二散热组件亦可对经热源的冷却液进行初步散热。

此外，由于冷却系统的冷却液通过水箱分流给散热组件中穿设散热鳍片的流管，故可藉由原本的冷却液来对致冷芯片进行解热。即搭配有致冷芯片的水冷排无需额外配置对致冷芯片散热的散热排，进而缩小水冷排的整体体积。

虽然本发明以前述的诸项实施例揭露如上，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所界定者为准。

Claims (20)

1.一种水冷排，适于供一冷却液流过，其特征在于，包含：

一冷端腔体，用以供该冷却液流过；

至少一致冷芯片，具有相对的一致冷面及一发热面，该致冷芯片的该致冷面热耦合于该冷端腔体；以及

至少一散热组件，热耦合于该致冷芯片的该发热面。

一水箱，该水箱具有一第一腔室、一第二腔室、对应该第一腔室的一外进水口与一第一内出水口及对应该第二腔室的一第一内进水口与一外出水口，该冷端腔体具有一流道，该流道的相对两端分别连接于该第一腔室的该第一内出水口及该第二腔室的该第一内进水口，用以令自该外进水口流入该第一腔室的该冷却液经该流道而自该外出水口流出该第二腔室。

2.如权利要求1所述的水冷排，其特征在于，该至少一散热组件包含一第一散热鳍片，热耦合于该至少一致冷芯片的该发热面。

3.如权利要求2所述的水冷排，其特征在于，该至少一散热组件更包含一导热座、多个热管及一第二散热鳍片，该导热座热耦合于该至少一致冷芯片的该发热面，该第一散热鳍片通过该导热座热耦合该至少一致冷芯片的该发热面，该些热管的一端热耦合于该导热座，该些热管的另一端热耦合于该第二散热鳍片。

4.如权利要求3所述的水冷排，其特征在于，该冷端腔体具有相对的二热接触面，该至少一致冷芯片的数量为二，该二致冷芯片的该二致冷面分别贴附于该二热接触面，该至少一散热组件的数量为二，该二散热组件的该导热座分别热耦合于该二发热面。

5.如权利要求1所述的水冷排，其特征在于，该水箱更具有对应该第一腔室的至少一第二内出水口及对应该第二腔室的至少一第二内进水口，该至少一散热组件更包含一第一散热鳍片、一导热座、至少一流管及一第二散热鳍片，该导热座热耦合于该至少一致冷芯片的该发热面，该第一散热鳍片通过该导热座热耦合该至少一致冷芯片的该发热面，该至少一流管热耦合于该导热座，且该至少一流管的一端连接该至少一第二内出水口，该流管的另一端连接该至少一第二内进水口。

6.如权利要求5所述的水冷排，其特征在于，该至少一第二内出水口、该至少一第二内进水口及该至少一流管的数量各为二。

7.如权利要求5所述的水冷排，其特征在于，该水箱更具有对应该第一腔室的至少一第三内出水口及对应该第二腔室的至少一第三内进水口，该至少一散热组件的数量为二，该二散热组件的其中一该流管的相对两端分别连接于该第二内出水口与该第二内进水口，该二散热组件的另一该流管的相对两端分别连接于该第三内出水口与该第三内进水口。

8.如权利要求5所述的水冷排，其特征在于，该至少一第二内出水口、该至少一第二内进水口、该至少一第三内出水口、该至少一第三内进水口及每一该散热组件的该至少一流管的数量各为二。

9.如权利要求1所述的水冷排，其特征在于，更包含一背盖板及二衔接杆，该冷端腔体、该至少一致冷芯片及该至少一散热组件介于该水箱与该背盖板之间，该二衔接杆分别衔接该水箱的相对两侧与该背盖板的相对两侧。

10.如权利要求9所述的水冷排，其特征在于，更包含二侧盖板，该二侧盖板的一侧分别连接于该二衔接杆，该二侧盖板的另一侧分别连接于该背盖板的相对两侧。

11.一种冷却系统，适于供一冷却液循环，其特征在于，该冷却系统包含：

一水冷头，用以热接触一热源；

一水冷排，该水冷排较该水冷头远离该热源，并通过流管与该水冷头连接，以令该冷却液流过该水冷头与该水冷排而形成一冷却循环；

其中，该水冷排包含：

一冷端腔体，用以供该冷却液流过；

至少一致冷芯片，具有相对的一致冷面及一发热面，该致冷芯片的该致冷面热耦合于该冷端腔体；以及

至少一散热组件，热耦合于该致冷芯片的该发热面。

一水箱，该水箱具有一第一腔室、一第二腔室、对应该第一腔室的一外进水口与一第一内出水口及对应该第二腔室的一第一内进水口与一外出水口，该冷端腔体具有一流道，该流道的相对两端分别连接于该第一腔室的该第一内出水口及该第二腔室的该第一内进水口，用以令自该外进水口流入该第一腔室的该冷却液经该流道而自该外出水口流出该第二腔室。

12.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，该至少一散热组件包含一第一散热鳍片，连接于该至少一致冷芯片的该发热面。

13.如权利要求12所述的冷却系统，其特征在于，该至少一散热组件更包含一导热座、多个热管及一第二散热鳍片，该导热座热接触于该至少一致冷芯片的该发热面，该第一散热鳍片通过该导热座连接该至少一致冷芯片的该发热面，该些热管的一端热接触于该导热座，该些热管的另一端热接触于该第二散热鳍片。

14.如权利要求13所述的冷却系统，其特征在于，该冷端腔体具有相对的二热接触面，该至少一致冷芯片的数量为二，该二致冷芯片的该二致冷面分别贴附于该二热接触面，该至少一散热组件的数量为二，该二散热组件的该导热座分别热接触于该二发热面。

15.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，该水箱更具有对应该第一腔室的至少一第二内出水口及对应该第二腔室的至少一第二内进水口，该至少一散热组件更包含一导热座、至少一流管及一第二散热鳍片，该导热座热接触于该至少一致冷芯片的该发热面，该第一散热鳍片通过该导热座连接该至少一致冷芯片的该发热面，该至少一流管热接触于该导热座，且该至少一流管的一端连接该至少一第二内出水口，该流管的另一端连接该至少一第二内进水口。

16.如权利要求15所述的冷却系统，其特征在于，该至少一第二内出水口、该至少一第二内进水口及该至少一流管的数量各为二。

17.如权利要求15所述的冷却系统，其特征在于，该水箱更具有对应该第一腔室的至少一第三内出水口及对应该第二腔室的至少一第三内进水口，该至少一散热组件的数量为二，该二散热组件的其中一该流管的相对两端分别连接于该第二内出水口与该第二内进水口，该二散热组件的另一该流管的相对两端分别连接于该第三内出水口与该第三内进水口。

18.如权利要求15所述的冷却系统，其特征在于，该至少一第二内出水口、该至少一第二内进水口、该至少一第三内出水口、该至少一第三内进水口及每一该散热组件的该至少一流管的数量各为二。

19.如权利要求11所述的冷却系统，其特征在于，更包含一背盖板及二衔接杆，该冷端腔体、该至少一致冷芯片及该至少一散热组件介于该水箱与该背盖板之间，该二衔接杆分别衔接该水箱的相对两侧与该背盖板的相对两侧。

20.如权利要求19所述的冷却系统，其特征在于，更包含二侧盖板，该二侧盖板的一侧分别连接于该二衔接杆，该二侧盖板的另一侧分别连接于该背盖板的相对两侧。