CN110637507A - 电子元件用水冷式冷却器的水泵 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一实施例，对通过传热基座的工作流体同时执行推动作用和吸入作用，可实现高效的冷却水热交换。为此，本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵包括：传热基座，位于下部，其上表面形成有使冷却水流过的多个通道，并以流动的冷却水进行热交换；基座盖，位于传热基座上部，横向阻断多个通道的上部，其上形成有垂直贯通且以预定距离相互隔开的第一贯通孔和第二贯通孔，在第一、二贯通孔各自的中央分别设有第一轴固定部和第二轴固定部；流入叶轮，以垂直安装在第一轴固定部的第一轴为中心旋转，从而将冷却水向传热基座的上表面推出；排出叶轮，以垂直安装在第二轴固定部的第二轴为中心旋转，从而从传热基座的上表面吸入冷却水；腔部，位于传热基座的上部，分别形成有冷却水的流入腔和冷却水的排出腔，在其一侧分别形成有通向流入腔的流入口和通向排出腔的排出口，在流入腔内部和排出腔内部分别容纳流入叶轮和排出叶轮；及驱动部，包括位于流入腔的上部的第一马达定子和位于排出腔的上部的第二马达定子。

Description

电子元件用水冷式冷却器的水泵
技术领域
本发明涉及一种水泵，更具体来说，涉及一种用于冷却电子元件的电子元件用水冷式冷却器的水泵。
背景技术
现有的电子元件用水冷式冷却器的水泵，是采用在腔室和水模块(或传热基座)之间设置一个叶轮来推动工作流体的方式。但是，工作流体经过水模块又再经过腔室，为了进行热交换，需要重新沿着管线通过由散热器和风扇构成的冷凝部进行循环，因此存在与流体的大循环相比效率不高的缺点。
另一方面，如US8,245,764B2所示，现有的电子元件用水冷式冷却器的水泵配置为将水模块的传热腔(thermal exchange chamber)与泵腔(pump chamber)分开并形成通道(passage)，以使工作流体通过所述通道。这种现有技术的电子元件用水冷式冷却器，在水模块中，经常因为涡流或截面积变化等导致工作流体停滞，而导致热交换效率降低，进而导致马达过载。
因此，需要研究出一种能够解决现有技术中热交换效率低与马达过载的缺点的新型态的电子元件用水冷式冷却器的水泵。
发明内容
技术问题
本发明是基于如上所述的问题而做出的，本发明的第一目的在于，提供一种电子元件用水冷式冷却器的水泵，其对通过传热基座的工作流体同时执行推动作用和吸入作用，从而能够实现高效的热交换。
本发明的第二目的在于，提供一种电子元件用水冷式冷却器的水泵，其将腔室结构划分为工作流体流入的流入腔和工作流体排出的排出腔，并在各个腔室内配置叶轮来对通过传热基座的工作流体同时执行推动作用和吸入作用，以使得涡流最小化，从而提高工作流体的传热效率。
本发明的第三目的在于，提供一种电子元件用水冷式冷却器的水泵，流入腔或排出腔分别直接形成在传热基座上部，使流入叶轮和排出叶轮直接在传热基座的通道上部执行推动作用和吸入作用，藉此提高形成在流入腔和排出腔一侧的流入口和排出口的工作流体速度，并最小化传热基座上残存的流体。
本发明的第四目的在于，提供一种电子元件用水冷式冷却器的水泵，通过在传热基座上设置基座盖，使流入腔和排出腔被隔离成除了传热基座上的通道之外没有其他通道，藉此防止热能不同的工作流体相互混合，以提高通道内的热交换效率。
技术方案
如上所述的本发明的目的，通过提供如下的电子元件用水冷式冷却器的水泵而得到实现。所述电子元件用水冷式冷却器的水泵包括：传热基座，位于下部，在其上表面形成有使冷却水流过的多个通道，并以流过的冷却水进行热交换；基座盖，位于传热基座的上部，横向阻断多个通道的上部，其上形成有垂直贯通且以预定距离相互隔开的第一贯通孔和第二贯通孔，在第一、二贯通孔各自的中央分别设有第一轴固定部和第二轴固定部；流入叶轮，以垂直安装在第一轴固定部的第一轴为中心旋转，从而将冷却水推向传热基座的上表面；排出叶轮，以垂直安装在第二轴固定部的第二轴为中心旋转，从而从传热基座的上表面吸入冷却水；腔部，位于传热基座的上部，分别形成有冷却水的流入腔和冷却水的排出腔，在其一侧分别形成有通向流入腔的流入口和通向排出腔的排出口，在流入腔内部和排出腔内部分别容纳流入叶轮和排出叶轮；以及驱动部，包括位于流入腔的上部的第一马达定子和位于排出腔的上部的第二马达定子。
基座盖可包括在第一、二贯通孔各自的内周面分别连接到第一、二轴固定部的支撑部。
腔部在流入腔和排出腔之间可形成为与基座盖的上表面接触，且流入腔和排出腔在多个通道的上部相互隔离。
此外，腔部可以形成有使流入腔和排出腔水平扩展的水平连接部，并且，水平连接部与传热基座上下结合而密封。
此外，电子元件用水冷式冷却器的水泵还可以包括泵盖，所述泵盖用于盖住腔部的上部，以便将第一、二马达定子容纳到内部。
另一方面，电子元件用水冷式冷却器的水泵还可以包括控制部，所述控制部与驱动部电性连接，以分别控制流入叶轮和排出叶轮的转速。
发明效果
根据本发明的一实施例，对通过传热基座的工作流体同时执行推动作用和吸入作用，以实现高效的热交换。
此外，将腔的结构划分为工作流体流入的流入腔和工作流体流出的排出腔，且分别在流入腔和排出腔配置叶轮来对通过传热基座的工作流体同时执行推动作用和吸入作用，由此可最小化涡流，提高工作流体的热交换效率。
此外，流入腔或排出腔分别直接形成在传热基座上部，流入叶轮和排出叶轮直接在传热基座的通道上部执行推动作用和吸入作用，由此，提高在流入腔和排出腔一侧形成的流入口和排出口的工作流体速度，能够使传热基座上的残余流体最小化。
并且，通过在传热基座上配置基座盖，流入腔和排出腔隔离成除了传热基座上的通道以外没有其他通路，由此具有防止热能不同的工作流体相互混合，并提高通道内的热交换效率的效果。
附图说明
图1是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的立体图；
图2是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的俯视图；
图3是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的主视图；
图4是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的仰视图；
图5是从图4的BB方向观察的截面图；
图6是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中的腔部的上部结构的分解立体图；
图7是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中的腔部的下部结构的分解立体图；
图8是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中，在除去传热基座的状态下斜向观察底面的立体图；
图9是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中，在除去传热基座和基座盖的状态下斜向观察底面的立体图；
图10是应用本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的电子元件用水冷式冷却器的系统结构的图。
具体实施方式
在下文中，参照附图及附图中所示的内容，详细说明本发明的实施例，但是本发明并不限于这些实施例。
以下说明的实施例可以进行多种变形。以下说明的实施例并不限于这些实施方式，而是应理解为包含对这些实施方式的所有变形、均等物及替代物。
实施例中使用的术语仅仅是为了说明特定实施例而使用的，意不在于限定这些实施例。只要在上下文中没有明确说明，单数表现形式就包括复数表现形式。在本说明书中，“包含”或“具有”等术语意在于指出存在有说明书中所记载的特征、数字、步骤、动作、结构要素、元件或其组合，不应理解为是为了排除一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、结构要素、元件或其组合的存在或附加的可能性。
此外，在说明本发明时，在判断为对关联的公知功能或结构的具体说明可能会使得本发明的主旨不必要地变模糊的情况下，将省略其详细说明。此外，在本说明书中使用的术语(terminology)是为了适当表现本发明的实施例而使用的术语，其可能会根据使用者、操作者的目的或本发明所属领域的惯例等而不同。因此，对这些术语的定义应根据本说明书的所有内容而做出。
此外，在参照附图进行说明时，与其附图标记无关地，相同构成要素将被赋予相同的附图标记，并且将省略对此的重复说明。在说明实施例时，在判断为对公知技术的具体说明可能会使得实施例的主旨不必要地变模糊的情况下，将省略其详细说明。
电子元件用水冷式冷却器的水泵
图1～图5示出本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的立体图、俯视图、主视图、仰视图及截面图。本发明的一实施例的水泵(1)起到以下作用：使冷的冷却水(或工作流体)流入流入泵(72)后，通过腔部(50)和传热基座(10)而被传热，并通过排出泵(74)排出。
以下参照图1～图5对本发明的一实施例进行说明。本实施例中，如图1～图4所示，外形是泵壳体(70)、腔部(50)和传热基座(10)上下结合，整体为圆筒形状。除了传热基座(10)由传热效率高的铜(Cu)等金属材料构成之外，其他结构通过以合成树脂材料进行射出成型可容易地制造。
尤其是，如图5的截面图所示，本实施例的水泵(1)包括：传热基座(10)，位于下部，由通道(110)和铜基座(120)构成；基座盖(20)，位于传热基座(10)上部；流入叶轮(30)及排出叶轮(40)，分别位于基座盖(20)的第一贯通孔(210)及第二贯通孔(220)；腔部(50)，用于容纳流入叶轮(30)及排出叶轮(40)；以及驱动部，用于驱动流入叶轮(30)及排出叶轮(40)。
传热基座(10)配置为对流入的冷的冷却水传热，如图5所示，位于底部的铜基座(120)在其边缘形成螺栓结合孔而与上部的腔部(50)进行螺栓结合，并且在铜基座(120)的上表面形成有多个通道(110)。多个通道(110)由以预定间隔排列的多个细长翅片构成，以形成沿横向方向的冷却水流体的流动路径。
基座盖(20)位于传热基座(10)的上部，在中央部(230)一次性地横向阻断多个通道(110)的上部。因此，藉由中央部(230)，使得除了通道(110)的流动路径之外，左侧的流入腔(510)和右侧的排出腔(520)相互隔离。此处，流入腔(510)和排出腔(520)可以理解为在其内部包括流入或排出的冷却水的腔室空间的概念。然而，如图5的截面图所示，这样的腔室空间的一部分以分别容纳流入叶轮(30)和排出叶轮(40)的形态被填满。
在基座盖(20)上形成有垂直贯通且以预定距离相互隔开的第一贯通孔(210)和第二贯通孔(220)，在第一、二贯通孔(210、220)各自的中央分别设有第一轴固定部(212)和第二轴固定部(222)。并且，基座盖(20)的边缘可通过与腔部(50)的下部内侧面抵接的嵌入结合而被容纳。对此，稍后将参考图7的分解立体图及图8、9的仰视立体图来进行说明。
本实施例中，关于冷却水循环，设有流入叶轮(30)和排出叶轮(40)。如图5所示，流入叶轮(30)以垂直安装在第一轴固定部(212)上的第一轴(32)为中心旋转，从而将冷却水推向传热基座(10)的上表面；排出叶轮(40)以垂直安装在第二轴固定部(222)上的第二轴(42)为中心旋转，从而从传热基座(10)的上表面吸入冷却水。
流入叶轮(30)和排出叶轮(40)分别被容纳在流入腔(510)内部和排出腔(520)内部，在流入腔(510)的一侧面形成有用于使冷却水流入的流入口(512)，在排出腔(520)的一侧面形成有用于将冷却水排出的排出口(522)。
构成作为腔室空间的流入腔(510)的上部结构，尤其是，为了在腔室空间内部的流入叶轮(30)和腔室空间外部的马达定子(610)之间传递动力，配置为在流入腔(510)的上部中心放射状地反复凸凹的结构。
即，所述上部结构配置为：在腔室空间内部的中心部形成凸部，以便安装第一轴(32)的上端，并在腔室空间外部的中心部周边形成凹部，以便配置马达定子(610)，再在腔室空间内部的马达定子(610)周边形成凸部，以便配置流入叶轮(30)的转子。
这种流入腔(510)的上部结构，在构成排出腔(520)的上部结构中也同样适用，因此省略对排出腔(520)的说明。
另一方面，腔部(50)形成有水平扩展的水平连接部，以便在边缘与传热基座(10)上下结合。在水平连接部形成有孔，在孔的内部安装有套筒(90)，多个螺栓(92)可以从底部结合到套筒(9)。并且，由于腔部(50)在腔室空间内容纳冷却水，所以在用于相互结合的水平连接部的侧面结构中，配置有用于形成水密结构的垫环(80)。
作为用于使流入叶轮(30)和排出叶轮(40)动作的驱动部的结构，第一马达定子(610)和第二马达定子(620)分别配置在流入腔(510)的上部和排出腔(520)的上部。定子和转子的位置关系如前所述。然而，为了最小化定子和转子之间的动力传递能量损失，优选地配置成彼此水平地相邻。
图6是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中的腔部的上部结构的分解立体图。如图6所示，本实施例的水泵(1)在上部配置有泵壳体(70)，以容纳第一、二马达定子(610、620)和电路板(630)。此外，腔部(50)的流入口(512)和腔部(50)的排出口(522)通过形成在泵壳体(70)的一面的一对的孔而突出，并分别安装流入管(72)和排出管(74)。
图7是本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中的腔部的下部结构的分解立体图。如图7所示，在腔部(50)中，各个腔室空间的上部结构为如前所述，并且用于使腔部(50)和下部的传热基座(10)结合的边缘结构的水平连接部，为形成有用于结合的多个孔，且在其内周面安装有多个套筒(90)的结构。螺栓(92)通过形成在铜基座(120)边缘的孔而结合到套筒(90)。
被容纳在腔部(50)的流入叶轮(30)和排出叶轮(40)被固定在第一、二轴(32、42)，第一、二轴(32、42)的下端分别固定到基座盖(20)的第一、二轴固定部(212、222)。
如图7所示，基座盖(20)中，往流入叶轮(30)和排出叶轮(40)各自的垂直下方形成有相互隔开的第一、二贯通孔(210、220)。此外，形成有与第一、二贯通孔(210、220)的内周面连接的连接部，以使位于第一、二贯通孔(210、220)各自的中央的第一、二轴固定部(212、222)能够维持自身的位置。
此外，如前所述，基座盖(20)的中央部(230)，可以与下部的通道(110)的上表面抵接，并在通道(110)的中央横向阻断通道(110)的上部。为此，在流入腔(510)和排出腔(520)之间形成具有预定厚度的中央部(230)，以使他们相互隔离。
图8是在本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中，在除去传热基座的状态下斜向观察底面的立体图，图9是在本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的结构中，在除去传热基座和基座盖的状态下斜向观察底面的立体图。如图8及9所示，本实施例的水泵(1)包括第一贯通孔(210)及第二贯通孔(220)的空间，以分别扩展流入腔(510)和排出腔(520)的腔室空间。
图10是示出适用了本发明的一实施例的电子元件用水冷式冷却器的水泵的电子元件用水冷式冷却器的系统结构的图。如图10所示，本水冷式冷却器的系统中形成有由散热器和风扇构成的冷凝部(3)，以对冷却水进行冷却，之后，被冷却的冷却水通过管道(5a)流入水泵(1)，以对附着在水泵(1)上的电子元件(未图示)进行冷却，同时从电子元件接受热而被加热。
之后，被加热的冷却水从水泵(1)排出后，通过管道(5b)再次被输送到冷凝部(3)。水泵(1)对系统整体带来流量增加及流速增加，因此能够引导冷却水的快速循环。为此，不管是传热基座(10)侧还是散热器侧的冷凝部(3)的传热或热交换性能都得到提高。
为了提高冷却效率，水泵(1)还包括控制部(未图示)，所述控制部与驱动部电性连接，以分别控制流入叶轮(30)和排出叶轮(40)的转速。控制部通过将流入叶轮(30)和排出叶轮(40)的转速分别控制成不同，可以使残余的冷却水最小化，以使涡流最小化，并提高热交换效率的作用。这种本实施例的水泵(1)的作用，通过在腔部(50)内部或通道(110)中增加流速及流量，可以提高质量速度(热通量)，并且同时可以达到提高雷诺数、努塞尔数的效果。
以上参照附图说明了本发明的实施例，关于所述的本发明的技术结构，本领域的普通技术人员应当理解，在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下可实施为其他具体形态。因此，以上的实施例应理解为仅仅是示例性的，而不是限定性的。并且，本发明的范围不是由所述的详细说明，而是由后述的权利要求来表现。此外，从权利要求的含义及范围以及其均等概念能够导出的所有改变及变形的形态应解释为被包含在本发明的范围中。

Claims (6)

1.一种电子元件用水冷式冷却器的水泵，其特征在于，包括：
传热基座，位于下部，在其上表面形成有使冷却水流过的多个通道，并以流过的冷却水进行热交换；
基座盖，位于所述传热基座的上部，横向阻断所述多个通道的上部，其上形成有垂直贯通且以预定距离相互隔开的第一贯通孔和第二贯通孔，在所述第一、二贯通孔各自的中央分别设有第一轴固定部和第二轴固定部；
流入叶轮，以垂直安装在所述第一轴固定部的第一轴为中心旋转，从而将冷却水推向所述传热基座的上表面；
排出叶轮，以垂直安装在所述第二轴固定部的第二轴为中心旋转，从而从所述传热基座的上表面吸入冷却水；
腔部，位于所述传热基座的上部，分别形成有冷却水的流入腔和冷却水的排出腔，在其一侧分别形成有通向所述流入腔的流入口和通向所述排出腔的排出口，在所述流入腔内部和所述排出腔内部分别容纳所述流入叶轮和所述排出叶轮；以及
驱动部，包括位于所述流入腔的上部的第一马达定子和位于所述排出腔的上部的第二马达定子。
2.如权利要求1所述的电子元件用水冷式冷却器的水泵，其特征在于，
所述基座盖包括在所述第一、二贯通孔各自的内周面分别连接到所述第一、二轴固定部的支撑部。
3.如权利要求1所述的电子元件用水冷式冷却器的水泵，其特征在于，
所述腔部在所述流入腔和所述排出腔之间形成为与所述基座盖的上表面接触，且所述流入腔和所述排出腔在所述多个通道的上部相互隔离。
4.如权利要求1所述的电子元件用水冷式冷却器的水泵，其特征在于，
所述腔部形成有使所述流入腔和所述排出腔水平扩展的水平连接部，并且，所述水平连接部与所述传热基座上下结合而密封。
5.如权利要求1所述的电子元件用水冷式冷却器的水泵，其特征在于，
进一步包括泵盖，所述泵盖用于盖住所述腔部的上部，以便将所述第一、二马达定子容纳到内部。
6.如权利要求1所述的电子元件用水冷式冷却器的水泵，其特征在于，
进一步包括控制部，所述控制部与所述驱动部电性连接，以分别控制所述流入叶轮和所述排出叶轮的转速。
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