CN1870255A - 液冷散热装置 - Google Patents

Abstract

一种液冷散热装置，包括一吸热体、一散热体及一用于驱动冷却液在吸热体与散热体之间循环的冷却液驱动装置，该吸热体于其内部设有一冷却液通道。该冷却液通道包括沿该吸热体中央向吸热体外围排布的多条流道，两相邻流道连通，且对于该两相邻流道，靠近吸热体中央的流道设置至少两条通往远离吸热体中央的流道的支路，可供冷却液沿所述至少两条支路流动至远离吸热体中央的流道。

Description

液冷散热装置

【技术领域】

本发明与散热装置相关，尤其涉及一种用于冷却电子元件的液冷散热装置。

【背景技术】

目前，液冷散热装置已被业者使用于电子元件如计算机中央处理器的散热。液冷散热装置一般包括由吸热部、散热部及泵浦形成的回路，该回路中填充有冷却液，该冷却液在该吸热部吸收电子元件的热量，而在散热部放出热量。在该泵浦驱动作用下，该冷却液在该回路中不断循环，从而源源不断地带走该电子元件的热量。

吸热体冷却液通道为一连接液冷散热装置的入口与出口的回流通道，该吸热体的型式通常是在导热性良好的金属厚板中挖掘凹槽，或于一内凹形金属板内设置不同型式的隔板及一与其密封的盖板使冷却液流通于其中，藉由液冷散热装置的吸热体贴服于电子发热元件(如CPU)的发热面而将热量移出，以维持该电子发热元件在安全运作的温度范围下正常运作。

吸热体在液冷散热装置的整体移热效能中具有关键性的把关地位，因为如果无法藉由吸热体将发热源的热量移出，则即使有功能再强的散热装置，亦无法发挥散热冷却的效果，而吸热体移热性能的优劣直接与冷却液通道的设计有密切的关系。

图10是展示一种习知吸热体冷却液通道1的示意图，其为一平滑槽壁的直通式单一(one way)回流通道，该通道1是由一内凹形金属板内设置的隔板形成。图11是展示另一种吸热体冷却液通道2的示意图，其亦为一平滑槽壁的直通式单一回流通道，该通道2建构于一金属厚板中的凹槽。散热装置工作时，通常将低温冷却液先通过设于吸热板中央的入口，该入口对应于发热元件的最热区，以发挥最佳的冷却效果。

为获得改进的冷却效果，发明人经过潜心研究发现，上述冷却液通道有以下待改进之处：

流阻大—由于冷却液只能沿一条通道吸热以致压降大，故需较大的驱动马力来推动相同流量的冷却液。

热阻大—由于冷却液只能沿一条通道吸热以致不断使冷却液积热升温，故沿通道的延伸方向热传效果越来越差。

热传不均匀—由于冷却液沿通道不断积热，以致冷却液流经吸热板上任何区域的热传效果均不同，亦即吸热板各区域的热传不均匀，故降低整体移热效能。

紊流效果差—由于通道均匀，且为平滑槽壁致紊流效果差。

移热方式浪费—由于通常电子发热元件(如CPU)的中央为最热区并沿其周围逐渐降低，致全程以单一高流速的移热方式十分浪费驱动马力，使吸热板的整体移热效能难以充分发挥。

【发明内容】

经过潜心研究，本发明人研发出一种具有改进冷却效果的液冷散热装置。

根据该液冷散热装置之一个实施例，其包括一吸热体、一散热体及一用于驱动冷却液在吸热体与散热体之间循环的冷却液驱动装置，该吸热体于其内部设有一冷却液通道。该冷却液通道包括自该吸热体中央向吸热体外围排布的多条流道，两相邻流道连通，且对于该两相邻流道，靠近吸热体中央的流道设置至少两条通往远离吸热体中央的流道的支路，可供冷却液沿所述至少两条支路流动至远离吸热体中央的流道。

上述实施例中，由于冷却液自吸热体中央向吸热体外围扩展，且每一流道的多条支路的分流效果，使得每一流道上的冷却液迅速扩散且流过各支路的路径长度缩小，以致通过吸热体的压降较低，而且冷却液沿流道的积热升温效应降低，因此该吸热体流阻低，热阻小，从而有效提升冷却效果。

【附图说明】

图1是液冷散热装置的构造示意图；

图2是冷却液通道第一实施例的示意图；

图3是冷却液通道第二实施例的示意图；

图4是冷却液通道第三实施例的示意图；

图5是冷却液通道第四实施例的示意图；

图6是冷却液通道第五实施例的示意图；

图7是冷却液通道第六实施例的示意图；

图8是冷却液通道第七实施例的示意图；

图9是冷却液通道第八实施例的示意图；

图10是一种习知的冷却液通道的示意图；

图11是另一种习知的冷却液通道的示意图。

【具体实施方式】

以下以具体实施例，对本发明揭示各形态内容加以详细说明。

如图1所示，为一液冷散热装置第一实施例的示意图。该液冷散热装置包括一吸热体5、一散热体7及一冷却液驱动装置9，该冷却液驱动装置9可为一泵浦，其用于驱动冷却液在吸热体5及散热体7之间循环。该吸热体5包括密封结合的上盖体51及下盖体52。该上盖体51于中央部位设置一入液管510，于侧边位置设置一出液管512。该下盖板52面对上盖板51一侧挖掘凹槽形成一冷却液通道54(如图2所示)。

请参阅图2，该冷却液通道54包括数个环绕于发热元件发热中心的第一同心圆流道54a、第二同心圆流道54b及第三同心圆流道54c，并藉由数支径向连接通道542将两相邻的同心圆流道导通。这些连接通道542将每一同心圆流道分成数支供冷却液流动的支路，比如，在图2中，箭头方向表示可能的冷却液流动方向，第一同心圆流道54a中的冷却液从数支不同的支路分流至第二同心圆流道54b，同样第二同心圆流道54b中的冷却液经数支不同的支路分流至第三同心圆流道54c。该冷却液通道54具有一与上盖体51的入液管510对应的入液口544及一与上盖体51的出液管512对应的出液口546。

冷却液于冷却液通道54内的流动方式为：低温的冷却液由吸热体5中心部位的入液管510导入冷却液通道54的入液口544，并经一小段流道后随即进入第一同心圆流道54a，再由数个相隔某一角度的径向连接通道542导入下一较大的第二同心圆流道54b，又再由数个相隔某一角度但与前述导入第二同心圆流道54b的径向连接通道542互相交错的径向连接通道542导入下一更大的第三同心圆流道54c，如此冷却液由中心向周围的第一、第二、第三同心圆流道54a、54b、54c扩展，并汇聚在出液口546并经由出液管512离开吸热体5，将热量移出。

上述实施例中的冷却液通道54的部分优点概括如下：

(1)流阻低：由于冷却液同时沿多条径向连接通道542向外扩展，且每一同心圆流道54a、54b、54c中各支路的分流效果，使得每一流道上的冷却液迅速扩散且流过各支路的路径长度缩小，以致通过吸热体5的压降较低，故只需较小的驱动马力即可推动大于单一通道的冷却液流量。

(2)热阻小：由于冷却液沿多条径向连接通道542自吸热体5中央指向吸热体5外围的方向扩展吸热，以及在每一同心圆流道54a、54b、54c中的分流效果，迅速吸热并带走热能，以致冷却液沿流道的积热升温效应降低，故冷却效果佳。

(3)热传均匀：由于冷却液同时沿同心圆流道54a、54b、54c多个不同方向吸热，且与其邻近的同心圆流道54a、54b、54c交错，致使吸热体5上所涵盖各区域的热传效果均匀，故可提升整体移热效能。

(4)紊流效果佳：由于冷却液在各同心圆流道54a、54b、54c中不断朝多个不同径向连接通道交错分流，所造成的高紊流效应增强热传效果。

(5)高效移热方式：配合最低温冷却液以最高流速进入吸热体5的中央入口来冷却发热元件的中央最热区，并以其周围逐渐增温及减速的冷却液来冷却发热元件周边低发热区的移热方式，符合精减驱动马力与提升流体热传的经济效益，故能充分发挥吸热体的整体移热效能。

由于至少上述五个方面的改进，使得该液冷散热装置的冷却效果得到有效提升。

上述实施例中设有三个同心圆流道54a、54b、54c，两相邻同心圆流道之间设有径向连接通道542，根据实际需要，可以设置其它数目的同心圆流道及径向连接通道，此将参照图3至图5来介绍。

请参考图3，为液冷散热装置的吸热体的冷却液通道第二实施例的示意图。冷却液通道自内向外分别设有第一、第二、第三同心圆流道254a、254b、254c，两相邻同心圆流道之间藉由径向连接通道2542导通。其中，第一同心圆流道254a与第二同心圆流道254b之间设置两个径向连接通道2542，而第二同心圆流道254b与第三同心圆流道254c之间设置四个径向流道2542。

请参阅图4，为液冷散热装置的吸热体的冷却液通道第三实施例的示意图。该冷却液通道是藉由在一凹形金属板352中设置的环形隔板358合围形成。该冷却液通道包括自内向外形成的第一、第二、第三同心圆流道354a、354b、354c。两相邻同心圆流道藉由连接通道3542导通。本实施例中，由于隔板358并非完全封闭，而留一缺口，从而形成连接通道3542。

请参阅图5，为液冷散热装置的吸热体的冷却液通道第四实施例的示意图。该冷却液通道是藉由在凹形金属板452中设置的环形隔板458合围形成，与第三实施例不同的是，隔板458设有两个缺口，即形成两个连接通道4542，该两缺口将对应的环形隔板458分成两个半圆，而两相邻隔板458的缺口呈交错设置，即在径向上错开。

上述实施例中由金属板中心向周围扩展的流道呈同心圆设置，其亦可设置成其它形状，如矩形。图6至图8展示了三种不同的矩形流道。

请参阅图6，为液冷散热装置的吸热体的冷却液通道第五实施例的示意图。该冷却液通道是在金属板中挖掘凹槽形成，包括自金属板中心向周围扩展的三个流道554a、554b、554c，与第一实施方式不同的是，该三个流道554a、554b、554c呈矩形。

请参阅图7，为液冷散热装置的吸热体的冷却液通道第六实施例的示意图。该冷却液通道是藉由在凹形金属板652中设置的矩形隔板658合围形成，包括自金属板652中心向周围扩展的三个矩形流道654a、654b、654c。矩形隔板658于其一直线边设一缺口，作为连接通道6542，将两相邻的矩形流道导通。

请参阅图8，为液冷散热装置的吸热体的冷却液通道第七实施例的示意图。该冷却液通道是藉由在凹形金属板752中设置的矩形隔板758合围形成，包括自金属板752中心向周围扩展的三个矩形流道754a、754b、754c。每一矩形隔板758于其相对二转角位置设置一对缺口，作为连接通道7542将两相邻的矩形流道导通。两相邻的矩形隔板758的缺口相互错开设置。

上述各实施方式中，冷却液通道壁面为光滑面。请参阅图9，冷却液通道854壁面凹凸不平，可增强紊流效应。该凹凸不平的壁面设计可同样应用于前述各实施例中。

以上介绍的由上盖体及下盖体密封结合形成吸热体的实施例中，流道设于下盖体上。这些流道亦可以设置于上盖体上，或者两者对应各设一部分，当上下两盖体结合时形成一完整冷却液通道。

以上实施例中，是以在金属板上挖掘沟槽或者藉由隔板合围等方式形成对应的冷却液通道，该两种方式可根据实际情况加以应用。惟需要声明，申请人并未排除其它形成冷却液通道的方式。

Claims (14)

1.一种液冷散热装置，包括一吸热体、一散热体及一用于驱动冷却液在吸热体与散热体之间循环的冷却液驱动装置，该吸热体于其内部设有一冷却液通道，其特征在于：该冷却液通道包括自该吸热体中央向吸热体外围排布的多条流道，两相邻流道连通，且对于该两相邻流道，靠近吸热体中央的流道设置至少两条通往远离吸热体中央的流道的支路，可供冷却液沿所述至少两条支路流动至远离吸热体中央的流道。

2.如权利要求1所述的液冷散热装置，其中所述流道环绕该吸热体中央。

3.如权利要求1所述的液冷散热装置，其中任意两相邻流道经由至少一连接通道连通，所述至少两条支路形成于所述连接通道之间。

4.如权利要求3所述的液冷散热装置，其中所述至少一连接通道将该任意两相邻流道在所述自吸热体中央指向吸热体外围的方向连通。

5.如权利要求3所述的液冷散热装置，其中在自吸热体中央指向吸热体外围的方向连续排布有第一、第二、第三流道，连接第一及第二流道的连接通道与连接第二及第三流道的连接通道相互错开。

6.如权利要求5所述的液冷散热装置，其中连接第一及第二流道的连接通道的数目少于连接第二及第三流道的连接通道的数目。

7.如权利要求3所述的液冷散热装置，其中所述流道是以吸热体中央为中心的同心圆。

8.如权利要求7所述的液冷散热装置，其中该冷却液通道设有多个连接通道，该等连接通道将对应圆形流道在圆周上分成数个等份。

9.如权利要求3所述的液冷散热装置，其中该等流道呈矩形。

10.如权利要求9所述的液冷散热装置，其中该至少一连接通道与矩形流道的转角位置连通。

11.如权利要求9所述的液冷散热装置，其中该至少一连接通道与矩形流道的直线部分连通。

12.如权利要求3所述的液冷散热装置，其中该等流道及连接通道皆由金属块上挖掘凹槽而形成。

13.如权利要求3所述的液冷散热装置，其中所述流道是由隔板合围形成，所述隔板上设有缺口从而形成所述连接通道。

14.如权利要求1所述的液冷散热装置，其中所述流道的壁面至少一部分凹凸不平。

Images