CN2646437Y - 具涡流产生器的冷却板 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具涡流产生器的冷却板，该冷却板可供流体通过，依据流体流动方向定义有一入口以及一出口，包括一具有一通道的底座，以及一设置于底座上的板体，于该板体的朝向底座的通道的面上设有至少一涡流产生器，该涡流产生器由相互镜射且凸出板体的两不平行的肋条构成，该两不平行的肋条之间具有一距离较短的缩合端以及一距离较远的扩张端，两肋条之间可供冷却液通过，该肋条具有一尖部，使肋条的外型呈现三角几何形状，藉此，冷却液通过两肋条时会产生涡流(Vortex)效应，增加流体混合并大幅改善冷却板表面的热传，使冷却板热传性能增加且不会大幅提升压损，充分提高冷却板性能，进而提升整体系统运转效率。

Description

具涡流产生器的冷却板

技术领域

本实用新型涉及一种具涡流产生器的冷却板，特别是一种设有对称肋条型涡流产生器，可产生一对逆向或正向旋转涡流的冷却板。

背景技术

背景技术

请参阅图1所示，目前以散热风扇2搭配散热片3组装于电子组件1上，藉以冷却电子组件1温度的作法最为普遍且已沿用多年，然，由于电子组件的快速发展，组件体积愈来愈小，运算速度越来越快，使得电子组件单位面积产生的热量越来越高，就前述以散热风扇2搭配散热片3的已知技术而言，其散热量约为60W，实已不敷使用，并严重影响电子组件或系统可靠度与稳定性。

为解决散热效率不佳的问题，因此又发展出使用强制机构的液体以进行冷却散热的方法，如一种“液冷式自力循环散热装置”(台湾新型专利公告第537442号)、一种“中央处理器的散热装置”(台湾实用新型专利公告第437992号)、一种“液冷式计算机组件散热装置”(中国实用新型专利公告第509349号)、一种“计算机CPU散热装置”(中国实用新型专利公告第450378号)等专利申请，均揭露以冷却液散热的技术手段，请参阅图2及图3所示，传统使用的冷却板(Cold Plate)4，其具有一具有可供冷却液通过的循环道41，该循环道41的两端分别连接一输入管42及一输出管43，将冷却板4与电子组件1贴合，该输入管42连接泵(Pump)5，泵5连接冷却液储存槽(Tank)6，而输出管43通过散热器7及风扇8后，再回到冷却液储存槽6，如此形成一冷却液通路，首先，由泵5将冷却液由冷却液储存槽6抽出，经由输入管42进入冷却板4的循环道41内，由于冷却主体4与电子组件1贴合，故可藉由冷却液将电子组件1散发的热量由输出管43带出，温度升高的冷却液藉由散热器7及风扇散热8将冷却液降温并将热量排至大气，冷却液再回流入冷却液储存槽6，而后再由泵5抽出进入冷却主体4，如此进行循环散热。

然而，根据热边界层效应，请参阅图4，冷却液9在电子组件1表面产生对流效应时，因为冷却液9的热传导效果不佳，致使接触电子组件1表面的冷却液9B无法顺利将能量传送给上层的冷却液9A，所以冷却液9和电子组件1表面作用出一层温度较高的热边界层91，该热边界层91的温度较高，因此阻碍了上下层冷却液9A、9B对流，降低热传效果。

为前述热边界层效应导致散热效率不佳的问题，使热边界层两侧流体能均匀混合对流，目前可见采行的技术手段为涡流产生方式，如一种“涡流式扇叶组结构”(中国实用新型专利公告535854号)、一种“具有肋条型涡流产生器的实用新型鳍片”(中国实用新型专利公告511705号)、一种“具有涡流产生器的鳍管式散热鳍片”(中国实用新型专利公告446109号)、一种“集成电路芯片涡流旋风散热装置”(中国实用新型专利公告257347号)等专利申请，均是藉由涡流产生扰流而破坏热边界层，以提高散热效率，然而上述申请均针对散热叶片或散热鳍片结构作改良，如“具有涡流产生器的鳍管式散热鳍片”及“具有肋条型涡流产生器的实用新型鳍片”，是针对鳍管式散热鳍片作改良，其涡流产生器是环绕冷媒导管设置，当流体流经冷媒导管时，可于冷媒导管及涡流产生器之间产生涡流，以增加流体混合并提高热传。

据前所述可知，产生涡流以均匀混合流体的现有技术虽使用多年，然却未见有针对“液冷式冷却板”进行改良，可预期的是，在未来几年内，电子组件的散热量将达到200W，单位面积散热量将高达125W/cm²，此一高速度化和轻薄短小的趋势发展，电子散热更成为相关产品的技术瓶颈与不可或缺的一环，因此，如何在如此小的面积中有效的散热，避免影响电子组件或系统可靠度与稳定性，是为一亟待解决的重要问题。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种具涡流产生器的冷却板，其涡流产生器可产生一对逆向或正向旋转涡流，增加冷却液混合并大幅改善冷却板表面的热传，使冷却板热传性能增加且不会大幅提升压损，充分提高冷却板性能，进而提升整体系统运转效率。

本实用新型的具涡流产生器的冷却板，供流体通过，依据流体流动方向定义有一入口以及一出口，其特征在于包括：一底座，具有一通道，所述通道的一端连通所述入口，另一端则连通出口；一板体，设置于所述底座上；至少一涡流产生器，设置于所述板体的朝向底座的通道的面上。

此外，本实用新型的涡流产生器由相互镜射且凸出板体的两不平行的肋条构成，该两不平行肋条之间具有一距离较短的缩合端以及一距离较远的扩张端，两肋条之间可供冷却液通过，该肋条具有一尖部，使肋条的外型呈现三角几何形状，当冷却液通过两肋条时会产生涡流(Vortex)效应，增加流体混合并大幅改善冷却板表面的热传，使冷却板热传性能增加且不会大幅提升压损，充分提高冷却板性能，进而提升整体系统运转效率。

附图说明

图1是习知散热装置配置图；

图2是习的冷却板的结构示意图；

图3是冷却板散热系统配置示意图；

图4是形成热边界层的示意图；

图5是本实用新型的分解立体图；

图6是本实用新型的组合立体图；

图7是本实用新型的涡流产生的示意图；

图8是本实用新型的涡流产生器的另一较佳实施例的涡流产生的示意图；

图9及图10是本实用新型的涡流产生器的不同其它实施例的立体示意图。

附图标记说明：1-电子组件；2-散热风扇；3-散热片；4-冷却板；41-循环道；42-输入管；43-输出管；5-泵；6-冷却液储存槽；7-散热器；8-风扇；9、9A、9B-冷却液；91-热边界层；10-冷却板；11-底座；111-隔板；112-通道；113-隔热层；114-螺孔；12-板体；121-入口；122-出口；124-螺孔；13-涡流产生器；131a、131b-肋条；1311a、1311b-尖部；132-缩合端；133-扩张端；14-螺栓；15-输入管；16-输出管；20-冷却液；21a、21b、21c、21d-涡流；33-涡流产生器；331a、331b、331c、331d-肋条；332-缩合端；333a、333b-扩张端；52-板体；53-涡流产生器；531a、531b-肋条；5311a、5311b、5312a、5312b-侧边；532-缩合端；533-扩张端；62-板体；63-涡流产生器；631a、631b-肋条；6311a、6311b、6312a、6312b-侧边；632-缩合端；633-扩张端。

具体实施方式

请参阅图5及图6，冷却板10包括一底座11及一板体12。

该底座11内部具有复数平行的隔板111，藉由隔板111使底座11内部构成一如”S”状的通道112，于该通道112外围的该底座11朝向板体12的面上设有隔热层113，该隔热层113的材质可为橡胶。

板体12具有一该可供冷却液通过的入口121及一出口122，入口121及出口122是分别对应于前述底座11的通道112的两端，入口121外接一输入管15，可由冷却板10外部输入冷却液，该出口则外接一输出管16，以提供冷却液输出冷却板10。

于该板体12的朝向底座11的通道112的面上设有至少一涡流产生器13，该涡流产生器13由相互镜射且凸出板体12的两不平行的肋条131a、131b构成，该两不平行的肋条131a、131b之间具有一距离较短的缩合端132以及一距离较远的扩张端133，两肋条131a、131b之间可供冷却液通过，该肋条131a、131b中央具有一尖部1311a、1311b，使肋条131a、131b的外型呈现等腰三角形。

于底座11及板体12的相对应处设有螺孔114、124，可供螺栓14穿设并将板体12螺合于底座11上(如图6所示)，藉由隔热层113可提供冷却板10密闭及隔热作用。

必须说明的是，前述该板体12与底座11并不限于螺合方式结合，亦可为一体成型，或藉由焊接、黏合等其它方式相互结合，凡可构成一具有流道的壳体结构均属于本实用新型的技术手段范畴；而前述入口121及出口122除了图示设置于板体12的方式外，亦可设置于底座11的侧边与通道112相通(如图2所示)，凡可使入口121及出口122连通于通道112的两端的位置均可，不限于图2或图5所示位置。

请参阅图7，冷却液20由涡流产生器13的缩合端132通过肋条131a、131b之间，由于涡流产生器13的作用而产生一对涡流(Vortex)21a、21b，此涡流21a、21b可增加流体混合并大幅改善冷却板表面的热传，而不会大幅增加压损，可充分提高冷却板性能，进而提升整体系统运转效率。

再请参阅图8，该实施例设置有至少两涡流产生器33，于其中一对肋条331a、331b之后反向设置另一对肋条331c、331d，该两肋条331a、331b的扩张端333a与另一对肋条331c、331d的扩张端333b相向设置，冷却液20由肋条331a、331b的缩合端332流入，藉此，当冷却液20流过肋条331a、331b及肋条331c、331d时，可产生转向不同的两对涡流21a、21b、21c、21d，可增加流体混合并大幅改善冷却板表面的热传，而不会大幅增加压损，可充分提高冷却板性能，进而提升整体系统运转效率。

请参阅图9，于该板体52上设有至少一涡流产生器53，该涡流产生器53由相互镜射且凸出板体52的两不平行的肋条531a、531b构成，该两不平行的肋条531a、531b之间具有一距离较短的缩合端532以及一距离较远的扩张端533，两肋条531a、531b之间可供冷却液通过，该肋条531a、531b的位于缩合端532的侧边5311a、5311b垂直于该板体52，该侧边5311a、5311b的高度高于肋条531a、531b的位于扩张端533的侧边5312a、5312b的高度，使肋条531a、531b的外型呈现直角三角形，该肋条531a、531b亦可设置为图8所示态样，将两对肋条531a、531b反向设置。

再请参阅图10，于该板体62上设有至少一涡流产生器63，该涡流产生器63由相互镜射且凸出板体62的两不平行的肋条631a、631b构成，该两不平行的肋条631a、631b之间具有一距离较短的缩合端632以及一距离较远的扩张端633，两肋条631a、631b之间可供冷却液通过，该肋条631a、631b的位于扩张端633的侧边6312a、6312b垂直于该板体62，该侧边6312a、6312b的高度高于肋条631a、631b的位于缩合端632的侧边6311a、6311b的高度，使肋条631a、631b的外型呈现直角三角形，该肋条631a、631b亦可设置为图8所示态样，将两对肋条631a、631b反向设置。

必须说明的是，本实用新型的凸出肋条型的涡流产生器，可藉由凸起、压印或附着的方式凸起于板体表面，该涡流产生器藉由(1)发展边界层(2)旋转(swirl)或涡流(vortices)(3)流动不稳定(flow destabilization)或紊流增强(turbulence intensification)三种热传方式增加热传，并且展现其低压降特性，这是因为壁面摩擦与流过壁面的正向及分向速度有关，而不是主流速度，涡流产生器可由正向及分向速度产生具有二次流特性的涡流流动，此二次流伴随热传的增强及少量的摩擦损失，可有效解决电子散热的技术瓶颈。

惟以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，不能以此限制本实用新型的范围，凡依本实用新型权利要求所做的均等变化及修饰，仍将不失本实用新型的要义所在，亦不脱离本实用新型的精神和范围的，都应视为本实用新型的进一步实施。

Claims (16)

1、一种具涡流产生器的冷却板，供流体通过，依据流体流动方向定义有一入口以及一出口，其特征在于包括：

一底座，具有一通道，所述通道的一端连通所述入口，另一端则连通出口；

一板体，设置于所述底座上；

至少一涡流产生器，设置于所述板体的朝向底座的通道的面上。

2、如权利要求1所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述涡流产生器由相互镜射且凸出板体的两不平行的肋条构成，所述两不平行的肋条之间具有一距离较短的缩合端以及一距离较远的扩张端，两肋条之间供冷却液通过，所述肋条具有一尖部，使肋条的外型呈现三角几何形状。

3、如权利要求2所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于肋条的中央，使肋条的外型为等腰三角形。

4、如权利要求2所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于肋条的一侧边，使肋条的外型为直角三角形。

5、如权利要求4所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于两肋条的缩合端。

6、如权利要求4所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于两肋条的扩张端。

7、如权利要求1所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述可供冷却液通过的入口及出口是设置于板体上，所述入口外接一输入管，以供外部输入冷却液，所述出口外接一输出管，以供输出冷却液。

8、如权利要求1所述的具涡流产生器的冷却板，具有两涡流产生器，所述涡流产生器由两对相互镜射且凸出板体的两不平行的肋条构成，所述两对肋条的扩张端相向设置。

9、一种具涡流产生器的冷却板，其特征在于包括：

一入口及一出口；

一壳体，具有一迂回的流体通道，所述通道的一端连通所述入口，另一端连通出口；

至少一涡流产生器，设置于所述流体通道的壁面上。

10、如权利要求9所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述涡流产生器由相互镜射且凸出壁面的两不平行的肋条构成，所述两不平行的肋条之间具有一距离较短的缩合端以及一距离较远的扩张端，两肋条之间供冷却液通过，所述肋条具有一尖部，使肋条的外型呈现三角几何形状。

11、如权利要求10所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于肋条的中央，使肋条的外型为等腰三角形。

12、如权利要求10所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于肋条的一侧边，使肋条的外型为直角三角形。

13、如权利要求12所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于两肋条的缩合端。

14、如权利要求12所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述肋条的尖部位于两肋条的扩张端。

15、如权利要求9所述的具涡流产生器的冷却板，其中，所述入口外接一输入管，供外部输入冷却液，所述出口外接一输出管，供输出冷却液。

16、如权利要求9所述的具涡流产生器的冷却板，具有两涡流产生器，所述涡流产生器由两对相互镜射且凸出壁面的两不平行的肋条构成，所述两对肋条扩张端相向设置。

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