TWI438388B - 液冷式散熱裝置 - Google Patents

Description

液冷式散熱裝置

本發明係關於一種散熱裝置，特別是一種液冷式散熱裝置。

由於現在電子裝置運轉效能的提高，電子裝置內發熱元件的運轉效能也越來越高，為保持電子裝置的正常運作，以電子裝置內CPU的散熱裝置為例，目前普遍使用的是液體式冷卻系統，而此類的散熱裝置在與CPU直接接觸的吸熱銅塊上設有腔體供冷卻液流動，讓腔體內的冷卻液與吸熱銅塊進行熱交換，進而讓與吸熱銅塊接觸的CPU降溫，但腔體佔有一定體積，使得液體式冷卻系統體積較大，並且與吸熱銅塊與冷卻液的接觸面積有限，無法充分發揮冷卻液的效果。

先前技術中已經揭露的一種液冷式散熱裝置，在腔體內設計了複數個凹陷部，用以增加冷卻液與吸熱塊的接觸面積，來提高熱交換效率。但此先前技術仍保有相當體積之腔體，並沒減少液冷式散熱裝置的體積。

因此有必要提供一種的液冷式散熱裝置，既能省去腔體所佔用的體積，也能增加冷卻液與CPU的熱交換面積，達到減少體積又增加熱交換效率的目的。

本發明之一主要目的係在提供一種內部有複數流通道之吸熱塊。

本發明另一之主要目的係在提供一種提高冷卻液與外部發熱元件間之熱交換面積的液冷式散熱裝置。

為達成上述之目的，本發明之液冷式散熱裝置，包括：吸熱部、第一傳輸管、第二傳輸管與散熱部，其中吸熱部包括：吸熱塊、第一突擴管與第二突擴管。吸熱塊用以與外部發熱元件接觸，吸熱塊內部有複數個流通道，用以讓冷卻液在複數個流通道內流動，以吸收外部發熱元件運轉時發出之熱量，第一突擴管與吸熱塊之一側連接，用以讓冷卻液流入複數個流通道內，第二突擴管與吸熱塊之另一側連接，讓冷卻液流出複數個流通道。第一傳輸管與第一突擴管連接，第二傳輸管與第二突擴管連接，散熱部分別與第一傳輸管與第二傳輸管連接，使得吸熱部、散熱部與第一傳輸管與第二傳輸管之間形成一迴路，讓冷卻液得以在迴路內流動。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請先參考圖1關於依據本發明之一實施例之液冷式散熱裝置，其中圖1為液冷式散熱裝置之分解示意圖。

如圖1所示，本發明之液冷式散熱裝置1與外部發熱元件90接觸，以供散除該外部發熱元件90所產生之熱。液冷式散熱裝置1包括吸熱部10、第一傳輸管20、第二傳輸管30以及散熱部40，並且吸熱部10、散熱部40與第一傳輸管20以及第二傳輸管30之間形成一迴路，以使冷卻液60得以如圖1之箭號所示之方向在該迴路內流動。

在本發明之一實施例中，吸熱塊10為一銅塊，但本發明不以此為限，吸熱塊10可為任何具高熱傳導(Thermal Conductivity)性質之材料。在本發明之一實施例中，第一傳輸管20以及第二傳輸管30所使用的材質為塑膠或銅，並且冷卻液60為冷媒或氟碳介電流體(FC72)，但本發明不以此為限。於本實施例中，散熱部40具有風扇41以及散熱片42，且散熱片42相鄰於風扇41，且散熱片42分別與第一傳輸管20以及第二傳輸管30連接。風扇41以及散熱片42可讓冷卻液60降溫而回復過冷狀態，而回復過冷狀態的冷卻液60將再經由第一傳輸管20進入吸熱部10，藉此可持續不斷地冷卻外部發熱元件90。在本發明之一實施例中，與液冷式散熱裝置1接觸之外部發熱元件90為中央處理單元(CPU)，但本發明不以此為限，液冷式散熱裝置1可與任何發熱之元件，例如繪圖處理晶片、南橋晶片或北橋晶片等發熱晶片接觸，以供散除其所產生之熱。

接著請一併參考圖2關於依據本發明之一實施例之液冷式散熱裝置之吸熱部，其中圖2為吸熱部之分解示意圖。

如圖1及圖2所示，吸熱部10包括吸熱塊11、第一突擴管12以及第二突擴管13。其中吸熱塊11係用以與外部發熱元件90接觸，以吸收外部發熱元件90所產生之熱。吸熱塊11內部包括複數個流通道111，用以讓冷卻液60如圖1及圖2之箭號方向所示，在複數個流通道111內流動，藉此吸收外部發熱元件90運轉時發出之熱。

第一突擴管12具有進液接口121及吸熱塊接口122。第一突擴管12之一端藉由進液接口121與第一傳輸管20連結，另一端藉由吸熱塊接口122與吸熱塊11連結。進液接口121為單一管徑，其與第一傳輸管20連接，可供冷卻液60流入第一突擴管12，進而流入複數個流通道111內。藉由第一突擴管12的設計能讓冷卻液60由原本在單一管徑(第一傳輸管20)內流動引導進入在吸熱塊11之複數管徑(複數個流通道111)內流動，以冷卻外部發熱元件90，並且為了配合吸熱塊11，吸熱塊接口122的管徑大小實質上會與吸熱塊11連接之一端的尺寸相當。

第二突擴管13具有出液接口131及吸熱塊接口132，第二突擴管13之一端藉由吸熱塊接口132與吸熱塊11連結，另一端藉由出液接口131與第二傳輸管30連結，出液接口131為單一管徑，其係與第二傳輸管30連接，可供已吸收外部發熱元件90所產生之熱之冷卻液60流出第二突擴管13。藉由第二突擴管13的設計使得冷卻液60由原本在吸熱塊11之複數管徑(複數個流通道111)內流動，回到單一管徑(第二傳輸管30)內，而為了配合吸熱塊11，吸熱塊接口132的管徑大小實質上會與吸熱塊11連接之一端的尺寸相當。此時流出第二突擴管13之冷卻液60，將流入第二傳輸管30，再進入散熱部40。

如圖2所示，在本發明之一實施例中，複數個流通道111為複數個圓管，並且各個流通道之管徑實質上小於3 mm，但本發明不以此為限。本發明藉由在與外部發熱元件90直接接觸的吸熱塊11內設置複數個流通道111，可增加冷卻液60與外部發熱元件90的熱交換面積，藉此提高冷卻效率。再者，在每個流通道111內流動之冷卻液的質量流率(mass flow rate)比使用單一管徑的質量流率小，因此可讓在每個流通道111內流動之冷卻液較快達到冷卻液的沸點(較快產生由液相變氣相的相變化)，藉此帶走更多的熱量，而提升吸熱塊11之熱傳效益，進而提高本發明之液冷式散熱裝置1冷卻外部發熱元件90之效率。此外，本發明之液冷式散熱裝置1可供冷卻液60直接在吸熱塊11之流通道111內流動，可節省吸熱部10之空間，使得液冷式散熱裝置1之吸熱部10的體積較小。

在此需注意的是，如圖2所示，在本發明之一實施例中，第一突擴管12與第二突擴管13大致為三角形形狀，而冷卻液60在吸熱部10內的流動方向是為直線流動，但本發明不以此為限。第一突擴管12與第二突擴管13亦可為其他形狀，並且冷卻液60在吸熱部10內亦可以其他方向流動。

以下請參考圖3關於依據本發明之另一實施例之液冷式散熱裝置之吸熱部，其中圖3為吸熱部之分解示意圖。如圖3所示，在本發明之另一實施例中，吸熱部10a之第一突擴管12a與第二突擴管13a的形狀為一長條柱體。進液接口121設置於第一突擴管12a之一端，且出液接口131設置於第二突擴管13a之一端。冷卻液60在吸熱部10a內之流動方向如圖3之箭號所示，冷卻液60先由上往下經由進液接口121進入第一突擴管12a後，再由左往右流入吸熱塊11之複數個流通道111。已吸收外部發熱元件90所產生之熱之冷卻液60再由左往右流出複數個流通道111進入第二突擴管13a，最後冷卻液60再由下往上經由出液接口131流入第二傳輸管30。

此外，如圖2及圖3所示，在本發明之一實施例中，吸熱塊11之複數個流通道111大致為圓形管徑，但本發明不以此為限，複數個流通道111亦可為其他形狀。外部發熱元件90

以下請參考圖4及圖5關於依據本發明之另一實施例之吸熱塊，其中圖4及圖5為吸熱塊之示意圖。

如圖4所示，在本發明之另一實施例中，吸熱塊11a之複數個流通道111a可以是方形管徑；或者，如圖5所示，在本發明之再一實施例中，吸熱塊11b之複數個流通道111b可以是星形管徑，但本發明不以上述實施例為限。

此外，本發明之複數個流通道111、111a、111b亦可任意與第一突擴管12、12a或第二突擴管13、13a搭配。再者，為了進一步提高吸熱塊11之吸熱效率，本發明也可以在複數個流通道111、111a、111b內設置散熱片或內螺旋紋。

以下請參考圖6關於依據本發明之另一實施例之液冷式散熱裝置，其中圖6為液冷式散熱裝置之分解示意圖。

如圖6所示，在本發明之另一實施例中，液冷式散熱裝置1a包括吸熱部10、第一傳輸管20、第二傳輸管30、散熱部40以及幫浦50，幫浦50可用以加速推動冷卻液60的散熱循環，以供將散熱部40散熱後回到過冷狀態之冷卻液60泵入第一傳輸管20內，以使冷卻液60再度進入吸熱部10，而進行冷卻外部發熱元件90的散熱循環。於本實施例中，幫浦50係設於第一傳輸管20，惟本發明並不限於此。

綜上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均顯示其迥異於習知技術之特徵。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了便於說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。

1、1a．．．液冷式散熱裝置

10、10a．．．吸熱部

11．．．吸熱塊

12、12a．．．第一突擴管

111、111a、111b．．．流通道

13、13a．．．第二突擴管

121．．．進液接口

122、132．．．吸熱塊接口

20．．．第一傳輸管

40．．．散熱部

131．．．出液接口

42．．．散熱片

30．．．第二傳輸管

60．．．冷卻液

41．．．風扇

90．．．外部發熱元件

50．．．幫浦

圖1係依據本發明之一實施例之液冷式散熱裝置之分解示意圖。

圖2係依據本發明之一實施例之液冷式散熱裝置之吸熱部之分解示意圖。

圖3係依據本發明之另一實施例之液冷式散熱裝置之吸熱部之分解示意圖。

圖4係依據本發明之另一實施例之吸熱塊之示意圖。

圖5係依據本發明之再一實施例之吸熱塊之示意圖。

圖6係依據本發明之另一實施例之液冷式散熱裝置之分解示意圖。

1．．．液冷式散熱裝置

10．．．吸熱部

11．．．吸熱塊

12．．．第一突擴管

13．．．第二突擴管

42．．．散熱片

20．．．第一傳輸管

40．．．散熱部

30．．．第二傳輸管

41．．．風扇

90．．．外部發熱元件

60．．．冷卻液

Claims (11)

1. 一種液冷式散熱裝置，包括：一吸熱部，該吸熱部包括：一吸熱塊，用以與一外部發熱元件接觸，該吸熱塊內部包括複數個流通道，用以讓一冷卻液在該複數個流通道內流動，以吸收該外部發熱元件所產生之熱；一第一突擴管，其係與該吸熱塊之一側連接，用以讓該冷卻液流入該複數個流通道內；以及一第二突擴管，其係與該吸熱塊之另一側連接，用以讓該冷卻液流出該複數個流通道；一第一傳輸管，其係與該第一突擴管連接；一第二傳輸管，其係與該第二突擴管連接；以及一散熱部，其係分別與該第一傳輸管以及該第二傳輸管連接，使得該吸熱部、該散熱部與該第一傳輸管以及該第二傳輸管之間形成一迴路，讓該冷卻液得以在該迴路內流動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之液冷式散熱裝置，其中該複數個流通道之各個流通道之管徑實質上小於3 mm。
3. 如申請專利範圍第2項所述之液冷式散熱裝置，其中該複數個流通道之各個流通道實質上為圓形管徑。
4. 如申請專利範圍第2項所述之液冷式散熱裝置，其中該複數個流通道之各個流通道實質上為方形管徑或星形管徑。
5. 如申請專利範圍第2項所述之液冷式散熱裝置，其中該第一突擴管或該第二突擴管實質上為三角形。
6. 如申請專利範圍第2項所述之液冷式散熱裝置，其中該第一突擴管或該第二突擴管實質上為長條柱體，該第一傳輸管係與該第一突擴管之一端連接，該第二傳輸管係與該第二突擴管之一端連接。
7. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之液冷式散熱裝置，更包括一幫浦，該幫浦係設於該第一傳輸管。
8. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之液冷式散熱裝置，其中該散熱部更包括一風扇以及一散熱片。
9. 如申請專利範圍第1至6項任一項所述之液冷式散熱裝置，其中該吸熱部係由一具高熱傳導(Thermal Conductivity)性質之材料所製成。
10. 如申請專利範圍第9項所述之液冷式散熱裝置，其中該吸熱部係由銅所製成。
11. 如申請專利範圍第6項所述之液冷式散熱裝置，該第一突擴管包括一進液接口，第二突擴管包括一出液接口，且該第一突擴管及該第二突擴管分別設於該吸熱塊之相對兩端，其中該冷卻液由該進液接口進入該第一突擴管後，該冷卻液由該吸熱塊之一端進入該複數個流通道進行熱交換並流往該吸熱塊之另一端，以進入該第二突擴管，最後該冷卻液再經由該出液接口離開該第二突擴管。