TWI589828B - 液冷裝置及系統 - Google Patents

Description

液冷裝置及系統

本創作係有關於液冷裝置。

在電子裝置運行中，CPU或其他處理器運作過程中產生的熱必須快速且有效的消散。而目前被廣泛應用CPU或其他處理器的冷卻手段以空氣冷卻裝置為主，主要以散熱器及風扇作為散熱的手段。另外一種係利用冷卻液來冷卻CPU或其他處理器，這樣的水冷技術例如美國公告專利號8245764(US 8245764)揭示一種發熱元件之冷卻系統，包括：一雙面基座，用來容置一泵浦使一冷卻冷卻液體循環，該泵浦包括一定子及一推動器，該推動器設在該基座底側，該定子設在該基座的頂側與該冷卻液體隔離；一儲液室，係供該冷卻液體通過其內，該儲液室包括：一泵浦腔室，包括該推動器並形成在該基座的下方，至少一推動器蓋體界定該泵浦腔室，且具有一或數個流道供該冷卻液體流通；一熱交換腔室，形成在該泵浦腔室的下方且垂直的與該泵浦腔室間隔，該泵浦腔室及該熱交換腔室係為分開的腔室並經該一或數個通道流動地的連接一起；一熱交換介面，該熱交換介面形成該熱交換腔室之一側邊，且與一發熱元件接觸；及一散熱器，流動地連接該儲液室以令該冷卻液體散熱。又如美國專利公開20050069432A1揭示一種具有泵浦的電子裝置，該電子裝置包括一儲液殼體具有一發熱元 件、一散熱部用以對該發熱元件散熱，一泵浦單元具有一推動器及一吸熱部係熱連接該發熱元件，其中該泵浦單元藉由該推動器的轉動供應冷卻液體至該散熱部，且該冷卻液體在該吸熱部及該散熱部之間的一循環路徑循環，以透過該冷卻液體將該發熱元件產生的熱傳遞到散熱部。該泵浦單元的推動器的中央跟發熱元件的中央分離設置。但是習知的零件多，零件間的結構處容易損壞，造成容易漏水。

本創作之主要目的在提供一種單一熱交換腔室內容設泵浦及複數散熱鰭片的液冷結構，比目前液冷裝置的體積更小，且冷卻效率更高，並且能夠降低生產成本，提高產量的液冷裝置及系統。

本創作之另一目的在提供一種推動器設置在偏離一熱交換腔室的一中央區域內，且複數鰭片配合該推動器的位置設置，以使被該推動器推動的冷卻液體迅速循環通過該複數散熱鰭片的液冷裝置及系統。

為達上述目的，本創作係提供一種液冷裝置，包括：一儲液殼體，具有一熱交換腔室及一入口及一出口，該入口及該出口係連通該熱交換腔室，該熱交換腔室係供一冷卻液體通過其內；一泵浦元件，用以循環該冷卻液體，包括一定子及一轉子，該轉子連接一推動器，且該轉子及該推動器設置在偏離該熱交換腔室的一中央區域內，其中該推動器係對應該入口且暴露在該熱交換腔室的冷卻液體中；一熱交換元件，連接該儲液殼體，形成該熱交換腔室的一底邊，具有一熱接觸面及一熱交換面，該熱交換面與該熱交換腔室內的冷卻液體接觸，且該熱交換面上界定一入水區域對應該推動器，並且在該熱交換面上的其餘區域設有複數散熱鰭片。

在一實施，該儲液殼體具有一頂板形成該熱交換腔室的頂邊相對該熱交換元件，該熱交換腔室位於該頂板及該熱交換元件之間。

在一實施，該等鰭片係放射狀的間隔排列，且每一鰭片具有一第一端對應該推動器，及一第二端放射狀地延伸遠離該入水區域。

在一實施，每一散熱鰭片係從第一端彎曲延伸到第二端。

在一實施，每一散熱鰭片分別具有一相同或不同的高度。

在一實施，該熱交換界面上設有複數導流槽，每一導流槽位於兩散熱鰭片之間。

在一實施，該儲液殼體與該蓋體之間具有一第一密封元件，該儲液殼體與該熱交換元件之間具有一第二密封元件。

在一實施，該定子設置在該熱交換腔室外，且藉由該蓋體阻擋隔離該熱交換腔室內的冷卻液體接觸該定子。

在一實施，該定子設置在該熱交換腔室內，位於該熱交換元件的熱交換面上。

本創作另外提供一種液冷系統，包括：一儲液殼體，具有一熱交換腔室及一入口及一出口，該入口及該出口係連通該熱交換腔室，該熱交換腔室係供一冷卻液體通過其內；一泵浦元件，用以循環該冷卻冷卻液體，包括一定子及一轉子，該轉子連接一推動器，且該轉子及該推動器設置在偏離該熱交換腔室的一中央區域內，其中該推動器係對應該入口且暴露在該熱交換腔室的冷卻液體中；一熱交換元件，連接該儲液殼體，形成該熱交換腔室的頂邊，具有一熱接觸面及一熱交換面，該熱交換面與該熱交換腔室內的冷卻液體接觸，且該熱交換面上界定一入水區域對應該推動器，並 且在該熱交換面上的其餘區域設有複數散熱鰭片；一散熱器，連接該儲液殼體以令該冷卻液體散熱。

在一實施，該散熱器係利用可繞管連接該儲液殼體，且該散熱器遠離該儲液殼體。

10‧‧‧液冷裝置

11‧‧‧儲液殼體

111‧‧‧熱交換腔室

112‧‧‧入口

113‧‧‧出口

12、42‧‧‧泵浦元件

121、421‧‧‧定子

122、422‧‧‧轉子

123、423‧‧‧推動器

13、43‧‧‧熱交換元件

131、431‧‧‧熱接觸面

1311、4311‧‧‧入水區域

132、432‧‧‧熱交換面

133、433‧‧‧散熱鰭片

1331、4331‧‧‧第一端

1332、4332‧‧‧第二端

134‧‧‧導流槽

1334‧‧‧凹槽

15‧‧‧頂板

151‧‧‧凹槽

152‧‧‧中空凸筒

16‧‧‧第一墊圈

17‧‧‧第二墊圈

18、28‧‧‧電路板

20‧‧‧散熱器

201‧‧‧散熱器入口

202‧‧‧散熱器出口

21‧‧‧第一可繞管

22‧‧‧第二可繞管

30‧‧‧風扇

424‧‧‧隔離外殼

45‧‧‧頂板

下列圖式之目的在於使本發明能更容易被理解，於本文中會詳加描述該些圖式，並使其構成具體實施例的一部份。透過本文中之具體實施例並參考相對應的圖式，俾以詳細解說本發明之具體實施例，並用以闡述發明之作用原理。

第1A圖係為本創作第一實施之立體分解示意圖；第1B圖係為本創作第一實施之立體組合示意圖；第1C圖係為本創作第一實施之剖視示意圖；第2A~2D圖係為熱交換元件之其他態樣之示意圖；第3圖係為本創作與散熱器連接之示意圖；第4A圖係為本創作第二實施之立體分解示意圖；第4B圖係為本創作第二實施之立體組合示意圖；第4C圖係為本創作第二實施之框體及熱交換元件組合之俯視示意圖；第4D圖係為本創作第二實施之組合剖視示意圖；第5A圖係為本創作第二實施與散熱器連接之第一示意圖；第5B圖係為本創作第二實施與散熱器連接之第二示意圖。

本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。

請參第1A圖係為本創作第一實施之立體分解示意圖：第1B圖係為本創作第一實施之立體組合示意圖：第1C圖係為本創作第一實施之剖視示意圖。如圖所示液冷裝置10包括一儲液殼體11、一泵浦元件12及一熱交換元件13，該儲液殼體11具有一熱交換腔室111、一入口112及一出口113，該熱交換腔室111形成在該儲液殼體11內係供一冷卻液體通過，該入口112及該出口113係從儲液殼體11的側邊貫穿該儲液殼體11，且連通該熱交換腔室111，例如但不限制該入口112及該出口113彼此斜對角的方位對應，這樣設置可以使該入口112與該出口113有最長的直線距離，冷卻液體從該入口112進入該熱交換腔室111，然後從該出口113流出熱交換腔室111。儲液殼體11具有一頂板15形成該熱交換腔室111的一頂邊，該頂板15在本實施表示跟儲液殼體11為分離的元件，跟該儲液殼體11結合後構成該儲液殼體11的一部份，結合的方式可以例如螺鎖、黏接或焊接或其他可易於思及的結合方式等等。頂板15與該儲液殼體11之間具有一第一墊圈16。在其他可能的實施，該頂板15係一體成型的成為儲液殼體11的一部份，這樣可以省略墊圈的設置。儲液殼體11跟該頂板15可以是金屬或塑料製成。

該泵浦元件12包括一定子121及一轉子122及一推動器123，該轉子122連接該推動器123，且轉子122及推動器123設置在偏離該熱交換腔室111的一中央區域位置，該推動器123係對應該入口112且暴露在該熱交換腔室111的冷卻液體中，該定子121設置在該熱交換腔室111外，且藉由該頂板15阻擋隔離該熱交換腔室111內的冷卻液體接觸該定子121。在本實施該頂板15設有一凹槽151容納該定子121，且在該凹槽151內設有一中空凸筒152容納在該熱交換腔室111內的轉子122，藉此該定子121隔著該頂板15對應該轉子122，以驅動該轉子122帶動該推動器123轉動。再者 該定子121連接一電路板18，以獲取產生磁場的電能，該電路板18在例如但不限制設置在該頂板15上跟該定子121同一側。

該熱交換元件13可以例如螺鎖或焊接或黏接的方式連接該儲液殼體11以構成該儲液殼體11的一部份，進而形成該熱交換腔室111的一底邊，該熱交換腔室111則位於該頂板15及該熱交換元件13之間，且一第二墊圈17設置在該儲液殼體11與該熱交換元件13之間，用以增加儲液殼體11與熱交換元件13之間的結合密度，防止熱交換腔室11內的冷卻液體滲漏。該熱交換元件13由高導熱金屬如鋁、銅或金或銀等製成，且具有一熱接觸面131與一發熱元件接觸，及一熱交換面132係與該熱交換腔室11內的冷卻液體接觸，藉此將發熱元件的熱透過該熱交換元件13傳導至熱交換腔室111的冷卻液體。

再者，該熱交換面132上界定一入水區域1311對應容納該推動器123，並且在該熱交換面132上的其餘區域設有複數散熱鰭片133 ，該 等散熱鰭片133係從該入水區域1311的外側延伸遠離該入水區域並放射狀的間隔排列，且每一散熱鰭片133具有一第一端1331對應該推動器123且沒有延伸到該入水區域1311，及一第二端1332放射狀地延伸遠離該入水區域1311。藉由前述該等散熱鰭片133的設置，當推動器123轉動進而擾動該熱交換腔室111內的冷卻液體，該冷卻液體被推動器123帶動經過該等散熱鰭片133然後從該出口113流出。

尤其要說明的，前述該等散熱鰭片133在第1A圖係表示每一散熱鰭片133分別具有相同的高度。但是在另一實施如第2A圖所示每一散熱鰭片133分別具有不同的高度。在另一實施如第2B圖該熱交換元件13的熱交換面132上設有複數導流槽134，每一導流槽134位於兩散熱鰭片133之間，以幫助導引冷卻液體。在另一實施如第2C圖該每一散熱鰭片133開設有凹槽 1334。在另一實施如第2D圖該每一散熱鰭片133從第一端1331波浪狀的延伸到第二端1332。

請參第3圖係為本創作第一實施的液冷裝置與散熱器連接構成液冷系統之示意圖。如圖所示一散熱器20係遠離該液冷裝置10的儲液殼體11。該散熱器20具有一散熱器入口201及一散熱器出口202，一第一可繞管21及一第二可繞管22連接該散熱器20及液冷裝置10之間。其中該第一可繞管21的一端連接該散熱器出口202，另一端連接該儲液殼體11的入口112。該第二可繞管22的一端連接該散熱器入口201，另一端連接該儲液殼體11的出口113。再者，散熱器20可連接一風扇30幫助該散熱器20散熱。在熱交換腔室111內的冷卻液體受熱後從出口113排出後經由第二可繞管22流至該散熱器20，然後通過散熱器20散熱後，從散熱器出口202經過該第一可繞管21，然後從入口112流入儲液殼體11的熱交換腔室111內。藉由冷卻液體這樣的循環以對發熱元件散熱。

請繼續參閱第4A圖係為本創作第二實施之立體分解示意圖：第4B圖係為本創作第二實施之立體組合示意圖：第4C圖係為本創作第二實施之框體及熱交換元件組合之俯視示意圖：第4D圖係為本創作第二實施之剖視示意圖。本實施與前述第一實施大致上相同，相同的元件用相同的符號表示。如圖所示，本實施與前述實施的差異在於該泵浦元件42的定子421、轉子422及推動器423皆設置在該熱交換腔室111內，該定子421被包覆在一隔離外殼424內防止熱交換腔室111內冷卻液體接觸該定子421。如圖所示該泵浦42設置在該熱交換元件43的熱交換面432上。電路板28係可以選擇設置在該隔離外殼424內，如第4D圖所示，電路板28的電線穿過該隔離外殼424及儲液殼體11連接在外在電源(無圖示)。在其他可行實施該電路板28可設置在該頂 板45外露在環境的一側面上，然後透過電路板28的電線貫穿該儲液殼體11及該隔離外殼424連接該定子421(無圖示)。隔離外殼424及儲液殼體11被貫穿處會被密封起來，以防止冷卻液體流入隔離外殼422及防止滲漏。

該熱交換元件43具有一熱接觸面431與一發熱元件接觸，及一熱交換面432係與該熱交換腔室11內的冷卻液體接觸，藉此將發熱元件的熱透過該熱交換元件43傳導至熱交換腔室111的冷卻液體。再者，該熱交換面432上界定一入水區域4311靠近該入口112，該定子421設置在該入水區域4311，並且在該熱交換面432上的其餘區域設有複數散熱鰭片433，該等散熱鰭片433係放射狀的間隔排列，且每一散熱鰭片433具有一第一端4331對應該推動器423，及一第二端4332放射狀地延伸遠離該入水區域4311。藉由前述該等散熱鰭片433的設置，當推動器423轉動進而擾動該熱交換腔室111內的冷卻液體，該冷卻液體被推動器423帶動經過該等散熱鰭片433然後從該出口113流出。

請繼續參閱第5A圖係為本創作第二實施與散熱器連接之第一示意圖：第5B圖係為本創作第二實施與散熱器連接之第二示意圖。如第5A圖所示，散熱器20與液冷裝置10的連接方式與前述的第一實施的第3圖相同。另外，如第5B圖所示，在第二實施的儲液殼體11的入口112設置在該頂板45上，且對應該泵浦元件42，藉由這樣設置，該泵浦元件42位於入口112的下方，因此泵浦元件42的推動器423可將從上方流入的冷卻液體推動往複數散熱鰭片433流動。

藉由上述結構，本創作在單一熱交換腔室內容設泵浦及複數散熱鰭片的液冷結構，比目前液冷裝置的體積更小，且冷卻效率更高，並且能夠降 低生產成本，提高產量的液冷裝置及系統。再者將泵浦元件的推動器設置在偏離一熱交換腔室的一中央區域內，且複數鰭片配合該推動器的位置設置，以使被推動器推動的冷卻液體迅速循環通過該複數散熱鰭片的液冷裝置及系統。

惟以上所述者，僅係本創作之較佳可行之實施例而已，舉凡利用本創作上述之方法、形狀、構造、裝置所為之變化，皆應包含於本案之權利範圍內。

10‧‧‧液冷裝置

11‧‧‧儲液殼體

111‧‧‧熱交換腔室

112‧‧‧入口

113‧‧‧出口

12‧‧‧泵浦元件

121‧‧‧定子

122‧‧‧轉子

123‧‧‧推動器

13‧‧‧熱交換元件

131‧‧‧熱接觸面

1311‧‧‧入水區域

132‧‧‧熱交換面

133‧‧‧散熱鰭片

1331‧‧‧第一端

1332‧‧‧第二端

15‧‧‧頂板

151‧‧‧凹槽

152‧‧‧中空凸筒

16‧‧‧第一墊圈

17‧‧‧第二墊圈

18‧‧‧電路板

Claims (9)

1. 一種液冷裝置，包括：一儲液殼體，具有一熱交換腔室及一入口及一出口，該入口及該出口係連通該熱交換腔室，該熱交換腔室係供一冷卻液體通過其內；一泵浦元件，用以循環該冷卻液體，包括一定子及一轉子，該轉子連接一推動器，且該轉子及該推動器設置在偏離該熱交換腔室的一中央位置，其中該推動器係對應該入口且暴露在該熱交換腔室的冷卻液體中；一熱交換元件，連接該儲液殼體，形成該熱交換腔室的一底邊，具有一熱接觸面及一熱交換面，該熱交換面與該熱交換腔室內的冷卻液體接觸，且該熱交換面上界定一入水區域及其餘區域，該入水區域位於該熱交換面上的一隅對應容納該推動器，其中該推動器係佔據該入水區域，該其餘區域設有複數散熱鰭片從該入水區域的外側放射狀的延伸遠離該入水區域並間隔排列，且每一散熱鰭片具有一第一端對應位於該入水區域的推動器，及一第二端遠離該入水區域，其中該第一端沒有延伸到該入水區域。
2. 如請求項1所述之液冷裝置，其中該儲液殼體具有一頂板形成該熱交換腔室的頂邊相對該熱交換元件，該熱交換腔室位於該頂板及該熱交換元件之間。
3. 如請求項1所述之液冷裝置，其中每一散熱鰭片係從第一端波浪狀的延伸到第二端。
4. 如請求項1所述之液冷裝置，其中每一散熱鰭片分別具有相同或不同的一高度。
5. 如請求項1所述之液冷裝置，其中該熱交換面上設有複數導流槽，每一導流槽位於兩散熱鰭片之間。
6. 如請求項2所述之液冷裝置，其中該定子設置在該熱交換腔室外，且該頂板阻擋隔離該熱交換腔室內的冷卻液體接觸該定子。
7. 如請求項1所述之液冷裝置，其中該定子設置在該熱交換腔室內，且位於該熱交換元件的熱交換面上。
8. 一種液冷系統，包括：一儲液殼體，具有一熱交換腔室及一入口及一出口，該入口及該出口係連通該熱交換腔室，該熱交換腔室係供一冷卻液體通過其內；一泵浦元件，用以循環該冷卻液體，包括一定子及一轉子，該轉子連接一推動器，且該轉子及該推動器設置在偏離該熱交換腔室的一中央區域內，其中該推動器係對應該入口且暴露在該熱交換腔室的冷卻液體中；一熱交換元件，連接該儲液殼體，形成該熱交換腔室的一底邊，具有一熱接觸面及一熱交換面，該熱交換面與該熱交換腔室內的冷卻液體接觸，且該熱交換面上界定一入水區域及其餘區域，該入水區域位於該熱交換面上的一隅對應容納該推動器，其中該推動器係佔據該入水區域，該其餘區域設有複數散熱鰭片從該入水區域的外側放射狀的延伸遠離該入水區域，且該等散熱鰭片係間隔排列，且每一散熱鰭片具有一第一端對應該位於該入水區域的推動器，及一第二端遠離該入水區域，其中該第一端沒有延伸到該入水區域；一散熱器，連接該儲液殼體以令該冷卻液體散熱。
9. 如請求項8所述之液冷系統，其中該散熱器係利用一第一可繞管連接該儲液殼體的入口及一第二可繞管連接該儲液殼體的出口，且該散熱器遠離該儲液殼體。