TWI642890B - 水冷裝置之熱交換結構 - Google Patents

Abstract

一種水冷裝置之熱交換結構，係包含：一本體、一第一致冷晶片；該本體具有至少一第一空間並連接至少一第一孔口及至少一第二孔口，所述第一空間具有一第一開放側，所述第一空間具有冷卻流體；該第一致冷晶片具有一第一冷面及一第一熱面，所述第一冷面與該本體之第一開放側對接，並所述第一致冷晶片封閉該本體之第一開放側，並透過該第一致冷晶片直接對第一空間內之冷卻流體直接冷卻，進一步提升水冷裝置冷卻冷卻流體之冷卻效率者。

Description

水冷裝置之熱交換結構

一種水冷裝置之熱交換結構，尤指一種以致冷晶片作為主動式冷卻介面對發熱源進行冷卻之的水冷裝置之熱交換結構。

傳統對發熱源進行解熱之水冷裝置或散熱模組主要係由單一或複數散熱單元相互組合所構成，該等散熱單元有散熱器、均溫板、熱管等，而其中由銅或鋁不銹鋼、鈦或其他合金等材質所製成的均溫板、熱管主要係作為吸熱熱傳導熱之用途使用。

另者，水冷裝置中亦有透過水冷方式對發熱源進行散熱之結構，此種水冷方式主要透過於底部設置銅或鋁、不銹鋼、鈦或其他合金等熱傳導性質較佳的材質製成之導熱底板，並該導熱底板一側直接接觸發熱源，該導熱底板的另一側設置複數鰭片或鰭柱作為增加散熱面積使用，而具有複數鰭片或鰭柱的這一側與一具有容水腔室的本體對應組設，並由該本體充滿冷卻流體的容水腔室對其散熱達到散熱之效果。

水冷式水冷裝置將冷卻流體透過循環之方式將前述導熱底板所吸附的熱量冷卻並帶走並將冷卻流體引導至外部的水箱單元進行冷卻循環後再度引導至本體內再次進行熱交換循環，進而達到散熱的效果，但當發熱源之熱量過高時， 而水冷裝置雖提供發熱源熱交換冷卻工作，但若被引導至外部冷卻之冷卻流體未被冷卻而又被再次引導進入本體內進行熱交換時，則水冷裝置即無法對發熱源進行冷卻降溫之工作，故雖水冷式水冷裝置具有較氣冷式水冷裝置具有較佳之散熱效果，但若負責進行熱交換工作之冷卻流體，被引導致外部冷卻時仍未能被確實冷卻時，則無法確實發揮冷卻發熱源之效能。

爰此，為解決上述習知技術之缺點，本發明之主要目的，係提供一種可大幅提升水冷裝置之熱交換結構。

為達上述之目的，本發明係提供一種水冷裝置之熱交換結構，係包含：一本體、一第一致冷晶片；所述本體具有至少一第一空間並連接至少一第一孔口及至少一第二孔口，所述第一空間具有一第一開放側，所述第一空間具有冷卻流體；所述第一致冷晶片具有一第一冷面及一第一熱面，所述第一冷面與該本體之第一開放側對接，並所述第一致冷晶片封閉該本體之第一開放側。

透過本發明直接以第一致冷晶片結合冷卻冷卻流體的水箱單元，由第一致冷晶片之第一冷面直接對水箱單元內的冷卻流體進行冷卻，其冷卻效率更優於氣冷之冷卻效率，可提供更佳的冷卻效能者。

1‧‧‧水冷裝置之熱交換結構

11‧‧‧本體

111‧‧‧第一空間

111a‧‧‧第一縱向水道

111b‧‧‧第二縱向水道

111c‧‧‧第一橫向水道

111d‧‧‧第二橫向水道

111e‧‧‧第三橫向水道

111f‧‧‧第四橫向水道

111g‧‧‧中央轉換區

111h‧‧‧第一儲水室

111i‧‧‧第二儲水室

111j‧‧‧第一孔洞

111k‧‧‧第二孔洞

112‧‧‧第一孔口

113‧‧‧第二孔口

114‧‧‧第一開放側

115‧‧‧隔版

116‧‧‧水道

117‧‧‧第二開放側

12‧‧‧第一致冷晶片

121‧‧‧第一冷面

121a‧‧‧第一凸體

122‧‧‧第一熱面

122a‧‧‧第一散熱鰭片

13‧‧‧第二致冷晶片

131‧‧‧第二冷面

131a‧‧‧第二凸體

132‧‧‧第二熱面

132a‧‧‧第二散熱鰭片

2‧‧‧冷卻流體

3‧‧‧第一管體

4‧‧‧第二管體

5‧‧‧第三管體

6‧‧‧泵浦

7‧‧‧水冷頭

8‧‧‧發熱源

第1圖係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第一實施例之立體分解圖；第2圖係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第一實施例之分解剖視圖；第3圖係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第二實施例之立體分解圖； 第4圖係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第三實施例之立體分解圖；第5圖係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第四實施例之立體分解圖；第6圖係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第五實施例之分解剖視圖。

本發明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。

請參閱第1、2圖，係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第一實施例之立體分解及本體分解剖視圖，如圖所示，本發明水冷裝置之熱交換結構1，係包含：一本體11、一第一致冷晶片12；所述本體11具有至少一第一空間111並連接至少一第一孔口112及至少一第二孔口113，所述第一空間111具有一第一開放側114，所述第一空間111具有冷卻流體2。

所述第一致冷晶片12具有一第一冷面121及一第一熱面122，所述第一冷面121與該本體11之第一開放側114對接，並所述第一致冷晶片12封閉該本體11之第一開放側114。

所述第一空間111中具有複數隔版115，該等隔版115形成複數水道116，該等水道116連接前述第一孔口112及該第二孔口113。

本實施例本體11係為水冷裝置之水箱單元，主要作為冷卻流體2使用，並本實施例另外揭示有一第一管體3及一第二管體4及一第三管體5及一泵浦6及一水冷頭7，所述本體11透過第一、二管體3、4與該泵浦6及該水冷頭7連接，所述第三管體5連接該泵浦6及該水冷頭7。

所述第一致冷晶片12之第一冷面121可延伸複數第一凸體121a，該等第一凸體121a係為鰭片或鰭柱其中任一，該等第一凸體121a係可增加冷卻流體2與該第一冷面121之接觸面積提升冷卻效率。

本實施例主要揭示水冷裝置之使用狀態，當對一發熱源8進行解熱工作時，由該水冷頭7直接與該發熱源8直接貼設，再由該水冷頭7吸附該發熱源8所產生之熱量，並水冷頭7內部流動的冷卻流體2將該熱量帶離該水冷頭7，再由該第二管體4引導進入該水箱單元(本體11)內部進行冷卻，並因本體11之第一空間111直接與該第一致冷晶片12之第一冷面121結合，由該第一冷面121直接對該冷卻流體2進行冷卻，受到冷卻後之冷卻流體2再經由該第一管體3流經由泵浦6，再由泵浦6透過第三管體5輸送重回該水冷頭7重新進行冷卻循環，藉此由該第一致冷晶片12提供低溫直接對冷卻流體2進行冷卻，相較於傳統水箱單元透過氣冷等方式冷卻效率更佳。

請參閱第3圖，係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第二實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例部分結構與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例差異在於所述本體11之第一空間111具有複數第一縱向水道111a及複數第二縱向水道111b及一第一橫向水道111c及一第二橫向水道111d及一第三橫向水道111e及一第四橫向水道111f及一中央轉換區111g及一第一儲水室111h及一第二儲水室111i。

該等第一縱向水道111a兩端分別連接所述第一、二橫向水道111c、111d及該第一儲水室111h，所述第二縱向水道111b兩端分別連接所述第三、四橫向水道111e、111f及該第二儲水室111i，所述第一、二、三、四橫向水道111c、111d、111e、 111f連接該中央轉換區111g，所述第一孔口112連接該第一儲水室111h，所述第二孔口113連接該第二儲水室111i，所述中央轉換區111g設有一泵浦6。

所述中央轉換區111g具有複數第一孔洞111j及複數第二孔洞111k，該等第一孔洞111j連通該第一、二橫向水道111c、111d，該等第二孔洞111k連通該第三、四橫向水道111e、111f。

本實施例本體11係為一水箱單元，主要作為提供冷卻冷卻流體2使用，當冷卻流體2由第一孔口112進入該本體11之第一儲水室111h時，再透過與該第一儲水室111h連接之第一縱向水道111a向該第一、二橫向水道111c、111d流動，並由該第一、二橫向流道111c、111d匯集後輸送至該中央轉換區111g中，再由設於該中央轉換區111g中之泵浦6驅動該冷卻流體2由該第三、四橫向流道111e、111f向該等第二縱向水道111b流動，再由該該等第二縱向水道111b引導該冷卻流體2向該第二儲水室111i流動，並因該第一空間111之第一開放側114係由該第一致冷晶片12之第一冷面121對接且封閉(參閱第1圖)，該第一冷面121係可直接提供冷卻流體2冷卻，相較於傳統習知僅透過空冷之冷卻效率更佳。

請參閱第4圖，係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第三實施例之立體圖，如圖所示，本實施例部分結構與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例差異在於所述第一致冷晶片12之第一熱面122延伸複數第一散熱鰭片122a，所述第一熱面122所延伸之該等第一散熱鰭片122a主要作為提升第一致冷晶片12之散熱效能所使用，並亦可相對該等第一散熱鰭片122a對接一散熱風扇(圖中未示)，由該散熱風扇提供該等第一散熱鰭片122a強制散熱之效果。

請參閱第5圖，係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第四實施例之立體圖，如圖所示，本實施例部分結構與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例差異在於本實施例之第一空間111中設有一泵浦6，所述泵浦6即可自行引導冷卻流體2無須另外外接一泵浦，本實施例第一空間111另有設置引導水道111m令冷卻流體2流動更為順暢。

請參閱第6圖，係為本發明水冷裝置之熱交換結構之第五實施例之組合剖視圖，如圖所示，本實施例部分結構與前述第一實施例相同，故在此將不再贅述，惟本實施例與前述第一實施例差異在於所述本體11具有一第二開放側117及一第二致冷晶片13，所述第二致冷晶片13具有一第二冷面131及一第二熱面132，所述第二開放側117設於該本體11之第一開放側114的另一側，並所述第二致冷晶片13之第二冷面131對應封閉蓋合前述第二開放側117。

所述第二致冷晶片13之第二冷面131延伸複數第二凸體131a，該等第二凸體131a係為鰭片或鰭柱其中任一。所述第二致冷晶片13之第二熱面132延伸複數第二散熱鰭片132a。

本發明主要係透過以具有直接冷卻之效果的致冷晶片之冷面與水冷裝置之水箱單元內容置冷卻流體的空間直接結合，並由該致冷晶片之冷面直接對應該冷卻流體以低溫直接進行冷卻，給予冷卻流體直接冷卻之效果，更有效於傳統習知僅透過水箱單元循環擴散散熱之冷卻效率，有效增加冷裝置整體之散熱效能。

Claims (10)

1. 一種水冷裝置之熱交換結構，係包含：一本體，具有至少一第一空間並連接至少一第一孔口及至少一第二孔口，所述第一空間具有一第一開放側，所述第一空間具有一冷卻流體；一第一致冷晶片，具有一第一冷面及一第一熱面，所述第一冷面與該本體之第一開放側對接，並所述第一致冷晶片封閉該本體之第一開放側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述本體之第一空間具有複數第一縱向水道及複數第二縱向水道及一第一橫向水道及一第二橫向水道及一第三橫向水道及一第四橫向水道及一中央轉換區及一第一儲水室及一第二儲水室，該等第一縱向水道兩端分別連接所述第一、二橫向水道及該第一儲水室，所述第二縱向水道兩端分別連接所述第三、四橫向水道及該第二儲水室，所述第一、二、三、四橫向水道連接該中央轉換區，所述第一孔口連接該第一儲水室，所述第二孔口連接該第二儲水室，所述中央轉換區設有一泵浦，所述中央轉換區具有複數第一孔洞及複數第二孔洞，該等第一孔洞連通該第一、二橫向水道，該等第二孔洞連通該第三、四橫向水道。
3. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中具有一第一管體及一第二管體及一第三管體及一泵浦及一水冷頭，所述本體透過第一、二管體與該泵浦及該水冷頭連接，所述第三管體連接該泵浦及該水冷頭。
4. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述第一致冷晶片之第一熱面延伸複數第一散熱鰭片。
5. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述第一空間中具有複數隔版，該等隔版形成複數水道，該等水道連接前述第一孔口及該第二孔口。
6. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述第一空間中具有一泵浦。
7. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述本體具有一第二開放側及一第二致冷晶片，所述第二致冷晶片具有一第二冷面及一第二熱面，所述第二開放側設於該本體之第一開放側的另一側，並所述第二致冷晶片之第二冷面對應封閉蓋合前述第二開放側。
8. 如申請專利範圍第1項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述第一致冷晶片之第一冷面延伸複數第一凸體，該等第一凸體係為鰭片或鰭柱其中任一。
9. 如申請專利範圍第7項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述第二致冷晶片之第二冷面延伸複數第二凸體，該等第二凸體係為鰭片或鰭柱其中任一。
10. 如申請專利範圍第7項所述之水冷裝置之熱交換結構，其中所述第二致冷晶片之第二熱面延伸複數第二散熱鰭片。