TWI673466B - 液冷式散熱器 - Google Patents

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Abstract

一種液冷式散熱器，包括一殼體、至少二散熱鰭片組、一輸入管以及一輸出管。殼體具有以頂板、底板、前板、後板以及兩側板所構成的容置空間。至少二散熱鰭片組配置於容置空間內。輸入管配置於殼體的頂板、前板、後板或其中一側板且連通容置空間。輸出管配置於殼體的頂板、前板、後板或其中另一側板且連通容置空間。至少二散熱鰭片組具有不同排列密度與至少二散熱鰭片組具有不同鰭片厚度。

Description

液冷式散熱器
本發明是有關於一種散熱器，且特別是有關於一種液冷式散熱器。
傳統的投影機大多使用高壓汞燈做為投影時的光源，近來隨著半導體制程的進步，已發展出採用發光二極體或雷射二極體等半導體元件所製成的光源。因為半導體元件所製成的光源具備體積小、光源亮度高等優點。然而，體積小則具有半導體元件發熱密度較高的缺點，因此半導體元件對於散熱功效的要求更高。
現今，採用水冷散熱模組貼附於熱源以進行散熱，熱源先將其產生的廢熱傳導至散熱鰭片，同時使冷卻水流入散熱模組內，因此散熱鰭片再將廢熱傳遞至冷卻水中。冷卻水將廢熱帶離水冷散熱模組，再透過傳導與對流等方式將廢熱散失於外界中。然而，現有水冷散熱模組多數採用以金屬薄片沖壓成形的散熱鰭片，其熱傳導效果較差。冷卻水進入散熱模組內並接觸散熱鰭片，散熱鰭片的溫度隨著遠離熱源(高度上升)而下降，此說明散熱鰭片頂部的散熱效率並不佳。
本發明提供一種液冷式散熱器，可提升散熱鰭片組的整體熱導與熱傳性能。
本發明的液冷式散熱器包括一殼體、至少二散熱鰭片組、輸入管以及輸出管。殼體具有頂板、底板、前板、後板以及兩側板，且頂板、底板、前板、後板以及兩側板構成容置空間。至少二散熱鰭片組配置於容置空間內。輸入管配置於殼體的頂板、前板、後板或其中一側板且連通容置空間。輸出管配置於殼體的頂板、前板、後板或其中另一側板且連通容置空間。至少二散熱鰭片組具有不同排列密度與至少二散熱鰭片組具有不同鰭片厚度。冷卻液自輸入管流入殼體，並通過至少二散熱鰭片組，再由輸出管流出殼體。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組與兩側板相互間隔，以構成兩流通道，輸入管與輸出管分別連通兩流通道。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組的一延伸方向平行於前板與後板，冷卻液自其中一流通道沿著延伸方向流向另一流通道。
在本發明的一實施例中，上述的底板包括相對的一內表面與一外表面，其中至少二散熱鰭片組的其中之一接觸內表面且至少二散熱鰭片組的另一接觸頂板，外表面適於接觸一熱源。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組的其 中之一的排列密度小於至少二散熱鰭片組的另一的排列密度。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組的其中之一的任一鰭片厚度大於至少二散熱鰭片組的另一的任一鰭片厚度。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組分別具有多個鰭片間距，且些鰭片間距朝向兩側板，冷卻液流入些鰭片間距以通過至少二散熱鰭片組。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組的其中之一的任一鰭片間距大於至少二散熱鰭片組的另一的任一鰭片間距。
在本發明的一實施例中，上述的至少二散熱鰭片組的數量為多個，並相互堆疊於頂板與底板之間。
在本發明的一實施例中，還包括至少一隔板，配置於至少二散熱鰭片組之間且抵靠前板與後板。
在本發明的一實施例中，上述的至少一隔板與至少二散熱鰭片組為一體成型。
基於上述，本發明的液冷式散熱器適用於熱源的散熱，具有不同排列密度與不同鰭片厚度的至少二散熱鰭片組。其中，將排列密度較小但鰭片厚度較大的散熱鰭片組的其中之一配置在殼體的底板上，將排列密度較大但鰭片厚度較小的另一散熱鰭片組配置在散熱鰭片組的其中之一上方。由於散熱鰭片組的鰭片厚度較大，而有利於吸收熱源傳遞至底板廢熱。另一方面，當冷卻 液從至少一輸入管進入殼體並通過至少二散熱鰭片組時，由於排列密度較大的另一散熱鰭片組具有較大的熱傳面積，可將散熱鰭片組的廢熱快速傳遞至冷卻液，再由冷卻液將廢熱帶離殼體。因此本發明的液冷式散熱器，結合不同特性的至少二散熱鰭片組，可提升液冷式散熱器整體的熱傳性能與散熱功效。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧液冷式散熱器
110‧‧‧殼體
111‧‧‧頂板
112‧‧‧底板
113‧‧‧前板
114‧‧‧後板
115‧‧‧側板
120‧‧‧散熱鰭片組
120A‧‧‧第一散熱鰭片組
120B‧‧‧第二散熱鰭片組
130‧‧‧輸入管
140‧‧‧輸出管
150‧‧‧隔板
200‧‧‧熱源
300‧‧‧冷卻液
AS‧‧‧容置空間
A1、A2‧‧‧軸向
D1、D2‧‧‧鰭片間距
LD‧‧‧延伸方向
IS‧‧‧內表面
OS‧‧‧外表面
WP‧‧‧流通道
W1、W2‧‧‧鰭片厚度
圖1A為本發明一實施例的液冷式散熱器的外觀示意圖。
圖1B繪示圖1A的液冷式散熱器的透視示意圖。
圖1C繪示圖1A的液冷式散熱器的A-A截面示意圖。
圖1A為本發明一實施例的液冷式散熱器的外觀示意圖。圖1B繪示圖1A的液冷式散熱器的透視示意圖。圖1C繪示圖1A的液冷式散熱器的A-A截面示意圖。
參考參考圖1A，本實施例的液冷式散熱器100適於配置於熱源200上，以對於熱源200進行散熱，避免熱源200的溫度過高。其中熱源200例如是投影機的光源例如是發光二極體或者雷射二極體以及以陣列方式排列的發光二極體或者雷射二極體、 光調變器例如是反射式或透射式的空間光調變器，以反射式空間光調變器為例，反射式的矽基液晶(Liquid Crystal on Silicon，LCOS)或者數位微鏡元件(Digital Micro-mirror Device,DMD)，透射式的空間光調變器，例如透光液晶面板(Transparent Liquid Crystal Panel)。電腦的中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)或是其它會產生高熱的電子元件。液冷式散熱器100接觸熱源200的表面，並透過熱傳導的方式傳導熱源200所產生的廢熱到冷式散熱器100，在熱源200運作時可達到降溫功效，避免熱源200因溫度過高而影響其運作。
請參考圖1A至圖1C，本實施例的液冷式散熱器100包括殼體110、至少二散熱鰭片組120、輸入管130以及輸出管140。
殼體110具有頂板111、底板112、前板113、後板114以及兩側板115。且頂板111、底板112、前板113、後板114以及兩側板115相互接觸，以構成密閉的容置空間AS。此外，底板112包括相對的內表面IS與外表面OS，外表面OS適於直接接觸熱源200以進行熱傳導的散熱。
在本實施例中，至少二散熱鰭片組120例如是兩個且包括第一散熱鰭片組120A及第二散熱鰭片組120B。第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B分別具有不同的排列密度與不同的鰭片厚度，其中排列密度為單位面積中具有的鰭片數量。第一散熱鰭片組120A與第二散熱鰭片組120B分別具有多個鰭片。第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B皆配置於殼體110的 容置空間AS內且相互接觸，第一散熱鰭片組120A設置於底板112上且接觸內表面IS，第二散熱鰭片組120B設置在第一散熱鰭片組120A的上方且接觸殼體110的頂板111的內側面，其中第一散熱鰭片組120A設置於底板112與第二散熱鰭片組120B之間。在其它實施例中，至少二散熱鰭片組的數量可為多個，並相互堆疊於殼體的頂板與底板之間，此取決於液冷式散熱器的尺寸大小或是散熱需求而定。
在本實施例中，接觸底板112之內表面IS的第一散熱鰭片組120A的排列密度小於接觸頂板111之內側面的第二散熱鰭片組120B的排列密度。且第一散熱鰭片組120A的任一鰭片厚度W1大於第二散熱鰭片組120B的任一鰭片厚度W2。此處，由於第一散熱鰭片組120A的鰭片厚度W1較大，而有利於以熱傳導的方式吸收熱源200傳遞至底板112的廢熱，使得第一散熱鰭片組120A對於底板112的散熱效率較高，此外第一散熱鰭片組120A的排列密度較小，可讓冷卻液300較容易通過，也就是有大量的冷卻液300可流經第一散熱鰭片組120A的鰭片之間的空間。由於第二散熱鰭片組120B的鰭片厚度W2較小且排列密度較高，而讓第二散熱鰭片組120B的鰭片具有較大的熱傳面積，此有利於將熱傳導至第二散熱鰭片組120B的廢熱以熱傳的方式快速地傳遞至冷卻液300，藉由冷卻液300帶走廢熱。
輸入管130可選擇地配置於殼體110的頂板111、前板113、後板114或其中一側板115且連通容置空間AS。輸出管140 可選擇地配置於殼體110的頂板111、前板113、後板114或其中另一側板115且連通容置空間AS(圖1A、1B所示，以輸入管130與輸出管140均設置在前板113上為例)。其中，外部的冷卻液300自輸入管130流入殼體110，並通過第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B冷卻液300以吸收廢熱，冷卻液300再經由輸出管140流出殼體110，以完成單次的散熱循環過程。
補充而言，輸入管130的軸向A1與輸出管140的軸向A2例如是垂直或平行於殼體110的底板112與熱源200平面的法線方向。或是輸入管130的軸向A1與輸出管140的軸向A2可分別垂直或平行於底板112與熱源200平面的法線方向。上述的多種實施態樣，視液冷式散熱器的規格或需求而定，本發明並不加以限制。此外，當輸入管130的軸向A1垂直於殼體110的底板112時，使冷卻液300通過輸入管130，冷卻液300會進入容置空間AS並直接碰觸底板112，從而產生衝擊冷卻效應。
在本實施例中，第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B配置在容置空間AS的中央處，且與殼體110的兩側板115相互間隔，以構成兩流通道WP。其中第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B設置於兩流通道WP之間。此外，第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B相對於兩側板115的間隔距離為相同，且輸入管130與輸出管140分別連通相應的兩流通道WP。
進一步而言，第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B具有相同的延伸方向LD，延伸方向LD平行於前板113與後 板114，也就是第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B的延伸方向LD垂直於前板113與後板114的法線方向。第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B分別具有多個鰭片間距D1、D2，且多個鰭片間距D1、D2的開口處分別朝向兩側板115。第一散熱鰭片組120A的任一鰭片間距D1大於第二散熱鰭片組120B的任一鰭片間距D2。自輸入管130流入的冷卻液300，從其中一流通道WP沿著兩散熱鰭片組120A、120B的延伸方向LD流向另一流通道WP。
於流動過程中，冷卻液300分別流入多個鰭片間距D1、D2以通過並接觸第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B，其中冷卻液300通過多個鰭片間距D1的流量大於多個鰭片間距D2的流量。在本實施例中，鰭片間距D1與鰭片間距D2的比值為1.2~2.5，但不以此為限，可依據冷卻液300的流量而改變鰭片間距D1與鰭片間距D2的比值。
以此達到冷卻液300的流阻優化以及流動分配的功效，可將冷卻液300有效地應用以提升整體熱導與熱傳性能。
參考圖1C，在本實施例中，液冷式散熱器100還包括隔板150，配置於第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B之間且抵靠殼體110的前板113與後板114。隔板150用於分隔第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B，使冷卻液300於流動過程中產生分流以分別流入多個鰭片間距D1、D2。在本實施例中，隔板150與第一散熱鰭片組120A、第二散熱鰭片組120B為一體成 型的鍛造結構。於其它實施例中，兩散熱鰭片組與隔板是透過焊接而連接為一體，或是兩散熱鰭片組僅是抵靠接觸隔板而非為一體。於其它實施例中，兩散熱鰭片組無須隔板，兩散熱鰭片組直接接觸。
綜上所述，本發明的液冷式散熱器適用於熱源的散熱，具有不同排列密度與不同鰭片厚度的兩散熱鰭片組。其中，將排列密度較小但鰭片厚度較大的散熱鰭片組配置在殼體的底板上，將排列密度較大但鰭片厚度較小的散熱鰭片組配置在上方。由於其中一散熱鰭片組的鰭片厚度較大，而有利於吸收熱源傳遞至底板的廢熱。另一方面，當冷卻液從輸入管進入殼體並通過兩散熱鰭片組時，排列密度較大的另一散熱鰭片組具有較大的熱傳面積，可將散熱鰭片組廢熱快速傳遞至冷卻液，再由冷卻液將廢熱帶離殼體。因此本發明的液冷式散熱器，結合不同特性的兩散熱鰭片組，可提升液冷式散熱器整體的熱導性能、熱傳性能與散熱功效。進一步而言，冷卻液通過兩散熱鰭片組的多個鰭片間距的流量並不相同。以此達到冷卻液的流阻優化以及流動分配的功效，並將冷卻液有效地應用以提升液冷式散熱器的整體熱傳性能。
惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及創作說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。另外，本創作的任一實施例或申請專利範圍不須達成本創作所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標 題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本創作之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

Claims (11)

  1. 一種液冷式散熱器，包括：一殼體，具有一頂板、一底板、一前板、一後板以及兩側板，且該頂板、該底板、該前板、該後板以及該兩側板構成一容置空間；至少二散熱鰭片組，配置於該容置空間內；一輸入管，配置於該殼體的該頂板、該前板、該後板或其中一該側板且連通該容置空間；以及一輸出管，配置於該殼體的該頂板、該前板、該後板或其中另一該側板且連通該容置空間，其中，該至少二散熱鰭片組具有不同排列密度與該至少二散熱鰭片組具有不同鰭片厚度，一冷卻液自該輸入管流入該殼體，並通過該至少二散熱鰭片組，再由該輸出管流出該殼體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的液冷式散熱器，其中該至少二散熱鰭片組與該兩側板相互間隔，以構成兩流通道，該輸入管與該輸出管分別連通該兩流通道。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的液冷式散熱器，其中該至少二散熱鰭片組的一延伸方向平行於該前板與該後板，該冷卻液自其中一該流通道沿著該延伸方向流向另一該流通道。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的液冷式散熱器，其中該底板包括相對的一內表面與一外表面，其中該至少二散熱鰭片組的其中之一接觸該內表面且該至少二散熱鰭片組的另一接觸該頂板，該外表面適於接觸一熱源。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的液冷式散熱器，其中接觸該內表面的其中該至少二散熱鰭片組的其中之一的排列密度小於該至少二散熱鰭片組的另一的排列密度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的液冷式散熱器，其中該至少二散熱鰭片組的其中之一的任一鰭片厚度大於該至少二散熱鰭片組的另一的任一鰭片厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的液冷式散熱器，其中該至少二散熱鰭片組分別具有多個鰭片間距，且該些鰭片間距分別朝向該兩側板，該冷卻液流入該些鰭片間距以通過該至少二散熱鰭片組。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的液冷式散熱器，其中該至少二散熱鰭片組的其中之一的任一鰭片間距大於該至少二散熱鰭片組的另一的任一鰭片間距。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的液冷式散熱器，其中該至少二散熱鰭片組的數量為多個，並相互堆疊於該頂板與該底板之間。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的液冷式散熱器，還包括至少一隔板，配置於該至少二散熱鰭片組之間且抵靠該前板與該後板。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的液冷式散熱器，其中該至少一隔板與該至少二散熱鰭片組為一體成型。
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