TWI773489B

TWI773489B - 液冷式散熱模組及其泵浦

Info

Publication number: TWI773489B
Application number: TW110130711A
Authority: TW
Inventors: 洪銀樹; 王家理; 葉記廷
Original assignee: 建準電機工業股份有限公司
Priority date: 2021-08-19
Filing date: 2021-08-19
Publication date: 2022-08-01
Also published as: CN115708404A; TW202310711A

Abstract

一種液冷式散熱模組，係包含：一殼體，該殼體內具有一動力腔室及一流道，該流道具有一注液部及一汲液部，該汲液部連通該動力腔室；及一泵浦，位於該殼體內並用以驅動一工作液於該動力腔室及該流道中循環流動，該泵浦的一框座具有數個進液槽，該數個進液槽位於該動力腔室並連通該流道的汲液部，該泵浦的一定子具有至少一導電連接件，該導電連接件由該框座內通過該進液槽穿出該框座，該泵浦的一葉輪可旋轉地設於該框座，用以導引該工作液流出該框座及流向該流道的注液部。

Description

液冷式散熱模組及其泵浦

本發明係關於一種散熱模組，尤其是一種可幫助電子裝置維持適當工作溫度的液冷式散熱模組及其泵浦。

按，目前已有許多不同類型的習知液冷式散熱模組可供安裝於電子裝置中，由該習知的液冷式散熱模組快速帶走電子裝置運作時所產生的熱能，藉以避免電子裝置過熱而降低效能或當機。在申請人已提出之中華民國申請第109113023號專利案當中，揭示有一種液冷式散熱模組，相較於習知各式的液冷式散熱模組，該液冷式散熱模組係可大幅地減縮體積及薄型化。

惟，由於申請人之該液冷式散熱模組所採用的泵浦，需利用其框座建構出該泵浦的入液流道與出液流道等部位，導致該泵浦的體積及軸向高度難以再進一步地減縮，故有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種液冷式散熱模組，其泵浦能利用接電用的孔洞進液，以減縮體積及軸向高度。

本發明的次一目的是提供一種液冷式散熱模組，可以提升組裝便利性、準確性及效率。

本發明的又一目的是提供一種液冷式散熱模組，可以提升散熱效果。

本發明的再一目的是提供一種液冷式散熱模組，可以提升工作液循環流動的順暢度。

本發明全文所述方向性或其近似用語，例如「前」、「後」、「左」、「右」、「上(頂)」、「下(底)」、「內」、「外」、「側面」等，主要係參考附加圖式的方向，各方向性或其近似用語僅用以輔助說明及理解本發明的各實施例，非用以限制本發明。

本發明全文所記載的元件及構件使用「一」或「一個」之量詞，僅是為了方便使用且提供本發明範圍的通常意義；於本發明中應被解讀為包括一個或至少一個，且單一的概念也包括複數的情況，除非其明顯意指其他意思。

本發明全文所述「結合」、「組合」或「組裝」等近似用語，主要包含連接後仍可不破壞構件地分離，或是連接後使構件不可分離等型態，係本領域中具有通常知識者可以依據欲相連之構件材質或組裝需求予以選擇者。

本發明的液冷式散熱模組，包含：一殼體，該殼體內具有一動力腔室及一流道，該流道具有一注液部及一汲液部，該汲液部連通該動力腔室；及一泵浦，位於該殼體內並用以驅動一工作液於該動力腔室及該流道中循環流動，該泵浦的一框座具有數個進液槽，該數個進液槽位於該動力腔室並連通該流道的汲液部，該泵浦的一定子具有至少一導電連接件，該導電連接件由該框座內通過該進液槽穿出該框座，該泵浦的一葉輪可旋轉地設於該框座，用以導引該工作液流出該框座及流向該流道的注液部，該泵浦的框座具有一底板、一環牆及一上蓋，該環牆的二端分別連接該底板及該上蓋，該數個進液槽分別貫穿該環牆及/或該上蓋。

本發明的液冷式散熱模組，包含：一種液冷式散熱模組，包含：一殼體，該殼體內具有一動力腔室及一流道，該流道具有一注液部及一汲液部，該汲液部連通該動力腔室，該殼體具有一第一板及一第二板，該第一板與該第二板相連接以共同形成該流道，該殼體具有一蓋體連接該第二板，以於該蓋體內形成該動力腔室；及一泵浦，位於該殼體內並用以驅動一工作液於該動力腔室及該流道中循環流動，該泵浦的一框座具有數個進液槽，該數個進液槽位於該動力腔室並連通該流道的汲液部，該泵浦的一定子具有至少一導電連接件，該導電連接件由該框座內通過該進液槽穿出該框座，該泵浦的一葉輪可旋轉地設於該框座，用以導引該工作液流出該框座及流向該流道的注液部，該流道凹設於該第一板，該第二板具有一連通孔及一回流孔，該連通孔對位於該注液部，該回流孔對位於該汲液部，該連通孔及該回流孔均對位於該動力腔室中，該第二板朝向該蓋體的表面具有一卡掣部，該卡掣部環繞於該連通孔外周，該泵浦的框座卡掣結合該卡掣部，並使該框座的一穿孔軸向對位於該連通孔的徑向範圍內。

本發明的液冷式散熱模組，包含：一種液冷式散熱模組，包含：一殼體，該殼體內具有一動力腔室及一流道，該流道具有一注液部及一汲液部，該汲液部連通該動力腔室，該流道具有相連通的一第一段及一第二段，該殼體具有一隔板位於一第一板與一第二板之間，該第一板與該隔板相連接以共同形成該流道的第一段，該第二板與該隔板相連接以共同形成該流道的第二段，該殼體具有一蓋體連接該第二板，以於該蓋體內形成該動力腔室，且該動力腔室與該流道的第二段相連；及一泵浦，位於該殼體內並用以驅動一工作液於該動力腔室及該流道中循環流動，該泵浦的一框座具有數個進液槽，該數個進液槽位於該動力腔室並連通該流道的汲液部，該泵浦的一定子具有至少一導電連接件，該導電連接件由該框座內通過該進液槽穿出該框座，該泵浦的一葉輪可旋轉地設於該框座，用以導引該工作液流出該框座及流向該流道的注液部，該隔板朝向該蓋體的表面具有一卡掣部，該卡掣部環繞於一連通孔外周，該泵浦的框座卡掣結合該卡掣部，並使該框座的一穿孔軸向對位於該連通孔的徑向範圍內。

本發明的泵浦，包含：一框座，具有數個進液槽，該框座具有一環牆的二端分別連接一底板及一上蓋，該數個進液槽分別貫穿該環牆及/或該上蓋；一定子，具有至少一導電連接件由該框座內通過該進液槽穿出該框座；及一葉輪，可旋轉地設於該框座，用以導引一工作液流出該框座。

據此，本發明的液冷式散熱模組，藉由使其泵浦能利用供導電連接件穿出的孔洞作為進液槽，而無需以泵浦的框座建構入液流道與出液流道等部位，使該泵浦的體積及軸向高度均得以進一步地減縮，從而能夠減縮整體液冷式散熱模組的厚度，使該液冷式散熱模組更加輕薄化。又，該框座及該殼體的結構簡易，具有提升製造及組裝便利性等功效。此外，可由簡易的結構使工作液呈平面式或立體式的循環流動，具有進一步地提升散熱效率等功效。

其中，該泵浦的一中心軸可以結合該上蓋，該泵浦的葉輪可以具有一軸承結合一底盤，數個葉片可以連接該底盤並可以環繞該軸承設置，該軸承套於該中心軸，該底盤及該數個葉片可以凸出在該底板的一穿孔外。如此，該葉輪的結構簡易，具有提升製造及組裝便利性等功效。

其中，該葉輪的最大外徑可以大於該穿孔的孔徑。如此，該數個葉片可以位於該框座外，以直接將該工作液導送出該框座外，避免該工作液在該框座內打轉，具有提升導送工作液的順暢度和效率等功效。

其中，該葉輪可以具有一磁性件位於該數個葉片上方，該磁性件的外徑可以小於該穿孔的孔徑。如此，可便於從該框座的下方安裝該葉輪，使該磁性件通過該穿孔而穿入該框座內部，具有提升組裝便利性的功效。

其中，該殼體可以具有數個凸部位於該流道中。如此，可以由該數個凸部更進一步地提升該殼體與工作液的接觸面積，具有提升散熱效果等功效。

其中，該殼體可以具有位於該動力腔室中的一接點埠，該導電連接件可以電性連接該接點埠。如此，可便於使該導電連接件間接地電性連接外部電源，並防止工作液由此處洩漏，具有提升接電便利性及防漏效果等功效。

其中，該殼體可以具有位於該動力腔室中的一彈性件，該彈性件可以抵接該殼體的內壁面與該泵浦的框座。如此，該彈性件可用以輔助定位該泵浦，具有提升組裝便利性的功效。

其中，該注液部可以位於該流道的第一段，該汲液部可以位於該流道的第二段，該連通孔軸向對位該動力腔室及該注液部。如此，可由簡易的結構構成該殼體，具有提升製造及組裝便利性等功效。

其中，該隔板可以由一回流孔連通該流道的第一段與第二段，該回流孔可以對位於該第一段遠離該注液部的端部，及可以對位於該第二段遠離該汲液部的端部。如此，具有提升工作液循環流動的順暢度的功效。

1:殼體

1a:第一板

1b:第二板

1c:蓋體

11:動力腔室

12:注液部

13:汲液部

14:凸部

15:連通孔

16:回流孔

17:卡掣部

18:彈性件

19:接點埠

2:泵浦

21:框座

211:底板

212:環牆

213:上蓋

214:進液槽

22:定子

221:繞線部

222:導電連接件

23:葉輪

231:底盤

232:軸承

233:葉片

234:磁性件

3:殼體

3a:第一板

3b:第二板

3c:隔板

3d:蓋體

31:動力腔室

32:注液部

33:汲液部

34:凸部

35:連通孔

36:回流孔

37:卡掣部

38:彈性件

39:接點埠

D1:孔徑

D2:最大外徑

D3:外徑

F:流道

F1:第一段

F2:第二段

H:穿孔

L:工作液

M:液冷式散熱模組

N:缺槽

P1:入液部

P2:出液部

S:中心軸

W:內壁面

〔第1圖〕本發明液冷式散熱模組第一實施例的分解立體圖。

〔第2圖〕本發明液冷式散熱模組第一實施例的俯視圖。

〔第3圖〕沿第2圖的A-A線剖面圖。

〔第4圖〕本發明泵浦的分解立體圖。

〔第5圖〕本發明另一實施例泵浦的分解立體圖。

〔第6圖〕本發明泵浦的側剖圖。

〔第7圖〕本發明液冷式散熱模組第一實施例的動作情形圖，其中省略顯示殼體的蓋體及泵浦的環牆、上蓋與磁性件等構件。

〔第8圖〕本發明液冷式散熱模組第二實施例的分解立體圖。

〔第9圖〕本發明液冷式散熱模組第二實施例的俯視圖。

〔第10圖〕沿第9圖的B-B線剖面圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1、2圖所示，其係本發明液冷式散熱模組M的第一實施例，係包含一殼體1及一泵浦2，該泵浦2位於該殼體1內，並可用以驅動一工作液L在該殼體1內循環流動。

該殼體1可例如由銅、鋁或其他高導熱係數材所製成，該殼體1內具有相連通的一動力腔室11及一流道F，該動力腔室11可用以容置該泵浦2，該工作液L則可被該泵浦2驅動以於該流道F中循環流動。

詳言之，為便於加工製造，本實施例的殼體1可以包含一第一板1a及一第二板1b，該流道F可選擇成型於該第一板1a或/及該第二板1b，並於該第一板1a與該第二板1b相對連接後，由該第一板1a與該第二板1b共同形成該流道F。該殼體1另可以具有一蓋體1c，該蓋體1c連接該第二板1b，以於該蓋體1c內形成該動力腔室11。其中，該第一板1a及該蓋體1c各可例如採用黏合、嵌入、夾固、鎖固或銲接等方式結合該第二板1b，使該動力腔室11及該流道F均被封閉於該殼體1內部，從而有效防止該工作液L滲漏出該殼體1。本實施例選擇以雷射銲接法來結合該第一板1a與該第二板1b，及該蓋體1c與該第二板1b，可使該第一板1a及該蓋體1c均與該第二板1b確實密接結合而無縫隙，兼具有提升該殼體1的密封性及結構強度等作用。在其他實施例中，該蓋體1c與該第二板1b可以一體成型相連接，例如以沖壓法對該第二板1b的局部加工以成型凸出的該蓋體1c。

另一方面，該流道F具有一注液部12及一汲液部13，該汲液部13連通該動力腔室11；本實施例的流道F，其注液部12與汲液部13之間並未設分支，使該工作液L可藉由該泵浦2之驅動，不斷地從該流道F的注液部12流到汲液部13。該殼體1另可以具有數個凸部14，該數個凸部14位於該流道F中，用以提升該殼體1與該工作液L的接觸面積。

請參照第1、3圖所示，本實施例的流道F可選擇凹設於該第一板1a，該注液部12及該汲液部13可分別位於該流道F的二端，且該注液部12及該汲液部13在該第一板1a並未相連。另藉由在該第二板1b設置一連通孔15及一回流孔16，且該第一板1a與該第二板1b相結合後，該連通孔15可對位於該注液部12，該回流孔16可對位於該汲液部13，且該連通孔15及該回流孔16係可對位於該動力腔室11中。如此，該連通孔15處可供安裝該泵浦2，使該動力腔室11中的工作液L可以通過該泵浦2而流入該流道F的注液部12，並於流到該流道F的汲液部13後，再通過該回流孔16回到該動力腔室11中。

此外，該第二板1b朝向該蓋體1c的表面還可設有一卡掣部17，該卡掣部17環繞於該連通孔15外周，用以供該泵浦2對位組裝，確保該泵浦2能確實被組裝在預定位置。該殼體1另可以具有位於該動力腔室11中的一彈性件18及一接點埠19，該彈性件18可以抵接該殼體1的內壁面W(例如該蓋體1c的內壁面W)與該泵浦2，具有輔助定位該泵浦2的作用，該接點埠19則可與一外部電源電性連接，並供該泵浦2從該蓋體1c內電性連接該接點埠19，以對該泵浦2提供運作所需的電能，並防止該工作液L由此處洩漏。

該泵浦2具有一入液部P1及一出液部P2，該泵浦2位於該殼體1中，且該入液部P1連通該動力腔室11，該出液部P2連通該流道F的注液部12；據此，該泵浦2可以自該動力腔室11吸入該工作液L，並將該工作液L泵入該流道F，提供該工作液L循環流動的動力。

請參照第3、4圖所示，本實施例的泵浦2可以由一框座21組裝定位於該第一板1a或該第二板1b。舉例而言，該框座21可以具有一底板211，該底板211具有一穿孔H，該底板211可選擇結合該第二板1b，並使該穿孔H軸向對位於該第二板1b的連通孔15的徑向範圍內。該框座21另可以具有一環牆212，該環牆212的一端可以連接於該底板211，並能夠以該底板211或該環牆212卡掣結合該第二板1b的卡掣部17；其中，該底板211與該環牆212也可以是一體成型相連接的結構。該環牆212的另一端可以連接一上蓋213，該上蓋213可供該彈性件18抵接，該泵浦2的一中心軸S可以結合固定在該上蓋213。

此外，該框座21還具有數個進液槽214，該數個進液槽214可分別貫穿該環牆212及/或該上蓋213，該數個進液槽214位於該動力腔室11並連通該流道F的汲液部13。舉例而言，如第4圖所示，本實施例可選擇使該數個進液槽214分別側向貫穿該環牆212。又如第5圖所示，在其他實施例中，也可選擇使該環牆212及該上蓋213各設有數個缺槽N，以於該環牆212與該上蓋213相結合後，由相對應的缺槽N共同形成該進液槽214。另一方面，請再參照第3、4圖所示，本實施例的泵浦2主要以該數個進液槽214形成該泵浦2的入液部P1，可以理解的是，該框座21構件之間的結合間隙亦可供該工作液L流入，例如該上蓋213與該環牆212之間的結合間隙，故該泵浦2的入液部P1亦包含該結合間隙或其他能夠供該工作液L流入的間隙或孔洞。

該泵浦2另具有一定子22可驅動一葉輪23旋轉。該定子22具有一繞線部221位於該框座21內，並可組裝定位於該底板211或該環牆212。該定子22具有至少一導電連接件222電性連接該繞線部221，並由該框座21內通過該進液槽214穿出該框座21，用以電性連接一外部電源；該導電連接件222可例如為針腳或導線。在該殼體1內部設有該接點埠19的實施例中，該導電連接件222可以電性連接該接點埠19，以間接地電性連接該外部電源。

該葉輪23可旋轉地設於該框座21，用以導引該工作液L流出該框座21及流向該流道F的注液部12。在本實施例中，該葉輪23可以具有一底盤231，一軸承232可以結合於該底盤231的中心處，數個葉片233連接該底盤231並環繞該軸承232設置，該軸承232套於該中心軸S外周，一磁性件234位於該數個葉片233上方並與該定子22的繞線部221徑向相對，以由該磁性件234帶動該底盤231、該軸承232及該數個葉片233相對於該中心軸S旋轉。

值得一提的是，請參照第3、6圖所示，本實施例的泵浦2，其葉輪23的底盤231及該數個葉片233係可以位於該框座21外，即凸出在該框座21的底板211的穿孔H外，以於該框座21的底板211與該葉輪23的底盤231之間形成該泵浦2的出液部P2，使該數個葉片233可以直接將該工作液L導送出該框座21外，避免側向流出的工作液L在該框座21內打轉，可藉此提升導送該工作液L的順暢度和效率。其中，該葉輪23的最大外徑D2可以形成在該底盤231或該數個葉片233的外緣，可選擇使該葉輪23的最大外徑D2大於該穿孔H的孔徑D1，另可使該磁性件234的外徑D3小於該穿孔H的孔徑D1，以便從該框座21的下方安裝該葉輪23，使該磁性件234可通過該穿孔H而穿入該框座21內部。

請參照第3、7圖所示，本實施例的液冷式散熱模組M，其泵浦2運作時，該動力腔室11中的工作液L可以從該泵浦2的入液部P1(主要通過該數個進液槽214)流入該框座21內，流經該定子22的繞線部221，從該葉輪23的軸承232與磁性件234之間通過而呈軸向地流向該底盤231，並由該數個葉片233將該工作液L側向地導送出該框座21外，以通過該連通孔15而流入該流道F的注液部12，並依循該流道F流向該汲液部13(請配合參照第2圖所示)，再通過該回流孔16回到該動力腔室11中，以完成該工作液L的一次循環。其中，可選用不導電液作為該工作液L，使該泵浦2的定子22不必額外設置防水結構。

承前述，請參照第2、3圖所示，本實施例的液冷式散熱模組M可以置入一電子裝置中，並由該殼體1的局部熱連接該電子裝置的一熱源，例如直接接觸，或是以導熱墊片(Thermal pad)之類的導熱材間接接觸。如此，在該電子裝置運作的過程中，當該熱源的溫度上升時，可由該殼體1吸收該熱源的熱能，並由循環流動於該殼體1內的工作液L吸收該殼體1較高溫處的熱能而升溫，隨後在流至較遠離該熱源處時，因接觸到該殼體1相對低溫的部位而放熱降溫。因此，該液冷式散熱模組M可藉由不斷循環流動的該工作液L，有效帶離該熱源的熱能，幫助該電子裝置維持在適當的工作溫度，以防降低效能或熱當機。

請參照第8、9圖所示，其係本發明液冷式散熱模組M的第二實施例，本實施例的殼體3具有不同於前述第一實施例的型態，使該流道F可以分成相連通的一第一段F1及一第二段F2，且可供工作液L呈立體式的循環流動。

詳言之，請參照第8、10圖所示，本實施例的殼體3可以具有一第一板3a、一第二板3b及一隔板3c，該隔板3c位於該第一板3a與該第二板3b之間。該流道F的第一段F1可選擇成型於該第一板3a或/及該隔板3c，並於該第一板3a與該隔板3c相對連接後，由該第一板3a與該隔板3c共同形成該流道F的第一段F1。同理，該流道F的第二段F2可選擇成型於該第二板3b或/及該隔板3c，並於該第二板3b與該隔板3c相對連接後，由該第二板3b與該隔板3c共同形成該流道F的第二段F2。該殼體3另可以具有一蓋體3d，該蓋體3d連接該第二板3b，以於該蓋體3d內形成一動力腔室31，且該動力腔室31與該流道F的第二段F2相連；本實施例可選擇使該蓋體3d與該第二板3b一體成型相連接，但不以此為限。

其中，請再參照第8、9圖所示，該流道F具有一注液部32及一汲液部33，且該汲液部33連通該動力腔室31。在本實施例中，該注液部32可位於該流道F的第一段F1的端部，該汲液部33則可位於該流道F的第二段F2的端部。該殼體3可以具有數個凸部34分布於該流道F的第一段F1及/或第二段F2中。該隔板3c可以具有一連通孔35，該連通孔35軸向對位該動力腔室31及該流道F的注液部32。該隔板3c另可以具有一回流孔36，該回流孔36用以連通該流道F的第一段F1與第二段F2，該回流孔36較佳對位於該第一段F1遠離該注液部32的端部，及對位於該第二段F2遠離該汲液部33的端部。

請再參照第8、10圖所示，該隔板3c朝向該蓋體3d的表面還可設有一卡掣部37，該卡掣部37環繞於該連通孔35外周。該殼體3可以具有位於該動力腔室31中的一彈性件38及一接點埠39，該彈性件38可以抵接該殼體3的內壁面W(例如該蓋體3d的內壁面W)與該泵浦2。該接點埠 39則可與一外部電源電性連接，並供該泵浦2從該蓋體3d內電性連接該接點埠39，以對該泵浦2提供運作所需的電能。

本實施例的泵浦2結構大致上同於第一實施例所述。安裝時，該框座21可以卡掣結合該隔板3c的卡掣部37，並使該穿孔H軸向對位於該隔板3c的連通孔35的徑向範圍內，及由該彈性件38抵接該框座21的上蓋213。該框座21的數個進液槽214位於該動力腔室31，並連通位於該流道F的第二段F2的汲液部33。該定子22的至少一導電連接件222由該框座21內通過該進液槽214穿出該框座21，並可以電性連接至該接點埠39。該葉輪23的底盤231及數個葉片233則可以凸出在該框座21的下方，即凸出在該框座21的底板211的穿孔H外。

據此，本實施例的液冷式散熱模組M的泵浦2運作時，該動力腔室31中的工作液L可主要通過該泵浦2的數個進液槽214流入該框座21內，流經該定子22的繞線部221，從該葉輪23的軸承232與磁性件234之間通過而呈軸向地流向該底盤231，並由該數個葉片233將該工作液L側向地導送出該框座21外，以通過該連通孔35而流入位於該流道F的第一段F1的注液部32，並依循該流道F的第一段F1流動，在通過該回流孔36後流入該流道F的第二段F2，再流向位於該流道F的第二段F2的汲液部33，以回到該動力腔室31中，並完成該工作液L的一次循環。

值得一提的是，相較於第一實施例的液冷式散熱模組M係使工作液L呈平面式的循環流動，本實施例的液冷式散熱模組M可使工作液L呈立體式的循環流動，供工作液L能在該殼體3內進行更大面積的循環流動，以擴大吸熱與散熱面積，及使工作液L維持良好的循環效率，從而能更進一步地提升散熱效率。

綜上所述，本發明的液冷式散熱模組，藉由使其泵浦能利用供導電連接件穿出的孔洞作為進液槽，而無需以泵浦的框座建構入液流道與出液流道等部位，使該泵浦的體積及軸向高度均得以進一步地減縮，從而能夠減縮整體液冷式散熱模組的厚度，使該液冷式散熱模組更加輕薄化。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。