TWI795873B - 整合式冷卻模組及具有該整合式冷卻模組的電子裝置 - Google Patents

Abstract

一種整合式冷卻模組，用以解決習知液冷式冷卻模組構件多且需設泵浦以驅動工作液流動等問題。係包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。具有該整合式冷卻模組的電子裝置亦一併揭示。

Description

整合式冷卻模組及具有該整合式冷卻模組的電子裝置

本發明係關於一種冷卻模組及電子裝置，尤其是一種可幫助電子裝置維持適當工作溫度的整合式冷卻模組及具有該整合式冷卻模組的電子裝置。

按，隨著電子科技及網路技術的迅速發展，許多電子裝置都因高運算功能而需搭配更強大的散熱系統。常見用於電子裝置的散熱系統可概分為氣冷或液冷等二種運作方式，其中液冷的運作方式又因散熱效率較佳而成為近年來散熱系統的發展主力。

請參照第1圖，其係一種習知的液冷式冷卻模組9，該習知的液冷式冷卻模組9具有一水冷頭91、一水冷排92、一泵浦(圖未示)及數個管件93。該水冷頭91設於電子裝置的熱源G處，並由該數個管件93連通該水冷頭91、該泵浦及該水冷排92；其中，該數個管件93之間還可藉由至少一轉向接座94來對位連接。據此結構，該泵浦可驅動工作液在該數個管件93中流動，且通過該水冷頭91而吸熱升溫的工作液，可在通過該水冷排92時冷卻降溫，並使該工作液再次被導向該水冷頭91；如此不斷循環，使該熱源G處能維持在適當的工作溫度，避免該電子裝置發生過熱的問題。

然而，該習知液冷式冷卻模組9的構件較為繁多，加上各構件 之間所串接的管件93，造成整體液冷式散熱系統9的體積龐大，需佔用掉非常多的安裝空間，對電子裝置的輕薄化發展造成極大的困擾。再且，該習知液冷式冷卻模組9使用到大量的管件93，只要有任一管件93未與對應的構件密合組裝，就會導致內部工作液滲漏的情況，故需要謹慎組裝，相對較為費工耗時，且使用到的管件93數量越多，發生滲漏的可能性就越高；此外，使用一段時間後，該管件93還會有工作液蒸散及管件老化裂損等問題，以致使用壽命較短或較常需要檢修與維護。

有鑑於此，習知的液冷式冷卻模組確實仍有加以改善之必要。

為解決上述問題，本發明的目的是提供一種整合式冷卻模組，可減少構件數量，且不需使用管件來連接構件，能有效減縮整體所需佔用的空間，並確保其中的相變化液幾乎不會有滲漏或蒸散而逐漸減量的問題。

本發明的次一目的是提供一種整合式冷卻模組，不需使用到泵浦，相變化液即可主動在熱區與冷區之間不斷循環。

本發明的又一目的是提供一種整合式冷卻模組，其相變化液可利用氣液相變化以提升對熱源的散熱效率。

本發明的再一目的是提供一種整合式冷卻模組，可預先完成組裝，以便後續能快速地組裝至電子裝置之預定位置。

本發明的另一目的是提供一種電子裝置，具有上述之整合式冷卻模組。

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。其中，本發明全文所述「軸向」係指泵浦的葉輪之旋轉軸線的延伸方向。

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。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體具有一第一開口對位於該上腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室，該散熱器具有一蓋板封閉該第一開口，該蓋板的內表面朝向該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體具有一第二開口對位於該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室，該導熱器封閉該第二開口，該導熱器的內表面朝向該下腔室，該導熱器的一外表面裸露於該槽體外並供熱連接一熱源；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器 以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室；其中，該散熱器與該導熱器呈非平行設置。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室；其中，該導熱器的內表面具有一多孔結構區，該多孔結構區至少有局部接觸該相變化液。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體形成該下腔室的部位具有二側壁連接一前壁，該前壁與水平面的夾角係大於0度且小於90度；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室，該導熱器與該前壁相對；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連 通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體具有一第一開口及一第二開口，該第一開口的面積大於該第二開口的面積；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室，該散熱器由一蓋板封閉該第一開口；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室，該導熱器封閉該第二開口；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。

本發明的整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該引流部為該槽體內的二導引斜面，該二導引斜面的高處位於該上腔室，該下腔室對位在該二導引斜面的低處之間；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室，該散熱器具有一蓋板，該蓋板的內表面朝向該上腔室，並由該下腔室相對處往外周下傾；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。

本發明的電子裝置，包含：一機殼；一電氣模組，位於該機殼內並具有一熱源；及前述的一整合式冷卻模組，設於該機殼內，並由該導熱器熱連接該熱源。

據此，本發明的整合式冷卻模組，可藉由在槽體內形成一引流部以銜接相連通的上腔室與下腔室，使吸收熱源處熱能而轉變成氣態的相變化液能向上流入該上腔室，與散熱器熱交換以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。如此，該整合式冷卻模組不需使用到管件、泵浦及轉向接座等構件，即可藉由該相變化液不斷地在該上腔室與該下腔室中形成主動式的 循環流動，不僅構件成本得以下降，運作時也不需額外耗費電力來驅動相變化液流動，還可藉由該相變化液的氣液相變化以高效帶離熱源處的熱能。同時，該整合式冷卻模組的構件數量少，且不需使用管件來連接構件，能有效減縮整體所需佔用的空間，並確保其中的相變化液幾乎不會有滲漏或蒸散而逐漸減量的問題。此外，該整合式冷卻模組還能預先完成組裝，以便後續能快速地組裝至電子裝置之預定位置。因此，本發明的整合式冷卻模組具有減縮體積、節能、提升散熱及組裝效率等功效；具有該整合式冷卻模組的電子裝置則同樣具有前述功效所帶來的有益效果。

其中，該上腔室的最大寬度可以大於該下腔室的最大寬度。如此，該槽體可概呈上寬下窄的型態，以節省該相變化液的用量，並擴大該散熱器的散熱面積，具有提升降低成本及提升散熱效率等功效。

其中，該引流部可以為該槽體內的至少一導引斜面，該導引斜面的高處可以位於該上腔室且低處可以鄰於該下腔室。如此，該槽體的結構簡易而易於成型，具有提升製造及組裝便利性等功效。

其中，該導引斜面與水平面的夾角係可以大於0度且小於或等於45度。如此，可確保該槽體能有效避免液態的相變化液蓄積或滯留於該上腔室，且該夾角若太大，會造成該下腔室的容積變大而需要增加該相變化液的用量，故該槽體具有可節省該相變化液用量及可配合安裝環境的理想外型等功效。

其中，該蓋板的外表面可以連接一散熱鰭片組。如此，可以增加該散熱器與相對低溫空氣的接觸面積，具有提升該散熱器的散熱效果等功效。

其中，該蓋板的內表面可以具有數個輔助散熱凸部。如此，可以增加該散熱器與氣態的相變化液的接觸面積，具有提升對氣態相變化液的 冷凝效率等功效。

其中，該散熱器位於該槽體的頂端且可以位於一XY平面，該導熱器位於該槽體的側端且可以位於一YZ平面。如此，該整合式冷卻模組可適用於熱源呈直立設置的電子裝置，具有提升實用性等功效。

其中，該槽體可以具有一第一開口及一第二開口，該蓋板可以封閉該第一開口，該導熱器可以封閉該第二開口，該第一開口與該第二開口在X方向上可不重疊。如此，可以使該槽體形成凸出的尾部以便與熱源熱連接，並確保該槽體及該散熱器都不會與該電子裝置的其他部位產生干涉，具有提升組裝便利性等功效。

其中，該導熱器可以具有數個加強熱交換部凸出或凹陷於該多孔結構區。如此，流體通過該數個加強熱交換部可產生渦流，進而擾動周遭氣態及液態的相變化液，並增加整體散熱面積，具有提升散熱效果等功效。

其中，該下腔室的底部內表面朝該導熱器下傾。如此，該下腔室底端的液體可被導向該導熱器，且可減少相變化液的使用量，具有提升散熱效率及降低成本等功效。

其中，該槽體形成該下腔室的部位可以具有二側壁連接一前壁，該前壁可以與該導熱器相對，該二側壁在鄰近該前壁處可以分別形成一握持凹部。如此，使用者安裝該整合式冷卻模組時能更穩固地握持，及可減少相變化液的使用量，具有提升組裝便利性及降低成本等功效。

其中，該槽體內可以具有至少一導引部較鄰近該導熱器且較遠離該散熱器。如此，該導引部可對該槽體內的流體提供擾流效果，具有順暢導引氣態相變化液流向上腔室等功效。

其中，該蓋板的內表面的下傾角度係可以大於0度且小於或等於5度。如此，該蓋板能夠與該槽體穩固結合的前提下，使該蓋板兼具有導 引水珠流動的效果。

其中，該蓋板的外表面可以形成平面狀。如此，該蓋板的外表面可更便於連接該散熱鰭片組，具有提升組裝效率與便利性等功效。

其中，該散熱器可以由一蓋板封閉該槽體的一第一開口，該蓋板的內表面朝向該上腔室，該內表面具有一第一端及一第二端，該第一端較鄰近該導熱器，該第二端較遠離該導熱器，該內表面可以由該第一端朝該第二端下傾。如此，氣態的相變化液冷凝成液態水珠後，水珠可易於順著該蓋板的內表面往前流動與匯集，使液態的相變化液能夠通過該引流部並沿著該槽體的前壁流回該下腔室，具有更進一步地提升相變化液的循環效率等功效。

其中，該槽體內可以具有一導引部由該導熱器往該散熱器延伸，用以使氣態的相變化液可以沿著該槽體的內壁與該導引部之間的空間流入該上腔室，冷凝回液態的相變化液可以沿著該槽體的內壁與該導引部之間的空間流回該下腔室的底部。如此，該導引部所佔掉的體積能大幅減少該相變化液的用量，具有降低使用成本等功效。

其中，該導引部可以具有至少局部位於該上腔室的一延伸部，該散熱器可以由一蓋板封閉該槽體的一第一開口，該蓋板可以抵接該延伸部，該導引部可以具有一穿槽貫穿該延伸部以供該相變化液循環通過。如此，該導引部可維持定位於該槽體中的預定位置，並確保該相變化液能順暢地循環流動，具有提升結構穩固性及相變化液的循環順暢度等功效。

其中，該導引部可以具有一下組塊位於該下腔室，該導引部可以具有一上組塊抵接該下組塊，該穿槽及該延伸部可以設於該上組塊。如此，該導引部可便於製造及組裝，具有降低製造成本及提升組裝便利性等功效。

該整合式冷卻模組另可以包含一加強散熱模組，該加強散熱模組可以具有一結合框及一散熱鰭片組，該結合框可以連接於該槽體，該結合 框的一連通槽可以連通該上腔室，該散熱鰭片組可以位於該連通槽中，該導引部可以具有一延伸部，該散熱器可以由一蓋板結合於該結合框，該蓋板可以抵接該散熱鰭片組，該散熱鰭片組可以抵接該延伸部，用以使該相變化液可以循環通過該散熱鰭片組。如此，可藉由該散熱鰭片組增加與該氣態的相變化液的接觸面積，使該整合式冷卻模組的內部能具有快速冷凝氣態相變化液的能力，並藉由該散熱鰭片組將剩餘熱能傳遞至該散熱器，以於該整合式冷卻模組的外部持續逸散熱能，故即使只使用了少量的相變化液，仍可對該熱源達到更佳的散熱效率。

其中，該結合框與該槽體可以一體成型相連接。如此，可簡化組裝步驟，具有提升組裝效率等功效。

其中，該槽體可以透明或半透明材質製成，該相變化液可以為有色流體。如此，使用者可以從外部看見該相變化液的工作型態，使熱流循環可視化，及產生特殊的視覺效果，具有提升消費者的購買意願的功效。

其中，該機殼可以具有一第一通風口及一第二通風口，該散熱器相對的二端可以分別朝向該第一通風口及該第二通風口。如此，具有提升該散熱器的散熱效率等功效。

其中，該機殼可以具有一第一風扇設於該第一通風口，該機殼可以具有一第二風扇設於該第二通風口，該第一風扇可以朝該散熱器吹風，該第二風扇可以將該機殼內的空氣抽出至外界。如此，可提升該機殼內外的氣流交換效率，避免熱空氣蓄積於該機殼內而影響該散熱器的散熱效率。

〔本發明〕

1:槽體

11:引流部

12:導引斜面

13:第一開口

14:第二開口

15:側壁

16:前壁

17:導引部

17a:下組塊

17b:上組塊

171:支撐柱

172:延伸部

173:穿槽

18:握持凹部

19:底部

191:內表面

2:散熱器

21:蓋板

21a:內表面

21b:外表面

211:第一端

212:第二端

22:散熱鰭片組

23:輔助散熱凸部

3:導熱器

3a:內表面

3b:外表面

31:多孔結構區

32:加強熱交換部

4:相變化液

5:機殼

51:第一通風口

52:第二通風口

53:第一風扇

54:第二風扇

6:電氣模組

7:加強散熱模組

71:結合框

711:連通槽

72:散熱鰭片組

E:電子裝置

G:熱源

H:高處

L:低處

M:整合式冷卻模組

P:水平面

R:墊圈

S1:上腔室

S2:下腔室

W:內壁

W1,W2:最大寬度

θ,β:夾角

α:下傾角度

〔習用〕

9:液冷式冷卻模組

91:水冷頭

92:水冷排

93:管件

94:轉向接座

G:熱源

〔第1圖〕一種習知液冷式冷卻模組圖。

〔第2圖〕本發明第一實施例的分解立體圖。

〔第3圖〕本發明第一實施例的組合側剖圖。

〔第4圖〕沿第3圖的A-A線剖面圖。

〔第5圖〕如第4圖的局部放大圖。

〔第6圖〕本發明第一實施例整合式冷卻模組組裝於電子裝置中的示意圖。

〔第7圖〕如第5圖的本發明第二實施例局部剖視圖。

〔第8圖〕如第5圖的本發明第三實施例局部剖視圖。

〔第9圖〕本發明第四實施例的組合側剖圖。

〔第10圖〕本發明第五實施例的分解立體圖。

〔第11圖〕本發明第五實施例的組合側剖圖。

〔第12圖〕本發明第六實施例的分解立體圖。

〔第13圖〕本發明第六實施例的組合側剖圖。

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2、3圖所示，其係本發明整合式冷卻模組M的第一實施例，係包含一槽體1、一散熱器2、一導熱器3及一相變化液4，該散熱器2及該導熱器3連接該槽體1，該相變化液4填充於該槽體1內，該相變化液4可例如為低沸點的不導電液。

請參照第2、4圖所示，該槽體1內具有相連通的一上腔室S1及一下腔室S2，該上腔室S1內具有一引流部11，該引流部11銜接該下腔室S2，用以導引該上腔室S1中的液體利用重力自然流入該下腔室S2，而不易蓄積或滯留於該上腔室S1。其中，本實施例可藉由該槽體1的型態來形成上 下相鄰的該上腔室S1與該下腔室S2，且二者之間並未設任何連通件(如管件)來連通，而是直接相連通。此外，本發明不限制該引流部11的型態，以能夠達到前述效果為原則。舉例而言，該引流部11可以為該槽體1內的至少一導引斜面12，該導引斜面12的高處H位於該上腔室S1，且該導引斜面12的低處L鄰接該下腔室S2；其中，該導引斜面12可以呈傾斜平面的型態，或像是漏斗的斜錐面型態等，不以圖式所揭示型態為限。

在本實施例中，該上腔室S1的最大寬度W1可以大於該下腔室S2的最大寬度W2，使該槽體1可概呈上寬下窄的型態。例如但不限制地，該槽體1形成該上腔室S1的部位可概呈矩形，以定義出相正交的一X方向與一Y方向，且前述的「寬度」即為該上腔室S1及該下腔室S2分別沿該Y方向延伸的距離。藉此結構，本實施例的引流部11可以為該槽體1內呈傾斜平面狀的二導引斜面12；亦即，該二導引斜面12的高處H位於該上腔室S1，該下腔室S2可以對位在該二導引斜面12的低處L之間，使該上腔室S1的二側宛如銜接該下腔室S2頂端並向二側展開之傾斜雙翼，讓該上腔室S1中的液體可藉由該引流部11(該二導引斜面12)匯流入該下腔室S2。請配合參照第5圖所示，各該導引斜面12與一水平面P的夾角θ係可以大於0度且小於或等於45度。

請參照第2、3圖所示，該槽體1可以具有一第一開口13對位於該上腔室S1，以供組裝該散熱器2；另可以具有一第二開口14對位於該下腔室S2，以供組裝該導熱器3。該第一開口13的面積可以大於該第二開口14的面積，以有助提升散熱效率。在本實施例中，該散熱器2與該導熱器3可以呈非平行設置，例如使該散熱器2位於該槽體1的頂端且位於一XY平面，另使該導熱器3位於該槽體1的側端且位於一YZ平面或一XZ平面，其係可依據使用需求而調整者，本發明並不加以限制。又，本實施例還可以使該第 一開口13與該第二開口14在X方向上不重疊，並使該第二開口14位於該第一開口13在X方向上的前方或後方，以加長該下腔室S2在X方向上的深度，使該槽體1形成凸出的尾部以便熱連接於一電子裝置E的熱源G(請配合參照第6圖)，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，以確保該槽體1的上端(形成該上腔室S1處)及該散熱器2不會與該電子裝置E的其他部位產生干涉。

請再參照第2、3圖所示，該槽體1形成該下腔室S2的部位可以具有二側壁15連接一前壁16，該前壁16概與該導熱器3相對，該前壁16與一水平面P的夾角β係可以大於0度且小於90度，以便將從該上腔室S1流入該下腔室S2的液體導引流向該導熱器3。此外，該槽體1內還可以具有至少一導引部17，該導引部17較鄰近該導熱器3且較遠離該散熱器2，該導引部17可對該槽體1內的氣體提供擾流效果，可用以導引氣態的相變化液4能更順暢地流向該上腔室S1。例如但不限制地，本實施例的導引部17可以具有位於該下腔室S2中的一斜板，該斜板的二側可以連接於該二側壁15，該斜板與該第一開口13在X方向上可以呈局部重疊狀。

另請參照第2、6圖所示，該二側壁15可以在鄰近該前壁16處分別形成一握持凹部18，以供使用者安裝該整合式冷卻模組M時能更穩固地握持，同時也可減縮該下腔室S2的容積以減少該相變化液4的使用量，有助降低成本。請再參照第2、3圖所示，該下腔室S2的底部19的一內表面191可以形成朝該導熱器3下傾的型態，以便將該下腔室S2底端的液體導向該導熱器3。

該散熱器2結合該槽體1並對位於該上腔室S1。本實施例的散熱器2可以具有一蓋板21封閉該第一開口13，該蓋板21可以為導熱係數高的材質，例如銅、鋁等金屬或另鍍有石墨烯層等。本發明不限制該散熱器2 與該槽體1之間的結合方式，以防該相變化液4由該第一開口13滲漏為原則，例如可採用黏合、嵌入、夾固、鎖固或銲接等方式。此外，該蓋板21與該槽體1之間還可以具有一墊圈R，以提升該蓋板21對該第一開口13的密封性。該蓋板21的內表面21a朝向該上腔室S1，可用以將氣態的相變化液4冷凝回液態。較佳地，該蓋板21的外表面21b可以連接有一散熱鰭片組22，以增加該散熱器2與相對低溫空氣的接觸面積，提升該散熱器2的散熱效果。該蓋板21的內表面21a也可以具有數個輔助散熱凸部23，該數個輔助散熱凸部23可以朝該上腔室S1延伸，以增加該散熱器2與氣態的相變化液4的接觸面積，提升對氣態相變化液4的冷凝效率。在本實施例中，該散熱鰭片組22的鰭片設置方向可以與該數個輔助散熱凸部23的延伸方向相同，且可以沿著Y方向延伸。

該導熱器3結合該槽體1並對位於該下腔室S2。本實施例的導熱器3可以為導熱係數高的材質，例如銅、鋁等金屬或另鍍有石墨烯層等。其中，該導熱器3與該槽體1之間可以具有一墊圈R，以提升該導熱器3對該第二開口14的密封性。該導熱器3的內表面3a朝向該下腔室S2，並至少有局部接觸該相變化液4；該導熱器3的外表面3b則裸露於該槽體1外並供熱連接一熱源G，以由該導熱器3吸收該熱源G的熱能，並致使液態的相變化液4吸熱而汽化。

另，該導熱器3的內表面3a可以具有一多孔結構區31，該多孔結構區31至少有局部接觸該相變化液4，該多孔結構區31可例如由銅粉燒結而成，以利用毛細現象將該相變化液4往上導引，故即使該相變化液4的液體量不足以完全浸沒該導熱器3，該導熱器3仍能對液態的相變化液4提供良好的汽化效率，故可減少該相變化液4的使用量，有助降低成本。又，該導熱器3還可以具有數個加強熱交換部32凸出或凹陷於該多孔結構區31， 使流體通過此處可產生渦流，進而擾動周遭氣態及液態的相變化液4，增加整體散熱面積，使散熱效果提升；較佳地，該加強熱交換部32的橫截面可以呈三角形，以更加強化前述效果。

請參照第3、6圖所示，組裝好的整合式冷卻模組M可以置入一電子裝置E的一機殼5內，該機殼5內具有一電氣模組6，該整合式冷卻模組M可以由該導熱器3的外表面3b熱連接該電氣模組6的一熱源G。如此，在該電子裝置E運作的過程中，當該熱源G的溫度上升時，可以由該導熱器3吸收該熱源G的熱能，使該下腔室S2中液態的相變化液4能夠在吸收該導熱器3的熱能後，轉變成氣態的相變化液4，並自然向上流入該上腔室S1，隨後在接觸到相對低溫的散熱器2時，將熱能傳遞給該散熱器2以冷凝回液態，並沿著該引流部11流回該下腔室S2。因此，本發明的整合式冷卻模組M不需使用到管件及泵浦等構件，即可藉由該相變化液4不斷地在該上腔室S1與該下腔室S2中形成主動式的循環流動，有效帶離該熱源G的熱能，幫助該電氣模組6散熱以維持適當的工作溫度。

值得一提的是，請配合參照第4圖所示，由於本實施例的槽體1概呈上寬下窄的型態，使得氣態的相變化液4從該下腔室S2流入該上腔室S1後，可從該上腔室S1的中間部位自然向二側分流，以由大面積的散熱器2快速地將該相變化液4冷凝回液態，且液態的相變化液4還可以順著該二導引斜面12自然流入該下腔室S2，而不易蓄積或滯留於該上腔室S1。如此，該整合式冷卻模組M只需要少量的相變化液4即可主動且高效地產生循環，並對該熱源G達到良好散熱效果，特別適用於電競產業或其他需要高效能的電腦主機或伺服器等電子裝置E。

請再參照第6圖所示，該機殼5可以具有一第一通風口51及一第二通風口52，該散熱器2在Y方向上的相對的二端可以分別朝向該第一 通風口51及該第二通風口52，以便由流通於該第一通風口51及該第二通風口52之間的氣流提升該散熱器2的散熱效率。較佳地，該機殼5還可以具有一第一風扇53設於該第一通風口51，另具有一第二風扇54設於該第二通風口52，並控制該第一風扇53運作時可以朝該散熱器2吹風，該第二風扇54運作時可以將該機殼5內的空氣抽出至外界(或相反設置)，以提升該機殼5內外的氣流交換效率，避免熱空氣蓄積於該機殼5內而影響該散熱器2的散熱效率。

請參照第7圖所示，其係本發明整合式冷卻模組M的第二實施例的局部放大圖，本實施例可選擇使散熱器2的蓋板21也對液態的相變化液4具有引流效果。

詳言之，本實施例的蓋板21可概呈向上凸起的錐狀；亦即，該蓋板21對應該下腔室S2的部位較為外凸，並由該外凸的部位往外周下傾。如此，該蓋板21朝向該上腔室S1的內表面21a可以由該下腔室S2相對處往外周下傾，使氣態的相變化液4在接觸到相對低溫的散熱器2而冷凝成液態水珠後，水珠可易於順著該蓋板21的內表面21a往外周流動與匯集，再沿著該引流部11流回該下腔室S2，使該相變化液4的循環效率可更進一步地提升。其中，該蓋板21的內表面21a的下傾角度α係可以大於0度且小於或等於5度，以於該蓋板21能夠與該槽體1穩固結合的前提下，使該蓋板21兼具有導引水珠流動的效果。

請參照第8圖所示，其係本發明整合式冷卻模組M的第三實施例的局部放大圖，本實施例的蓋板21同樣具有前述第二實施例導引相變化液4流動的效果，只是二實施例的蓋板21外型稍有不同。在本實施例中，該蓋板21的板厚並不一致，即該蓋板21僅將其內表面21a設成由該下腔室S2相對處往外周下傾的型態，使該蓋板21的板厚概呈中間較薄而外周較厚的型 態，該蓋板21的外表面21b則形成平面狀，以便連接該散熱鰭片組22。

請參照第9圖所示，其係本發明整合式冷卻模組M的第四實施例，本實施例的蓋板21可選擇使其內表面21a呈後高前低的型態，即該內表面21a具有一第一端211及一第二端212，該第一端211較鄰近該導熱器3，該第二端212較遠離該導熱器3，該內表面21a可以由該第一端211朝該第二端212下傾，使該內表面21a的第一端211高於第二端212。如此，氣態的相變化液4在接觸到相對低溫的散熱器2而冷凝成液態水珠後，水珠可易於順著該蓋板21的內表面21a往前流動與匯集，使液態的相變化液4能夠通過該引流部11並沿著該槽體1的前壁16流回該下腔室S2，同樣可有助於提升該相變化液4的循環效率。

請參照第10、11圖所示，其係本發明整合式冷卻模組M的第五實施例，在本實施例中，該槽體1內部的導引部17具有較大的體積，除可對該槽體1內的氣體提供導引及擾流效果外，另兼具有減少該相變化液4用量，以降低使用成本的作用。

詳言之，本發明並不限制該導引部17的型態，該導引部17可由該導熱器3往該散熱器2延伸，且該導引部17較佳可佔掉該下腔室S2約五至九成的空間。該導引部17可以具有數個支撐柱171分佈於該導引部17的外表面，並由該數個支撐柱171抵接該槽體1的內壁W，以輔助該導引部17維持定位在該槽體1中的預定位置。

另一方面，該導引部17的上端可以具有一延伸部172及一穿槽173，該延伸部172可以位於該上腔室S1，該穿槽173概沿X方向貫穿該延伸部172。當該散熱器2由其蓋板21封閉該第一開口13時，該蓋板21可以抵接或不抵接於該延伸部172。使用時，該導熱器3吸熱後可使該下腔室S2中液態的相變化液4轉變成氣態的相變化液4，並沿著該槽體1的內壁W 與該導引部17之間的空間，自然向上流入該上腔室S1及通過該穿槽173，冷凝回液態的相變化液4則可沿著該槽體1的內壁W與該導引部17之間的空間，順著該前壁16流回該下腔室S2的底部19。

為便於製造及組裝，該導引部17可例如由數個組塊相結合而構成，或也可以利用3D列印技術直接成型於該下腔室S2中。例如但不限制地，本實施例的導引部17可以具有一下組塊17a及一上組塊17b，該下組塊17a可以通過該槽體1的第二開口14置入該下腔室S2，該上組塊17b則可以通過該槽體1的第一開口13置入該槽體1內，並由該上組塊17b的下端抵接該下組塊17a的上端。該數個支撐柱171可以分佈於該下組塊17a及該上組塊17b，該延伸部172及該穿槽173則可以設於該上組塊17b。如此，可藉由使該蓋板21抵接於該延伸部172，達到輔助定位該上組塊17b的效果。

值得一提的是，本實施例還可選擇以透明或半透明材質(例如壓克力)製成該槽體1，並搭配將該相變化液4染成有色流體，讓使用者可以從外部看見該相變化液4的工作型態，使整體的熱流循環可視化，及產生特殊的視覺效果，從而有助提升消費者的購買意願。

請參照第12、13圖所示，其係本發明整合式冷卻模組M的第六實施例，本實施例大致上同於前述的第五實施例，其主要差異在於，本實施例加裝了一加強散熱模組7，以更進一步地提升該相變化液4的冷凝效率。

詳言之，該加強散熱模組7具有一結合框71及一散熱鰭片組72。該結合框71具有上下貫穿的一連通槽711，該結合框71連接於該槽體1，使該結合框71的連通槽711可以連通該上腔室S1。該散熱鰭片組72則可位於該結合框71的連通槽711中，並由該散熱鰭片組72抵接該導引部17的延伸部172。另一方面，該散熱器2的蓋板21可結合於該結合框71，以封閉該連通槽711的頂端，並由該蓋板21抵接該散熱鰭片組72。此外，該散熱 器2的蓋板21與該結合框71之間還可以具有一墊圈R，以提升二者之間的密封性，且即便該蓋板21、該散熱鰭片組72與該結合框71三者之間具有尺寸公差的問題，也能藉由該墊圈R來改善，確保該蓋板21與該散熱鰭片組72能相互抵接。在其他實施例中，該結合框71還可以與該槽體1一體成型相連接，以簡化組裝步驟。

在本實施例的整合式冷卻模組M的運作過程中，該導熱器3吸收該熱源G的熱能後，可使該下腔室S2中液態的相變化液4轉變成氣態的相變化液4，並沿著該槽體1的內壁W與該導引部17之間的空間，自然向上流入該上腔室S1及該連通槽711，並通過該散熱鰭片組72；冷凝回液態的相變化液4可依序流回該上腔室S1及該下腔室S2，再沿著該槽體1的內壁W與該導引部17之間的空間，順著該前壁16流回該下腔室S2的底部19。其中，由於本實施例的整合式冷卻模組M，可藉由該散熱鰭片組72增加與該氣態的相變化液4的接觸面積，使該整合式冷卻模組M的內部能具有快速冷凝氣態相變化液4的能力，並藉由該散熱鰭片組72將剩餘熱能傳遞至該散熱器2，以於該整合式冷卻模組M的外部持續逸散熱能，故本實施例的整合式冷卻模組M可更進一步地提升該相變化液4的冷凝效率，即使只使用了少量的相變化液4，仍可對該熱源達到更佳的散熱效率。

綜上所述，本發明的整合式冷卻模組，可藉由在槽體內形成一引流部以銜接相連通的上腔室與下腔室，使吸收熱源處熱能而轉變成氣態的相變化液能向上流入該上腔室，與散熱器熱交換以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。如此，該整合式冷卻模組不需使用到管件、泵浦及轉向接座等構件，即可藉由該相變化液不斷地在該上腔室與該下腔室中形成主動式的循環流動，不僅構件成本得以下降，運作時也不需額外耗費電力來驅動相變化液流動，還可藉由該相變化液的氣液相變化以高效帶離熱源處的熱能。 同時，該整合式冷卻模組的構件數量少，且不需使用管件來連接構件，能有效減縮整體所需佔用的空間，並確保其中的相變化液幾乎不會有滲漏或蒸散而逐漸減量的問題。此外，該整合式冷卻模組還能預先完成組裝，以便後續能快速地組裝至電子裝置之預定位置。因此，本發明的整合式冷卻模組具有減縮體積、節能、提升散熱及組裝效率等功效；具有該整合式冷卻模組的電子裝置則同樣具有前述功效所帶來的有益效果。

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。

1:槽體

11:引流部

12:導引斜面

13:第一開口

14:第二開口

15:側壁

16:前壁

17:導引部

18:握持凹部

19:底部

191:內表面

2:散熱器

21:蓋板

22:散熱鰭片組

23:輔助散熱凸部

3:導熱器

3a:內表面

3b:外表面

31:多孔結構區

32:加強熱交換部

M:整合式冷卻模組

R:墊圈

S1:上腔室

S2:下腔室

Claims (30)

1. 一種整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體具有一第一開口對位於該上腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室，該散熱器具有一蓋板封閉該第一開口，該蓋板的內表面朝向該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。
2. 如請求項1之整合式冷卻模組，其中，該上腔室的最大寬度大於該下腔室的最大寬度。
3. 如請求項1之整合式冷卻模組，其中，該引流部為該槽體內的至少一導引斜面，該導引斜面的高處位於該上腔室且低處鄰接該下腔室。
4. 如請求項3之整合式冷卻模組，其中，該導引斜面與水平面的夾角係大於0度且小於或等於45度。
5. 如請求項1之整合式冷卻模組，其中，該蓋板的外表面連接一散熱鰭片組。
6. 如請求項1之整合式冷卻模組，其中，該蓋板的內表面具有數個輔助散熱凸部。
7. 一種整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體具有一第二開口對位於該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室； 一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室，該導熱器封閉該第二開口，該導熱器的內表面朝向該下腔室，該導熱器的一外表面裸露於該槽體外並供熱連接一熱源；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。
8. 一種整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室；其中，該散熱器與該導熱器呈非平行設置。
9. 如請求項8之整合式冷卻模組，其中，該散熱器位於該槽體的頂端且位於一XY平面，該導熱器位於該槽體的側端且位於一YZ平面。
10. 如請求項9之整合式冷卻模組，其中，該槽體具有一第一開口及一第二開口，該散熱器由一蓋板封閉該第一開口，該導熱器封閉該第二開口，該第一開口與該第二開口在X方向上不重疊。
11. 一種整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室； 一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室；其中，該導熱器的內表面具有一多孔結構區，該多孔結構區至少有局部接觸該相變化液。
12. 如請求項11之整合式冷卻模組，其中，該導熱器具有數個加強熱交換部凸出或凹陷於該多孔結構區。
13. 一種整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體形成該下腔室的部位具有二側壁連接一前壁，該前壁與水平面的夾角係大於0度且小於90度；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室，該導熱器與該前壁相對；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。
14. 如請求項13之整合式冷卻模組，其中，該下腔室的底部內表面朝該導熱器下傾。
15. 如請求項13之整合式冷卻模組，其中，該二側壁在鄰近該前壁處分別形成一握持凹部。
16. 如請求項13之整合式冷卻模組，其中，該槽體內具有至少一導引部較鄰近該導熱器且較遠離該散熱器。
17. 一種整合式冷卻模組，包含： 一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該槽體具有一第一開口及一第二開口，該第一開口的面積大於該第二開口的面積；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室，該散熱器由一蓋板封閉該第一開口；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室，該導熱器封閉該第二開口；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。
18. 一種整合式冷卻模組，包含：一槽體，該槽體內具有相連通的一上腔室及一下腔室，該上腔室內具有一引流部，該引流部銜接該下腔室，該引流部為該槽體內的二導引斜面，該二導引斜面的高處位於該上腔室，該下腔室對位在該二導引斜面的低處之間；一散熱器，結合該槽體並對位於該上腔室，該散熱器具有一蓋板，該蓋板的內表面朝向該上腔室，並由該下腔室相對處往外周下傾；一導熱器，結合該槽體並對位於該下腔室；及一相變化液，填充於該槽體內，液態的相變化液吸收該導熱器的熱能以轉變成氣態，氣態的相變化液將熱能傳遞給該散熱器以冷凝回液態，並沿著該引流部流回該下腔室。
19. 如請求項18之整合式冷卻模組，其中，該蓋板的內表面的下傾角度係大於0度且小於或等於5度。
20. 如請求項19之整合式冷卻模組，其中，該蓋板的外表面形成平面狀。
21. 如請求項18之整合式冷卻模組，其中，該散熱器由該蓋板 封閉該槽體的一第一開口，該蓋板的內表面具有一第一端及一第二端，該第一端較鄰近該導熱器，該第二端較遠離該導熱器，該內表面由該第一端朝該第二端下傾。
22. 如請求項18之整合式冷卻模組，其中，該槽體內具有一導引部由該導熱器往該散熱器延伸，用以使氣態的相變化液沿著該槽體的內壁與該導引部之間的空間流入該上腔室，冷凝回液態的相變化液沿著該槽體的內壁與該導引部之間的空間流回該下腔室的底部。
23. 如請求項22之整合式冷卻模組，其中，該導引部具有至少局部位於該上腔室的一延伸部，該散熱器由一蓋板封閉該槽體的一第一開口，該蓋板抵接該延伸部，該導引部具有一穿槽貫穿該延伸部以供該相變化液循環通過。
24. 如請求項23之整合式冷卻模組，其中，該導引部具有一下組塊位於該下腔室，該導引部具有一上組塊抵接該下組塊，該穿槽及該延伸部設於該上組塊。
25. 如請求項22之整合式冷卻模組，另包含一加強散熱模組，該加強散熱模組具有一結合框及一散熱鰭片組，該結合框連接於該槽體，該結合框的一連通槽連通該上腔室，該散熱鰭片組位於該連通槽中，該導引部具有一延伸部，該散熱器由一蓋板結合於該結合框，該蓋板抵接該散熱鰭片組，該散熱鰭片組抵接該延伸部，用以使該相變化液循環通過該散熱鰭片組。
26. 如請求項25之整合式冷卻模組，其中，該結合框與該槽體一體成型相連接。
27. 如請求項18之整合式冷卻模組，其中，該槽體係以透明或半透明材質製成，該相變化液為有色流體。
28. 一種電子裝置，包含： 一機殼；一電氣模組，位於該機殼內並具有一熱源；及一如請求項1至27中任一項之整合式冷卻模組，設於該機殼內，並由該導熱器熱連接該熱源。
29. 如請求項28之電子裝置，其中，該機殼具有一第一通風口及一第二通風口，該散熱器相對的二端分別朝向該第一通風口及該第二通風口。
30. 如請求項29之電子裝置，其中，該機殼具有一第一風扇設於該第一通風口，該機殼具有一第二風扇設於該第二通風口，該第一風扇朝該散熱器吹風，該第二風扇將該機殼內的空氣抽出至外界。

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