TWI824959B - 液冷散熱裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種液冷散熱裝置，適合安裝在伺服器內對處理器散熱，其具有用於設置在處理器上的液冷頭，與液冷頭分離用於散熱的液冷排，及連接在液冷頭與液冷排之間的輸液管。該液冷排具有液泵盒、散熱排管及回液盒，液泵盒內通過一空氣阻隔空間分隔成一熱液室與一冷液室，熱液室的空間小於冷液室，使熱液迅速通過液泵盒進入散熱排管，克服液泵盒內的熱液易積熱及熱傳導到冷液的問題。另外該散熱排管具有多通道的扁管及貼合在扁管表面的散熱鰭片，通過散熱排管改良能更增進散熱效果。
Description
本發明係關於伺服器的液冷散熱技術領域，尤指一種適用於安裝在伺服器(Server)內對其處理器散熱的液冷散熱裝置。
現今的伺服器(Server)架構的處理器運作時更易發熱，習知的空冷散熱裝置已不敷需求，轉而使用冷卻效率更好的液冷散熱系統。習知的液冷散熱系統包含一液冷頭、一液冷排(Radiator)、一液泵及連接在液冷頭、液冷排與液泵之間的液管，組成一套封閉液體循環系統。其中，該液冷排的具有一分流盒、一回流盒及連接在分流盒與回流盒之間的散熱排管，通常分流盒內部通過一金屬隔板將其分隔成兩個腔室，一個作為熱液的進液腔，另一個作為冷液的出液腔。當上述的液泵運轉時驅使工作液(蒸餾水等)流經該液冷頭，使處理器降溫而工作液生溫成熱液，熱液進入液冷排的分流盒的進液腔後，依序經過一半的散熱排管、回流盒及另一半的散熱排管流到該出液腔，此時出液腔內的工作液已散熱成為冷液，可再流到液冷頭對處理器冷卻。
但上述的熱液在該進液腔時會通過該金屬隔板熱傳導到該出液腔的冷液，造成冷卻後的冷液又被加熱。而且習知的進液腔空間與出液腔相同大小，使得熱液不能快速通過進液腔流到散熱排管，造成熱液的熱累積在分流盒，再熱傳導到整個水冷排的前端(包含散熱排管前端)，使散熱後的冷液流過時又被加熱，因此如何解決其缺陷，為本發明所要積極解決的課題。另外，習知散熱排管具有多根扁管，及結合在扁管兩面的波浪形散熱鰭片，該波浪形散熱鰭片與扁管表面只有局部的線接觸狀態，影響扁管與散熱鰭片之間的熱傳導效率，降低散熱效果，亦為本發明所要克服的課題。
本發明之主要目的在提供一種液冷散熱裝置，通過液冷散熱裝置中的液泵盒設計，使流入液泵盒的熱液能快速通過並流到散熱排管中散熱，避免熱液積熱在液泵盒，並通過液泵盒內的空氣阻隔空間設計，使熱液的熱不能熱傳導給冷液，藉此達到防止液泵盒積熱、防止熱液在液泵盒熱傳導給冷液等功效。
本發明之次一目的在提供一種液冷散熱裝置，其通過散熱排管的兩排多數扁管及焊接在其表面的散熱鰭片結構設計，使在扁管內流通的熱液能更快熱傳導給散熱鰭片，達到增進散熱效率、利用散熱鰭片固定散熱排管以增進結構穩定性等功效。
本發明之另一目的在提供一種液冷散熱裝置，其通過散熱排管的進風口與出風口相對於液泵盒的空間關係設計，使本發明液冷散熱裝置更適合於伺服器使用。
為了達到上述目的，本發明之液冷散熱裝置，其較佳的技術方案包含用於設置在一處理器上的一液冷頭，與該液冷頭分離用於散熱的一液冷排，及連接在該液冷頭與該液冷排之間的兩輸液管，其中：
該液冷排具有一液泵盒、一散熱排管及一回液盒；該液泵盒具有金屬製成的一盒體及一盒蓋，該盒體一體成型有一底壁、四周側壁及一開口，該盒體左或右側壁設有兩排垂直排列的多數排管插孔；該散熱排管具有兩排垂直排列的多數扁管，及焊接在該扁管上、下兩平面的多數散熱鰭片，該扁管的一端插入並焊接於該盒體的排管插孔，另一端插入並焊接該回液盒；
該盒體的內部具有一空氣阻隔空間，該空氣阻隔空間一端鄰接該盒體的前側壁內面，該空氣阻隔空間另一端彎曲後鄰接於該盒體左或右側壁內面並位於該兩排排管插孔之間的位置，通過該空氣阻隔空間將該盒體內部分隔成一熱液進液腔與一冷液出液腔，該熱液進液腔的空間並小於該冷液出液腔的空間；該熱液進液腔連通其中一排排管插孔，該冷液出液腔連通其中另一排排管插孔，該熱液進液腔與該冷液出液腔均不連通該空氣阻隔空間；該盒體的前側壁設有連通該熱液進液腔的一進液管，及連通該冷液出液腔的一出液管；
該空氣阻隔空間包括間隔排列的一熱液彎折隔板及一冷液彎折隔板，該熱液彎折隔板及該冷液彎折隔板的一端分別焊接在該盒體的前側壁內面，另一端分別焊接在該盒體左或右側壁內面並位於該兩排排管插孔之間的位置，其底端分別焊接在該盒體的底壁內面，使該空氣阻隔空間位於該熱液彎折隔板及該冷液彎折隔板之間；以及
該盒蓋覆蓋在該盒體的開口上，密封住該空氣阻隔空間、該熱液進液腔及該冷液出液腔，該盒蓋與該熱液彎折隔板及該冷液彎折隔板的上端密接。
上述的液冷散熱裝置中，該空氣阻隔空間為L形彎曲空間，及該熱液彎折隔板與該冷液彎折隔板分別為L形彎折隔板。
上述的液冷散熱裝置中，更包含一液泵，該液泵設置在該液泵盒的盒體內部或該液泵盒的盒蓋內部。
上述的液冷散熱裝置中，該盒體或該盒蓋內面凸出一液泵座，該盒體或該盒蓋的外面凹入一液泵安裝腔至該液泵座，該液泵安裝腔的端面設有連通該冷液出液腔的一進液孔，及該液泵安裝腔的側面設有連通該出液管的一出液孔。
上述的液冷散熱裝置中，該散熱排管的兩排多數扁管呈水平及垂直間隔排列，該些散熱鰭片寬度等於該兩排多數扁管的寬度總合，該些散熱鰭片跨設及焊接在該兩排多數扁管的上、下兩平面。
上述的液冷散熱裝置中，該些散熱鰭片一體成型有一垂直板片及其上下兩端的兩水平板片，該垂直板片及該兩水平板片與該兩排多數扁管相互垂直方向排列，且該垂直板片與該盒體的一側壁相平行，並使其水平板片焊接在該兩排多數扁管的外表面；該些散熱鰭片彼此緊靠，使其水平板片抵靠在相鄰的另一散熱鰭片的垂直板片；及該散熱排管的一進風端位於該盒體的前側壁一旁，該散熱排管的一出風端位於該盒體的後側壁一旁。
上述的液冷散熱裝置中，該扁管內部具有連接其上下兩管壁的導熱片。
上述的液冷散熱裝置中，更包含兩鰭片外蓋，各該鰭片外蓋寬度與該散熱鰭片的水平板片相併排的總面積相同，並焊接在該散熱排管的上、下兩面的該散熱鰭片的水平板片。
上述的液冷散熱裝置中，更包含至少一風扇，該風扇通過螺絲鎖定在該兩鰭片外蓋的一端的多個鎖合部，該風扇位於該盒體的前側壁一旁向該進風端送出氣流。
本發明之一種液冷散熱裝置，能達到以下功效:
(一) 通過該空氣阻隔空間使該熱液彎折隔板與該冷液彎折隔板彼此不相接觸，能阻止進液腔的熱液熱傳導制到出液腔的冷液，防止降溫的冷液又被加熱，提升液冷頭的冷卻效率。
(二)本發明該進液腔空間更小於出液腔，使熱液進入進液腔後快速流到散熱排管進行散熱，防止熱液在液泵盒積熱，達成提升散熱效率功效。
(三)通過散熱排管的改良，使散熱鰭片與扁管兩者間的熱傳導效果，同時利用散熱鰭片穩固扁管，增進散熱排管的結構強度。
茲依附圖實施例將本發明之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：
如圖1及圖2所示，本發明一種液冷散熱裝置，為適合安裝在伺服器100內對處理器200散熱的分離式液冷散熱系統，其較佳的具體實施例用於設置在一處理器200上的一液冷頭300，與該液冷頭300分離一段距離用於散熱的一液冷排400，及連接在該液冷頭300與該液冷排400之間的兩輸液管500，其中：
該液冷頭300為現有的裝置，連接兩輸液管500在該液冷頭300後，可使該液冷排400的冷液從一輸液管500流進入液冷頭300內冷卻處理器200的熱，通過熱交換作用使冷液轉為熱液，再從另一輸液管500流向液冷排400，通過該液冷排400將熱液散熱再降溫成為冷液。該兩輸液管500可為塑膠軟管、壓克力硬管或銅管等，用於輸送冷液與熱液。
如圖3所示，本發明該液冷排400具有一液泵盒10、一散熱排管20及一回液盒30；該液泵盒10採用散熱較佳的鋁合金製成的矩形的一盒體11及一盒蓋12，該盒體11一體成型有一底壁111、四周側壁112、112’及一開口113，該盒體11左或右側壁112’設有兩排垂直排列的多數排管插孔114、114’，該排管插孔114、114’為水平延伸的條形孔，並連通到該盒體11內部，該盒蓋12覆蓋在該盒體11的開口113上，將該開口113密封。該散熱排管20採用鋁合金製成，其具有兩排垂直排列的多數扁管21、21’，以及焊接在該扁管21、21’上、下兩平面的多數散熱鰭片22，該扁管21、21’的一端插入並焊接於該盒體11一側的排管插孔114、114’，另一端插入並焊接該回液盒30。該回液盒30內部空間無阻隔，使熱液經由該散熱排管20其中的一排扁管21流進回液盒30，再從該回液盒30流向該散熱排管20其中的另一排扁管21’，再回流到該液泵盒10內。
如圖4及圖6所示，本發明該盒體11的內部特別實施有一空氣阻隔空間115，該空氣阻隔空間115一端鄰接該盒體11的前側壁112內面，另一端彎曲後鄰接於該盒體11左或右側壁112’內面並位於該兩排排管插孔114、114’之間的位置，該空氣阻隔空間115的下端鄰接於該底壁111內面，而相反的上端鄰接於該盒蓋12內面，如此通過該空氣阻隔空間115將該盒體11內部分隔成一熱液進液腔116與一冷液出液腔117，而且該熱液進液腔116的空間必須小於該冷液出液腔117的空間，用於使該熱液進液腔116的熱液快速通過。該熱液進液腔116連通其中一排的排管插孔114，該冷液出液腔117連通其中另一排的排管插孔114’，該熱液進液腔116與冷液出液腔117均不連通該空氣阻隔空間115。又該盒體11的前側壁112設有連通該熱液進液腔116的一進液管40，及連通該冷液出液腔117的一出液管50。
上述該空氣阻隔空間115較佳的實施例包括間隔排列的一熱液彎折隔板118及一冷液彎折隔板119，該熱液彎折隔板118及冷液彎折隔板119分別為鋁合金沖壓製成的一L形彎折隔板。其組裝於該盒體11內部時，將熱液彎折隔板118及冷液彎折隔板119的一端分別焊接在該盒體11的前側壁112內面，另一端分別焊接在該盒體11左或右側壁112’內面，並且位於該兩排排管插孔114、114’之間的側壁112’內面，該熱液彎折隔板118及冷液彎折隔板119的底端則分別焊接在該盒體11的底壁111內面，藉此該空氣阻隔空間115形成為位於該熱液彎折隔板118及冷液彎折隔板119之間的一L形彎曲空間。當上述該盒蓋12覆蓋在該盒體11的開口113上時，並密封住該空氣阻隔空間115、熱液進液腔116及冷液出液腔117，使該盒蓋12內面與該熱液彎折隔板118及冷液彎折隔板119的上端密接。
如圖6所示，本發明通過上述該液泵盒10的空氣阻隔空間115、熱液彎折隔板118及冷液彎折隔板119，將該盒體11分隔成熱液進液腔116與冷液出液腔117，熱液進液腔116空間必須小於冷液出液腔117空間的結構設計，使熱液經由該進液管40流入該熱液進液腔116後，因空間不足而必須快速流進該散熱排管20的一排扁管21，實現熱液快速流到散熱排管20進行散熱以防止熱液在液泵盒10積熱的
作用及功效。再者，通過該空氣阻隔空間115設計，空氣的熱傳導系數只有2~25h(W/m2.K)，而鋁合金的熱傳導系數約130~150h(W/m2.K)，能夠阻隔該熱液進液腔116的熱傳導到該冷液出液腔117的冷液，防止冷液流出之前又被加熱升溫。
如圖3及圖5所示，本發明該液泵盒10可設有一液泵60，該液泵60設置在該液泵盒10的盒體11內部或盒蓋12內部。具體的實施例之一，該盒蓋12的內面凸出一液泵座121，該盒蓋12的外面凹入一液泵安裝腔122至該液泵座121，該液泵安裝腔122的端面設有連通該冷液出液腔117的一進液孔123，該液泵安裝腔122的側面設有連通該出液管50的一出液孔124。該液泵60具有一液泵蓋61、一馬達定子62、一葉輪轉子63及一密封環64，該液泵蓋61嵌入該盒蓋12外面的一嵌槽125，該液泵蓋61的外側面具有凹向其內側面的一環槽611，該液泵蓋61的內側面具有凹向其外側面的一凹孔612，該凹孔612與該環槽611同軸心。該馬達定子62設置在該外側的環槽611中，並封閉住該環槽611，而該葉輪轉子63設置在內側的凹孔612，使該馬達定子62能隔著液泵蓋61驅動該葉輪轉子63在該液泵安裝腔122中轉動(如圖6)，驅使液體在封閉循環系統中流動。該密封環64設置在液泵安裝腔122開口處的一密封環安裝部126中，使該密封環64抵靠於該密封環安裝部126與該液泵蓋61的內面之間，達到密封防漏的功效。
再如圖7及圖8所示，本發明該散熱排管20的兩排多數扁管21、21’呈水平及垂直間隔排列，該些散熱鰭片22寬度等於該兩排多數扁管21、21’的寬度總合，該些散熱鰭片22跨設及焊接在該兩排多數扁管21、21’的上、下兩平面。該些散熱鰭片22一體成型有一垂直板片221及其上下兩端的兩水平板片222，該垂直板片221及兩水平板片222與該兩排多數扁管21、21’相互垂直方向排列，且該垂直板片221與該盒體11的一側壁112’相平行。該些散熱鰭片22彼此緊靠，使其水平板片222抵靠在相鄰的另一散熱鰭片22的垂直板片221，並使該散熱排管20的一進風端23位於該盒體11的前側壁112一旁，該散熱排管20的一出風端24位於該盒體11的後側壁一旁。其中，如圖8所示，該扁管21、21’內部具有連接其上下兩管壁的導熱片211，能夠增進熱液與扁管21、21’內部接觸面積，增進其散熱效率。
再如圖1、圖3及圖7所示，本發明更包含兩鰭片外蓋70，各該鰭片外蓋70的寬度與該散熱鰭片22的水平板片222相併排的總面積相同，並焊接在該散熱排管20的上、下兩面的該散熱鰭片22的水平板片222上。該兩鰭片外蓋70的一端可供組裝至少一風扇80(如圖2與圖3所示為兩風扇80)，該風扇80通過螺絲鎖定在該兩鰭片外蓋70的一端的多個鎖合部71，使該風扇80位於該盒體11的前側壁一旁向該進風端23送出氣流。
綜上所述，本發明液冷散熱裝置，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出發明專利申請，惟懇請 鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。
100:伺服器
200:處理器
300:液冷頭
400:液冷排
500:輸液管
10:液泵盒
11:盒體
111:底壁
112、112’:側壁
113:開口
114、114’:排管插孔
115:空氣阻隔空間
116:熱液進液腔
117:冷液出液腔
118:熱液彎折隔板
119:冷液彎折隔板
12:盒蓋
121:液泵座
122:液泵安裝腔
123:進液孔
124:出液孔
125:嵌槽
126:密封環安裝部
20:散熱排管
21、21’ :扁管
211:導熱片
22:散熱鰭片
221:垂直板片
222:水平板片
23:進風端
24:出風端
30:回液盒
40:進液管
50:出液管
60:液泵
61:液泵蓋
611:環槽
612:凹孔
62:馬達定子
63:葉輪轉子
64:密封環
70:鰭片外蓋
71:鎖合部
80:風扇
[圖1]為本發明液冷散熱裝置安裝於機架式伺服器之示意圖。
[圖2]為本發明液冷散熱裝置之組合示意圖。
[圖3]為本發明液冷散熱裝置之分解示意圖。
[圖4]為本發明液泵盒之分解示意圖。
[圖5]為本發明液泵之分解示意圖。
[圖6]為本發明熱液與冷液流經液泵盒之示意圖。
[圖7]為本發明散熱排管與鰭片外蓋之分解示意圖。
[圖8]為本發明散熱鰭片與扁管之分解示意圖。
400:液冷排
500:輸液管
10:液泵盒
11:盒體
112、112’:側壁
114、114’:排管插孔
115:空氣阻隔空間
116:熱液進液腔
117:冷液出液腔
12:盒蓋
122:液泵安裝腔
125:嵌槽
126:密封環安裝部
20:散熱排管
21、21’:扁管
23:進風端
24:出風端
30:回液盒
40:進液管
50:出液管
60:液泵
61:液泵蓋
62:馬達定子
63:葉輪轉子
70:鰭片外蓋
71:鎖合部
80:風扇
Claims (9)
- 一種液冷散熱裝置，其包含用於設置在一處理器上的一液冷頭，與該液冷頭分離用於散熱的一液冷排，及連接在該液冷頭與該液冷排之間的兩輸液管，其中： 該液冷排具有一液泵盒、一散熱排管及一回液盒；該液泵盒具有金屬製成的一盒體及一盒蓋，該盒體一體成型有一底壁、四周側壁及一開口，該盒體左或右側壁設有兩排垂直排列的多數排管插孔；該散熱排管具有兩排垂直排列的多數扁管，及焊接在該扁管上、下兩平面的多數散熱鰭片，該扁管的一端插入並焊接於該盒體的排管插孔，另一端插入並焊接該回液盒； 該盒體的內部具有一空氣阻隔空間，該空氣阻隔空間一端鄰接該盒體的前側壁內面，該空氣阻隔空間另一端彎曲後鄰接於該盒體左或右側壁內面並位於該兩排排管插孔之間的位置，通過該空氣阻隔空間將該盒體內部分隔成一熱液進液腔與一冷液出液腔，該熱液進液腔的空間並小於該冷液出液腔的空間；該熱液進液腔連通其中一排排管插孔，該冷液出液腔連通其中另一排排管插孔，該熱液進液腔與該冷液出液腔均不連通該空氣阻隔空間；該盒體的前側壁設有連通該熱液進液腔的一進液管，及連通該冷液出液腔的一出液管； 該空氣阻隔空間包括間隔排列的一熱液彎折隔板及一冷液彎折隔板，該熱液彎折隔板及該冷液彎折隔板的一端分別焊接在該盒體的前側壁內面，另一端分別焊接在該盒體左或右側壁內面並位於該兩排排管插孔之間的位置，其底端分別焊接在該盒體的底壁內面，使該空氣阻隔空間位於該熱液彎折隔板及該冷液彎折隔板之間；以及 該盒蓋覆蓋在該盒體的開口上，密封住該空氣阻隔空間、該熱液進液腔及該冷液出液腔，該盒蓋與該熱液彎折隔板及該冷液彎折隔板的上端密接。
- 如請求項1所述的液冷散熱裝置，其中該空氣阻隔空間為L形彎曲空間，及該熱液彎折隔板與該冷液彎折隔板分別為L形彎折隔板。
- 如請求項2所述的液冷散熱裝置，更包含一液泵，該液泵設置在該液泵盒的盒體內部或該液泵盒的盒蓋內部。
- 如請求項3所述的液冷散熱裝置，其中該盒體或該盒蓋內面凸出一液泵座，該盒體或該盒蓋的外面凹入一液泵安裝腔至該液泵座，該液泵安裝腔的端面設有連通該冷液出液腔的一進液孔，及該液泵安裝腔的側面設有連通該出液管的一出液孔。
- 如請求項1所述的液冷散熱裝置，其中該散熱排管的兩排多數扁管呈水平及垂直間隔排列，該些散熱鰭片寬度等於該兩排多數扁管的寬度總合，該些散熱鰭片跨設及焊接在該兩排多數扁管的上、下兩平面。
- 如請求項5所述的液冷散熱裝置，其中該些散熱鰭片一體成型有一垂直板片及其上下兩端的兩水平板片，該垂直板片及該兩水平板片與該兩排多數扁管相互垂直方向排列，且該垂直板片與該盒體的一側壁相平行，並使其水平板片焊接在該兩排多數扁管的外表面；該些散熱鰭片彼此緊靠，使其水平板片抵靠在相鄰的另一散熱鰭片的垂直板片；及該散熱排管的一進風端位於該盒體的前側壁一旁，該散熱排管的一出風端位於該盒體的後側壁一旁。
- 如請求項5所述的液冷散熱裝置，其中該扁管內部具有連接其上下兩管壁的導熱片。
- 如請求項6所述的液冷散熱裝置，更包含兩鰭片外蓋，各該鰭片外蓋寬度與該散熱鰭片的水平板片相併排的總面積相同，並焊接在該散熱排管的上、下兩面的該散熱鰭片的水平板片。
- 如請求項8所述的液冷散熱裝置，更包含至少一風扇，該風扇通過螺絲鎖定在該兩鰭片外蓋的一端的多個鎖合部，該風扇位於該盒體的前側壁一旁向該進風端送出氣流。
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