TWM454562U - 液冷式散熱模組 - Google Patents

Description

液冷式散熱模組

本創作係有關於液冷式散熱模組，特別是一種其液體泵設置於其水冷頭的液冷式散熱模組。

隨著科技及工業技術的進步，電腦的運算速度較以往大幅增加，而其體積卻更小，因此相今的電腦相較於以往的電腦，會在更小的面積內產生更大的熱能。故空氣強制冷卻已漸不敷使用，取而代之的液體冷卻系統可以針對小面積的高發熱源進行有效的散熱。

一般的液體冷卻系統設置於一電腦主機內，電腦主機內還設有一晶片(chip)，晶片係為發熱源，習知的液體冷卻系統包含有一個水冷頭(cold plate)、一個水泵(pump)及一個散熱排(heat dissipator)，三者相互連通構成一循環管路，循環管路中一般則填充水作為工作流體，水冷頭接觸發熱源以熱傳導方式將發熱源產生的熱能自發熱源帶走，水泵驅動循環管路內的水循環流動，水流經水冷頭與水冷頭熱交換後將其挾帶熱能藉由散熱排發散至空氣中。由於水冷頭、水泵及散熱排皆為體積龐大的元件，為了縮減液體冷卻系統在電腦主機中所佔用的體積，因而演生出水冷頭與水泵整合為一的設計。此結構雖有效縮減液體冷卻系統的體積，但是當水泵故障時必需連同水冷頭一併更換。但是一般而言，水冷頭為靜止件幾乎不會故障；相對地水泵為動件，其故障率遠高於水冷頭。再者水冷頭一般會使用大量的銅金屬製造，其單件成本較水泵高出許多，因此水泵故障時一 併更換水冷頭是相當不經濟的維護方式。

有鑑於此，本創作人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本創作人改良之目標。

本創作之目的，在於提供一種液冷式散熱模組，其具有整合設置的水冷頭及液體泵，而且液體泵設置於水冷頭而可以與水冷頭分離個別維護。

為了達成上述之目的，本創作係提供一種液冷式散熱模組，係用於冷卻一發熱源，其包含一水冷頭及一液體泵。水冷頭係用於接觸發熱源，水冷頭包含一第一外殼，第一外殼上具有一第一管接頭及一第一通口。液體泵設置於水冷頭，液體泵包含一第二外殼，第二外殼內部成形有一汲水室及環繞汲水室並且與該汲水室相互隔離的一線圈室，該汲水室之內設置有一葉輪，線圈室之內設置有環繞葉輪的一驅動線圈，且第二外殼具有連通於汲水室的一第二管接頭，第二管接頭另連通於第一管接頭。

較佳地，前述之液冷式散熱模組，其第一管接頭與第二管接頭緊迫套接。

較佳地，前述之液冷式散熱模組更包含一散熱排，其連通於水冷頭及液體泵。

較佳地，前述之液冷式散熱模組，其散熱排連通於第一通口及第二通口。

較佳地，前述之液冷式散熱模組，其水冷頭包含一對第一螺孔，液體泵則包含與第一螺孔對應鎖接的一對第二螺孔。

較佳地，前述之液冷式散熱模組更包含一控制電路板，位於水冷頭及液體泵之間，控制電路板包含一穿孔，第一管接頭及第二管接頭穿過穿孔而相連通。

較佳地，前述之液冷式散熱模組，其液體泵包含用於驅動葉輪轉動的一驅動線圈，驅動線圈對應葉輪位置設置，控制電路板電性連接驅動線圈以控制葉輪之轉速。

較佳地，前述之液冷式散熱模組更包含一防水墊圈連接於第一管接頭及第二管接頭之間。

較佳地，前述之液冷式散熱模組更包含一罩殼覆蓋於水冷頭及液體泵之外。

較佳地，前述之液冷式散熱模組更包含一風扇設置於罩殼之外。

較佳地，前述之液冷式散熱模組，其第一外殼內容置有一熱交換流道結構及一導流板，導流板具有一導流槽，導流槽連接第一通口並且延伸至熱交換流道結構。

較佳地，前述之液冷式散熱模組，其導流槽之延伸方向垂直熱交換流道結構之流道方向。

本創作藉由第一管接頭及第二管接頭將液體泵設置於水冷頭，當液體泵故障時可以單獨更換，減少其維護成本。

10‧‧‧電腦電路板

20‧‧‧運算晶片

100‧‧‧水冷頭

101‧‧‧第一螺孔

110‧‧‧第一外殼

111‧‧‧第一管接頭

112‧‧‧第一通口

113‧‧‧整流結構

120‧‧‧熱擴散板

121‧‧‧熱交換流道結構

130‧‧‧導流板

131‧‧‧導流槽

200‧‧‧液體泵

201‧‧‧第二螺孔

210‧‧‧第二外殼

211‧‧‧第二管接頭

212‧‧‧第二通口

213‧‧‧汲水室

214‧‧‧線圈室

215‧‧‧防水墊圈

216‧‧‧汲水室蓋板

217‧‧‧線圈室蓋板

220‧‧‧葉輪

221‧‧‧磁鐵

230‧‧‧驅動線圈

300‧‧‧控制電路板

310‧‧‧穿孔

400‧‧‧散熱排

410/420‧‧‧軟管

500‧‧‧罩殼

510‧‧‧第一管路槽

520‧‧‧第二管路槽

600‧‧‧風扇

601‧‧‧扣具

第一圖係本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之示意圖(一)。

第二圖係本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之示意圖(二)。

第三圖係本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之分解圖(一)。

第四圖係本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之分解圖(二)。

第五圖係本創作較佳實施例之液冷式散熱模組另一樣態之示意圖。

第六圖係第二圖中本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之剖視圖(6-6)。

第七圖係第二圖中本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之剖視圖(7-7)。

第八圖係第七圖中本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之剖視圖(8-8)。

第九圖係第七圖中本創作較佳實施例之液冷式散熱模組之剖視圖(9-9)。

第十圖係本創作較佳實施例之液冷式散熱模組又另一樣態之示意圖。

參閱第一圖及第二圖，本創作之較佳實施例提供一種液冷式散熱模組，係用於冷卻一發熱源，發熱源例如是設置一電腦電路板10上的一運算晶片20。本創作之液冷式散熱模組包含一水冷頭100(cold plate)、一液體泵200、一控制電路板300及一散熱排400(condenser)。

參閱第三圖及第四圖，水冷頭100係用於接觸發熱源(運算晶片20)，其包含一第一外殼110、一熱擴散板120及一導流板130。熱擴散板120之其中一面用於接觸發熱源(運算晶片20)，其另一面則成形有一熱交換流道結構121，於本實施例中，熱交換流道結構121較佳地為複數個平行排列的鰭片(fins)所構成之平行流道，但本創作不限定於此。第一外殼110較佳地呈扁平狀，其罩設於熱擴散板120而將熱交換流道結構121容置於其中，第一外殼110的頂面成形有一第一管接頭111，第一外殼110的側壁上開設有一第一通口112。第一管接頭111較佳地為一硬管，其連通第一外殼110的內部，並且第一管接頭111的內部設有一整流結構113，於本實施例中，整流結構113較佳地為放射狀配置的三個桿體，藉由整流結構113使得流過第一管接頭111的流場成為螺旋狀流場。導流板130容置於第一外殼110內，其位於第一通口112與熱交換流道結構121之間並且較佳地遮蓋於熱交換流道結構121。導流板130具有一導流槽131，導流槽131的其中一端連接第一通 口112，另一端則延伸至熱交換流道結構121，而且導流槽131的延伸方向垂直於熱交換流道結構121之流道方向。

液體泵200設置於水冷頭100，其包含一第二外殼210、一葉輪220(impellor)及一驅動線圈230。於本實施例中，第二外殼210較佳地呈扁平狀，其內部成形有相互隔離的一汲水室213及一線圈室214，汲水室213為一圓柱形腔室，線圈室214則為一環形腔室，而且線圈室214環繞汲水室213。葉輪220設置於汲水室213之內，驅動線圈230則設於線圈室214內而環繞葉輪220。葉輪220之內部設置有一磁鐵221，當驅動線圈230通電時與磁鐵221產生電磁感應而驅動葉輪220旋轉。第二外殼210較佳地還包含有用於封閉汲水室213的一汲水室蓋板216以及用於封閉線圈室214的一線圈室蓋板217，汲水室蓋板216上成形有一第二管接頭211，其較佳地為一硬管，第二管接頭211係對齊葉輪220的軸向而設置並且連通汲水室213，第二外殼210的側壁上則開設有一第二通口212，第二通口212亦連通汲水室213而且其較佳地沿著汲水室213周壁的切線方向沿伸。第二管接頭211與第一管接頭111緊迫套接連通，並且較佳地第一管接頭111與第二管接頭211之間連接設置有一防水墊圈215，藉此而連接水冷頭100與液體泵。

第一外殼110的外側面上成形有一對相對設置的第一螺孔101，而第二外殼210的外側面上也成形有一對相對設置的第二螺孔201，藉由螺絲鎖接第一螺孔101與第二螺孔201而將液體泵鎖固於水冷頭100上。

控制電路板300夾設於水冷頭100及液體泵200之間並且電性連接於葉輪220以控制葉輪220之轉速，於本實施例中，控制電路板300較佳地呈圓環狀，其中心開設有一穿孔310以供第一管接頭111及第二管接頭211穿過套接。

參閱第五圖，散熱排400藉由二軟管410/420分別連通於水冷頭100及液體 泵，其中一軟管410連通於第一通口112，另一軟管420則連通於第二通口212。藉此，水冷頭100、液體泵200及散熱排400內構成一密閉的循環管路，循環管路中注滿工作流體，工作流體較佳地為水，但本創作不限定於水，例如也可以為酒精或是其他液體。

參閱第三圖至第五圖，較佳地本創作之液冷式散熱模組還可以包含一罩殼500，罩殼500呈一個開口殼體，其自上而下覆蓋於水冷頭100及液體泵200之外以保護水冷頭100及液體泵200。罩殼500上較佳地開設有一第一管路槽510及一第二管路槽520，第一管路槽510自罩殼500的開口邊緣延伸至對應第一通112口之位置係用以供第一開口連接軟管410，第二管路槽520則自罩殼500的開口邊緣延伸至對應第二通口212之位置係用以供第二通口212連接軟管420。於本實施例中第一通口112及第二通口212較佳地配合第一管路槽510及一第二管路槽520之位置分別沿汲水室213的周向及軸向相互錯開配置。

參閱第六圖至第九圖，本創作之液冷式散熱模組設係設置於一電腦電路板10上以冷卻設於該電腦電路板10上的一運算晶片20。熱擴散板120接觸運算晶片20而將運算晶片20運作時產生的熱能傳導至熱交換流道結構121的各鰭片，當葉輪220旋轉時，水冷頭100內部的工作流體便會流經熱交換流道結構121並且自各鰭片吸收熱能。工作流體流經熱交換流道結構121後進入汲水室213中，再通過第二通口212流至散熱排400。工作流體藉由散熱排400將其所挾帶的能發散至空氣中而冷卻，冷卻後的工作流體再經由第一通口112流入水冷頭100進行下一次循環，藉由導流板130的引導，工作流體可通過第一通口112並且沿著導流槽131流入熱交換流道結構121，以使工作流體與熱交換流道結構121之間有充分的接觸時間進行熱交換。

參閱第十圖，本創作之液冷式散熱模組較佳地可以包含一個風扇600，風扇 600藉由一扣具601扣接設置於罩殼500之外側上方，其出風方向向下朝罩殼500，藉由風扇600以冷卻運算晶片20周圍鄰近的的其他電子元件。

本創作藉由第一管接頭及第二管接頭將液體泵200設置於水冷頭100。由於液體泵200之故障率遠高於水冷頭100，因此本創作中液體泵200可自水冷頭100缷離之結構，當液體泵100故障時可以單獨更換，不需連同水冷頭100一併更換，相較於習知技術可大幅減少其維護成本。

以上所述僅為本創作之較佳實施例，非用以限定本創作之專利範圍，其他運用本創作之專利精神之等效變化，均應俱屬本創作之專利範圍。

10‧‧‧電腦電路板

20‧‧‧運算晶片

100‧‧‧水冷頭

101‧‧‧第一螺孔

110‧‧‧第一外殼

111‧‧‧第一管接頭

112‧‧‧第一通口

120‧‧‧熱擴散板

121‧‧‧熱交換流道結構

130‧‧‧導流板

200‧‧‧液體泵

201‧‧‧第二螺孔

210‧‧‧第二外殼

211‧‧‧第二管接頭

212‧‧‧第二通口

215‧‧‧防水墊圈

220‧‧‧葉輪

230‧‧‧驅動線圈

300‧‧‧控制電路板

310‧‧‧穿孔

Claims (12)

1. 一種液冷式散熱模組，係用於冷卻一發熱源，該液冷式散熱模組包含：一水冷頭，係用於接觸所述發熱源，該水冷頭包含一第一外殼，該第一外殼上具有一第一管接頭及一第一通口；及一液體泵，設置於該水冷頭，該液體泵包含一第二外殼，該第二外殼內部成形有一汲水室及環繞該汲水室並且與該汲水室相互隔離的一線圈室，該汲水室之內設置有一葉輪，該線圈室之內設置有環繞該葉輪的一驅動線圈，且該第二外殼具有連通於該汲水室的一第二管接頭及一第二通口，該第二管接頭另連通於該第一管接頭。
2. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，其中該第一管接頭與該第二管接頭緊迫套接。
3. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，更包含一散熱排，該散熱排連通於該水冷頭及該液體泵。
4. 如請求項3所述之液冷式散熱模組，其中該散熱排連通於該第一通口及該第二通口。
5. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，其中該水冷頭包含一對第一螺孔，該液體泵則包含與該對第一螺孔對應鎖接的一對第二螺孔。
6. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，更包含一控制電路板，位於該水冷頭及該液體泵之間，該控制電路板包含一穿孔，該第一管接頭及該第二管接頭穿過該穿孔而相連通。
7. 如請求項6所述之液冷式散熱模組，其中該液體泵包含用於驅動該葉輪轉動的一驅動線圈，該驅動線圈對應該葉輪位置設置，該控制電路板電性連接該驅動線圈以控制該葉輪之轉速。
8. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，更包含一防水墊圈，連接於該第一管接頭及該第二管接頭之間。
9. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，更包含一罩殼，覆蓋於該水冷頭及該液體泵之外。
10. 如請求項10所述之液冷式散熱模組，更包含一風扇，設置於該罩殼之外。
11. 如請求項1所述之液冷式散熱模組，其中該第一外殼內容置有一熱交換流道結構及一導流板，該導流板具有一導流槽，該導流槽連接第一通口並且延伸至該熱交換流道結構。
12. 如請求項11所述之液冷式散熱模組，其中該導流槽之延伸方向垂直該熱交換流道結構之流道方向。