TWM497764U - 液冷式散熱片結構 - Google Patents

Description

液冷式散熱片結構

本創作係有關於一散熱片結構，尤指一種可使用於電器或電子產品，其內部填充散熱液，並結合延緩裝置以使散熱液流動速率減緩，留滯於散熱片內部時間增加，而達到較佳之降溫效果者。

由於電子及電器產品對於效能運作要求越來越高，要執行的動作、操作及反應亦越來越多，加上人類對於此類產品使用頻率與依賴性極高，因此需要電力越來越多，且耗費電能的時間越來越長，以致電子、電器產品常常會有發熱，甚至過熱的情形。此類發熱或過熱情形輕則影響電子、電器裝置的執行操作順暢，重則可能導致電子、電器產品產生燒燬的情況發生。

因此越來越多電子、電器產品增設散熱結構，將內部熱能導引至外部，以降低發熱溫度，藉以維持電子、電器產品運作之應有效能。目前常見的散熱結構應用，大致可分為「鰭片式」、「液冷式」及前述兩種結合應用之「結合式」，其中「鰭片式」主要係利用數個片狀散熱片以預設間距排列而成，利用具有較佳導熱效果材質之各該散熱片，將裝置內部之熱能導出至各該散熱片間之空隙，讓空隙中的空氣進行降溫為其散熱原理。此類屬「鰭片式」之散熱技術應用，如國內第101125345號發明專利所揭露之「電路板及其散熱裝置」；以及國內第100143372號發明專利所揭露之「用於變頻器的散熱裝置」。

「液冷式」散熱技術，則係結合使用冷卻液、散熱油或水等液體，填充於循環管路內，將循環管路配置於電子、電器裝置之預設部位，藉由液體之流動，將裝置內部的熱能以循環方式帶出裝置外部，進而達到降溫的功效者。「結合式」散熱技術則為「鰭片式」及「液冷式」兩種技術 之結合，其主要係將若干散熱片間以散熱管串接，並於散熱管內以冷卻液、散熱油或水產生流通，使熱能一方面可藉由散熱片外部之空氣降溫外，另一方面由散熱片內部之冷卻液將熱能帶出，為二道方式結合式之散熱技術。

按，習知屬於「鰭片式」及「液冷式」兩種技術結合之散熱技術，如國內第100117831號發明專利所揭露之「液冷式散熱裝置」，其包括：一吸熱部，該吸熱部包括：一吸熱塊，用以與一外部發熱元件接觸，該吸熱塊內部包括複數個流通道，用以讓一冷卻液在該複數個流通道內流動，以吸收該外部發熱元件所產生之熱；一第一突擴管，其係與該吸熱塊之一側連接，用以讓該冷卻液流入該複數個流通道內；以及一第二突擴管，其係與該吸熱塊之另一側連接，用以讓該冷卻液流出該複數個流通道；一第一傳輸管，其係與該第一突擴管連接；一第二傳輸管，其係與該第二突擴管連接；以及一散熱部，其係分別與該第一傳輸管以及該第二傳輸管連接，使得該吸熱部、該散熱部與該第一傳輸管以及該第二傳輸管之間形成一迴路，讓該冷卻液得以在該迴路內流動。

復按，另一種習知屬於「鰭片式」及「液冷式」兩種技術結合之散熱技術，如國內第097143052號發明專利所揭露之「液冷散熱裝置」，其包括：一與電子元件導熱接觸之導熱箱，該導熱箱內設有一用於儲存冷卻液之空腔，該導熱箱頂面設置有分別與該空腔相通之進液口及出液口，其改良在於：該導熱箱頂面向上拱起形成二斜面，該進液口及出液口分別設置在該二斜面上，該導熱箱之空腔內設置有複數導熱柱，該導熱箱包括一底座、安裝在底座上之中空箱體和封蓋在箱體頂端之一蓋體，該二斜面由蓋體向上拱起，該等導熱柱由底座頂面豎直向上延伸，該箱體一體鋁擠成型，該箱體包括垂直於底座並相互一體連接之四側板，該箱體各個角落向內凹陷形成開放式之圓形槽孔。

上述所揭二結構中，均屬「鰭片式」及「液冷式」兩種技術結合之散熱技術，其中第一案係於散熱片內設有連通之流通道，並結合第一傳輸管接至外部該吸熱塊，內部冷卻液經該吸熱塊進行冷卻後，再經由 該第二傳輸管傳輸至該散熱片，為其技術者。第二案則同樣具有散熱片，並結合外接式之導熱箱，配合連接散熱片及導熱箱兩者之若干熱管，並以冷卻液於各該散熱片、導熱箱及熱管間循環，藉以增加散熱效率。

惟，前述習知結構均添設一外接裝置將冷卻液輸入至散熱片內部，再輸出至外接裝置為一個整體的循環路徑，其外接裝置構件較為複雜，且製造成本高；另一方面，如主機版上的小型風扇、控制晶片等此類小型電子元件，外接裝置會佔用到主機板的空間，使整體裝置體積變大而較不適用。故本案創作人，係提供一種液冷式之散熱片結構，係於中空狀之散熱片結構中，利用延緩內部冷卻液油之流動速動，配合閥組設計，以延長冷卻液油置留於散熱片內的時間，進而增進散熱效果之技術者。

有鑑於此，本創作所揭露之液冷式散熱片結構，其包含有：一散熱片組，其具有若干散熱片，為具預設厚度並相互呈預設排列；一第一流道，呈中空狀且穿接各該散熱片，以連通各該散熱片之內部於其一預設部位；一第二流道，呈中空狀且穿接各該散熱片，以連通各該散熱片之內部於另一預設部位；一延緩裝置，分別設於各該散熱片之內部，係以一體方式形成中空狀之一延緩流道於各該第一、第二流道之間，並與各該第一、第二流道相連通，於各該第一、第二流道及延緩流道間填充有散熱液，且於該延緩流道靠近該第一流道之預設部位設有一閥組，其可適當開啟及關閉通往該第一流道之通路切換；藉由上述構件，利用於各該散熱片中設置有呈蜿蜒狀之延緩流道，配合設於各該延緩流道內之該閥組，可使於該延緩流道內之散熱液可於各該散熱片內停留較長時間，增加散熱效果，另一方面又能因散熱液內部之熱壓力驅動該閥組產生作動，而達到流動啟閉及自動調整流速等功效，故整體結構可達便利實用性者。

本創作之主要目的即在提供一種液冷式散熱片結構，其外接裝置小型、簡單，無需佔用太多空間，適用於小型電子元件使用，亦可應用於一 般電器或電子用品。

本創作之次一目的即在提供一種液冷式散熱片結構，係於每一散熱片內分別設有呈蜿蜒狀之延緩流道，使散熱液於各該散熱片內部流動路徑加長，而可停留較長時間，以達到較佳之散熱效果。

本創作之再一目的即在提供一種液冷式散熱片結構，其於每一散熱片內之延緩流道設有一閥組，利用流道內散熱液之熱壓力較大時可啟閉流道通路而產生流動，熱壓力較小時則關閉流道通路而不流動，同時流道變大時流速較快，流道變小時流速較慢，故具有自動啟閉散熱液流動以及調節流速之功能。

本創作之更一目的即在提供一種液冷式散熱片結構，可於延緩流道內添設發泡金屬元件，利用其鋁材易吸熱之特性，以提升吸熱效能，另一方面，又能提供散熱液流入通過之阻尼效果，而使流速減慢，於散熱片內置留的時間加長。

[本創作]

(10)‧‧‧散熱片組

(11)‧‧‧散熱片

(20)‧‧‧第一流道

(30)‧‧‧第二流道

(40)‧‧‧延緩裝置

(41)‧‧‧延緩流道

(42)‧‧‧閥組

(421)‧‧‧鋼珠

(422)‧‧‧彈性件

(43)‧‧‧泵浦

(44)‧‧‧發泡金屬元件

(50)‧‧‧系統裝置

(60)‧‧‧散熱液貯槽

第一圖為本創作一較佳實施例之立體外觀圖。

第二圖為本創作一較佳實施例之立體剖視示意圖一。

第三圖為本創作一較佳實施例之立體剖視示意圖一。

第四圖為本創作一較佳實施例之平面示意圖。

第五圖為本創作一較佳實施例之剖視示意圖。

第六圖為本創作一較佳實施例之散熱液流動意圖一。

第七圖為本創作一較佳實施例之散熱液流動意圖二。

第八圖為本創作一較佳實施例之使用狀態圖一。

第九圖為本創作一較佳實施例之使用狀態圖二。

第十圖為本創作一較佳實施例之使用狀態圖三。

第十一圖為本創作另一實施例之示意圖。

第十二圖為本創作再一實施例之示意圖。

首先請參照第一~五圖，本創作所提供之一種液冷式散熱片結構，其主要包含有：一散熱片組(10)，及設與該散熱片組(10)上之一第一流道(20)、一第二流道(30)及一延緩裝置(40)。

該散熱片組(10)，其具有若干散熱片(11)，為具預設厚度並相互呈預設排列。

該第一流道(20)，呈中空狀且穿接各該散熱片(11)，以連通各該散熱片(11)之內部於其一預設部位；該第一流道(20)設於各該散熱片(11)偏上方之部位。

該第二流道(30)，呈中空狀且穿接各該散熱片(11)，以連通各該散熱片(11)之內部於另一預設部位；該第二流道(30)設於各該散熱片(11)偏下方之部位。

該延緩裝置(40)，分別設於各該散熱片(11)之內部，係以一體方式形成中空狀之一延緩流道(41)於各該第一、第二流道(20)(30)之間，並與各該第一、第二流道(20)(30)相連通，該延緩流道(41)於該散熱片(11)內呈蜿蜒狀之路徑設置，可為若干U狀或S狀通路以連相接方式設置；於各該第一、第二流道(20)(30)及延緩流道(41)間填充有散熱液；於該延緩流道(41)靠近該第一流道(20)之預設部位設有一閥組(42)，其可適當開啟及關閉通往該第一流道(20)之通路切換；該閥組(42)具有相互接設之一鋼珠(421)及一彈性件(422)，該鋼珠(421)於線性移動後可將通往該第一流道(20)之通路作開啟與關閉狀態切換；一泵浦(43)，其兩端分別與各該第一、第二流道(20)(30)接設，將該第一流道(20)內之散熱液抽出後，再送至該第二流道(30)內；一發泡金屬元件(44)，設於該延緩流道(41)內之預設部位，以供散熱液滲透通過，該發泡金屬元件可為發泡鋁等材質之應用。

藉由上述構件，利用於各該散熱片(11)中設置有呈蜿蜒狀之延緩流道(41)，配合設於各該延緩流道(41)內之該閥組(42)，可使於該延緩流道(41)內之散熱液可於各該散熱片(11)內停留較長時間，增加散熱效果，另一方面又能因散熱液內部之熱壓力驅動該閥組(42)產生作動，而達到流動啟 閉及自動調整流速等功效，故整體結構可達便利實用性者。

為供進一步瞭解本創作構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本創作使用方式加以敘述如下：本創作之組設，主要係於各該散熱片(11)內部，以一體方式形成各該延緩流道(41)，將各該第一、第二流道(20)(30)串接各該散熱片(11)，並使各該延緩流道(41)之兩末端分別與各該第一、第二流道(20)(30)連通，即形成散熱片組(10)。接著將各該彈性件(422)及鋼珠(421)分別組設於各該散熱片(11)之延緩流道(41)靠近該第一流道(20)相連通部位；再將該發泡金屬元件(44)組分別設於該延緩流道(41)之預設部位。然後將該泵浦(43)組接於該散熱片組(10)之一側，並使該泵浦(43)兩端分別接設各該第一、第二流道(20)(30)，即組設完成。

本創作之散熱液循環，請參照第六圖至第七圖，散熱液由該泵浦(43)打入該第二流道(30)後，分別填充於各該散熱片(11)內之延緩流道(41)，當該散熱片組(10)接收到其他電子裝置因發熱導入之熱能後，其內部之散熱液亦逐漸加溫，且散熱液因吸收熱能而產生壓力，當壓力大到將該鋼珠(421)頂推產生通道時，各該散熱片(11)內部呈可流通狀態，此時散熱液則流經蜿蜒狀之流道，並穿入通過該發泡金屬元件(44)，流經該閥組(42)進入該第一流道(20)，最後由該泵浦(43)抽出，形成一完整循環。

本創作該閥組(42)可依據散熱液之壓力變化，而具有自動開啟與關閉作動，當各該散熱片(11)因接收熱能而溫度較高時，其內部散熱液亦同步升溫而產生較大之壓力，進而將該鋼珠(421)推移以形成通往該第一流道(20)之通路，此時該閥組(42)為開啟狀態，於該散熱片(11)內之散熱液則開始流動。當各該散熱片(11)冷卻而溫度較低時，其內部散熱液亦同步降溫而產生較小之壓力，當此壓力抵不過該彈性件(422)推頂該鋼珠(421)復歸之彈力時，該鋼珠(421)則會擋住通往該第一流道(20)之通路，此時該閥組(42)為關閉狀態，於該散熱片(11)內之散熱液則停止流動。

本創作該閥組(42)可依據散熱液之壓力變化，而具有流速自動調節功能，當該鋼珠(421)因散熱液之熱壓力而被推移，產生通往該第一流道(20)之通路時，當通路流道越大，散熱液之流速較快，當通路流道越小， 散熱液之流速較慢。

本創作與一電子裝置之結合應用，請參照第八圖至第九圖，使用時，將該散熱片組(10)共同之一側與一電子裝置相接設即可，此類電子裝置可為小型風扇、微處理器、控制器等等屬於較小之電子元件，亦可與較大型之電子裝置相接設，而提供散熱功能。另一方面，本創作之該散熱片組(10)兩側可同時分別裝設二電子裝置。

本創作與一電器裝置之結合應用，請參照第十圖，使用時，將該散熱片組(10)共同之一側與一電器裝置相接設即可提供散熱功能，此類電器裝置可為手提電腦、大型風扇、冷氣主機、家電用品等等。

本創作於該散熱片組(10)外部僅接設一小型之該泵浦(43)，其佔用空間小，故適用於小型電子元件使用；同時本創作之外接元件簡單、零件少，解決習知液冷式散熱片結構零件多且複雜，以致製造成本高，及佔用空間大的問題。

本創作之各該散熱片(11)內部，係形成有呈蜿蜒狀之該延緩流道(41)，其可為連續U字形連接形成，或為連續S字形連接形成，藉以加長流道路徑，使其內部填充之散熱液可於每一散熱片(11)內流動之時間增加，進而達到較佳之散熱效果。

本創作之該閥組(42)除具有自動開啟及關閉流道，與自動調節散熱液流速等功能外，其同時形成阻礙散熱液可順暢流入該第一流道(20)之作用，可使散熱液流速減緩而增加留置於該散熱片(11)內之時間，以達到較佳之散熱功能。

本創作之該發泡金屬元件(44)，其設置於該延緩流道(41)中預設部位，主要係利用鋁材易吸熱之特性，結合多孔性提供散熱液可穿入流通之結構設計，使得散熱液通過該發泡金屬元件(44)時，可進行降溫，以增進散熱效果；另一方面，該發泡金屬元件(44)又能提供散熱液流入通過之阻尼效果，而使流速減慢，於該散熱片(11)內置留的時間加長。

本創作之各該第一、第二流道(20)(30)亦可分別設置於不同高度之設計，將該第一流道(20)設置於較高位置，該第二流道(30)設於較低位置，則可利用液體熱對流現象，溫度較熱之散熱液會自動朝上方之該第 一流道(20)流動，溫度較低之散熱液會自動朝下方之該第二流道(30)流動，藉由各該第一、第二流道(20)(30)之高低差配置，可使整體循環更為順暢，使散熱效果更為提升。

請參照第十一圖，係為本創作之另一實施例，其中該發泡金屬元件(44)以局部擋住該延緩流道，此實施例為另一種發泡金屬元件(44)之設置形式，其他構件之組設方式、作動狀態及預期達到之功效，均與前述實施例完全相同。

請參照第十二圖，係為本創作再一實施例，其中該散熱片組係與一系統裝置(50)相接設，並配合一泵浦(43)，將該第一流道(20)內之散熱液輸送至一散熱液貯槽(60)，再將該散熱液貯槽(60)內降溫後的散熱液輸送經過該系統裝置(50)使其降溫後，再輸送至該第二流道(30)，而形成一個循環。此一實施例主要為將本創作應用在一系統裝置(50)，如機器、設備，或某一機構上；可將本創作該散熱片組(10)結合於該系統裝置(50)或機構，配合裝設各該泵浦(43)及散熱液貯槽(60)，可使散熱液於各該散熱片組(10)、泵浦(43)及散熱液貯槽(60)流通形成一個循環系統。

此一實施例之循環系統，為因應較大散熱需求之實施方式，本創作之散熱片組(10)可使整體散熱效果更為提升。其他構件之組設方式、作動狀態及預期達到之功效，均與前述實施例完全相同。

綜合上述，本創作所揭露之「液冷式散熱片結構」，係提供一以延緩散熱液或冷卻液於散熱片內流動速度減慢、留置時間增加，以增進散熱效果之結構，其利用於各該散熱片中分別設置有蜿蜒狀之該延緩流道，結合可自動啟閉及調節流速之該閥組，配合可吸熱且具阻尼效果之該發泡金屬元件，藉以達到較優之散熱效果，同時適用於電子或電器裝置，且其構件簡單、以有效降低製造成本，且外接裝置佔用空間小，而獲致一穩固結合及組裝便利性高之散熱片結構，俾使整體確具產業實用性及成本效益，且其構成結構又未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合新型專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本創作之具體實施例及所運用之技術原理，若依本創作之構想所作之改變，其所產生之功能作用仍未超出說 明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本創作之範圍內，合予陳明。

(10)‧‧‧散熱片組

(11)‧‧‧散熱片

(20)‧‧‧第一流道

(30)‧‧‧第二流道

(40)‧‧‧延緩裝置

(41)‧‧‧延緩流道

(42)‧‧‧閥組

(421)‧‧‧鋼珠

(422)‧‧‧彈性件

(44)‧‧‧發泡金屬元件

Claims (11)

1. 一種液冷式散熱片結構，其包含有：一散熱片組，其具有若干散熱片，為具預設厚度並相互呈預設排列；一第一流道，呈中空狀且穿接各該散熱片，以連通各該散熱片之內部於其一預設部位；一第二流道，呈中空狀且穿接各該散熱片，以連通各該散熱片之內部於另一預設部位；一延緩裝置，分別設於各該散熱片之內部，係以一體方式形成中空狀之一延緩流道於各該第一、第二流道之間，並與各該第一、第二流道相連通，於各該第一、第二流道及延緩流道間填充有散熱液，且於該延緩流道靠近該第一流道之預設部位設有一閥組，其可適當開啟及關閉通往該第一流道之通路切換。
2. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該延緩流道於該散熱片內呈蜿蜒狀之路徑設置。
3. 依據申請專利範圍第2項所述液冷式散熱片結構，其中該延緩流道呈至少一U狀通路連續設置。
4. 依據申請專利範圍第2項所述液冷式散熱片結構，其中該延緩流道呈至少一S狀通路連續設置。
5. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該延緩裝置具有一泵浦，其兩端分別與各該第一、第二流道接設，將該第一流道內之散熱液抽送至該第二流道內。
6. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該閥組具有相互接設之一鋼珠及一彈性件，該鋼珠於線性移動後可將通往該第一流道之通路作開啟與關閉狀態切換；該鋼珠於受到散熱液熱壓力推頂而開啟通往該第一流道之通路，當熱壓力較低時該彈性件則提供該鋼珠一線性復歸之力，進而關閉通往該第一流道之通路。
7. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該第一流道設於各該散熱片偏上方之部位；該第二流道設於各該散熱片偏下方之部位。
8. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該延緩裝 置具有一發泡金屬元件，設於該延緩流道內之預設部位。
9. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該散熱片組係以共同之一側與一電器裝置相接設。
10. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該散熱片組係以共同之一側與一電子裝置相接設。
11. 依據申請專利範圍第1項所述液冷式散熱片結構，其中該散熱片組係與一系統裝置相接設，並配合一泵浦，將該第一流道內之散熱液輸送至一散熱液貯槽，再輸送至該第二流道，而形成一個循環。