TWM500919U - 水冷散熱裝置及其水冷頭 - Google Patents

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    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3677—Wire-like or pin-like cooling fins or heat sinks

Description

水冷散熱裝置及其水冷頭 【0001】
本創作係有關於水冷散熱裝置，尤指一種具有立體式水冷頭的水冷散熱裝置及其水冷頭。
 【0002】
水冷散熱裝置常應用於電腦藉以冷卻中央處理器(CPU)或顯示處理器(GPU)，一般的水冷散熱裝置包含有一水冷頭以及連通水冷頭的循環管路，水冷頭貼附於CPU或GPU以吸收熱能，循環管路中注入冷卻水，並且藉由一泵浦驅使冷卻水循環流經水冷頭而將熱能帶離CPU或GPU。
【0003】
一般的水冷頭為扁平狀的金屬塊例如(銅塊或是鋁塊)，其一面貼附熱源以吸收熱能且其另一面上罩設有一罩殼，循環管路連通罩殼而使冷卻水循環時能夠流經罩殼內並且接觸金屬塊以帶走金屬塊內的熱能。金屬塊上一般會設有流道、柱或是鰭片等熱交換結構以增加金屬塊與冷卻水之間的換觸面積藉以增加熱對流效率。但熱交換結構因其形狀變化而使其內的熱傳導效率降低，熱交換結構內的熱傳導效率相對低於金屬塊其他部分內的熱傳導效率。因此僅提高金屬塊與冷卻水之間的熱對流效率對於水冷散熱裝置的總熱交換效率改善有限。
【0004】
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。
 【0005】
本創作提供一種具有立體式水冷頭的水冷散熱裝置及其水冷頭。
【0006】
本創作係提供一種水冷頭，其包含一均溫板、一導熱柱及一罩殼。均溫板內形成有一第一腔室，導熱柱自均溫板的表面延伸。導熱柱內形成有一第二腔室，第二腔室連通第一腔室，且第一腔室及第二腔室供一工作流體流動於其中。罩殼罩設在均溫板且導熱柱位於罩殼內。
【0007】
導熱柱上較佳地可設有複數鰭片，導熱柱可以串接該些鰭片；各鰭片也可以分別形成於導熱柱且延伸自導熱柱之側面。導熱柱導熱柱較佳地可以為複數且該些導熱柱配置於均溫板的同一表面。該些導熱柱較佳地相互平行間隔配置。第一腔室之內壁以及第二腔室之內壁較佳地分別設有一毛細結構。
【0008】
本創作另提供一種水冷散熱裝置，其包含一均溫板、一導熱柱、一罩殼以及與罩殼串接連通的一泵浦。均溫板內形成有一第一腔室，導熱柱自均溫板的表面延伸。導熱柱內形成有一第二腔室，第二腔室連通第一腔室，且第一腔室及第二腔室供一工作流體流動於其中。罩殼罩設在均溫板且導熱柱位於罩殼內。
【0009】
導熱柱上較佳地可設有複數鰭片，導熱柱可以串接該些鰭片；各鰭片也可以分別形成於導熱柱且延伸自導熱柱之側面。導熱柱較佳地為複數且該些導熱柱配置於均溫板的同一表面。該些導熱柱較佳地相互平行間隔配置。第一腔室之內壁以及第二腔室之內壁較佳地分別設有一毛細結構。
【0010】
水冷散熱裝置較佳地更包含一循環管路，循環管路的二端連通罩殼且泵浦串接連通於循環管路上。又，水冷散熱裝置較佳地更包含串接連通於循環管路上的一水箱以及串接連通於循環管路上的一冷排。泵浦可以直接附設在罩殼上
【0011】
本創作的水冷散熱裝置及其立體式的水冷頭藉由均溫板及導熱柱內相互連通的第一腔室及第二腔室供工作流體流動於其內而使水冷頭能夠快速地將熱能自均溫板傳遞至導熱柱。
 【0034】
10‧‧‧水冷頭
【0035】
20‧‧‧工作流體
【0036】
30‧‧‧循環流體
【0037】
100‧‧‧均溫板
【0038】
101‧‧‧第一腔室
【0039】
102‧‧‧熱傳導表面
【0040】
103‧‧‧熱對流表面
【0041】
110‧‧‧毛細結構
【0042】
200‧‧‧導熱柱
【0043】
201‧‧‧第二腔室
【0044】
210‧‧‧毛細結構
【0045】
220‧‧‧鰭片
【0046】
211‧‧‧穿孔
【0047】
300‧‧‧罩殼
【0048】
310‧‧‧入水孔
【0049】
320‧‧‧排水孔
【0050】
400‧‧‧循環管路
【0051】
500‧‧‧泵浦
【0052】
510‧‧‧汲水孔
【0053】
520‧‧‧出水孔
【0054】
600‧‧‧水箱
【0055】
700‧‧‧冷排
【0012】
圖1係本創作第一實施例之水冷散熱裝置之示意圖。
【0013】
圖2係本創作第一實施例之中的水冷頭之立體示意圖。
【0014】
圖3係本創作第一實施例之中的水冷頭之立體分解示意圖。
【0015】
圖4係本創作第一實施例之中的水冷頭之立體剖視圖。
【0016】
圖5係本創作第一實施例之中的水冷頭之另一樣態示意圖。
【0017】
圖6係本創作第一實施例之中的水冷頭之又另一樣態示意圖。
【0018】
圖7係本創作第二實施例之水冷散熱裝置之示意圖。
 【0019】
參閱圖1至圖3，本創作之第一實施例提供一種水冷散熱裝置，其包含有一水冷頭10，其中水冷頭10包含一均溫板100、至少一導熱柱200以及一罩殼300，且水冷散熱裝置又包含一循環管路400及一泵浦500。
【0020】
參閱圖2至圖4，於本實施例中均溫板較佳地為中空而在其內形成有一第一腔室101，且均溫板100較佳地為扁平狀而在均溫板100的二面分別形成一熱傳導表面102以及與熱傳導表面102相背配置的一熱對流表面103。
【0021】
於本實施例中，導熱柱200較佳地為複數個，各導熱柱200分別延伸自均溫板100的熱對流表面103而因此分別直立配置於均溫板100的熱對流表面103上，且該些導熱柱200為相互平行間隔配置。各導熱柱200皆呈中空而在各導熱柱200內分別形成有一第二腔室201，各第二腔室201分別通過熱對流表面103連通第一腔室101。
【0022】
水冷頭10內填注有液態的工作流體20且第一腔室101及第二腔室201供工作流體20流動於其內。於本實施例中較佳地可以選用冷媒作為工作流體20，但本創作並不以此為限較佳地，第一腔室101之內壁以及第二腔室201之內壁分別設有一毛細結構110/210。
【0023】
罩殼300罩設在均溫板100的熱對流表面130而將該些導熱柱200罩蓋於其內。罩殼300形成有一入水孔310以及一排水孔320，且入水孔310及排水孔320較佳地相對分別配置於罩殼300之二側。
【0024】
參閱圖1及圖4，循環管路400的二端分別連通罩殼300的入水孔310以及排水孔320，且循環管路400填注有循環流體30，於本實施例中較佳地可以選用水作為循環流體30，但本創作並不以此為限。
【0025】
參閱圖1，泵浦500串接連通於循環管路400上用以驅使循環流體20在循環管路400中流動，泵浦500包含有一汲水孔510以及一出水孔520，且汲水孔510及出水孔520皆連通於循環管路400。汲水孔510用以吸入循環管路400內的循環流體20，且出水孔520則輸出循環流體30。
【0026】
本創作之水冷散熱裝置較佳地可以更包含一水箱600以及一冷排700，水箱600及冷排700分別串接連通於循環管路400上。水箱供儲存循環流體30，藉以調節循環管路400內的循環流體30保持穩定的流速、流量及溫度。冷排700則供流經其內循環流體30與環境空氣進行熱交換，藉以將循環流體30所含之熱能轉發散至環境空氣。
【0027】
參閱圖1及圖4，本創作的水冷散熱裝置用以設置在一發熱源(圖中未示)藉以冷卻發熱源，發熱源例如是電腦的中央處理單元(CPU)或是顯示處理單元(GPU)等，但本創作中不限定發熱源之型式。本創作的水冷散熱裝置使用時，其均溫板100的熱傳導表面102貼附於發熱源，藉使發熱源產生的熱能能夠傳導至熱傳導表面102，且此熱能更進一步被第一腔室101內的液態工作流體吸收，工作流體20因此汽化並且流入各導熱柱200的第二腔室201內。循環流體30通過罩殼300的入水孔310流入罩殼300內並且流經各導熱柱200而與其進行熱交換，藉此將第二腔室201內的氣態工作流體20所含熱能轉移至循環流體30中而使工作流體20液化。第二腔室201內的液態工作流體20經由毛細結構110/210吸附並傳送回到第一腔室101內。
【0028】
加熱後的循環流體30通過罩殼300的排水孔320排出罩殼300，其流經冷排700將所含熱能發散至環境空氣而冷卻至其流入入水孔310時之水溫並且被泵浦500再度泵入入水孔310以進行下一次熱交換。藉由循環流體30循環流動帶走發熱源產生的熱能以控制發熱源之溫度。
【0029】
參閱圖5，導熱柱200上可以設有複數鰭片220藉以藉加導熱柱200與循環流體30之間的接觸面積而增加熱交換效率。於本實施例中，各鰭片220上分別開設有至少一穿孔221，導熱柱200穿過各鰭片220上的穿孔221串接該些鰭片220。導熱柱200與各鰭片220之間可以藉由穿孔221迫緊之方式或是焊接之方式固定連接。各鰭片220也可以穿設多個導熱柱200，本創作不限於此。
【0030】
參閱圖6，鰭片220也可以分別形成於其所在的導熱柱200且各鰭片220延伸自導熱柱200之側面。較佳地，鰭片220為自導熱柱200之側面鏟起的薄片，並且將薄片彎折而使沿鰭片220導熱柱200之側向延伸。鰭片220一體形成於導熱柱200，因此能夠減低鰭片220與導熱柱200之間的熱阻。
【0031】
參閱圖7，本創作之第二實施例提供一種水冷散熱裝置，其包含有一水冷頭10，其中水冷頭10包含一均溫板100以及至少一導熱柱200以及一罩殼300，其中水冷頭10如同前述第一實施例，故於此不再贅述。於本實施例中，水冷散熱裝置又包含一泵浦500。泵浦500附設在罩殼300上並且連通罩殼300的入水孔310以及排水孔320，藉由泵浦500而能夠驅動工作流體20流動通過罩殼300並且流經導熱柱200。
【0032】
本創作的水冷散熱裝置及其立體式的水冷頭10藉由均溫板100及導熱柱200內相互連通的第一腔室201及第二腔室202供工作流體20流動於其內。因此，水冷頭10能夠快速地將熱能自均溫板100傳遞至導熱柱200並且被循環流體30移除。
【0033】
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‧‧‧水冷頭
100‧‧‧均溫板
101‧‧‧第一空腔
102‧‧‧熱傳導表面
103‧‧‧熱對流表面
200‧‧‧導熱柱
201‧‧‧第二空腔
300‧‧‧罩殼
310‧‧‧入水孔
320‧‧‧排水孔
400‧‧‧循環管路

Claims (18)

  1. 【第1項】
    一種水冷頭，包含：
    一均溫板，該均溫板內形成有一第一腔室；
    一導熱柱，自該均溫板的表面延伸，該導熱柱內形成有一第二腔室，該第二腔室連通該第一腔室，且該第一腔室及該第二腔室供一工作流體流動於其中；及
    一罩殼，罩設在該均溫板且該導熱柱位於該罩殼內。
  2. 【第2項】
    如請求項1所述之水冷頭，其中該導熱柱上設有複數鰭片。
  3. 【第3項】
    如請求項2所述之水冷頭，其中該導熱柱串接該些鰭片。
  4. 【第4項】
    如請求項2所述之水冷頭，其中各該鰭片分別形成於該導熱柱且延伸自該導熱柱之側面。
  5. 【第5項】
    如請求項1所述之水冷頭，其中導熱柱導熱柱為複數且該些導熱柱配置於該均溫板的同一表面。
  6. 【第6項】
    如請求項5所述之水冷頭，其中該些導熱柱相互平行間隔配置。
  7. 【第7項】
    如請求項1所述之水冷頭，其中該第一腔室之內壁以及該第二腔室之內壁分別設有一毛細結構。
  8. 【第8項】
    一種水冷散熱裝置，包含：
    一均溫板，該均溫板內形成有一第一腔室
    一導熱柱，自該均溫板的表面延伸，該導熱柱內形成有一第二腔室，該第二腔室連通該第一腔室，且該第一腔室及該第二腔室供一工作流體流動於其中；
    一罩殼，罩設在該均溫板且該導熱柱位於該罩殼內；及
    連通該罩殼的一泵浦。
  9. 【第9項】
    如請求項8所述之水冷散熱裝置，其中該導熱柱上設有複數鰭片。
  10. 【第10項】
    如請求項9所述之水冷散熱裝置，其中該導熱柱串接該些鰭片。
  11. 【第11項】
    如請求項9所述之水冷散熱裝置，其中各該鰭片分別形成於該導熱柱且延伸自該導熱柱之側面。
  12. 【第12項】
    如請求項8所述之水冷散熱裝置，其中導熱柱為複數且該些導熱柱配置於該均溫板的同一表面。
  13. 【第13項】
    如請求項12所述之水冷散熱裝置，其中該些導熱柱相互平行間隔配置。
  14. 【第14項】
    如請求項8所述之水冷散熱裝置，其中該第一腔室之內壁以及該第二腔室之內壁分別設有一毛細結構。
  15. 【第15項】
    如請求項8所述之水冷散熱裝置，更包含一循環管路，該循環管路的二端連通該罩殼且該泵浦串接連通於該循環管路上。
  16. 【第16項】
    如請求項15所述之水冷散熱裝置，更包含串接連通於該循環管路上的一水箱。
  17. 【第17項】
    如請求項15所述之水冷散熱裝置，更包含串接連通於該循環管路上的一冷排。
  18. 【第18項】
    如請求項8所述之水冷散熱裝置，其中該泵浦附設在該罩殼上。
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