TWM586817U - 雙腔室冷卻系統 - Google Patents

Abstract

本創作係提出一種雙腔室冷卻系統，主要係由第一本體、隔離件、導熱件、第二本體及冷卻組件所構成；特別地，當隔離件結合導熱件並置入本體時，隔離件將本體內部隔出第一腔室且與第二本體界定出第二腔室，冷卻組件存在於第二腔室中，藉由導熱件將第一腔室內的熱能傳遞至第二腔室並透過冷卻組件進行散熱。

Description

雙腔室冷卻系統

本創作系關於一種雙腔室冷卻系統，尤其涉及一種可以隔出兩個腔室，且可有效防止冷卻液揮發逸散，更進一步具有冷卻組件之雙腔室冷卻系統。

電子設備為了因應現今日益進步的數位科技，所需要的硬體效能也必然需要增強才足以負荷日漸龐大的數據量，但就現在的硬體設備需要執行這些電子數據指令時，會因為複雜的運算指令，造成電子設備的效能超載，而使硬體設備的溫度上升，最後形成硬體設備溫度過高的問題，輕微則降低設備使用的效能或造成當機，嚴重則會讓硬體設備因為超載，溫度過高而直接損毀，因此，冷卻系統就會是讓硬體設備維持溫度並使其繼續運作的關鍵要素。

其中，冷卻系統在早期不外乎是大家耳熟能詳的利用風扇進行散熱的氣冷式冷卻系統，但由於空氣的熱傳導係數較低，冷卻的速度同樣來不及使硬體設備散熱，所以常常造成硬體設備因為過熱而當機，甚至損壞，在使用上已經不堪負荷。

然而，在氣冷式冷卻系統的不足的情況下，又進一步的開發出水冷式的冷卻系統，因為水的熱傳導係數約是空氣的24倍之多，大大提升了冷卻系統的效能，但，仍然存在著隱憂，由於硬體設備大多都是通電的電子相關設備，水，雖然可以有效的將硬體設備所發出的熱能導出，但有可能因為安裝上的疏失讓水從設備銜接縫隙中滲出，外漏到電子設備中，造成設備的損毀；看似暫時解決了硬體設備溫度過高的問題，其時又間接增加了另一個會使硬體損毀的風險。

爰此，為了解決上述的問題，最新的科技開發出一種可以將電子硬體設備浸入其中的特殊冷卻液，將產生高溫的相關設備泡入冷卻液中，讓發熱的硬體直接浸入冷卻液，得使熱量在第一時間就傳遞出去，再透過系統中的風扇將冷卻液中的溫度散發置系統外部，進而達到有效且快速的冷卻效果；看似完美的解決了上述所有的問題，也可負荷現階段的需求，但隱藏著冷卻液會因為與空氣接觸揮發而造成冷卻液會越用越少的隱憂，不僅需要隨時留意冷卻液的儲蓄量，不足時要即時補充，更是因為冷卻液的成本相較於上述兩種冷卻方式所需要的成本要來的高出許多。欲解決上述三種冷卻系統中的瑕疵並找到最好的使用方法，是本創作需解決的首要問題。

有鑑於先前技術所述之問題，本創作者提供一種雙腔室冷卻系統來解決先前技術之問題，包括 :

一第一本體，具有第一腔室，一發熱元件放置於該第一腔室內，且該第一腔室具有一冷卻液；

一隔離件，用以與該第一本體界定出該第一腔室；

一導熱件，設置於該第一腔室內；

一第二本體，與該隔離件界定出一第二腔室；

一冷卻組件，設置於該第二腔室。

爰此，為了解決冷卻液揮發的問題，本創作將冷卻液密封在第一腔室當中，並加入導熱件，藉由冷卻液結合導熱件讓硬體設備運作時所散發出來的熱能快速的透過冷卻液傳遞至導熱件，接著，利用隔離件有效的將冷卻液密封在第一腔室內，確保了冷卻液不會因為接觸空氣而揮發造成儲備量的減少，並區隔出另一第二腔室，在第二腔室的空間範圍內置入冷卻組件，使第一腔室中經由導熱件傳遞出來的熱量可以快速的透過冷卻組件進行散熱，同時解決了舊有冷卻系統的缺點並結合了最新科技冷卻液的使用來達到最好的散熱效果。

爰此，透過本創作雙腔室冷卻系統，可以有效的散熱，不僅無須顧慮硬體設備因為冷卻效果不足所造成的溫度過高，更是因為雙腔室的設計，有效將冷卻液隔絕在密閉的腔室中，防止其因為揮發所造成的耗損，降低了使用成本，又能符合冷卻系統散熱效能的需求，解決了舊有冷卻系統的瑕疵，同時降低製造的成本，改善也同時改變了冷卻系統適用性。

由於本創作揭露一種雙腔室冷卻系統1，其中，所使用之各元件連接關係為具有通常知識者所能明瞭，故以下中文說明，不再作完整描述。同時，以下係透過各圖示之輔助，來進一步說明本新型之各優點、特色、要件、及其具體實施態樣。

請參考第1圖及第2圖，為本新型創作之雙腔室冷卻系統1一實施方式分解示意圖。本創作所提出之一種雙腔室冷卻系統1，係由一第一本體10及一第二本體30所界定出一容置空間14，容置空間14中更設置有一隔離件20，此隔離件20於容置空間14中隔出一第一腔室11及一第二腔室31，其中第一腔室11中更設置有一導熱件21連接於隔離件20上，並於第二腔室31內設置有一冷卻組件32。本創作外部係由第一本體10與第二本體30所構成之外殼主體，內部則存在容置空間14，並透過設置隔離件20將此容置空間14區隔出第一腔室11及一第二腔室31。
其中，容置空間14內部之第一腔室11中至少放置一發熱元件12，且第一腔室11內具有一冷卻液16，發熱元件12浸入冷卻液16中。隔離件20，用以區隔出第一腔室11，更進一步說明，第一腔室11係進一步由容置空間14當中藉由隔離件20所劃分出，其中隔離件20連接第一腔室11面更連接導熱件21，此兩元件可設計為結合件亦可設計為一體成形之元件，值得一提的是，該隔離件14與導熱件21可為任一具有良好導熱效果之固態材質，例如:銀、銅、金、鋁、鐵、金屬及非金屬等導熱效果良好之材質。

請參考第2圖所示，為本創作之雙腔室冷卻系統1的剖面圖，透過第一本體10及第二本體30所界定出之容置空間14，且於容置空間14中透過隔離件20界定出一第二腔室31，更進一步說明，第二腔室31係位於容置空間14上部，亦即，透過隔離件20於容置空間14內區隔出第一腔室11與第二腔室31；此外，第二本體30之實施態樣，可為向上凸起之立體構型，與第一本體10之上部接合；亦可是平面蓋體構型，直接與第一本體10之上部接合，無論第二本體30之實施態樣為何，其空間之相對關係並不會改變。另外，第二腔室31中更進一步設計有一冷卻組件32，用以將位於第一腔室11中設置之導熱件21所傳導出來之熱能進行冷卻散熱。

請參考圖2，本創作雙腔室冷卻系統1的實施方式為，發熱元件12可為任何運行過程中會利用電流通過或高速運作下而發出熱能，將其置入第一本體10中第一腔室11內，發熱元件12所設置的方式可為任何方向，不僅限於直立或橫放，可依照使用者需求，在不影響設備運行的情況下隨意放置，並依使用者需求倒入適量的冷卻液16，此外，在將發熱元件12設置於冷卻液16中時，不一定需要讓發熱元件12完全浸末於冷卻液16中，可為一部分浸入，另一部分未浸入，僅需依照使用者需求放置，並利用隔離件20面向第一腔室11面組裝上導熱件21後，隔離並界定出第一腔室11(容置空間14下部)與第二腔室31(容置空間14上部)，其中，隔離件20面向第二腔室31面設置有冷卻組件22且與導熱件21相鄰，導熱件21傳導從第一腔室11內經過冷卻液16沸騰氣化後所帶動之熱能，在經由冷卻組件22的冷卻降溫並通過第二腔室31散發到第二本體30外，在此，第二腔室31可設計有通風孔以利散熱，本創作透過以上實施方式完成雙腔室冷卻系統1的運作。

值得一提的是，本創作中之第二本體30，在與第一本體10結合時，可形成本創作之主要外觀，其兩者之大小比例不做任何限制，且沒有一定的比例規範，第二本體30也可為透氣蓋子、金屬打洞蓋體及任何可以作為上罩的物體。此外，第一本體10與第二本體30結合方式並不特別侷限，可以用卡合或卡扣的方式組合，以不影響第一腔室11的密閉性為主。

另一個值得一提的是，本創作中之發熱元件12，可為任何因為通電運作而會散發熱的設備，小至各種電路板上的電阻器、電容器、電感器及二極體等，在電路板運行時會發熱的任何元件；大至電腦設備中的CPU、硬碟、顯示卡、電源及排風扇等電腦運作時所需設備。

請參考第3圖所示，本創作中所包含之發熱元件12因為需要放置並固定於第一腔室11中，所以更設計有一固定件13，固定件13有多種用途，其中可以作為是發熱元件12固定於第一本體10第一腔室11中的元件，此元件可為掛勾、吸盤、磁鐵、卡榫等任何可以將發熱元件12固定於第一腔室11中之工具，也可以作為組裝發熱元件12的固定裝置，讓所需要放置的硬體設備不會因為放入液體中而因為液體的浮力到處流竄，進而發生碰撞甚至造成設備損毀的風險，此外，由於硬體設備會有相連接的線路，固定件13也可以作為整線器，整理並固定與硬體設備相連接之線路，讓冷卻液16中之各種硬體設備不會纏繞在一起，避免發生線路因脫落而無法運作的窘境。

此外，在隔離件20的設計上更設計有一氣密件(未圖示)，由於在第一腔室11中之冷卻液16在與空氣接觸的狀況下會形成揮發，會使第一腔室11內之冷卻液16有所耗損，所以本創作特別在隔離件20上設置有氣密件，此氣密件可為膠條、氣密環等其他氣密設備或特殊氣密材質，讓第一腔室11的空間中形成完全氣密的狀態，使第一腔室11成為一完全封閉的空間，一方面防止冷卻液16因搬運過程中的搖晃使其溢出或外漏，另一方面也同樣阻隔在設備運作時，位於第一腔室11中經由接觸高溫而沸騰，氣化的氣態冷卻液16，使其不會滲透縫隙有外洩及氣體逸散的風險，讓冷卻液16在使用的過程中不會耗損，不僅可以減少需要定時填充冷卻液16的成本，也可減少因為開開關關而造成設備的損毀。

另一個值得一提的是，導熱件21透過與隔離件20的結合，得以設置於第一腔室11的頂部，用以進行熱傳導及熱交換，冷卻液16因為吸收了硬體設備所產生之熱能使其發生相變，亦即冷卻液16由液態轉變為氣態，導熱件21隨即將氣態冷卻液16所挾帶的熱能傳遞至第一腔室11頂部並由冷卻組件32進行散熱。由於導熱件21為一熱傳導快速之材質及結構，在吸熱與散熱的速度都非常的快，所以在吸收了第一腔室11內之氣態冷卻液16所傳遞之熱能後就在位於第二腔室31面之導熱件21上散熱，並利用緊鄰的冷卻組件32對導熱件21進行散熱的動作，透過此一動作可以有效且快速的將導熱件21上的高溫導出，在導熱件21傳導熱能的同時，亦能一併帶出第一腔室11內冷卻液16吸收硬體設備所產生的熱能，達到熱交換及冷卻的效果；此外，導熱件21與隔離件20除了可以個別為一個體進行結合組裝外，也可透過一體成形的製造方式達成以上的裝設效果，亦即，在一實施例中，隔離件14主要作為界定出第一腔室11，而導熱件21可以存在於隔離件14中，一方面作為導熱使用，另一方面也作為隔離件14的一部分，做為隔離使用。

此外，隔離件20與冷卻組件32相鄰處，因為兩者皆是各自獨立的硬體設備，隔離件20同時連接著位於第一腔室11中的導熱件21，所以隔離件20在設備運作時的溫度會近似於導熱件21的溫度，至此同時，冷卻組件32就緊鄰隔離件20，為了有更好的導熱效果，在隔離件20上半部及冷卻組件32的縫隙間設置有膠體，此膠體可為導熱矽膠片、導熱膠泥、導熱高、導熱封膠、導熱膠帶、散熱膏、散熱膠或散熱雙面膠等可以填充入兩硬體間縫隙的導熱或散熱膠體；填充此膠體的主要作用是為了使熱傳導速度加快且讓導熱的效果更好，因為隔離件20及冷卻組件32兩個硬體間必定會存在著縫隙，而空氣的導熱效果在三項中是最差的，所以透過設置膠體來連接兩個硬體，使隔離件20所散發的熱能透過膠體來加速導入冷卻組件32，加快熱能的排出，進而得到更好的散熱效果。

值得一提的是，冷卻組件32中可以進一步包含有一風扇321，本風扇321便是呼應了上述結合氣冷式冷卻系統進行散熱，但不同的式，習知的氣冷式冷卻系統是直接裝設在硬體設備周邊，透過氣流循環達成熱交換成果，所以效果不彰，但本創作則是將氣冷式冷卻系統放在第二線，第一線的降溫作業則交由第一腔室11內之冷卻液16，透過直接接觸發熱端，讓熱量得以快速的傳遞至外部，在傳遞的過程中同樣也有散熱的作用，經過第一線及第二線的熱傳遞，再透過風扇321大範圍的進行熱交換，可以加速冷卻的效果。

請參考第3圖所示，為本創作之另一實施方式，冷卻組件32包含一水冷件322以及一散熱件323，其中散熱件323緊鄰導熱件21，散熱件323為一讓水可以在其設備中循環流動的冷卻設備，透過水冷件322利用泵浦抽水，並將水送至散熱件323，這樣不斷的循環讓水可以快速的將散熱件323從導熱件21上面所吸收到的熱量快速導出，在導出的過程中，又有上述第一實施方式中位於第二腔室31中之風扇321進行氣冷式的冷卻，達到更佳的散熱效果。

值得一提的是，第一腔室11中所填充之冷卻液16為一種氟素化學液，為現今散熱效果較好的冷卻液16，其特點為在高低溫及化學上的定性，不含氟或氫原子，且在一般工業應用的環境下，幾乎無毒，存在著無臭、無色、也不可燃，更重要的是他與水的黏稠度類似，不會太過黏稠造成使用上的不便，又由於其化學液的沸點較低，相變化週期快，係為較佳的冷卻液16選擇，透過冷卻液16進行相變的方式來進行熱交換，相較於傳統的氣冷與水冷，可以提升散熱之效率，再者，此冷卻液16為一不導電的液體，且良好的物質相容性使其不會腐蝕接處物質，故能將任何電系裝置及設備完整的浸入於冷卻液16中，增加其熱傳導效率。

請繼續參考第3圖，在本體10上本創作還設計有一透明視窗15，可以讓使用者方便觀測內部硬體設備的運作狀態，畢竟浸泡在冷卻液16中的硬體設備是導電的設備又是組裝的設備，在運行的過程中有可能會發生線路脫落，亦或是在設備異常的狀態下也可以透過此透明視窗15察覺，在第一時間擬定處理辦法及補救措施，再者，也可觀察內部的冷卻液16是否有短少需要補充，或是使用時間過久而造成冷卻液16混濁降低了冷卻效能等，透過透明視窗15的設置能增加使用此設備之安全性。此外，也可以在內部加上自己喜歡的燈飾，在運行的過程中可以發出不同顏色的燈光，增加本系統視覺上的美觀。

此外，請繼續參考第3圖所示，位於第二腔室31中的冷卻組件32，亦可為一熱交換器或冰水機，以上兩種設備皆是用於加速散熱，熱交換器是利用快速的氣體交換來快速的進行散熱，而冰水機則是配合著水冷件322及散熱件323一起使用，改變原本利用常溫水進行散熱的方式，直接將冰水導入散熱件323內讓冰水於散熱件323內進行內循環，不僅是對導熱件21進行散熱，更是有助於第二腔室31的降溫。

本創作結合了風扇321、水冷件322、散熱件323及冷卻液16，並同時採用了氣冷式、水冷式及浸入式的冷卻系統進行結合，更運用了雙腔室的設計解決了各項冷卻系統各自運行時所形成不可避免地瑕疵，此外，再利用氣密的方式解決了冷卻液16會因為揮發而造成耗損的疑慮，增加冷卻系統的穩定性及安全性。解決。

綜上所述，本案符合專利法所定之要件，爰依法提出專利申請，而上述說明僅列舉本新型創作之較佳實施例，本案之權利範圍仍以請求項所列為主。

10‧‧‧第一本體
11‧‧‧第一腔室
12‧‧‧發熱元件
13‧‧‧固定件
14‧‧‧容置空間
15‧‧‧透明視窗
16‧‧‧冷卻液
20‧‧‧隔離件
21‧‧‧導熱件
30‧‧‧第二本體
31‧‧‧第二腔室
32‧‧‧冷卻組件
321‧‧‧風扇
322‧‧‧水冷件
323‧‧‧散熱件

第1圖係本新型之雙腔室冷卻系統一實施方式之分解示意圖。

第2圖係本新型之雙腔室冷卻系統之剖面圖。

第3圖係本新型之雙腔室冷卻系統另一實施方式之分解示意圖。

Claims (10)

1. 一種雙腔室冷卻系統，包含：
   一第一本體，具有一第一腔室，一發熱元件放置於該第一腔室內，且該第一腔室具有一冷卻液；
   一隔離件，用以與該第一本體界定出該第一腔室；
   一導熱件，設置於該第一腔室內；
   一第二本體，與該隔離件界定出一第二腔室。
2. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該發熱元件包含一固定件。
3. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，包含一氣密件。
4. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該導熱件透過該隔離件與該冷卻組件相鄰。
5. 如申請專利範圍第4項之雙腔室冷卻系統，其中，該隔離件與該冷卻組件相鄰接縫處填充有一膠體。
6. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該冷卻組件包含一風扇。
7. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該冷卻組件包含一水冷件以及一散熱件。
8. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該冷卻液包含氟素化學液。
9. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該第一本體具有一透明視窗。
10. 如申請專利範圍第1項之雙腔室冷卻系統，其中，該冷卻組件可為一熱交換器或冰水機。