TWM609012U - 液冷散熱系統 - Google Patents

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Abstract

本新型公開了一種液冷散熱系統，包括具有冷卻管的散熱裝置及設置在冷卻管上的散熱排；泵裝置，一體式設置於所述冷卻管之間，以產生動力使冷卻液在冷卻管中循環；吸熱裝置，貼附於發熱元件上，與發熱元件進行熱傳導作用；及結合手段，用於將連接單元連接到泵裝置。本新型在現有的產品的基礎上，液泵主體與散熱排一體式設置，且吸熱裝置透過結合手段連接液泵主體。此外，明顯減少管接頭的洩漏及佔用空間，顯著提高了傳熱效果並降低了生產和組裝成本，使產品組裝方便且效率高。

Description

液冷散熱系統
本申請是2017年7月5日提交的專利申請案號15 / 541,706的部分繼續申請，該申請是2017年1月11日提交的PCT / CN2017 / 070823的進入國家階段申請，要求2015年11月12日提交的CN201510769643的優先權 。上述申請的全部公開內容均藉由引用結合本文。
本新型涉及一種液冷散熱系統，尤其是一種泵裝置整合在散熱裝置內的液冷散熱系統及透過組合手段連接到泵裝置的吸熱裝置。
目前，在給電腦 CPU、顯示卡、電子儀器晶片等元件降溫所採用的散熱元件通常採用水冷散熱器，基本由三大部分組成，即吸熱裝置、泵裝置和散熱裝置，三者透過連接，構成封閉的液體循環迴路，吸熱裝置與發熱體連接，泵裝置用於提供液體在迴路中循環的動力，這種設計的缺陷是，三部分透過連接管外接組裝和固定，佔用相對較大的空間，安裝操作不便，對安裝的空間有較高的要求，安裝靈活性差，因此其應用受到很大局限。
中國專利申請號200580050009.2是針對目前的問題，提出一種用於電腦系統的冷卻系統，其是將熱交換介面、貯液室和泵作為一體化部件的一部分，將泵疊加在吸熱裝置上，此一體化實施例會導致吸熱裝置的體積無法應用在狹小空間，泵裝置設置於吸熱裝置上，容易讓泵受高溫影響而導致受損，影響壽命；目前的這種散熱元件的泵裝置的位置設置不合理，導致泵裝置的工作效率低，使得降溫效果不盡人意，使用壽命受到局限。
本新型要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種液冷散熱系統。
本新型解決其技術問題所採用的技術手段是：一種液冷散熱系統，包括：散熱裝置，包括複數冷卻管及設置在所述冷卻管上的散熱排；泵裝置，一體式設置於所述冷卻管之間，以產生動力而使冷卻液在冷卻管中循環；吸熱裝置，用於貼附於發熱元件而與所述發熱元件進行熱傳導作用；連接單元，用於在一側連接所述泵裝置，所述連接單元的另一側結合所述吸熱裝置結合；以及結合手段，用於將所述連接單元連接到所述泵裝置；其中，所述液冷散熱系統還包括用儲放一定量冷卻液的貯液室，所述冷卻液用於聚集並傳送從所述發熱元件逸散到所述冷卻液的熱，所述貯液室設置在所述散熱裝置中的冷卻管的至少一端；所述泵裝置包括泵室及動力泵體，至少一個連接冷卻管的進液口和出液口連接至所述泵室的兩端之一，所述泵裝置將所述冷卻液由所述出液口泵出以通過所述冷卻管循環；其中，所述貯液室分為上水室和下水室，分別設置在所述冷卻管的兩側，所述上水室內設置有在其中進行液體分隔的隔液片，將所述貯液室分隔成進液腔和出液腔，所述冷卻管分為進液冷卻管和出液冷卻管，所述進液冷卻管連通所述進液腔且所述出液冷卻管連通所述出液腔，所述出液冷卻管連通所述出液腔及所述下水室；以及其中，所述進液冷卻管並排設置有N條，共同斷開形成窗口形狀，在窗口上下各形成並排的N個進液冷卻管管口，所述泵室設置有對應所述窗口的N個進液口和出液口，所述泵室分別通過N個進液口和出液口密封連通所述進液冷卻管的上下兩端管口；所述出液冷卻管的數量為M，其中，M＞N＞=1(N為整數)，M個出液冷卻管並排設置在所述進液冷卻管的兩側。
所述結合手段包括具有兩個遠端分別直接焊接在所述連接單元和所述泵裝置上的金屬柱。
所述結合手段通過焊接將所述連接單元直接連接至所述泵裝置。
所述連接單元透過多個螺絲結合吸熱裝置。
所述螺絲係依周圍形狀排列。
所述連接單元透過焊接結合吸熱裝置。
本新型在現有的產品的基礎上，採用將液泵主體與散熱裝置一體式設置在一起的實施例，這樣將液泵主體設置在散熱排的中間的實施例，既利用風扇的散熱帶走散熱排上的熱量，也將泵裝置本身產生的熱量帶走，使馬達壽命更長；也大大了減少了佔用空間，液泵主體連接四進八出的散熱管，大大的提升了換熱效果。動力扇葉採用的是五葉扇葉，內繞矽鋼片，採用不銹鋼軸心，不銹鋼的中心軸加工簡單及成本較低耐磨，做出來的產品性能穩定；由此不但增加了軸承的強度，而且解決了葉輪軸承在水裡長時間運作導致軸套及中心軸磨損的問題，從而降低了產品噪音，平衡性非常好，大大延長了使用壽命。降低生產組裝的成本；使得產品組裝方便，效率高，成本得到控制。
為了使本新型的目的、技術手段及優點更加清楚明白，下文將要描述的各種實施例將要參考相應的附圖，這些附圖構成了實施例的一部分，其中描述了實現本新型可能採用的實施例。應明白，還可使用其他的實施例，或者對本文列舉的實施例進行結構和功能上的修改，而不會脫離本新型的範圍和實質。
如圖1為本新型具體實施例的產品整體爆炸結構圖；結合圖1，本實施例中採用水作為冷卻液，整個液冷散熱系統，包括風扇14、散熱排12、水泵主體8、管道17、吸熱裝置，其中散熱排12包括上水室30、下水室36，見圖2，上水室30裡面焊接有隔水片，將上水室30分隔為入水腔和出水腔，在入水腔和出水腔上分別設置有進水口31與出水口32，在出水腔體上還設置有注水口33；本實施例中入水腔設置在上水室30的中間位置，注水口33與出水口32連通；連通入水腔並排設置有四根扁平狀口琴管34作為進液冷卻管連接下水室36，再由下水室36兩側連接八根口琴管34作為出液冷卻管，並排設置在進液冷卻管的兩側，各四根，連通下水室36再回到出水腔，這樣進水口31通過口琴管34四進八出，連通到出水口32，形成一個迴路，使之貫通。此外，在口琴管34的外側設置有散熱鰭片。如圖2及圖1所示，本實施例中，在進液冷卻管中間一段斷開形成窗口11，在窗口11上下各有四根並排的口琴管34的管口，在水泵腔10上端和下端開口焊接有水泵腔主控制板9，在水泵腔主控制板9上設置有與口琴管34匹配的接口，通過密封硬焊焊接斷開的上下兩端的口琴管34管口，本實施例中為對應的四個接口，水泵腔10設置有側開口，水泵腔10和水泵腔主控制板9構成泵室26；如圖1，動力泵體的安裝過程為：水泵定子4利用治具壓到水泵支架5內部，水泵轉子7上的葉片採用的五葉扇葉（當然其他實施例如果採用七葉扇葉或九葉扇葉都可以），其矽鋼片纏繞在內部並使用不銹鋼軸；再把水泵轉子7放置於水泵支架5的軸心孔中，再放置於水泵主體8中，共同組成了一個水泵定子主體；再一同放置於散熱排12上的水泵腔10中，放上水泵密封圈6及水泵螺絲3而一次鎖定，利用電動或手動螺絲起子鎖緊至定位；然後在鎖好的動力泵體的上面蓋上水泵蓋2，最後，依序放上鎖水泵蓋螺絲1，鎖緊並將水泵腔10側面的開口密封；泵室26的整體結構與尺寸與窗口11匹配，泵室26與動力泵體構成了整個泵裝置，依此方式安裝好之後，整個泵裝置完全與散熱排12整合成一體式結構，見圖2。
再依照圖1，兩根管道17分別連接水管接頭18，在水管接頭18一端上面套上水管接頭密封圈21，然後在兩根管道17另一端分別套上矽膠套管16，從而組成一個連接水管主體，最後，透過治具讓兩根水管主體分別與進水口31和出水口32連接起來，使水管主體與組裝好的散熱排12連接。水管主體另一端與吸熱裝置連接，所述吸熱裝置包括水冷頭腔體19，在水冷頭腔體19的密封圈槽裡面放入水冷頭密封圈23，上面再放上吸熱銅底板24並一次放上銅底板螺絲25並鎖緊，最後，在水冷頭腔體19上面裝上水冷頭LED飾板20；水管接頭18連接水冷頭腔體19側面的連接孔，並透過鎖上鎖接頭螺絲22定位，以形成一個整合的循環水路。利用鎖風扇螺絲15將風扇14鎖緊在散熱排12上，組成一個一體式水冷散熱系統。
如圖3是本新型實施例中的上水室30內部結構圖，在上水室30中間的設置有隔水片40，將上水室30分隔成進水腔和出水腔，在中間位置的進水腔外側設置有進水口31，出水腔兩側各設置有出水口32和注水口33，整個上水室30與冷卻管密封焊接在一起。
如圖4是圖2中的A-A'剖視圖結構圖，口琴管34呈扁平狀，中間四根口琴管34與泵室26密封連通，冷卻液流到水泵腔室38，並通過泵室26內的動力泵體泵送出去，本實施例係採用硬焊鰭片39。散熱鰭片採用硬焊工藝焊接在口琴管34之間，最外側兩側各設置有固定風扇主側板35。
圖5是顯示散熱排未結合下水室的結構圖；如圖中所示，口琴管34共12根，四根由上水室30的入水腔經過泵室26後連接到下水室36，再由分別並排設置在兩側的各四根口琴管34回到出水腔而完成迴路。在本圖5中，散熱鰭片採用的是套接在口琴管34外的波浪形的錫焊鰭片37。最外兩側是採用固定風扇主側板35，用來固定散熱排12和外接風扇至定位。
參考本新型圖2中的A-A'剖視圖結構圖。綜上所述，所述動力泵體包括馬達及動力扇葉，所述動力扇葉為內繞矽鋼片的五葉扇葉並採用不銹鋼軸心。不銹鋼軸的加工簡單、成本較低且耐磨   ，因此產品性能穩定；據此，不但增加了軸承的強度，而且解決了葉輪軸承在水裡長時間運作導致中心軸及襯套的磨損問題，從而降低了產品噪音並提供非常好的平衡性，此為改善馬達的效能的好方法。利用物理學的向心力與離心力，該軸放置於水泵支架5中能夠大大延長了泵裝置的使用壽命。水泵定子4纏繞六極線圈，很大的提高了馬達的效能並減少了馬達的自身體積。
吸熱裝置中的吸熱銅底板24採用最新的剖溝式銅底，並可以採用其他金屬材料如合金銅、鋁、鋁合金或合金鋼等。所述熱交換的底板的內側底面採用剖溝式結構，使冷卻液室的冷卻液能夠盡可能的接近於發熱元件，從而有效地帶走發熱裝置的熱量。
為實現上述液冷散熱裝置所採用的液體散熱排，本實施例採用水作為冷卻液，當然，其他起到冷卻液作用的液體，例如密封的液氮等等也可以使用。本實施例中，入水腔設置在上水室30的中間位置，注水口33與出水口32連通，惟此非固定設置，其他的位置設置也是可以。例如，可設置在散熱排12的一側。連通入水腔的口琴管34也可以是其他形狀，口琴管34的數量可以是一個或多於一個，只要連接到液冷出口管的數量不小於液冷入口管的數量即可。當然，只要能夠實現冷卻液的整個迴路，還可以使用更少數量的管，因為可以改變管的厚度並且可以改變冷卻液的流量。本實施例中，出液冷卻管的設置數量是進液冷卻管的二倍，而出液冷卻管位在進液冷卻管的兩側。
以上是本新型的具體的實施例，實施例中，在整個液冷散熱系統中的風扇14、散熱排12、水泵裝置、管路及吸熱裝置中，風扇14對散熱排12提供更快的降溫作用。然而，若無風扇14，本系統還是可以運作。散熱排12的結構中，上水室30和下水室36也可以僅僅設置一個，並可定義為貯水室，其可設置在冷卻管的一端。只要在貯水室上設置有出水口32和進水口31，且貯水室連通吸熱裝置，以使從發熱元件逸散至到水中的熱量得以積累和傳遞，此時，泵裝置可設置在冷卻管的任何部分，以提供動力使冷卻水在冷卻管中循環。然而，如果在散熱排12上下均設置有貯水室時，且泵室26連接至單向流通的冷卻管，則必須斷開所有冷卻管的單向流動並連接到泵室26兩側，以確保系統在泵裝置提供的動力下循環。
當然以上實施例中，水管主體就是管道17。管道17的長短可以根據實際產品安裝空間決定，甚至可以短到吸熱裝置與散熱排12直接連接。在一定的空間要求下，上述的貯水室可以直接以泵室26代替作為貯水室，且管道17直接連接到冷卻管的兩端以形成循環水路。本新型實施例的產品可以根據電子產品的空間需要而做到很小。例如應用需要很小的空間的一體機上。
圖6至圖8顯示本新型之液冷散熱系統的另一實施例，其連接單元61經由結合手段64連接至泵裝置62，取代圖1中用在散熱排12的上水室30和吸熱裝置的水冷頭腔體19之間進行連接的管道17 。本實施例中，金屬柱66具有分別直接焊接在吸熱裝置60和泵裝置62上的兩個遠端。因此可以避免典型撓性的管道17之管材劣化而引起的傳統洩漏問題。 金屬管66在內部形成液體通道68及用於增加冷卻能力的貯存器。
圖11至圖15係為本新型之液體冷卻系統的又一實施例，其吸熱裝置60和泵裝置62藉由組合手段64而直接彼此連接，因此液體冷卻系統的體積可以大為縮減。
該結合手段64定義為如焊接或整合方式中的一種，以結合連接單元61及泵裝置62，其中整合方式定義為從金屬柱66或泵裝置62的一端形成的連接單元61。此外，透過多個螺絲63或焊接而將連接單元61的一側結合吸熱裝置60，其中螺絲係依周圍形狀而佈置。
本新型的液冷散熱系統對發熱元件提供良好的散熱而能夠防止水管接頭18漏水，可以大為提升液泵裝置的壽命、降低成本並減小目前馬達出現的電磁噪音問題。
本新型在現有的產品的基礎上，採用將液泵裝置與散熱排12一體式設置的實施例。本新型包括用於散熱以帶走散熱排12熱量的風扇14，同時，泵裝置本身產生的熱量也被風扇吹走。據此延長馬達壽命並大為減少佔用空間。泵裝置連接四進八出的冷卻管而大大地提升了熱交換效果。降低製造和組裝成本。因此，產品組裝方便且效率高，成本得到控制。
以上所述僅為本新型的較佳的實施例而已，本領域技術人員知悉，在不脫離本新型的精神和範圍的情況下，可以對這些特徵和實施例進行各種改變或等同替換。另外，在本新型的教導下，可以對這些特徵和實施例進行修改以適應具體的情況及材料而不會脫離本新型的精神和範圍。因此，本新型不受此處所公開的具體實施例的限制，所有落入本申請的權利要求範圍內的實施例都屬於本新型的保護範圍。
1:鎖水泵蓋螺絲
2:水泵蓋
3:鎖水泵支架螺絲
4:水泵定子
5:水泵支架
6:水泵密封圈
7:水泵轉子
8:水泵主體
9:水泵腔主控制板
10:水泵腔
11:窗口
12:散熱排
13:散熱排注水孔
14:風扇
15:鎖風扇螺絲
16:矽膠套管
17:管道
18:水管接頭
19:水冷頭腔體
20:水冷頭LED飾板
21:水管接頭密封圈
22:鎖接頭螺絲
23:水冷頭密封圈
24:吸熱銅底板
25:鎖銅底板螺絲
26:泵室
30:上水室
31:進水口
32:出水口
33:注水口
34:口琴管
35:固定風扇主側板
36:下水室
37:錫焊鰭片
38:水泵腔室
39:硬焊鰭片
40:隔水片
60:吸熱裝置
61:連接單元
62:泵裝置
64:結合手段
66:金屬柱
68:液體通道
圖1是本新型具體實施例的產品整體爆炸結構圖；
圖2是本新型具體實施例的散熱排結構示意圖；
圖3是本新型具體實施例中的上水室內部結構圖；
圖4是圖2中的A:A'剖視圖結構圖；
圖5是本新型實施例散熱排未接下水室的結構圖；
圖6是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的立體外觀示意圖；
圖7是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的另一立體外觀示意圖；
圖8是本新型之液體冷卻系統移除水泵蓋的俯視圖；
圖9是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的剖視圖；
圖10是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的另一剖視圖；
圖11是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的立體外觀示意圖；
圖12是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的另一立體外觀示意圖；
圖13是本新型之液體冷卻系統移除水泵蓋的俯視圖；
圖14是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的剖視圖；
圖15是本新型較佳實施例之液冷散熱系統的另一剖視圖。
12:散熱排
60:吸熱裝置
61:連接單元
62:泵裝置
66:金屬柱
68:液體通道

Claims (6)

  1. 一種液冷散熱系統，包括: 散熱裝置，包括複數冷卻管及設置在所述冷卻管上的散熱排； 泵裝置，一體式設置於所述冷卻管之間，以產生動力而使冷卻液在冷卻管中循環； 吸熱裝置，用於貼附於發熱元件而與所述發熱元件進行熱傳導作用； 連接單元，用於在一側連接所述泵裝置，所述連接單元的另一側結合所述吸熱裝置結合；以及 結合手段，用於將所述連接單元連接到所述泵裝置； 其中，所述液冷散熱系統還包括用儲放一定量冷卻液的貯液室，所述冷卻液用於聚集並傳送從所述發熱元件逸散到所述冷卻液的熱，所述貯液室設置在所述散熱裝置中的冷卻管的至少一端；所述泵裝置包括泵室及動力泵體，至少一個連接冷卻管的進液口和出液口連接至所述泵室的兩端之一，所述泵裝置將所述冷卻液由所述出液口泵出以通過所述冷卻管循環； 其中，所述貯液室分為上水室和下水室，分別設置在所述冷卻管的兩側，所述上水室內設置有在其中進行液體分隔的隔液片，將所述貯液室分隔成進液腔和出液腔，所述冷卻管分為進液冷卻管和出液冷卻管，所述進液冷卻管連通所述進液腔且所述出液冷卻管連通所述出液腔，所述出液冷卻管連通所述出液腔及所述下水室；以及 其中，所述進液冷卻管並排設置有N條，共同斷開形成窗口形狀，在窗口上下各形成並排的N個進液冷卻管管口，所述泵室設置有對應所述窗口的N個進液口和出液口，所述泵室分別通過N個進液口和出液口密封連通所述進液冷卻管的上下兩端管口；所述出液冷卻管的數量為M，其中，M＞N＞=1(N為整數)，M個出液冷卻管並排設置在所述進液冷卻管的兩側。
  2. 如請求項1所述之液冷散熱系統，其中所述結合手段包括具有兩個遠端分別直接焊接在所述連接單元和所述泵裝置上的金屬柱。
  3. 如請求項1所述之液冷散熱系統，其中所述結合手段通過焊接將所述連接單元直接連接至所述泵裝置。
  4. 如請求項1所述之液冷散熱系統，其中所述連接單元透過多個螺絲結合吸熱裝置。
  5. 如請求項4所述之液冷散熱系統，其中所述螺絲係依周圍形狀排列。
  6. 如請求項5所述之液冷散熱系統，其中所述連接單元透過焊接結合吸熱裝置。
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