TWM611757U

TWM611757U - 液冷式散熱系統

Info

Publication number: TWM611757U
Application number: TW109217259U
Authority: TW
Inventors: 陳建文; 黃啟芳
Original assignee: 大同股份有限公司
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2020-12-29
Publication date: 2021-05-11

Abstract

一種液冷式散熱系統，適於熱耦合於至少一熱源且適於供一冷卻液通過，液冷式散熱系統包括一腔體及多個散熱結構。腔體包括相對的一第一側壁及一第二側壁、位於同側的一入口及一出口。這些散熱結構設置於腔體內且位於第一側壁及第二側壁之間，這些散熱結構分離於彼此。這些散熱結構與第一側壁之間形成沿著一第一方向延伸的一第一流道，這些散熱結構與第二側壁之間形成沿著第一方向延伸的一第二流道，第一流道在靠近入口的部位的尺寸大於第一流道在靠近出口的部位的尺寸，第二流道在靠近入口的部位的尺寸小於第二流道在靠近出口的部位的尺寸。

Description

液冷式散熱系統

本新型創作是有關於一種散熱系統，且特別是有關於一種液冷式散熱系統。

目前，車用馬達大多使用單一個功率模組，但為了提升處理效能，功率模組的數量可能增加為多個。一般而言，這些功率模組並排地設置，而使這些功率模組所包括的多個晶片排成為一列。這些晶片的排列方向平行於液冷式散熱系統的主流道，冷卻液從主流道分流至對應於這些晶片的多條微流道中，以使晶片降溫。

由於微流道的流阻較大，冷卻液需有一定的壓力方能順利地從主流道進入微流道。在一般的液冷式散熱系統中，冷卻液在主流道流動的過程中液壓逐漸降低，因此流至主流道末端的冷卻液壓可能不足，而使得冷卻液較難進入連通於主流道末端的微流道。在這樣的情況下，相對於其他微流道，連通於主流道末端的微流道所分配到的冷卻液較少。上述冷卻液分配不均勻可能會產生散熱不均勻的問題。

本新型創作提供一種液冷式散熱系統，可使冷卻液的分配均勻化，進而實現均勻散熱的效果。

本新型創作的液冷式散熱系統，適於熱耦合於至少一熱源且適於供一冷卻液通過，液冷式散熱系統包括一腔體及多個散熱結構。腔體包括相對的一第一側壁及一第二側壁、位於同側的一入口及一出口。這些散熱結構設置於腔體內且位於第一側壁及第二側壁之間，這些散熱結構分離於彼此。這些散熱結構與第一側壁之間形成沿著一第一方向延伸的一第一流道，這些散熱結構與第二側壁之間形成沿著第一方向延伸的一第二流道，第一流道在靠近入口的部位的尺寸大於第一流道在靠近出口的部位的尺寸，第二流道在靠近入口的部位的尺寸小於第二流道在靠近出口的部位的尺寸。

在本新型創作的一實施例中，上述的液冷式散熱系統更包括多個分隔件，沿一第二方向延伸且沿著第一方向並排，而將腔體區分出多個散熱區，至少一熱源包括多個熱源，這些散熱區對應於這些熱源。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些分隔件具有相對的多個第一端與多個第二端，這些分隔件的這些第一端與第一側壁之間定義出局部的第一流道，這些分隔件的這些第一端與第一側壁之間的距離由入口往出口逐漸減少。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些分隔件的這些第二端與第二側壁之間定義出局部的第二流道，這些分隔件的這些第二端與第二側壁之間的距離由入口往出口逐漸增加。

在本新型創作的一實施例中，上述的這些散熱結構為多個柱狀結構，均勻地設置在這些散熱區。

在本新型創作的一實施例中，上述的液冷式散熱系統更包括一第一擋片，這些散熱結構包括靠近入口的一入口部分，第一擋片設置在第一側壁與這些散熱結構的入口部分之間，而界定出局部的第一流道，第一擋片對應入口，冷卻液適於從入口進入腔體且撞擊到第一擋片。

在本新型創作的一實施例中，上述的液冷式散熱系統更包括一第二擋片，這些散熱結構包括靠近入口的一入口部分，第二擋片設置在第二側壁與這些散熱結構的入口部分之間，且連接於第二側壁，而界定出局部的第二流道。

在本新型創作的一實施例中，上述的液冷式散熱系統更包括一第三擋片，腔體包括一第三側壁，第三側壁連接第一側壁與第二側壁且靠近入口，第三擋片設置在腔體內且位於第三側壁旁，第三擋片連接第一側壁及第二側壁。

在本新型創作的一實施例中，上述的第二擋片連接於第三擋片。

在本新型創作的一實施例中，上述的液冷式散熱系統更包括一第四擋片，腔體包括一第四側壁，第四側壁連接第一側壁與第二側壁且靠近出口，第四擋片設置在腔體內靠近出口處，第四擋片與第四側壁之間形成一匯流道，匯流道連通於第二流道與出口之間。

在本新型創作的一實施例中，上述的第四擋片連接於第一側壁，這些散熱結構之間形成多條微流道，這些微流道連通於第一流道與第二流道，冷卻液適於從入口進入腔體，流經第一流道、這些微流道、第二流道、匯流道，再由出口離開腔體。

在本新型創作的一實施例中，上述的腔體的入口及出口形成於第一側壁上。

基於上述，在本新型創作的液冷式散熱系統中，冷卻液由入口進入第一流道之後，部分的冷卻液可以進入散熱結構之間，而對熱源散熱，部分的冷卻液繼續沿著第一流道流動。本新型創作的液冷式散熱系統藉由液冷式散熱系統的第一流道在靠近入口的部位的尺寸大於第一流道在靠近出口的部位的尺寸的設計，即便部分的冷卻液離開第一流道，留在第一流道內的冷卻液仍可保有較大的液壓，而能使留在第一流道內的冷卻液具有足夠的壓力能夠進入位於較下游旁的散熱結構之間。因此，冷卻液能夠被穩定且均勻地分配至這些散熱結構之間，而可實現均勻散熱的效果。此外，在本新型創作的液冷式散熱系統中，第二流道在靠近入口的部位的尺寸小於第二流道在靠近出口的部位的尺寸，這樣的設計有助於收集流經這些散熱結構之間的冷卻液，而可提升冷卻液流動的順暢性。

為讓本新型創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是本新型創作一實施例的液冷式散熱系統與功率模組的組合立體圖。圖2是圖1的爆炸示意圖。圖3是圖1的剖面示意圖。請參考圖1至圖3，本實施例的液冷式散熱系統100適於熱耦合於至少一熱源(晶片11)，且熱源的數量例如是多個。

在本實施例中，熱源例如是車用馬達的功率模組10的晶片11。功率模組10的數量例如是三個，且各功率模組10例如包括三個晶片11，但熱源的種類及數量不限於此。

如圖3所示，在本實施例中，三個功率模組10並排地設置，而使功率模組10的九個晶片11排成為一列，液冷式散熱系統100對應地設置有九個散熱區117。液冷式散熱系統100適於供冷卻液(未繪示)通過，冷卻液分別流至這些散熱區117中，以使這些功率模組10的這些晶片11降溫。

本實施例的液冷式散熱系統100具有特殊設計可使冷卻液的分配均勻化，有助於實現均勻散熱的效果。下面將對此進行說明。

圖4是圖1的液冷式散熱系統的立體圖。圖5是圖4的液冷式散熱系統的平面示意圖。請參考圖4及圖5，本新型創作的液冷式散熱系統100包括一腔體110及多個散熱結構120。

腔體110包括一第一側壁111、一第二側壁112、一第三側壁113、一第四側壁114、一底板118、一入口115及一出口116。第一側壁111與第二側壁112相對地設置。第三側壁113連接第一側壁111與第二側壁112且靠近入口115。第四側壁114連接第一側壁111與第二側壁112且靠近出口116。底板118(圖1至圖3)連接於第一側壁111、第二側壁112、第三側壁113與第四側壁114的下方。入口115及出口116位於同側且形成於第一側壁111上。

如圖3至圖5所示，在本實施例中，多個分隔件140沿一第二方向D2延伸且沿著一第一方向D1並排，而將腔體110區分出這些散熱區117，這些散熱區117分別對應於這些熱源(晶片11)。

在本實施例中，這些散熱結構120設置於腔體110內且位於第一側壁111及第二側壁112之間，並均勻地設置在這些散熱區117。這些散熱結構120分離於彼此，且這些散熱結構120之間形成多條微流道133以供冷卻液通過。此外，這些散熱結構120連接一傳熱板124，傳熱板124接觸這些功率模組10的這些晶片11。

如圖3所示，在本實施例中，這些晶片11的熱經由傳熱板124傳至這些散熱結構120，冷卻液流至這些微流道133並與這些散熱結構120進行熱交換，以使這些散熱結構120降溫。

此外，傳熱板124的材質例如是鋁，但不限於此。這些散熱結構120例如是多個柱狀結構，這些柱狀結構例如是菱形柱體，但不限於此。

圖6是圖4的液冷式散熱系統的流道的示意圖。如圖4至圖6所示，這些散熱結構120與第一側壁111之間形成沿著第一方向D1延伸的一第一流道131，這些散熱結構120與第二側壁112之間形成沿著第一方向D1延伸的一第二流道132。

這些微流道133連通於第一流道131與第二流道132。第一流道131提供尚未進行熱交換而溫度較低的冷卻液至這些微流道133中，且已進行熱交換而溫度較高的冷卻液排出至第二流道132。

在本實施例中，這些微流道133相當於第一流道131的支流道，在冷卻液從第一流道131的上游流向下游的過程中，一部分的冷卻液分流至這些微流道133，一部分的冷卻液繼續留在第一流道131流向下游。

如圖5及圖6所示，在本實施例中，第一流道131在靠近入口115的部位的尺寸大於第一流道131在靠近出口116的部位的尺寸。具體而言，這些分隔件140具有相對的多個第一端142與多個第二端144，這些分隔件140的這些第一端142與第一側壁111之間定義出局部的第一流道131，這些分隔件140的這些第一端142與第一側壁111之間的距離由入口115往出口116逐漸減少(如圖6的虛線所示)。

逐漸減小的第一流道131可對冷卻液加壓，使冷卻液維持足夠大的液壓。因此，冷卻液能夠穩定地供應至第一流道131的所有部位，並均勻地分配至連通於第一流道131的這些微流道133。

此外，第二流道132在靠近入口115的部位的尺寸小於第二流道132在靠近出口116的部位的尺寸。具體而言，這些分隔件140的這些第二端144與第二側壁112之間定義出局部的第二流道132，這些分隔件140的這些第二端144與第二側壁112之間的距離由入口115往出口116逐漸增加(如圖6的虛線所示)。

由於第二流道132在靠近出口116的部位匯集較多個散熱區117的冷卻液，因此第二流道132在靠近出口116的部位具有較大的尺寸，以供相對大量的冷卻液通過。

要特別說明的是，如圖5及圖6所示，在本實施例中，這些分隔件140的第一端142與第一側壁111之間的距離、第二端144與第二側壁112之間的距離改變。但這些散熱結構120與第一側壁111之間的距離、這些散熱結構120與第二側壁112之間的距離可以不變。也就是說，本實施例的第一流道131與第二流道132的尺寸由這些分隔件140來界定。

然而，在其他實施例中，這些散熱結構120與第一側壁111之間的距離、這些散熱結構120與第二側壁112之間的距離可以改變。此外，液冷式散熱系統100可以不設置分隔件140，而僅由這些散熱結構120來界定第一流道131與第二流道132的尺寸。

如圖5所示，在本實施例中，這些散熱結構包括靠近入口115的一入口部分122。一第一擋片151設置在第一側壁111與這些散熱結構120的入口部分122之間，而界定出局部的第一流道131。第一擋片151對應入口115，冷卻液適於從入口115進入腔體110且撞擊到第一擋片151。藉此，第一擋片151可避免冷卻液從入口115流至腔體110後直接大量地流至這些散熱結構120的入口部分122。

在本實施例中，一第二擋片152設置在第二側壁112與這些散熱結構120的入口部分122之間，且連接於第二側壁112，而界定出局部的第二流道132。一第三擋片153設置在腔體110內且位於第三側壁113旁，第三擋片153連接第一側壁111及第二側壁112，且第二擋片152連接於第三擋片153。本實施例的第一擋片151與第三擋片153之間存在間隙，冷卻液可從此間隙流至這些散熱結構120的入口部分122。

此外，一第四擋片154設置在腔體110內靠近出口116處，第四擋片154與第四側壁114之間形成一匯流道134，匯流道134連通於第二流道132與出口116之間。第四擋片154連接靠近出口116的第一側壁111。因此，第四擋片154可導引第一流道131末端所有的冷卻液都流向這些微流道133，並阻隔匯流道134的冷卻液而不會回流至第一流道131。

如圖6的箭頭所示，在本實施例中，冷卻液適於從入口115進入腔體110，經第一流道131分流至各散熱區117的這些微流道133，進行熱交換後匯集至第二流道132，並流經匯流道134再由出口116離開腔體110。此外，由於冷卻液持續從入口115進入，因此上述的流動方向可以被維持而不會產生逆流。

綜上所述，在本新型創作的液冷式散熱系統中，冷卻液由入口進入第一流道之後，部分的冷卻液可以進入散熱結構之間，而對熱源散熱，部分的冷卻液繼續沿著第一流道流動。本新型創作的液冷式散熱系統藉由液冷式散熱系統的第一流道在靠近入口的部位的尺寸大於第一流道在靠近出口的部位的尺寸的設計，即便部分的冷卻液離開第一流道，留在第一流道內的冷卻液仍可保有較大的液壓，而能使留在第一流道內的冷卻液具有足夠的壓力能夠進入位於較下游旁的散熱結構之間。因此，冷卻液能夠被穩定且均勻地分配至這些散熱結構之間，而可實現均勻散熱的效果。此外，在本新型創作的液冷式散熱系統中，第二流道在靠近入口的部位的尺寸小於第二流道在靠近出口的部位的尺寸，這樣的設計有助於收集流經這些散熱結構之間的冷卻液，而可提升冷卻液流動的順暢性。

雖然本新型創作已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型創作的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型創作的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

D1:第一方向 D2:第二方向 10:功率模組 11:晶片 100:液冷式散熱系統 110:腔體 111:第一側壁 112:第二側壁 113:第三側壁 114:第四側壁 115:入口 116:出口 117:散熱區 118:底板 120:散熱結構 122:入口部分 124:傳熱板 131:第一流道 132:第二流道 133:微流道 134:匯流道 140:分隔件 142:第一端 144:第二端 151:第一擋片 152:第二擋片 153:第三擋片 154:第四擋片

圖1是本新型創作一實施例的液冷式散熱系統與功率模組的組合立體圖。圖2是圖1的爆炸示意圖。圖3是圖1的剖面示意圖。圖4是圖1的液冷式散熱系統的立體圖。圖5是圖4的液冷式散熱系統的平面示意圖。圖6是圖4的液冷式散熱系統的流道的示意圖。

D1:第一方向

D2:第二方向

100:液冷式散熱系統

110:腔體

111:第一側壁

112:第二側壁

113:第三側壁

114:第四側壁

115:入口

116:出口

117:散熱區

120:散熱結構

122:入口部分

131:第一流道

132:第二流道

133:微流道

134:匯流道

140:分隔件

142:第一端

144:第二端

151:第一擋片

152:第二擋片

153:第三擋片

154:第四擋片

Claims

一種液冷式散熱系統，適於熱耦合於至少一熱源且適於供一冷卻液通過，該液冷式散熱系統包括：一腔體，包括相對的一第一側壁及一第二側壁、位於同側的一入口及一出口；以及多個散熱結構，設置於該腔體內且位於該第一側壁及該第二側壁之間，該些散熱結構分離於彼此，其中該些散熱結構與該第一側壁之間形成沿著一第一方向延伸的一第一流道，該些散熱結構與該第二側壁之間形成沿著該第一方向延伸的一第二流道，該第一流道在靠近該入口的部位的尺寸大於該第一流道在靠近該出口的部位的尺寸，該第二流道在靠近該入口的部位的尺寸小於該第二流道在靠近該出口的部位的尺寸。
如請求項1所述的液冷式散熱系統，更包括多個分隔件，沿一第二方向延伸且沿著該第一方向並排，而將該腔體區分出多個散熱區，該至少一熱源包括多個熱源，該些散熱區對應於該些熱源。
如請求項2所述的液冷式散熱系統，其中該些分隔件具有相對的多個第一端與多個第二端，該些分隔件的該些第一端與該第一側壁之間定義出局部的該第一流道，該些分隔件的該些第一端與該第一側壁之間的距離由該入口往該出口逐漸減少。
如請求項3所述的液冷式散熱系統，其中該些分隔件的該些第二端與該第二側壁之間定義出局部的該第二流道，該些分隔件的該些第二端與該第二側壁之間的距離由該入口往該出口逐漸增加。
如請求項2所述的液冷式散熱系統，其中該些散熱結構為多個柱狀結構，均勻地設置在該些散熱區。
如請求項1所述的液冷式散熱系統，更包括一第一擋片，該些散熱結構包括靠近該入口的一入口部分，該第一擋片設置在該第一側壁與該些散熱結構的該入口部分之間，而界定出局部的該第一流道，該第一擋片對應該入口，該冷卻液適於從該入口進入該腔體且撞擊到該第一擋片。
如請求項1所述的液冷式散熱系統，更包括一第二擋片，該些散熱結構包括靠近該入口的一入口部分，該第二擋片設置在該第二側壁與該些散熱結構的該入口部分之間，且連接於該第二側壁，而界定出局部的該第二流道。
如請求項7所述的液冷式散熱系統，更包括一第三擋片，該腔體包括一第三側壁，該第三側壁連接該第一側壁與該第二側壁且靠近該入口，該第三擋片設置在該腔體內且位於該第三側壁旁，該第三擋片連接該第一側壁及該第二側壁。
如請求項8所述的液冷式散熱系統，其中該第二擋片連接於該第三擋片。
如請求項1所述的液冷式散熱系統，更包括一第四擋片，該腔體包括一第四側壁，該第四側壁連接該第一側壁與該第二側壁且靠近該出口，該第四擋片設置在該腔體內靠近該出口處，該第四擋片與該第四側壁之間形成一匯流道，該匯流道連通於該第二流道與該出口之間。
如請求項10所述的液冷式散熱系統，其中該第四擋片連接於該第一側壁，該些散熱結構之間形成多條微流道，該些微流道連通於該第一流道與該第二流道，該冷卻液適於從該入口進入該腔體，流經該第一流道、該些微流道、該第二流道、該匯流道，再由該出口離開該腔體。
如請求項1所述的液冷式散熱系統，其中該腔體的該入口及該出口形成於該第一側壁上。