TWM647980U - 散熱器及水冷系統 - Google Patents

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Abstract

本新型係涉及一種散熱器及水冷系統，係提供用於電子裝置之散熱用途，其中該散熱器係包括一蒸發器、一水冷器和至少一個冷凝管等構件所構成，且該冷凝管向上傾斜地伸入於該水冷器內並浸沒在一冷卻水；另該水冷系統則包括該熱交換器及一水泵、一熱交換器所構成；藉由採用傾斜設置的冷凝管和獨立的水冷器，使該蒸發腔內的介質由液態蒸發成氣態，再由該冷水腔內的冷卻水對該冷凝管上端進行冷卻，使該氣態介質冷凝為液態後，再傾斜回落至該蒸發腔內，如此多次循環散熱，以讓散熱效果更佳。

Description

散熱器及水冷系統
本新型涉及提供電子裝置散熱的一種散熱技術領域，尤其涉及一種散熱器及水冷系統之範疇。
「相變化散熱」係利用可相(phase)變化的一液態介質在一定溫度下吸熱蒸發成一氣態介質，然後該氣態介質在其他位置冷凝液化放熱成該液態介質，從而實現了熱傳遞的一種散熱方式，故「相變化散熱裝置」一般係安裝在發熱源上，例如：電腦的顯示卡上的GPU(Graphics Processing Unit)或主機板的CPU(Central Processing Unit)上。
傳統的相變化散熱裝置90係提供裝置於一發熱源80的頂端表面上，如圖10所示，其一般係包括一蒸發器91、一冷凝器92和一冷凝管93，其中該冷凝管93與該蒸發器91內的蒸發腔911連通，且該蒸發腔911填充有液態介質a，而該冷凝器92所設一冷凝腔921則填滿冷卻水c，而該液態介質a吸收發熱源80的熱量後蒸發成氣態介質b，而該氣態介質b透過該冷凝管93上升至該冷凝器92的冷凝腔921內進行放熱冷凝。
由於該冷凝管93一般採用豎向設置垂直於該蒸發器91和該冷凝器92，不利於氣態介質b冷凝成液態介質a而回流至該蒸發腔911內(如圖10虛線箭頭所示)，進而影響散熱效率；同時，由於該蒸發腔911係透過該冷凝管93與該冷凝 器92內的冷凝腔921直接連通，這樣的結構導致氣態介質b冷凝速度慢，散熱效果不佳。
針對上述現有技術存在之缺失，本新型之目地在於：提供一種散熱器及水冷系統，係採用傾斜設置的至少一個冷凝管和獨立的水冷器，有利於經冷凝後的液態介質回落至蒸發器內的蒸發腔，並加快氣態介質的冷凝速度，進而讓散熱效果更好、更佳。
為實現上述目的，本新型採用如下之技術方案：本新型提供一種散熱器，係包括：一蒸發器，係內設有一蒸發腔，且該蒸發腔內部填充有一液態介質；一水冷器，係內設有一水冷腔，且該水冷腔內部填充有水；至少一個冷凝管，係該至少一個冷凝管的下端與該蒸發腔連通，又該至少一個冷凝管向上傾斜設置，且該至少一個冷凝管的上端伸入於該水冷腔內；藉由該至少一個冷凝管伸入水冷腔的部分則浸沒在冷卻水中，而位於該蒸發腔中的液態介質吸收發熱源的熱量後所形成一氣態介質上升並進入該至少一個冷凝管內，致該水冷腔內的冷卻水使該至少一個冷凝管內的氣態介質形成該液態介質而下落至該蒸發腔內以對發熱源再度進行循環冷卻。
本新型再提供一種水冷系統，係使用前述散熱器，其包含有：在該散熱器的水冷器的外側壁設有一第一出口和一第一進口；一熱交換器，係設有一第二進口和一第二出口，其中該第一出口與該第二進口藉由一第一管道連通，而該第一進口與第二出口藉由一第二管道連通；一水泵，係設於該第一管道或該第二管道上。
其中該水冷腔內間隔分佈有數個隔板，且該數個隔板將水冷腔分隔形成一曲折水道，而該冷凝管設有數個，且該數個冷凝管的上端伸入於該曲折水道中，又該曲折水道的入口、出口二端則提供接設於外部管道。
其中該至少一個冷凝管的上端設有橫向突出的一冷凝塊，且該冷凝塊位於該水冷腔中，又該冷凝塊內設有一內腔，而該內腔的橫截面的面積大於該至少一個冷凝管的橫截面的面積，佑該內腔透過該至少一個冷凝管與該蒸發腔連通。
本新型與現有技術相比較，具有如下功效：本新型係透過設置向上傾斜的該至少一個冷凝管，有利於氣態介質冷凝後所形成的液態介質會順著該至少一個冷凝管的內壁傾斜往下流，使液態介質快速下落至該蒸發腔重新吸熱並蒸發，據以提高散熱效率；同時，本新型另一方面係採用獨立的水冷器，該至少一個冷凝管的上端伸入該水冷腔內，且該至少一個冷凝管伸入該水冷腔的部分浸沒在冷卻水中，從而使該水冷腔內的冷卻水對該至少一個冷凝管進行冷卻，以加快氣態介質的冷凝速度，讓本新型的散熱效果更好、更佳。
[本新型]
A:水冷系統
10:散熱器
20:蒸發器
201:翼板
21:蒸發腔
22:介質
23:充注管
24:第一開口
241:環形定位凹槽
25:第一蓋板
251:第一安裝孔
252:環形定位凸部
26:間隔區
27:毛細散熱器帶
30:水冷器
31:水冷腔
32:冷卻水
33:第二開口
34:第二蓋板
341:第二安裝孔
35:第一出口
36:第一進口
37:隔板
38:曲折水道
39:安裝槽
40:冷凝管
41:冷凝塊
42:內腔
50:熱交換器
51:第二進口
52:第二出口
53:第一管道
54:第二管道
60:水泵
[習式]
80:發熱源
90:傳統的相變化散熱裝置
91:蒸發器
911:蒸發腔
92:冷凝器
921:冷凝腔
93:冷凝管
a:液態介質
b:氣態介質
c:冷卻水
〔圖1〕是本新型之散熱器第一實施例組裝結構示意圖；〔圖2〕是本新型之散熱器第一實施例分解示意圖；〔圖3〕是本新型之散熱器第一實施例的水冷腔內部結構示意圖；〔圖4〕是本新型之散熱器第一實施例的剖視圖；〔圖5〕是本新型之散熱器第一實施例的另一視角剖視圖； 〔圖6〕是本新型之散熱器第二實施例的剖視圖；〔圖7〕是本新型之散熱器第三實施例的分解示意圖；〔圖8〕是本新型之散熱器第三實施例的剖視圖；〔圖9〕是本新型之實施例的水冷系統組裝結構示意圖；及〔圖10〕是傳統的相變化散熱裝置示意圖。
本新型係關於一種散熱器10及水冷系統A，其中如圖1~圖8所示該散熱器10係包括一蒸發器20、一水冷器30和一個或數個並排間隔設置的冷凝管40，以下則舉數個冷凝管40來作說明，且該數個冷凝管40呈扁平狀設置，而該蒸發器20內設有一蒸發腔21，且該蒸發腔21內裝有一毛細散熱器帶27(圖5所示)以及可相變化的介質22，其中該介質22則為冷媒，且該蒸發器20的外側壁設有與該蒸發腔21連通的一充注管23，透過該充注管23可將介質22注入於該蒸發腔21中，又該數個冷凝管40的下端與該蒸發腔21連通，另在該蒸發器20的相對外側橫向設有一對翼板201。
在本新型第一實施例中，該水冷器30內設有一水冷腔31，如圖2所示，且該水冷腔31內裝有冷卻水32，又該數個冷凝管40向上傾斜設置，而該數個冷凝管40的上端伸入於該水冷腔31內，如圖4所示，並將該數個冷凝管40伸入於該水冷腔31的部分浸沒在該冷卻水32中，且在該蒸發腔21內的液態介質22吸收發熱源的熱量後，會蒸發成氣態介質22並上升進入該數個冷凝管40內，而在該水冷腔31內的冷卻水32會使該數個冷凝管40內的氣態介質22冷凝成液態介質22後下落至該蒸發腔21內以再度對發熱源進行冷卻，如此進行多次循環冷卻。
進一步，該數個冷凝管40向上傾斜的夾角θ為8~16度，如圖4所示，而較佳的夾角θ則為10~12度，其中該夾角θ以10度為最佳；透過設置該數個冷凝管40向上傾斜的夾角θ為8~16度，有利於氣態介質22冷凝後所形成的液態介質22會順著該數個冷凝管40的內壁往下流，使液態介質22比較容易地、順暢地下落至該蒸發腔21來再度重新吸熱並蒸發，據以提高其散熱效率。
進一步，該蒸發器20的上端設有與該蒸發腔21連通的一第一開口24，如圖2所示，且該第一開口24內蓋設有傾斜設置的一第一蓋板25，且該數個冷凝管40分別安裝於該第一蓋板25所對應的第一安裝孔251中，又該數個冷凝管40的長度方向垂直於第一蓋板25的平面；透過在該第一蓋板25上設置用於安裝該數個冷凝管40的第一安裝孔251，該數個冷凝管40的長度方向垂直於該第一蓋板25的平面，在其組裝時，可先將該第一蓋板25放置在平台上，再將該數個冷凝管40從上往下壓入於其所對應的第一安裝孔251，最後將該第一蓋板25組裝至該蒸發器20上的第一開口24上即可，其安裝相當地方便。
其中該第一開口24的內側壁形成有一環形定位凹槽241，而該第一蓋板25的下表面的形成有一環形定位凸部252，在其組裝時時，該環形定位凸部252從上往下嵌入該環形定位凹槽241中；透過設置該環形定位凸部252和該環形定位凹槽241，據以提高該第一蓋板25與該蒸發器20的安裝精度。
又各冷凝管40伸入該水冷腔31的長度L2大於各冷凝管40的總長度L1的1/2，如圖4所示，較優則為2/3；透過設置各冷凝管40伸入該水冷腔31的長度L2大於各冷凝管40的總長度L1的1/2，使得各冷凝管40浸沒在該冷卻水32的部分更多，以加快對各冷凝管40內的氣態介質22的冷卻，提高散熱效率。
進一步，該蒸發器20的上表面與該水冷器30的下表面非接觸連接，如圖4所示，使得該蒸發器20的上表面與該水冷器30的下表面之間形成一間隔區26，而該數個冷凝管40則穿設於該間隔區26，而該間隔區26的高度h小於各冷凝管40總長度L1的1/2，較優地，該間隔區26的高度h小於各冷凝管40總長度L1的1/3；透過在該蒸發器20與該水冷器30之設置間隔區26，以避免該水冷器30的下表面對該蒸發器20的上表面降溫，從而防止因溫度降低導致氣態介質22無法正常進入該數個冷凝管40；透過設置該間隔區26的高度h小於各冷凝管40總長度L1的1/2，使得該蒸發器20與該水冷器30所構成之結構更緊湊，體積小。
另，在該水冷器30的下端設有與該水冷腔31連通的一第二開口33，如圖2至圖4所示，且該第二開口33內蓋設有傾斜設置的一第二蓋板34，而該數個冷凝管40的上端則穿過該第二蓋板34上所設的第二安裝孔341以伸入於水冷腔31中。
請參閱圖6所示，在本新型第二實施例中，其與前述第一實施例的區別在於：一個或數個該冷凝管40的上端設有橫向突出的一冷凝塊41，於本實施例中舉數個該數個冷凝管40來作說明，且該冷凝塊41位於水冷腔31中，又該冷凝塊41內設有一內腔42，且該內腔42透過該數個冷凝管40與該蒸發腔21連通；具體地，該數個冷凝管40的上端一體式連接於單一個該冷凝塊41；具體地，該內腔42的橫截面的面積大於該數個冷凝管40的橫截面的面積；透過設置在該數個冷凝管40的上端設置該冷凝塊41，讓該冷凝塊41的內腔42透過該數個冷凝管40與該蒸發腔21連通，又該冷凝塊41因位於該水冷腔31中，從而增大該數個冷凝管40與該冷卻水32的接觸面積，使得加快冷卻該內腔42與該數個冷凝管40內的氣態介質22，據以提高冷卻效果。
如圖1~圖9所示，本新型還涉及一種水冷系統A，係包括有一熱交換器50、一水泵60、前述該散熱器10及其組成構件，其中該熱交換器50較佳則設為鎖附有風扇，且將該水冷器30的外側壁設有一第一出口35和一第一進口36，而該熱交換器50上設有一第二進口51和一第二出口52，將該第一出口35與該第二進口51透過一第一管道53連通，而該第一進口36與該第二出口52透過一第二管道54連通，再將該水泵60設於該第一管道53或該第二管道54上。
進一步，該水冷腔31內間隔分佈有數個隔板37，如圖3及圖5所示，且該數個隔板37的上端與該水冷腔31的頂壁一體式連接，讓該數個隔板37將該水冷腔31分隔形成出一曲折水道38，而該數個冷凝管40的上端伸入於該曲折水道38中，並將該曲折水道38的一端與該第一進口36連通，而該曲折水道38的另一端則與該第一出口35連通；透過設置該曲折水道38，該數個冷凝管40的上端伸入於該曲折水道38中，使得該水冷腔31內的冷卻水32充分循環，將熱量更好地帶離至該熱交換器50中。
需要說明的是，在第三實施例的散熱器10中，為了避開該冷凝塊41的安裝位置，如圖7及圖8所示，該隔板37的下端與第二蓋板34一體式連接，而該隔板37的上端與該水冷腔31的頂壁之間形成有安裝槽39，以將該冷凝塊41設於該安裝槽39中。
本新型水冷系統A的工作原理：將該蒸發器20的下表面藉由該對翼板201貼合在發熱源的表面，例如：電腦主機內GPU或CPU的上表面，則該發熱源會將熱量傳遞至該蒸發器20，使該蒸發腔21內的液態介質22吸收熱量後所形成氣態介質22會上升至該冷凝管40的上端，而該水冷腔31內的冷卻水32對該冷凝管40的上端進行冷卻降溫，使該冷凝管40內的氣態介質22冷凝所形成液態 介質22會沿著該冷凝管40的內壁下落至該蒸發腔21內，與此同時在上述過程中，該水泵60會同步工作，使該冷卻水32在該水冷腔31、該第一出口35、該第一管道53、該第二進口51、該熱交換器50、該第二出口52、該第二管道54、該水泵60以及該第一進口36之間循環流動，進而將熱量帶離散熱器10，並透過該熱交換器50將熱傳導並發散至空氣中。
綜上所述，本新型透過設置向上傾斜的該冷凝管40，有利於氣態介質22冷凝後所形成的液態介質22後順著該冷凝管40的內壁傾斜往下流，使該液態介質22下落至該蒸發腔21重新吸熱並蒸發，據以提高散熱效率；同時，所採用獨立的水冷器30，該冷凝管40的上端伸入該水冷腔31內，且該冷凝管40伸入該水冷腔31的部分浸沒在該冷卻水32中，從而使該水冷腔31內的冷卻水32對該冷凝管40進行冷卻，以加快氣態介質22的冷凝速度，散熱效果更好、更佳。
10:散熱器
20:蒸發器
201:翼板
21:蒸發腔
22:介質
25:第一蓋板
26:間隔區
30:水冷器
31:水冷腔
32:冷卻水
34:第二蓋板
341:第二安裝孔
36:第一進口
40:冷凝管
42:內腔

Claims (10)

  1. 一種散熱器，係包括：一蒸發器，係內設有一蒸發腔，且該蒸發腔內部填充有一液態介質；一水冷器，係內設有一水冷腔，且該水冷腔內部填充有水；至少一個冷凝管，係該至少一個冷凝管的下端與該蒸發腔連通，又該至少一個冷凝管向上傾斜設置，且該至少一個冷凝管的上端伸入於該水冷腔內；藉由該至少一個冷凝管伸入水冷腔的部分浸沒在冷卻水中，而位於該蒸發腔中的液態介質吸收發熱源的熱量後所形成一氣態介質上升並進入該至少一個冷凝管內，致該水冷腔內的冷卻水使該至少一個冷凝管內的氣態介質形成該液態介質而下落至該蒸發腔內以對發熱源再度進行循環冷卻。
  2. 如請求項1所述散熱器，其中該至少一個冷凝管向上傾斜的夾角θ為8~16度。
  3. 如請求項2所述散熱器，其中該蒸發器的上端設有與蒸發腔連通的第一開口，且該第一開口蓋設有傾斜設置的一第一蓋板，而該至少一個冷凝管安裝於該第一蓋板上所對應的第一安裝孔中，且該至少一個冷凝管的長度方向垂直於該第一蓋板的平面。
  4. 如請求項3所述散熱器，其中該第一開口的內側壁形成有環形定位凹槽，且該第一蓋板的下表面的形成有環形定位凸部，在其組裝時，該環形定位凸部嵌入於該環形定位凹槽上。
  5. 如請求項1所述散熱器，其中該至少一個冷凝管伸入水冷腔內的長度大於其自身總長度的1/2，另在該蒸發腔內還裝有一毛細散熱器帶。
  6. 如請求項1所述散熱器，其中該蒸發器的上表面與該水冷器的下表面非接觸連接而形成有一間隔區，且該至少一個冷凝管穿設於該間隔區，而該間隔區的高度h小於該至少一個冷凝管總長度的1/2。
  7. 如請求項1所述散熱器，其中該水冷腔內間隔分佈有數個隔板，且該數個隔板將水冷腔分隔形成一曲折水道，而該冷凝管設有數個，且該數個冷凝管的上端伸入於該曲折水道中，又該曲折水道的入口、出口二端則提供接設於外部管道。
  8. 如請求項7所述散熱器，其中該至少一個冷凝管的上端設有橫向突出的一冷凝塊，且該冷凝塊位於該水冷腔中，又該冷凝塊內設有一內腔，而該內腔的橫截面的面積大於該至少一個冷凝管的橫截面的面積，佑該內腔透過該至少一個冷凝管與該蒸發腔連通。
  9. 一種水冷系統，係使用如請求項1至8任一項所述散熱器，係包含有：該散熱器，其所設該水冷器的外側壁設有一第一出口和一第一進口；一熱交換器，係設有一第二進口和一第二出口，其中該第一出口與該第二進口藉由一第一管道連通，而該第一進口與第二出口藉由一第二管道連通；一水泵，係設於該第一管道或該第二管道上。
  10. 如請求項9所述水冷系統，其中該散熱器的水冷腔內間隔分佈有數個隔板，且該數個隔板將水冷腔分隔形成一曲折水道，而該冷凝管設有數個，且該數個冷凝管的上端伸入於該曲折水道中，又該曲折水道的一端與該第一進口連通，而該曲折水道的另一端與該第一出口連通。
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