液冷式热交换装置论文和设计-蔡水发

全文摘要

本实用新型一种液冷式热交换装置，其具有一液冷头组件以及一液体泵模块。液体泵模块具有一导流容纳区本体、多个泵、一导流容纳板、一盖体及一泵模块盖。导流容纳区本体形成有多个导流容纳凹槽。泵位置分别对应于导流容纳凹槽。导流容纳板设置于多个泵的叶轮与液冷头组件之间。盖体包覆导流容纳区。泵模块盖设置于导流容纳板与液冷头组件之间；泵模块盖具有一连通口及一出口，其分别连通于液冷头盖的入口及出口。通过多个横向并排的泵，本实用新型能提升冷却液的流量或流速，因此能应用于高发热功率的热源上。

主设计要求

1.一种液冷式热交换装置，其可供一冷却液流通，其特征在于，并具有：一液冷头组件，其具有一热移转表面、一入口及一出口；该液冷头组件的该入口用以使该冷却液流入该液冷头组件并通过该热移转表面，该液冷头组件的该出口用以使该冷却液自该液冷头组件流出；该热移转表面用以与该冷却液热交换；以及一液体泵模块，其固设于该液冷头组件，并具有：一导流容纳区，其固设于该液冷头组件，并具有：一导流容纳区本体，其形成有：多个导流容纳凹槽，其自该导流容纳区本体上朝向该液冷头组件的一侧面向远离该液冷头组件的方向凹陷；一冷却液排出口，其连通于该液冷头组件的该出口；及一冷却液进入口；多个泵，其位置分别对应于该导流容纳区本体的该多个导流容纳凹槽，且该多个泵的叶轮分别位于该多个导流容纳凹槽内；及一导流容纳板，其设置于该多个泵的叶轮与该液冷头组件之间，且盖设该多个导流容纳凹槽；该导流容纳板朝向该液冷头组件的一侧面成形有：一进入通道；该导流容纳区本体的该冷却液进入口通过该进入通道连通于至少其中一个该多个导流容纳凹槽；及至少一排出通道；该多个导流容纳凹槽通过该至少一排出通道连通该液冷头组件的该入口。

设计方案

1.一种液冷式热交换装置，其可供一冷却液流通，其特征在于，并具有：

一液冷头组件，其具有一热移转表面、一入口及一出口；该液冷头组件的该入口用以使该冷却液流入该液冷头组件并通过该热移转表面，该液冷头组件的该出口用以使该冷却液自该液冷头组件流出；该热移转表面用以与该冷却液热交换；以及

一液体泵模块，其固设于该液冷头组件，并具有：

一导流容纳区，其固设于该液冷头组件，并具有：

一导流容纳区本体，其形成有：

多个导流容纳凹槽，其自该导流容纳区本体上朝向该液冷

头组件的一侧面向远离该液冷头组件的方向凹陷；

一冷却液排出口，其连通于该液冷头组件的该出口；及

一冷却液进入口；

多个泵，其位置分别对应于该导流容纳区本体的该多个导流容纳凹槽，且该多个泵的叶轮分别位于该多个导流容纳凹槽内；及

一导流容纳板，其设置于该多个泵的叶轮与该液冷头组件之间，且盖设该多个导流容纳凹槽；该导流容纳板朝向该液冷头组件的一侧面成形有：

一进入通道；该导流容纳区本体的该冷却液进入口通过该进入通道连通于至少其中一个该多个导流容纳凹槽；及

至少一排出通道；该多个导流容纳凹槽通过该至少一排出通道连通该液冷头组件的该入口。

2.如权利要求1所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该导流容纳板更具有至少一连通通道，各该至少一连通通道的两端分别连通二所述导流容纳凹槽；其中：

该导流容纳板的该进入通道的第一端连通于该冷却液进入口，该进入通道的第二端只连通于其中一该导流容纳凹槽；且

该导流容纳板的该至少一排出通道的数量为一个，且该至少一排出通道的第一端连通于其中另一该导流容纳凹槽，且该排出通道的第二端连通于该液冷头组件的该入口。

3.如权利要求2所述的液冷式热交换装置，其特征在于，

所述泵及所述导流容纳凹槽的数量皆为二个；

该导流容纳区本体的该冷却液进入口与该冷却液排出口位于该导流容纳区本体的同一侧，该侧定义为近端侧，而该导流容纳区本体上相对的另一侧定义为远程侧；

二该导流容纳凹槽分别为一第一导流容纳凹槽及一第二导流容纳凹槽，该第一导流容纳凹槽邻近该近端侧，该第二导流容纳凹槽邻近该远程侧；

该进入通道的该第二端连通于该第二导流容纳凹槽；且

该排出通道的该第一端连通于该第一导流容纳凹槽。

4.如权利要求1所述的液冷式热交换装置，其特征在于，

该导流容纳板的该进入通道的第一端连通于该冷却液进入口，该进入通道的第二端连通于多个所述导流容纳凹槽；且

该导流容纳板的该至少一排出通道的数量为多个，且各该排出通道的第一端连通于其中一该导流容纳凹槽，第二端连通于该液冷头组件的该入口。

5.如权利要求1至4中任一项所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该液冷头组件具有：

一液冷头基座，其具有前述热移转表面；以及

一液冷头盖，其密接于该液冷头基座，且完整地覆盖该热移转表面，并具有：

前述该液冷头组件的入口及前述该液冷头组件的出口；前述该液冷头组件的入口用以使该冷却液流入该液冷头盖及该液冷头基座之间，前述该液冷头组件的出口用以使该冷却液自该液冷头盖及该液冷头基座之间流出。

6.如权利要求5所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该液冷头组件更具有一罩体，其完整地包覆热移转表面并形成有一纵向分流开口，该纵向分流开口正对于该热移转表面且连通于该液冷头盖的该入口。

7.如权利要求5所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该液冷头基座形成有：

一第一级内凹热交换区，其向远离该液体泵模块的方向凹陷；以及

一主热转移区，其位于该第一级内凹热交换区内。

8.如权利要求7所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该液冷头基座形成有一第二级内凹热交换区，其位于该第一级内凹热交换区内并向远离该液体泵模块的方向凹陷，且该主热转移区位于该第二级内凹热交换区内。

9.如权利要求7所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该液冷头基座形成有一阶板，其位于该第一级内凹热交换区内并邻接于该热移转表面。

10.如权利要求5所述的液冷式热交换装置，其特征在于，该液体泵模块更具有一泵模块盖，其固设于该导流容纳区本体，并位于该导流容纳板与该液冷头组件之间；该泵模块盖具有至少一连通口及一出口；该导流容纳板的该至少一排出口通过该泵模块盖的该至少一连通口连通于该液冷头盖的该入口；该液冷头盖的该出口通过该泵模块盖的该出口连通于该导流容纳区本体的该冷却液排出口。

设计说明书

技术领域

本实用新型是关于一种液冷式热交换装置，特别是关于一种可交换的模块化的液体泵模块及液冷头组件(water block sets)。

背景技术

于计算机或电子设备运作时，其处理器(例如CPU，center processing unit)或其他组件所产生的热量必须快速且有效地被排除，借此使该处理器或该组件的温度能保持于制造者所指定的工作温度范围内。因此，现有技术中已有许多方法来冷却处理器。一种现有的方法是提供一气冷式系统，其包含一连接于处理器的散热组件，其用以导热以及移转该处理器上的热能该气冷式系统还包含一风扇，其设置于散热组件的顶部，并产生吹向散热组件的风来移除散热组件上的热能。前述气冷式系统已足够应付日常使用，然而，气冷式系统容易产生噪音，且对于高频的处理器或高温的组件散热效率较差。另一种散热方法是使用冷却液来冷却处理器。具体而言，是通过一泵强制使冷却液于封闭系统内进行循环流动。而封闭系统还具有一热交换器来贴靠该处理器，而冷却液能循环地流过热交换器地以带走处理器传至热交换器的热能。

一般而言，相较于气冷式系统，液冷式系统会产生较小的噪音并具有较高的效率。然而，现有的液冷式系统是由许多个组件所组成，因此其组装所耗费的时间较多，且液体外漏的风险也较高，而各零件也有遗失的可能。此外，现有技术中，提升液冷式系统的散热效率已达到瓶颈而难以进一步提升。举例来说，对于发热功率较高的热源，仅能通过增加冷却液的流量来提升散热效率，但若要推动更多冷却以来提升散热效率，便需要将泵进行串联或并联。然而，现有技术中要连接多个泵时仅能将泵垂直堆栈，造成液冷式系统的厚度较大，无法适用于狭窄的空间。

因此，一个能解决上述问题的液冷式热交换装置有其需要。有鉴于此，提出一种更佳的改善方案，乃为此业界亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于，提出一种液冷式热交换装置包含两组或更多个泵，能提升冷却液的流量或流速，因此能应用于高发热功率的热源上。

为达上述目的，本实用新型所提出的液冷式热交换装置具有：

一液体泵模块，其固设于该液冷头组件，并具有：

一导流容纳区，其固设于该液冷头组件，并具有：

一导流容纳区本体，其形成有：

多个导流容纳凹槽，其自该导流容纳区本体上朝向该液冷头组件的一侧面向远离该液冷头组件的方向凹陷；

一冷却液排出口，其连通于该液冷头组件的该出口；及

一冷却液进入口；

多个泵，其位置分别对应于该导流容纳区本体的该多个导流容纳凹槽，且该多个泵的叶轮分别位于该多个导流容纳凹槽内；及

一导流容纳板，其设置于该多个泵的叶轮与该液冷头组件之间，且盖设该多个导流容纳凹槽；该导流容纳板朝向该液冷头组件的一侧面成形有：

一进入通道；该导流容纳区本体的该冷却液进入口通过该进入通道连通于该多个导流容纳凹槽；及

至少一排出通道；该多个导流容纳凹槽通过该至少一排出通道连通该液冷头组件的该入口。

因此，本实用新型的优点在于，液冷式热交换装置包含两组或更多个泵，其以串联或并联方式进行连接，因此泵能横向并排而不限于轴向排列，让液冷式热交换装置的厚度减小而能应用于狭窄的环境中。同时，连接多个泵还能提升冷却液的流量或流速，因此能应用于高发热功率的热源上。同时，即便是部分的泵故障，剩余的泵还是能使冷却液保持基本的流量或流速，让维修人员有更充裕的时间排除故障。

应理解以下所述的内容仅为提出多个不同时实施态样或示例性说明，借此来体现本实用新型的不同技术特征。以下所述的内容为简化后的实施例及配置方式，且不应以此为限。例如，若叙述了第一技术特征及第二技术特征，则实用新型内容应可包含具有第一技术特征与第二技术特征直接关联的实施方式，也可包含具有第一技术特征而第二技术特征为附加式特征而两技术特征非直接关联的实施方式(反之亦同)。此外，以下所述的内容包含组件标号或符号，其于不同实施例中是重复运用的。这种重复的方式是为了简化并使内容清楚，而并非为表示于不同实施例中其配置是相同的。以下所述界定的技术内容的范围应包含其均等范围。

如前所述的液冷式热交换装置中，该导流容纳板更具有至少一连通通道，各该至少一连通通道的两端分别连通二所述导流容纳凹槽；其中：

该导流容纳板的该进入通道的第一端连通于该冷却液进入口，该进入通道的第二端连通于其中一该二导流容纳凹槽；且

该导流容纳板的该的第一端连通于其中另一该二导流容纳凹槽，该至少一排出通道的数量为一个，且该排出通道的第二端连通于该液冷头组件的该入口。

如前所述的液冷式热交换装置中：

所述泵及所述导流容纳凹槽的数量皆为二个；

该二导流容纳凹槽分别为一第一导流容纳凹槽及一第二导流容纳凹槽，该第一导流容纳凹槽邻近该近端侧，该第二导流容纳凹槽邻近该远程侧；

该进入通道的该第二端连通于该第二导流容纳凹槽；且

该排出通道的该第一端连通于该第一导流容纳凹槽。

如前所述的液冷式热交换装置中：

该导流容纳板的该进入通道的第一端连通于该冷却液进入口，该进入通道的第二端连通于所述导流容纳凹槽；且

该导流容纳板的该至少一排出通道的数量为多个，且各该排出通道的第一端连通于其中一该导流容纳凹槽，第二端连通于该液冷头组件的该入口。

如前所述的液冷式热交换装置中，该液冷头组件具有：

一液冷头基座，其具有前述热移转表面；以及

一液冷头盖，其密接于该液冷头基座，且完整地覆盖该热移转表面，并具有：

如前所述的液冷式热交换装置中，该液冷头组件更具有一罩体，其完整地包覆热移转表面并形成有一纵向分流开口，该纵向分流开口正对于该热移转表面特征且连通于该液冷头盖的该入口。

如前所述的液冷式热交换装置中，该液冷头基座形成有：

一第一级内凹热交换区，其向远离该液体泵模块的方向凹陷；以及

一主热转移区，其位于该第一级内凹热交换区内。

如前所述的液冷式热交换装置中，该液冷头基座形成有一第二级内凹热交换区，其位于该第一级内凹热交换区内并向远离该液体泵模块的方向凹陷，且该主热转移区位于该第二级内凹热交换区内。

如前所述的液冷式热交换装置中，该液冷头基座形成有一阶板，其位于该第一级内凹热交换区内并邻接于该热移转表面。

如前所述的液冷式热交换装置中，该液体泵模块更具有一泵模块盖，其固设于该导流容纳区本体，并位于该导流容纳板与该液冷头组件之间；该泵模块盖具有至少一连通口及一出口；该导流容纳板的该至少一排出口通过该泵模块盖的该至少一连通口连通于该液冷头盖的该入口；该液冷头盖的该出口通过该泵模块盖的该出口连通于该导流容纳区本体的该冷却液排出口。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的立体示意图。

图2为本实用新型第一实施例的立体分解图。

图3为本实用新型第一实施例的液体泵模块的立体分解图。

图4为本实用新型第一实施例的液体泵模块另一角度的立体分解图。

图5A为本实用新型第一实施例的侧面示意图。

图5B为本实用新型第一实施例的剖面示意图。

图6A为本实用新型第一实施例的侧面示意图。

图6B为本实用新型第一实施例的剖面示意图。

图7A为本实用新型第一实施例的侧面示意图。

图7B为本实用新型第一实施例的剖面示意图。

图8A为本实用新型第一实施例的侧面示意图。

图8B为本实用新型第一实施例的剖面示意图。

图9为本实用新型第二实施例的立体示意图。

图10为本实用新型第二实施例的立体分解图。

图11为本实用新型第二实施例的液体泵模块的立体分解图。

图12为本实用新型第二实施例的液体泵模块另二角度的立体分解图。图13A为本实用新型第二实施例的侧面示意图。

图13B为本实用新型第二实施例的剖面示意图。

图14A为本实用新型第二实施例的侧面示意图。

图14B为本实用新型第二实施例的剖面示意图。

图15A为本实用新型第二实施例的侧面示意图。

图15B为本实用新型第二实施例的剖面示意图。

图16A为本实用新型第二实施例的侧面示意图。

图16B为本实用新型第二实施例的剖面示意图。

图17为本实用新型第一实施例于试验中的温度分布图。

图18为本实用新型第二实施例于试验中的温度分布图。

其中附图标记为：

1,2 液冷式热交换装置 10,30 液冷头组件

12,32 液冷头基座 122 第一表面

124 第二表面 1242,3242 第二级内凹热交换区

1244,3244 主热转移区 1246 散热鳍片

3248 第一级内凹热交换区 326 不规则五边形阶板

16,36 壳体 162,362 中间纵向分流开口

164 侧壁 18,38 液冷头盖

182,382 入口 184,384 出口

20,40 液体泵模块 22,42 盖体

222 冷却液进入壳体切口 224 冷却液排出壳体切口

24,44 导流容纳区 242 导流容纳区本体

2426 冷却液排出口 2428 冷却液进入口

2422,4422 第一导流容纳凹槽 2424,4424 第二导流容纳凹槽

244,444 第一近端泵 244S 第一定子组件

244I 第一叶轮 246 第二远程侧泵

242S 第二定子组件 246I 第二叶轮

248,448 导流容纳板 2481,4481 进入通道

2482 连通通道 2483,4483 排出通道

248A 通道开口 248B 第一开口

248C 排出通道开口 248D 第一分隔壁

248E 第二开口 248F 第二分隔壁

248G 进入口通道端 248H 排出口通道端

2482 第一板体侧边 4622 中央障碍物

264,464 出口

具体实施方式

首先请参考图1至图8B。本实用新型第一实施例的液冷式热交换装置1，其具有一液冷头组件10及一液体泵模块20。液冷头组件10及液体泵模块20是可交换的(interchangeable)，即，不同实施例中的液冷头组件10可与不同实施例中的液体泵模块20相组合固设而形成不同的液冷式热交换装置1来达到不同的要求。图9至图16B揭示了本实用新型第二实施例的液冷式热交换装置2，其具有一液冷头组件30及一液体泵模块40；而其他实施例中可以液冷头组件10可与液体泵模块40相组合，或是以液冷头组件30与液体泵模块20相组合。

接着请参考图2。于本实施例中，液冷头组件10具有一液冷头基座12、一罩体16及一液冷头盖18。液冷头基座12具有一第一表面122及一第二表面124。第一表面122是用于与热源接触，而第二表面124上形成有热移转表面。液冷头基座12较佳的是以具高导热系数的金属所制成，例如为铜或铝。第一表面122为平坦，借此能用于抵靠一发热组件(例如为一处理器)的自由表面。同时，第二表面124的热移转表面可具有一个或多个鳍片、叶片(vanes或blades)、通道、导管、针状部、杆状部(posts)、盖体(covers)、狭缝、凸出部、凹槽、穿孔、凹洞、纹理表面(textured surfaces)、瓣状元件(segmented elements)、不规则组件(staggered elements)或平滑表面。此外，本实用新型还具有一个或多个防漏衬垫，其设置于热移转表面。类似地，于本实用新型的第二实施例中，如图10所示，液冷头组件30具有一液冷头基座32、一罩体36及一液冷头盖38。以下以散热鳍片作为热移转表面进行示例性说明。

请再次参考图2。热移转表面形成于第二表面124的一第二级内凹热交换区1242，而热移转表面具有一主热转移区1244。主热转移区1244位于第二级内凹热交换区1242的中央并具有多个散热鳍片，散热鳍片被第二级内凹热交换区1242的内壁部所环绕。然而，于其他实施例中并不以此为限。接着请参考图10，于本实用新型的第二实施例中，除了主热转移区3244及第二表面的第二级内凹热交换区3242的内壁部，热移转表面还具有一不规则五边形阶段326(ramp)。不规则五边形阶段326设置于第二级内凹热交换区3242内的散热鳍片的一纵向侧边，且不规则五边形阶段326可为一下凹的阶面，以确保主热转移区3244与出口384间有足够的空间供冷却液通过。第二实施例中，第二表面还具有，第一级内凹热交换区3248环绕第二级内凹热交换区3242。液冷头盖38可容置于第一级内凹热交换区3248内，并使液冷头盖38的上侧面与液冷头基座32的上侧面齐平。

接着请再次参考图2。于第一实施例中，罩体16具有一中央纵向分流开口162，且罩体16完整地包覆热移转表面的主热转移区1244。因此，罩体16能填塞液冷头盖18与主热转移区1244之间的空隙，防止冷却液溢流。具体而言，罩体16具有一凹部(图未绘示)，该凹部的各侧壁164环绕主热转移区1244，且凹部的底壁覆盖主热转移区1244。第一实施例中，罩体16的侧壁164下侧面与与主热转移区1244之间形成有间隙，因此是与主热转移区1244之间形成多个通道，且具体而言是于散热鳍片周围形成一个四侧信道结构，其用以使冷却液不只通过中央纵向分流开口162流入并穿过主热转移区1244的散热鳍片，也穿过罩体16的侧部。然而，于其他实施例中并不以此为限。接着请再次参考图10，于第二实施例中，罩体36的凹部平行中央纵向分流开口362的相对两侧壁被移除，借此罩体36能容纳热移转表面的主热转移区3244。第二实施例中形成一个两侧信道结构，两侧信道结构设置于被移除的两侧边原本的位置上。因此散热鳍片之间的间隙两端没有任何阻碍，而允许冷却液流入中央纵向分流开口362，然后自罩体36的一侧边流出而直接流入侧边通道，借此导引冷却液流向不规则五边形阶段326上的液冷头盖38的出口384。据此，具有其他形状、尺寸、或纹理的阶段、瓣状元件及壁部可应用为热移转表面的部分来提升热交换的能力。举例而言，罩体36可以塑料或金属制成。

接着请参考图2。于第一实施例中，液冷头盖18具有二开口，其中一该开口用以使冷却液能由流入液冷头盖18及液冷头基座12之间，另一该开口用以使冷却液自液冷头盖18及液冷头基座12之间由流出。该二开口可分别被定义为一入口182及一出口184。入口182可位于液冷头盖18的中央。出口184可位于液冷头盖18的角落，例如位于近端侧的角落。入口182对齐于与罩体16的中央纵向分流开口162，以及液冷头盖18完整地覆盖罩体16及第二表面124的热移转表面。然而，在其他实施例中并不以此为限，入口182可具有其他的形状和大小。接着请参考图10。于第二实施例中，液冷头盖38具有一入口382及一出口384。如图2及图10所示，本实用新型中，只要冷却液能自由地流过液冷头盖18\/38的入口182\/382且穿过罩体16\/36的中央纵向分流开口162\/362，且能自液冷头盖18\/38的出口184\/384流出，则入口182\/382可具有其他的形状和大小。举例而言，液冷头盖18\/38可以塑料或金属制成。于第一实施例中，液冷头组件10通过螺栓而固设于液体泵模块20，然而，也可以其他固定方法进行固设。矩形密封件S为一衬垫并用以防水性地连接液冷头组件10与液体泵模块20。矩形密封件S被紧密地嵌合于液体泵模块20上内凹的底部边。液冷头盖18紧密地嵌合于矩形密封件S内且在连接后与液体热交换模块的液体热交换盖齐平。

于第一实施例中，如图2所示，冷却液被驱动而流入液冷头盖18的入口182及对应地进入罩体16的中央纵向分流开口162，且冷却液被强制流过散热鳍片并在流出罩体16前带走散热鳍片上的热能，最后流向液冷头盖18的出口184。

于第一实施例中，罩体16及热移转表面能产生更多的紊流而能提升液冷头基座12的第二表面124与冷却液间的热交换。

接着请参考图3及图4。于第一实施例中，液体泵模块20具有一盖体22、一导流容纳区24及一泵模块盖26。盖体22包覆导流容纳区24，并具有至少一冷却液进入切口222及一冷却液排出切口224，冷却液进入切口222及冷却液排出切口224可设置于盖体22上的同一侧边。然而，在其他实施例中并不以此为限。盖体22还可具有其他的冷却液切口，例如具有替代性的冷却液进入切口，其可设置于相对于至少一冷却液排出切口224的另一侧边且两者位于同一直在线；然而，并不以此为限。举例而言，盖体22覆盖于导流容纳区24且可以塑料或金属制成。接着请参考图11及图12。于第二实施例中，液体泵模块40具有一盖体42、一导流容纳区44及一泵模块盖46。

接着请参考图2至图4。于第一实施例中，泵模块盖26固设于导流容纳区本体242并位于导流容纳板体248及液冷头盖18之间，并具有一连通口262及一出口264。泵模块盖26的连通口262可位于泵模块盖26的中央，因此能正对于液冷头盖18的入口182及罩体16的中央纵向分流开口162。泵模块盖26的出口264可位于泵模块盖26的角落，例如位于近端侧的角落，因此能正对于液冷头盖18的出口184泵模块盖26完整地覆盖液冷头盖18、罩体16及液冷头基座12的第二表面124的热移转表面。然而，在其他实施例中并不以此为限，出口264可具有其他形状或大小。

接着请参考图10至图12。于第二实施例中，泵模块盖46具有多个连通口462、一中央障碍物4622及一出口464。连通口462配合于液冷头盖38的入口382。中央障碍物4622位于连通口462之间。换句话说，中央障碍物4622将连通口462相隔离。出口464配合于液冷头盖38的出口384。只要冷却液能被容纳于导流容纳区44且能自由流动并穿过泵模块盖46的连通口462、液冷头盖38的入口382及罩体36的中央纵向分流开口362，然后自液冷头盖38的出口384流出，并流向泵模块盖46以及回到导流容纳区44内，连通口462可具有其他形状或大小。举例而言，泵模块盖46可以塑料或金属制成。

接着再次请参考图2至图4。于第一实施例中，导流容纳区24位于盖体22及泵模块盖26之间，并固设于液冷头组件10。导流容纳区24具有一导流容纳区本体242、一第一泵244、一第二泵246及一导流容纳板248。导流容纳区本体242具有第一导流容纳凹槽2422、第二导流容纳凹槽2424、冷却液排出口2426及冷却液进入口2428。冷却液排出口2426及冷却液进入口2428可位于导流容纳区本体242的同一侧边，而该侧边定义为近端侧或近端，导流容纳区本体242上相对的另一侧定义为远程侧或远程。第一导流容纳凹槽2422邻近近端侧，而第二导流容纳凹槽2424邻近远程侧，且第一导流容纳凹槽2422及第二导流容纳凹槽2424自导流容纳区本体242的下侧面向上内凹。换言之，是自朝向液冷头组件10的一侧面向远离液冷头组件10的方向凹陷。冷却液分别由冷却液排出口2426及冷却液进入口2428流出及流入导流容纳区24。冷却液排出口2426连通于液冷头组件10的出口184。

第一泵244具有第一定子组件244S及第一叶轮244I。第一定子组件244S设置于导流容纳区本体242的上侧面，且位置对应于第一导流容纳凹槽2422。第一叶轮244I位于第一导流容纳凹槽2422内，且具有多个弧形叶片。因此，第一导流容纳凹槽2422的尺寸与第一叶轮244I的直径相对应。第二泵246具有一第二定子组件246S及第二叶轮246I。第二定子组件246S设置于导流容纳区本体242的上侧面，且位置对应于第二导流容纳凹槽2424。第二叶轮246I位于第二导流容纳凹槽2424内但相对于第一叶轮244I略为偏移。第二叶轮246I具有多个弧形叶片。因此，第二导流容纳凹槽2424的尺寸对应于第二叶轮246I的直径。因此，本实施例中具有二个导流容纳凹槽及二泵。导流容纳板248盖设第一导流容纳凹槽2422及第二导流容纳凹槽2424，并位于第一叶轮244I及第二叶轮246I与液冷头组件10之间，更进一步而言是于叶轮与泵模块盖26之间。冷却液进入切口222与二导流容纳凹槽2422\/2424的其中之一通过导流容纳板248相连通、二导流容纳凹槽2422\/2424通过该导流容纳板248相连通、且另一该二导流容纳凹槽2422\/2424与泵模块盖26的其中一开口262\/264也通过该导流容纳板248相连通开口262\/264。

于第一实施例中，导流容纳板248朝向液冷头组件10的侧面形成有一进入信道2481、一连通信道2482及一排出通道2483。进入通道2481的第一端连通于冷却液进入口2428，进入通道2481的第二端连通于其中一导流容纳凹槽2422\/2424，且具体而言是第二导流容纳凹槽2424。连通通道2482两端分别连通二导流容纳凹槽2422\/2424，即第二导流容纳凹槽2422。排出通道2483的第一端连通于另一个导流容纳凹槽2422\/2424，即第一导流容纳凹槽2422，而排出通道2483的第二端连通于泵模块盖26的连通口262。若于导流容纳凹槽的数量更多的实施例中，连通通道2482的数量是比导流容纳凹槽的数量少一，且连通通道2482可串接导流容纳凹槽，而进入通道2481连通于第一个导流容纳凹槽，排出通道2483连通于最后一个个导流容纳凹槽。

具体而言，导流容纳板248具有一进入通道开口248A、一第一开口248B、一排出通道开口248C、一第一分隔壁248D、一第二开口248E及一第二分隔壁248F。信道开口248A及排出通道开口248C可为导流容纳板248边缘上的缺口。第一开口248B及第二开口248E贯穿导流容纳板248，借此于导流容纳板248的下侧面的冷却液能分别向上流入第一导流容纳凹槽2422及第二导流容纳凹槽2424。排出信道开口248C与泵模块盖26的出口264及液冷头盖18的出口184对齐，因此由液冷头组件10流出的冷却液进入出口264后，能通过排出通道开口248C而流至冷却液排出口2426。第一分隔壁248D将进入通道开口248A与第一开口248B及排出通道开口248C隔离。第二分隔壁248F[原图5中目标位置应是错的]环绕以隔离排出通道2483，以分隔排出信道2483与进入信道2481。第二分隔壁248F具有一进入口通道端248G及一排出口通道端248H。排出口通道端248H对齐于泵模块盖26的连通口262。

于第二实施例中，导流容纳板448朝向液冷头组件30的侧面形成有一进入通道4481及多个排出通道4483。进入通道4481的第一端连通于冷却液进入口4428，进入通道4481的第二端连通于所有的导流容纳凹槽4422\/4424。排出通道4483的第一端连通于其中一导流容纳凹槽4422\/4424，第二端连通于泵模块盖46通过其中一连通口462连通于液冷头组件30的入口382。然而，在其他实施例中并不以此为限。

具体而言，导流容纳板448还具有一第二分隔壁及一额外的第三分隔壁448A，其分别环绕以隔离其中一排出通道4483，但不具有第一障碍物。第三分隔壁448A具有进入口通道端448B及排出口通道端448C。第二分隔壁的排出口通道端以及第三分隔壁448A的排出口通道端448C对齐于其中一连通口262。所述连通口262借由前述泵模块盖26的中央障碍物4622相分隔。

于第一实施例中，导流容纳区本体242及导流容纳板248形成用以导引冷却液由液体泵模块20流向液冷头组件10的流道。第一导流容纳凹槽2422及第二导流容纳凹槽2424皆具有至少一冷却液进入口以及至少一冷却液排出口，至少一冷却液进入口以及至少一冷却液排出口设置于同一侧，借此冷却液能分别自对应的通道流入或流出。然而，在其他实施例中并不以此为限。在不同的设计或配制下，一替代性的冷却液进入口可设置于另一侧且与前述至少一冷却液排出口排列呈一直线，借此冷却液能分别自对应的通道流入或流出。

于第一实施例中，液冷式热交换装置1具有二个泵244及246，但液冷式热交换装置1也可仅具有一个泵或更多个泵来达到与处理器或其他组件间的热交换。举例而言，导流容纳区本体242、第一定子组件244S、第二定子组件246S及导流容纳板248可以塑料或金属制成。

泵的叶轮的形状与配置是仅是用于单向转动，且于第一实施例中是仅能以顺时针方向转动。借此，相对于能顺时针及逆时针双向转动的泵的叶轮，本实用新型的效能更高。

接着再次请参考图2及5A至图8B。于第一实施例中，冷却液通过一液密进入口连接管体及冷却液进入口2428而进入导流容纳区本体242后，首先通过进入通道开口248A流至导流容纳板248的下侧面并流入进入通道2481，并受进入通道2481的导引而通过第二开口248E并流至位于导流容纳板248上侧面的第二泵246的第二叶轮246I。接着，冷却液被第二泵246打入位于导流容纳板248下侧面的连通通道2482，再受连通通道2482导引而通过第一开口248B并流至位于导流容纳板248上侧面的第一泵244的第一叶轮244I。在第一泵244，冷却液被打入位于导流容纳板248下侧面的排出通道2483，然后经由排出信道2483通过泵模块盖26的连通口262。随后，于第一实施例中，冷却液通过连通口262而被打入液冷头盖18的入口182及罩体16中所对应的中央纵向分流开口162。此时，冷却液流过主热转移区1244的散热鳍片时，在离开罩体16前带走散热鳍片上的热能，再流至液冷头盖18的出口184及泵模块盖26的出口264，并在通过排出通道开口248C后流至冷却液排出口2426及其所连接的液密排出口连接管体。

而如图10及图13A至图16B，第二实施例中冷却液流动的过程也类似于第一实施例，但由进入通道4481流出后会流至所有的泵，再分别经由排出通道4483流至泵模块盖46的连通口462，最后由液冷头盖38的入口382进入液冷头组件30进行热交换，因此于第二实施例中泵为并联。

综上所述，液体泵模块20或液体泵模块40驱使冷却液由一进入口连接管体进入导流容纳区24的第一泵244或导流容纳区44的第一泵，并流经液冷头基座12第二表面124的第二级内凹热交换区1242内的散热鳍片，最后至排出口连接管体。其中，进入口连接管体及排出口连接管体皆是设置于液体泵模块20或液体泵模块40，而液冷头基座12是与处理器或其他发热组件接触。因此，冷却液形成一高效且平顺旋涡状的流动路径而流过液体泵模块20或液体泵模块40。

液冷头组件10或液冷头组件30以及液体泵模块20或液体泵模块40可借由适当的方式固定于处理器其他发热组件，例如软焊(soldering)、硬焊(brazing)或以导热膏与胶体的混合物(by means of thermal paste combined with glue)。当然，也可以其他替代性的固定手法将液冷式热交换装置固定于处理器或发热组件的自由表面，。

液冷式热交换装置1的液体泵模块20或其他组件可为塑料金属，具体而言是将塑料金属化(metalized)，以使液体的扩散或蒸发最小化。该金属可为一金属薄层并设置于塑料零件的内侧或外侧，或同时设置于两者。

液冷式热交换装置1的冷却液可为任何形式的冷却液，例如可为水，或有添加剂的水，其中，添加剂可为抗真菌剂、能增进导热的物质、不导电的液体、润滑剂、或防腐蚀剂等其他特殊物质。

泵可由一交流电马达所驱动，且较佳的是由一操作系统或一类似的计算机系统进行。计算机系统包含检测处理器的负载或是温度的方法。操作系统或类似的计算机系统来进行检测消除了以特殊手法运作泵的需要。操作系统或类似的系统与控学泵的处理器间的讯号传递可借由计算机系统既有的连接方式来执行，例如以USB连接。因此，冷却装置与操作系统间实时的通讯可不以独特的方式来执行。

利用操作系统或类似的计算机系统的进一步的控制策略可涉及根据冷却能力的需要来平衡泵的转动速度。若有降低冷却能力的需要，可限制泵的转速，也因此能降低马达驱动泵时所产生的噪音。

泵不限于为机械式组件，而是可为能泵送冷却液通过装置的任何形式。然而，泵较佳的是下列机械式泵的其中之一：波纹管泵、离心泵、隔膜泵、鼓泵、柔性衬管泵、柔性叶轮泵、齿轮泵、蠕动管泵、活塞泵、处理腔泵、压力清洗泵、旋转凸轮泵、旋片泵及电动泵。类似地，驱动泵的马达不限于以电力运作，而是可为压电运作的马达、永磁运作的马达、流体运作的马达或是电容式运作的马达。泵的选择及驱动泵的马达的选择是依据许多不同的参数，且是所属技术领域具的通常知识者能依据特定用途选择泵及马达的种类。举例而言，有些泵及有些马达适合于小型计算机系统(如笔记本电脑)，有些泵及有些马达适合于高流量的冷却液并具有较佳的冷却效果，而有些泵及有些马达适合于必须以低噪音运作的液冷式热交换装置。

叶轮效率的提升使得驱动泵叶轮的电动马达(图未绘示)可以较小的功率来驱动冷却液于信道内适当且充足的流动状态。于较佳的实施例中，马达为电动马达，且可为二伏特的交流电电动马达。然而，在其他实施例中并不以此为限，也可为其他功率或其他形式的马达。

相较于气冷式装置，液冷式热交换装置具有更低的噪音及更高的效率。此外，本实用新型的液冷式热交换装置以及热的移除及移转方法使各构成组件最小化，且降低了组装时间及可能外漏的风险。此外，通过本实用新型的液冷式热交换装置，液体流动及热的排除效率也得到提升。当本实用新型第一实施例中的液冷式热交换装置1被应用于进行热交换，其热阻为Rca＝(31.46-30)\/160W＝0.009125℃\/W。，而图17表示了当热源的功率为160瓦且冷却液的温度为摄氏30度下的状态。当本实用新型第二实施例中的液冷式热交换装置2被应用于进行热交换，其热阻为Rca＝(31.3-30)\/160W＝0.008125℃\/W，而图18表示了当热源的功率为160瓦且冷却液的温度为摄氏30度下的状态。

因此，本实用新型的液冷式热交换装置1\/2能达到下列功效：借由液冷头盖18\/38及泵模块盖26\/46，液冷头组件10\/30与液体泵模块20\/40分别形成有封闭的内腔，而液冷头组件10\/30的该内腔由液冷头盖18\/38出口及入口对外连通，液体泵模块20\/40的该内腔由泵模块盖26\/46的出口及连通口对外连通。除此之外，液冷头组件10\/30仅于液冷头基座12\/32与液冷头盖18\/38连接处有接缝，而液体泵模块20\/40也仅有盖体22\/42与泵模块盖26\/46连接处有接缝，因此渗露的风险大幅降低。更进一步来说，通过液冷头盖18的入口正对于泵模块盖26\/46的连通口，且液冷头盖18\/38的出口正对于泵模块盖26\/46的出口，液冷头组件10\/30与液体泵模块20\/40结合后两者内腔即相连通，因此成为模块化的结合方式，取任一实施例中的液冷头组件10\/30及任一实施例中的液体泵模块20\/40相结合也可正常运作，让使用者能依据不用的使用条件搭配。

本实用新型多个泵还能通过导流容纳区24\/44使以串联或并联方式进行连接，因此泵能横向并排而不限于轴向排列，让液冷式热交换装置1\/2的厚度减小而能应用于狭窄的环境中。同时，连接多个泵还能提升冷却液的流量或流速，因此能应用于高发热功率的热源上。同时，即便是部分的泵故障，剩余的泵还是能使冷却液保持基本的流量或流速，让维修人员有更充裕的时间排除故障。

从前述内容可以理解，尽管在本文的目的是为了说明且描述特定实施例，但是在不脱离本揭示的精神和范围的情况下可以进行各种修改。此外，在针对特定实施例揭示了替代方案的情况下，即使没有具体说明，该替代方案也可以应用于其他实施例。

设计图

液冷式热交换装置论文和设计

液冷式热交换装置论文和设计-蔡水发

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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