1323151 九、發明說明： . 【發明所屬之技術領域】 .·, 纟發明涉及—種液冷散熱系統及其吸熱元件，特別传 、.指-種用於冷卻電子元件之液冷散熱系統及其吸熱元件。'、 •【先前技術】 隨著電子產業之迅速發展，電腦中電子元件之 ^大幅度提高’其產生之熱量亦隨之劇增，如何將電；元 件之熱量散發出去，以保證其正常運行， 解決之問題。眾所週知，安穿在主撼刼μ 宁菜者义兩 雷俨备& , 女裝在主機板上之中央處理器係 =糸、.4之核心，當電腦運行時，中央處理器產生 ==致I:，無法正常運行。為⑽發 中產生之熱量，通常在電路板之令 去。加裝—散熱裝置以便將其產生之熱量散發出 籲目前較常用之散熱裝置係風冷式散熱 處理器上覆蓋散熱片，散埶片妯祖策ρ在甲央 良^ 放…片材科選用銅或鋁等熱傳導性 f ，二增加散熱面積，散熱片往往較多。隨著中 .央處理器發埶量之燁鉍，« 鯰者r •大·惟，〜、丨 用之散熱片之體積亦逐漸增 大，准’叉到可利用空間、 能無法獲得突破性提高。 ”之限制’其散熱性 流動式散熱裝置，其原理係利用液體之循環 -# .、处理杰等熱源產生之熱量轉移到散熱片等散熱 …里散發18所不為一種典型液冷式散熱 裝置70其大致包括一驅動泵72、與中央處理器73接觸之 .吸熱元件74、一散熱器76及複數管件78，該等管件π將驅 •動泵72、吸熱元件74及散熱器乃依次連接，從而形成一封 ••閉之液體循環路徑。使用時，吸熱元件74吸收中央處理器 73產生之熱量，並將其内之液體加熱；被加熱之液體在驅 動栗72作用下沿管件78流向散熱器76，並將吸收之熱量傳 遞給散熱器76;最後，散熱器76將熱量散發到周圍環境中 籲去，如此往復循環，即可實現對中央處理器乃降溫之目的。 ”風冷式政熱裝置相比，該液冷式散熱裝置％之主要 優點包括：1)均溫性··由於液體，如水等具有較大之比熱容， 水能夠吸收大量熱量而保持溫度無明顯變化，突發之操作 都不會引起中央處理器73等之溫度瞬間大幅度變^匕，故更 有利於令央處理器73之穩定工作；2) #音較小：由於液冷 式散熱裝置70之散熱器76之表面積很大，所以只需要低轉 速風扇對其散熱就能起到很好之散熱效果；此外，驅動泵 春72之工作噪音—般亦不會很明顯，這樣液冷式散熱裝置％ 與風冷式散熱系統相比就安靜很多。 准，液冷式散熱裝置7〇亦存在一些不足，其中，最主 -要之問題係管件78與其他元件之連接處所發生之處茂漏問 題:從圖8可見，管件78與其他元件之間共有六個連接處， 換言之’液體在該液冷式散熱裝置7〇中循環流動過程中， 至少容易在該六個連接處產线漏。再者，與中央處理器 73接觸之吸熱元件74上設有兩個管件連接處，這增大了令 央處理器73由於液體洩漏而造成損毁之可能性。 叫3151 如上所述’液冷式散熱裝置具有良好之散熱性能，惟， 液冷式散熱裝置之洩漏問題亦阻礙或限制了液冷式散熱裝 置之廣泛應用。由此，如何降低液冷式散熱裝置中液體洩 漏之可能性成為業界需要解決之一個課題。 【發明内容】 有鑒於此，有必要提供一種液冷散熱系統及其吸熱元 件，這種液冷散熱系統及其吸熱元件可以降低液體洩漏之 φ可能性。 一種液冷散熱系統之吸熱元件，該吸熱元件包括：一 基板，蓋板，該蓋板罩設於該基板上；一腔室，該腔室 密封於該基板和該蓋板之間；一出口結構；及一入口結構； :中：該出口結構和該入口結構設於蓋板上並分別與該腔 至連通，該出口結構和入口結構兩者中之一 内，且兩者之間具有間隙。 於另
一種液冷散熱系統，包括：一吸熱元件，包括一密封 之腔室及與該腔室連通之—人口結構和-出π結構，豆中 該出口結構和人口結料者中之—被另—個包圍；一驅動 泵’=動系之人口和出σ分別與吸熱元件之出口結構和 入口、，·。構連通而形成供液體循環之通路；及—散熱 該散熱元件設於上述通路上。 …、 與習知技術相比 結構和入口結構之— 之出口結構和入口社 ，該液冷散熱系統之吸熱元件之出口 位於兩者中之另一㈣’該吸熱元件 構與管件連接所形成之兩個管件連接 8 1323151 處中’只有-個管件連接處之$漏會影響發熱元件，故該 .吸熱元件可以降低液體洩漏之可能性。 •【實施方式】 • 圖1揭不—種液冷散熱系統，該液冷散熱系統大體上包 .括一散熱元件1、一吸熱元件5、設於散熱元件i内之一驅動 果23(圖6中所示）、將吸熱元件5與散熱元件i連接之一第 一管體62及一第二管體^(圖玉中虛線所示），其中，該第 φ二管體64位於第一管體62内。 其中，該吸熱元件5與發熱元件，如中央處理器（圖中 未示）等緊密接觸，以便及時將中央處理器所產生之熱量 吸收並轉移給其内之液體。吸熱元件5之結構對液冷散熱系 ，’先之政熱性π有重要影響，故，以下將首先針對吸熱元件5 之具體結構進行闡述。 如圖2至圖5所示，吸熱元件5大體上包括一基板52及一 鲁蓋板54，該蓋板54直接罩設於該基板52上，進而在兩者之 間形成一密封之腔室。 • 該基板52之底部與中央處理器接觸，以便吸收中央處 理器所產生之熱量。為降低基板52與中央處理器之間之熱 阻，可以將基板5 2之底部設計成平板狀，以令基板$ 2與中 央處理器直接接觸。此外，根據設計需要，亦可以在基板 52與中央處理器之間塗覆一層導熱膠，以消除由於間隙等 所引起之熱阻。 該基板52之上部設有一矩形密封槽524，該密封槽524 9 1323151 沿基板52之周緣設置，用以安裝矩形密封圈56 (根據設計 需要，可以選取不同之密封圈，如〇形密封圈等）。另外， 在基板52之四角分別設有一穿孔526，該等穿孔526環繞該 ;密封槽524排佈。四個螺釘58自下向上穿過基板52上對應之 穿孔526後可與蓋板54螺合，從而將基板52固定在蓋板54 該蓋板54包括自其四邊垂直向下彎折形成之四個側壁 541 ’而且，當把蓋板54放置於基板52上時，該蓋板54之四 個侧壁541環設於基板52之外緣，並與基板52之外緣緊密接 觸0 在本實施例中，蓋板54上與基板52相接一側設有一内 凹部542,並在内凹部542内形成一内凹空間543。蓋板“上 另設有一矩形密封槽544，該密封槽544環繞内凹部542設置 並與基板52上之密封槽524相對應。在蓋板54之四角分別設 有一螺孔545，該等螺孔545分佈于蓋板54上之密封槽5料與 •蓋板54之邊緣之間，並與基板52上之四個穿孔526分別對 應，以便利用螺釘58將蓋板54與基板52組合形成上述吸熱 ；元件5。下面對蓋板54與基板52之組合過程作一簡要說明”。、 ' 首先，將蓋板54放置在基板52上使蓋板54之侧壁541環 繞基板52之外緣（如圖3中所示），並令密封圈％同時容納於 基板52及蓋板54上之密封槽524，544内。在此過程中，蓋 板54之側壁541起到導軌作用’把基板52導人蓋板“内並使 基板52上之穿孔526與蓋板54上相應之螺孔545迅速對準， 這有利於組裝，節省時間。 1323151 然後’令螺釘58自下向上穿過基板52上之穿孔526，並 螺合于蓋板54上對應之螺孔545内。在此過程中，密封圈56 受擠壓而產生變形，從而將内凹空間543密封。如此，蓋板 54和基板52共同組合成上述吸熱元件5。
為進一步確保吸熱元件5之密封性，可在蓋板54之側壁 541與基板52之外緣之間另設一密封圈。此外，亦可通焊接 等方式使蓋板54之側壁541與基板52之外周形成一體，這樣 设计亦可以進一步提升吸熱元件5之密封之可靠性。 此外，在蓋板54上另設有可供液體流入、流出内凹空 間543之一内管547和一外管540，該内管547同軸地設置于 外管546内。内管547及外管546自蓋板54上之内凹部542向 上延伸而形成，並在兩管之間形成一環形空間。 該壞形空間通過蓋板54上位於内管547和外管之間 之四個缺：548與内凹空間543連通；而内管547通過蓋板二 上位於内管547内之—通孔549與内凹空間⑷ 之，環形空間與内管547通過該内凹空 此： 該環形空間及内管547形成兩條路 =此 為；此ς ^ ^ ^供液體流入及流出吸 .，』件〜中-條路徑作為液體流 時’則另-條路徑作為液體流出吸·，、、兀件5之途從 缺。 夂熟7^件5之途徑；反之亦 你个X把例，.,㈣玄㈣夜 板54上之缺口 548及外管％成為出及熱疋件5,故蓋 應地’内管547供液體流人吸熱&件、7^，出口結構；相 ’故蓋板54上之通孔 11 1323151 549及内管547成為吸熱元件5之入口結構。這樣佈置，液體 將沿内管547流入吸熱元件5，並直接衝擊到基板52之中心 區域，以便吸收基板52上之熱量。為提升液體與基板52之 間之熱交換效率，可提高液體流入吸熱元件5時之速度，在 本實施例中，係通過改變内管547之橫截面形狀來對液體進 行力口速。 如圖3所示，内管547之橫截面面積自其自由端向蓋板 54通孔549方向逐漸減小，通過這種橫截面面積逐漸減小之 變截面結構，可對液體進行加速。眾所週知，液體在管體 内之流量與流速之關係可通過液體連續性方程表示，如下： Q=VA (其中，Q為液體之流量；V為液體之流速；A為 管體之橫截面面積）。在液冷散熱系統中，液體之流量基本 上恒定，即VA=定值，該公式表明液體之流速與管體之橫 截面面積成反比。因此，當管體之橫截面面積逐漸減小時， 液體之流速相應地逐漸增加。 如上所述，内管547之變截面結構可對流入吸熱元件5 之液體進行加速，液體流入吸熱元件5後將以較高流速直接 衝擊到基板52上。這有利於增強液體與基板52之間之熱交 換效果，故，液體可以從基板52上吸收更多熱量，及時冷 卻與其接觸之中央處理器。液體吸收基板52上之熱量後， 將沿蓋板54上之缺口 548流出吸熱元件5，並沿第一管體62 和第二管體64之間之環形空間流向散熱元件1，並最終通過 散熱元件1將熱量散發到周圍環境中去。 12 1323151 散熱元件1通過第一管體62及第二管體64與吸熱元件5 連接，從而形成一密閉之循環迴路。散熱元件1之具體結 構，及其與吸熱元件5之具體連接關係如下文所述。 如圖6及圖7所示，該散熱元件1主要包括一底座10、一 設置在底座10之水箱體20、一與水箱體20連接並一同設置 在底座10上之散熱組件30及一通過水箱體20與底座10連通 之蓋體40。 φ 底座10包括一凹槽12、沿底座10之邊緣間隔分佈之複 數螺孔14，及設於凹槽12中間之一插座16，該插座16將凹 槽12劃分為一第一流道122及一第二流道124。蓋體40之結 構與底座10基本相同，該蓋體40上設有一凹槽42和複數之 螺孔44。 水箱體20為上、下開口之中空方盒狀體，其具有一槽 底及兩兩相對之四側壁21，水箱體20—側設有用來裝設驅 動泵23之插槽24。水箱體20上、下端四角處設有四個孔洞 籲27，以供螺釘60穿設。在水箱體20之前側壁21上之中部設 有一液體出口 25和一液體入口 26。如圖7所示，液體出口 25 - 和驅動泵23之出口連通，並同軸地設於水箱體20之液體入 口 26内。水箱體20之液體出口 25通過第二管體64與吸熱元 件5上之内管547連通；而水箱體20之液體入口 26通過第一 管體62與吸熱元件5上之外管546連通。 此外，該水箱體20内另設有一下隔板22、一上隔板29 及一對插板28，該插板28平行地設於水箱體20—側壁21之 13 1323151 中部用以將該下隔板22和上隔板29固定於水箱體20内。驅 動泵23、下隔板22及上隔板29—同將水箱體20内部劃分為 ' 三個部分，即第一通道210、第二通道230和第三通道240。 - 該第一通道210將驅動泵23之入口（圖中未示）與底座 10上之凹槽12連通；而第二通道230與蓋體40上之凹槽42連 通，並未與第一通道210直接連通。另外，第二通道230通 過設於水箱體20前側壁21上之一傾斜溝槽262而與第一管 I體62和第二管體64之間之環形空間相連通。該第三通道240 未與第一通道210和第二通道230直接連通，而通過底座10 上之凹槽12和蓋體40上之凹槽42分別與第一通道210和第 二通道230間接連通。 散熱組件30夾設在底座10與蓋體40之間並與水箱體20 連接，散熱組件30包括一散熱器31、一裝設在散熱器31 — 侧之風扇32及位於散熱器31底部與頂部之兩換熱板33， 34。換熱板33包括一平板330及自平板向下延伸之複數散熱 •鰭片（圖中未示），該平板330上另設有複數圓孔334,該 等圓孔334分別與底座10上之螺孔14相對應。換熱板34包括 一平板340及自平板340向上延伸之複數散熱鰭片342,該平 ： 板340上另設有複數圓孔344，該等圓孔344分別與蓋體40上 之螺孔44相對應。 組裝時，令螺釘60分別穿過底座10上之螺孔14和蓋體 40上之螺孔44，並分別螺合於相應之平板330上之圓孔 334、平板340上之圓孔344及水箱體20上之孔洞27内，如 此，即可將底座10、水箱體20、散熱組件30和蓋體40組合 1323151 在一起形成上述之散熱元件1。為避免洩漏，可在底座10與 換熱板33連接處、底座10與水箱體20之底部連接處分別設 有一密封圈100。與此類似，在蓋體40與換熱板34連接處、 \ 蓋體40與水箱體20之頂部連接處亦分別設有一密封圈100。 如上所述，吸熱元件5與散熱元件1可以分別預先組 裝，已經預組裝之吸熱元件5和散熱元件1通過第一管體62 和第二管體64連接，具體連接方式為：第一管體62之兩端 I分別與吸熱元件5上之外管546及水箱體20上之液體入口 26 連接；而第二管體64之兩端分別與吸熱元件5上之内管547 及水箱體20上之液體出口 25連接。如此，吸熱元件5和散熱 元件1通過第一管體62及設于第一管體62内之第二管體64 連接，形成一密閉之液體循環迴路，即形成上述之液冷散 熱系統。 該液冷散熱系統在使用過程中，液體在驅動泵23作用 下單向流動，其流動方向如圖1及圖7中之箭頭所示。液體 •之循環路徑為：首先，吸熱元件5内之液體吸收發熱元件產 生之熱量，並在驅動泵23之作用下經過吸熱元件5上之缺口 548、第一管體62和第二管體64之間之環形空間、水箱體20 ： 上之溝槽262流入第二通道230内；之後，液體經過蓋體40 上之凹槽42而流入第三通道240内，其中，當液體流過蓋體 40上之凹槽42時與蓋體40内之散熱鰭片342進行熱交換，使 液體初步冷卻；然後，液體依次流過底座10内之第二流道 124、第一流道122，在此過程中，液體與底座10内之散熱 鰭片進行熱交換，而使液體完全冷卻；接下來，被冷卻之 15 液體在驅動栗23作用下，經第—通道21()流入驅動栗23内； 最後，被冷卻之液體自驅動泵23之出口流處，依次經過水 相體20上之液體出σ25、第二管體64、内管⑷、吸熱元件 5上之通孔549而回流到吸熱元件5内，再次吸收發熱元件產 生之熱量。如此往復循環，即可實現冷卻發熱元件之目的。 另外’由於第二管體64設于第一管體62内，為避免由 於膏曲等因素而引起之第一管體62和第二管體Μ之間之環 形空間堵塞’可在第一管體62和第二管體64之間設一彈箬 66。該彈簧66可起到支撐第—管體62之作用，從而避免第 -管體62和第二管體64之間之環形空間堵塞。該彈簧的既 可以從吸熱70件5延伸至散熱元件i，亦可以僅設置在第一 管體=之-段區間内。此外，彈簧66之外徑既可以不小於 第一管體62之内徑，亦可以略小於第一管體62之内徑。 上述所述為本發明液冷散熱系統之一實施利，其與傳 統液冷式散熱裳置相比至少具有下述優點： 1) 吸熱元件5和散熱元件1都可以預先組裝，形成兩個模 組；故該液冷散熱系統結構緊湊，便於組裝、拆卸維修； 2) 吸熱元件5上之内管547與第二管體64、外管546和第 一官體62分別形成一連接處，然，由於内管547與第二管體 64之連接處設于外管546和第一管體62内，故即使内管μ? 與第二管體64之連接處發生洩漏，亦不會影響發熱元件， 如中央處理器等； 3)水箱體20上之液體入口 26和液體出口乃亦係内外 16 1323151 官没置，樣，整個系統只有兩個連接處之洩漏會影響發 熱兀件，即外管546與第一管體62之間之連接處，和水箱體 -20上之液體入口 26與第一管體62之間之連接處；而傳 液冷散熱裝置70 一般包括六個連接處，且每一連接處之茂 漏都會影響發熱元件；故，與傳統之液冷散熱裝置％相比， 本發明已明顯降低了液體茂漏之可能性，提升了系統之使 用可靠性； • 4)如圖1所示，由於第二管體64設于第一管體62内，故 只有第一管體62會佔據系統（電腦）内之空間，可減少整 個液冷散熱系統之體積，有利於簡化整個液冷系統之結構。 綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專 =申叫淮，以上該者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟 悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或 變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明液冷散熱系統之立體圖。 • 圖2係圖1中吸熱元件及部分管體之立體放大圖。 圖3係圖2之局部剖視圖。 圖4係圖2之立體分解圖。 圖5係圖4中之蓋板之底部朝上時之立體放大圖。 圖6係圖.1中之散熱元件之部分分解圖。 圖7係圖6中之水箱體之剖視圖。 圖8係一種典型液冷式散熱裝置之立體組合圖。 17 1323151 主要元件符號說明 散熱元件 1 底座 10 凹槽 12 ' 42 螺孔 14、44 插座 16 第一流道 122 第二流道 124 水箱體 20 側壁 21 下隔板 22 驅動果 23 插槽 24 液體出口 25 液體入口 26 孔洞 27 插板 28 上隔板 29 第一通道 210 第二通道 230 第三通道 240 溝槽 262 散熱組件 30 散熱器 31 風扇 32 換熱板 33、34 平板 330 ' 340 圓孔 334、344 散熱鰭片 342 蓋體 40 螺釘 60 密封圈 100 吸熱元件 5 基板 52 密封槽 524 穿孔 526 螺釘 58 蓋板 54 側壁 541 内凹 542 内凹空間 543 18 1323151 密封槽 544 外管 546 缺口 548 密封圈 56 第二管體 64 螺孔 545 内管 547 通孔 549 第一管體 62 彈簧 66
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