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TWI803359B - 水冷頭 - Google Patents

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TWI803359B
TWI803359B TW111122471A TW111122471A TWI803359B TW I803359 B TWI803359 B TW I803359B TW 111122471 A TW111122471 A TW 111122471A TW 111122471 A TW111122471 A TW 111122471A TW I803359 B TWI803359 B TW I803359B
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space
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casing
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陳羿彣
江名芫
陳建佑
范牧樹
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雙鴻科技股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種水冷頭，包括：殼體，形成有一容置槽；底座，係結合至該殼體，以與該殼體共同界定一作用空間，該作用空間連通該容置槽；傳熱結構，係設於該底座內側，用以將與該底座之外側接觸之熱源所產生之熱能傳遞至該作用空間內之工作介質；以及泵浦，具有一設置於該容置槽中之定子。

Description

水冷頭
本發明涉及散熱領域，尤指一種水冷頭。
因應現代化需求，電腦與各種電子裝置發展快速且效能不斷地提昇，但在此過程中，高效能之硬體所帶來之散熱問題亦隨之而來。一般而言，電腦與各種電子裝置通常會使用散熱元件來進行散熱，例如使用散熱膏或散熱片來貼附於欲散熱之電子元件上，以將熱吸出並逸散。然而，此種散熱方式效果有限，因而發展出使用液體冷卻方式之散熱模組。
現有之使用液體冷卻方式之散熱模組一般是採用冷卻液來吸附熱能，例如將冷卻液流體連接至欲散熱之電子元件，已受熱之冷卻液可往較低溫處流動來進行熱交換，熱交換後之冷卻液即可再流動至欲散熱之電子元件來吸附熱能，如此可形成一散熱循環。惟現有散熱模組仍有泵浦運作時溫度過高、泵浦吸不到水等會導致整體散熱效能不佳之問題。
是以，如何提出一種可解決上述問題之水冷頭，為目前業界亟待解決的課題之一。
本發明之主要目的在於提供一種水冷頭，包括：殼體，其底側形成有一容置槽；底座，係結合至該殼體之底側，以與該殼體共同界定出一作用空間，且該作用空間連通該容置槽；傳熱結構，係設於該底座內側，用以將與該底座之外側接觸之熱源所產生之熱能傳遞至該作用空間內之工作介質；以及泵浦，具有一設置於該容置槽中之定子。
如前述之水冷頭中，更包括一上蓋，係結合至該殼體之頂側，以與該殼體共同界定一集水腔室。
如前述之水冷頭中，該殼體之頂側更形成有一排水槽，其與該集水腔室相連通，且其位置與該容置槽相對應，且其中，該泵浦更具有一設置於該排水槽中之轉子。
如前述之水冷頭中，該殼體更具有至少一導流通道，該導流通道貫通該殼體之頂側及底側，並與該容置槽或該排水槽相間隔，用以連通該集水腔室及該作用空間。
如前述之水冷頭中，該導流通道之數量為兩個，且該導流通道之其中之一位於該傳熱結構上方。
如前述之水冷頭中，該殼體更具有一連通該作用空間之進水通道以及一連通該排水槽之出水通道。
如前述之水冷頭中，該排水槽之底部具有一連通該作用空間之開孔。
如前述之水冷頭中，該轉子具有一本體、一底盤及一磁性元件，該底盤設於該本體之一端並位於該排水槽之頂部，且該磁性元件套設於該本體並位於該底盤及該排水槽之底部之間。
如前述之水冷頭中，更包括一隔板，設於該殼體與該底座之間，用以將該作用空間區隔為儲水空間及吸熱空間，並與該殼體共同界定一連通該儲水空間及該吸熱空間之連接通道。
如前述之水冷頭中，該傳熱結構為複數個鰭片，位於該吸熱空間，且該隔板抵靠該複數個鰭片的頂端。
如前述之水冷頭中，該傳熱結構同時位於該隔板及該泵浦下方，且位於該泵浦下方之該傳熱結構的高度低於位於該隔板下方之該傳熱結構的高度。
如前述之水冷頭中，該定子接觸該工作介質。
如前述之水冷頭中，該定子之表面塗佈一防護層。
如前述之水冷頭中，該防護層之材質包含環氧樹脂、化學鍍鎳或紫外線膠。
1:水冷頭
11:上蓋
12:殼體
121:頂側
122:底側
123:容置槽
124:排水槽
1241:開孔
125,126:導流通道
127:進水通道
128:出水通道
13:底座
131:凹槽
14:傳熱結構
15:泵浦
151:定子
152:轉子
1521:本體
1522:底盤
1523:葉片
1524:磁性元件
1525:鏤空部
1526:軸棒
16:隔板
17:作用空間
171:儲水空間
172:吸熱空間
18:集水腔室
19:連接通道
圖1為本發明水冷頭之整體示意圖。
圖2為本發明水冷頭之分解示意圖。
圖3為本發明水冷頭中殼體之上視示意圖。
圖4為本發明水冷頭中殼體之下視示意圖。
圖5為圖1沿A-A剖線之剖面示意圖。
圖6為圖1沿B-B剖線之剖面示意圖。
圖7為圖1沿C-C剖線之剖面示意圖。
圖8為圖1之水冷頭中僅隱藏上蓋之整體示意圖。
圖9為圖1沿D-D剖線之剖面示意圖。
圖10為本發明水冷頭中轉子之整體示意圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。
本發明所提供的水冷頭可安裝於電腦主機或伺服器等電子裝置中，水冷頭內部可充填工作介質(例如冷卻液)，該工作介質可吸收發熱源(例如晶片或是記憶體等電子元件)所產生的熱能，升溫後的工作介質可傳送至冷凝裝置予以降溫，而降溫後的工作介質可再傳回至水冷頭，以進行下一次的吸熱與循環流動。
請參閱圖1至圖4，本發明水冷頭1包括上蓋11、殼體12、底座13、傳熱結構14、泵浦15及隔板16。殼體12具有相對的頂側121(如圖3所示)及底側122(如圖4所示)，上蓋11結合至殼體12之頂側121，以與殼體12共同界定一集水腔室18。殼體12之頂側121形成有一排水槽124，其與集水腔室18連通。殼體12之底側122形成有容置槽123，容置槽123之位置與排水槽124之位置相對應，具體而言，排水槽124呈錐體狀，而容置槽123則呈環體狀，且排水槽124的中心及容置槽123的中心大致上為共軸。底座13結合至殼體12之底側122，以與殼體12共同界定一作用空間17，容置槽123連通作用空間17(如圖6所示)。
殼體12更具有二導流通道125、126、一進水通道127及一出水通道128。導流通道125、126貫通殼體12之頂側121及底側122，並與容置槽123或排水槽124相間隔，用以連通作用空間17及集水腔室18。進水通道127與出水通道128主要形成在殼體12的相同側面，但也可以形成在不同側面。進水通道127連通作用空間17，而出水通道128連通排水槽124。另外，排水槽124的底部還可以具有一可連通作用空間17的開孔1241。
底座13之內側形成有一凹槽131。傳熱結構14設於底座13內側的凹槽131內，具體為複數個鰭片，例如可以是切削式鰭片(skived fin)，或是其他柱狀、片狀、甚至於是不規則的形狀的鰭片，本發明並不以此為限。於一實施例中，傳熱結構14是偏移凹槽131的中心而設置，使得導流通道125位於傳熱結構14上方，但導流通道126沒有位於傳熱結構14的正上方(如圖7所示)。底座13之外側用以直接或間接接觸一熱源，故熱源所產生之熱能夠藉由複數個鰭片而傳遞至作用空間17內之工作介質。於一實施例中，底座13之材質可選自金屬或其他導熱性良好的材料，在結構上可以是一件式(一體成形)的結構，也可是複數層或複數個元件所組成的複合結構，本發明並不以此為限。泵浦15具有一定子151及一轉子152。定子151設置於容置槽123中，且工作介質能流至容置槽123中吸收定子151產生的熱。於一實施例中，定子151能夠接觸工作介質，本發明並不以此為限。於一實施例中，定子151之表面塗佈有一防護層(未圖示)，防護層的材質包含環氧樹脂(Epoxy)、化學鍍鎳或紫外線膠(Ultraviolet curable adhesive)，本發明並不以此為限。轉子152設置於該排水槽124中。
具體而言，請配合參閱圖10，轉子152具有一本體1521、一底盤1522、複數葉片1523、一磁性元件1524、一鏤空部1525及一軸棒1526。軸棒1526貫穿於本體1521，其一端抵設於排水槽124的底端(鄰近開孔1241)，使得本體1521可以軸棒1526為軸心進行旋轉。底盤1522設於本體1521的一端，並位於排水槽124之頂部，以大致封蓋排水槽124。複數葉片1523自本體1521朝外延伸並形成於底盤1522上，磁性元件1524套設於本體1521並位於該底盤1522及排水槽124之底部之間，而鏤空部1525開設於底盤1522的中心處。當泵浦15通電時，在定子151與磁性元件1524的共同作用下，與磁性元件1524連結在一起的本體1521就可被驅動而轉動，使得複數葉片1523可導引工作介質來產生流動。
隔板16設於殼體12及底座13之間，用以將作用空間17區隔為儲水空間171及吸熱空間172(如圖6所示)。詳細而言，隔板16例如為U型結構，可以卡設於底座13的凹槽131，並罩覆傳熱結構14，具體為可抵靠複數個鰭片的頂端，使得傳熱結構14位於吸熱空間172。另外，隔板16與殼體12之間可共同界定一連接通道19，其連通儲水空間171及吸熱空間172，並位在遠離泵浦15的一側。
於一實施例中，傳熱結構14可以同時位於隔板16及泵浦15下方，且其鰭片具有不同高度，位於泵浦15下方的傳熱結構14的高度低於位於隔板16下方的傳熱結構14的高度，但本發明並不以此為限。
以下說明工作介質在本發明水冷頭1中的作動情形。
請配合參閱圖5至圖9，工作介質經由進水通道127進入至作用空間17之儲水空間171(如箭頭A)，接著通過連接通道19進入至吸熱空間172(如箭頭B)，此時工作介質可先在凹槽131中匯集，再流入傳熱結構14中。之後，工作介質在流經傳熱結構14的複數個鰭片之間(如箭頭C)時，可吸收熱源所產生之熱而升溫。升溫後之工作介質可流至容置槽123，並一併吸收定子151所產生之熱。接著，工作介質經由導流通道125、126流至集水腔室18(如箭頭D、E)，轉子152作動而可將工作介質吸入，具體是從底盤1522中心的鏤空部1525進入至排水槽124(如箭頭F)，接著通過複數葉片1523的驅動，以離心力的作用將工作介質依序甩入出水通道128(如箭頭G)，進而排出水冷頭1。排出水冷頭1之升溫後之工作介質可藉由冷凝裝置(如風扇、水冷排等)來進行降溫，降溫後之工作介質可再經由進水通道127進入水冷頭1，以便進行下一次的散熱循環。
綜上所述，藉由本發明水冷頭中定子可接觸工作介質之設計，可有效降低泵浦整體運作溫度，進而提高泵浦壽命。此外，殼體內界定出儲水空間及集水腔室，可有效增加工作介質的儲水區域，避免泵浦吸不到水的情況。又，流經傳熱結構後之工作介質不儲存在傳熱結構末端的空間，而是將其經由導流通道儲存在位於作用空間上方的集水腔室，此意謂著底座上不需要保留供泵浦吸水的儲水空間，而可將底座上之傳熱結構的設置區域最大化，進而有效提昇整體散熱效能。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在 不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。
11:上蓋
12:殼體
127:進水通道
128:出水通道
13:底座
131:凹槽
14:傳熱結構
15:泵浦
151:定子
152:轉子
16:隔板
18:集水腔室

Claims (14)

  1. 一種水冷頭，包括：殼體，其底側形成有一容置槽，且其頂側形成有與該容置槽相對應之一排水槽；底座，係結合至該殼體之底側，以與該殼體共同界定出一作用空間，且該作用空間連通該容置槽；傳熱結構，係設於該底座內側，用以將與該底座之外側接觸之熱源所產生之熱能傳遞至該作用空間內之工作介質；以及泵浦，具有一設置於該容置槽中之定子及一設置於該排水槽中之轉子，其中，該定子及該轉子由該殼體分隔開。
  2. 如請求項1所述之水冷頭，更包括一上蓋，係結合至該殼體之頂側，以與該殼體共同界定一集水腔室。
  3. 如請求項2所述之水冷頭，其中，該排水槽與該集水腔室相連通。
  4. 如請求項3所述之水冷頭，其中，該殼體更具有至少一導流通道，該導流通道貫通該殼體之頂側及底側，並與該容置槽或該排水槽相間隔，用以連通該集水腔室及該作用空間。
  5. 如請求項4所述之水冷頭，其中，該導流通道之數量為兩個，且該導流通道之其中之一位於該傳熱結構上方。
  6. 如請求項3所述之水冷頭，其中，該殼體更具有一連通該作用空間之進水通道以及一連通該排水槽之出水通道。
  7. 如請求項3所述之水冷頭，其中，該排水槽之底部具有一連通該作用空間之開孔。
  8. 如請求項3所述之水冷頭，其中，該轉子具有一本體、一底盤及一磁性元件，該底盤設於該本體之一端並位於該排水槽之頂部，且該磁性元件套設於該本體並位於該底盤及該排水槽之底部之間。
  9. 如請求項1所述之水冷頭，更包括一隔板，設於該殼體與該底座之間，用以將該作用空間區隔為儲水空間及吸熱空間，並與該殼體共同界定一連通該儲水空間及該吸熱空間之連接通道。
  10. 如請求項9所述之水冷頭，其中，該傳熱結構為複數個鰭片，位於該吸熱空間，且該隔板抵靠該複數個鰭片的頂端。
  11. 如請求項9所述之水冷頭，其中，該傳熱結構同時位於該隔板及該泵浦下方，且位於該泵浦下方之該傳熱結構的高度低於位於該隔板下方之該傳熱結構的高度。
  12. 如請求項1所述之水冷頭，其中，該定子接觸該工作介質。
  13. 如請求項12所述之水冷頭，其中，該定子之表面塗佈一防護層。
  14. 如請求項13所述之水冷頭，其中，該防護層之材質包含環氧樹脂、化學鍍鎳或紫外線膠。
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