TWI815494B - 兩相冷板 - Google Patents
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Abstract
一種兩相冷板包含有一底座、一上蓋板、一熱交換腔以及一散熱鰭片模組。上蓋板安裝於底座之上,熱交換腔形成於底座與上蓋板之間,而散熱鰭片模組,安裝於熱交換腔之中。上蓋板包含有至少一噴嘴模組以及複數個兩相流體通道。兩相流體通道分別位於噴嘴模組的兩側,而噴嘴模組將一散熱流體噴向散熱鰭片模組,且散熱流體沿著散熱鰭片模組流向兩側的兩相流體通道,以冷卻散熱鰭片模組。
Description
本發明係有關於一種冷板。特別是有關於一種兩相冷板。
隨著科技的進步,電子產品日漸普及,並逐漸地改變了許多人的生活或是工作的模式。當電腦運算能力的日益增強,中央處理器等電子元件工作時的溫度控制越來越重要。
中央處理器等電子元件在運行時會產生熱量,需要適當冷卻才能達到最佳性能。為了讓中央處理器等電子元件能保持在理想溫度下運行,目前通常採用液體冷卻或空氣冷卻的方式進行。
以現行水冷散熱方式,工作流體經由管路流入水冷頭,而水冷頭接觸中央處理器等電子元件的表面,以將中央處理器等電子元件工作所產生的熱量帶走,進而降低中央處理器等電子元件的工作溫度,進而提升工作效率。
然而,如何能進一步改善水冷頭的性能,將有助於提升電子產品的性能與效率,為所屬技術領域相關人員所殷殷企盼。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要,以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述,且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
本發明內容之一目的是在提供一種兩相冷板,以有效地提升散熱效率,進而降低電子設備的工作溫度。
為達上述目的,本發明內容之一技術態樣係關於一種兩相冷板包含有一底座、一上蓋板、一熱交換腔以及一散熱鰭片模組。上蓋板安裝於底座之上,熱交換腔形成於底座與上蓋板之間,而散熱鰭片模組,安裝於熱交換腔之中。此外,上蓋板包含有至少一噴嘴模組以及複數個兩相流體通道。兩相流體通道位於噴嘴模組的兩側,而噴嘴模組將一散熱流體噴向散熱鰭片模組,且散熱流體沿著散熱鰭片模組流向兩側的兩相流體通道,以冷卻散熱鰭片模組。
在一些實施例中,噴嘴模組包含有一第一噴嘴模組以及複數個第二噴嘴模組,位於第一噴嘴模組的兩側。
在一些實施例中,散熱鰭片模組更包含有一中間導引槽,中間導引槽對準第一噴嘴模組。
在一些實施例中,第一噴嘴模組的入口小於第二噴嘴模組的入口。
在一些實施例中,第一噴嘴模組或第二噴嘴模組包含有複數個前噴嘴、至少一長條噴嘴以及複數個後噴嘴,而前噴嘴,至少一長條噴嘴以及後噴嘴,依序排列。
在一些實施例中,前噴嘴與後噴嘴為圓形噴嘴。
在一些實施例中,兩相流體通道包含有一兩相流體導引面以及一出口,且兩相流體導引面,由一入口的方向,向出口的方向,高度逐漸增加。
在一些實施例中,入口的截面積小於出口的截面積。
在一些實施例中,兩相流體導引面包含有一第一導引面以及一第二導引面,且第二導引面的斜率大於第一導引面的斜率。
在一些實施例中,第一導引面係由一次線性函數所形成之平面,而第二導引面係由二次以上函數所形成之曲面。
在一些實施例中,第一導引面與第二導引面的接合處,位於兩相流體導引面的末端。
在一些實施例中,兩相冷板更包含有二管路連接模組,分別連接於上蓋板的前後兩端。
在一些實施例中,管路連接模組包含有一管路連接器以及一流體導引器。管路連接器用以連接一散熱流體管路,而流體導引器連接於上蓋板與管路連接器之間。
在一些實施例中,流體導引器包含有一液體出入口以及二導引面,分別位於液體出入口的兩側,以導引散熱流體進入或流出熱交換腔。
因此,前述之兩相冷板,具有兩相流體導引面能夠導引具有相變化的散熱流體進行熱交換,藉由斜面結構以及出口面積大於入口面積的設計,且由於兩相流體導引面形成了容積向出口方向變大的流體流動空間,在流體產生相變化時,可減少膨脹所導致的內部壓力增加,而使散熱流體的沸點產生波動變化的情形,例如是,沸點提高的情形,以有效地導引汽化後的流體,達到較佳的散熱效率與散熱能力。
下文係舉實施例配合所附圖式進行詳細說明,但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍,而結構運作之描述非用以限制其執行之順序,任何由元件重新組合之結構,所產生具有均等功效的裝置,皆為本揭露所涵蓋的範圍。另外,圖式僅以說明為目的,並未依照原尺寸作圖。為使便於理解,下述說明中相同元件或相似元件將以相同之符號標示來說明。
另外,在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms),除有特別註明外,通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論,以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
於實施方式與申請專利範圍中,除非內文中對於冠詞有所特別限定,否則『一』與『該』可泛指單一個或複數個。而步驟中所使用之編號僅係用來標示步驟以便於說明,而非用來限制前後順序及實施方式。
其次,在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等,均為開放性的用語,即意指包含但不限於。
第1圖為本發明所揭露之一種兩相冷板的立體示意圖,第2圖為其***示意圖,第3圖為兩相冷板的上蓋板的仰視立體示意圖,第4圖為另一角度的仰視立體示意圖,第5圖為沿著剖面線5-5的兩相冷板之部分剖面示意圖,而第6圖為沿著剖面線6-6的兩相冷板之部分剖面示意圖。
首先參閱第1圖與第2圖,兩相冷板100包含有一底座120、一上蓋板110、一熱交換腔220以及一散熱鰭片模組210。上蓋板110安裝於底座120之上,熱交換腔220形成於底座120與上蓋板110之間,而散熱鰭片模組210安裝於熱交換腔220之中。此外,同時參閱第3圖,上蓋板110包含有至少一噴嘴模組,例如是第一噴嘴模組310及/或第二噴嘴模組320,以及複數個兩相流體通道330。兩相流體通道330位於第一噴嘴模組310及第二噴嘴模組320的兩側。第一噴嘴模組310及第二噴嘴模組320將散熱流體噴向散熱鰭片模組210。此時,散熱流體沿著散熱鰭片模組210的鰭片211以及鰭片212流向兩側,並進入兩相流體通道330,用以冷卻散熱鰭片模組210,進而冷卻安裝於兩相冷板100下方的熱源101,例如是中央處理器、繪圖晶片或其他發熱的電子元件。
在一些實施例中,散熱鰭片模組210包含有鏟齒散熱片(skived fin)。
在一些實施例中,第二噴嘴模組320位於第一噴嘴模組310的兩側,且散熱鰭片模組210的鰭片211以及鰭片212之間形成有一中間導引槽218,而第一噴嘴模組310對準散熱鰭片模組210的中間導引槽218。
在一些實施例中,同時參閱第5圖,第一噴嘴模組310包含有一入口311、一導引通道312、一複數個前噴嘴314、至少一長條噴嘴316以及複數個後噴嘴318。其中,入口311連接於導引通道312,而導引通道312連通於依序排列的前噴嘴314、長條噴嘴316以及後噴嘴318,以導引散熱流體進入並噴向散熱鰭片模組210。
在一些實施例中,前噴嘴314與後噴嘴318,例如是圓形噴嘴,以增加散熱流體噴射的速度,進而深入散熱鰭片模組210的鰭片212之間的凹槽501,以提升散熱效率與散熱能力,而長條噴嘴316,例如是一長圓孔形的噴嘴,以增加散熱流體噴射的流量,進一步提升散熱效率與散熱能力。鰭片212之間的凹槽501則導引散熱流體,向第一噴嘴模組310的兩側流動,然後進入第一噴嘴模組310相鄰的兩相流體通道330之中。此外,導引通道312相對於入口311的另一端,則具有端面510,以封閉導引通道312,進而強制散熱流體進入相鄰的兩相流體通道330之中。
在一些實施例中,相似於第一噴嘴模組310,第二噴嘴模組320亦包含有一入口321、一導引通道322、一複數個前噴嘴324、至少一長條噴嘴326以及複數個後噴嘴328。其中,入口321連接於導引通道322,而導引通道322連通於依序排列的前噴嘴324、長條噴嘴326以及後噴嘴328,以導引散熱流體進入並噴向散熱鰭片模組210。相同地,前噴嘴324與後噴嘴328,例如是圓形噴嘴,以增加散熱流體噴射的速度,進而深入散熱鰭片模組210,以提升散熱效率與散熱能力,而長條噴嘴326例如是一長圓孔形的噴嘴,以增加散熱流體噴射的流量,進一步提升散熱效率與散熱能力。相同地,鰭片212或鰭片211之間的凹槽亦可導引散熱流體,朝向第二噴嘴模組320的兩側流動,然後進入第二噴嘴模組320相鄰的兩相流體通道330之中。此外,導引通道322相對於入口321的另一端,亦封閉導引通道322,進而強制散熱流體進入相鄰的兩相流體通道330之中。
在一些實施例中,第一噴嘴模組310以及第二噴嘴模組320鄰接於散熱鰭片模組210的上表面,換言之,第一噴嘴模組310以及第二噴嘴模組320的噴嘴可貼合於散熱鰭片模組210的上表面。
此外,值得注意的是,在一些實施例中,第一噴嘴模組310的入口311小於第二噴嘴模組320的入口321。
在一些實施例中,兩相冷板100更包含有一管路連接模組130以及一管路連接模組140,分別連接於上蓋板110的前後兩端。管路連接模組130包含有一管路連接器132以及一流體導引器134。管路連接器132用以連接一散熱流體管路,而流體導引器134則連接於上蓋板110與管路連接器132之間。相同地,管路連接模組140亦包含有一管路連接器142以及一流體導引器144。管路連接器142用以連接一散熱流體管路,而流體導引器144則連接於上蓋板110與管路連接器142之間。
在一些實施例中,以管路連接模組130為例,流體導引器134包含有一液體出入口232以及二導引面234,導引面234分別位於液體出入口232的兩側,以導引散熱流體進入或流出熱交換腔220。值得注意的是,當管路連接模組130安裝於上蓋板110時,流體導引器134的接合面236接合於上蓋板110,而液體出入口232對準第一噴嘴模組310的入口311。此外,導引面234則將散熱流體導引至第二噴嘴模組320的入口321。
在一些實施例中,兩相流體通道330包含有一兩相流體導引面332以及一出口334,且兩相流體導引面332,由兩相冷板100的入口311方向,向出口334方向逐漸變高,進而增加一流體流動空間650的高度與容積。
在一些實施例中,兩相流體導引面332包含有一第一導引面610以及一第二導引面620,且第二導引面620的斜率大於第一導引面610的斜率。其中第一導引面610與第二導引面620的接合處630,約對應於後噴嘴318的區域,亦即鄰近兩相流體導引面332的末端,一般而言,接合處630位於兩相流體導引面332後半部的位置,例如是鄰近兩相流體通道330的出口334的位置,較佳地距離出口334約小於兩相流體導引面332的1/4長度。
在一些實施例中,第一導引面610係由一次線性函數所形成之平面,而第二導引面620係由二次以上函數所形成之曲面,然本發明並不限定於此。
在一些實施例中,出口334的截面積大於入口311的截面積。
有鑑於此,本發明之兩相冷板的兩相流體導引面能夠導引具有相變化的散熱流體進行熱交換,藉由斜面結構以及出口面積大於入口面積的設計,可導引汽化後的流體,達到較佳的散熱效率與散熱能力。此外,藉由兩相流體導引面,對汽化後的散熱流體導引至出口方向,更能避免產生堆積的現象。此外,由於兩相流體導引面形成了容積向出口方向變大的流體流動空間,在流體產生相變化時,可減少膨脹所導致的內部壓力增加,而使散熱流體的沸點產生波動變化的情形,例如是,沸點提高的情形,進而進一步地提升兩相冷板的散熱效率與散熱能力,更提升兩相冷板的穩定性。
惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,當不能以此限定本發明實施之範圍,即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外,本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外,摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用,並非用來限制本發明之權利範圍。此外,本說明書或申請專利範圍中提及的”第一”、”第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍,而並非用來限制元件數量上的上限或下限。
雖然本揭露已以實施方式揭露如上,然其並非用以限定本揭露,任何本領域具通常知識者,在不脫離本揭露之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:兩相冷板
101:熱源
110:上蓋板
120:底座
130:管路連接模組
132:管路連接器
134:流體導引器
140:管路連接模組
142:管路連接器
144:流體導引器
210:散熱鰭片模組
211:鰭片
212:鰭片
218:中間導引槽
220:熱交換腔
232:液體出入口
234:導引面
236:接合面
310:第一噴嘴模組
311:入口
312:導引通道
314:前噴嘴
316:長條噴嘴
318:後噴嘴
320:第二噴嘴模組
321:入口
322:導引通道
324:前噴嘴
326:長條噴嘴
328:後噴嘴
330:兩相流體通道
332:兩相流體導引面
334:出口
501:凹槽
510:端面
610:第一導引面
620:第二導引面
630:接合處
650:流體流動空間
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂,所附圖式之說明如下:
第1圖為依照本發明一實施例所繪示的一種兩相冷板的立體示意圖。
第2圖為第1圖所示之兩相冷板的***示意圖。
第3圖為第1圖所示之兩相冷板的上蓋板的仰視立體示意圖。
第4圖為第1圖所示之兩相冷板的上蓋板的另一角度的仰視立體示意圖。
第5圖為第1圖所示之兩相冷板的部分剖面示意圖,其位於第3圖之剖面線5-5相應的位置。
第6圖為第1圖所示之兩相冷板的部分剖面示意圖,其位於第3圖之剖面線6-6相應的位置。
100:兩相冷板
101:熱源
110:上蓋板
120:底座
130:管路連接模組
132:管路連接器
134:流體導引器
140:管路連接模組
142:管路連接器
144:流體導引器
Claims (13)
- 一種兩相冷板,包含:一底座;一上蓋板,安裝於該底座之上,一熱交換腔,形成於該底座與該上蓋板之間;以及一散熱鰭片模組,安裝於該熱交換腔之中,其中該上蓋板,包含:至少一噴嘴模組;以及複數個兩相流體通道,位於該至少一噴嘴模組的兩側,其中該噴嘴模組,用以將一散熱流體噴向該散熱鰭片模組,該散熱流體沿著該散熱鰭片模組流向兩側的該些兩相流體通道,以冷卻該散熱鰭片模組,其中該至少一噴嘴模組,包含:一第一噴嘴模組;以及複數個第二噴嘴模組,分別位於該第一噴嘴模組的兩側。
- 如請求項1所述之兩相冷板,其中該散熱鰭片模組,更包含一中間導引槽,該中間導引槽對準該第一噴嘴模組。
- 如請求項1所述之兩相冷板,其中該第一噴嘴模組的入口小於該些第二噴嘴模組的入口。
- 如請求項3所述之兩相冷板,其中該第一噴嘴模組以及該些第二噴嘴模組的其中之一,包含:複數個前噴嘴;至少一長條噴嘴;以及複數個後噴嘴,該些前噴嘴,該至少一長條噴嘴以及該些後噴嘴,依序排列。
- 如請求項4所述之兩相冷板,其中該些前噴嘴與該些後噴嘴均為圓形噴嘴。
- 一種兩相冷板,包含:一底座;一上蓋板,安裝於該底座之上,一熱交換腔,形成於該底座與該上蓋板之間;以及一散熱鰭片模組,安裝於該熱交換腔之中,其中該上蓋板,包含:至少一噴嘴模組;以及複數個兩相流體通道,位於該至少一噴嘴模組的兩側,其中該噴嘴模組,用以將一散熱流體噴向該散熱鰭片模組,該散熱流體沿著該散熱鰭片模組流向兩側的該些兩相流體通道,以冷卻該散熱鰭片模組,其中每一該些兩相流體通道,包含:一兩相流體導引面,以及一出口,其中該兩相流體導引面,由一入口的方向朝 該出口的方向,高度逐漸增加。
- 如請求項6所述之兩相冷板,其中該入口的截面積小於該出口的截面積。
- 如請求項6所述之兩相冷板,其中該兩相流體導引面,包含:一第一導引面;以及一第二導引面,且該第二導引面的斜率大於該第一導引面的斜率。
- 如請求項8所述之兩相冷板,其中該第一導引面係由一次線性函數所形成之平面,而該第二導引面係由二次以上函數所形成之曲面。
- 如請求項8所述之兩相冷板,其中該第一導引面與該第二導引面的接合處,位於該兩相流體導引面的末端。
- 一種兩相冷板,包含:一底座;一上蓋板,安裝於該底座之上,一熱交換腔,形成於該底座與該上蓋板之間;以及一散熱鰭片模組,安裝於該熱交換腔之中,其中該上 蓋板,包含:至少一噴嘴模組;複數個兩相流體通道,位於該至少一噴嘴模組的兩側,其中該噴嘴模組,用以將一散熱流體噴向該散熱鰭片模組,該散熱流體沿著該散熱鰭片模組流向兩側的該些兩相流體通道,以冷卻該散熱鰭片模組;以及二管路連接模組,分別連接於該上蓋板的前後兩端。
- 如請求項11所述之兩相冷板,其中每一該些管路連接模組,包含:一管路連接器,用以連接一散熱流體管路;以及一流體導引器,連接於該上蓋板與該管路連接器之間。
- 如請求項12所述之兩相冷板,其中該流體導引器,包含:一液體出入口;以及二導引面,分別位於該液體出入口的兩側,以導引該散熱流體進入或流出該熱交換腔。
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