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1、(10)申请公布号 CN 103593026 A (43)申请公布日 2014.02.19 CN 103593026 A (21)申请号 201210295614.8 (22)申请日 2012.08.17 G06F 1/20(2006.01) (71)申请人 双鸿科技股份有限公司 地址 中国台湾新北市 (72)发明人 吴安智 范牧树 苏建志 蒋政栓 (74)专利代理机构 北京科龙寰宇知识产权代理 有限责任公司 11139 代理人 孙皓晨 (54) 发明名称 双相变化循环式水冷模块及其使用方法 (57) 摘要 本发明是一种双相变化循环式水冷模块及其 使用方法， 包括一集热体、 一散热体、 一导气。
2、管、 一 导液管及一散热介质。其中该集热体的内部设有 一第一气液共存区， 该散热体的内部设有一第二 气液共存区， 其高度高于等于该集热体， 该导气管 连接于该集热体及该散热体之间而形成一气体通 道， 该导液管连接于该集热体及该散热体之间而 形成一液体通道， 该散热介质填充设于其内。 使用 时， 利用该散热介质于该集热体受热汽化而移动 至该散热体内， 并于该散热体内降温而重新变成 液态而重新移动回该集热体， 而形成封闭的循环 行程以有效驱散热量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 10 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页。
3、 说明书5页 附图10页 (10)申请公布号 CN 103593026 A CN 103593026 A 1/2 页 2 1. 一种双相变化循环式水冷模块， 安装于一发热元件以驱散热量， 其特征在于， 其包 括 ： 一集热体， 其内部设有一第一气液共存区， 且该第一气液共存区于该集热体表面形成 有至少一出气口及至少一入液口 ； 一散热体， 其高度高于等于该集热体， 该散热体设有一第二气液共存区， 且该第二气液 共存区于该散热体上形成有至少一入气口及至少一出液口 ； 至少一导气管， 其一端接设于该出气口， 另一端接设于该入气口， 而利用该导气管形成 该集热体及该散热体之间的一气体通道 ； 至少一。
4、导液管， 其一端接设于该出液口， 另一端接设于该入液口， 而利用该导液管形成 该集热体及该散热体之间的一液体通道 ； 及 一散热介质， 呈液态而以一设定量填充设于该第一气液共存区及 / 或该第二气液共存 区内， 该散热介质于该集热体受热后而汽化成气态， 通过该气体通道而进入该散热体内， 并 于该散热体内降温而重新变成液态， 该散热介质受到相变化的体积变化及重力等的推动， 再通过该液体通道重新回到该集热体内。 2. 根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 该散热体是一散热 水箱， 且包含该第二气液共存区及复数个散热鳍片， 该复数个散热鳍片包覆于该散热体外 部。 3. 根。
5、据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 该散热介质在常温 常压下的汽化点介于 30 68。 4. 根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 还具有至少一散热 风扇， 设于该散热体上， 供以加速驱散该散热体的热量。 5. 根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 该导气管的管径大 于等于该导液管的管径。 6. 根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 当该发热元件是一 中央处理器时， 该散热体设于该集热体的上方， 且该导气管及该导液管分设于该散热体及 该集热体的两侧。 7. 根据权利要求 1 所述的双。
6、相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 当该发热元件是一 中央处理器时， 该散热体设于该集热体的一侧且与的相同高度， 该导气管及该导液管分设 于该散热体及该集热体的两侧。 8. 根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块， 其特征在于 ： 当该发热元件是一 图形处理器时， 该散热体设于该集热体的一侧且高于该集热体的位置， 该导气管及该导液 管分设于该散热体及该集热体的两侧。 9. 一种使用根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块的方法， 其特征在于， 包 括 ： 提供该双相变化循环式水冷模块 ； 设置该集热体于该发热元件的表面 ； 利用该集热体内的该散热介质吸收该发热元件所发出的热量。
7、而汽化成气态， 并通过该 导液管而进入该散热体 ； 使用该散热体进行散热， 使该散热介质降温至该汽化点温度以下而成为液态 ； 及 权 利 要 求 书 CN 103593026 A 2 2/2 页 3 利用该散热介质相变化的体积变化及重力等的推动， 而通过该导液管重新回到该集热 体， 形成一稳定的散热循环。 10.根据权利要求9所述的使用方法， 其特征在于 ： 在该 “使用该散热体进行散热， 使该 散热介质降温至该汽化点温度以下而成为液态” 的步骤中， 还使用一强制冷却手段， 以使该 散热体更快将热量驱散。 11. 根据权利要求 10 所述的使用方法， 其特征在于 ： 该强制冷却手段使用至少一散。
8、热 风扇， 而吹送该散热体进行降温。 权 利 要 求 书 CN 103593026 A 3 1/5 页 4 双相变化循环式水冷模块及其使用方法 技术领域 0001 本发明涉及电子装置散热设备的领域， 特别涉及一种利用液相及气相来达到快速 驱散热量的双相变化循环式水冷模块及其使用方法。 背景技术 0002 现行的电脑或电子产业中， 大量运用各种处理晶片， 如 ： 中央处理器及绘图晶片， 或是其他如南北桥处理晶片等， 随着集成密度越来越高， 且运作频率越来越快， 相对在运作 时所产生的热能也随之增高， 也称的为发热元件。由于该复数个发热元件在运作温度太高 时会导致运作不正常的问题， 甚至有可能发生。
9、烧毁的情况， 因此， 为了能够有效降低热量， 市面上也出现了各式各样的散热装置， 其紧密贴设于该复数个发热元件的溢热表面， 从而 利用传导、 对流或辐射等方式协助其散热， 以保持该复数个发热元件在正常的工作温度下 运作。 0003 一般最常见的散热装置利用易导热金属 （如 ： 铝或铜等） 经各种加工而制得， 其由 一底座、 复数个散热鳍片及一散热风扇所构成， 利用该底座紧密接触该发热元件后， 将热能 直接传导至该复数个散热鳍片， 并利用其表面与外界空气产生热对流， 进而将热能散逸至 外界。或有结合一热导管而加强散热效果的， 该热导管于一封闭管体内填充有呈液态的一 散热介质， 该散热介质的主要成。
10、分为水， 其余则是能增加液体热传输能力的特殊成分所构 成。该热导管的一端是蒸发端而与该发热元件相接触， 供以吸收其热量而使该散热介质吸 热后蒸发成气态， 并移动至该热导管另一端的冷凝端驱散热量， 使的形成一个封闭的散热 循环行程， 且可利用该散热介质一次带走大量的热量， 进而达到提升散热效率的目的。另 外， 还有单纯利用液体循环散热的水冷散热模块， 利用一循环泵浦带动比热大且可吸热的 一散热液体 （通常为水） ， 其流经该发热元件时可同时吸附热量， 并利用该散热液体的流动 将热量带离该发热元件， 而于行经的管路间或储水槽内排放热量， 以达到驱散热量的目的。 0004 然而， 以上各种散热装置或。
11、水冷散热模块， 都有各自在使用上的缺点， 最 常见的 问题是受到空间的限制， 而造成其使用效能不彰。尤其是针对具有大发热量的该发热元 件， 要如何在受空间限制的条件下， 增加散热装置或水冷散热模块的热传导面积 （Thermal Conduction Area） 或散热面积， 并利用热对流效应 （Heat Convection） 以有效地提升散热 效率， 一直是各家厂商戮力的目标。 发明内容 0005 有鉴于此， 本发明的一目的， 旨在提供一种双相变化循环式水冷模块， 俾于一集热 体及一散热体之间利用一散热介质的气、 液二相变化， 而能够随着管路的设计而快速驱散 大量热量的功效。 0006 本发。
12、明的次一目的， 旨在提供一种双相变化循环式水冷模块， 俾利用该集热体及 该散热体之间的管路设计对应该散热进行二相变化时的体积变化量， 同时还能依据空间制 作出最大的变化效果。 说 明 书 CN 103593026 A 4 2/5 页 5 0007 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是 ： 0008 一种双相变化循环式水冷模块， 安装于一发热元件以驱散热量， 其特征在于， 其包 括 ： 0009 一集热体， 其内部设有一第一气液共存区， 且该第一气液共存区于该集热体表面 形成有至少一出气口及至少一入液口 ； 0010 一散热体， 其高度高于等于该集热体， 该散热体设有一第二气液共存区， 且该。
13、第二 气液共存区于该散热体上形成有至少一入气口及至少一出液口 ； 0011 至少一导气管， 其一端接设于该出气口， 另一端接设于该入气口， 而利用该导气管 形成该集热体及该散热体之间的一气体通道 ； 0012 至少一导液管， 其一端接设于该出液口， 另一端接设于该入液口， 而利用该导液管 形成该集热体及该散热体之间的一液体通道 ； 及 0013 一散热介质， 呈液态而以一设定量填充设于该第一气液共存区及 / 或该第二气液 共存区内， 该散热介质于该集热体受热后而汽化成气态， 通过该气体通道而进入该散热体 内， 并于该散热体内降温而重新变成液态， 该散热介质受到相变化的体积变化及重力等的 推动，。
14、 再通过该液体通道重新回到该集热体内。 0014 该散热体是一散热水箱， 且包含该第二气液共存区及复数个散热鳍片， 该复数个 散热鳍片包覆于该散热体外部。 0015 该散热介质在常温常压下的汽化点介于 30 68。 0016 还具有至少一散热风扇， 设于该散热体上， 供以加速驱散该散热体的热量。 0017 该导气管的管径大于等于该导液管的管径。 0018 当该发热元件是一中央处理器时， 该散热体设于该集热体的上方， 且该导气管及 该导液管分设于该散热体及该集热体的两侧。 0019 当该发热元件是一中央处理器时， 该散热体设于该集热体的一侧且与的相同高 度， 该导气管及该导液管分设于该散热体及该。
15、集热体的两侧。 0020 当该发热元件是一图形处理器时， 该散热体设于该集热体的一侧且高于该集热体 的位置， 该导气管及该导液管分设于该散热体及该集热体的两侧。 0021 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是 ： 0022 一种使用根据权利要求 1 所述的双相变化循环式水冷模块的方法， 其特征在于， 包括 ： 0023 提供该双相变化循环式水冷模块 ； 0024 设置该集热体于该发热元件的表面 ； 0025 利用该集热体内的该散热介质吸收该发热元件所发出的热量而汽化成气态， 并通 过该导液管而进入该散热体 ； 0026 使用该散热体进行散热， 使该散热介质降温至该汽化点温度以下而成为液态 。
16、； 及 0027 利用该散热介质相变化的体积变化及重力等的推动， 而通过该导液管重新回到该 集热体， 形成一稳定的散热循环。 0028 在该 “使用该散热体进行散热， 使该散热介质降温至该汽化点温度以下而成为液 态” 的步骤中， 还使用一强制冷却手段， 以使该散热体更快将热量驱散。 0029 该强制冷却手段使用至少一散热风扇， 而吹送该散热体进行降温。 说 明 书 CN 103593026 A 5 3/5 页 6 0030 与现有技术相比较， 采用上述技术方案的本发明具有的优点在于 ： 使用时， 利用该 散热介质于该集热体受热汽化而移动至该散热体内， 并于该散热体内降温而重新变成液态 而重新移。
17、动回该集热体， 而形成封闭的循环行程以有效驱散热量。 附图说明 0031 图 1 是本发明第一实施例的结构示意图 ； 0032 图 2 是本发明第一实施例的安装示意图 ； 0033 图 3 是本发明第一实施例使用时的状态示意图 ； 0034 图 4 是本发明第一实施例使用方法的步骤流程图 ； 0035 图 5 是本发明第二实施例的结构示意图 ； 0036 图 6 是本发明第二实施例的安装示意图 ； 0037 图 7 是本发明第二实施例使用时的状态示意图 ； 0038 图 8 是本发明第三实施例的结构示意图 ； 0039 图 9 是本发明第三实施例的安装示意图 ； 0040 图 10 是本发明第。
18、三实施例使用时的状态示意图。 0041 附图标记说明 ： 0042 第一实施例 ： 1- 双相变化循环式水冷模块 ； 11- 集热体 ； 111- 第一气液共存区 ； 1111-出气口 ； 1112-入液口 ； 112-固定孔 ； 113-固定元件 ； 12-散热体 ； 121-第二气液共存 区 ； 1211- 入气口 ； 1212- 出液口 ； 122- 散热鳍片 ； 123- 散热风扇 ； 13- 导气管 ； 131- 气体通 道 ； 14- 导液管 ； 141- 液体通道 ； 15- 散热介质 ； 2- 发热元件 ； S1 S6- 步骤 ； 0043 第二实施例 ： 3- 双相变化循环式。
19、水冷模块 ； 31- 集热体 ； 32- 散热体 ； 321- 第二气 液共存区 ； 322- 散热鳍片 ； 33- 导气管 ； 34- 导液管 ； 35- 散热介质 ； 4- 发热元件 ； 0044 第三实施例 ： 5- 双相变化循环式水冷模块 ； 51- 集热体 ； 52- 散热体 ； 521- 第二气 液共存区 ； 522-散热鳍片 ； 53-导气管 ； 54-导液管 ； 55-散热介质 ； 56-散热风扇 ； 6-发热元 件。 具体实施方式 0045 为使贵审查委员能清楚了解本发明的内容， 仅以下列说明搭配图式， 敬请参阅。 0046 第一实施例 0047 请参阅图 1、 图 2、 图。
20、 3、 图 4， 是本发明第一实施例的结构示意图及安装示意图， 以 及其使用时的状态示意图与步骤流程图。 如图中所示， 本发明的双相变化循环式水冷模块1 用来安装于一发热元件 2 以驱散热量， 于第一实施例中， 该发热元件 2 是一中央处理器， 而 本发明的该双相变化循环式水冷模块1包括一集热体11、 一散热体12、 一对导气管13、 一导 液管 14 及一散热介质 15。 0048 其中该集热体 11 矩形块状结构体， 于该集热体 11 的内部设有一第一气液共存 区 111， 且该第一气液共存区 111 于该集热体 11 表面形成有一对出气口 1111 及一入液口 1112， 该对出气口 1。
21、111 设于该集热体 11 的顶面， 该入液口 1112 设 于该集热体 11 的一侧 面。 再者， 该集热体11的四个角落分别设有一固定孔112， 供以分别固设一固定元件113于 该发热元件 2 上， 使该集热体 11 与该发热元件 2 完全紧密地贴合成一体。 说 明 书 CN 103593026 A 6 4/5 页 7 0049 该散热体12同样为矩形块体结构体， 且垂直设于该集热体11的上方， 该散热体12 的内部设有一第二气液共存区 121， 且该第二气液共存区 121 于该散热体 12 上形成有一对 入气口 1211 及一出液口 1212。如图中所示， 其中， 该散热体 12 是一散。
22、热水箱， 且包含该第 二气液共存区121及复数个散热鳍片122， 且该复数个散热鳍片122包覆于该第二气液共存 区 121 的外部， 该复数个散热鳍片 122 间隔且平行于该集热体 11 的设置。应注意的是， 于 该散热体 12 的一侧面上设有一散热风扇 123， 使该散热风扇 123 的气流可通过该复数个散 热鳍片 122， 而将其热量侧向吹出。 0050 该每一导气管 13 的一端接设于该每一出气口 1111， 另一端接设于该每一入气口 1211， 使该每一导气管 13 垂直立设于该集热体 11， 并接设于该散热体 12 的底面， 且通过该 对导气管 13 而形成该集热体 11 及该散热体。
23、 12 之间的一气体通道 131。 0051 该导液管14的一端接设于该出液口1212， 另一端接设于该入液口1112， 使该导液 管 14 的一端接设于该集热体 11 的侧面， 另一端接设于该散热体 12 的顶面， 形成该集热体 11 及该散热体 12 之间的一液体通道 141。 0052 该散热介质15于常温常压下的汽化点介于3068的液态物质， 因此， 于室温 下呈液态， 且以一设定量而填充设于该第一气液共存区 111 及 / 或该第二气液共存区 121 内。应注意的是， 由于该散热介质 15 产生相变化时会有体积变化， 故该导气管 13 的管径大 于等于该对导液管 14 的管径。 00。
24、53 使用时， 再请一并参阅第 3、 4 图所示， 该双相变化循环式水冷模块 1 的使用方法， 其步骤包括 ： 0054 S1 ： 提供该双相变化循环式水冷模块 1。 0055 S2 ： 设置该集热体 11 于该发热元件 2 的表面。使该发热元件 2 所产生的热量， 直 接传导至该集热体 11 内。 0056 S3 ： 利用该集热体 11 内的该散热介质 15 吸收该发热元件 2 所发出的热量而汽化 成气态， 并通过该导液管 13 而进入该散热体 12。使该散热介质 15 于该集热体 11 的该第一 气液共存区内受热后而汽化成气态， 呈气态的该散热介质15再通过该气体通道131而进入 该散热体。
25、 12 的该第二气液共存区 121 内。 0057 S4 ： 使用该散热体12进行散热， 使该散热介质15降温至该汽化点温度以下而成为 液态。受到该散热鳍片 122 增加散热面积， 而使该散热介质 15 的温度下降至汽化点以下， 则该散热介质 15 可重新变成液态。 0058 S5 ： 使用强制冷却手段， 以使该散热体更快将热量驱散。 该强制冷却手段使用该散 热风扇 123 强制送风后， 可更快速使该散热体 12 内的该散热介质 15 的温度下降至汽化点 以下， 则该散热介质 15 可重新变成液态。 0059 S6 ： 利用该散热介质15相变化的体积变化及重力等的推动， 而通过该导液管14重 。
26、新回到该集热体 12， 形成一稳定的散热循环。因此， 呈液态的该散热介质 15 受到相变化时 的体积变化及重力等的推动下， 通过该液体通道 141 重新回到该集热体 11 内， 以形成一封 闭的散热循环行程。 0060 第二实施例 0061 再者， 请参阅图 5、 图 6、 图 7， 是本发明第二实施例的结构示意图及安装示意图， 以 及其使用时的状态示意图。 如图中所示， 本发明第二实施例的该双相变化循环式水冷模块3 说 明 书 CN 103593026 A 7 5/5 页 8 同样包括一集热体 31、 一散热体 32、 一对导气管 33、 一导液管 34 及一散热介质 35， 且该发 热元件。
27、 4 同样为一中央处理器， 而使用于一体成型电脑主机 （ALLINONE） 内时， 该集热体 31 以与前一实施例相同的方式而固设于该发热元件 4 上， 而该散热体 32 设于该集热体 31 的 一侧且与的相同高度， 该对导气管33及该导液管34则分别设于该散热体32及该集热体31 的二侧， 该散热介质 35 填充设于该集热体 31 及 / 或该散热体 32 内。 0062 应注意的是， 该散热体32同样为一散热水箱， 且可利用该对导气管33及该导液管 34 而延伸至一机壳 （图中未显示） 外部， 该散热体 32 内部具有一第二气液共存区 321 及复 数个散热鳍片 322， 该复数个散热鳍片。
28、 322 夹设于该第二气液共存区 321 内部。据而， 利用 与该第一实施例同样的使用方式， 对该发热元件 4 进行散热故于此不再赘述。或可增加一 散热风扇进行强制散热， 图中未标示。 0063 第三实施例 0064 再者， 请参阅图 8、 图 9、 图 10， 是本发明第三二实施例的结构示意图及安装示意 图， 以及其使用时的状态示意图。 如图中所示， 本发明第三实施例的双相变化循环式水冷模 块 5 也同样包括一集热体 51、 一散热体 52、 一导气管 53、 一导液管 54 及一散热介质 55， 且 该发热元件 6 是一图形处理器时， 该散热体 52 设于该集热体 51 的一侧而形成水平迭。
29、置的 态样， 且该散热体 52 的位置高于 该集热体 51 的位置， 该导气管 53 及该导液管 54 分设于 该散热体 52 及该集热体 51 的二侧， 该散热介质 55 填充设于该集热体 51 及 / 或该散热体 52 内。其使用方法与前二实施例相同， 故于此不再赘述， 并可增加一散热风扇 56 于该散热 体 52 的一侧， 以对该散热体 52 进行强制散热， 进一步提升其散热效率。 0065 以上说明对本发明而言只是说明性的， 而非限制性的， 本领域普通技术人员理解， 在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下， 可作出许多修改、 变化或等效， 但都将落 入本发明的保护范围之内。 说 明。
30、 书 CN 103593026 A 8 1/10 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 9 2/10 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 10 3/10 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 11 4/10 页 12 图 4 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 12 5/10 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 13 6/10 页 14 图 6 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 14 7/10 页 15 图 7 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 15 8/10 页 16 图 8 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 16 9/10 页 17 图 9 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 17 10/10 页 18 图 10 说 明 书 附 图 CN 103593026 A 18 。