CN104457347A - 一种大功率平面发热体液冷散热装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大功率平面发热体液冷散热装置，包括冷却液驱动装置(14)和散热器(13)，散热器(13)由散热型材(18)和密封堵块(12)组成，散热型材(18)为一截面呈扁平状的带腔体结构，其表面设有用于安装平面发热体的散热面(2)和安装面(5)，内部设有冷却液通道及安装管道(3)，散热器的进液口(10)和出液口(11)分别与冷却液通道相通。采用上述结构，所述散热型材一次成型，可以根据平面发热体的形状进行切割，也可以在不同的位置设置进、出液口，只需简单加工就可制作成不同的散热结构的散热装置，也可将多个散热器并列组装使之与平面发热体的宽度相匹配，满足不同形状平面发热体的散热要求。

Description

一种大功率平面发热体液冷散热装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于大功率平面发热体散热的装置，可以方便地实现采用液冷方式来解决大功率发热平面体的散热问题。平面发热体通常包括CPU、PTC制冷片、大功率半导体照明设备、特殊用途发光设备、内置电源模块、背光模组模块、电子设备的发热功率器件（集成电路、可控硅、变压器、电源模块）等具有平面接触面的发热体。

背景技术

目前一般大功率发热体都采用液冷方式散热，如电源模块、各种半导体发热体，但是各种发热体的形状不同，对散热器的大小也有不同的要求，特别是一些大功率的半导体照明设备，如大功率LED的形状更是千变万化，所以对散热器的尺寸大小也有不同的要求，如何快速低成本制作一个适当大小的散热部件是目前存在的一个难题。

CN201210532398专利公开了一种适于大功率LED灯具的散热系统，包括散热器和水冷驱动装置，散热器为带有一个腔体的柱状结构，散热器一端设有一个进液口，另一端设有一个出液口；水冷驱动装置通过水管与散热器的进液口和出液口相连或仅与水冷驱动装置的进液口相连；虽然该散热系统具有散热效果好、节能、成本低、安全环保等优点，但是由于该散热器为一固定形状，因此只能适用于形状大小与之相适应的发热设备。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种大功率平面发热体液冷散热装置，用于解决各种不同形状平面发热体的散热问题，制作成本低，效率高，安装方便，同时可以根据不同需要设置不同的散热结构。

为解决上述技术问题，本发明的大功率平面发热体液冷散热装置包括冷却液驱动装置和散热器，冷却液驱动装置设有进液口和出液口，通过管道分别与设在散热器上的出液口和进液口相连通，形成冷却循环系统。散热器由一段散热型材和安装于散热型材两端的密封堵块组成，散热型材为一截面呈扁平状的带腔体结构，其表面设有用于安装平面发热体的散热面、用于安装配件的安装面，散热型材内部设有冷却液通道及用于布线的安装管道，散热器的进液口和出液口分别与冷却液通道相通，冷却液通道内设有隔板，将冷却液通道分成左、右通道，散热型材的长度与平面发热体的长度相适配，密封堵块的形状与散热型材截面的形状相适配。采用上述结构，作为核心部件的散热型材可以一次成型，精度高，只需简单加工就可以设置成不同结构的散热装置，同时由于设有安装通道，可以用来布线，使之具有合理的走线结构，也便于安装；尤其是可以根据需要自由切割使散热型材的长度与平面发热体的长度相匹配。

作为本发明的一种改进，所述隔板在散热型材两端靠近密封堵块处打通，使左右通道形成一个统一大通道，冷却液可以从一端到另一端单向流动，散热器的进液口和出液口分别设于散热型材安装面的两端靠近密封堵块处或者分别设于散热型材两端的密封堵块上，并与左、右通道相连通。采用这种结构，进、出液口位于安装面的两端，使冷却液充分流经散热器，从而获得良好的散热效果。

作为本发明的另一种改进，所述隔板在散热型材的一端打通，使左右通道相连通，所述散热器的进液口和出液口设于散热型材另一端的安装面上或者设于散热型材另一端的密封堵块处，所述进液口、出液口分别与冷却液左、右通道相连通, 使冷却液在左、右通道内形成回路。采用这种结构，可以使冷却液在散热器内部形成循环，同时可以使安装面的另一端留有空间用来安装其他部件。

人们可以根据不同的平面发热体的具体形状和安装要求选择上述结构。

作为本发明的一种改进: 所述冷却液通道靠近散热面的部位设有多个冷却齿，这样可以大幅增加冷却液和散热面的接触面积，提高散热效果。

作为本发明的一种改进: 所述散热型材由导热性强易成型的材料制成。

采用上述材料，散热效果好，精度高，易于加工成型。

作为本发明的另一种重要改进：当平面发热体的宽度大于散热器的宽度时，可以将两个或多个散热器并排紧固连接（如采用双环连接片），使各个散热器的宽度之和与平面发热体的宽度相适配，并形成一个稳固的平面，冷却液驱动装置的出液口可以通过管道与分水器连接，再通过分水器管道与各个散热器的进液口相通，各个散热器的出液口的冷却液则可以通过集水器汇聚流入冷却液驱动装置的进液口，形成冷却液循环系统。采用这种方式，可以解决由于散热器宽度不够而导致无法满足平面发热体散热要求的难题，同时由于散热器设有安装通道，所以对多个散热器的组合安装变得十分便捷。对于各种不同形状平面发热体，尤其是对大功率LED来说，其图案千变万化，采用这种装置，通过灵活组装，可以方便快捷地满足不同形状平面发热体的散热需求。

本发明的制造方法包括下述的几个步骤：先制造模具，压制散热型材；然后根据平面发热体的长度切割相应长度的散热型材；再在所述的散热型材两端安装密封堵块；随后在散热器上设置进液口、出液口，使之与冷却液通道相通；最后将散热器的进液口通过冷却液流动管道与冷却液驱动装置的出液口连通，将散热器上的出液口通过冷却液流动管道与冷却液驱动装置的进液口连通，形成冷却液循环系统。

作为本方法的一种改进，当平面发热体的宽度大于散热器的宽度时，可以将两个或多个散热器通过双环连接片并排紧固连接，形成稳固平面，使各个散热器的宽度之和与平面发热体的宽度相适配，所述冷却液驱动装置的出液口通过管道与分水器连接，所述分水器引出的各个支流流入各个散热器的进液口，各个散热器的出液口的冷却液通过集水器汇聚流入冷却液驱动装置的进液口，形成冷却液循环系统。

本发明的核心部件——散热型材体积可大可小，长度可以自由切割，宽度自由扩展，集成度高，安装方式灵活，可以与多种液冷驱动装置配套使用。本发明

结构简单，加工步骤简化，热交换效果优良，造价低，可实现标准化生产，大大提高了生产效率和产品可靠性，为平面发热体的散热提供了简单可靠的解决方案，可以广泛应用于UV固化行业、半导体散热等行业。

 附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明散热装置中散热型材截面图。图中：1.平面发热体（示意位置） 2.散热面 3.安装通道 4.开口槽 5.安装面 6. 冷却齿 7.右冷却液通道  8.左冷却液通道 9.隔板 18.散热型材。

图2为本发明的具体实施例一的示意图。图中：10.散热器进液口 11.散热器出液口   12.密封堵块。

图3为本发明的具体实施例二的示意图。图中：10.散热器进液口 11.散热器出液口   12.密封堵块。

图4为本发明的具体实施例三的示意图。图中：10.散热器进液口 11.散热器出液口   12.密封堵块。

图5是本发明的具体实施例之四的示意图。图中：1. 平面发热体（示意位置）13. 散热器 19.双环连接片  。

图6为为本发明的具体实施例一的冷却液流动方向示意图。图中：10.散热器进液口 11.散热器出液口 。

图7为为本发明的具体实施例四的冷却液流动方向示意图。图中：10.散热器进液口 11.散热器出液口。

图8为本发明的具体实施例三的冷却液流动方向示意图。图中：10.散热器进液口 11.散热器出液口。

图9为为本发明的具体实施例二的冷却液流动方向示意图。

图10为为本发明应用装置示意图。图中：10. 散热器进液口 11.散热器出液口 13.散热器 14.冷却液驱动装置 15.冷却液驱动装置进液口 16.冷却液驱动装置出液口 17.冷却液流动管道。

具体实施方式

如图1所示散热型材截面图及图2、图6和图10所示可知，所述散热装置包括冷却液驱动装置14和散热器13，所述冷却液驱动装置设有进液口15和出液口16，通过管道17分别与设在散热器上的出液口11和进液口10相连通，形成冷却循环系统，散热器13由一段散热型材18和安装于散热型材两端的密封堵块12组成，其上表面为用于安装平面发热体的散热面2，下表面为用于配件安装的安装面5，散热型材18内部设有冷却液通道及用于布线的安装通道3，冷却液通道内设有隔板9，将冷却液通道分成左通道8、右通道7，冷却液通道靠近散热面的部位可以设有多个冷却齿6，散热型材18的长度可以根据平面发热体1的长度来进行切割，在所述散热型材安装面5的两端所述隔板9的上方分别钻孔，将隔板打通，使左右通道连通，形成统一通道，所形成的两个孔分别作为散热器的进液口10和出液口11，然后用密封堵块12将散热型材18两端密封，冷却液从散热器的进液口流入，从出液口流出。所述型材采用的是铝材料，也可以采用其他导热性强且容易成型的材料。安装通道3可以设在冷却液通道的两端，安装通道3也可以设置开口槽4，方便用来布线，也便于安装，之后可以封闭，保证线路安全及外形美观；安装通道3中可以安装微型温感探头，便于保证散热效果。

图1、图3和图9则示出了另一种实施方式，先根据平面发热体1的长度来切割出一定长度的散热型材18，在型材一端截面的隔板9处，用铣刀，纵向铣出一定深度的槽，使左右冷却通道打通；在型材另一端的安装面5上，左通道8上方靠近端面处，用钻头打一个孔，使之与左通道8相通，在右通道7上方靠近端面处，用钻头打一个孔，使之与右通道7相通，两个孔分别作为散热器的进液口10、出液口11，再在散热型材两端安装上密封堵块，从而在散热器内部形成一个流动的回路，实现持续散热。

图1、图4和图8所示的实施方式为：先根据平面发热体1的长度来切割出一定长度的散热型材18，在散热型材18一端截面的隔板9处，用铣刀纵向铣出一定深度的槽，使左右冷却通道打通；在散热型材18另一端的密封堵块处12打两个孔，作为散热器的进液口10和出液口11分别与左右通道相连通，再在散热型材两端安装密封堵块，从而形成一个流动的回路。

图2和图7所示的实施方式为：先根据平面发热体1的长度来切割出散热型材18的长度，将型材两端截面处的隔板9，分别用铣刀，纵向铣出一定深度的槽，使左右冷却液通道打通，形成统一通道；所述散热器的进液口10和出液口11分别设于散热器两端的密封堵块12上，与冷却液通道连通，使冷却液直接从散热器13一端流入，另一端流出。

图5所示的实施方式为：当平面发热体1的宽度大于散热器13的宽度时，可以将两个或多个散热器13并排紧固连接，形成稳固平面，使各个散热器的宽度之和与平面发热体1的宽度相适配，冷却液驱动装置的出液口16可以通过管道17与分水器连接，再通过分水器与各个散热器的进液口10相通，各个散热器的出液口11的冷却液则可以通过集水器汇聚流入冷却液驱动装置的进液口15。采用这种方式，可以克服由于散热器宽度不够而导致无法满足平面发热体的散热要求。可以通过对多个散热器的自由组合安装满足不同形状平面发热体的散热需求。可以采用双环连接片19对各个散热器13进行紧固连接。各个散热器的进出液口也可以采用首尾相连接的方式，形成一个S形的长通道，只保留一个进液口和一个出液口与冷却液驱动装置相连接，形成冷却循环系统。

本发明不限于上述具体实施方式，以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均落入本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种大功率平面发热体液冷散热装置，包括冷却液驱动装置（14）和散热器（13），所述冷却液驱动装置设有进液口（15）和出液口（16），通过冷却液流动管道（17）分别与设在散热器上的出液口（11）和进液口（10）相连通，形成冷却循环系统，其特征在于：所述散热器（13）由一段散热型材（18）和安装于散热型材两端的密封堵块（12）组成，所述散热型材（18）为一截面呈扁平状的带腔体结构，表面设有用于安装平面发热体（1）的散热面（2）、用于配件安装的安装面（5），所述散热型材（18）内部设有冷却液通道及用于布线的安装管道，所述散热器的进液口（10）和出液口（11）分别与冷却液通道相通，所述冷却液通道内设有隔板（9），将冷却液通道分成左冷却液通道（8）、右冷却液通道（7），所述散热型材（18）的长度与平面发热体（1）的长度相适配，所述密封堵块（12）的形状与散热型材（18）截面的形状相适配。

2.根据权利要求1所述的一种大功率平面发热体液冷散热装置，其特征在于：所述隔板（9）在散热型材（18）两端靠近密封堵块处打通，使左右通道形成一个统一大通道，冷却液可以从一端到另一端单向流动，散热器的进液口（10）和出液口（11）分别设于散热型材安装面（5）的两端靠近密封堵块（12）处或者分别设于散热型材两端的密封堵块（12）上，并与左、右通道相连通。

3.根据权利要求1所述的一种大功率平面发热体液冷散热装置，其特征在于：所述隔板（9）在散热型材（18）的一端打通，使左右通道相连通，所述散热器的进液口（10）和出液口（11）设于散热型材另一端的安装面（5）上或者设于散热型材另一端的密封堵块（12）处，所述进液口（10）、出液口（11）分别与冷却液左、右通道相连通, 使冷却液在左、右通道内形成回路。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种大功率平面发热体液冷散热装置，其特征在于：所述冷却液通道靠近散热面（2）的部位设有多个冷却齿（6）。

5.根据权利要求1至3任一项所述的一种大功率平面发热体液冷散热装置，其特征在于：所述散热型材由导热性强易成型的材料制成。

6.根据权利要求1所述的一种大功率平面发热体液冷散热装置，其特征在于：当平面发热体（1）的宽度大于散热器（13）的宽度时，可以将两个或多个散热器并排紧固连接形成稳固平面，使各个散热器的宽度之和与平面发热体（1）的宽度相适配，所述冷却液驱动装置的出液口（16）通过管道（17）与分水器连接，再通过分水器管道与各个散热器的进液口（10）相通，各个散热器出液口（11）流出的冷却液通过集水器汇聚流入冷却液驱动装置的进液口（15）。

7.一种制造权利要求1所述的大功率平面发热体液冷散热装置的方法，包括如下步骤：

制造模具，压制散热型材（18）；

根据平面发热体的长度切割散热型材（18）；

在所述的散热型材（18）两端安装密封堵块(12)；

在所述散热器上设置进液口（10）、出液口（11），使之与冷却液通道相通；

将散热器的进液口(10)通过冷却液流动管道(17)与冷却液驱动装置的出液口(16)连通，将散热器上的出液口(11)通过冷却液流动管道(17)与冷却液驱动装置的进液口(15)连通，从而形成冷却液循环系统。

8.根据权利要求7所述的制造大功率平面发热体液冷散热装置的方法，其特征在于：所述方法还包括如下步骤：

当平面发热体（1）的宽度大于散热器（13）的宽度时，可以将两个或多个散热器通过双环连接片(19)并排紧固连接，形成稳固平面，使各个散热器的宽度之和与平面发热体（1）的宽度相适配，所述冷却液驱动装置的出液口（16）通过管道（17）与分水器连接，所述分水器引出的各个支流通过管道流入各个散热器的进液口（10），各个散热器的出液口（11）的冷却液通过集水器汇聚流入冷却液驱动装置的进液口（15），从而形成冷却液循环系统。

9.根据权利要求7所述的制造大功率平面发热体液冷散热装置的方法，其特征在于：

在所述步骤C之前包括如下步骤：

G、将型材两端截面处的隔板(9)，分别用铣刀，纵向铣出一定深度的槽，使左右冷却液通道打通；

其中步骤D还包括如下步骤：

H、在散热器两端的密封堵块(12)处分别打孔，使其与冷却液通道相通，分别作为散热器的进液口(10)和出液口(11)；或者在所述散热型材安装面(5)的两端分别钻孔，与冷却液通道相通，所形成的两个孔分别作为散热器的进液口(10)和出液口(11)。

10.根据权利要求7所述的制造大功率平面发热体液冷散热装置的方法，其特征在于：

在所述步骤C之前包括如下步骤：

I、在型材一端截面的隔板(9)处，用铣刀，纵向铣出一定深度的槽，使左右冷却通道打通；

所述步骤D还包括如下步骤：

J、在型材另一端的安装面(5)上，左通道(8)上方靠近端面处，用钻头打一个通孔，与左通道(8)相通，在右通道(7)上方靠近端面处，用钻头打一个通孔，与右通道(7)相通，所述通孔分别作为散热器的进液口(10)、出液口(11)；或者在散热型材(18)另一端的密封堵块处(12)打两个孔，使其分别与左右冷却液通道相通，分别作为散热器的进液口(10)和出液口(11)。