CN105932356B - 一种多通道液流温控导热板 - Google Patents

一种多通道液流温控导热板 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多通道液流温控导热板，由基板和盖板形成液体流道，在液体流道的两端分别设置有液体入口和液体出口；液体入口和液体出口处在液体流道的斜对角的位置上，其特征是：在液体流道内设置“Z”形分流结构，并设置各道横向导流板。本发明能有效克服现有电子元器件散热和动力电池加热或散热的温度不均匀性的问题，在实现电子元器件和动力电池的高效导热基础上，保证器件温度的均匀一致。

Description

一种多通道液流温控导热板
技术领域
本发明属于热传递技术领域，具体是一种应用于大功率电子元器件散热或动力电池加热散热的多通道液流温控导热板。
背景技术
随着电子元器件的高功率、高集成的飞速发展，各种大电流、高速度、高功率密度电子元器件如电阻器、晶体管、大功率集成电路等不断涌现，这些大功率电力电子元器件在工作时产生的耗散热量越来越大，导致了电子元件温度不断上升,如果不及时散热就会导致电子元件的失效或损坏。同时，电力电子元器件的正常工作也需要保证其温度均匀性，避免出现温度过高的结点，确保器件运行的稳定性。
在新能源汽车的动力电池热管领域，一方面需要在高温环境下对动力电池进行散热，另一方面则需要在低温环境下对动力电池进行加热，以保证动力电池工作在合适的温度区间。同样也需保证受散热或受加热的动力电池表面温度的均匀性，避免因某一局部点温度过高而造成累计热失控事件。
在目前大功率电子元器件散热或动力电池加热与散热方面，通过导热板来进行换热的传递是一种良好的传热方式。为了增加热传递的效果，一般在导热板内凿有液体流道，通过不同温度水平液体的流入流出来实现散热和加热的目的，即当电子元器件或动力电池的温度过低时，加热液体，通过对流换热使导热板升温，再通过导热的方式将热量传递给被加热对象；当电子元器件或动力电池的温度过高时，利用较低温的液体(通常是接近于环境温度的液体)流过导热板，通过导热的方式将高温器件的热量源源不断地传递给导热板，再传递给较低温度的流体，将热量带走。
液流导热板的结构形式很多，目前以多通道为最常见。但目前的多通道液流导热板存在着流量分配不均的问题。现有技术的多通道液流导热板中，液体从一侧液体入口进入主流道，在靠近液体入口处流速较高，在最接近液体入口的支流道的进口附件形成局部负压，导致在该支流道中形成有回流。致使在现有技术中的多通道液流导热板中，一些位置上的通道流量较大，冷却效果显著，而另外一些位置上的通道流量很小，热量堆积，整体温差大；甚至有些单通道存在液体涡旋或回流现象，无法将热量迅速进行传递，导致局部达不到加热或散热的要求，影响了器件的温度场均匀性要求。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种多通道液流温控导热板，以克服现有电子元器件散热和动力电池加热或散热的温度不均匀性的问题，在实现电子元器件和动力电池的高效导热基础上，保证器件温度的均匀一致。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明多通道液流温控导热板，由基板和盖板形成液体流道，在所述液体流道的两端分别设置有液体入口和液体出口；所述液体入口和液体出口处在液体流道的斜对角的位置上，其结构特点是：
在所述液体入口的轴线位置上、设置一分流钝体，所述分流钝体呈三角形，所述三角形的顶点处在液体入口的轴线上、朝向液体入口的方向，并与液体入口保持有间隔；在所述分流钝体的尾部连接一段处在液体入口的轴线位置上的前段纵向分流板，使得在液体入口处的入口主流道在所述前段纵向分流板顶面和底面形成上下分层；在所述前段纵向分流板的尾部呈“L”形连接一段横向分流板，所述横向分流板的另一端指向并达到液体出口的轴线位置，在所述横向分流板的另一端连接一段处在液体出口的轴线位置上、并朝向液体出口一端的后段纵向分流板；使得在液体出口处的出口主流道在所述后段纵向分流板的顶面和底面形成上下分层；以相连接的前段纵向分流板、横向分流板和后段纵向分流板构成“Z”形分流结构；
在所述基板内，间隔且平设置各道横向导流板，支流道形成在相邻的横向导流板之间；所述各道横向导流板分别是首道导流板、中间导流板和末道导流板；所述首道导流板贴靠在液体入口所在一端的基板前端板内侧壁上，并处在液体入口的下方；所述末道导流板贴靠在液体出口所在一端的基板后端板内侧壁上，并处在液体出口的上方；所述中间导流板以栅板的形式间隔且平行设置在液体流道中；
所述各道横向导流板自首道导流板起，依次在横向上呈阶梯布置，所述呈阶梯布置是指各道横向导流板的顶端依次处在呈阶梯式等量上升的位置上，各道横向导流板的底端也处在呈阶梯式等量上升的位置上；
所述分流钝体、前段纵向分流板、横向分流板、后段纵向分流板以及各道横向导流板的两侧边分别与基板和盖板形成封闭连接，阻止液体在侧边流动。
本发明多通道液流温控导热板的结构特点也在于：所述横向分流板处在液体流道的中部，并且与两侧相邻的横向导流板平行且间隔设置。
本发明多通道液流温控导热板的结构特点也在于：在包括各道横向导流板与横向分流板在内的各器件中，各相邻器件之间为等间距分布，形成流道截面大小相等的支流道。
本发明多通道液流温控导热板的结构特点也在于：所述分流钝体为等腰三角形；令：
所述等腰三角形中处在下方的一条斜边朝向下方的延长形成为延长线P1；
处在与首道导流板相邻位置上的中间导流板为第一道中间导流板，形成在首道导流板与第一道中间导流板之间的支流道为第一道支流道；
所述第一道中间导流板的顶部边线朝向液体入口所在一侧的延长线为延长线P2；
所述延长线P1与延长线P2形成有交点B；
则有：设置所述分流钝体的位置，使得所述交点B处在所述第一道支流道中。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明中“Z”形分流结构使液体流道中每个主流道内支流道的数量直接减半，因此降低了流量均分的难度。
2、本发明中分流钝体的设置增大了靠近液体入口处的支流道的入口压力，避免支流道存在回流，使所有支流道的换热沿程相同，换热更加均匀。
3、本发明中各道横向导流板呈阶梯式等间距等阶跃分布使支流道流量相等，保证了导热的一致性，极大程度上避免了目前导热板因流量不均匀导致的导热不均，解决了电子元器件或动力电池液冷散热时存在的温度不均匀问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中液体入口位置局部放大图。
图中标号：1基板，2盖板，3液体流道，31a入口主流道，31b出口主流道，32支流道，4液体入口，5液体出口，6分流钝体，7a前段纵向分流板，7b横向分流板，7c后段纵向分流板，8a首道导流板，8b中间导流板，8c末道导流板。
具体实施方式
参见图1，本实施例中多通道液流温控导热板是由基板1和盖板2形成液体流道3，在液体流道的两端分别设置有液体入口4和液体出口5；液体入口4和液体出口5处在液体流道的斜对角的位置上。在液体入口4的轴线位置上、设置一分流钝体6，分流钝体6呈三角形，三角形的顶点处在液体入口4的轴线上、朝向液体入口4的方向，并与液体入口4保持有间隔；在分流钝体6的尾部连接一段处在液体入口4的轴线位置上的前段纵向分流板7a，使得在液体入口4处的入口主流道31a在前段纵向分流板7a顶面和底面形成上下分层；在前段纵向分流板7a的尾部呈“L”形连接一段横向分流板7b，横向分流板7b的另一端指向并达到液体出口5的轴线位置，在横向分流板7b的另一端连接一段处在液体出口5的轴线位置上、并朝向液体出口5一端的后段纵向分流板7c；使得在液体出口5处的出口主流道31b在后段纵向分流板7c的顶面和底面形成上下分层；以相连接的前段纵向分流板7a、横向分流板7b和后段纵向分流板7c构成“Z”形分流结构。
在基板内，间隔且平设置各道横向导流板，支流道32形成在相邻的横向导流板之间；各道横向导流板分别是首道导流板、中间导流板和末道导流板8c；首道导流板贴靠在液体入口4所在一端的基板前端板内侧壁上，并处在液体入口4的下方；末道导流板贴靠在液体出口5所在一端的基板后端板内侧壁上，并处在液体出口5的上方；中间导流板8b以栅板的形式间隔且平行设置在液体流道中。
各道横向导流板自首道导流板起，依次在横向上呈阶梯布置，呈阶梯布置是指各道横向导流板的顶端依次处在呈阶梯式等量上升的位置上，各道横向导流板的底端也处在呈阶梯式等量上升的位置上。
分流钝体6、前段纵向分流板7a、横向分流板7b、后段纵向分流板7c以及各道横向导流板的两侧边分别与基板和盖板形成封闭连接，阻止液体在侧边流动。
具体实施中，横向分流板7b处在液体流道的中部，并且与两侧相邻的横向导流板平行且间隔设置；在包括各道横向导流板与横向分流板7b在内的各器件中，各相邻器件之间为等间距分布，形成流道截面大小相等的支流道32。
如图2所示，本实施例设置分流钝体6为等腰三角形；令：
等腰三角形中处在下方的一条斜边朝向下方的延长形成为延长线P1；
处在与首道导流板8a相邻位置上的中间导流板为第一道中间导流板，形成在首道导流板与第一道中间导流板之间的支流道为第一道支流道；
第一道中间导流板的顶部边线朝向液体入口所在一侧的延长线为延长线P2；
延长线P1与延长线P2形成有交点A；
则有：设置分流钝体6的位置，使得交点A处在第一道支流道中。
具体实施中，可以根据电子元器件或动力电池的不同导热需求，改变横向导流板的数量，以及改变支流道的尺寸等。
液体从液体入口4进入，被分流钝体6分流进入入口主流道31，入口主流道31中处在下层的液流进入前半程支流道，处在上层的液流进入后半程支流道，最后汇流在出口主流道31b中导出。
这一结构形式极大地提高了整个流道中液流的均匀性，分流钝体增加了靠近液体入口处的支流道的入口压力，避免在该位置处的支流道的回流，使各支流道的换热沿程相同，换热更加均匀；各道横向导流板呈阶梯式等间距分布使入口主流道的宽度沿主流方向逐渐变小，入口主流道中的液流等份流入各支流道，使支流道流量相等，借此极大程度地避免了因流量不均匀导致的导热不均，解决了电子元器件或动力电池液冷散热时存在的温度不均匀问题。

Claims (4)

1.一种多通道液流温控导热板，由基板和盖板形成液体流道，在所述液体流道的两端分别设置有液体入口(4)和液体出口(5)；所述液体入口(4)和液体出口(5)处在液体流道的斜对角的位置上，其特征是：
在所述液体入口(4)的轴线位置上、设置一分流钝体(6)，所述分流钝体(6)呈三角形，所述三角形的顶点处在液体入口(4)的轴线上、朝向液体入口(4)的方向，并与液体入口(4)保持有间隔；在所述分流钝体(6)的尾部连接一段处在液体入口(4)的轴线位置上的前段纵向分流板(7a)，使得在液体入口(4)处的入口主流道(31a)在所述前段纵向分流板(7a)顶面和底面形成上下分层；在所述前段纵向分流板(7a)的尾部呈“L”形连接一段横向分流板(7b)，所述横向分流板(7b)的另一端指向并达到液体出口(5)的轴线位置，在所述横向分流板(7b)的另一端连接一段处在液体出口(5)的轴线位置上、并朝向液体出口(5)一端的后段纵向分流板(7c)；使得在液体出口(5)处的出口主流道(31b)在所述后段纵向分流板(7c)的顶面和底面形成上下分层；以相连接的前段纵向分流板(7a)、横向分流板(7b)和后段纵向分流板(7c)构成“Z”形分流结构；
在所述基板内，间隔且平设置各道横向导流板，支流道(32)形成在相邻的横向导流板之间；所述各道横向导流板分别是首道导流板、中间导流板和末道导流板；所述首道导流板贴靠在液体入口(4)所在一端的基板前端板内侧壁上，并处在液体入口(4)的下方；所述末道导流板贴靠在液体出口(5)所在一端的基板后端板内侧壁上，并处在液体出口(5)的上方；所述中间导流板以栅板的形式间隔且平行设置在液体流道中；
所述各道横向导流板自首道导流板起，依次在横向上呈阶梯布置，所述呈阶梯布置是指各道横向导流板的顶端依次处在呈阶梯式等量上升的位置上，各道横向导流板的底端也处在呈阶梯式等量上升的位置上；
所述分流钝体(6)、前段纵向分流板(7a)、横向分流板(7b)、后段纵向分流板(7c)以及各道横向导流板的两侧边分别与基板和盖板形成封闭连接，阻止液体在侧边流动。
2.根据权利要求1所述的多通道液流温控导热板，其特征是：所述横向分流板(7b)处在液体流道的中部，并且与两侧相邻的横向导流板平行且间隔设置。
3.根据权利要求1所述的多通道液流温控导热板，其特征是：在包括各道横向导流板与横向分流板(7b)在内的各器件中，各相邻器件之间为等间距分布，形成流道截面大小相等的支流道(32)。
4.根据权利要求1所述的多通道液流温控导热板，其特征是：所述分流钝体(6)为等腰三角形；令：
所述等腰三角形中处在下方的一条斜边朝向下方的延长形成为延长线P1；
处在与首道导流板相邻位置上的中间导流板为第一道中间导流板，形成在首道导流板与第一道中间导流板之间的支流道为第一道支流道；
所述第一道中间导流板的顶部边线朝向液体入口所在一侧的延长线为延长线P2；
所述延长线P1与延长线P2形成有交点B；
则有：设置所述分流钝体(6)的位置，使得所述交点B处在所述第一道支流道中。
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