CN106919236A - 一种冷板模块散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷板模块散热系统，包括液冷机箱、冷板、流体连接器、转接连接器、对外连接器。所述液冷机箱主要由盖板、左侧板、前壁板、底座支架、后IO面板、右侧板、后壁板、底座支架-流道盖板组成。所述前壁板和后壁板采用蛇形流道模式，保证子板模块部分热量传导到机箱前后壁板进行散热，同时能有效将机箱及冷板的流道进行有效的贯通，形成一个有效散热的流体流动路线。所述冷板采用翅片式微通道方式以保证子板的高功率散热。系统采用后IO架构模式，保证能够将系统热量带走的同时，提高信号对外、对内的信号转接处理，是一种新型的系统架构处理模式。

Description

一种冷板模块散热系统

技术领域

本发明属于计算机技术领域。

背景技术

目前，冷却散热用的液冷冷板种类有多种形式，流道的入口及出口均为直流的状态，如专利CN102548337公开的一种复合铸造结构的液冷冷板，但是在某些特殊应用场合由于冷板需要开槽安装印制板及考虑印制板上元器件的高度，就导致流道的出入口无法进行直流设计，具有应用的局限性。

目前采用的微通道冷板，如专利CN201601941U公开的一种板翅式焊接型电子冷板及专利CN202425269U公开的一种电子元器件冷板，内部流道翅片的设计均为连续状态，采用此种设计方法流体流动时比较平稳，无法形成紊流状态，散热效果不大，且进出液口均没有考虑流体的导流翅片设计。

目前采用的液冷机箱，如专利CN103209553A公开的一种新型高效冷却机箱及其散热方法，其模块间流道的连接是通过流道连接器进行转接互联，采用此种方式出现了多余的步骤，一体化设计程度不高；专利CN104125757A公开的一种穿通式机箱，其液冷插件的流道汇流及分流均是通过机箱骨架内的流道进行，通过进液插管和出液插管进行流体的出入，采用此种方式是直接将冷却液通入到液冷插件内将热量直接带走，但却忽略了部分液冷插件与机箱插槽传导散热的热量的有效处理，机箱侧壁并未采取液冷式设计；专利CN203482572U公开的一种液冷机箱，其液体流道为较为简单的U型流道，流道方向较为单一，并未考虑内部模块一旦出现较大热量的散热解决方案，仅仅是从热量传导到机箱侧壁上通过流体经过U型流道散热的方式。

发明内容

本发明的目的是针对目前电子板卡散热要求高的特点，提出一种冷板模块散热系统，该系统采用微通道冷板相互组合的方式，通过整体流道的特殊设计，具有较高散热能力，实现了宽散热布局的液冷式散热。

本发明主要由液冷机箱、冷板、流体连接器、转接连接器、对外连接器等零部件成。

本发明冷板采用翅片式微通道冷板保证子板的高功率散热，机箱采用蛇形流道模式，保证子板模块部分热量传导到机箱前后壁板进行散热，同时能有效将机箱及冷板的流道进行有效的贯通，形成一个有效散热的流体流动路线。同时，整体采用后IO架构模式，保证能够将系统热量带走的同时，提高信号对外、对内的信号转接处理，是一种新型的系统架构处理模式。本发明具备如下特点：

a） 模块冷板流道整体采用蛇形流道，流道内设计翅片形成微通道冷板的模式，翅片成队列形式交错布局，且翅片设计在弯道处具有导流作用；

b） 模块冷板进出液口与流道间采用特殊的梯度设计，对于进液口增强液体紊流状态，对于出液口有助于液体流出；

c） 模块冷板具备后盖板及楔形条的设计能让印制板上的部分热量通过冷板主体及后盖板的传导将热量传导到楔形条上；

d） 液冷机箱盖板及左右侧板采用特殊的导热条设计，能将机箱内部分环境热量通过传导式散出；

e）液冷机箱采用特殊的后IO面板设计，能将系统内信号通过背板、后IO印制板，转接连接器将信号进行引入或引出；

f） 液冷机箱前后壁板采用蛇形流道设计，弯道处为圆弧状的导流设计，流道需要与流道支架进行配合焊接后，才能形成完整的蛇形流道，含进出液口；

g） 液冷机箱前后壁板直流道腔正好正对导槽侧壁，方便冷板模块插入后传导到前后壁板导槽侧壁将热量有效带走；

h）液冷机箱设计了一个单独的底座支架，作为整个散热系统的汇流及分流枢纽，其流道或开孔的特殊设计能将系统流道贯穿起来；

i）采用微通道冷板、机箱蛇形流道冷板及机箱底座支架形成本发明的散热硬件支撑也是本散热系统的一大特点。

附图说明

图1系本发明液冷机箱的组成爆炸示意图。

图2系本发明右侧板示意图。

图3系本发明底座支架示意图。

图4系图3本发明底座支架示意图的A向视图。

图5系图3本发明底座支架示意图的B向视图。

图6系本发明的前壁板示意图。

图7系本发明的后壁板示意图。

图8系发明冷板组成爆炸示意图。

图9系本发明的冷板主体示意图。

图10系本发明冷板主体示意图的剖视流体入口台阶局部放大图。

图11系本发明冷板主体示意图的散热翅片分布局部放大图。

图12系本发明冷板与机箱组装后的示意图。

图13系本发明冷板与机箱组装后的整体流道流向示意图。

图14系本发明后IO面板背面侧向示意图。

图15系本发明后IO面板正面侧向示意图。

图16系本发明后IO面板与后IO印制板组装示意图。

图17系图16与背板组装示意图。

图18系图17与底座支架及流体连接器组装示意图。

图19系图18与对外信号传输连接器组装后背面侧向示意图。

图20系本发明冷板与子板组装爆炸示意图。

图21系本发明整体应用组装示意图。

具体实施方式

图1所示的本发明液冷机箱主要由盖板(1)、左侧板(2)、前壁板(3)、前壁板-流道盖板(4)、底座支架(5)、内流体连接器(6)、外流体连接器(7)、后IO面板(8)、右侧板(9)、后壁板(10)、后壁板-流道盖板(11)、底座支架-流道盖板1(12)、底座支架-流道盖板2(13)、底座支架-流道盖板3(14)组成。其中，内流体连接器(6)、外流体连接器(7)分别选用的是贵州航天电器股份有限公司的Y121M-1Z03型及Y121MB-1Z05-A型流体连接器。

图2所示本发明右侧板(9)示意图，右侧板(9)采用对板子挖槽形成腔体(15)，相邻腔体(15)间便形成了散热翅片(16)的模式，方便散热。盖板(1)、左侧板(2)也采用了这种方式。

图3～图5所示为本发明的底座支架(5)示意图，出液口(17)、进液口(19)用于安装外流体连接器(7)，内流体连接器安装孔(21)用于安装内流体连接器(6)，前壁板-台阶(22)、后壁板-台阶(29)分别与前壁板(3)、后壁板(10)进行配合焊接组装。

图6、图7所示分别为本发明的前壁板(3)及后壁板(10)示意图，其中前壁板-流道(31)及后壁板-流道(32)均采用了挖槽的形式形成了蛇形流道。且流道腔中的直流道腔正好对应导槽侧壁(图6及图7中虚线所示)，方便冷板模块插入导槽后，传导的热量可直接有效的通过蛇形流道内流体的流动将热量带走。

图8所示的本发明冷板主要由左起拔器(33)、楔形条(34)、冷板主体(35)、冷板-流道盖板(36)、冷板-流体连接器(37)、右起拔器(38)、后盖板(39)组成。其中冷板-流体连接器(37)选用的是贵州航天电器股份有限公司的Y121M-1T03型流体连接器。

图9所示为本发明的冷板主体(35)示意图，冷板整体也是采用蛇形流道的方式，蛇形流道内采用了很多散热翅片(41)，散热翅片形成队列式进行交叉布局(见图11)，流体流入流道后能有效提高流体的紊流状态，提升散热效果。同时在流道弯道处设计了导流翅片，能让流体很好的沿着流道流动。流体在通过冷板-流体连接器(37)进入蛇形流道时，会首先通过流体入口台阶(40)(见图10)，流体入口台阶(40)会将流体通过一个具备角度的斜坡，同时通过台阶后进入第二个斜坡，最终进入蛇形流道，流体出口也进行了类似的梯度设计。

图12所示为本发明的冷板与机箱组装后的示意图，冷板沿着前壁板(3)及后壁板(10)的导轨插入，将冷板-流体连接器(37)与内流体连接器(6)进行对接，然后通过左起拔器(33)及右起拔器(38)将冷板卡死。

图13所示为本发明的冷板及机箱组装后的流道流向示意图，流体通过外流体连接器(7)进入进液口(19)，然后通过孔(20)进入前壁板-流道(31)，一部分流体通过孔(23)、流道腔(24)、孔(25)、孔(28)进入后壁板-流道(32)最后从出液口(17)通过外流体连接器(7)流出，另一部分流体通过孔(23)、流道腔(26)后，通过流道腔(26)将流体通过内流体连接器安装孔(21)、内流体连接器(6)，然后分别送到冷板模块1～5，最后通过流道腔(27)将流体统一通过出液口(17)，最后通过外流体连接器(7)流出。前壁板-流道盖板(4)、后壁板-流道盖板(11)、底座支架-流道盖板1(12)、底座支架-流道盖板2(13)、底座支架-流道盖板3(14)分别用于焊封前壁板(3)、后壁板(10)、流道腔(27)、流道腔(24)、流道腔(26)流道腔。

图14、图15所示为本发明的后IO面板(8)示意图，两侧分别具备把手(48)、背面的支撑柱1(42)用于安装后IO印制板(45)，支撑柱2(43)用于安装对外信号传输连接器(49)(见图19)。

图16所示后IO印制板(45)组装好后，可通过把手(48)整体用力将转接连接器(46)与背板(47)上的转接连接器(48)进行插合，而背板(47)安装在底座支架(5)的台阶(18)上，台阶(18)具有安装孔，可通过螺钉将背板(47)固定，安装步骤组合见图16～图18所示。

图20为发明冷板与子板组装爆炸示意图，子板(51)、子板连接器(52)组装好后，螺钉通过后盖板(39)螺钉孔、子板(51)螺钉孔、冷板主体(35)螺钉孔拧紧组装。

图21为本发明整体组装应用示意图隐藏了前壁板(3)、前壁板-流道盖板 (4)、右侧板(9)、后壁板(10)、后壁板-流道盖板(11)，子板模块通过前壁板及后壁板导轨插入机箱，将子板连接器(52)与背板连接器(50)进行插合，同时内流体连接器(6)与冷板-流体连接器(37)进行插合。

Claims (6)

1.一种冷板模块散热系统，包括液冷机箱、冷板、流体连接器、转接连接器、对外连接器，其特征在于：所述冷板模块散热系统的内的流体通过外流体连接器进入进液口，然后通过孔进入前壁板-流道，一部分流体通过孔、流道腔、进入后壁板-流道最后从出液口通过外流体连接器流出，另一部分流体通过孔、流道腔后，将流体通过内流体连接器安装孔、内流体连接器，然后分别送到多个冷板模块，最后通过流道腔将流体统一通过出液口，继而通过外流体连接器流出。

2.实现权利要求1所述的冷板模块散热系统的一种冷板，包括左起拔器、楔形条、冷板主体、冷板-流道盖板、冷板-流体连接器、右起拔器、后盖板，其特征在于所述冷板主体采用蛇形流道，流道内设计翅片形成微通道模式，翅片成队列形式交错布局，流体流入流道后能有效提高流体的紊流状态，流道的弯道处设计有导流翅片。

3.如权利要求2所述的一种冷板，其特征在于：所述冷板的进液口和出液口与流道间采用梯度设计，对于进液口增强液体紊流状态，对于出液口有助于液体流出。

4.实现权利要求1的冷板模块散热系统的一种液冷机箱，其特征在于：所述液冷机箱包括盖板、左侧板、前壁板、前壁板-流道盖板、底座支架、内流体连接器、外流体连接器、后IO面板、右侧板、后壁板、后壁板-流道盖板、底座支架-流道盖板， 所述盖板、左侧板及右侧板均设计挖槽形成腔体，腔体间形成了散热翅片，方便机箱散热，所述前壁板及后壁板设计挖槽的蛇形流道，流道腔中的直流道腔正好对应导槽侧壁，方便冷板模块插入导槽后，传导的热量可直接有效的通过蛇形流道内流体的流动将热量带走。

5.如权利要求4所述的一种液冷机箱，其特征在于：机箱内流道或开孔设计将整个机箱内部的流道贯穿起来。

6.如权利要求4或5所述的一种液冷机箱，其特征在于：所述后IO面板带有把手，方便产品的装配。