CN108735690B - 一种高换热效率的液冷板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高换热效率的液冷板，所述高换热效率的液冷板包括：蜂巢板组，所述蜂巢板组中设置有相互平行的至少两层蜂巢板，每一层的所述蜂巢板的蜂巢孔与相邻层的所述蜂巢板的至少三个蜂巢孔连通；盖板，所述盖板与所述蜂巢板组的一侧密闭连接；以及流道板，所述流道板与所述蜂巢板组的另一侧密闭连接，所述流道板上设有用来进液/出液的第一流道，所述流道板上设有用来出液/进液的第二流道，所述第一流道与所述蜂巢板上的第一区蜂巢孔连通，所述第二流道与所述蜂巢板上的第二区蜂巢孔连通。本发明的有益效果为提高液体冷板的散热效率。

Description

一种高换热效率的液冷板

技术领域

本发明属于液冷板领域，具体涉及一种高换热效率的液冷板。

背景技术

智能电网的发展是关乎国家能源安全和国民经济命脉的关键技术，近年来随着输变电技术和电力自动化技术的快速发展，其相应的功能元件晶闸管，IGCT，方块电阻等电子设备的功率将大大增加，电子设备的可靠性、安全性将直接影响整机的可靠性和全局电网的运营安全，故而发热元器件的有效散热变得尤为重要，由于应用的特殊性，散热产品解决的不仅仅是热性能、均温性和压降问题，还要考虑到进出口可调换、加工成本、加工难易度以及节能环保等要求。

传统的液冷板技术经过不断的发展应用，可以将其概括分为以下几类:一是埋管式液冷板，二是在基板上加工流道,三是独特翅片嵌入基材作为散热片。第一种方案因管子的尺寸将约束流道排布,换热面积少,换热效率低,均温性差，压降大且结构复杂；第二种方案虽可灵活分布流道,但是机加工量大,造价高,流道换热面积受尺寸限制,换热效率低,第三种方案较前两种机加量少,换热效率有所提升,但因翅片本身结构的限制,对于类似圆形的热源流道排布受限,即流道的排布不能与热源形状完全贴合,影响热性能和均温性。以上三种液冷板的散热方式都是依靠冲刷与热源的接触面来进行散热,往往由于功率器件的尺寸是固定的,导致了在有限的功率元器件尺寸下的有效流道不足，需要布置更多的有效流道来满足越来越高的散热要求。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种高换热效率的液冷板，本发明能够提高特冷板的散热效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高换热效率的液冷板，该液冷板包括：蜂巢板组，所述蜂巢板组中设置有相互平行的至少两层蜂巢板，每一层的所述蜂巢板的蜂巢孔与相邻层的所述蜂巢板的至少三个蜂巢孔连通，实际生产中，在所述蜂巢板的边缘部分的蜂巢孔不可能与相邻层的至少三个蜂巢孔连通，但这不会影响所述蜂巢板之间交错液体流道的构筑；盖板，所述盖板与所述蜂巢板组的一侧密闭连接；以及

流道板，所述流道板与所述蜂巢板组的另一侧密闭连接，所述流道板上设有用来进液/出液的第一流道，所述流道板上设有用来出液/进液的第二流道，所述第一流道与所述蜂巢板上的第一区蜂巢孔连通，所述第二流道与所述蜂巢板上的第二区蜂巢孔连通。根据厚度不同，蜂巢板可采用蚀刻、冲压或机加技术来加工，可最大限度保证蜂巢板厚度最薄，同类型产品中重量最轻，整体结构简单，各部件装配后进行焊接，装配部件少，组装工时短，焊接后可靠性高，产品性能一致性高，缩小加工成本。在固定热源大小及位置、固定散热器外形尺寸和冷却剂进口参数(温度和流量)的情况下，对蜂巢板的薄厚程度、个数、蜂巢板上六边形孔(或者四边形和圆形)的尺寸、排列分布模式及进出口个数进行优化计算，每种尺寸的搭配都会形成相应的散热面积和交错流道内不同的冲刷速度，对以上两个指标优化评估后可得到符合热性能指标和压降要求的蜂巢板参数。

所述第一区蜂巢孔位于所述蜂巢板的外侧。

所述第二区蜂巢孔位于所述蜂巢板的中心。

所述第一流道中包括对应所述第一区蜂巢孔的第一子流道，所述第二流道中包括对应所述第二区蜂巢孔的第二子流道。第一子流道为与热源直径大小相同的圆环状区域，与蜂巢板组相连通，第二子流道为设置在热源中心的小圆环或者小圆形区域，使得流体可在蜂巢板组中从中心处到边缘处均匀分流。

所述第一流道中包括与所述第一子流道连通的第一流道口，所述第二流道中包括与所述第二子流道连通的第二流道口，所述第一流道口与所述第一子流道分别设置在所述流道板的两侧，所述第二流道口与所述第二子流道分别设置在所述流道板的两侧。所述第一流道口向所述流道板的中部延伸第一预定距离后，通过一段穿过所述流道板厚度方向的流道与所述第一子流道相连通。所述第二流道口向所述流道板的中部延伸第二预定距离后，通过一段穿过所述流道板厚度方向的流道与所述第二子流道相连通。

所述盖板、蜂巢板组与流道板之间焊接。

所述蜂巢孔为六边形孔、四边形孔、圆形孔或者异形孔，所述蜂巢孔均匀分布在所述蜂巢板上。所述六边形孔的尺寸、布置方式、蜂巢板的厚度、个数均影响进入各流道区域的流量，从而采用合理的流道布局，提升液冷板表面的均温性并降低压降，避免由于较大温度差导致功率器件的电性能受到影响。

本发明还提供一种双层高换热效率的液冷板，包括两个所述的高换热效率的液冷板，其中，

两个所述高换热效率的液冷板的第一流道互相连通，两个所述高换热效率的液冷板的第二流道互相连通。该双层高换热效率的液冷板为上下对称结构，进出口可互换。

两个所述高换热效率的液冷板的流道板焊接为一体。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明的蜂巢式三维流道布置设计，能够充分利用热源下有效空间，增加换热面积，并延长流体在流道内的停留时间进行充分换热，提高换热效率；

2、本发明的流道板上的蜂巢式孔洞设计，使得流体流入液冷板后将从流道板中心区域均匀扩散分布，流体和固体壁面进行充分接触，增加了相应的换热面积，提高了换热性能和均温性的同时保证压降小；

3、本发明的对称设计，使得安装的可靠性大大增强，能够有效地避免安装失误引发的重大事故；

4、本发明能够通过对蜂巢板组内蜂巢单板的个数、尺寸及蜂巢单板上六边形孔洞的尺寸、个数、分布形式、交错流道的形式、进入各板组区域的流量进行优化，采用合理的流道布局，提升液冷板表面的均温性，避免由于较大温度差导致功率器件的电性能受到影响；

5、根据厚度不同，本发明可采用蚀刻、冲压或机加技术来加工蜂巢式流道单板，可最大限度保证蜂巢式流道单板厚度最薄，同类型产品中重量最轻，不同种规格的蜂巢单板内部六边形孔形状相同、排布相同，仅位置不同，可使用同种模具加工，成型后分段或错位切割，有效降低模具成本；

6、本发明内各部件装配后进行一体式真空焊接，装配部件少，组装工时短，焊接后可靠性高，产品性能一致性高，有效的控制液冷板的加工成本；

7、本发明可满足尺寸小、功率大、集成程度高的电子器件散热需求，而且具有散热性能好、压降小、均温性高、强度高、结构简单、加工周期短、成本低和可靠性高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中实施例一的整体结构示意图。

图2为本发明中实施例一的整体结构爆炸示意图。

图3为本发明中实施例一中流道板的三维示意图。

图4为本发明中实施例二的整体结构示意图。

图5为本发明中实施例二的整体结构爆炸示意图。

图6为本发明实施例二中流道板的三维示意图

图7为本发明实施例二中流道板的俯视图。

图8为本发明实施例二中流道板的仰视图。

图9为本发明中蜂巢板组的示意图。

图10为本发明中蜂巢板的示意图。

图11为本发明中蜂巢板组上蜂巢孔的错位结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1-3以及图9-11所示，本实施例提供一种高换热效率的液冷板，该液冷板包括：蜂巢板组100，所述蜂巢板组100中设置有相互平行的至少两层蜂巢板110，每一层的所述蜂巢板110的蜂巢孔111与相邻层的所述蜂巢板110的至少三个蜂巢孔111连通；盖板200，所述盖板200与所述蜂巢板组100的一侧密闭连接；以及

流道板300，所述流道板300与所述蜂巢板组100的另一侧密闭连接，所述流道板300上设有用来进液/出液的第一流道310，所述流道板300上设有用来出液/进液的第二流道320，所述第一流道310与所述蜂巢板110上的第一区蜂巢孔连通，所述第二流道320与所述蜂巢板110上的第二区蜂巢孔连通。

作为优选，本实施例所述第一区蜂巢孔位于所述蜂巢板110的外侧。

作为进一步优选，本实施例所述第二区蜂巢孔位于所述蜂巢板110的中心。

作为进一步优选，本实施例所述第一流道310中包括对应所述第一区蜂巢孔的第一子流道311，所述第二流道320中包括对应所述第二区蜂巢孔的第二子流道321。

作为进一步优选，本实施例所述第一流道310中包括与所述第一子流道311连通的第一流道口312，所述第二流道320中包括与所述第二子流道321连通的第二流道口322，所述第一流道口312与所述第一子流道311分别设置在所述流道板300的两侧，所述第二流道口322与所述第二子流道321分别设置在所述流道板300的两侧。

作为进一步优选，本实施例所述盖板200、蜂巢板组100与流道板300之间焊接。

作为进一步优选，本实施例所述蜂巢孔111为六边形孔、四边形孔、圆形孔或者异形孔，所述蜂巢孔111均匀分布在所述蜂巢板110上。

实施例二

如图4-11所示，本实施例包括提供一种双层高换热效率的液冷板，包括两个所述的高换热效率的液冷板，其中，

两个所述高换热效率的液冷板的第一流道310互相连通，两个所述高换热效率的液冷板的第二流道320互相连通。

两个所述高换热效率的液冷板的流道板300焊接为一体。

以实施例二为例，本发明的使用方法为：将所述流道板上的第一流道口、第二流道口分别接上进液管、出液管，低温液体自进液管进入第一流道口分成两部分分别进入上部和下部的第一子流道，借由第一子流道进入上下蜂巢板组的周边圆环内，通过错位的蜂巢板不断向蜂巢板组的中部延伸(由于蜂巢板的错位装配，导致液体在蜂巢板组中会反复在多层的蜂巢板中来回，从而形成一个远大于蜂巢板直径大小的长行程的流道，达到充分吸收热量的目的)，直至到达第二子流道，第二子流道的液体再流向流道板另一侧的第二流道口，此时低温液体经过上述弯曲流道充分吸收热量已经变为高温液体，通过出液管排出，从而构成液体散热通道。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (5)

1.一种高换热效率的液冷板，其特征在于，该液冷板包括：

蜂巢板组（100），所述蜂巢板组（100）中设置有相互平行的至少两层蜂巢板（110），每一层的所述蜂巢板（110）的蜂巢孔（111）与相邻层的所述蜂巢板（110）的至少三个蜂巢孔（111）连通 ；

盖板（200），所述盖板（200）与所述蜂巢板组（100）的一侧密闭连接；以及

流道板（300），所述流道板（300）与所述蜂巢板组（100）的另一侧密闭连接，所述流道板（300）上设有用来进液/出液的第一流道（310），所述流道板（300）上设有用来出液/进液的第二流道（320），所述第一流道（310）与所述蜂巢板（110）上的第一区蜂巢孔连通，所述第二流道（320）与所述蜂巢板（110）上的第二区蜂巢孔连通；所述第一区蜂巢孔位于所述蜂巢板（110）的外侧；所述第二区蜂巢孔位于所述蜂巢板（110）的中心，所述第一流道（310）中包括对应所述第一区蜂巢孔的第一子流道（311），所述第二流道（320）中包括对应所述第二区蜂巢孔的第二子流道（321），所述第一子流道（311）为与热源直径大小相同的圆环状区域，与蜂巢板组（100）相连通，第二子流道（321）为设置在热源中心的小圆环或者小圆形区域，使得流体可在蜂巢板组（100）中从中心处到边缘处均匀分流；所述第一流道（310）中包括与所述第一子流道（311）连通的第一流道口（312），所述第二流道（320）中包括与所述第二子流道（321）连通的第二流道口（322），所述第一流道口（312）与所述第一子流道（311）分别设置在所述流道板（300）的两侧，所述第二流道口（322）与所述第二子流道（321）分别设置在所述流道板（300）的两侧。

2.根据权利要求1所述的高换热效率的液冷板，其特征在于，所述盖板（200）、蜂巢板组（100）与流道板（300）之间焊接。

3.根据权利要求1所述的高换热效率的液冷板，其特征在于，所述蜂巢孔（111）为六边形孔，所述蜂巢孔（111）均匀分布在所述蜂巢板（110）上。

4.一种双层高换热效率的液冷板，其特征在于，包括两个如权利要求1-3任一项所述的高换热效率的液冷板，其中，

两个所述高换热效率的液冷板的第一流道（310）互相连通，两个所述高换热效率的液冷板的第二流道（320）互相连通。

5.根据权利要求4所述的双层高换热效率的液冷板，其特征在于，两个所述高换热效率的液冷板的流道板（300）焊接为一体。