CN112135486A - 一种液冷板及柔性冷板组件 - Google Patents

Abstract

一种柔性冷板组件，包括若干个液冷板，液冷板包括贴设于发热器件上的弧形板体，弧形板体上设有进液口、出液口及连通进液口和出液口的流道；液冷板沿发热器件外壁周向分布，相邻两液冷板之间通过柔性连通装置相连通，安装时，柔性连通装置使得液冷板之间的相对位置可调以弥补加工误差带来的装配误差从而实现弧形板体与发热器件的良好贴合；以发热器件周向为基准，首个液冷板的进液口上安装进液接头，尾个液冷板的出液口上安装出液接头。本发明通过具备柔韧性的柔性连通装置连接相邻液冷板，使得液冷板之间的相对位置关系可在一定空间范围内适当调节，从而弥补加工误差带来的装配误差，实现液冷板与发热器件的良好贴合，进一步提高散热效果。

Description

一种液冷板及柔性冷板组件

技术领域

本发明属于散热装置技术领域，特别涉及一种液冷板及柔性冷板组件。

背景技术

目前电子元器件的液冷散热器结构多为平板式，电子元器件与散热器良好贴合，通过散热器内部循环的冷却水将器件的热量带走，从而保证器件在合适的温度范围内长期有效工作。但对于异形结构的电子元器件，平板式散热器不能与器件良好贴合，无法有效带走热量。

柔性散热装置以其独特的柔韧性，保证在低安装压力下能够充分接触器件表面，成为了异形结构电子设备冷却的一个重要研究方向。柔性散热装置主要从材料入手，采用金属或非金属材料，通过一定的工艺手段制造出带有流道的柔性散热器。由于柔性非金属材料的导热系数较低，一般只有0.2W/m·K，所以对于高热流密度的发热器件无法实现有效的散热功能，再加上结构强度较低，因此应用范围及应用数量不及金属材料散热装置。金属材料的导热系数较高，但柔韧性较差，无法自由折弯变形，不易完全贴合发热器件表面，则散热效果不佳。综上，目前还没有一款兼具柔性调节功能及优异散热性能的弧形或柱形发热器件专用散热器。

发明内容

为解决现有液冷散热器无法适用于异形电子元器件，尤其是弧形或柱面发热器件进行良好散热的技术问题，本发明提出一种液冷板及柔性冷板组件。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种液冷板，包括贴设于外壁呈弧形或柱形的发热器件上的弧形板体，所述弧形板体上设有进液口和出液口，进液口通过弧形板体内部开设的流道与出液口连通。

前述的液冷板，其中所述流道呈S形分布。

前述的液冷板，其中所述流道包括多条相互平行且贯通弧形板体的子流道以及连通相邻两子流道的连接段，该连接段开设于弧形板体的上下端面并通过与弧形板体密封相连的盖板进行封盖。

前述的液冷板，其中所述液冷板通过绷带或者卡箍对弧形板体外壁提供的径向压力使得弧形板体与发热器件贴合固定。

本发明的柔性冷板组件采用以下技术方案：柔性冷板组件，包括若干个依次串联连通的液冷板，每个液冷板包括贴设于外壁呈弧形或柱形的发热器件上的弧形板体，弧形板体上设有进液口和出液口，进液口通过弧形板体内部开设的流道与出液口连通；若干个液冷板沿发热器件外壁周向分布，相邻两液冷板之间通过柔性连通装置相连通，安装时，柔性连通装置使得液冷板之间的相对位置可调以弥补加工误差带来的装配误差从而实现各弧形板体与发热器件的进一步贴合；以发热器件周向为基准，首个液冷板的进液口上安装进液接头，尾个液冷板的出液口上安装出液接头，进液接头和出液接头分别与外部供液系统相连接。

前述的柔性冷板组件，其中柔性连通装置包括软管和设于软管两端的接头，其中软管一端接头与液冷板的出液口相连通，另一端接头与另一相邻液冷板的进液口相连通。

前述的柔性冷板组件，其中所述流道呈S形分布。

前述的柔性冷板组件，其中流道包括多条相互平行且贯通弧形板体的子流道以及连通相邻两个子流道的连接段，该连接段开设于弧形板体的上下端面并通过与弧形板体密封相连的盖板进行封盖。

前述的柔性冷板组件，其中盖板以搅拌摩擦焊的方式与弧形板体焊接从而对连接段顶部进行密封。

前述的柔性冷板组件，其中柔性冷板组件通过绷带或卡箍对各液冷板外壁施加的径向压力使得弧形板体与发热器件紧密贴合并固定。

本发明提出一种适合外壁呈弧形或柱形发热器件的柔性冷板组件，其中液冷板采用具有高导热性能的铝合金，外表面为可调弧面结构，通过柔性连通装置实现多个液冷板的连接组合，并具有一定的柔性调节功能，使得弧形液冷板之间的相对位置关系可以适当调节，从而可以弥补加工误差带来的装配误差，进一步确保液冷板与发热器件或设备进行良好接触并进行高效散热。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明具体实施例中液冷板的立体图。

图2是本发明具体实施例中液冷板的内部结构示意图。

图3是图2的正视结构示意图。

图4是本发明具体实施例中液冷板加工子流道后的示意图。

图5是本发明具体实施例中液冷板与柱形发热器件配合时的示意图。

图6是本发明具体实施例中柔性冷板组件的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例作进一步的详细说明。

本发明提出的柔性冷板组件的具体实施例，如图1至图6所示，包括若干个依次串联连通的液冷板1，每个液冷板包括贴设于外壁呈弧形或柱形的发热器件A上的弧形板体11，考虑轻量化和导热系数，液冷板的材料优选用铝合金。设计时，弧形板体11所对应的内侧圆半径与发热器件A的外径相同，以便于良好贴合，如图5所示，本实施例中的发热器件A为柱形发热器件；具体的，弧形板体11上设有进液口12和出液口13，进液口通过弧形板体内部开设的流道14与出液口连通；若干个液冷板1沿发热器件外壁周向分布，相邻两液冷板之间通过柔性连通装置相连通，该柔性连通装置包括软管21和设于软管两端的接头22，其中软管一端的接头与液冷板的出液口相连通，另一端接头与另一相邻液冷板的进液口相连通；安装时，由于软管具有柔韧性，可使得液冷板之间的相对位置可以适当调节，这样可以弥补液冷板或发热器件的加工误差所带来的装配误差，从而实现各弧形板体内壁与发热器件外壁的进一步贴合；值得说明的是，这里所描述的进一步贴合是指液冷板与发热器件之间实现良好贴合或完全贴合，由于初步贴设液冷板时，若采用根据发热器件尺寸定制的刚性连接的冷板组件，则无法调节液冷板之间的位置，此时需发热器件外径尺寸与刚性冷板组件内壁完全一致才能确保二者良好贴合，但这在实际生产制造中存在较大难度和较高成本，假如其中一个液冷板存在加工误差，不仅可能导致该存在误差的液冷板内壁与发热器件外壁由面接触直接变成点接触，导致接触面积大幅度减小、散热性能降低，还可能影响其它液冷板的贴合效果；因此柔性相连的液冷板组件可以解决该技术问题，为加工及安装过程均留有可操作的余地，允许存在难以避免的微小误差；调整时，经过适当的改变液冷板位置可使得冷板的弧形内壁与发热器件的弧面外壁正好相对应并便于完全贴合，从而完成上述的初步贴设后的进一步校正贴合。另外，软管根据使用环境的不同可以为橡胶软管或特氟龙软管。

以发热器件周向为基准，首个液冷板的进液口上安装进液接头3，尾个液冷板的出液口上安装出液接头4，进液接头和出液接头分别与外部供液系统相连接，外部供液系统提供循环流动的冷却液将发热器件的热量带走。本实施例中，在各弧形板体的进/出液口周围设置螺孔15，无论是柔性连通装置中的接头，还是所述的进液接头和出液接头，均是通过螺栓与该螺孔配合从而将各接头的法兰端密封固定在弧形板体上。

作为优选，流道14呈S形分布，流道包括多条相互平行且沿高度方向贯通弧形板体的子流道141以及连通相邻两个子流道的连接段142，子流道的加工方式具体参考图4，可通过深孔钻加工或挤压型材成型；流道直径依据弧形板体的厚度进行设计，本实施例中，弧形板体厚度为10mm，流道直径为4mm。为使多个子流道依次首尾连通形成S形流道且保证连接处良好的密封性，连接段开设于弧形板体的上/下端面，并通过与弧形板体密封相连的盖板16进行封盖，盖板16优选以搅拌摩擦焊的方式与弧形板体11焊接从而对连接段142顶部进行密封，进一步保证液冷板的整体强度及密封性。

安装固定时，柔性冷板组件通过绷带或卡箍对各液冷板外壁施加的径向压力使得弧形板体与发热器件紧密贴合并固定；在其它实施例中，也可以在弧形板体11内壁涂覆导热胶来进行贴合固定，但是值得说明的是，采用绷带或卡箍的方案相比于涂胶方式更佳，因为此类对液冷板外壁施加压力的固定件在实际装配时，可对弧形面板施加的较大压力使得弧形面板产生微小形变，即朝向发热器件弯折使得二者确保更大接触面积，例如铝合金材料制成的板体具备塑性形变能力，因此一定程度上可以辅助促进液冷板与发热器件在外力作用下完全紧密贴合，以更进一步的提高散热能力。

工作时，外部供液系统提供的冷却液经进液接头进入首个液冷板，然后依次通过串接的液冷板后将发热器件的热量带走，并通过尾个液冷板的出液接头回到外部供液系统，经冷却后重新回流至冷板组件从而实现冷却液在柔性冷板组件内部循环流动，实现高效散热。本实施例中，设置四个液冷板并通过三个柔性连通装置进行依次柔性串联连通，但本发明对液冷板的数量不作限制，其它实施例中至少设置两个液冷板，并且根据发热器件的大小和散热功耗，液冷板的高度、弧度以及数量可以调整，用以控制液冷板与发热器件表面的接触面积，接触面积越大，则散热效果越好。

本发明液冷板的实施例，如图1至图5所示，其结构与上述柔性冷板组件实施例中的液冷板结构相同，此处不作赘述；弧形液冷板也可单独使用，通过与适配异形发热器件良好接触并增加与发热器件的接触面积从而提高散热能力，通过在进液口和出液口配置对应接头连通至外部供液系统实现循环冷却功能，从而适用于弧形或柱形外壁的发热器件或设备。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种液冷板，其特征在于：包括贴设于外壁呈弧形或柱形的发热器件上的弧形板体，所述弧形板体上设有进液口和出液口，进液口通过弧形板体内部开设的流道与出液口连通。

2.根据权利要求1所述的一种液冷板，其特征在于：所述流道呈S形分布。

3.根据权利要求2所述的一种液冷板，其特征在于：所述流道包括多条相互平行且贯通弧形板体的子流道以及连通相邻两子流道的连接段，该连接段开设于弧形板体的上下端面并通过与弧形板体密封相连的盖板进行封盖。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种液冷板，其特征在于：所述液冷板通过绷带或者卡箍对弧形板体外壁提供的径向压力使得弧形板体与发热器件贴合固定。

5.柔性冷板组件，包括若干个依次串联连通的液冷板，其特征在于：液冷板包括贴设于外壁呈弧形或柱形的发热器件上的弧形板体，弧形板体上设有进液口和出液口，进液口通过弧形板体内部开设的流道与出液口连通；若干个液冷板沿发热器件外壁周向分布，相邻两液冷板之间通过柔性连通装置相连通，安装时，柔性连通装置使得液冷板之间的相对位置可调以弥补加工误差带来的装配误差从而实现各弧形板体与发热器件的进一步贴合；以发热器件周向为基准，首个液冷板的进液口上安装进液接头，尾个液冷板的出液口上安装出液接头，进液接头和出液接头分别与外部供液系统相连接。

6.根据权利要求5所述的柔性冷板组件，其特征在于：柔性连通装置包括软管和设于软管两端的接头，其中软管一端接头与液冷板的出液口相连通，另一端接头与另一相邻液冷板的进液口相连通。

7.根据权利要求5所述的柔性冷板组件，其特征在于：所述流道呈S形分布。

8.根据权利要求7所述的柔性冷板组件，其特征在于：流道包括多条相互平行且贯通弧形板体的子流道以及连通相邻两个子流道的连接段，该连接段开设于弧形板体的上下端面并通过与弧形板体密封相连的盖板进行封盖。

9.根据权利要求8所述的柔性冷板组件，其特征在于：盖板以搅拌摩擦焊的方式与弧形板体焊接从而对连接段顶部进行密封。

10.根据权利要求5至9所述的柔性冷板组件，其特征在于：柔性冷板组件通过绷带或卡箍对各液冷板外壁施加的径向压力使得弧形板体与发热器件紧密贴合并固定。

Images