CN112563362A - 一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道‑微肋阵液冷板，涉及光伏电池散热技术领域。液冷板由上层微通道肋板和下层微通道肋板形成圆形双层截断微通道构成，其中，上层微通道肋板中设置微通道‑微肋阵结构的微通道，微肋阵结构使得各个微通道相互连通，均衡各微通道内的压力。冷却液在部分微通道下游因过冷沸腾产生气泡，在压力差的作用下，通过微肋阵排向其他通道，避免了较大气泡堵塞局部通道引起的传热恶化。另外，下层微通道中的冷却液与上层微通道‑微肋阵通道中冷却液流动方向相反，用于降低微通道‑微肋阵通道下游冷却液温度，解决了上层微通道肋板的冷却水在其流动方向温度分布不均的问题，实现对光伏电池的均匀和高效冷却。

Description

一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板

技术领域

本申请涉及光伏电池散热技术领域，特别是涉及一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板。

背景技术

在实际应用中，高倍聚光光伏发电技术的吸收光谱范围较宽，并且其光电转换效率高、温度适应性好、土地利用率高，对环境基本无污染，被认为是人类最有潜力的发电技术。由高倍聚光光伏电池组成的聚光模组的光电转换效率约为30-40％左右，其余的太阳光辐射能被转化为热量。可见，对聚光模组进行冷却的散热系统的性能直接影响聚光模组的光电转换效率以及长期工作稳定性。

目前用于冷却高倍聚光光伏电池的散热装置存下以问题：第一是冷却液在微通道中流动的过程中与受热面不断进行换热，其温度沿流动方向逐渐升高，导致冷却液在微通道后半段换热能力下降，使得受热面换热不均，出现局部高温的情况。

第二是利用过冷沸腾传热机理对光伏电池冷却时，冷却液吸收热量，在微通道下游产生气泡，气泡随冷却液流动逐渐长大，进而导致大气泡阻塞微通道，增大压降和泵功，产生沸腾危机，降低热沉和受热面的热交换效率的问题。

另外，由于实际加工中很难做到每个微通道表面情况一致，因此气泡随冷却液流动逐渐长大，还会导致部分微通道气化核心高于其它微通道，此时该部分微通道内更易发生沸腾现象，该部分微通道中气泡的尺寸大于其它通道中气泡的尺寸，从而导致不同微通道内流量分配不均，以及加热面温度分布不均，出现局部高温的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，采用上层微通道肋板和下层微通道肋板形成圆形双层截断微通道构成，其中，上层微通道肋板中设置微通道-微肋阵结构的微通道，冷却水因过冷沸腾产生的气泡通过微肋阵排向其他通道，避免了较大气泡堵塞局部通道；下层微通道肋中的冷却水与上层微通道肋板中的冷却水流向相反，用于冷却微通道-微肋阵通道后半段中的冷却水，解决因冷却水与光伏电池受热面不断换热导致的上层微通道肋板温度不均的问题，实现对光伏电池的均匀冷却。

本申请实施例第一方面提供一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，包括：自上而下依次连接的盖板、环形挡板以及上层微通道肋板；所述环形挡板内设置有下层微通道肋板；

所述盖板上设置有第一冷水口、第二冷水口、第一热水口、第二热水口；

所述盖板、所述环形挡板以及所述上层微通道肋板之间设置有第一冷却水通道和第一热水通道；所述盖板、所述环形挡板以及所述下层微通道肋板之间设置有第二冷却水通道和第二热水通道；

所述第一冷却水通道和所述第一热水通道均与所述上层微通道肋板上设置的第一换热结构相通，以对设置于所述上层微通道肋板底端的光伏电池进行冷却；其中，所述第一冷却水通道与所述第一冷水口连通，所述第一热水通道与所述第一热水口连通；

所述第二冷却水通道和所述第二热水通道均与所述下层微通道肋板上设置的第二换热结构相通，以对经由所述第一换热结构的与所述光伏电池换热后的冷却水进行冷却；其中，所述第二冷水口与所述第二冷却水通道连通，所述第二热水口与所述第二热水通道连通；

所述第一换热结构中的冷却水与所述第二换热结构中的冷却水的流向相反。

可选地，所述第一换热结构包括多个第一微通道；

以所述上层微通道肋板的中心为轴周向排列多个微肋片，每个微肋片的延长线上设置有多个微肋；在所述上层微通道肋板的上端形成多个所述第一微通道多个所述第一微通道靠近所述环形挡板的部分相互连通。

可选地，所述第二换热结构包括多个第二微通道；

以所述下层微通道肋板的圆心为轴周向排列多个第一肋片，在所述下层微通道肋板的上端形成多个所述第二微通道。

可选地，所述第一冷却水通道包括贯穿所述下层微通道肋板的竖直通道和入口冲击区域；所述竖直通道与所述第一冷水口连通；

多个所述第一微通道的第一开口所在曲面围成所述入口冲击区域，所述入口冲击区域与所述第一微通道连通。

可选地，所述第一热水通道包括第一环形通道、弧形通道以及冷却液流出通道；

多个所述第一微通道的第二开口所在曲面与所述环形挡板的外壁内侧之间形成所述第一环形通道，所述第一环形通道与所述第一微通道连通；

所述环形挡板的下板面开有两个相互对称的弧形凹槽；两个所述弧形凹槽与所述上层微通道肋板的上板面之间形成两个所述弧形通道，所述弧形通道与所述第一环形通道连通；所述弧形凹槽的中心开有贯穿所述环形挡板本体的冷却液流出通道；所述冷却液流出通道与所述第一热水口连通。

可选地，所述环形挡板内还设置有分流通道肋板；所述分流通道肋板连接所述下层微通道肋板；

所述分流通道肋板上设置了第一圆环，所述第一圆环的圆心与所述分流通道肋板的圆心重合，所述第一圆环的上板面与所述盖板连接；

所述下层微通道肋板上设置了第二圆环，所述第二圆环的圆心与所述下层微通道肋板的圆心重合；

所述第一圆环的中心通孔和所述第二圆环的中心通孔连接，形成所述竖直通道。

可选地，所述第二热水通道包括第二环形通道、第三环形通道以及第一弧形水槽；

所述下层微通道肋板上设置了第三圆环，所述第三圆环的半径大于所述第二圆环半径，并与所述第二圆环的圆心重合；多个所述第二微通道的第一开口所在曲面与所述第三圆环之间形成第二环形通道；所述第二环形通道与所述第二微通道连通；

所述分流通道肋板上设置了第四圆环，所述第四圆环的半径大于所述第一圆环的半径，并与所述第一圆环的圆心重合；所述第一圆环和所述第四圆环之间形成第三环形通道；所述第三环形通道与所述第二环形通道连通；

所述环形挡板内还设置有出水分流板和进水分流板；所述进水分流板连接所述分流通道肋板，所述出水分流板连接所述进水分流板；所述进水分流板的中间开有第一圆孔，所述出水分流板的中间开有第二圆孔；所述第一圆孔的内径大于所述第四圆环的外径，以使所述进水分流板穿过所述第四圆环；所述第二圆孔的内径与所述第四圆环的内径相同，以在所述第二圆孔与所述第四圆环连接时，密封所述第三环形通道；

所述出水分流板的上板面开有所述第一弧形水槽；所述第一弧形水槽分别与所述第三环形通道和所述第二热水口连通。

可选地，所述第二冷却水通道包括冷却液流入孔、第二弧形水槽、环形流道、第三微通道以及第四环形通道；

以所述分流通道肋板的圆心为轴周向排列多个第二肋片，多个所述第二肋片将所述分流通道肋板分割为多个所述第三微通道；

多个所述第二微通道的第二开口所在曲面与所述下层微通道肋板的外壁之间形成所述第四环形通道；所述第四环形通道与所述第三微通道连通；

所述出水分流板的上板面开有贯穿所述出水分流板本体的所述冷却液流入孔，所述进水分流板的上板面开有所述第二弧形水槽，所述第二弧形水槽与所述冷却液流入孔连通；

所述第一圆孔的内径大于所述第四圆环的外径，以使所述进水分流板穿过所述第四圆环后，所述第一圆孔的内壁与所述第四圆环的外壁之间形成所述环形流道；所述环形流道分别与所述第三微通道和所述第二弧形水槽连通。

可选地，所述盖板下板面中心设置有凸起圆柱；

所述凸起圆柱的直径大于所述第二圆孔的直径，以填充所述盖板与所述出水分流板之间的孔隙。

本申请实施例第二方面提供一种散热结构，包括：光伏电池、陶瓷覆铜基板以及如本申请第一方面所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板；所述陶瓷覆铜基板的一侧板面与所述光伏电池连接，另一侧板面与所述用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板连接。

本申请采用上层微通道肋板和下层微通道肋板形成圆形双层截断微通道构成，其中，上层微通道肋板中设置微通道-微肋阵结构的微通道，冷却水因过冷沸腾产生的气泡通过微肋阵排向其他通道，避免了较大气泡堵塞局部通道，提高各通道内压力分布均匀性。具体出现气泡堵塞某一微通道时，该通道压力升高，在压差作用下，该气泡将向相邻低压微通道运动，气泡沿流动方向和垂直流动方向的运动，以及微肋的存在，将大气泡分割成小气泡，进而极大的降低了气泡堵塞的风险。下层微通道肋中的冷却水与上层微通道肋板中的冷却水流向相反，用于冷却微通道-微肋阵通道后半段中的冷却水，解决因冷却水与光伏电池受热面不断换热导致的上层微通道肋板温度不均的问题，实现对光伏电池的均匀冷却。

本申请中上层微通道肋板上的第一微通道是径向膨胀的微通道，冷却水在上层微通道肋板上发生过冷沸腾，在高热流密度下，气泡在微通道中迅速伸长，利用径向扩张微通道结构中任意汽泡尾部和前部之间的不平衡表面张力来促进气泡向出口侧运动，强化换热。在不平衡的表面张力作用下，即使在低流动惯量和高热流密度条件下，细长气泡也能迅速离开第一微通道，避免了气泡增大堵塞微通道而造成的微通道堵塞的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提出的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板的爆炸图；

图2是上层微通道肋板和环形挡板的连接示意图；

图3是本申请实施例提出的散热结构的爆炸图；

图4是本申请实施例中的盖板的上板面示意图；

图5是本申请实施例中上层微通道肋板上板面的结构示意图；

图6是本申请实施例中环形挡板下板面示意图；

图7是本申请实施例冷却水的流动原理图；

图8是本申请实施例下层微通道肋板的结构示意图；

图9是本申请实施例的分流通道肋板的结构示意图；

图10是本申请实施例中出水分流板的结构示意图；

图11是本申请实施例中进水分流板的结构示意图；

图12是本申请实施例盖板下板面的示意图。

附图标记：1、盖板；11、第一冷水口；12、第二冷水口；13、第一热水口；14、第二热水口；15、凸起圆柱；16、第二螺孔；2、环形挡板；21、第一螺孔；22、弧形凹槽；23、冷却液流出通道；3、上层微通道肋板；31、微肋片；32、微肋；33、第一微通道；34、微肋阵通道；35、入口冲击区域；36、第一环形通道；37、第二螺孔；4、下层微通道肋板；41、第二圆环；42、第一肋片；43、第二微通道；44、第三圆环；45、第二环形通道；46、第四环形通道；5、分流通道肋板；51、第一圆环；52、第四圆环；53、第三环形通道；54、第二肋片；55、第三微通道；6、出水分流板；61、第二圆孔；62、第一弧形水槽；63、冷却液流入孔；7、进水分流板；71、第一圆孔；72、第二弧形水槽；8、用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板；81、第一垫片；82、第二垫片；83、第三垫片；9、光伏电池；10、陶瓷覆铜基板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1是本申请实施例提出的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板的爆炸图，如图1所示，用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，后称液冷板8包括自上而下依次连接的盖板1、环形挡板2以及上层微通道肋板3，盖板1、环形挡板2以及上层微通道肋板3之间形成腔室，环形挡板2可以是该腔室的壳体，上层微通道肋板3可以是该腔室的底板，盖板1连接环形挡板2，将该腔室密封。

图2A是上层微通道肋板和环形挡板的连接示意图，参考图2A，环形挡板2四个角分别设置有第一螺孔21，用于配合螺栓，将盖板1固定在环形挡板2上。相应的，也可以采用环形挡板2和盖板1的固定方式，将上层微通道肋板3与环形挡板2固定。盖板1上也设置有与第一螺孔21对应的第二螺孔16，上层微通道肋板3上也设置有与第一螺孔21对应的第三螺孔37。

环形挡板2内设置有下层微通道肋板4、分流通道肋板5、出水分流板6以及进水分流板7。图2B是下层微通道肋板、分流通道肋板、进水分流板以及出水分流板的连接示意图，参考图2B和图2A。上述部件的连接关系是：盖板1连接出水分流板6、出水分流板6连接进水分流板7，进水分流板7连接分流通道肋板5，分流通道肋板5连接下层微通道肋板4。相互连接的下层微通道肋板4、分流通道肋板5、出水分流板6以及进水分流板7都位于腔室内。

图3是本申请实施例提出的散热结构的爆炸图，如图3所示，液冷板8对光伏电池9进行冷却工作的过程中，上层微通道肋板3位于最上端，其上板面连接陶瓷覆铜基板10的下板面，陶瓷覆铜基板10的上板面连接光伏电池8。

陶瓷覆铜基板10的一侧板面与高倍聚光光伏电池9连接，另一侧板面与用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板8连接。

制作液冷板8时，盖板1、环形挡板2以及上层微通道肋板3自上而下依次连接，而在使用液冷板8对光伏电池9进行冷却时，将制作完成的液冷板8倒置，使得冷却水流经上层微通道肋板3，对光伏电池换热后，自本申请设置的第一热水通道和第二热水通道顺利流出液冷板8。

光伏电池8可以是高倍聚光光伏电池组成的聚光模组，高倍聚光光伏技术是指将直射到菲涅尔透镜较大面积的太阳光聚焦到小面积的太阳能电池上，通过光电转换产生电能的技术，聚光比在150-2000倍之间。

图4是本申请实施例中的盖板的上板面示意图，如图4所示；

盖板1上设置有第一冷水口11、第二冷水口12、第一热水口13、第二热水口14；其中，第一冷水口11设置在盖板1的中心位置，该位置正对上层微通道肋板3的中心，用于向液冷板8通入流向上层微通道肋板3的冷却水。第二冷水口12在盖板1上的位置正对出水分流板6上开设的冷却液流入孔的位置，用于向液冷板8通入流向下层微通道肋板4的冷却水。第一热水口13位于盖板1边缘的位置，以使上层微通道肋板3中经过换热后的冷却水流出液冷板8；第二热水口14在盖板1上的位置正对出水分流板6上开设的第一弧形水槽的位置，用于使下层微通道肋板4中经过换热后的冷却水流出液冷板8。

本申请中冷却液和冷却水所指的对象相同，都是流经微通道，与微通道接触的受热面进行换热的低温工质。

盖板1、环形挡板2以及上层微通道肋板3之间设置有第一冷却水通道和第一热水通道，第一冷却水通道和第一热水通道均与上层微通道肋板上设置的第一换热结构相通，并且，第一冷却水通道与第一冷水口11连通，第一热水通道与第一热水口13连通；以对设置于上层微通道肋板3底端的光伏电池进行冷却；盖板1、环形挡板2以及下层微通道肋板4之间设置有第二冷却水通道和第二热水通道；第二冷却水通道和第二热水通道均与下层微通道肋板4上设置的第二换热结构相通，并且，第二冷水口12与第二冷却水通道连通，第二热水口14与第二热水通道连通；以对经由第一换热结构的与光伏电池换热后的冷却水进行冷却；第一换热结构中的冷却水与所述第二换热结构中的冷却水的流向相反。

本申请中的上层微通道肋板3和下层微通道肋板4形成圆形双层截断微通道结构，冷却水从上层微通道肋板3的第一换热结构通过，对连接于上层微通道肋板3的光伏电池进行冷却，冷却水从下层微通道肋板4的第二换热结构通过，并且流向与上层微通道肋板3中的冷却水的流向相反，刚流入下层微通道肋板4的冷却水，对上层微通道肋板3中已经经过换热的冷却水进行冷却，解决上层微通道肋板3温度分布不均的问题，保证冷却水在上层微通道肋板3的第一换热结构的后半段的换热能力，避免局部高温的情况。

图5是本申请实施例中上层微通道肋板上板面的结构示意图，参考图5，详细说明第一换热结构。第一换热结构包括多个第一微通道33。在上层微通道肋板3上，以上层微通道肋板3的中心为轴周向排列多个微肋片31，每个微肋片的延长线上设置有多个微肋32，微肋32可以是圆形微肋，也可以是方向微肋。在上层微通道肋板3的上端形成多个第一微通道33，也可以看作是多个微肋片31和多个微肋32将上层微通道肋板3的上端空间分割为多个第一微通道33，多个第一微通道33靠近环形挡板的部分形成微肋阵通道34。

位于一条径向直线上的微肋片31和多个微肋32，以及与其相邻的条径向直线上的微肋片31和多个微肋32，这两条直线之间为一个第一微通道33，第一微通道33靠近上层微通道肋板3中心的部分与其他第一微通道33不相通，第一微通道33靠近环形挡板的部分形成各个微通道相互连通的微肋阵通道34。

本申请实施例通过上层微通道肋板3上设置以其中心为轴，周向排列的第一微通道33，使得上层微通道肋板3上冷却水流经的是径向膨胀的微通道，每一个第一微通道33为径向扩展结构，冷却水在上层微通道肋板3上发生过冷沸腾，在高热流密度下，气泡在微通道中迅速伸长，利用径向扩张微通道结构中任意汽泡尾部和前部之间的不平衡表面张力来促进气泡向出口侧运动，强化换热。在不平衡的表面张力作用下，即使在低流动惯量和高热流密度条件下，细长气泡也能迅速离开第一微通道33，避免了气泡增大堵塞微通道而造成的微通道堵塞的问题。

继续参考图1，第一冷却水通道包括贯穿下层微通道肋板4的竖直通道和入口冲击区域35，竖直通道与第一冷水口11，多个第一微通道33的第一开口曲面围成入口冲击区域35，入口冲击区域35与第一微通道33连通。第一微通道33的第一开口是指第一微通道33朝向入口冲击区域35的开口。贯穿下层微通道肋板4的竖直通道由分流通道肋板5圆心的通孔和其本申请圆心的通孔组成，具体在本申请其他实施例进行说明。

在本申请的另一个实施例中，分流通道肋板5上设置了第一圆环51，第一圆环51为圆柱状，第一圆环51的圆心与分流通道肋板5的圆心重合，第一圆环51的上板面与盖板1连接，下层微通道肋4板上设置了第二圆环41，第二圆环41的圆心与下层微通道肋板4的圆心重合；第一圆环51的中心通孔和第二圆环的中心通孔连接，形成竖直通道，并且第一圆环51的中心通孔直接与第一冷水口11连接，第一圆环51的上板面与盖板1连接，对第一冷水口11与第一圆环51的中心通孔的连接处进行了密封，使冷却水直接通过竖直通道流向入口冲击区域35。

本申请实施例通过设置贯穿下层微通道肋板的竖直通道，使冷却水从第一冷水口11进入液冷板8后，直接通过环形挡板2中的分流通道肋板5、下层微通道肋板4，通向上层微通道肋板3的中心，即入口冲击区域35，入口冲击区域35位于上层微通道肋板3的中心，以使进入上层微通道肋板3的冷却水从上层微通道肋板3的中心流向上层微通道肋板3的边缘，又由于第一微通道33靠近环形挡板2的部分为微肋阵通道34，那么第一微通道33的出口侧为微肋阵通道34；又因为微肋阵通道34中的各个微通道相互连通，促进不同微通道内大尺寸气泡的运动，提高各微通道内压力分布均匀性，此时当冷却水在上层微通道肋板3流经一段时间，吸收热量产生气泡，到第一微通道33的后半段微肋阵通道34时，气泡增大，堵塞微肋阵通道34中某一微通道时，该微通道压力升高，在压差作用下，气泡将向相邻低压微通道运动，气泡沿流动方向和垂直流动方向的运动，同时微肋34将大气泡分割成小气泡，进一步降低了气泡堵塞的风险。

图6是本申请实施例中环形挡板下板面示意图，参考图2和图6，说明本申请第一热水通道的结构。多个第一微通道33的第二开口所在曲面与环形挡板2的外壁内侧之间形成第一环形通道36，第一环形通道36与第一微通道33连通。

第一微通道33的第二开口是指第一微通道33朝向环形挡板2的开口。由于冷却水直接通入入口冲击区域35，入口冲击区域35的冷却水通过第一微通道33的第一开口流向第一微通道33，从第一微通道33的第二开口流出第一微通道33，汇集到第一环形通道36。因此，冷却水在上层微通道肋板3的流动距离小于环形挡板内径的一半，本申请实施例设置第一冷却水通道，以及第一微通道33与第一冷却水通道的连接方式，减少了冷却水在上层微通道肋板3的流动距离，即减少了冷却水与受热面的接触时间，避免冷却水温度的过度升高。

并且，本申请实施例上层微通道肋板3通入冷却水，结合了冲击射流和微通道流动沸腾的径向膨胀微通道原理，冷却水入(入口冲击区域35)在上层微通道肋板3中心，相较于矩形微通道热沉，微通道长度变短，温差和压降减小。肋板中心入口的设计使得冷却水较均匀进入各个第一微通道33，在第一微通道33后半段微肋阵的形式，加强了各第一微通道33冷却水之间的混掺，使冷却水分布更加均匀。

环形挡板2的下板面开有两个相互对称的弧形凹槽22；两个弧形凹槽22与上层微通道肋板3的上板面之间形成两个弧形通道，弧形通道与第一环形通道36连通；弧形凹槽22的中心开有贯穿环形挡板2本体的冷却液流出通道23；冷却液流出通道23与第一热水口连通13。

参考图7是本申请实施例冷却水的流动原理图，参考图7，冷却水通过第一冷水口11注入液冷板8，穿过分流通道肋板5中心通孔和下层微通道肋板的中心通孔，进入上层微通道肋板中心的入口冲击区域35。冷却水在第一微通道33内流动的过程中，光伏电池产生的热量迅速传导进冷却水中，光伏电池的温度得以降低。冷却水吸收热量后，进入第一环形通道36内，再汇聚到与第一环形通道36连通的弧形凹槽22内，进一步通过贯穿环形挡板2本体的冷却液流出通道23流出液冷板，通过第一热水口13排出。

图8是本申请实施例下层微通道肋板的结构示意图，参考图8说明第二换热结构。第二换热结构包括多个第二微通道43。

在下层微通道肋板4上，以下层微通道肋板4的圆心为轴设置周向排列多个第一肋片42，在下层微通道肋板(4)的上端形成多个第二微通道(43)，也可以看作多个第一肋片42将下层微通道肋板4的上端空间分割为多个第二微通道43。下层微通道肋板4上还设置了第三圆环44，第三圆环44的半径大于所述第二圆环41半径，并与第二圆环41的圆心重合，第二圆环41与第三圆环44为同心圆环，并且第三圆环44位于下层微通道肋板4的半径的中间部分，以使第二微通道43为第一环形通道33的一半，相较于第一环形通道33，第二微通道43为截断通道。

多个第二微通道43的第一开口所在曲面与第三圆环44之间形成第二环形通道45。第二微通道43的第一开口是指第二微通道43朝向第二环形通道45一侧的开口。显然，第二环形通道45与第二微通道43连通。

分流通道肋板上设置了第四圆环52，第四圆环52的半径大于第一圆环51的半径，并与第一圆环51的圆心重合；第一圆环51与第四圆环52为同心圆环。第一圆环51和第四圆环52之间形成第三环形通道53；第三环形通道53与第二环形通道45连通。第四圆环52的高度大于第一肋片42的高度。

相互连接的下层微通道肋板4、分流通道肋板5、出水分流板6以及进水分流板7之间形成冷却水在环形挡板2内的流道，即第二热水通道和第二冷却水通道。

进水分流板7的中间开有第一圆孔71，出水分流板6的中间开有第二圆孔61；第一圆孔71的内径大于第四圆环52的外径，以使进水分流板7穿过第四圆环52；第二圆孔61的内径与第四圆环52的内径相同，以在第二圆孔61与第四圆环52连接时，密封第三环形通道53。第四圆环52的高度小于第一圆环51的高度。

出水分流板6的上板面开有第一弧形水槽62；第一弧形水槽62分别与第三环形通道53和第二热水口14连通。

第二热水通道包括第二环形通道45、第三环形通道53以及第一弧形水槽62。

图9是本申请实施例的分流通道肋板的结构示意图，参考图9，第二冷却水通道包括冷却液流入孔63、第二弧形水槽72、环形流道、第三微通道53以及第四环形通道46；

在分流通道肋板5上，以分流通道肋板5的圆心为轴周向排列多个第二肋片54，多个第二肋片54将分流通道肋板5分割为多个第三微通道55；

多个第二微通道43的第二开口所在曲面与下层微通道肋板4的外壁之间形成第四环形通道46；第四环形通道46与第三微通道55连通；第二微通道43的第二开口是指第二微通道43朝向环形挡板2的开口。由于下层微通道肋板4的外径与环形挡板2的内径匹配，分流通道肋板5的外径小于下层微通道肋板4的内径，所以分流通道肋板5连接下层微通道肋板4后，分流通道肋板5的与环形挡板之间具有间隙，冷却水通过该间隙，从分流通道肋板5的第三微通道55流出后，向下流入第四环形通道46。

图10是本申请实施例中出水分流板的结构示意图，图11是本申请实施例中进水分流板的结构示意图，参考图10和图11，出水分流板6的上板面开有贯穿出水分流板本体的冷却液流入孔63，进水分流板的上板面开有第二弧形水槽72，第二弧形水槽72与所述冷却液流入孔63连通。

第一圆孔71的内径大于第四圆环52的外径，以使进水分流板7穿过第四圆环52后，第一圆孔71的内壁与第四圆环52的外壁之间形成环形流道；环形流道分别与第三微通道53和第二弧形水槽72连通。第二弧形水槽具体为半圆形凹槽。

继续参考图7，说明下层微通道肋板中冷却水的流入路径和流出路径。冷却液流入孔63与第二冷水口12匹配，冷却水从第二冷水口12注入液冷板8，通过出水分流板6的冷却液流入孔63流入进水分流板7上的第二弧形水槽72，通过第一圆孔71的内壁与第四圆环52的外壁之间的间隙，即环形流道流入分流通道肋板5的第三微通道55，冷却水通过第三微通道55后，从分流通道肋板5的边缘向下流动，进入下层微通道肋板4的第四环形通道46，位于第四环形通道46的冷却水进一步流入第二微通道43，冷却水通过第二微通道43后，流入第二环形通道45，再流经第三环形通道53，流向出水分流板第一弧形水槽62，第一弧形水槽62与第二热水口14连通，第一弧形水槽62中的冷却水通过第二热水口14流出液冷板8。第一弧形水槽具体为半圆形凹槽。

根据下层微通道肋板4中冷却水的流入路径和流出路径可知，冷却水在下层微通道肋板4中，从下层微通道肋板4的边缘通过第二微通道43的第二开口流入第二微通道43，冷却水在下层微通道肋板4的流向是朝向下层微通道肋板4圆心向内的方向，而冷却水在上层微通道肋板3的流向是朝向环形挡板向外的方向，进而使得上层微通道肋板3和下层微通道肋板4这两层微通道内的冷却水逆流。由于第二微通道43对应第一微通道33的出口方向，因此第二微通道43流经的冷却水能够对第一微通道33出口处的冷却水进行冷却，在对应第一微通道33一半距离处排出，第一微通道33出口处的冷却水已经在上层微通道肋板3上流经一段时间，本申请的上述设置避免了上层微通道肋板3的冷却水的温度过度升高。

图12是本申请实施例盖板下板面的示意图，盖板1下板面是指盖面1与出水分流板6连接的一面。盖板1下板面中心设置有凸起圆柱15，凸起圆柱15的直径大于第二圆孔61的直径，以填充盖板1与出水分流板6之间的孔隙，隔绝了流入上层微通道肋板3的冷却水、流出上层微通道肋板3的冷却水、流入下层微通道肋板4的冷却水以及流出下层微通道肋板4的冷却水之间可能的热量交换，即本申请通过盖板1、出水分流板6、进水分流板7与下层微通道肋板4之间的配合连接，在盖板1、环形挡板2以及上层微通道肋板3之间构成了互相不影响的四条冷却水通道，即：互相不影响的第一冷却水通道、第一热水通道、第二冷却水通道以及第二热水通道。

在本申请的一种示例中，盖板1与出水分流板6之间还可以设置有第一垫片81、出水分流板6和进水分流板7之间也可以设置有第二垫片82，环形挡板2与上层微通道肋板3之间也可以设置有第三垫片83。盖板1和垫片可采用耐腐蚀的不锈钢板制作，出水分流板6和进水分流板7可以采用绝热性好的材料制作，上层微通道肋板3和下层微通道肋板4采用导热性好的材料，如例铜制作。

在该示例中，光伏电池的尺寸为10mm×10mm，盖板1的尺寸为12.8mm×10.7mm×0.3mm，第一冷水口、第二冷水口、第一热水口以及第二热水口的外径是1mm，内径是0.8mm，盖板1四周还有4个直径为0.6mm的螺栓孔，便于盖板1和上层微通道肋板3与环形挡板2的固定，防止环形挡板2内的冷却水泄露。进水分流板7和出水分流板6均为直径为9.9mm，高度为0.3mm的圆柱形，第二圆孔62的直径为4.3mm，冷却液流入孔63的直径为0.8mm，第一弧形水槽和第二弧形水槽的直径是7.8mm，第一圆孔71的直径是4.7mm。

分流通道肋板5的外径是7.9mm，第一圆环的中心通孔的直径是0.8mm，第三环形通道的内径为3.4mm,外径为3.9mm，第一肋片42和第二肋片54高度为1.5mm，分流通道肋板5和下层微通道肋板4上均共36根肋片均匀分布在圆四周，第一肋片42和第二肋片54为1.75mm。第一圆环51顶端与盖板1底面相接触，达到密封上层微通道肋板3的第一冷水口11的目的。

下层微通道肋板4的外径为9.9mm，第一肋片高度为0.15mm，第二圆环41与第三圆环44之间形成隔离环，隔离环防止下层微通道肋板4的热量传递进入第一冷却水通道中。

上层微通道肋板3的尺寸为12.8mm×10.7mm×0.3mm，入口冲击区域35的直径为0.8mm，微肋片31和微肋32的高度均为0.15mm，微肋片31长度为2.1mm，共36根均匀分布。

环形挡板2的尺寸为12.8mm×10.7mm×2mm，冷却液流出通道23的直径为9.9mm，弧形凹槽22的内径为9.9mm，外径为12.3mm，

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (9)

1.一种用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，包括：

自上而下依次连接的盖板(1)、环形挡板(2)以及上层微通道肋板(3)；所述环形挡板(2)内设置有下层微通道肋板(4)；

所述盖板(1)上设置有第一冷水口(11)、第二冷水口(12)、第一热水口(13)、第二热水口(14)；

所述盖板(1)、所述环形挡板(2)以及所述上层微通道肋板(3)之间设置有第一冷却水通道和第一热水通道；所述盖板(1)、所述环形挡板(2)以及所述下层微通道肋板(4)之间设置有第二冷却水通道和第二热水通道；

所述第一冷却水通道和所述第一热水通道均与所述上层微通道肋板(3)上设置的第一换热结构相通，以对设置于所述上层微通道肋板(3)底端的光伏电池(9)进行冷却；其中，所述第一冷却水通道与所述第一冷水口(11)连通，所述第一热水通道与所述第一热水口(13)连通；

所述第二冷却水通道和所述第二热水通道均与所述下层微通道肋板(4)上设置的第二换热结构相通，以对经由所述第一换热结构的与所述光伏电池(9)换热后的冷却水进行冷却；其中，所述第二冷水口(12)与所述第二冷却水通道连通，所述第二热水口(14)与所述第二热水通道连通；

所述第一换热结构中的冷却水与所述第二换热结构中的冷却水的流向相反。

2.根据权利要求1所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述第一换热结构包括多个第一微通道(33)；

以所述上层微通道肋板(3)的中心为轴周向排列多个微肋片(31)，每个微肋片(31)的延长线上设置有多个微肋(32)，在所述上层微通道肋板(3)的上端形成多个所述第一微通道(33)多个所述第一微通道(33)靠近所述环形挡板(2)的部分形成微肋阵通道(34)。

3.根据权利要求1所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述第二换热结构包括多个第二微通道(43)；

以所述下层微通道肋板(4)的圆心为轴周向排列多个第一肋片(42)，在所述下层微通道肋板(4)的上端形成多个所述第二微通道(43)。

4.根据权利要求2所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述第一冷却水通道包括贯穿所述下层微通道肋板(4)的竖直通道和入口冲击区域(35)；所述竖直通道与所述第一冷水口(11)连通；

多个所述第一微通道(33)的第一开口所在曲面围成所述入口冲击区域(35)，所述入口冲击区域(35)与所述第一微通道(33)连通。

5.根据权利要求2所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述第一热水通道包括第一环形通道(36)、弧形通道以及冷却液流出通道(23)；

多个所述第一微通道(33)的第二开口所在曲面与所述环形挡板(2)的外壁内侧之间形成所述第一环形通道(36)，所述第一环形通道(36)与所述第一微通道(33)连通；

所述环形挡板(2)的下板面开有两个相互对称的弧形凹槽(22)；两个所述弧形凹槽(22)与所述上层微通道肋板(3)的上板面之间形成两个所述弧形通道，所述弧形通道与所述第一环形通道(36)连通；所述弧形凹槽(22)的中心开有贯穿所述环形挡板(2)本体的冷却液流出通道(23)；所述冷却液流出通道(23)与所述第一热水口(13)连通。

6.根据权利要求2所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述环形挡板(2)内还设置有分流通道肋板(5)；所述分流通道肋板(5)连接所述下层微通道肋板(4)；

所述分流通道肋板(5)上设置了第一圆环(51)，所述第一圆环(51)的圆心与所述分流通道肋板(5)的圆心重合，所述第一圆环(51)的上板面与所述盖板(1)连接；

所述下层微通道肋板(4)上设置了第二圆环(41)，所述第二圆环(41)的圆心与所述下层微通道肋板(4)的圆心重合；

所述第一圆环(51)的中心通孔和所述第二圆环(41)的中心通孔连接，形成所述竖直通道。

7.根据权利要求6所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述第二热水通道包括第二环形通道(45)、第三环形通道(53)以及第一弧形水槽(62)；

所述下层微通道肋板(4)上设置了第三圆环(44)，所述第三圆环(44)的半径大于所述第二圆环(41)半径，并与所述第二圆环(41)的圆心重合；多个所述第二微通道(43)的第一开口所在曲面与所述第三圆环(44)之间形成第二环形通道(45)；所述第二环形通道(45)与所述第二微通道(43)连通；

所述分流通道肋板(5)上设置了第四圆环(52)，所述第四圆环(52)的半径大于所述第一圆环(51)的半径，并与所述第一圆环(51)的圆心重合；所述第一圆环(51)和所述第四圆环(52)之间形成第三环形通道(53)；所述第三环形通道(53)与所述第二环形通道(45)连通；

所述环形挡板(2)内还设置有出水分流板(6)和进水分流板(7)；所述进水分流板(7)连接所述分流通道肋板(5)，所述出水分流板(6)连接所述进水分流板(7)；所述进水分流板(7)的中间开有第一圆孔，所述出水分流板(6)的中间开有第二圆孔(61)；所述第一圆孔的内径大于所述第四圆环(52)的外径，以使所述进水分流板(7)穿过所述第四圆环(52)；所述第二圆孔(61)的内径大于所述第四圆环(52)的内径并且小于所述第四圆环(52)的外径，以在所述第二圆孔(61)与所述第四圆环(52)连接时，密封所述第三环形通道(53)；

所述出水分流板(6)的上板面开有所述第一弧形水槽(62)；所述第一弧形水槽(62)分别与所述第三环形通道(53)和所述第二热水口(14)连通。

8.根据权利要求7所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述第二冷却水通道包括冷却液流入孔(63)、第二弧形水槽(72)、环形流道、第三微通道(55)以及第四环形通道(46)；

以所述分流通道肋板(5)的圆心为轴周向排列多个第二肋片(54)，多个所述第二肋片(54)将所述分流通道肋板(5)分割为多个所述第三微通道(55)；

多个所述第二微通道(43)的第二开口所在曲面与所述下层微通道肋板(4)的外壁之间形成所述第四环形通道(46)；所述第四环形通道(46)与所述第三微通道(55)连通；

所述出水分流板(6)的上板面开有贯穿所述出水分流板(6)本体的所述冷却液流入孔(63)，所述进水分流板(7)的上板面开有所述第二弧形水槽(72)，所述第二弧形水槽(72)与所述冷却液流入孔(63)连通；

所述第一圆孔(71)的内径大于所述第四圆环(52)的外径，以使所述进水分流板(7)穿过所述第四圆环(52)后，所述第一圆孔(71)的内壁与所述第四圆环(52)的外壁之间形成所述环形流道；所述环形流道分别与所述第三微通道(55)和所述第二弧形水槽连通。

9.根据权利要求6所述的用于高倍聚光光伏电池冷却的微通道-微肋阵液冷板，其特征在于，所述盖板(1)下板面中心设置有凸起圆柱(15)；

所述凸起圆柱(15)的直径大于所述第二圆孔(61)的直径，以填充所述盖板(1)与所述出水分流板(6)之间的孔隙。

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