CN114630566A - 一种多层分流液冷板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及了一种多层分流液冷板，包括主换热板、进口导流板、出口导流板、进出口管道及进出口接头，主换热板、进口导流板及出口导流板从上到下堆叠组成液冷板芯体，主换热板由盖板、翅片、封条、隔板组成，封条与翅片通道进出口之间留有空隙，所述隔板上有两排节流孔，进口导流板及出口导流板上刻有导流槽及汇流槽，进出口管道内空腔分别与进出口导流板的导流槽及汇流槽连通，位于芯体两侧；进出口接头内部螺纹孔与进出口管道空腔连通。本发明的多层分流液冷板将传统平面分流结构变为空间三明治分流结构，具有分流均匀、结构紧凑的优点，适用于受限空间条件下的电子器件散热。
Description
技术领域
本发明涉及一种液冷板，特别涉及一种在电子器件、高温部件等工业中使用的多层分流液冷板。
背景技术
随着电子器件集成度的不断提高，各类电子器件的发热功率和热流密度也大幅提高，对液冷板的散热性能提出了更高的要求。液冷板作为一种具有高传热性能的散热装置，适用于高热流密度散热领域，已被广泛应用于高功率电子器件散热、动力电池散热等。传统的液冷板的导流装置采用平面结构布局，例如在专利CN102767983A中，主换热流道及进出口分流流道位于同一平面上构成Z字形流体通道，占地面积较大，难以满足在平面空间有限情况下的高热流电子器件的散热需求。而对于类似的多层结构，例如在专利CN112106190A及专利CN111052360A中，采用喷射式冷却，没有对应的导流槽结构以实现较好的分流效果，流动的均匀性差，导致液冷板的工作稳定性和均温性较差，难以满足对于高热流电子器件的高均温性散热需求。
发明内容
为了克服上述不足之处，本发明的目的在于提供一种多层分流液冷板，将传统平面分流结构变为空间堆叠分流结构，可以有效减小平面尺寸，以满足在平面空间有限情况下的高热流密度电子器件的散热冷却要求。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种多层分流液冷板，其特征在于，包括主换热板、进口导流板、出口导流板、进出口管道及进出口接头，主换热板、进口导流板及出口导流板从上到下堆叠组成液冷板芯体，该堆叠顺序可以降低主换热板温度，提高换热能力，同时可以减小主换热板温升，提高液冷板均温性，主换热板由盖板、翅片、封条、隔板组成，封条与翅片通道进出口之间留有空隙，隔板上有两排节流孔，进口导流板及出口导流板上刻有导流槽及汇流槽，进出口管道内空腔分别与进出口导流板的导流槽及汇流槽连通，位于芯体两侧；进出口接头内部螺纹孔与进出口管道空腔连通。
进一步地，所述翅片为错齿翅片或者波纹翅片或者多孔翅片，这样破坏了冷却工质的边界层，大大提高了装置的换热能力，封条厚度与翅片高度相同，包围翅片四周，与翅片通道进出口之间留有空隙，封条及翅片位于盖板下侧。
进一步地，所述隔板上钻有两排节流孔，节流孔为圆孔或方孔，节流孔前后流道突缩突扩，对流动起一定的缓冲降速作用，使不同流道的冷却工质在流经节流孔之后的压力分布更加均匀，分流效果更好，提高了液冷板的流动均匀性，节流孔与翅片和封条之间的空隙连通，隔板位于翅片与封条下。
进一步地，所述进口导流板上通过机加工刻有一次导流槽及二次导流槽，二次导流槽通道出口处留有空隙，空隙与隔板上节流孔连通，进口导流板上钻有一排节流孔，该节流孔与隔板上节流孔连通，进口导流板位于隔板下。
进一步地，所述出口导流板上通过机加工刻有一次汇流槽及二次汇流槽，一次汇流槽通道出口处留有空隙，空隙与进口导流板上节流孔连通，出口导流板通道内冷却工质的流动方向与进口导流板相同，出口导流板下表面打磨光滑平整，出口导流板位于液冷板芯体最下层。
进一步地，所述进口管道表面与液冷板芯体表面水平，其内部空腔与进口导流板的一次导流槽通道连通，进口管道焊接于液冷板窄端一侧。
进一步地，所述出口管道表面与液冷板芯体表面水平，其内部空腔与出口导流板的二次汇流槽通道连通，出口管道焊接于液冷板窄端的另一侧。
进一步地，所述进口接头内部钻有螺纹孔，进口螺纹孔与进口管道空腔通过进口管道上通孔连通，进口接头焊接于进口管道下侧或者水平侧，出口接头内部同样钻有螺纹孔，出口螺纹孔与出口管道空腔通过出口管道通孔连通，出口接头焊接于出口管道下侧或者水平侧，且与进口接头呈中心对称布置。
本发明具有以下优点：
(1)本发明所述液冷板结构紧凑，将传统平面上的分流结构变为空间上堆叠而成的三明治分流结构，加工方便，适用于高均温性要求的长窄型器件的冷却散热，尤其适用于高热流密度的电子器件的冷却散热，在主换热流道不变的情况下，液冷板面积和质量可以大幅度减小。
(2)本发明所述液冷板中主换热流道的进出口位于长侧，相比于传统的窄侧进出口流道结构，其换热流道数目更多，单个换热流道长度更短，在液冷板总流量相同的情况下，由于降低了冷却工质在主换热通道中的流速及流动长度，减小了液冷板的流动阻力；在主换热通道中流速相同的情况下，由于增大了液冷板总流量，降低了在冷却过程中冷却工质的局部温升。同时，节流孔和导流槽、汇流槽的存在避免了通道数目增多带来的流动不均匀性，进一步增强了液冷板的均温性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例。其中：
图1为本发明的拆解图。
图2为本发明的整体图。
图3为盖板示意图。
图4为翅片及封条示意图。
图5为隔板示意图。
图6为进口导流板示意图。
图7为出口导流板示意图。
图8为进口管道及进口接头示意图。
图9为出口管道及出口接头示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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保护范围的限制。
如图2所示，一种多层分流液冷板，包括主换热板1、进口导流板13、出口导流板18、进口管道2、出口管道3、进口接头4及出口接头5，所述主换热板1由盖板6、翅片8、封条9、隔板11组成，主换热板1与进口导流板13及出口导流板18从上到下堆叠组成液冷板芯体7，进口接头4与出口接头5呈中心对称布置。
如图3所示，盖板6为金属薄板，位于主换热板1最上层，也是液冷板芯体7最上层。
如图4所示，翅片8为错齿翅片，封条9厚度与翅片8高度相同，包围翅片四周，封条9与翅片8通道进出口之间留有空隙10，封条9及翅片8位于盖板6下侧，两者位于同一层。
如图5所示，隔板11上钻有两排节流孔12，通过两排节流孔12的节流作用使冷却工质的流动更加均匀，节流孔12与翅片8和封条9之间的空隙10连通，隔板11位于翅片8与封条9下层。
如图6所示，进口导流板13上通过机加工刻有一次导流槽14及二次导流槽15，二次导流槽15通道出口处留有空隙16，空隙16与隔板11上的节流孔12连通，所述进口导流板13上还钻有一排节流孔17，该节流孔17与隔板11上的节流孔12连通，进口导流板13位于隔板11下。
如图7所示，出口导流板18上通过机加工刻有一次汇流槽20及二次汇流槽19，一次汇流槽20通道出口处留有空隙21，空隙21与进口导流板13上节流孔17连通，所述出口导流板18通道内冷却工质的流动方向与进口导流板13相同，所述出口导流板18位于液冷板芯体7最下层。
如图8所示，进口管道2内部空腔22与进口导流板13的一次导流槽14通道连通，所述进口管道2焊接于液冷板芯体7窄端一侧，所述进口管道2表面与液冷板芯体7的外表面水平。
如图8所示，进口接头4内部钻有螺纹孔24，进口螺纹孔24与进口管道2内部空腔22通过通孔23连通，所述进口接头4焊接于进口管道2下侧。
如图9所示，出口管道3内部空腔25与出口导流板18的二次汇流槽19通道连通，所述出口管道3焊接于液冷板芯体7窄端的另一侧，所述出口管道3表面与液冷板芯体7的外表面水平。
如图9所示，出口接头5内部钻有螺纹孔27，出口螺纹孔27与出口管道3内部空腔25通过通孔26连通，所述出口接头5焊接于出口管道3下侧。
当本发明所述液冷板正常工作时，被冷却的电子器件固定于盖板6上表面。利用进口接头4内部的螺纹孔24及出口接头5内部的螺纹孔27，将液冷板接入循环管道中。
如图1及图2所示，冷却工质从左侧进口接头4内部的螺纹孔24流入，通过通孔23到达进口管道2内部空腔22，依次流过一次导流槽14及二次导流槽15使流动更加均匀，在二次导流槽15通道出口处流经空隙16向上穿过隔板11上的节流孔12，到达封条9与翅片8通道进出口之间的空隙10，接着沿翅片8通道流动换热。
电子器件的热量传递至液冷板，冷却工质的温度升高。
如图1及图2所示，接着冷却工质从翅片8通道的另一端流出，经过封条9与翅片8通道进出口之间的另一端空隙10向下依次穿过隔板11上的节流孔12及进口导流板13上的节流孔17，到达出口导流板18上，流经出口导流板上的空隙21后，依次流经一次汇流槽20及二次汇流槽19，到达出口管道3的内部空腔25，通过通孔26进入出口接头5内部的螺纹孔27中，最后流回循环管道。
如图1及图2所示，本发明中，冷却工质从液冷板芯体7的窄端流入流出，且设有一次导流槽14及二次导流槽15和一次汇流槽20及二次汇流槽19，不同层直接通过节流孔连通，有效确保了流动的均匀性；其次，在主换热通道中，冷却工质从长边流入流出，相比于从窄边流入流出的流动方式，在主换热通道中流速相同的情况下，增大了液冷板总流量，从而降低了在高热流密度电子器件冷却过程中冷却工质的局部温升，在液冷板总流量相同的情况下，降低了冷却工质在主换热通道中的流速及流动长度，从而减小了液冷板的流动阻力。
本发明中液冷板芯体若采用传统的平面导流结构，即，进口导流板、出口导流板及换热主板处于同一水平面，液冷板的主换热通道不变的情况下，即对于电子器件的散热冷却效果不变时，液冷板芯体的冷却表面面积将大幅增加，同时，考虑到液冷板上下表面应预留一定的机加工厚度，液冷板芯体的质量将大幅增加。而采用本发明的结构形式，则可以避免上述问题，实现液冷板面积和质量的大幅度减小。
本发明所描述的实施例，只是用于帮助理解本发明，不应理解为对本发明保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员而言，还可以对本发明进行改进和修饰或者采用类似的结构进行替代，在不脱离本发明思想精神或者超越所附权利要求书定义的范围下，这些改进、修饰和替代等也落入本发明权利要求保护的范围内。
Claims (8)
1.一种多层分流液冷板，包括主换热板、进口导流板、出口导流板、进出口管道及进出口接头，其特征在于，所述的主换热板、进口导流板及出口导流板从上到下堆叠组成液冷板芯体，主换热板由盖板、翅片、封条、隔板组成，封条与翅片通道进出口之间留有空隙，隔板上有两排节流孔；进口导流板上刻有使流体均匀分流的一次导流槽及二次导流槽，还钻有一排节流孔；出口导流板上刻有一次汇流槽及二次汇流槽；进出口管道内空腔分别与进出口导流板的导流槽及汇流槽连通，位于芯体两侧；进出口接头内部螺纹孔与进出口管道空腔连通。
2.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述翅片为错齿翅片或者波纹翅片或者多孔翅片。
3.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述封条厚度与翅片高度相同，包围翅片四周，与翅片通道进出口之间留有空隙，所述封条及翅片位于盖板下侧。
4.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述节流孔为方孔或者圆孔，节流孔与翅片和封条之间的空隙连通，所述隔板位于翅片与封条下。
5.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述进口导流板上的一次导流槽与进口管道联通，二次导流槽通道出口处留有空隙，空隙与主换热板上的翅片通道通过隔板上节流孔连通，进口导流板上的节流孔与隔板上节流孔连通。
6.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述出口导流板上的一次汇流槽通道出口处留有空隙，空隙与主换热板上的翅片通道通过进口导流板及隔板上的节流孔连通，二次汇流槽与出口管道连通，出口导流板通道内冷却工质的流动方向与进口导流板相同。
7.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述进出口管道为圆管或方管，进出口管道表面与液冷板芯体表面水平，分别焊接于液冷板窄端两侧。
8.如权利要求1所述的多层分流液冷板，其特征在于，所述进口接头内部钻有螺纹孔，进口螺纹孔与进口管道空腔通过进口管道上通孔连通，进口接头焊接于进口管道下侧或水平侧，出口接头内部同样钻有螺纹孔，出口螺纹孔与出口管道空腔通过出口管道通孔连通，出口接头焊接于出口管道下侧或者水平侧，且与进口接头呈中心对称布置。
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