CN115443032A - 一种液冷板 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种液冷板，包括：设置在基板中的流道区域，制冷介质入口，制冷介质出口；所述流道区域分别与所述制冷介质入口以及所述制冷介质出口相连通；其中，在所述流道区域内设置多组翅片，并且，在所述流道区域内的液体流动方向上，多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度不小于相对靠前位置的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度。本发明提供的液冷板，通过布置不同结构参数的翅片，能够提升液冷冷板的液体流向靠后段对应部分的散热能力，并提高其温度均匀性，使整块液冷板的表面不会出现局部过热的情况，进而提升液冷板整体的散热能力。

Description

一种液冷板

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种液冷板。

背景技术

随着科技的进步，电子设备逐渐在轻质化、小型化方面取得技术突破。电子设备的热流密度越来越大，散热问题日趋严峻，急需恰当的散热方式来降低电子设备的温度来提升产品可靠性。

常规的风冷散热逐渐不能满足现有电子设备的散热需求。常规风冷散热的冷却工质为空气，由于空气的比热容以及换热系数数值较低，导致风冷散热系统的散热能力有限，制约了其对于电子设备最高温度的控制能力。同时，风冷散热大多采用风扇驱动空气进行散热，而由风扇驱动的气流往往难以控制，导致电子设备表面的温度均匀性较差，会出现局部区域过热的现象。另外，由于风冷散热需要风扇，则当电子设备在高功率状态工作时，风扇不可避免的会产生噪音。

而液冷散热能够利用液体带走电子设备产生的热量，具有更好的散热能力。液冷散热采用液体作为冷却工质，液体具有较大的比热容和较高的换热系数，使得液冷散热系统的散热能力更强。同时，冷却工质通常在流道中流动，通过设计流道的结构及布局，能够较好地控制冷却工质的流动情况，故液冷散热系统具有较好的温度均匀性。另外，液冷散热系统依靠泵驱动冷却工质循环，在散热表面处避免了使用风扇，能够将风扇布置在距离操作人员距离较远处，减少了噪音对人的危害。

液冷冷板正是利用液冷散热的诸多优点而产生的一种散热设备，但是现有液冷冷板通常采用单一流道，翅片的大小和数量等参数往往保持恒定，导致现有液冷冷板的散热能力受限，温度均匀性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对于现有技术中所提供的液冷板表面温度的均匀性较差的问题，提供一种液冷板。

本发明采用的技术方案是，一种液冷板，包括：设置在基板中的流道区域，制冷介质入口，制冷介质出口；所述流道区域分别与所述制冷介质入口以及所述制冷介质出口相连通；其中，在所述流道区域内设置多组翅片，并且，在所述流道区域内的液体流动方向上，多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度不小于相对靠前位置的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度。

在一个实施方式中，所述流道区域包括沿液体流动方向依次连通，并且并排设置在所述基板中的流道前段区域，流道中段区域，流道后段区域；其中，所述流道前段区域包括至少两条并行的流道，所述流道中段区域包括一条流道，所述流道后段区域包括至少两条并行的流道；并且，所述流道的宽度均相等。

在一个实施方式中，所述流道前段区域包括并联的第一流道区域以及第二流道区域，所述第一流道区域以及所述第二流道区域的末端与位于所述流道中段区域的第三流道区域连通，所述第三流道区域的末端分别与位于所述流道后段区域且互为并联关系的第四流道区域以及第五流道区域相连通。

在一个实施方式中，在所述流道后段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度大于在所述流道中段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度；在所述流道中段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度大于或等于在所述流道前段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度。

在一个实施方式中，所述第一流道区域中，包括间隔设置的多组第一密度的所述翅片以及位于所述第一流道区域末端的一组第二密度的所述翅片；所述第二流道区域中，包括间隔设置的多组第二密度的所述翅片；所述第三流道区域中，包括一组第二密度的所述翅片；所述第四流道区域以及所述第五流道区域中，包括至少两组第三密度的所述翅片；其中，所述第一密度小于所述第二密度，所述第二密度小于所述第三密度。

在一个实施方式中，所述第一流道区域、所述第二流道区域、所述第三流道区域、所述第四流道区域、所述第五流道区域在垂直于所述基板的深度方向上，深度均为7.5mm。

在一个实施方式中，所述第一流道区域内共设置有六组翅片，每组所述翅片的横向间距均为12mm；其中，沿液体流动方向上的前五组翅片每组包含四个翅片，四个所述翅片的尺寸均相同，其长度为50mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为3mm；第六组包含五个翅片，五个所述翅片的长度均为75mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为2mm。

在一个实施方式中，所述第二流道区域内共设置有五组翅片，每组所述翅片的宽度均为1.5mm，高度均为7mm，纵向间距均为3mm；其中，沿液体流动方向上的前三组所述翅片长度为50mm，第四组所述翅片长度为112mm，第五组所述翅片长度为75mm。

在一个实施方式中，所述第三流道区域内有一组翅片，所述翅片长度为360mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为2mm。

在一个实施方式中，所述第四流道区域以及所述第五流道区域内均设置有两组翅片，两组所述翅片的宽度均为1.5mm，高度均为7mm，纵向间距均为1mm；其中，沿液体流动方向上的第一组所述翅片的长度为80mm，第二组所述翅片的长度为280mm，第一组所述翅片与第二组所述翅片之间的间距为10mm。

采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：

本发明所提供的液冷板，通过布置不同结构参数的翅片，能够提升液冷冷板的液体流向靠后段对应部分的散热能力；同时通过并联-串联-并联的复合流道设计结合变参数翅片的调节，能够进一步提升液冷冷板局部的散热能力，并提高其温度均匀性，使整块液冷板的表面不会出现局部过热的情况，进而提升液冷板整体的散热能力。

附图说明

图1为根据本发明实施例提供的液冷板表面结构的一个示意图；

图2为根据本发明实施例提供的液冷板的示意图；

图3为根据本发明实施例提供的液冷板的示意图；

图4为根据本发明实施例提供的液冷板内部结构的一个示意图。

附图标记

1-基板；2-流道区域；3-制冷介质入口；4-制冷介质出口；5-复合流道；6-翅片；7-第一流道；8-第二流道；9-第三流道；10-第四流道；11-第五流道。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。

需要说明的是，本说明书所附图中示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“前段”、“中段”、“后段”、“横向”、“纵向”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

下面结合附图对本发明实施例做详细描述。

本发明第一实施例，一种液冷板，如图1至图4所示，包括：设置在基板1中的流道区域2，制冷介质入口3，制冷介质出口4；流道区域2分别与制冷介质入口3以及制冷介质出口4相连通；其中，在流道区域2内设置多组翅片6，并且，在流道区域2内的液体流动方向上，多组翅片6在流道宽度方向上设置的密度不小于相对靠前位置的多组翅片6在流道宽度方向上设置的密度。

应理解，制冷介质为液态的可用制冷液的常见介质，本文对此将不做限定。

本实施例中，流道区域2包括沿液体流动方向依次连通，并且并排设置在基板1中的流道前段区域(未示出)，流道中段区域(未示出)，流道后段区域(未示出)；其中，流道前段区域包括至少两条并行的流道，流道中段区域包括一条流道，流道后段区域包括至少两条并行的流道。

本实施例中，流道前段区域包括并联的第一流道区域7以及第二流道区域8，第一流道区域7以及第二流道区域8的末端与位于流道中段区域的第三流道区域9连通，第三流道区域9的末端分别与位于流道后段区域且互为并联关系的第四流道区域10以及第五流道区域11相连通。

本实施例中，各流道的宽度是相同或大致相同的。

本实施例中，在流道后段区域的多组翅片6在流道宽度方向上设置的密度大于在流道中段区域的多组翅片6在流道宽度方向上设置的密度；在流道中段区域的多组翅片6在流道宽度方向上设置的密度大于或等于在流道前段区域的多组翅片6在流道宽度方向上设置的密度。

本实施例中，在第一流道区域7中，包括间隔设置的多组第一密度的翅片6以及位于第一流道区域7末端的一组第二密度的翅片6；第二流道区域8中，包括间隔设置的多组第二密度的翅片6；第三流道区域9中，包括一组第二密度的翅片6；第四流道区域10以及第五流道区域11中，包括至少两组第三密度的翅片6；其中，第一密度小于第二密度，第二密度小于第三密度。

本实施例中，由于在整个流道前段，冷却工质温度较低，带走热量的能力较强，需要适当限制该段内流道的散热能力，所以采用第一流道7和第二流道8并联的方式。

在整个流道中段，冷却工质温度有所上升，带走热量的能力减弱，需要适当加强该段内流道的散热能力，第一流道7和第二流道8汇聚至第三流道9，与第三流道9串联。

在整个流道后段，冷却工质温度最高，带走热量的能力最差，需要将该段内流道的散热能力调节至最强，第三流道9分叉为第四流道10和第五流道11，第四流道10和第五流道11并联。

本实施例中，复合流道采用串联流道和并联流道相结合的方式，以保证具有较好地散热能力的前提下还能一定程度上便于把控整块液冷板表面温度的均匀性。

本实施例中，第一流道7内的翅片6最为稀疏，该设置能够在流体温度最低时达到所需散热效果。同时，流道内第六组翅片6能够增强第一流道后部的散热能力。

进一步地，第二流道8内的翅片6进行了加密，因为该流道更靠近模型散热区域中心，所以该流道设置有数量更多的翅片6，能够带走更多热量，提高整个模型的温度均匀性。设置第四组翅片6能够强化第二流道8中后部的散热能力。

进一步地，第三流道9内仅有一组翅片6，该流道处于模型散热区域中心处，故将第一流道7和第二流道8并联汇入第三流道9，提高流体流速。同时，增加翅片6长度，扩展换热面积。这样的设置能够有效降低模型中心处温度。

进一步地，第四通道10和第五通道11内的翅片6最为密集。流道内靠近来流方向的翅片6较短，换热面积小，靠近去流方向的翅片6较长，换热面积大，这样的设置提高了流道内的温度均匀性。同时，流体在经过前三个流道后，温度有所上升，对后面两个流道的散热产生了不利影响。将第三流道9分为第四流道10和第五流道11，并继续增加翅片6数量，进一步强化了第四流道10和第五流道11的换热能力，使得这两个流道在相对不利的条件下，达到了与前面流道相当的换热效果，保证了整个液冷冷板的温度均匀性。

本发明第二实施例，与第一实施例对应，本实施例介绍一种液冷板的实际应用实例：

可再次参考图1至图4，以基板1最大三维尺寸为490mm×295mm×23.5mm为例进行说明。一种液冷冷板，包括基板1、流道区域2、制冷介质入口3、制冷介质出口4、复合流道5、若干变参数翅片6。其中复合流道5包括：第一流道7、第二流道8、第三流道9、第四流道10、第五流道11。流道区域2的所在位置对应的基板1的表面用于安装发热的电子设备，参考图1，其上设置有用于安装外部设备多个安装槽，制冷介质入口3通入冷却工质，制冷介质出口4排出冷却工质。

本实施例根据液冷冷板热源分布情况，考虑了冷却工质在流道的前中后段的换热以及温升情况。

在整个流道前段，冷却工质温度较低，带走热量的能力较强，需要适当限制该段内流道的散热能力，第一流道7和第二流道8并联，并在前两个流道内采用分布较为稀疏的翅片6。

在整个流道中段，冷却工质温度有所上升，带走热量的能力减弱，需要适当加强该段内流道的散热能力，第一流道7和第二流道8汇聚至第三流道9，与第三流道9串联，并在第三流道9内采用分布相对适中的翅片。

在整个流道后段，冷却工质温度最高，带走热量的能力最差，需要将该段内流道的散热能力调节至最强，第三流道9分叉为第四流道10和第五流道11，第四流道10和第五流道11并联，并尽量缩小后两个流道内翅片之间的间距。

本发明中，复合流道采用串联流道和并联流道相结合的方式，并在前中后段流道内分别布置有不同参数的翅片6。这样才能保证整个液冷冷板具有较好地散热能力和温度均匀性。

进一步地，整个复合流道5采用串联和并联结合的方式进行布置，第一流道7和第二流道8并联，与第三流道串联9，第三流道9与第四流道10和第五流道11连通，第四流道10和第五流道11并联，所有流道的深度都为7.5mm。

进一步地，第一流道7内共设置有六组翅片6，前五组每组包含四个翅片6，翅片的尺寸相同，翅片长度为50mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为3mm。第六组包含五个翅片6，翅片6的长度为75mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为2mm。每组翅片6的横向间距均为12mm。

进一步地，第二流道8内共设置有五组翅片6，每组翅片6的宽度均为1.5mm，高度均为7mm，纵向间距均为3mm。前三组翅片6长度为50mm，第四组翅片6长度为112mm，第五组翅片6长度为75mm。

进一步地，第三流道9内仅有一组翅片6，翅片6长度为360mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为2mm。

进一步地，第四通道10内设置有两组翅片6，这两组翅片6的宽度均为1.5mm，高度均为7mm，纵向间距均为1mm。这两组翅片6的长度分别为80mm和280mm，它们之间的横向间距为10mm。第五流道11的翅片布置方式及尺寸和第四流道10的完全相同。

整个复合流道采用串联和并联结合的方式进行布置，第一流道7和第二流道8并联，与第三流道9串联，第三流道9与第四流道10和第五流道11连通，第四流道10和第五流道11并联。

进一步地，第一流道7内的翅片6最为稀疏，该设置能够在流体温度最低时达到所需散热效果。同时，流道内第六组翅片6能够增强第一流道后部的散热能力。

进一步地，第二流道8内的翅片6进行了加密，因为该流道更靠近模型散热区域中心，所以该流道设置有数量更多的翅片6，能够带走更多热量，提高整个模型的温度均匀性。设置第四组翅片6能够强化第二流道8中后部的散热能力。

进一步地，第三流道9内仅有一组翅片6，该流道处于模型散热区域中心处，故将第一流道7和第二流道8并联汇入第三流道9，提高流体流速。同时，增加翅片6长度，扩展换热面积。这样的设置能够有效降低模型中心处温度。

进一步地，第四通道10和第五通道11内的翅片6最为密集。流道内靠近来流方向的翅片6较短，换热面积小，靠近去流方向的翅片6较长，换热面积大，这样的设置提高了流道内的温度均匀性。同时，流体在经过前三个流道后，温度有所上升，对后面两个流道的散热产生了不利影响。将第三流道9分为第四流道10和第五流道11，并继续增加翅片6数量，进一步强化了第四流道10和第五流道11的换热能力，使得这两个流道在相对不利的条件下，达到了与前面流道相当的换热效果，保证了整个液冷冷板的温度均匀性。

相较于现有技术，本发明至少具有以下优点：

1)、本发明采用变参数翅片，在流道的液体流动方向，翅片的数量大致为递增趋势，在流道的相对靠后的区域提升了液冷冷板的散热能力，进而提高了温度均匀性。

2)、本发明的复合流道采用串联和并联结合的方式进行布置，可用于控制液体在其中的流速，在并联-串联的复合结构中，液体的流速变快，进而制冷能力增强，进而便于提升液冷板表面温度的均匀性。

3)、本发明的复合流道采用串联和并联结合的方式进行布置，并在流道的前中后段采用不同参数的翅片，可对液冷板整体各区域内的散热能力进行合理规划，避免产生局部过热的区域，进一步提升液冷板表面温度的均匀性。

4)、本发明对于流道以及翅片的设计，可避免液冷板产生局部过热的区域，进而提升了液冷板整体的散热能力，避免了可能产生的过热区域对器件散热过程所产生的负面影响。

通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

Claims (10)

1.一种液冷板，其特征在于，包括：设置在基板中的流道区域，制冷介质入口，制冷介质出口；

所述流道区域分别与所述制冷介质入口以及所述制冷介质出口相连通；

其中，在所述流道区域内设置多组翅片，并且，在所述流道区域内的液体流动方向上，多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度不小于相对靠前位置的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度。

2.根据权利要求1所述的液冷板，其特征在于，

所述流道区域包括沿液体流动方向依次连通，并且并排设置在所述基板中的流道前段区域，流道中段区域，流道后段区域；

其中，所述流道前段区域包括至少两条并行的流道，所述流道中段区域包括一条流道，所述流道后段区域包括至少两条并行的流道；

并且，所述流道的宽度均相等。

3.根据权利要求2所述的液冷板，其特征在于，

所述流道前段区域包括并联的第一流道区域以及第二流道区域，所述第一流道区域以及所述第二流道区域的末端与位于所述流道中段区域的第三流道区域连通，所述第三流道区域的末端分别与位于所述流道后段区域且互为并联关系的第四流道区域以及第五流道区域相连通。

4.根据权利要求3所述的液冷板，其特征在于，

在所述流道后段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度大于在所述流道中段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度；

在所述流道中段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度大于或等于在所述流道前段区域的多组所述翅片在流道宽度方向上设置的密度。

5.根据权利要求4所述的液冷板，其特征在于，

所述第一流道区域中，包括间隔设置的多组第一密度的所述翅片以及位于所述第一流道区域末端的一组第二密度的所述翅片；

所述第二流道区域中，包括间隔设置的多组第二密度的所述翅片；

所述第三流道区域中，包括一组第二密度的所述翅片；

所述第四流道区域以及所述第五流道区域中，包括至少两组第三密度的所述翅片；

其中，所述第一密度小于所述第二密度，所述第二密度小于所述第三密度。

6.根据权利要求5所述的液冷板，其特征在于，

所述第一流道区域、所述第二流道区域、所述第三流道区域、所述第四流道区域、所述第五流道区域在垂直于所述基板的深度方向上，深度均为7.5mm。

7.根据权利要求5所述的液冷板，其特征在于，

所述第一流道区域内共设置有六组翅片，每组所述翅片的横向间距均为12mm；

其中，沿液体流动方向上的前五组翅片每组包含四个翅片，四个所述翅片的尺寸均相同，其长度为50mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为3mm；

第六组包含五个翅片，五个所述翅片的长度均为75mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为2mm。

8.根据权利要求5所述的液冷板，其特征在于，

所述第二流道区域内共设置有五组翅片，每组所述翅片的宽度均为1.5mm，高度均为7mm，纵向间距均为3mm；

其中，沿液体流动方向上的前三组所述翅片长度为50mm，第四组所述翅片长度为112mm，第五组所述翅片长度为75mm。

9.根据权利要求5所述的液冷板，其特征在于，

所述第三流道区域内有一组翅片，所述翅片长度为360mm，宽度为1.5mm，高度为7mm，纵向间距为2mm。

10.根据权利要求5所述的液冷板，其特征在于，

所述第四流道区域以及所述第五流道区域内均设置有两组翅片，两组所述翅片的宽度均为1.5mm，高度均为7mm，纵向间距均为1mm；

其中，沿液体流动方向上的第一组所述翅片的长度为80mm，第二组所述翅片的长度为280mm，第一组所述翅片与第二组所述翅片之间的间距为10mm。

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