CN216600594U - 冷却装置和均温功率组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种冷却装置和均温功率组件，其中，冷却装置包括流道腔和汇流腔；所述流道腔包括主入口，所述流道腔内形成有并行设置的正向流道和反向流道，以及连通所述正向流道和所述反向流道的通径流道，所述通径流道与所述主入口相连通；所述汇流腔包括主出口，所述汇流腔与所述流道腔之间形成有多个层间通道，一所述层间通道用以连通一所述正向流道，以及一所述层间通道用以连通一所述反向流道。本实用新型技术方案能够降低冷却装置表面温度的不均匀度。

Description

冷却装置和均温功率组件

技术领域

本实用新型涉及电子元件冷却技术领域，特别涉及一种冷却装置和均温功率组件。

背景技术

随着电子元器件的高功率、高集成的飞速发展，单位体积功率密度较高的元器件被越来越广泛的应用，水冷被广泛应用于大功率元器件的冷却。

目前广泛应用的冷却板产品为直槽式，直槽式冷却板的流道较长，流动方向单一，在冷却液流动过程中，冷却液温度沿流道上升，会造成冷却板两端温差较大，温度不均匀，影响发热部件的性能；并且并联设置的流道的流动长度虽短，在整个冷却板上横向流动，同样会在冷却板两侧产生较大的温差，导致冷却板表面温度不均匀。而为了解决温度不均匀问题，目前有提出采取回形通道，但是此方案同时带来了流道过长，流阻大，造成聚集性高温的现象发生的机率也同时增加。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种冷却装置，旨在降低冷却装置表面温度的不均匀度。

为实现上述目的，本实用新型提出的冷却装置，包括：

流道腔，包括主入口，所述流道腔内形成有并行设置的正向流道和反向流道，以及连通所述正向流道和所述反向流道的通径流道，所述通径流道与所述主入口相连通；和

汇流腔，包括主出口，所述汇流腔与所述流道腔之间形成有多个层间通道，一所述层间通道用以连通一所述正向流道，以及一所述层间通道用以连通一所述反向流道。

可选地，所述通径流道包括相连通的主流道、第一分流道和第二分流道，所述主流道与所述主入口相连通，所述第一分流道与所述正向流道相连通，所述第二分流道与所述反向流道相连通。

可选地，所述冷却装置包括壳体和分隔板，所述壳体内形成有容置腔，所述壳体开设有连通所述容置腔的所述主入口和所述主出口，所述分隔板固定连接于所述容置腔内，并将所述容置腔分隔成所述流道腔和所述汇流腔，所述分隔板上开设贯通孔以形成所述层间通道。

可选地，所述流道腔内固定有流道模块，所述流道模块与所述流道腔的腔壁之间形成有所述通径流道，所述流道模块包括多个流道隔板，多个所述流道隔板并排设置，并与所述分隔板固定连接而限定出所述正向流道和所述反向流道。

可选地，所述流道隔板包括成夹角设置的流道板和阻挡板，所述流道板将所述正向流道和所述反向流道分隔开，所述阻挡板用以阻挡并引导位于所述正向流道和所述反向流道的流体流向所述汇流腔。

可选地，所述层间通道位于所述阻挡板附近。

可选地，所述流道模块设置有至少两个，相邻两个所述流道模块之间形成有所述通径流道。

可选地，沿垂直于所述冷却装置的水平面方向，所述汇流腔位于所述流道腔的下方，所述流道腔的外腔壁与待冷却的发热部件贴合设置。

可选地，所述冷却装置采用金属材料制成。

本实用新型还提出一种均温功率组件，该均温功率组件包括功率组件和如上所述的冷却装置，所述功率组件紧贴于所述冷却装置。

本实用新型技术方案中，冷却装置包括流道腔和汇流腔，流道腔内形成有并行设置的正向流道和反向流道，以及连通正向流道和反向流道的通径流道，当冷却液经由主入口流入流道腔后，在通径流道的引导下，冷却液分流而分别流进正向流道和反向流道，其中正向流道内的冷却液和反向流道内的冷却液在流动过程中会形成由冷到热的温度梯度，由于正向流道和反向流道并行设置，当流动至同一位置范围时，相邻的正向流道和反向流道内的冷却液进行热量的交换，提高热交换效率，进一步使得冷热平均化，确保冷却装置各局部温度保持一致，降低冷却装置表面温度的不均匀度，提高发热部件的性能和寿命；而汇流腔和流道腔之间形成分别连通正向流道和反向流道的多个层间通道，使得温度较高的冷却液能够经由对应的层间通道进入汇流腔而降低流道腔的温度，实现冷却装置的一个冷却循环，进一步降低冷却装置的温度，提高发热部件的性能和寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型冷却装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中流道腔和汇流腔的侧视图；

图3为冷却液经由正向流道流向汇流腔的结构示意图；

图4为冷却液经由反向流道流向汇流腔的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	壳体	401a	流道板
20	分隔板	401b	阻挡板
				30	容置腔	501	正向流道
301	流道腔	502	反向流道
				301a	主入口	503	通径流道
302	汇流腔	503a	主流道
				302a	主出口	503b	第一分流道
40	流道模块	503c	第二分流道
				401	流道隔板	504	层间通道

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种冷却装置。

参照图1至4，在本实用新型实施例中，该冷却装置包括流道腔301和汇流腔302；流道腔301包括主入口301a，流道腔301内形成有并行设置的正向流道501和反向流道502，以及连通正向流道501和反向流道502的通径流道503，通径流道503与主入口301a相连通；汇流腔302包括主出口302a，汇流腔302与流道腔301之间形成有多个层间通道504，一层间通道504用以连通一正向流道501，以及一层间通道504用以连通一反向流道502。

本实用新型冷却装置用以冷却发热部件，该发热部件可为绝缘栅双极型晶体管芯片等，冷却装置包括两个腔室，两个腔室分别为流道腔301和汇流腔302，流道腔301包括主入口301a，便于冷却液经由主入口301a流入流道腔301内，其中，流道腔301内形成有并行设置的正向流道501和反向流道502，以及连通正向流道501和反向流道502的通径流道503，并且通径流道503与主入口301a相连通，即冷却液经由主入口301a进入流道腔301，在通径流道503的引导下，冷却液分流而分别流进正向流道501和反向流道502，并且分流后的冷却液在各自的正向流道501和反向流道502内形成由冷到热的温度梯度，也即吸收发热部件的热量以提高发热部件的性能和寿命。

正向流道501和反向流道502并行设置，即正向流道501和反向流道502相邻设置，且位于正向流道501和反向流道502内的冷却液流动方向相反，也即正向流道501的入口和反向流道502的入口不为同一侧，当冷却液分别流进正向流道501和反向流道502，且流动至同一位置范围内时，正向流道501内的冷却液和反向流道502内的冷却液的温度差较大，促使正向流道501内的冷却液和反向流道502内的冷却液在流动过程中，最大程度地进行热量的交换，有利于提高热交换效率，进一步使得冷热平均化，确保冷却装置各局部温度保持一致，降低冷却装置表面温度不均匀度，提高发热部件的性能和寿命。

汇流腔302和流道腔301之间形成有多个层间通道504，即一层间通道504连通一正向流道501，一层间通道504连通一反向流道502，进而使得位于流道腔301内的冷却液经由层间通道504进入汇流腔302而带走大量热量，即当冷却液于正向流道501和反向流道502内流动时，通过对应的层间通道504而将温度较高的冷却液引至汇流腔302并经由主出口302a流出冷却装置，实现一个冷却循环，进一步降低冷却装置的温度，提高发热部件的性能和寿命。

本实用新型技术方案中，冷却装置包括流道腔301和汇流腔302，流道腔301内形成有并行设置的正向流道501和反向流道502，以及连通正向流道501和反向流道502的通径流道503，当冷却液经由主入口301a流入流道腔301后，在通径流道503的引导下，冷却液分流而分别流进正向流道501和反向流道502，其中正向流道501内的冷却液和反向流道502内的冷却液在流动过程中会形成由冷到热的温度梯度，由于正向流道501和反向流道502并行设置，当流动至同一位置范围时，相邻的正向流道501和反向流道502内的冷却液进行热量的交换，提高热交换效率，进一步使得冷热平均化，确保冷却装置各局部温度保持一致，降低冷却装置表面温度的不均匀度，提高发热部件的性能和寿命；而汇流腔302和流道腔301之间形成分别连通正向流道501和反向流道502的多个层间通道504，使得温度较高的冷却液能够经由对应的层间通道504进入汇流腔302而降低流道腔301的温度，实现冷却装置的一个冷却循环，进一步降低冷却装置的温度，提高发热部件的性能和寿命。

参照图1，在一实施例中，通径流道503包括相连通的主流道503a、第一分流道503b和第二分流道503c，主流道503a与主入口301a相连通，第一分流道503b与正向流道501相连通，第二分流道503c与反向流道502相连通。

本实用新型由于正向流道501和反向流道502并行设置，即正向流道501的入口和反向流道502的入口位于流通腔内任意位置的相对两侧，因此通径流道503包括相连通的主流道503a、第一分流道503b和第二分流道503c，主流道503a与主入口301a相连通，用以引入冷却液进入流道腔301，第一分流道503b和第二分流道503c连接于主流道503a的两侧，且第一分流道503b连通正向流道501，第二分流道503c连通反向流道502，进而将位于主流道503a的冷却液通过第一分流道503b引导至正向流道501，通过第二分流道503c引导至反向流道502，确保冷却液分流而降低冷却装置表面温度的不均匀度，并且缩短流道长度，进一步减少聚集性高温现象的发生，提高冷却装置表面温度的均匀度，进而提高发热部件的性能和寿命。

参照图1至2，在一实施例中，冷却装置包括壳体10和分隔板20，壳体10内形成有容置腔30，壳体10开设有连通容置腔30的主入口301a和主出口302a，分隔板20固定连接于容置腔30内，并将容置腔30分隔成流道腔301和汇流腔302，分隔板20上开设贯通孔以形成层间通道504。

本实用新型冷却装置包括壳体10和分隔板20，壳体10内形成有容置腔30，分隔板20固定连接于容置腔30内，并将容置腔30分隔成上述的流道腔301和汇流腔302，其中，壳体10和分隔板20可为一体成型结构，也可通过例如焊接等连接方式将分隔板20固定于壳体10内，以将流道腔301和汇流腔302彼此分隔，互不干扰；壳体10上开设有连通容置腔30的主入口301a和主出口302a，并在分隔板20的隔离作用下，主入口301a连通流道腔301，主出口302a连通汇流腔302，并且，分隔板20上开设有贯通孔以形成层间通道504，使得冷却液经由主入口301a流入流道腔301，对发热部件散发的热量进行吸收，接着温度较高的冷却液经由层间通道504流入汇流腔302，并经由主出口302a流出冷却装置，实现冷却装置的一次冷却循环，降低冷却装置的温度；进一步地，由于冷却装置是通过直接接触发热部件来进行热传递，因此壳体10可以采用导热性能好的金属材料，例如铜、铝，提高热交换效率，进一步提高发热部件的性能和寿命。

参照图1至2，在一实施例中，流道腔301内固定有流道模块40，流道模块40与流道腔301的腔壁之间形成有通径流道503，流道模块40包括多个流道隔板401，多个流道隔板401并排设置，并与分隔板20固定连接而限定出正向流道501和反向流道502。具体地，流道隔板401包括成夹角设置的流道板401a和阻挡板401b，流道板401a将正向流道501和反向流道502分隔开，阻挡板401b用以阻挡并引导位于正向流道501和反向流道502的流体流向汇流腔302。其中，层间通道504位于阻挡板401b附近。

本实用新型流道腔301内固定有流道模块40，流道模块40可与壳体10为一体结构，也可以通过焊接、卡接等连接方式固定于壳体10内，流道模块40固定于流道腔301并与流道腔301的腔壁之间形成通径流道503，便于引导冷却液经由通径流道503流向流道模块40；进一步地，流道模块40包括多个流道隔板401，其中多个流道隔板401并排设置且相邻的两个流道隔板401相固定，并且多个流道隔板401均与分隔板20固定连接，进而限定出多个正向流道501和反向流道502，具体地，多个正向流道501和反向流道502交叉并行设置，即以正向流道501、反向流道502、正向流道501等顺序依次排布设置，以使相邻两个流道内的冷却液的流动方向相反，便于相邻两个流道内的冷却液进行热量的交换，进一步均匀温度，降低冷却装置表面温度的不均匀度，确保冷却装置各局部温度的一致性，提高发热部件的性能和寿命。

更具体地，流道隔板401包括成夹角设置的流道板401a和阻挡板401b，由于相邻的正向流道501和反向流道502之间的冷却液能够进行热交换，即流道隔板401可采用导热效率高的金属材料制成，例如铜、铝，有利于平衡相邻的正向流道501和反向流道502内的冷却液的温度差，提高热交换效率；相邻两流道隔板401之间的连接，即通过一流道隔板401的流道板401a和另一流道隔板401的阻挡板401b进行连接，以流道板401a分隔正向流道501和反向流道502，且正向流道501和反向流道502的流动末端均以阻挡板401b进行阻挡，以正向流道501为例，由分隔板20、流道板401a、阻挡板401b以及流道腔301的腔壁限定出的正向流道501内设有层间通道504，该层间通道504开设于该分隔板20，并且位于阻挡板401b附近，当冷却液流入正向流道501时，流道板401a引导冷却液的流动方向，阻挡板401b阻挡冷却液的流动，并引导冷却液流入层间通道504，进而冷却液流入汇流腔302并经由主出口302a流出冷却装置而将热量带离冷却装置。当然层间通道504可开设于限定出对应正向流道501的分隔板20的任意位置。

参照图1，在一实施例中，流道模块40设置有至少两个，相邻两个流道模块40之间形成有通径流道503。

本实用新型流道腔301内设置有至少两个流道模块40，当流道模块40的数量设置为两个时，相邻两个流道模块40之间形成有通径流道503，该通径流道503包括主流道503a、第一分流道503b和第二分流道503c，其中，第一分流道503b设置有两个，且分布于主流道503a的两侧，第二分流道503c设置有两个，且分布于主流道503a的两侧，进而冷却液能够分流而流向两个流道模块40，确保每个流道模块40内的正向流道501和反向流道502均流动有冷却液，降低每个流道模块40各局部温度的不均匀度，提高冷却装置的冷却性能。流道腔301内流道模块40的数量可根据冷却装置与发热部件接触的发热面大小决定。

参照图2，在一实施例中，沿垂直于冷却装置的水平面方向，汇流腔302位于流道腔301的下方，流道腔301的外腔壁与待冷却的发热部件贴合设置。

本实用新型沿垂直于冷却装置的水平面方向，汇流腔302位于流道腔301的下方，流道腔301的外腔壁与待冷却的发热部件贴合设置，即待冷却的发热部件与壳体10贴合设置，便于发热部件的热量经由壳体10传递至壳体10的流道腔301内的冷却液，进而降低壳体10的表面温度，提高发热部件的性能和寿命。汇流腔302和流道腔301上下分层设置，减少了冷却装置的平面面积，提高了空间利用率。

本实用新型冷却装置采用金属材料制成，即上述的壳体10、分隔板20、以及构成流道模块40的流道隔板401均采用导热性能好的金属材料制成，金属材料可为铜、铝等，有利于提高热交换效率，进一步提高发热部件的性能和寿命，以及提高冷却装置表面温度的均匀度。

本实用新型还提出一种均温功率组件，该均温功率组件包括功率组件和冷却装置，该冷却装置的具体结构参照上述实施例，由于本均温功率组件采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，功率组件紧贴于冷却装置。

本实用新型功率组件紧贴于冷却装置，即功率组件与壳体10相紧贴，并与流道腔301相邻，便于对功率组件的散热，其中，冷却装置可为适应于功率组件的形状设计，以覆盖或者支撑功率组件表面，对功率组件的发热面进行散热，提高功率组件的性能和寿命。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

流道腔，包括主入口，所述流道腔内形成有并行设置的正向流道和反向流道，以及连通所述正向流道和所述反向流道的通径流道，所述通径流道与所述主入口相连通；和

汇流腔，包括主出口，所述汇流腔与所述流道腔之间形成有多个层间通道，一所述层间通道用以连通一所述正向流道，以及一所述层间通道用以连通一所述反向流道。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述通径流道包括相连通的主流道、第一分流道和第二分流道，所述主流道与所述主入口相连通，所述第一分流道与所述正向流道相连通，所述第二分流道与所述反向流道相连通。

3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括壳体和分隔板，所述壳体内形成有容置腔，所述壳体开设有连通所述容置腔的所述主入口和所述主出口，所述分隔板固定连接于所述容置腔内，并将所述容置腔分隔成所述流道腔和所述汇流腔，所述分隔板上开设贯通孔以形成所述层间通道。

4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述流道腔内固定有流道模块，所述流道模块与所述流道腔的腔壁之间形成有所述通径流道，所述流道模块包括多个流道隔板，多个所述流道隔板并排设置，并与所述分隔板固定连接而限定出所述正向流道和所述反向流道。

5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述流道隔板包括成夹角设置的流道板和阻挡板，所述流道板将所述正向流道和所述反向流道分隔开，所述阻挡板用以阻挡并引导位于所述正向流道和所述反向流道的流体流向所述汇流腔。

6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述层间通道位于所述阻挡板附近。

7.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述流道模块设置有至少两个，相邻两个所述流道模块之间形成有所述通径流道。

8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，沿垂直于所述冷却装置的水平面方向，所述汇流腔位于所述流道腔的下方，所述流道腔的外腔壁与待冷却的发热部件贴合设置。

9.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置采用金属材料制成。

10.一种均温功率组件，其特征在于，包括功率组件和如权利要求1至9中任意一项所述的冷却装置，所述功率组件紧贴于所述冷却装置。

Images