CN220858746U - 基于脉动槽道的复合液冷板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于脉动槽道的复合液冷板，是针对解决现有同类产品较少将VC真空腔、脉动槽道的均温板与液冷板结合作为复合液冷板使用的技术问题。该复合液冷板的包括基板、中间板、底盖板焊接为一体；其要点是所述基板内设置蜿蜒分布的脉动槽道，所述脉动槽道的一级槽道和二级槽道之间设置分隔条，所述脉动槽道通过连通槽道构成闭环槽道，所述基板的一侧边沿处充注口与所述闭环槽道连通，所述闭环槽道为VC真空腔；所述中间板一面是平面，与基板焊接构成脉动均温板，另一面设置液冷流道，所述液冷流道为独立的内齿，内齿分别与作为上下板的中间板、底盖板焊接构成所述液冷流道，内齿位于底盖板内进液口与出液口之间的液冷流道内。
Description
技术领域
本实用新型涉及板式的散热装置，是一种基于脉动槽道的复合液冷板。
背景技术
散热装置是指机械设备、金属机柜、电路板等设备部件中用来将热量快速散出，从而保证设备部件正常工作的装置，包括散热风扇、散热板、冷却塔、冷凝液管、液冷板等部件装置。随着电子产品的组件逐步趋于集成化及小型化，尤其是电子元器件的功率密度越来越大；传统的自然对流或者强制对流散热已经不能满足电子元器件的散热需求，需要开发体积小、散热能力强以及低成本的新型散热组件。现有一些类似液冷板的均温板内设有脉动热管，即采用真空腔与均温板结合，如中国专利文献中披露的申请号202122370628.9，授权公告日2022.04.05，实用新型名称“一种环形脉动热管均温板”，再如中国专利文献中披露的申请号202110630781.2，授权公告日2021.08.13，实用新型名称“脉动热管均温板”，上述此类液冷板或均温板用于电池组件的散热时，板体的外径设有翅片。现有脉动热管与传统热管相比，其最大的特点是结构简单无芯，管径很小，形状可任意弯曲，当量传热系数大，体积小，弯头一端为加热端，另一端为冷却端，在中间可根据需要布置绝热段；同时，内部抽成真空，充注一部分工作液体，工作液体在表面张力的作用下在管内形成长度不一的液柱和气塞。但此类散热装置较少采用VC真空腔、脉动槽道的均温板与液冷板结合，通常现有技术一般采用液冷方案解决越来越大的功率密度的需求，这些常规的液冷板一般采用铝材质，其中一些功率密度大的地方需要采用铜材质，但是同等体积下铜重了三倍多，不符合一些轻量化应用场合；随着功率密度达到几百几千，早已超过了VC真空腔的蒸发极限功率，已经不能满足功率密度要求；针对一些热源安装在上方的场合，因为抗重力的受限，VC真空腔已不能满足抗重力的需求，需要进一步地将VC真空腔、脉动槽道的均温板与液冷板结合才能满足上述要求。
发明内容
为克服上述不足，本实用新型的目的是向本领域提供一种基于脉动槽道的复合液冷板，使其解决现有同类产品较少将VC真空腔、脉动槽道的均温板与液冷板结合作为复合液冷板使用，传导和散热效果较差，生产制作较为不便的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。
一种基于脉动槽道的复合液冷板，该复合液冷板的包括基板、中间板、底盖板，三者焊接在一起形成复合液冷板；其结构设计要点是所述基板的一面安装功率器件，另一面设置蜿蜒分布的脉动槽道，所述脉动槽道分为一级槽道和二级槽道，所述一级槽道和二级槽道之间设置分隔条，所述脉动槽道通过连通槽道构成闭环槽道，所述基板的一侧边沿处设置工质的充注口，所述充注口与所述闭环槽道连通，所述闭环槽道为VC真空腔；所述中间板一面是平面，与基板焊接构成脉动均温板，另一面设置液冷流道，所述液冷流道为独立的内齿，内齿分别与作为上下板的中间板、底盖板焊接构成所述液冷流道；所述底盖板通过冲压或者机械加工形式制作设置进液口和出液口，内齿位于底盖板内进液口与出液口之间的液冷流道内。从而该复合液冷板利用脉动热管的结构形状和工作原理，改进为基板内设置脉动槽道，即结合了脉动均温板和液冷板，该复合液冷板的底盖板焊接在设置脉动槽道的脉动均温板上，底盖板留有作为液冷板的进液口和出液口，构建液冷散热通道；液体通过进液口进入，流入液冷流道，与内齿进行换热后流出底盖板的出液口，完成整个热源的热量的最终转移，从而实现高热流密度的散热需求。
所述基板的一级槽道和二级槽道的宽度不同或相同，且在分隔条之间交替设置。上述一级槽道和二级槽道的宽度不同为最佳设计，便于受热后工质的疏导流动。
所述基板的一级槽道和二级槽道呈横向或纵向等距设置。上述两种结构形式主要为了增加槽道的面积，其亦可采用现有树状等结构形式。
所述基板、中间板、底盖板的两端分别向外凸起小于中间的宽度，所述脉动槽道两端的一级槽道和二级槽道对应向外凸起布局。上述结构便于两端底盖板处进液口和出液口的对应及受热后工质的汇集。
所述底盖板的进液口和出液口分别对称设置于两端，并分别呈腰形设置于对应腰形的凸台中间。上述结构便于液冷板一侧进液和出液管道的安装焊接。
所述内齿通过铲齿工艺形成液冷流道。上述为一种较为常见的内齿结构形式，便于内齿与中间板一体成型。
所述内齿的每一排横向呈几字形连续弯曲并等距交错一体形成液冷流道。上述为另一种内齿结构形式，便于保证内齿的流通性同时，提高内齿散热性。
本实用新型结构设计合理，内部气柱和液柱振荡流动效果好，热量传递效果好，符合高热流密度的散热需求；其适合作为复合液冷板的散热器使用，及同类产品的进一步改进。
附图说明
图1是本实用新型的实施例一爆炸状态结构示意图，图中A部和B部作了框定。
图2是图1的A部放大图。
图3是图1的B部放大图。
图4是图1的装配后立体结构示意图
图5是图4的底部结构示意图。
图6是图5的爆炸状态结构示意图。
图7是本实用新型的实施例二爆炸结构示意图。
图8是本实用新型的实施例三爆炸结构示意图，图中C部作了框定。
图9是图8的C部放大图。
附图序号及名称：1、基板，101、一级槽道，102、分隔条，103、二级槽道，104、充注口，105、连通槽道，2、中间板，201、液冷流道，3、底盖板，301、进液口，302、出液口，4、内齿。
实施方式
现结合附图，对本实用新型结构和使用作进一步描述。如图1-图6所示实施例一，该复合液冷板的包括基板1、中间板2、底盖板3，三者焊接在一起形成复合液冷板；基板1的一面安装功率器件，另一面设置蜿蜒分布的脉动槽道，所述脉动槽道分为一级槽道101和二级槽道103，所述一级槽道101和二级槽道103之间设置分隔条102，所述一级槽道101和二级槽道103的宽度不同，且在分隔条之间交替设置，所述脉动槽道通过连通槽道105构成闭环槽道，所述基板1的一侧边沿处设置工质的充注口104，所述充注口104与所述闭环槽道连通。所述中间板2一面是平面，与基板1焊接构成脉动均温板，另一面通过铲齿工艺形成液冷流道201，所述液冷流道201为独立的内齿4，内齿分别与作为上下板的中间板2、底盖板3焊接构成所述液冷流道201。所述底盖板3通过冲压或者机械加工形式制作设置进液口301和出液口302。
同时，上述底盖板的进液口和出液口分别对称设置于两端，并分别呈腰形设置于对应腰形的凸台中间，基板的一级槽道和二级槽道呈纵向等距设置，上述实施例一和实施例二中基板、中间板、底盖板的两端分别向外凸起小于中间的宽度，所述脉动槽道两端的一级槽道和二级槽道对应向外凸起布局。根据上述实施例一的结构特点，如图7所示实施例二的爆炸结构图，上述基板的一级槽道和二级槽道呈横向等距设置。进一步地，如图8、图9所示实施例三的爆炸结构图，上述内齿亦可由铲齿的工艺和结构，改进为每一排横向呈几字形连续弯曲并等距交错一体形成液冷流道的内齿。
该复合液冷板的热量传递方法具体如下：该复合液冷板的脉动槽道通过充注口充入适当的传热工质并封口，当中间区域受热后产生气泡，迅速膨胀和升压，在冷凝区遇冷破灭，压力下降，利用气泡生长和破灭产生压力差及相邻脉动槽道存在的压力不平衡驱动传热工质定向运动；由于脉动槽道的管径足够小，管内形成间隔布置并随机分布的气柱和液柱；气柱和液柱在两端压力差的驱动下在蒸发端和冷凝端之间振荡流动，从而实现热量的传递。同时，该复合液冷板通过蜿蜒布设在基板上的脉动槽道，增强了工质流动的激荡状态，并且提高了整体的换热面积，实现了稳定的高热流密度传热，将传递的热量通过焊接在基板上的中间板进行传热，完成热量的向外转移，热量再由中间板传导到液冷流道的内齿。
综上所述，该复合液冷板一侧的脉动均温板，结构简单，加工自由度高，成本低，可靠性高；其利用脉动均温板当量传热系数大，快速地把热量均匀的分布在基板上，通过基板再传导到液冷流道的内齿，再通过另一侧液冷板的进液口进入冷的液体把热量带走，解决了高功率密度的散热需求；同时，由于脉动均温板不受重力限制，适用功率器件不同安装方式的需求，应用场景更为广阔。同时，该复合液冷板的脉动槽道依靠液体的表面张力，使得工质在流道中自然形成气液相间的分布形式，在热作用下，气柱和液柱在蒸发段和冷凝段震荡，实现热量的传递，其体积小，当量传热系数大，且没有所谓的“毛细极限”，不受重力限制，与液冷板组合使用。
Claims (7)
1.一种基于脉动槽道的复合液冷板，该复合液冷板的包括基板（1）、中间板（2）、底盖板（3），三者焊接在一起形成复合液冷板；其特征在于所述基板（1）的一面安装功率器件，另一面设置蜿蜒分布的脉动槽道，所述脉动槽道分为一级槽道（101）和二级槽道（103），所述一级槽道和二级槽道之间设置分隔条（102）；所述脉动槽道通过连通槽道（105）构成闭环槽道，所述基板的一侧边沿处设置工质的充注口（104），所述充注口与所述闭环槽道连通，所述闭环槽道为VC真空腔；所述中间板（2）一面是平面，与基板焊接构成脉动均温板，另一面设置液冷流道（201），所述液冷流道为独立的内齿（4），内齿分别与作为上下板的中间板、底盖板（3）焊接构成所述液冷流道；所述底盖板通过冲压或者机械加工形式制作设置进液口（301）和出液口（302），内齿位于底盖板内进液口与出液口之间的液冷流道内。
2.根据权利要求1所述的基于脉动槽道的复合液冷板，其特征在于所述基板（1）的一级槽道（101）和二级槽道（103）的宽度不同或相同，且在分隔条（102）之间交替设置。
3.根据权利要求1所述的基于脉动槽道的复合液冷板，其特征在于所述基板（1）的一级槽道（101）和二级槽道（103）呈横向或纵向等距设置。
4.根据权利要求3所述的基于脉动槽道的复合液冷板，其特征在于所述基板（1）、中间板（2）、底盖板（3）的两端分别向外凸起小于中间的宽度，所述脉动槽道两端的一级槽道（101）和二级槽道（103）对应向外凸起布局。
5.根据权利要求1所述的基于脉动槽道的复合液冷板，其特征在于所述底盖板（3）的进液口（301）和出液口（302）分别对称设置于两端，并分别呈腰形设置于对应腰形的凸台中间。
6.根据权利要求1所述的基于脉动槽道的复合液冷板，其特征在于所述内齿（4）通过铲齿工艺形成液冷流道（201）。
7.根据权利要求1所述的基于脉动槽道的复合液冷板，其特征在于所述内齿（4）的每一排横向呈几字形连续弯曲并等距交错一体形成液冷流道（201）。
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