WO2025138345A1 - 一种基于翅片均热板的液冷板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于翅片均热板的液冷板，其特征在于，包括框体、与框体下端连接的底板和与框体上端连接的均热板，均热板朝向底板的表面上设有多个翅片，多个翅片之间形成供冷却液流通的流道，框体上设有供冷却液流入流道的进液口和供冷却液流出流道的出液口。通过翅片均热板设计增加了冷却液与均热板的直接接触，显著提高冷却效率。通过框体、底板和均热板的合理设计和装配方式，降低了系统的装配复杂性。

Description

一种基于翅片均热板的液冷板 技术领域

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种基于翅片均热板的液冷板。

背景技术

传统液冷板通常采用铝合金或铜等材料制造，这些材料在一般情况下能够满足液冷系统的散热需求。然而，在高热流密度场景下，这些传统材料的热导率限制了其在有效散热方面的应用。高热流密度会导致热量集中，而传统液冷板材料的有限热导率则使得它们难以迅速、高效地将热量传递和分散，从而限制了整个液冷系统的散热性能。为了应对传统液冷板材料在高热流密度场景下的限制，人们引入均热板作为辅助器件。均热板的设计旨在提高热分布的均匀性，但它也带来了一些问题：1、接触热阻：均热板与液冷板之间存在接触热阻，即均热板与液冷板之间的热传导效率有限。这限制了热量从均热板有效地传递到液冷板的速度，降低了整个系统的散热效率。2、降低装配工艺性：引入均热板作为附加部件增加了系统的复杂性，导致装配过程变得更为复杂。这不仅增加了制造成本，还可能导致装配不精确，影响系统的稳定性和性能。综合来看，传统液冷板材料的热导率限制和均热板引入的接触热阻以及降低装配工艺性等问题，共同构成了在高热流密度场景下液冷系统面临的挑战。因此，需要进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提升冷却效率的基于翅片均热板的液冷板。

本发明的技术方案提供一种基于翅片均热板的液冷板，包括框体、与所述框体下端连接的底板和与所述框体上端连接的均热板，所述均热板朝向所述底板的表面上设有多个翅片，多个所述翅片之间形成供冷却液流通的流道，所述框体上设有供冷却液流入所述流道的进液口和供所述冷却液流出所述流道的出液口。

进一步地，多个所述翅片呈阵列排布。

进一步地，多个所述翅片直线排列；或者多个所述翅片交叉排列；或者多个所述翅片螺旋排列；或者多个所述翅片环形排列；或者多个所述翅片网格排列。

进一步地，所述框体包括设有所述进液口和所述出液口的第一侧壁和与之相对设置的第二侧壁，任意两个相邻的所述翅片中，其中一个所述翅片的一端与所述第一侧壁抵接，另一端与所述第二侧壁之间形成间隙，其中另一个所述翅片的一端与所述第二侧壁抵接，另一端与所述第一侧壁形成间隙。

进一步地，靠近所述进液口和出液口的两个所述翅片的一端均与所述第一侧壁抵接，另一端均与所述第二侧壁形成间隙。

进一步地，所述均热板的高度与所述框体的高度一致。

进一步地，所述翅片为实体结构；或者所述均热板为内部设有空腔的壳体结构，所述翅片为与所述均热板空腔连通的空腔结构。

进一步地，所述均热板与所述框体通过螺栓连接；或者所述均热板与所述框体通过低温钎焊的方式连接。

进一步地，所述均热板和框体之间设有密封圈，并且所述框体上设有与所述密封圈配合的密封槽，所述均热板、所述密封圈和所述密封槽上均设有多个供所述螺栓连接的螺纹孔。

进一步地，所述框体上设有用于钎焊的焊膏槽。

采用上述技术方案后，具有如下有益效果：

本发明通过翅片均热板设计增加了冷却液与均热板的直接接触，显著提高冷却效率。通过框体、底板和均热板的合理设计和装配方式，降低了系统的装配复杂性。

附图说明

参见附图，本发明的公开内容将变得更易理解。应当理解：这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明的一实施例中框体和底板的分解结构图；

图2是本发明的一实施例中均热板的结构示意图；

图3是本发明的一实施例中带有实体翅片均热板的剖面图；

图4是本发明的一实施例中带有空腔翅片均热板的剖面图；

图5是本发明的一实施例中带焊膏槽框体的结构示意图；

图6是本发明的一实施例中基于翅片均热板的液冷板的装配示意图；

图7是本发明的一实施例中通过螺栓结构连接的基于翅片均热板的液冷板的分解结构图；

图8是本发明的一实施例中基于翅片均热板的液冷板冷却液流向示意图。

附图标记对照表：

1、框体；11、进液口；12、出液口；13、密封槽；14、焊膏槽；2、底板；3、均热板；31、翅片；4、流道；5、密封圈；6、螺栓；7、螺纹孔。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或视为对发明技术方案的限定或限制。

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以可拆卸连接，或一体地连接；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，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述属于在本发明中的具体含义。

本发明的一些实施例中，包括框体1、与框体1下端连接的底板2和与框体1上端连接的均热板3，均热板3朝向底板2的表面上设有多个翅片31，多个翅片31之间形成供冷却液流通的流道4，框体1上设有供冷却液流入流道4的进液口11和供冷却液流出流道4的出液口12。

具体为，框体1通过其下端连接底板2，通过其上端连接均热板3，形成整个液冷板的结构基础。底板2连接在框体1的下端，为整个液冷板提供底部 支撑和结构稳定性。均热板3连接在框体1的上端，与底板2和框体1一起形成完整的液冷板结构。

均热板3表面朝向底板2的一侧设有多个翅片31，翅片31的设计提高了表面积，有利于热量的传导和散热。多个翅片31之间形成供冷却液流通的流道4，这些流道4构成了液冷板内部的冷却通道。进液口11位于框体1上，用于将冷却液引入流道4，而出液口12位于框体1上，用于将冷却过的冷却液排出。进液口11和出液口12可通过一体式成型加工，也可分别加工后采用螺纹、焊接或过盈配合等方式进行连接。框体1、底板2和均热板3材料包括但不限于铜基、铝基或不锈钢基纯金属材料或合金材料。制造过程包括将框体1、底板2和均热板3按照规定的装配方式组装在一起，确保连接牢固。在均热板3表面上制备多个翅片31，可以通过加工、冲压或其他适当的制造工艺实现。

工作原理：冷却液从进液口11进入流道4，沿着翅片31流动，吸收均热板3的热量，翅片31提升冷却液吸收均热板3热量的效率。冷却液流经流道4后通过出液口12排出，完成对均热板3的冷却过程。这样的设计有以下技术效果：

1、提高冷却效率：翅片31均热板3设计增加了冷却液与均热板3的直接接触，显著提高冷却效率。

2、降低装配复杂性：通过框体1、底板2和均热板3的合理设计和装配方式，降低了系统的装配复杂性。

本发明的一些实施例中，多个翅片31呈阵列排布。

具体为，多个翅片31呈阵列排布意味着均热板3上的翅片31被设计成按照有序的方式排列。这可以是矩阵状、网格状或其他有规律的排列方式。每个 翅片31都被安排在相对于其他翅片31的特定位置，形成一个整体的阵列结构。阵列排布的翅片31设计有助于增加液冷板表面的有效散热面积。当冷却液流经这些翅片31时，冷却液可以更有效地吸收均热板3产生的热量。翅片31的排列结构有助于引导冷却液沿着规定的路径流动，最大程度地接触翅片31表面，提高对流换热效率。通过翅片31的阵列排布，增加了与冷却液直接接触的表面积，从而提高了液冷板的整体散热效率。更多的翅片31意味着更多的热量能够被传递给冷却液，加速热量的传导和分散。翅片31的有序排列可以改善冷却液在流动过程中的导向性，避免了冷却液流动的混乱，确保冷却液能够有效地流过每个翅片31，并带走更多的热量。通过更大的表面积和更有效的冷却液流动，翅片31的阵列排布有助于提高均热板3的均热效果，确保整个均热板3表面的温度分布更加均匀。

本发明的一些实施例中，多个翅片31直线排列；或者多个翅片31交叉排列；或者多个翅片31螺旋排列；或者多个翅片31环形排列；或者多个翅片31网格排列。

具体为，翅片31沿着直线排列，可以是水平、垂直或斜向排列，这种排列方式简单直观，易于制造。翅片31交叉排列，形成交叉的图案。这种排列方式可以增加翅片31之间的接触面积，提高传热效率；翅片31呈螺旋形状排列，这种设计可以增加冷却液在板上的螺旋流动路径，提高传热效果；翅片31呈环形排列，中心留有空心部分。这种排列方式可以形成环形的流动路径，有助于冷却液均匀流动；翅片31呈网格状排列，类似于二维矩阵。这种排列方式可以提供均匀的翅片31分布，适用于一些需要高度均匀传热的情况；多层翅片31叠加在一起，形成多层的结构，这样的设计可以增加传热表面积， 提高整体传热效率；翅片31呈各种异型排列，可以根据具体的传热需求进行设计，以优化传热效果。

本发明的一些实施例中，框体1包括设有进液口11和出液口12的第一侧壁和与之相对设置的第二侧壁，任意两个相邻的翅片31中，其中一个翅片31的一端与第一侧壁抵接，另一端与第二侧壁之间形成间隙，其中另一个翅片31的一端与第二侧壁抵接，另一端与第一侧壁形成间隙。

具体为，通过使一个翅片31的一端与第一侧壁抵接，另一端与第二侧壁之间形成间隙，以及另一个翅片31的一端与第二侧壁抵接，另一端与第一侧壁之间形成间隙，可以形成一个交错排列的结构。这种排列方式有助于冷却液在相邻翅片31之间有序流动，而不是随机地穿越整个结构。

工作原理：

1、有序流动路径：通过在相邻翅片31的一端与第一侧壁抵接，另一端与第二侧壁之间形成间隙，以及另一个翅片31的一端与第二侧壁抵接，另一端与第一侧壁之间形成间隙，冷却液在这些拐点处能够有序地改变流动方向，形成有序的流动路径，也形成一个蜿蜒曲折的流动路径。

2、S型拼接结构：这些有序的拐点和流动路径的设置使得流道4形成了多个S型拼接而成的结构。这种S型拼接的设计有助于减小冷却液在流动过程中的速度变化，减少涡流和湍流，提高了冷却效率。

3、减少冷却液阻力：由于冷却液能够有序地进入和穿越翅片31之间的通道，这样的设计有助于减少冷却液的阻力，确保冷却液能够更加顺畅地流经整个流道4，从而提高冷却效率。

4、更均匀的热分布：通过形成有序的流动路径，冷却液在流经翅片31表面时能够更均匀地接触和吸收热量，从而实现更均匀的热分布，提高了整个液冷板的散热效果。

本发明的一些实施例中，靠近进液口11和出液口12的两个翅片31的一端均与第一侧壁抵接，另一端均与第二侧壁形成间隙。

具体为，靠近进液口11和出液口12的两个翅片31的一端与第一侧壁抵接，而另一端与第二侧壁形成间隙。这个设计实际上会使得冷却液在进入通道时不会经过拐弯而是直接进入一个直线的流道4，而不需要复杂的拐弯。这有助于减小冷却液在进入通道时的阻力，使得冷却液能够更迅速地进入冷却系统。

本发明的一些实施例中，均热板3的高度与框体1的高度一致。

具体为，均热板3的高度与框体1的高度一致这一设计特征确实是为了确保均热板3与或底板2之间形成紧密贴合的结构。框体1是液冷板的主体框架，而均热板3则是安装在框体1上方的部分，并且均热板3的高度与框体1的高度一致。这确保了均热板3与底板2之间形成了平整、贴合的结构。当冷却液通过流道4流过均热板3时，均热板3的高度与框体1或底板2的高度一致确保了冷却液能够均匀地接触均热板3的整个顶部表面。这有助于提高冷却液与均热板3之间的有效接触面积，从而促进了热量的传递和均匀分布。由于均热板3与或底板2之间形成了平整的结合，冷却液在流过均热板3的过程中能够均匀地接触到均热板3的表面，实现更为均匀的热分布。

本发明的一些实施例中，翅片31为实体结构；或者均热板3为内部设有空腔的壳体结构，翅片31为与均热板3空腔连通的空腔结构。

具体为，翅片31与均热板3可以通过焊接等方式固定，也可以和均热板3一体成型，当均热板3和翅片31一体成型时，则翅片31可做成实体结构，也可做成与均热板3空腔连同的空腔结构。情况1：翅片31是均热板3上直接凸起的实体结构，没有空腔，冷却液通过流道4流过均热板3，直接接触实体结构的翅片31表面。翅片31的实体结构有助于更有效地传递热量，因为冷却液与实体翅片31直接接触，减少了传热阻力。实体结构的翅片31提供了更大的表面积，促进了更高效的传热。这对于提高液冷板的散热性能是有益的。情况2：均热板3是一个内部设有空腔的壳体，而翅片31是与均热板3空腔相连通的结构。冷却液通过与均热板3内部空腔相连通的翅片31结构。

本发明的一些实施例中，均热板3与框体1通过螺栓6连接；或者均热板3与框体1通过低温钎焊的方式连接。

具体为，均热板3和框体1通过螺栓6连接。这样的设计具有以下技术效果：1、可拆卸性：螺栓6连接使得均热板3和框体1之间的连接具有可拆卸性，便于维护、更换或升级液冷板的部件。这对于日后的维护和维修提供了方便。2、工艺简便：螺栓6连接是一种相对简便的装配工艺，不需要复杂的设备或技术，便于生产制造和装配。这有助于降低制造成本，并提高生产效率。

可选地，均热板3与框体1通过低温钎焊的方式连接。钎焊膏是一种在低温条件下能够熔化和流动的焊接材料，用于填充连接处并形成密封。低温钎焊是通过在相对较低的温度下使用钎料，使其融化并渗透到连接处的微小间隙，从而形成牢固的连接。钎焊膏是一种特殊的焊接材料，它在低温下熔化，填充连接处的微小间隙，既起到连接作用，又形成密封效果。低温钎焊提供了较强的连接，确保均热板3与框体1连接牢固可靠。低温钎焊和使用钎焊膏相比于 一些高温焊接方式，制造工艺更为简化，且不会对液冷板材料产生过多的热影响。

可选地，框体1上设有用于钎焊的焊膏槽14。具体为，焊膏槽14是在框体1上开设的凹槽，用于容纳钎焊膏。

本发明的一些实施例中，均热板3和框体1之间设有密封圈5，并且框体1上设有与密封圈5配合的密封槽13，均热板3、密封圈5和密封槽13上均设有多个供螺栓6连接的螺纹孔7。

具体为，框体1上开设有用于容纳密封圈5的密封槽13。密封圈5通常是橡胶等防水材料制成，而密封槽13则是框体1表面上的凹陷或槽形结构，用于固定和容纳密封圈5。密封圈5的原理是利用其柔软且弹性的特性，在框体1和均热板3之间形成有效的密封层。密封圈5被放置在密封槽13中，由于密封圈5的弹性，它能够填充槽中的空隙，形成密封，并且提供了抗压缩的能力，确保在装配过程中保持有效的密闭性。密封圈5和密封槽13的设计简化了安装和维护过程。在组装时，密封圈5可以相对容易地放置在密封槽13中，而在维护时，可以相对容易地更换或维修密封圈5，由于密封圈5的弹性，它能够适应液冷板组件之间的微小尺寸变化，提高了密封性能，确保了长期的密封效果。

另外，螺纹孔7可以被设置为沉头孔或者通孔，沉头孔是指螺纹孔7底部形成一个凹陷，适合安装带有沉头的螺栓6。通孔则是完全贯穿整个组件，适合使用普通的螺栓6。沉头孔结构：螺纹孔7的底部形成一个凹陷，以容纳螺栓6的沉头部分，使螺栓6可以与组件表面齐平。通孔结构：螺纹孔7完全贯穿整个组件，允许螺栓6从一个侧面穿过另一侧，适用于使用普通的螺栓6。沉头孔原理：沉头孔的设计可以确保螺栓6头部嵌入组件表面，使得组件表面 更加平整。这有助于防止螺栓6突出表面，提高整体外观和避免干扰其他组件。通孔原理：通孔的设计允许螺栓6从一个侧面穿过另一侧，提供更大的灵活性，使得组件之间的连接更加灵活。通孔适用于普通的螺栓6，方便安装和拆卸。

本发明通过翅片31均热板3设计增加了冷却液与均热板3的直接接触，显著提高冷却效率。通过框体1、底板2和均热板3的合理设计和装配方式，降低了系统的装配复杂性。

以上的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种基于翅片均热板的液冷板，其特征在于，包括框体、与所述框体下端连接的底板和与所述框体上端连接的均热板，所述均热板朝向所述底板的表面上设有多个翅片，多个所述翅片之间形成供冷却液流通的流道，所述框体上设有供冷却液流入所述流道的进液口和供所述冷却液流出所述流道的出液口。
2. 根据权利要求1所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，多个所述翅片呈阵列排布。
3. 根据权利要求2所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，多个所述翅片直线排列；或者多个所述翅片交叉排列；或者多个所述翅片螺旋排列；或者多个所述翅片环形排列；或者多个所述翅片网格排列。
4. 根据权利要求1所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，所述框体包括设有所述进液口和所述出液口的第一侧壁和与之相对设置的第二侧壁，任意两个相邻的所述翅片中，其中一个所述翅片的一端与所述第一侧壁抵接，另一端与所述第二侧壁之间形成间隙，其中另一个所述翅片的一端与所述第二侧壁抵接，另一端与所述第一侧壁形成间隙。
5. 根据权利要求1所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，靠近所述进液口和出液口的两个所述翅片的一端均与所述第一侧壁抵接，另一端均与所述第二侧壁形成间隙。
6. 根据权利要求1所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，所述均热板的高度与所述框体的高度一致。
7. 根据权利要求1所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，所述翅片为实体结构；或者所述均热板为内部设有空腔的壳体结构，所述翅片为与所述均热板空腔连通的空腔结构。
8. 根据权利要求1所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，所述均热板与所述框体通过螺栓连接；或者所述均热板与所述框体通过低温钎焊的方式连接。
9. 根据权利要求8所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，所述均热板和框体之间设有密封圈，并且所述框体上设有与所述密封圈配合的密封槽，所述均热板、所述密封圈和所述密封槽上均设有多个供所述螺栓连接的螺纹孔。
10. 根据权利要求8所述的基于相变传热器件的液冷板，其特征在于，所述框体上设有用于钎焊的焊膏槽。