CN106206494A - 扁管、液冷管及液冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扁管、液冷管及液冷装置。所述扁管包括第一接头、第二接头以及连接在所述第一接头与所述第二接头之间的管体。所述管体内设置有多个隔档板，所述多个隔档板将所述管体划分为多个子通道。所述隔档板靠近所述第一接头的一端为第一端，所述多个隔档板的第一端与所述第一接头之间存在间隔。所述液冷管包括液冷管接头及上述扁管。所述液冷管接头包括快插接头和与所述快插接头连通的转换扁管。所述第一接头通过所述转换扁管与所述快插接头连通。所述液冷装置包括上述液冷管。上述扁管、液冷管及液冷装置设计有均流的结构，从而提高了热传导效率及增强了散热效果。

Description

扁管、液冷管及液冷装置

技术领域

本发明涉及液冷技术领域，具体而言，涉及一种扁管、液冷管及液冷装置。

背景技术

众所周知，高温是电子元件、集成电路等的大敌。高温不但会导致使用寿命缩短，***运行不稳，甚至致使某些部件烧毁。因此，必须对某些电子元件、集成电路进行散热处理。散热方式的种类很多，例如风冷、蒸发器风冷以及液冷等。其中，液冷散热因其具有散热效率高、空间占用率低及静音等优势，被广泛应用。

液冷装置一般是利用泵使液冷管中的冷却液循环并进行散热的。因此，液冷管是液冷装置中必不可少的一部分。液冷管既可以单纯地作为冷却液流动的通道，不与发热元件接触。液冷管还可以兼作导热管，与发热元件直接接触，吸收发热元件的热量并将热量传递给冷却液。

通常情况下，当液冷管兼作导热管，一般可以通过改变液冷管的材料、冷却液的成分，以及增大液冷管与发热元件的接触面积、冷却液在液冷管的流速等方式来增强液冷装置的散热效果。

就液冷管的材料来说，液冷管一般采用采用铜、铝合金或二者的结合制成。从导热性来说，存在其它材料的导热性好于铜和铝合金，例如银。但银的价格昂贵，所以一般不采用银做液冷管。液冷管的材料的选取是受材料的价格、加工难度、重量、硬度及使用环境等因素共同决定的，不能只看材料的导热性。因此，通过改变液冷管的材料来增强液冷装置的散热效果具有一定的局限性。

同理，冷却液的成分的选取也是受冷却液的价格、比热容、吸热能力、使用环境等因素共同决定的。因此，通过改变冷却液的成分来增强液冷装置的散热效果也是具有一定的局限性。

增大液冷管与发热元件的接触面积，相应地会使液冷管占用***内部的空间增大，导致***内部空间利用率降低。此外，增大液冷管与发热元件的接触面积还存在设计复杂、成本增加等多方面的问题。

冷却液在液冷管的流速与冷却液的密度、粘度及泵的功率等相关。其中，泵的功率是决定冷却液在液冷管的流速的主要因素。一般情况下，泵的功率越大，冷却液在液冷管的流速越大。泵的功率增大，泵的工作能耗也会增大，耗电量增加，花费增大。同时，泵的功率增大，对泵的要求也会增高、泵的成本也会增高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种不改变液冷管的材料、冷却液的成分、液冷管与发热元件的接触面积以及冷却液在液冷管的流速的前提下，增强散热效果的扁管、液冷管及液冷装置，以改善上述问题。

本发明较佳实施例提供一种扁管，包括第一接头、第二接头以及连接在所述第一接头与所述第二接头之间的管体。所述管体内设置有多个隔档板，所述多个隔档板将所述管体划分为多个子通道。所述隔档板靠近所述第一接头的一端为第一端，所述多个隔档板的第一端与所述第一接头之间存在间隔。

进一步地，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离小于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间高两头低的弧形排布。

进一步地，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离大于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间低两头高的弧形排布。

进一步地，各所述隔档板与所述第一接头的距离相等，以使所述多个隔档板的第一端所在的平面与所述第一接头所在的平面平行。

进一步地，所述隔档板的第一端与所述第一接头之间的距离在2厘米至15厘米之间。

本发明另一较佳实施例提供一种液冷管，包括液冷管接头及扁管。所述液冷管接头包括快插接头和与所述快插接头连通的转换扁管。所述扁管包括第一接头、第二接头以及连接在所述第一接头与所述第二接头之间的管体。所述第一接头通过所述转换扁管与所述快插接头连通。所述管体内设置有多个隔档板，所述多个隔档板将所述管体划分为多个子通道。所述隔档板靠近所述第一接头的一端为第一端，所述多个隔档板的第一端与所述第一接头之间存在间隔。

进一步地，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离小于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间高两头低的弧形排布。

进一步地，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离大于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间低两头高的弧形排布。

进一步地，各所述隔档板与所述第一接头的距离相等，以使所述多个隔档板的第一端所在的平面与所述第一接头所在的平面平行。

本发明另一较佳实施例提供一种液冷装置，包括上述液冷管。

本发明提供的扁管包括多个隔档板，所述多个隔档板将所述管体划分为多个子通道，通过在所述多个隔档板的第一端与所述第一接头之间设置间隔，使从所述第一接头流出的冷却液均匀流入所述多个子通道。

本发明提供的液冷管及液冷装置包括上述扁管，因而具有相同的均流效果，进而提高了液冷管及液冷装置的热传导效率，从而增强了散热效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为液体从管口AD流入方形容器的形态的示意图。

图2为液体从管口AD流入方形容器的流动规律示意图。

图3为本发明较佳实施例提供的一种扁管的结构示意图。

图4为本发明较佳实施例提供的一种扁管的另一结构示意图。

图5为本发明较佳实施例提供的一种扁管的另一结构示意图。

图6为本发明较佳实施例提供的一种液冷管的结构示意图。

图7为本发明较佳实施例提供的一种液冷管的应用场景示意图。

图8为本发明较佳实施例提供的一种液冷管的另一结构示意图。

图标：10-扁管；11-第一接头；12-管体；13-第二接头；121-隔档板；122-子通道；1211-第一端；1-液冷管；20-液冷管接头；21-快插接头；22-转换扁管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

经过多次试验研究及探讨发现：当液冷管兼作导热管，与发热元件直接接触时，冷却液在液冷管中的分布情况是影响散热效果的主要因素之一。冷却液在液冷管中分布越均匀，散热效果越好。反之，若冷却液在液冷管中分布不均匀，例如中间多两侧少或者中减少两侧多等，都会导致发热元件散热不均匀，进而导致热传导效率低及散热效果差。

然而，目前市场上的液冷管及液冷管装置没有均流结构，冷却液在液冷管内流动时，分布极不均匀，进而导致热传导效率低及散热效果差。因此，需要在液冷管及液冷管装置中设有均流结构，使冷却液在液冷管内流动时，均匀分布。

考虑到若改变液冷管的外形来实现均流，会需要对与之相关的设备进行匹配设计，继而造成额外成本。因此，本发明对液体的流动规律进行了细致研究。

请参阅图1，图1表示液体从管口AD流出后，液体呈放射状流入较大容器。较大容器是指，液体从管口AD流出后，液体的流动状态不会受容器壁的约束，液体能够自由流动。可选地，在本实施例中，所述较大容器为较大的方形容器。根据图1可以得出液体的宽度与液体到管口的距离的关系图，如图2所示。

请参阅图2，当液体刚从管口AD流出(液体到管口的距离为0)时，液体的宽度为AD。当液体到管口的距离为h₁时，液体的宽度为BC。当液体到管口的距离为h₂时，液体的宽度为EF。从图2可以得出，随着液体到管口的距离增加，液体的宽度增大。

应理解，图1和图2所示的液体的流动是自由流动，即不受其它外力阻碍。例如，如果方形容器受到挤压，那么液体从管口AD流入方形容器时的形态就可能不是放射状。

根据液体的流动规律，本实施例提供了一种不改变液冷管(扁管)外形、不在液冷管(扁管)内部增加部件且具有均流效果的扁管、液冷管及液冷装置，从而提高了传导效率低及增强了散热效果。

请参阅图3，本发明较佳实施例提供一种扁管10。所述扁管10包括第一接头11、第二接头13以及连接在所述第一接头11与所述第二接头13之间的管体12。

在本发明实施例的一种具体的实施方式中，所述第一接头11和所述第二接头13分别是指所述扁管10的两端。也就是说，所述第一接头11和所述第二接头13是与所述管体12一体成型的。将所述扁管10的两端命名为第一接头11和第二接头13是为了方便描述。在本实施例中，冷却液在所述扁管10内的流动方向是从所述第一接头11流向所述第二接头13。

所述管体12内设置有多个隔档板121，所述多个隔档板121将所述管体12划分为多个子通道122，每个所述子通道122连通所述扁管10一端的第一接头11和另一端与所述第一接头11对应的第二接头13。可选地，在本实施例中，所述管体12可以是一根横截面积处处相等的扁管。可选地，在本实施例中，所述多个隔档板121间隔均匀地设置在所述管体12内。采用此种设计，当进入所述管体12的冷却液足够充足(各个所述子通道122被冷却液充满)时，所述冷却液的流量相等。

所述多个隔档板121不仅具有分隔所述扁管10的作用，还能够增强所述扁管10的结构强度，以避免在使用过程中，被发热元件压变形或损坏，影响冷却液的流通。特别地，基于该种设计的扁管10，其基材可选为铝制口琴管。铝合金密度低，但强度较高，接近或超过优质钢，塑性好可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗腐蚀性。

所述隔档板121靠近所述第一接头11的一端为第一端1211，所述多个隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间存在间隔。从液体的流动规律可知，当所述管体12不受到外力挤压时，所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的间隔越大，冷却液的宽度越大，均流效果越好，散热效果越好。但是，在实际应用中，所述扁管10常与发热元件接触，发热元件会挤压所述扁管10。当所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的间隔过大，即所示管体12与发热元件接触的部分没有所述隔档板121的支撑时，所述管体12会因为发热元件的挤压而产生形变，继而导致冷却液分布不均匀，例如中间少两边多等。因此，在管体12长度不变的情况下，所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离越大，能够用来与电池接触的管体12的长度越小，管体12的利用率越低。所以，所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的间隔也不能过大。因此，在进行所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离设置时，需综合均流效果、管体12利用率及发热元件的大小等进行灵活设置。

各所述隔档板121与所述第一接头11的距离可以相等也可以不等，没有特别的限制。在本实施例的具体实施方式中，列举了3种方案，如图3、图4、图5所示，但不仅限于此。

请参阅图3，各所述隔档板121与所述第一接头11的距离相等，以使所述多个隔档板121的第一端1211所在的平面与所述第一接头11所在的平面平行。

请参阅图4，所述多个隔档板121中，靠近中间的隔档板121与所述第一接头11的距离小于远离中间的隔档板121与所述第一接头11的距离，以使所述多个隔档板121的第一端1211呈中间高两头低的弧形排布。

请参阅图5，所述多个隔档板121中，靠近中间的隔档板121与所述第一接头11的距离大于远离中间的隔档板121与所述第一接头11的距离，以使所述多个隔档板121的第一端1211呈中间低两头高的弧形排布。

请参阅图6，本发明实施例还提供一种液冷管1，包括液冷管接头20及上述的扁管10。

所述液冷管接头20包括快插接头21和与所述快插接头21连通的转换扁管22。所述第一接头11通过所述转换扁管22与所述快插接头21连通。

快插接头21是一种不需要工具就能实现管路连通或断开的接头。可选地，在本实施例中，所述快插接头21是快插阳接头，与快***接头相配合，通过螺纹、卡接等方式实现快速、简单地连接和拆卸。可选地，在本实施例中，所述快插接头21的形状可以是中空圆柱形。

转换扁管22是连通所述第一接头11与所述快插接头21的部件。所述转换扁管22与所述快插接头21和所述第一接头11的连接方式可以是固定连接，也可以是可拆卸连接。对于固定连接，可选择焊接或一体成型。对于可拆卸连接，可选择螺纹连接。

所述扁管10不仅作为冷却液的流通通道，还起吸收发热元件的热量并传递给冷却液的作用。因此，所述扁管10可以由导热性能较好的材料制成，例如银、铜、铝或其合金等。可选地，在本实施例中，所述扁管10主要由铝合金材料制成。铝合金材料相对铜或银，具有成本低、加工难度低及重量轻等优势。

可选地，在本实施例中，所述扁管10质地柔软适中，可以根据发热元件的形状作不同的造型，以使所述扁管10的表面尽量贴合发热元件且不会被发热元件压变形。采用此种设计，可以增大所述扁管10与所述发热元件的接触面积，从而提高散热效率。

在具体实施时，所述液冷管1的大小、形状及结构可以根据使用环境进行相应的设计。例如，所述液冷管1可以用在电池包、电脑、手机等的散热装置里。

特别地，请参阅图7，所述液冷管1可以应用于纯电动汽车以及混合动力汽车的动力电池模组的散热装置里。

所述动力电池模组包括两层以上的所述子模组，所述扁管10可以迂回绕设于所述电池模组，与每一层所述子模组相接触。根据实际需求，可选地，所述液冷装置包括多个所述液冷管1，多个所述液冷管1迂回绕设于所述电池模组。多个所述液冷管1的绕设方式不限，例如与每一层所述子模组接触的可以有多个所述液冷管1，多个所述液冷管1的进液方向和出液方向间隔设置。所述液冷管1的个数根据电池的大小、扁管10的宽度等灵活设置。多个相邻的所述扁管10之间还可以互相连接，增加导热效率，更快速地达到中和温度差的效果。所述连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接。

由前面叙述可知，所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离不能太小也不能太大。所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离越小，均流效果越差，散热效果越差。在扁管10长度不变的情况下，所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离越大，能够用来与电池接触的扁管10的长度越小，扁管10的利用率越低。在进行所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离设置时，需综合均流效果、扁管10的利用率及电池或电池模组的大小等进行灵活设置。

可选地，在本实施例中，所述隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间的距离在2厘米至15厘米之间。可选地，在本实施例中，所述多个隔档板121的第一端1211呈中间高两头低的弧形排布。

请参阅图8，为了较好地与所述单体电池相接触，以提高散热效率。所述扁管10与每个所述单体电池的接触面可以为曲面形状，使得所述扁管10与每层所述子模组的接触面为波浪形曲面。

所述液冷管1的设置方式或者应用方式不限于此，可以根据实际情况灵活设置。例如，当所述电池模组仅包括一层子模组时，所述扁管10可以铺设于所述子模组的表面。当所述电池模组包括两层所述子模组时，所述扁管10可以铺设于相邻两层所述子模组之间，也可以绕设于所述电池模组表面，即绕设于上层子模组的上表面和下层子模组的下表面。

动力电池是纯电动汽车以及混合动力汽车的核心，动力电池的散热问题是制约纯电动汽车以及混合动力汽车发展的关键问题。动力电池模组的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，导致电池衰减加速及电池寿命缩短。此外，电池过热易造成冒烟、起火甚至***等严重的热失控事件。目前，液冷散热是散热效果最好的一种方式，汽车的动力电池一般都采用这种方式。因此，所述液冷管1具有较大的经济价值和重要的现实意义。

本发明实施例还提供一种液冷装置，包括上述液冷管1。

本发明提供的扁管10包括多个隔档板121，所述多个隔档板121将所述管体12划分为多个子通道122，通过在所述多个隔档板121的第一端1211与所述第一接头11之间设置间隔，使从所述第一接头11流出的冷却液均匀流入所述多个子通道122。

应理解，本发明提供的液冷管1及液冷装置包括所述扁管10，因而具有相同的均流效果，进而提高了液冷管1及液冷装置的热传导效率，从而增强了散热效果。

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“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扁管，其特征在于，包括第一接头、第二接头以及连接在所述第一接头与所述第二接头之间的管体，所述管体内设置有多个隔档板，所述多个隔档板将所述管体划分为多个子通道，所述隔档板靠近所述第一接头的一端为第一端，所述多个隔档板的第一端与所述第一接头之间存在间隔。

2.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离小于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间高两头低的弧形排布。

3.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离大于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间低两头高的弧形排布。

4.根据权利要求1所述的扁管，其特征在于，各所述隔档板与所述第一接头的距离相等，以使所述多个隔档板的第一端所在的平面与所述第一接头所在的平面平行。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的扁管，其特征在于，所述隔档板的第一端与所述第一接头之间的距离在2厘米至15厘米之间。

6.一种液冷管，其特征在于，包括液冷管接头及扁管，所述液冷管接头包括快插接头和与所述快插接头连通的转换扁管，所述扁管包括第一接头、第二接头以及连接在所述第一接头与所述第二接头之间的管体，所述第一接头通过所述转换扁管与所述快插接头连通，所述管体内设置有多个隔档板，所述多个隔档板将所述管体划分为多个子通道，所述隔档板靠近所述第一接头的一端为第一端，所述多个隔档板的第一端与所述第一接头之间存在间隔。

7.根据权利要求6所述的液冷管，其特征在于，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离小于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间高两头低的弧形排布。

8.根据权利要求6所述的液冷管，其特征在于，所述多个隔档板中，靠近中间的隔档板与所述第一接头的距离大于远离中间的隔档板与所述第一接头的距离，以使所述多个隔档板的第一端呈中间低两头高的弧形排布。

9.根据权利要求6所述的液冷管，其特征在于，各所述隔档板与所述第一接头的距离相等，以使所述多个隔档板的第一端所在的平面与所述第一接头所在的平面平行。

10.一种液冷装置，其特征在于，包括权利要求6-9任意一项所述的液冷管。