CN117577997A - 一种多维调温装置 - Google Patents
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Abstract
一种多维调温装置，包括：多层流道腔、流道腔板、发热部件、出口水嘴、进口水嘴、铝塞块；所述多层流道腔分为三个部分：顶部流道腔、中部流道腔组和底部流道腔；所述顶部流道腔安装在所述发热部件的下方并且与发热部件底部相连接；所述底部流道腔安装在流道腔板的上方并且要与流道腔板上平面连接；所述中部流道腔组连接于顶部流道腔和底部流道腔之间，此装置可以改善因上层流道腔内冷却液吸热升温/冷却降温和流量分配不均导致的调温装置温度不均，从而改善被调温部件的温度均匀性，同时增加的流道腔也增加了冷却液的容量，增加了冷却/加热***的整体热容，可以改善整体调温装置***的承受热冲击/冷冲击的能力。
Description
技术领域
本发明涉及智能调温领域，具体涉及一种多维调温装置。
背景技术
目前很多工业领域涉及到零部件的散热/加热的需求，例如数据中心散热、电力电子器件散热、储能/动力锂电池散热等。随着应用场景需求的发展，这些零部件在运行过程中产生的热量也越来越大，导致散热难题成为制约设备性能和寿命的主要因素之一。而传统散热方式如风冷散热已经逐渐不能满足设备的散热需求，因此，液冷散热技术成为了解决这一问题的有效手段之一。
液冷散热技术有多种形式，其中一种形式是液冷板。液冷板是一种集成了散热通道和冷却液体流动***的调温装置，通过与发热部件紧密接触，有效地将设备产生的热量转移给冷却液体，再通过管路将热量带走。
由于冷却液在散热的过程中吸热，温度也逐渐升高，也一定程度上导致调温装置的不同位置的温度有一定的差异，例如冷却液进口附近和冷却液出口附近温度不一，另外冷却液在调温装置内的流量不均也一定程度上会导致调温装置不同部位的温度不均，例如流量大的位置散热好和流量低的位置散热差，调温装置温度分布不均也导致被散热部件不同位置的温度也存在差异，影响被散热部件的性能、寿命等。
在前专利CN103423805B公开了一种种智能控制多功能电子调温取暖器，由底座壳体、面板、电陶炉发热盘、高温微晶玻璃、金属套圈、防护网架(烧烤架)和控制组件组成，其特征在于：面板安装在底座壳体上方，面板正前方右下角印制有触摸控制按键及显示屏，电陶炉发热盘嵌入安装在面板中心位于底座壳体空腔内，金属套圈嵌入安装在面板中心，高温微晶玻璃安装在金属套圈内，金属套圈边沿设置有3个扣紧装置用于安装防护网架(烧烤架)，控制组件由电路控制板、电源开关、电源插头和遥控器组成；但是此方案仅能实现加热的功能。
在前专利CN106803556B公开了一种具有调温流道的电池承载装置，电池承载装置包含壳体及多个凹槽结构。壳体具有相连通的腔室及至少一进气孔。凹槽结构根据矩阵排列设置于壳体上，并实质上朝向腔室凹陷形成。每一凹槽结构用以容置对应的电池的至少一部分，并包含底面及多个第一肋部。底面具有排气孔连通腔室。第一肋部设置于对应的凹槽结构的底面上，用以承载对应的电池。第一肋部中的任两相邻者与对应的电池形成第一流道。但是实现该装置的部件较多，结构复杂；此外静压腔的进气孔位置和进风量大小对整体的散热均匀性影响较大，例如若散热的风量较大，则会导致距离静压腔体进气孔位置远近不同的电池承载装置的出风量不一致性变大，从而导致散热差异变大。同时形成的流道狭小变化剧烈，也会导致更大的***压降。
发明内容
为解决现有技术中存在的传统调温技术无法满足多数设备的调温要求的不足，本发明提供一种多维调温装置。
本发明采用如下的技术方案。
一种多维调温装置，包括：
流道腔板呈两端开口的扁平立方体结构，多层流道腔整体设置在流道腔板的内部；
所述多层流道腔包括顶部流道腔、中部流道腔组和底部流道腔；
所述顶部流道腔由水平设置在流道腔板内部的上隔板与流道腔板的上平面构成；
所述底部流道腔由水平设置在流道腔板内部的下隔板与流道腔板的下平面构成；
所述中部流道腔组由上隔板和下隔板之间的区域构成，连接于顶部流道腔和底部流道腔之间，中部流道腔组能由平行设置在上隔板和下隔板之间的至少一层中间隔板分成多个中部流道腔，中部流道腔组的顶部流道腔与多层流道腔的顶层流道腔连接，中部流道腔组的底部流道腔与多层流道腔的底层流道腔连接；
在流道腔板上下平面之间贯穿上隔板、下隔板与中间隔板垂直设置多条分流板，分别将顶部流道腔、底部流道腔和中部流道腔组分成多个流道；
所述出口水嘴安装在多层流道腔的平台上或者安装在多层流道腔平台的侧面；
所述进口水嘴安装在多层流道腔的平台上或者安装在多层流道腔平台的侧面；
所述铝塞块安装于流道腔板的侧面，铝塞块跟流道腔板一起形成整个流道腔内部的流道，保证整体流道的封闭。
进一步优选地，所述流道腔板有两种组成方式：第一种组成方式是流道腔板由一个整金属部件构成，内部已经成型好流道，再配合端部的铝塞块围成多层流道腔；第二种组成方式是流道腔板由多个部件组成，再与端部铝塞块组合形成流道。
进一步优选地，在上述的多层流道腔中，每两层流道腔之间连通处一侧有回弯空隙，方便流体通过，同时连接相邻的流道腔。
在冷却的工况下，发热部件将产生的热量直接传导至顶部流道腔；在加热的工况下，发热部件通过顶部流道腔吸收调温流体产生的热量。
进一步优选地，出口水嘴与多层流道腔连接第一种连接方式：出口水嘴只连通到顶部流道腔，调温流体先流入进口水嘴，通过进口水嘴继续被运送至底部流道腔，流经底部流道腔的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组中与底部流道的连接层，经过中部流道腔组层层运输，最后到达顶部流道腔，经过出口水嘴流出。
进一步优选地，出口水嘴与多层流道腔第二种连接方式：出口水嘴只连通至底部流道腔，调温流体先流入进口水嘴，通过进口水嘴继续被运送至顶部流道腔，流经顶部流道腔的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组与顶部流道腔的连接层，经过中部流道腔组层层运输，最后到达底部流道腔，并经过出口水嘴流出。
进一步优选地，进口水嘴与多层流道腔第一种连接方式：进口水嘴只连通到底部流道腔，调温流体先流入进口水嘴，通过进口水嘴继续被运送至底部流道腔，流经底部流道腔的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组中与底部流道腔的连接层，经过中部流道腔组层层运输，最后到达顶部流道腔，经过出口水嘴流出。
进一步优选地，进口水嘴与多层流道腔第二种连接方式：进口水嘴只连通至顶部流道腔，调温流体先流入进口水嘴，通过进口水嘴继续被运送至顶部流道腔，流经顶部流道腔的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组与顶部流道腔的连接层，经过中层流道腔组层层运输，最后到达底部流道腔，并经过出口水嘴流出。
进一步优选地，铝塞块有两种安装方式，第一种安装方式是跟流道腔板作为一整体部件存在，第二种安装方式是用焊接、胶水粘结等方式将铝塞块与流道腔板连接起来。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，在传统的调温装置中，冷却液流道腔为单层的，在该调温装置中，冷却液流道腔为双层或者更多。其中上层流道腔内冷却液带走被散热部件传导下的热量或传递热量给被调温的部件，而下层流道腔内冷却液则可起到均匀散热/加热和缓冲腔的作用。
此装置可以改善因上层流道腔内冷却液吸热升温/冷却降温和流量分配不均导致的调温装置温度不均，从而改善被调温部件的温度均匀性，同时增加的流道腔也增加了冷却液的容量，增加了冷却/加热***的整体热容，可以改善整体调温装置***的承受热冲击/冷冲击的能力。
附图说明
图1是本申请的多维调温装置整体示意图；
图2是本申请的多维调温装置***视图；
图3进出口水嘴位置放大视图；
图4是任意两层流道腔连接回弯处放大视图；
图5是整体调温板透视图；
图6是传统方式和本申请调温装置的均温效果对比；
图7是传统方式和本申请调温装置的加热均温效果对比；
图8是本申请的多层流道腔均温装置示意图；
图9是本申请的多维调温装置另一种实现方式实施例的整体示意图；
图10是本申请的多维调温装置另一种实现方式实施例的***视图；
图11是本申请的多维调温装置另一种实现方式实施例的透视图；
图中：1：多层流道腔，2：流道腔板，3：发热部件，4：出口水嘴，5：进口水嘴，6：铝塞块，103：顶部流道腔，102：中部流道腔组，101：底部流道腔，201：流道腔板顶板，202：流道腔板中间隔板，203：流道腔板底板，303：流道腔连通处。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将以该装置应用于锂电池热管理领域，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，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它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图2所示，流道腔板2呈两端开口的扁平立方体结构，多层流道腔1整体设置在流道腔板2的内部；
所述多层流道腔1包括顶部流道腔103、中部流道腔组102和底部流道腔101；
所述顶部流道腔103由水平设置在流道腔板2内部的上隔板与流道腔板3的上平面构成；
所述底部流道腔101由水平设置在流道腔板2内部的下隔板与流道腔板2的下平面构成；
所述中部流道腔组102由上隔板和下隔板之间的区域构成，连接于顶部流道腔103和底部流道腔101之间，中部流道腔组102能由平行设置在上隔板和下隔板之间的至少一层中间隔板分成多个中部流道腔，中部流道腔组102的顶部流道腔与多层流道腔1的顶层流道腔连接，中部流道腔组102的底部流道腔与多层流道腔1的底层流道腔连接；
在流道腔板3上下平面之间贯穿上隔板、下隔板与中间隔板垂直设置多条分流板，分别将顶部流道腔103、底部流道腔101和中部流道腔组102分成多个流道；
如图3所示，所述出口水嘴4安装在多层流道腔1的平台上或者安装在多层流道腔1平台的侧面；
所述进口水嘴5安装在多层流道腔1的平台上或者安装在多层流道腔1平台的侧面；
所述铝塞块6安装于流道腔板2的侧面，铝塞块6跟流道腔板2一起形成整个流道腔内部的流道，保证整体流道的封闭。
所述流道腔板2有两种组成方式：第一种组成方式是流道腔板2由一个整金属部件构成，内部已经成型好流道，再配合端部的铝塞块6围成多层流道腔1；第二种组成方式是流道腔板2由多个部件组成，再与端部铝塞块组合形成流道。
如图4所示，在上述的多层流道腔1中，每两层流道腔之间连通处一侧有回弯空隙，方便流体通过，同时连接相邻的流道腔。
在冷却的工况下，发热部件3将产生的热量直接传导至顶部流道腔103；在加热的工况下，发热部件3通过顶部流道腔103吸收调温流体产生的热量。
出口水嘴4与多层流道腔1连接第一种连接方式：出口水嘴4只连通到顶部流道腔103，调温流体先流入进口水嘴5，通过进口水嘴5继续被运送至底部流道腔101，流经底部流道腔101的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组102中与底部流道101的连接层，经过中部流道腔组102层层运输，最后到达顶部流道腔103，经过出口水嘴4流出。
出口水嘴4与多层流道腔1第二种连接方式：出口水嘴4只连通至底部流道腔101，调温流体先流入进口水嘴5，通过进口水嘴5继续被运送至顶部流道腔103，流经顶部流道腔103的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组102与顶部流道腔103的连接层，经过中部流道腔组102层层运输，最后到达底部流道腔101，并经过出口水嘴4流出。
进口水嘴5与多层流道腔1第一种连接方式：进口水嘴5只连通到底部流道腔101，调温流体先流入进口水嘴5，通过进口水嘴5继续被运送至底部流道腔101，流经底部流道腔101的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组102中与底部流道腔101的连接层，经过中部流道腔组102层层运输，最后到达顶部流道腔103，经过出口水嘴4流出。
进口水嘴5与多层流道腔1第二种连接方式：进口水嘴5只连通至顶部流道腔103，调温流体先流入进口水嘴5，通过进口水嘴5继续被运送至顶部流道腔103，流经顶部流道腔103的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组102与顶部流道腔103的连接层，经过中层流道腔组102层层运输，最后到达底部流道腔101，并经过出口水嘴4流出。
铝塞块6有两种安装方式，第一种安装方式：铝塞块6跟流道腔板2作为一整体部件合并存在。
铝塞块第二种安装方式：用焊接、胶水粘结等方式将铝塞块6与流道腔板2连接起来。
如附图6所示，通过计算机数值计算显示，相较于传统的均温装置，该装置能明显改善锂电池的温度差异(采用传统方案，锂电池顶部温差约2.5℃，采用该发明方案，锂电池顶部温差约1.0℃)，即能改善被散热部件的各个位置的温度差异。在加热的工况下，顶部流道腔主要功能为直接传递热量给锂电池，即对锂电池进行加热，中部和底部流道腔的主要功能为改善整个均温装置的温度分布，从而改善锂电池间的温度差异，使得不同位置的锂电池加热温度更加均匀。如附图7所示，通过计算机数值计算显示，相较于传统的均温装置，该装置的加热温度均匀性更佳。
同时底部流道腔也起到缓冲储罐的功能，增加了冷却/加热的冷却液量(双层流道腔的均温装置较传统的装置多一层流道腔体，从而有更大的流道空间用于存储冷却液)，从而增加了***的热容(冷却液有均较大的热容)，从而增大了***承受热/冷冲击的稳定性，例如某个锂电池发生异常，急剧发热时，更大的***热容可延缓电池的升温速率(更多冷却液可吸收更多的热量)，给与***更长的反应时间，或者***在置于低温环境时，更大的***热容，也可减缓***的降温速率(更多冷却液可存储更多的热量，降温时可以传递给电池)，特别是锂电池的降温速率，从而减少再重启时加热所需的能量，减少***的调节能耗。此外，该均温装置较传统均温装置可存储更多冷却液，则冷却液循环***中搭配的储液罐可更小，增加冷却***布局的灵活性。
此外底部流道腔也可以增加整个调温装置的强度，在调温装置上布置较重的被调温设备或其他设备时，该调温装置能较传统的调温装置，有更高的强度，可以支持更多更重的设备，减小整体装置的变形等。
以下是本发明另一种实施例实现方式：
如图10所示，其中：
顶流道腔103由流道腔板顶部跟流道腔板隔板围成的腔体空间(顶板和中间隔板凹下部分围成的空腔)；
底流道腔腔101由流道腔底顶部跟流道腔板隔板围成的腔体空间(底板和中间隔板凸起部分围成的空腔)，
两个流道腔连通处为303；
其中流道腔中间隔板的形状花纹根据实际需要调整，不同的花纹可以形成不同的流道形式，各层流道腔板之间可由焊接或者胶粘等方式连接。
流体先经过进口水嘴5，再进入顶部流道腔103，再经过流道腔连接处303流动至底部流道腔101，最后经过出口水嘴4流出。
顶部流道腔103和底部流道腔101之间流体可以相互进行冷热对冲；
发热部件的热量经过流道腔板顶板201，传导至顶部流道腔103，再由流体介质带走；发热部件的热量亦可经过流道腔板顶板201和流道腔板中间隔板202，传导至底流道腔101，再由流体介质带走；流体介质加热发热部件时候，热量传递方向相反。
相反，流体介质的流动方向亦可以与上述相反，即先经过进口水嘴5，然后经过底流道腔101、流道腔连接处303、顶流道腔103，最后经过出口水嘴4流出。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，在传统的调温装置中，冷却液流道腔为单层的，在该调温装置中，冷却液流道腔为双层或者更多。其中顶部流道腔内冷却液带走被散热部件传导下的热量或传递热量给被调温的部件，而中部与底部流道腔内冷却液则可起到均匀散热/加热和缓冲腔的作用。
此方法可以改善因顶部流道腔内冷却液吸热升温/冷却降温和流量分配不均导致的调温装置温度不均，从而改善被调温部件的温度均匀性，同时增加的流道腔也增加了冷却液的容量，增加了冷却/加热***的整体热容，可以改善整体调温装置***的承受热冲击/冷冲击的能力。
Claims (10)
1.一种多维调温装置，包括多层流道腔(1)、流道腔板(2)、发热部件(3)、出口水嘴(4)、进口水嘴(5)、铝塞块(6)，发热部件(3)设置在流道腔板(2)的上方；其特征在于：
流道腔板(2)呈两端开口的扁平立方体结构，多层流道腔(1)整体设置在流道腔板(2)的内部；
所述多层流道腔(1)包括顶部流道腔(103)、中部流道腔组(102)和底部流道腔(101)；
所述顶部流道腔(103)由水平设置在流道腔板(2)内部的上隔板与流道腔板(3)的上平面构成；
所述底部流道腔(101)由水平设置在流道腔板(2)内部的下隔板与流道腔板(2)的下平面构成；
所述中部流道腔组(102)由上隔板和下隔板之间的区域构成，连接于顶部流道腔(103)和底部流道腔(101)之间，中部流道腔组(102)能由平行设置在上隔板和下隔板之间的至少一层中间隔板分成多个中部流道腔，中部流道腔组(102)的顶部流道腔与多层流道腔(1)的顶层流道腔连接，中部流道腔组(102)的底部流道腔与多层流道腔(1)的底层流道腔连接；
在流道腔板(3)上下平面之间贯穿上隔板、下隔板与中间隔板垂直设置多条分流板，分别将顶部流道腔(103)、底部流道腔(101)和中部流道腔组(102)分成多个流道；
所述出口水嘴(4)安装在多层流道腔(1)的平台上或者安装在多层流道腔(1)平台的侧面；
所述进口水嘴(5)安装在多层流道腔(1)的平台上或者安装在多层流道腔(1)平台的侧面；
所述铝塞块(6)安装于流道腔板(2)的侧面，铝塞块(6)跟流道腔板(2)一起形成整个流道腔内部的流道，保证整体流道的封闭。
2.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
所述流道腔板(2)有两种组成方式：第一种组成方式是流道腔板(2)由一个整金属部件构成，内部已经成型好流道，再配合端部的铝塞块(6)围成多层流道腔(1)；第二种组成方式是流道腔板(2)由多个部件组成，再与端部铝塞块组合形成流道。
3.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
在上述的多层流道腔(1)中，每两层流道腔之间连通处一侧有回弯空隙，方便流体通过，同时连接相邻的流道腔。
4.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
在冷却的工况下，发热部件(3)将产生的热量直接传导至顶部流道腔(103)；在加热的工况下，发热部件(3)通过顶部流道腔(103)吸收调温流体产生的热量。
5.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
出口水嘴(4)与多层流道腔(1)连接第一种连接方式：出口水嘴(4)只连通到顶部流道腔(103)，调温流体先流入进口水嘴(5)，通过进口水嘴(5)继续被运送至底部流道腔(101)，流经底部流道腔(101)的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组(102)中与底部流道(101)的连接层，经过中部流道腔组(102)层层运输，最后到达顶部流道腔(103)，经过出口水嘴(4)流出。
6.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
出口水嘴(4)与多层流道腔(1)第二种连接方式：出口水嘴(4)只连通至底部流道腔(101)，调温流体先流入进口水嘴(5)，通过进口水嘴(5)继续被运送至顶部流道腔(103)，流经顶部流道腔(103)的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组(102)与顶部流道腔(103)的连接层，经过中部流道腔组(102)层层运输，最后到达底部流道腔(101)，并经过出口水嘴(4)流出。
7.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
进口水嘴(5)与多层流道腔(1)第一种连接方式：进口水嘴(5)只连通到底部流道腔(101)，调温流体先流入进口水嘴(5)，通过进口水嘴(5)继续被运送至底部流道腔(101)，流经底部流道腔(101)的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组(102)中与底部流道腔(101)的连接层，经过中部流道腔组(102)层层运输，最后到达顶部流道腔(103)，经过出口水嘴(4)流出。
8.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
进口水嘴(5)与多层流道腔(1)第二种连接方式：进口水嘴(5)只连通至顶部流道腔(103)，调温流体先流入进口水嘴(5)，通过进口水嘴(5)继续被运送至顶部流道腔(103)，流经顶部流道腔(103)的回弯处并经过此回弯处被运送至中部流道腔组(102)与顶部流道腔(103)的连接层，经过中层流道腔组(102)层层运输，最后到达底部流道腔(101)，并经过出口水嘴(4)流出。
9.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
铝塞块(6)有两种安装方式，第一种安装方式：铝塞块(6)跟流道腔板(2)作为一整体部件合并存在。
10.根据权利要求1所述的一种多维调温装置，其特征在于：
铝塞块第二种安装方式：用焊接、胶水粘结等方式将铝塞块(6)与流道腔板(2)连接起来。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311530667.8A CN117577997A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种多维调温装置 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311530667.8A Pending CN117577997A (zh) | 2023-11-16 | 2023-11-16 | 一种多维调温装置 |
Country Status (1)
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- 2023-11-16 CN CN202311530667.8A patent/CN117577997A/zh active Pending
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