CN207573821U - 一种双面水冷板散热装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种双面水冷板散热装置，包括：其内带有水冷流道的水冷板，与所述水冷板的板面接触布置的功率发热元件；所述水冷板具有相互背离的第一板面和第二板面，所述第一板面和所述第二板面均分别接触布置至少一个所述功率发热元件，并且位于所述第一板面的所述功率发热元件与位于所述第二板面的所述功率发热元件相互错位分布。本申请这种双面水冷板散热装置可增大功率发热元件的布置密度，从而有助于减小功率模块箱的体型。

Description

一种双面水冷板散热装置

技术领域

本申请涉及散热领域，具体涉及一种双面水冷板散热装置，用于对功率发热元件的吸散热。

背景技术

在现有的功率模块箱散热领域中，风冷散热器虽然基本脱离了高噪音暴力散热的怪圈，但却普遍朝着大体积，多热管，还有超重量的方向发展，这对用户在散热器的实际使用和安装方面带来了很大不便，同时也需要专门的风道设计，散热孔设计等。鉴于上述后风冷时代所出现的困境，液冷水冷板散热渐渐的被大家采用

将水冷板散热技术应用于功率模块箱，其实并非是因为风冷散热已经发展到了尽头，而是由于液体的散热速度远远大于空气，因此液冷散热器往往具备不错的散热效果，同时在噪音方面也能得到很好的控制。由于在散热效率和静音等方面有着的种种优势，令人可喜的是，时至今日，计算机领域的液冷散热正在普及开来，这种状况归根结于液冷的安全性和稳定性有了很大的进步。

水冷散热技术利用循环液将功率模块箱的热量从水冷块中搬运到换热器上再散发出去，代替了风冷散热的均质金属或者热管，其中的换热器部分又几乎是风冷散热器的翻版。水冷散热***最大的特点有两个：均衡发热器件的热量和低噪声工作。由于水的比热容超大，因此能够吸收大量的热量而保持温度不会明显的变化，水冷***中发热器件的温度能够得到好的控制，突发的操作都不会引起发热器件内部温度瞬间大幅度的变化，而且整体的散热***与风冷***相比就非常的安静了。最新的水冷散热产品的人性化设计也有长足的进步，水冷板散热技术也来用越被推广开来，投入市场。

然而，现有水冷散热装置均为单面散热(单面布局发热器件)，不利于发热器件的高密度布置，导致功率模块箱体型庞大。并且，水冷板上与发热元件相接触的部位温度必然高于为布置发热元件的部位，故而导致水冷流道不同部位的流道壁温度不同，可是现有水冷散热装置的水冷流道为等截面结构，流道内各流道段的水流均匀与流道壁等面积接触，各处水流速度一致，未对高温流道壁部位的流道结构作特别设计，这并不利于冷却水与流道壁的高效换热。

发明内容

本申请的目的是：针对现有技术的不足，提出一种双面水冷板散热装置，以增大功率发热元件的布置密度，减小功率模块箱的体型。

为了达到上述目的，本申请的技术方案是：

一种双面水冷板散热装置，包括：

其内带有水冷流道的水冷板，以及

与所述水冷板的板面接触布置的功率发热元件；

所述水冷板具有相互背离的第一板面和第二板面，所述第一板面和所述第二板面均分别接触布置至少一个所述功率发热元件，并且位于所述第一板面的所述功率发热元件与位于所述第二板面的所述功率发热元件相互错位分布。

本申请在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述第一板面和第二板面上未接触布置所述功率发热元件的部分设置有散热鳍片。

所述散热鳍片与所述水冷板为一体结构。

所述第一板面和第二板面上未接触布置所述功率发热元件的部分形成有向内塌陷的众多凹槽，所述散热鳍片形成于所述凹槽之间。

每一个所述功率发热元件均布置在所述水冷流道的流通路径上。

所述水冷板内仅设置有一条所述水冷流道，各个所述功率发热元件沿着所述水冷流道的流通路径顺次排布。

所述水冷板内设置有至少两条所述水冷流道。

所述水冷板为铝材或铜材。

所述水冷板的一侧设置有散热风扇。

所述水冷板为矩形板，所述水冷流道的进水口和出水口布置在所述水冷板的同一条侧边上。

本申请具有以下有益效果：

1、本申请水冷板的正反两板面均布置了功率发热元件，大大提高了功率发热元件的布置密度，有利于功率模块箱的小型化设计。

2、因功率发热元件在工作时会使与之接触的板面区域温度较高，若水冷板同一部位的正反两区域均接触布置功率发热元件，那么该部位的温度将会非常高，这会影响这两个功率发热元件向水冷板的传热速度。而本申请将正反两板面的功率发热元件错位分布，很好地解决了这一问题。

3、水冷流道包括众多沿着流通路径方向依次间隔分布的众多个水流缓存腔，而且每一个水流缓存腔均布置在对应的一个功率发热元件处。水流缓存腔具有较大的容积，其内能够收容更多的水，而在水流缓存腔处的水冷板部位的温度较高，此处有大量的水同时对其吸热，可迅速吸收此处水冷板的热量，提高了水冷流道内水流的整体吸热效率。并且，因为水流缓存腔的容积较大，故而在水流缓存腔内水的流速相对较小，水在水流缓存腔中的停留时间较长，这也有利于水流缓存腔内冷却水对此处水冷板的吸热。

4、因为水冷流道的水流在流通路径上不断的持续吸热，故而其温度会逐渐升高，沿着水冷流道的流通方向水温越来越高，进水口水温最低，出水口水温最高。根据温差越小、换热速率越小的原理，水冷流道下游水流对水冷板的吸热速度定然小于水冷流道上游水流对水冷板的吸热速度，这不利用布置在水冷流道下游位置的功率发热元件的散热。而本申请中沿着水冷流道的流通方向上的各个水流缓存腔的容积越来越大，下游水流吸热速率的不足通过增加水量和吸热时间来补偿，很好地解决上前述问题。

5、并且，沿着水冷流道的流通方向，各个水流缓存腔在水冷板厚度方向的投影面积越来越大，如此通过逐渐增加水流缓存腔内水流与水冷板的换热面积来补偿下游水流吸热速率的不足。

6、水冷流道的进水口和出水口布置在水冷板的同一条侧边上，而且水冷流道采用单弯折结构。如此不仅有利于增加水流在水冷流道中的行程，使得水流与水冷板充分换热，同时还方便了外部水循环***与水冷流道进出水口的连接。

附图说明

图1为本申请实施例一中双面水冷板散热装置的侧视结构示意图；

图2为本申请实施例一中双面水冷板散热装置的俯视结构示意图；

图3为本申请实施例二中双面水冷板散热装置的侧视结构示意图；

图4为本申请实施例二中双面水冷板散热装置的俯视结构示意图；

图5为本申请实施例三中双面水冷板散热装置的侧视结构示意图；

图6为本申请实施例三中双面水冷板散热装置的俯视结构示意图。

其中：1-水冷流道，2-水冷板，3-功率发热元件，4-散热鳍片，5-水流缓存腔，6-散热风扇。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本申请所说“连接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

图1和图2示出了本申请这种双面水冷板散热装置的第一个具体实施例，与传统水冷板散热装置相同的是，该装置也包括：其内带有水冷流道1的水冷板2以及与水冷板2的板面接触布置的功率发热元件3。显然，前述水冷板2具有相互背离两个板面，为了方便描述本申请的技术方案，现将这两个板面分别称呼为第一板面和第二板面，或称正、反板面。

本实施例的关键改进在于，上述第一板面和第二板面均分别接触布置多个功率发热元件3，并且位于第一板面的功率发热元件3与位于第二板面的功率发热元件3相互错位分布。

也就是说，图1中水冷板2的上下两个板面均接触布置有多个功率发热元件3——正所谓“双面水冷”，而且上部板面处的各个功率发热元件3和下部板面处的各个功率发热元件3彼此错位——在图1中竖直方向上不重合。

本实施例在水冷板2的正反两板面均布置了许多的功率发热元件3，大大提高了功率发热元件3的布置密度，有利于功率模块箱的小型化设计。因功率发热元件3在工作时会使与之接触的板面区域温度较高，若水冷板同一部位的正反两区域均接触布置功率发热元件3，那么该部位的温度将会非常高，这会影响这两个功率发热元件3向水冷板的传热速度。而本实施例将两板面上的功率发热元件3错位分布，很好地解决了这一问题。

水冷板2内可以设置多条水冷流道1，不过本实施例仅设置了一条。上述每一个功率发热元件3均布置在该条水冷流道1的流通路径上，或者说，这些功率发热元件3沿着该条水冷流道1的流通路径顺次排布。

如图2所示，上述水冷板2为矩形板，水冷流道1的进水口和出水口布置在水冷板2的同一条侧边上，水冷流道1采用U字型折返结构(当然也可以采用连续U字型弯折结构)。如此不仅有利于增加水流在水冷流道1中的行程，使得水流与水冷板充分换热，同时还方便了外部水循环***与水冷流道1的连接。

再参照图2所示，考虑到水冷板2上布置有功率发热元件3的部位会因为直接吸收功率发热元件3的工作热量而具有较高的温度，而其余没有布置功率发热元件3的部位温度相对较低。基于温差越大、换热速率越大这一原理，本实施例对水冷流道1的结构形式作了改进，具体为：水冷流道1包括众多沿着流通路径方向依次间隔分布的众多个水流缓存腔5，而且每一个水流缓存腔5均布置在对应的一个功率发热元件3处。更具体地：每一个水流缓存腔5均正对其中一个功率发热元件3布置。

如此设计的好处在于，水流缓存腔5具有较大的容积，其内能够收容更多的水，而在水流缓存腔5处的水冷板部位的温度较高，此处有大量的水同时对其吸热，可迅速吸收此处水冷板的热量，提高了水冷流道内水流的整体吸热效率。并且，因为水流缓存腔5的容积较大，故而在水流缓存腔5内水的流速相对较小，水流在水流缓存腔5中的停留时间较长，这也有利于水流缓存腔5内冷却水对此处水冷板的吸热。

因为水冷流道1的水流在流通路径上不断的持续吸热，故而其温度会逐渐升高，沿着水冷流道1的流通方向水温越来越高，进水口水温最低，出水口水温最高。根据温差越小、换热速率越小的原理，水冷流道1下游水流对水冷板的吸热速度定然小于水冷流道1上游水流对水冷板的吸热速度，这不利用布置在水冷流道下游位置的功率发热元件3的散热。针对这一问题，本实施例又对水冷流道1的结构作了更进一步的改进，具体为：

沿着水冷流道1的流通方向，上述各个水流缓存腔5的容积越来越大。下游水流吸热速率的不足通过增加水量和吸热时间来补偿。

更进一步地，沿着水冷流道1的流通方向，上述各个水流缓存腔5在水冷板厚度方向的投影面积越来越大，如图2。如此增加水流缓存腔5内水流与水冷板2的换热面积。

上面已经说明：在本实施例中，每一个水流缓存腔5正对一个功率发热元件3布置，即水流缓存腔5和功率发热元件3为一一对应的位置关系。不过，在本申请的一些其他实施例中，也可以在某一个(或某几个)水流缓存腔5处对应设置多个功率发热元件3。比如：某相邻的两个(或更多个)功率发热元件3位置靠的很近，这时就可以在这两个功率发热元件3处仅设置一个水流缓存腔5，使这两个功率发热元件3共用同一个水流缓存腔5吸热降温。

实施例二：

图3和图4示出了本申请这种双面水冷板散热装置的第二个具体实施例，本实施例这种双面水冷板散热装置与上述实施例一中双面水冷板散热装置的结构基本相同，唯一区别在于：本实施例中，第一板面和第二板面上未接触布置功率发热元件3的部分(或称无功率发热元件的板面部分)设置了众多散热鳍片4，以进一步增强水冷板2的散热能力。

上述散热鳍片4与水冷板2为一体结构，二者为铝材或铜材。

具体的，上述第一板面和第二板面上未接触布置功率发热元件3的部分形成有向内塌陷的众多凹槽，散热鳍片4形成于凹槽之间。也就说是，正是因为在板面对应位置成型了向内塌陷的众多凹槽，从而使得散热鳍片4的结构出现。

实施例三：

图5和图6示出了本申请这种双面水冷板散热装置的第三个具体实施例，本实施例这种双面水冷板散热装置与上述实施例二中双面水冷板散热装置的结构基本相同，唯一区别在于：本实施例中在水冷板2的一侧增加一台散热风扇6，工作时散热风扇6向水冷板2送风，以加快水冷板2周围的空气流动，提高水冷板2和空气的换热效率。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种双面水冷板散热装置，包括：

其内带有水冷流道(1)的水冷板(2)，以及

与所述水冷板(2)的板面接触布置的功率发热元件(3)；

其特征在于，所述水冷板(2)具有相互背离的第一板面和第二板面，所述第一板面和所述第二板面均分别接触布置至少一个所述功率发热元件(3)，并且位于所述第一板面的所述功率发热元件(3)与位于所述第二板面的所述功率发热元件(3)相互错位分布。

2.如权利要求1所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述第一板面和第二板面上未接触布置所述功率发热元件(3)的部分设置有散热鳍片(4)。

3.如权利要求2所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述散热鳍片(4)与所述水冷板(2)为一体结构。

4.如权利要求3所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述第一板面和第二板面上未接触布置所述功率发热元件(3)的部分形成有向内塌陷的众多凹槽，所述散热鳍片(4)形成于所述凹槽之间。

5.如权利要求1所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，每一个所述功率发热元件(3)均布置在所述水冷流道(1)的流通路径上。

6.如权利要求5所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述水冷板(2)内仅设置有一条所述水冷流道(1)，各个所述功率发热元件(3)沿着所述水冷流道(1)的流通路径顺次排布。

7.如权利要求1所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述水冷板(2)内设置有至少两条所述水冷流道(1)。

8.如权利要求1所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述水冷板(2)为铝材或铜材。

9.如权利要求1所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述水冷板(2)的一侧设置有散热风扇(6)。

10.如权利要求1所述的双面水冷板散热装置，其特征在于，所述水冷板(2)为矩形板，所述水冷流道(1)的进水口和出水口布置在所述水冷板(2)的同一条侧边上。