[发明专利]一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板

说明书

本发明公开了一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板，冷却器流路以冷却器流路的中间点为界，分为前半程流动序列与后半程流动序列，前半程流动序列与后半程流动序列镜像对称，流动方向可互易，所述冷却器流路包括了至少两种技术规格的换热器，前半程流动序列和后半程流动序列中的换热器均按串并联的混合结构布置。双散热面的液冷板至少包括有一个如上所述的冷却器流路。本发明具有换热效率高、功率容量大、体积紧凑、资源集约利用的特点，可根据射频电子模块的热源特点定制化设计，特别适合于解决高热流密度、大功率射频电子模块的散热问题，并有助于解决射频电子模块的组阵应用难题。

技术领域

本发明涉及一种具有对称拓扑结构的冷却器流路及双散热面液冷板，适合于小型化电子设备的热管理和结构设计，用于高热流密度、大功率射频电子模块的高效冷却。

背景技术

冷板是换热器的一种衍生品。换热器用于实现流体与流体之间的热交换。应用范围最广泛的间壁式换热器(不同流体介质之间不直接接触)的热量是从高温流体经由换热器壁板传递至低温流体，实现两种流体之间的热交换。换热器壁板(管材或板材)多选用导热系数较高、强度和韧性较好、易于获取和加工的金属材料制成。冷板可以理解为半个换热器，用于实现流体和固体之间的热交换。冷板的热量是从固体侧热源经由冷板壁板传递至低温流体，或者从高温流体经由冷板壁板传递至固体侧热沉，实现固体与液体之间的热交换。由于热交换对象的特点不同，换热器可以间隔布置冷、热流体，通过空间层叠实现较高的面积体积比，而冷板只能布置一层流体，难以实现较高的面积体积比。

冷板常用于电气、电子、动力设备散热，根据使用的流体介质不同，可分为风冷板和液冷板两大类。由于液体的密度、比热容和导热系数都远大于气体，在同等可用温差条件下，液冷板的换热效率和功率容量远大于风冷板，体积也更紧凑。在没有其它具有更高权重的影响因素的情况下，大功率设备散热优选液冷板。目前，液冷板主要包括盘管式和整体式两大类。

水管冷板是最早出现的盘管式冷板，由金属薄板、金属管材和金属肋材胀接或铆接制成。金属管材在一个平面内折弯成多回式盘管(或称为蛇形盘管)以增加平面内管路密度，通过肋材与金属薄板胀接或铆接为一体，构成“流体—管壁—肋材—薄板—固体侧热源(或热沉)”的热路。水管冷板的结构简陋、成本较低，但缺点也很明显：1)肋材截面较薄，与胀接或铆接方式共同成为传热瓶颈；2)接触热源的金属薄板强度和平面度较差，填充接触面之间空气隙的热界面材料较厚，进一步限制了换热效率和功率容量的增加。

埋管冷板是水管冷板的改进，通过在一块金属厚板上加工出多回式凹槽，并胀接埋入多回式盘管，消除了肋材传热瓶颈，构成“流体—管壁—厚板—固体侧热源(或热沉)”的热路，且金属厚板的强度和平面度较好，填充接触面之间空气隙的热界面材料较薄，增大了换热效率和功率容量。随着热耗散功率的进一步增大，管路与厚板之间的接触热阻也线性增大，而管材折弯半径限制了平面内管路密度的增大，难以进一步提高换热效率和功率容量。

整体式冷板是盘管式冷板的改进，通过在一块金属厚板上加工出多回式流道，然后与盖板焊接为一体，构成“流体—壁板—固体侧热源(或热沉)”的热路。整体式冷板完全消除了冷板内部的接触热阻，且流道密集度与加工方法无关，能够完全填充满冷板面积，极大地提高了液冷板的换热效率和功率容量，是目前用于大功率设备散热的主流形式。

多回流道整体式液冷板(以下简称多回流道式液冷板)用于电气、电子、动力设备散热，设计原则是针对大面积均匀热源的均温设计，不限制电子模块(或电气模块，以下为简化描述统称为电子模块)的排列顺序，也对电子模块的种类和数量不敏感。工程实践中发现，多回流道式液冷板存在如下缺点：