一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统，属于高功率发热设备热管理领域，分为底板冷却区和侧板冷却区，固体部分包括底板、侧板、底板盖板、侧板盖板、支撑端板、进出口水阀，内部空间部分包括底板水冷通道、侧板水冷通道。底板、侧板、盖板直接与热源贴合，空隙处填充导热胶以强化传热效果。根据空间多热源的分布位置，底板与侧板直接铣出槽道形成水冷通道，满足散热需求。支撑端板、支撑内板将热源结构进行分隔，将热量最大限度传导至水冷区域。本发明专利技术具有结构强度高、散热量高、均温性好的特点，对空间分布多热源的冷却有明显优势，适用于电子器件散热、航空航天设备冷却、水下水面舰艇设备热管理等场景，具有广泛的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统


[0001]本专利技术涉及高功率发热设备热管理领域，更具体地，涉及一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统。

技术介绍

[0002]电子元件由于发热导致的自身温度升高会引起工作失效，高功率电子设备的散热问题成为了制约电子信息技术以及航空航天领域发展的关键技术之一。传统的风冷由于散热量低、噪声大等问题已经不能满足高功率电子器件的散热要求。
[0003]水冷又称为液冷。水冷散热即在一个密闭的液体循环装置，通过泵产生的动力，推动密闭系统中的液体循环，吸收高功率设备产生的热量，使整体功率模块温度维持在合理区间。平板式水冷系统与风冷系统相比具有安静、降温稳定、对环境依赖小等优点，在电子器件散热、航空航天设备冷却、水下水面舰艇设备热管理等场景，具有广泛的应用前景。
[0004]但平板式水冷系统在应用时存在以下问题：
[0005](1)平板的表面积有限，在承受高热载荷时由于冷却面积不足，可能导致设备局部温度过高，影响电子器件的正常运行；
[0006](2)平板式水冷系统不能实现对空间分布多热源的冷却，由于几何限制，平板式水冷系统仅对其表面贴合的热源拥有较好的冷却效果，而不能贴合在水冷表面的热源需要利用高导热系数的材料进行热量传递，降低了设备冷却效果；
[0007](3)平板式水冷系统不能很好的与大部分空间分布热源贴合，换热效果受限，导致经过水冷通道的液态水温升较低，水冷系统的驱动需要消耗泵功，换热效果下降影响了整体平板式水冷系统的工作性能与效率。r/>[0008]由此可见，平板式水冷系统仍存在不足，如何在不显著增加泵功的前提下，保证水冷系统对于空间分布多热源具有较好的冷却效果，使电子器件维持在合适的工作温度，这是一项重要且具有挑战性的研究课题。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的缺陷，本专利技术提出了一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统。该专利技术可以克服现有平板式水冷系统对空间分布多热源的冷却受限、对立体设备均温效果差等问题，同时可在泵功不显著增长的前提下，提升整体水冷系统的工作性能与效率，且各水冷通道直接相连实现液体工质共享，充分挖掘了水冷装置的散热潜力。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统，所采用的技术方案如下：
[0011]一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统，该专利技术主体分为底板冷却区和侧板冷却区，该3D水冷系统固体部分包括进出口水阀、底板、两块侧板、底板盖板、侧板盖板、两块支撑端板，内部空间部分包括底板水冷通道、侧板水冷通道。
[0012]所述底板、侧板分别与底板盖板、侧板盖板配合，利用螺钉紧固构成除进出口水阀
处完全封闭的水冷通道。底板水冷通道与侧板水冷通道相连通，构成3D整体水冷通道实现空间分布多热源散热。水冷通道正交连通处利用密封件进行密封。进出口水阀与底板接触处使用密封环密封。
[0013]所述底板、侧板与盖板呈矩形板状，通过铣出不同的凹槽控制水冷通道的流向与流量分配，满足对不同热源的冷却需求。
[0014]可选地，该3D水冷系统还包括至少一块支撑内板，位于两块支撑端板和两块侧板形成的空间内，两端与两块侧板相连，实现分区域对热源模块的热传导。优选地，支撑端板和支撑内板呈矩形板状支撑内板连接并紧固两侧板，其较大的热源接触面积可以实现对大功率热源模块的热传导。
[0015]本专利技术进一步的改进在于，通过底板、侧板直接铣出凹槽形成水冷通道，在功率较大的热源处，大面积开槽可以增大水流冷却面积，满足高散热量需求；侧板正交直肋有足够的长度可以插入底板槽口中实现焊接密封。
[0016]本专利技术进一步的改进在于，侧板水冷通道、底板水冷通道正交相连，利用密封件进行密封，水流从底板水冷通道直接流入侧板水冷通道，形成一体化空间水冷布局。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，高功率的热源模块可以放置于底板水冷通道、侧板水冷通道均接触的空间内，利用全部水冷通道进行冷却；低功率的热源模块可以放置于底板下侧、侧板外侧，仅利用部分水冷通道进行冷却；底板水冷通道与侧板水冷通道相配合实现空间分布多热源散热目标。
[0018]本专利技术进一步的改进在于，水冷系统仅在进出口水阀设施通孔，实现水流进出，其他区域利用密封环、密封件进行密封；进出口水阀连接在底板同侧。
[0019]作为优选的，底板、底板盖板、侧板、侧板盖板、支撑端板、支撑内板由6061铝材等密度低、导热系数高、韧性高的材料制成，保证槽道加工后不变形；密封件、密封环等采用橡胶材质，确保良好的密封性。
[0020]本专利技术进一步的改进在于，表面平整的发热模块可以直接与底板、侧板相接触，表面弯曲的发热元件可置于底板与两侧板交界空间，利用导热胶密封导热，热量被流经底板水冷通道、侧板水冷通道的水流吸收；空间分布的发热模块经过三侧水冷通道的冷却后可以维持在正常工作的温度区间。
[0021]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下
[0022]有益效果：
[0023]1、本专利技术提供的用于空间分布多热源散热的3D水冷系统通过底板、侧板直接铣出凹槽形成水冷通道，在功率较大的热源处，大面积开槽可以增大水流冷却面积，水流从底板水冷通道直接流入侧板水冷通道，形成一体化空间水冷布局。实现了空间内换热面积的增大，空间分布的热源可以直接与水冷系统接触换热，满足高散热量需求。
[0024]2、本专利技术提供的用于空间分布多热源散热的3D水冷系统解决了空间分布多热源的均温效果不同的问题，高功率的热源模块可以放置于底板水冷通道、侧板水冷通道均接触的空间内，利用全部水冷通道进行冷却；低功率的热源模块可以放置于底板下侧、侧板外侧，仅利用一部分水冷通道进行冷却；底板水冷通道与侧板水冷通道相配合实现空间分布多热源散热目标。
[0025]3、本专利技术提供的用于空间分布多热源散热的3D水冷系统解决了平板水冷系统对
于立体热源控温效果不好的问题，通过直接接触提升换热效果，通过改变底板、侧板的凹槽来控制冷却不同热源模块的水流量，满足了空间热源的控温需求。
[0026]4、本专利技术提供的用于空间分布多热源散热的3D水冷系统可以不显著增加水冷通道泵功的前提下，显著提升水冷系统的冷却效果。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的爆炸视图。
[0028]图2是本专利技术的系统装配图。
[0029]图3是本专利技术的仰视图。
[0030]图4是本专利技术的底板、侧板细节图。
[0031]图5是本专利技术流道细节图。
[0032]图6是本专利技术与多热源安装工作图。
[0033]附图标记：1为进出口水阀、2为底板、3为侧板、4为底板盖板、5为侧板盖板、6为支撑端板、7为支撑内板、8为螺钉、9为密封件、10为密封环，11为底板水冷通道、12为侧板水冷通道。
具体实施方式
[0034]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统，主体分为底板冷却区和侧板冷却区，其特征在于，固体部分包括进出口水阀(1)、底板(2)、两块侧板(3)、底板盖板(4)、侧板盖板(5)、两块支撑端板(6)，内部空间部分包括底板水冷通道(11)、侧板水冷通道(12)；两块支撑端板(6)用于固定两块侧板(3)的端面，所述底板(2)、侧板(3)分别与底板盖板(4)、侧板盖板(5)配合，利用螺钉(8)紧固构成除进出口水阀(1)处完全封闭的水冷通道，底板水冷通道(11)与侧板水冷通道(12)正交相连通，构成3D整体水冷通道实现空间分布多热源散热；水冷通道正交连通处利用密封件(9)进行密封，进出口水阀(1)与底板(2)接触处使用密封环(10)密封；所述底板(2)、侧板(3)、底板盖板(4)、侧板盖板(5)通过铣出不同的凹槽控制水冷通道的流向与流量分配，满足对不同热源的冷却需求。2.根据权利要求1所述的一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统，其特征在于，还包括至少一块支撑内板(7)，位于两块支撑端板(6)和两块侧板(3)形成的空间内，两端与两块侧板(3)相连，实现分区域对热源模块的热传导。3.根据权利要求1所述的一种用于空间分布多热源散热的3D水冷系统，其特征在于，所述底板(2)、侧板(3)、底板盖板(4)、侧板盖板(5)呈矩形板状。4.根据权利要求1所述的一种用于空间分...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志春，乔砚淙，张寒宇，刘伟，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：