專利名稱：平板水冷散熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用冷卻液(例如水)進(jìn)行散熱的裝置。
背景技術(shù)：
請參閱圖la，這是一種現(xiàn)有的平板水冷散熱裝置的縱向截面示意圖。圖Ib是圖 Ia中A-A向剖視圖，即該平板水冷散熱裝置的橫向截面示意圖。該水冷散熱裝置10包括上冷板11和下冷板12，優(yōu)選為金屬材質(zhì)，上冷板11和下冷板12在圖1中的左右兩側(cè)密封結(jié)合。上冷板11的頂面11a、下冷板12的底面12b均為平板，用于接觸發(fā)熱器件。在上冷板 11的底面lib上具有多個(gè)向下凸起的平臺(tái)110，而下冷板12的頂面1 為平板，兩者之間形成有腔體稱為流道20。冷卻液在該流道20中流動(dòng)，從而帶走上冷板11和下冷板12的熱量。上述平板水冷散熱裝置可以在單側(cè)或雙側(cè)(即上冷板頂面Ila和/或下冷板底面 12b處)放置發(fā)熱器件，例如在新能源汽車領(lǐng)域就得到了具體應(yīng)用。新能源汽車中，控制器的逆變器(Inverter)和直流-直流(DC/DC)轉(zhuǎn)換模塊的發(fā)熱量大，通常布置在上述平板水冷散熱裝置10的兩側(cè)，其熱量散發(fā)到上冷板11和/或下冷板12。溫度較低的冷卻液從流道入口進(jìn)入，在流道20內(nèi)與上冷板11、下冷板12進(jìn)行熱交換，吸收熱量，溫度升高，吸收熱量后的冷卻液從流道出口流出。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)控制器的冷卻。上述平板水冷散熱裝置還可以用于新能源汽車的電池組(Cell)模塊的散熱。上述平板水冷散熱裝置10中，上冷板底面下凸臺(tái)110可以是柱狀或臺(tái)狀。柱狀優(yōu)選為圓柱體、橢圓柱體等；臺(tái)狀優(yōu)選為圓臺(tái)、橢圓臺(tái)等；其光滑的側(cè)壁有利于減小冷卻液流動(dòng)的阻力。柱狀的下凸臺(tái)110通常采用擠壓工藝完成，由于上冷板11、下冷板12 —般采用價(jià)格便宜且導(dǎo)熱較好的鋁合金材料，對其擠壓的難度較大，工藝成本昂貴。臺(tái)狀的下凸臺(tái) 110通常采用壓鑄工藝制作，成本較低，因而應(yīng)用更為廣泛。但臺(tái)狀的下凸臺(tái)110的側(cè)壁與上冷板底面lib之間具有一定傾斜角度(非垂直)，其傾斜程度越大，流道20的過流面積就越大。請參閱圖la，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，上述平板水冷散熱裝置10在實(shí)際使用的過程中，冷卻液會(huì)從上冷板底面下凸臺(tái)110的端部IlOb流過，而幾乎不流經(jīng)其根部110a，這便影響了其散熱性能。為了提高上述平板水冷散熱裝置10的散熱性能，一種做法是增加下凸臺(tái)110在上冷板底面lib上的分布密度，但這對制造工藝提出了更高的挑戰(zhàn)。如何在不增加制造成本的前提下提高其散熱性能；或者是在保證同樣的散熱能力的前提下降低其制造成本，就成為一個(gè)平板水冷散熱裝置所亟待解決的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有更佳散熱效果、且制造工藝并不隨之變得復(fù)雜的平板水冷散熱裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明平板水冷散熱裝置包括上冷板和下冷板，上冷板的頂面和/或下冷板的底面接觸發(fā)熱器件；在上冷板的底面上具有多個(gè)向下凸起的平臺(tái)，在下冷板的頂面上具有多個(gè)向上凸起的平臺(tái)，上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面上凸臺(tái)相互交錯(cuò)；在上冷板底面和下冷板頂面之間形成有流道，冷卻液在該流道中流動(dòng)，從而帶走上冷板和下冷板的熱量。本發(fā)明平板水冷散熱裝置可以在不降低整體散熱能力的前提下降低制造成本和制造難度，例如可以減少上冷板底面下凸臺(tái)的分布密度，這樣便降低了制造成本和制造難度，但所增加的下冷板頂面上凸臺(tái)彌補(bǔ)了散熱能力的損失。本發(fā)明平板水冷散熱裝置還可以在維持制造成本和制造難度的前提下增加整體散熱能力，這主要是由于所增加的下冷板頂面上凸臺(tái)可以用于調(diào)節(jié)流道的縱向截面形狀，促使冷卻液向發(fā)熱量大的表面、區(qū)域流過， 從而增強(qiáng)散熱性能。


圖Ia是現(xiàn)有的平板水冷散熱裝置的縱向截面示意圖；圖Ib是圖Ia的A-A向剖視圖，即現(xiàn)有的平板水冷散熱裝置的橫向截面示意圖；圖加是本發(fā)明平板水冷散熱裝置的第一實(shí)施例的縱向截面示意圖；圖2b是圖加的A-A向剖視圖一，即本發(fā)明平板水冷散熱裝置的橫向截面示意圖 圖2c是圖加的A-A向剖視圖二，即本發(fā)明平板水冷散熱裝置的橫向截面示意圖 --；圖3是本發(fā)明平板水冷散熱裝置的第二實(shí)施例的縱向截面示意圖；圖4是本發(fā)明平板水冷散熱裝置的第三實(shí)施例的縱向截面示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明10為現(xiàn)有的平板水冷散熱裝置；11為上冷板；Ila為上冷板頂面；lib為上冷板底面；Iio為上冷板下凸臺(tái)；IlOa為上冷板下凸臺(tái)根部；IlOb為上冷板下凸臺(tái)端部；12為下冷板；20為流道；30為本發(fā)明的平板水冷散熱裝置。
具體實(shí)施例方式請參閱圖加，這是本發(fā)明平板水冷散熱裝置的一種實(shí)施例的縱向截面示意圖。該水冷散熱裝置30包括上冷板11和下冷板12，優(yōu)選為金屬材質(zhì)，上冷板11和下冷板12在圖 1中的左右兩側(cè)密封結(jié)合。上冷板11的頂面11a、下冷板12的底面12b均為平板，用于接觸發(fā)熱器件。在上冷板11的底面lib上具有多個(gè)向下凸起的平臺(tái)110，在下冷板12的頂面 1 上具有多個(gè)向上凸起的平臺(tái)120。上冷板底面下凸臺(tái)110與下冷板頂面上凸臺(tái)120相互交錯(cuò)。在上冷板底面lib和下冷板頂面1 之間形成有腔體稱為流道20。冷卻液在該流道20中流動(dòng)，從而帶走上冷板11和下冷板12的熱量?？商鎿Q地，上冷板11的頂面11a、下冷板12的底面12b也可不為平板，而是根據(jù)發(fā)熱器件的形狀而進(jìn)行適應(yīng)性的設(shè)計(jì)?？商鎿Q地，上冷板11和下冷板12之間的密封結(jié)合部位不局限為兩側(cè)，而可以任意設(shè)置，只要在上冷板11和下冷板12之間形成一個(gè)流道20，該流道20具有冷卻液的入口和出口，其余部位均為密封結(jié)合即可。與現(xiàn)有的平板水冷散熱裝置10相比，圖加所示的本發(fā)明平板水冷散熱裝置30 中，由于下冷板頂面1 上具有上凸臺(tái)120，因而迫使冷卻液流經(jīng)靠近上冷板底面lib處 (即上冷板底面下凸臺(tái)110的根部IlOa旁側(cè))。根據(jù)發(fā)熱模擬仿真，當(dāng)上冷板頂面Ila接觸發(fā)熱器件時(shí)，上冷板底面下凸臺(tái)110的根部IlOa的溫度要高于端部IlOb的溫度，這樣本發(fā)明可以取得更好的冷卻散熱效果。請參閱圖2b，這是圖加中A-A向的一種剖視圖，即該平板水冷散熱裝置30的一種橫向截面示意圖。其中，上冷板底面下凸臺(tái)110呈正方形排列，在每四個(gè)呈正方形排列的上冷板底面下凸臺(tái)110的中心位置處設(shè)置一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái)120。這種上冷板底面下凸臺(tái)110與下冷板頂面上凸臺(tái)120的交錯(cuò)排列方式稱為順排。顯然，在每四個(gè)呈正方形排列的下冷板頂面上凸臺(tái)120的中心位置處設(shè)置一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)110，也是可行的。請參閱圖2c，這是圖加中A-A向的另一種剖視圖，即該平板水冷散熱裝置30的另一種橫向截面示意圖。其中，上冷板底面下凸臺(tái)110呈正三角形排列，在每三個(gè)呈正三角形排列的上冷板底面下凸臺(tái)110的中心位置處設(shè)置一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái)120。這種上冷板底面下凸臺(tái)110與下冷板頂面上凸臺(tái)120的交錯(cuò)排列方式稱為叉排。顯然，在每三個(gè)呈正三角形排列的下冷板頂面上凸臺(tái)120的中心位置處設(shè)置一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)110，也是可行的。上述兩種上冷板底面下凸臺(tái)110與下冷板頂面上凸臺(tái)120相互交錯(cuò)的排列方式僅為示意，可以采用任意其他排列方式。優(yōu)選地，每一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)110與其周圍的下冷板頂面上凸臺(tái)120之間均有間隙，換而言之，每一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái)120與其周圍的上冷板底面下凸臺(tái)110之間均有間隙。這樣下列三個(gè)區(qū)域形成一個(gè)完整的流道20 上冷板底面下凸臺(tái)110的側(cè)面和下冷板頂面上凸臺(tái)120的側(cè)面間隙、上冷板底面下凸臺(tái)110與下冷板頂面1 的間隙、下冷板頂面上凸臺(tái)120與上冷板底面lib的間隙。冷卻液可在該流道20中自由流動(dòng)并調(diào)節(jié)。當(dāng)上冷板底面下凸臺(tái)110與其周圍的下冷板頂面上凸臺(tái)120之間沒有間隙時(shí)，流道20就被分為了獨(dú)立的兩個(gè)，即上冷板底面下凸臺(tái)110與下冷板頂面12a的間隙、下冷板頂面上凸臺(tái)120與上冷板底面lib的間隙。冷卻液仍可在該獨(dú)立的兩個(gè)流道20中流動(dòng)但無法調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，每一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)110的端面均低于每一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái) 120的端面，換而言之，每一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面均高于上冷板底面下凸臺(tái)110 的端面。這樣才能將冷卻液提升到靠近上冷板底面lib處，提升對上冷板11的散熱性能。當(dāng)上冷板底面下凸臺(tái)110的端面等于或高于下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面時(shí)，相對于平板狀的下冷板頂面1 而言仍具有抬升冷卻液使其接近上冷板底面lib的效果，但是效果沒有上冷板底面下凸臺(tái)110的端面低于下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面時(shí)那么明顯。在圖加所示的平板水冷散熱裝置30中，上冷板底面下凸臺(tái)110的端面與下冷板頂面1 之間的間隙很小，下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面與上冷板底面lib之間的間隙較大。因而冷卻液在注滿上冷板底面下凸臺(tái)110的端面與下冷板頂面1 之間的小間隙后， 會(huì)被迫提升到下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面與上冷板底面lib之間流動(dòng)，適用于上冷板頂面Ila接觸發(fā)熱量大的發(fā)熱器件的情況。同樣地，如果已知下冷板底面12b接觸發(fā)熱量大的發(fā)熱器件，可以使上冷板底面下凸臺(tái)110的端面與下冷板頂面1 之間的間隙變大，而下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面與上冷板底面lib之間的間隙變小，使冷卻液更多地流經(jīng)下冷板頂面12a，從而有利于下冷板12的散熱。圖3給出了本發(fā)明平板水冷散熱裝置的另一個(gè)實(shí)施例，其上冷板底面下凸臺(tái)110 的端面與下冷板頂面1 之間的間隙較大，下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面與上冷板底面lib 之間的間隙也較大，例如兩個(gè)間隙為大致相同的高度。因此冷卻液的一部分會(huì)在上冷板底面下凸臺(tái)110的端面與下冷板頂面1 之間的大間隙中流動(dòng)，冷卻液的另一部分會(huì)在下冷板頂面上凸臺(tái)120的端面與上冷板底面lib之間的大間隙中流動(dòng)，適用于上冷板頂面Ila 與下冷板底面12b同時(shí)接觸發(fā)熱量大的發(fā)熱器件的情況。在圖加和圖3所示的平板水冷散熱裝置30中，所有上冷板底面下凸臺(tái)110為同一高度，所有下冷板頂面上凸臺(tái)120也為同一高度，這適用于上冷板頂面Ila和/或下冷板底面12b接觸的發(fā)熱器件在各個(gè)區(qū)域的發(fā)熱較為均衡的情況。圖4給出了本發(fā)明平板水冷散熱裝置的又一個(gè)實(shí)施例，其中間區(qū)域的下冷板頂面上凸臺(tái)120的高度小于周邊區(qū)域的下冷板頂面上凸臺(tái)120的高度。這樣冷卻液會(huì)更多地流經(jīng)中間區(qū)域的下冷板頂面上凸臺(tái)120與上冷板底面lib之間，從而更加有利于上冷板11的中間區(qū)域的散熱。這適用于上冷板頂面Ila所接觸的發(fā)熱器件在中間區(qū)域的發(fā)熱量大于周邊區(qū)域的發(fā)熱量的情況。同樣地，如果已知發(fā)熱器件的某些區(qū)域具有更大的發(fā)熱量，可以在與之相接觸的冷板區(qū)域調(diào)整凸臺(tái)高度，使冷卻液更多地流經(jīng)該區(qū)域，以更加利于該區(qū)域的局部散熱。本發(fā)明平板水冷散熱裝置30中，上冷板底面下凸臺(tái)110、下冷板頂面上凸臺(tái)120可以是柱狀或臺(tái)狀，優(yōu)選為具有光滑側(cè)壁的圓柱體、橢圓柱體等柱狀，如圖加所示；或者是具有光滑側(cè)壁的圓臺(tái)、橢圓臺(tái)等臺(tái)狀，如圖3、圖4所示；其光滑的側(cè)壁有利于減小冷卻液流動(dòng)時(shí)的阻力。該凸臺(tái)結(jié)構(gòu)也稱為針狀翅片，整個(gè)平板水冷散熱裝置也稱為針狀翅板水冷散熱
直ο綜上所述，本發(fā)明平板水冷散熱裝置在上冷板底面上設(shè)置下凸臺(tái)，在下冷板頂面上設(shè)置上凸臺(tái)，所述上冷板底面下凸臺(tái)和下冷板頂面上凸臺(tái)交錯(cuò)排列。冷卻液在上冷板底面下凸臺(tái)的和下冷板頂面上凸臺(tái)的側(cè)面間隙中、上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的間隙中、下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面的間隙中流動(dòng)。針對上冷板接觸發(fā)熱量大的發(fā)熱器件的情況，增大下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面的間隙，減小上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的間隙，使冷卻液更多地流經(jīng)上冷板底面。針對下冷板接觸發(fā)熱量大的發(fā)熱器件的情況， 增大上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的間隙，減小下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面的間隙，使冷卻液更多地流經(jīng)下冷板頂。針對上冷板和下冷板均接觸發(fā)熱量大的發(fā)熱器件的情況，同時(shí)增大下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面的間隙、上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的間隙，使冷卻液的一部分流經(jīng)上冷板底面，冷卻液的另一部分流經(jīng)下冷板頂面。針對上冷板和/或下冷板的某些區(qū)域的發(fā)熱量更大的情況，在該區(qū)域中調(diào)節(jié)上冷板底面下凸臺(tái)和/或下冷板頂面上凸臺(tái)的高度，使冷卻液更多地流經(jīng)該區(qū)域的上冷板底面和/或下冷板頂面。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平板水冷散熱裝置，包括上冷板和下冷板，上冷板的頂面和/或下冷板的底面接觸發(fā)熱器件；其特征是，在上冷板的底面上具有多個(gè)向下凸起的平臺(tái)，在下冷板的頂面上具有多個(gè)向上凸起的平臺(tái)，上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面上凸臺(tái)相互交錯(cuò)；在上冷板底面和下冷板頂面之間形成有流道，冷卻液在該流道中流動(dòng)，從而帶走上冷板和下冷板的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，相鄰的上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面上凸臺(tái)之間均具有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，當(dāng)上冷板頂面接觸的發(fā)熱器件的發(fā)熱量大于下冷板底面接觸的發(fā)熱器件的發(fā)熱量，則下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面之間的距離大于上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的距離；當(dāng)下冷板底面接觸的發(fā)熱器件的發(fā)熱量大于上冷板頂面接觸的發(fā)熱器件的發(fā)熱量， 則上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的距離大于下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面之間的距 1 ；當(dāng)上冷板頂面接觸的發(fā)熱器件的發(fā)熱量等于下冷板底面接觸的發(fā)熱器件的發(fā)熱量，則下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面之間的距離等于上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，當(dāng)上冷板頂面接觸的發(fā)熱器件在某個(gè)區(qū)域的發(fā)熱量大于其余區(qū)域的發(fā)熱量，則在該區(qū)域中下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面之間的距離大于其他區(qū)域中下冷板頂面上凸臺(tái)與上冷板底面之間的距離；當(dāng)下冷板頂面接觸的發(fā)熱器件在某個(gè)區(qū)域的發(fā)熱量大于其余區(qū)域的發(fā)熱量，則在該區(qū)域中上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面之間的距離大于其他區(qū)域中上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面之間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，所述上冷板底面下凸臺(tái)之間呈正方形排列，每四個(gè)呈正方形排列的上冷板底面下凸臺(tái)之間的中心位置具有一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái)；或者，所述下冷板頂面上凸臺(tái)之間呈正方形排列，每四個(gè)呈正方形排列的下冷板頂面上凸臺(tái)之間的中心位置具有一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，所述上冷板底面下凸臺(tái)之間呈正三角形排列，每四個(gè)呈正三角形排列的上冷板底面下凸臺(tái)之間的中心位置具有一個(gè)下冷板頂面上凸臺(tái)；或者，所述下冷板頂面上凸臺(tái)之間呈正三角形排列，每四個(gè)呈正三角形排列的下冷板頂面上凸臺(tái)之間的中心位置具有一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，每一個(gè)上冷板底面下凸臺(tái)的端面均低于下冷板頂面上凸臺(tái)的端面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板水冷散熱裝置，其特征是，上冷板底面下凸臺(tái)和下冷板頂面上凸臺(tái)為具有光滑側(cè)壁的柱狀或臺(tái)狀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平板水冷散熱裝置，包括上冷板和下冷板，上冷板的頂面和/或下冷板的底面接觸發(fā)熱器件；在上冷板的底面上具有多個(gè)向下凸起的平臺(tái)，在下冷板的頂面上具有多個(gè)向上凸起的平臺(tái)，上冷板底面下凸臺(tái)與下冷板頂面上凸臺(tái)相互交錯(cuò)；在上冷板底面和下冷板頂面之間形成有流道，冷卻液在該流道中流動(dòng)，從而帶走上冷板和下冷板的熱量。本發(fā)明平板水冷散熱裝置可以降低制造成本和制造難度，并提高散熱性能。
文檔編號(hào)F25D1/00GK102563998SQ201110443130
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者盧雄偉, 張亮, 李立偉, 紀(jì)科星, 陳思遠(yuǎn) 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司