[發明專利]一種吸熱性能好的水冷散熱器

在審

• 申請號: 202010175745.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN113394182A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 方興武
• 申請（專利權）人: 黃山科能汽車散熱器有限公司
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明公開了一種吸熱性能好的水冷散熱器，包括散熱器本體、進水管和出水管，其特征是，散熱器本體內設有連通進水管和出水管的冷卻水道，冷卻水依次流經進水管、冷卻水道和出水管；散熱器本體在平行冷卻水道的平面上設有旁通層，旁通層設有入水口和排水口，旁通層的入水口與進水管連通，旁通層的排水口連接到冷卻水道內，排水口設有單向閥。本發明的好處是充分利用冷卻水吸熱，適合IGBT模塊應用，降低冷卻水道后端的熱流阻，從而保證IGBT模塊的冷卻均衡，提高散熱效率。

技術領域

本發明涉及水冷散熱技術領域，尤其涉及一種吸熱性能好的水冷散熱器。

背景技術

水冷散熱器廣泛應用于IGBT模塊上，一般通過冷卻水道內設置擾流件來破壞或減薄層流的邊界層，從而促進水體內部熱量交換來提高散熱效率；此外，也有通過延長冷卻水道、提高冷卻水流速等方法來提高水冷散熱器的散熱效率。然而隨著IGBT模塊隨著電動汽車標準的不斷升級，所要求的散熱性能也越來越高，目前水冷散熱器仍需要不斷改進，存在很大的不足。

例如，中國專利文獻中，申請號為CN201610907030X，公開日為2017年2月22日公開的名為“一種擾流水冷散熱器”的發明專利，該申請案公開了一種擾流水冷散熱器，屬于水冷散熱器領域；包括鋁制的散熱器體(1)、進水口(3)和出水口(4)，其特征是：所述內部水道由銅管(2)嵌在散熱體(1)表面的與銅管(2)形狀相同的凹槽內，所述的銅管(2)內表面設置有螺旋凹槽(21)；通過用帶有螺旋凹槽(21)的銅管(2)替代傳統銅圓管。其不足之處在于：根據熱力學和流體力學，在冷卻水溫度升高的后期，熱流阻會快速變大，也就是吸熱能力會快速降低，受熱流阻影響，冷卻水道后段的冷卻能力大幅下降，散熱器整體的散熱能力不可靠。

此外，現有技術中還有采用冷卻水道并聯的方式用于冷卻，但其存在冷卻路徑較短，冷卻水使用不充分的問題，在電力汽車模塊需要耗費更多的能源來用于冷卻水的制冷，顯然，該方式不利于電動汽車的續航。

發明內容

基于現有技術中的上述不足，本申請提供了一種吸熱性能好的水冷散熱器，充分利用冷卻水吸熱，適合IGBT模塊應用，降低冷卻水道后端的熱流阻，從而保證IGBT模塊的冷卻均衡，提高散熱效率。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案。

一種吸熱性能好的水冷散熱器，包括散熱器本體、進水管和出水管，其特征是，散熱器本體內設有連通進水管和出水管的冷卻水道，冷卻水依次流經進水管、冷卻水道和出水管；散熱器本體在平行冷卻水道的平面上設有旁通層，旁通層設有入水口和排水口，旁通層的入水口與進水管連通，旁通層的排水口連接到冷卻水道內，排水口設有單向閥。

通過單向閥保證旁通層內冷卻水體的單向流動，防止冷卻管道內的水體逆流到旁通層；相比在冷卻水道內的冷卻水，旁通層內的冷卻水熱傳遞速度遠遠超出，從而旁通層內的冷卻水之間的溫度差異小，從而通過旁通層內的冷卻水能夠平衡其下方冷卻水道各部分的吸熱效率；而被旁通層內冷卻水吸走部分熱量后，冷卻水道相比待散熱模塊的溫差能夠保持的更大，從而更有利于冷卻水道的冷卻水從待散熱模塊吸熱，吸熱效果好，提高了冷卻效率。

作為優選，旁通層位于流經排水口前段的冷卻水道的上方。冷卻水道與IGBT的距離更為接近，會優先吸收IGBT的熱量，旁通層輔助吸收冷卻水道內的熱量，從而降低冷卻水道的溫度，冷卻水道與IGBT的溫差得到保持，從而能夠提高冷卻水道的吸熱能力和冷卻水道前后段的吸熱均衡性。

作為優選，在冷卻水道沿進水管到出水管的方向上，排水口后方的冷卻水道的橫截面積大于排水口前方的冷卻水道的橫截面積。排水口后方的冷卻水道的橫截面積變大時，其內部冷卻水的熱流阻增加相比前段就會減緩，從而能夠平抑后段冷卻水道的熱流阻上升速率，保證后段冷卻水的吸熱能力。

作為優選，排水口位于冷卻水道靠近出水管的三等分點處。降低冷卻水道后段的熱流阻，保證冷卻水道后段的吸熱能力，從而平衡冷卻水道前后端的冷卻效率，保證IGBT模塊受冷卻作用均衡，提高散熱器的散熱效率。