[发明专利]散热器和用于生产该散热器的方法

说明书

本发明涉及一种散热器(100)，所述散热器包括设有多个流体流动通道的基本上平坦的实心板(101)，所述多个流体流动通道形成为将冷却剂从所述板的入口(110)引导至出口(120)，其中，所述多个通道包括至少两个主通道(10、20)，所述至少两个主通道通过至少多个桥接通道(31‑34、36‑37)互连，所述至少多个桥接通道在它们各自的附连至所述主通道的点之间没有进一步分支，其中，所述桥接通道(31‑34、36‑37)具有沿流动方向局部增大的横截面，并且其中，所述桥接通道(31‑34、36‑37)具有沿流动方向在所述横截面局部增大的下游局部减小的横截面。本发明还涉及一种用于制造散热器的方法。

发明领域

本发明涉及散热器领域。

背景

散热器是将由另一装置产生的热量传递到流体介质的物理结构，该流体介质随后被引导离开该装置。

部件的冷却是工业中反复发生的问题。其原因在于，部件的寿命往往极大地取决于工作温度。因此，主动冷却被应用于部件以试图将最高温度保持在特定极限温度以下。此类部件的示例包括从激光器到发动机和功率电子系统。此外，产品在生产期间可能需要冷却。例如对于铸造就是这种情况。通过在铸造期间应用主动冷却，循环时间减少，其结果是生产率提高。然而，不充分的冷却会导致产品质量降低。

液体冷却板实质上是液体冷却剂流过的散热器。各种热源安装在冷却板上。此类普通冷却板的常见设计是具有一个蛇形冷却通道的金属板，所述蛇形冷却通道在所有热源上延伸。然而，在传统的蛇形散热器中，流体沿着蛇形通道加热，这对通道端部附近的冷却产生不利影响。

T.Van Oevelen(KU Leuven，2014年11月)的博士论文“电子器件的液体冷却的最佳散热器设计(Optimal Heat Sink Design for Liquid Cooling of Electronics)”，开发了用于微型散热器的先进的数值设计方法。讨论了两种方法：单个微通道的形状优化和散热器的拓扑优化。通过最优地控制在所使用的二维模型中用于区分固体材料与流体的虚构孔隙率来解决拓扑优化问题。尽管这项工作在理论上改进了蛇形散热器，例如在减小热梯度方面，但是使用板的“固体”部分是多孔的模型以及使用基本上无限窄的通道的可能性，使得结果对于现实世界的制造是不切实际的。

以Volkswagen DE名义的德国专利申请公开DE102011118483A1号中公开了一种热交换器，所述热交换器包括纵向方向从前侧到后侧定向的壳体。固体部分的结构化传递表面具有平坦的基底表面，所述基底表面具有相互间隔开的传递元件。传递元件对准为平行于基座的突出部。基部的定向横截面设定成具有垂直于纵向方向的不同宽度和平行于纵向方向的不同长度，使得最大长度具有比最大宽度更大的延伸。

转让给TOYOTA JIDOSHOKKI KK的美国专利申请公开US2014/091453A1号公开了一种包括基座和多个散热器翅片的冷却装置。该基座包括外部、内部、入口和出口。发热元件连接至基座的外部。散热器翅片位于基座的内部的发热元件附近。散热器从入口到出口布置。每个散热器具有侧向横截面，所述侧向横截面具有在冷却介质的流动方向上的尺寸和在与冷却介质的流动方向垂直的横向方向上的尺寸。流动方向上的尺寸比横向方向上的尺寸长。散热器翅片在横向方向上彼此分开预定距离。

以Paul Hoffman等人名义的美国专利申请公开US2009/145581A1号公开了一种用于从装置均匀地散热/去除热量的非线性翅片散热器，其中，在该装置上产生的热量是不均匀的，同时还提供了小并且相对轻质的散热器。所述散热器具有延伸的表面突起，所述表面突起如所述在对流热传递、传导热传递和流动阻力的识别中最佳地成形，从而允许所述散热器抵消冷却剂介质的温度升高，并且提供对所述冷却剂温度的增强的冷却，根据所述冷却剂介质的局部物理性质输送最佳的冷却效率，与流体一起使用以实现热传递；或者是液体冷却剂、气体冷却剂或者是它们的组合。此外，散热器的特征在于通过冷却剂流所穿过的翅片阵列来增强冷却剂流的湍流，这种翅片阵列的特征在于非线性形状、间隔和高度图案，以提供最佳冷却，同时减小体积和流阻。