[发明专利]蒸发冷凝冷却器及应用

说明书

本发明的”蒸发冷凝冷却器”是一种电至发热元件冷却器.

电至发热元件包括：半导体芯片；发光二级管；可控硅及其它由于电工率引起 发热元件.对电至发热元件进行冷却是保证其正常工作的基本方法.现有冷却方 式有1.空冷换热器由导热金属紧贴电至发热元件绝缘层外面构成吸热板，导热 金属背面布置有肋化传热面构成冷却板，吸热板以导热方式向冷却板传递热量， 由于吸热板面积有限，冷却板无法布置更多散热面，散热能力有限.2热管空冷 换热器由导热金属紧贴电至发热元件绝缘层外面构成吸热板，热管光管端表面 紧贴导热金属槽，另一端部置肋片换热器构成冷却板，由于热管与导热金属接合 面积小，管内通道狭窄，沸腾传热量受限制，由于热管内部传热通路长，存在温度 梯度.3水冷空冷换热器由电至发热元件绝缘层外的导热金属局部紧贴水循环管， 循环水将热量传到异地布置的空冷器，系统复杂.电至发热元件安装空间狭小， 冷却器受热面布置困难，成为限制大工效率电子元件发展和正常可靠工作的制约 因素，电至发热元件冷却技术的发展方向是：能够克服空间限制，灵活布置空冷受 热面，尽量减少发热器件与空气的温差.采用蒸发冷凝方式传递热量由于蒸汽和 冷凝液能够自由流动，为扩展部置冷却受热面创造了条件，但蒸发冷凝方式传递 热量对换热器设计有特殊要求：要有可靠的蒸汽和冷凝水循环通道以及保持一定 液面高度和液体容积.

本发明的目的是：提供一种在同一封闭空间内真空条件下工质蒸发吸热，等 温冷凝放热的蒸发冷凝冷却器，汽水通道的设置能够保证蒸汽和凝结水的可靠 循环，通过蒸汽等温传热便于在狭小空间扩展布置更多散热面积，提供的安装方 式保证蒸发受热面与电至发热元件的可靠连接，冷却效果电至发热元件与环境 温差最小。

本发明的“蒸发冷凝冷却器”其特征在于：有一个与电至发热元件散热表面积 紧贴的工质蒸发室与汽液循环通道连通的冷凝室构成的封闭壳体结构，封闭壳 体结构内部抽真空灌液体工质，液体工质充液量为空间体积的10-50％，液面以 上预流高度空间＞1-20MM作为蒸汽通道，电至发热元件热量通过蒸发室加热液 体工质蒸发，蒸汽通过蒸汽通道将热量带到冷凝室在空气冷却下冷凝，冷凝水自 动回流到蒸发室，由于热量通过蒸汽通道传递，通过延长蒸汽通道可以增加布置 风冷肋化散热面的表面积，封闭腔体内部工质处于饱和沸腾吸热等温冷凝放热状 态，没有温度梯度，液体工质是去离子水；防冻液；防腐液混合物，或是饱和沸点温 度低于90℃的低沸点工质与防腐液混合物，蒸发室在导热材料板上制作一凹 坑构成，或蒸发室在导热材料板上加工相互连通的深度大于1MM的多道管沟式 汽液通道槽构成，或蒸发室由深度大于1MM沟槽且沟槽相互贯通的部件与上下 两面及四周封板通过粘接或钎焊后构成，蒸发室与电子发热件绝缘层表面无间 隙重合表面为吸热面，吸热面液体侧有孔状坑状条状肋化受热面，肋化比大于一， 吸热面基板型状是平面或曲面，冷凝室由冷板基板；空气侧高密度肋化受热面； 蒸汽侧低肋化受热面构成，冷凝室或整体压制成型，或由冷板基板与高密度肋化 受热面先粘接钎焊连接为一体后再与蒸发室结合面粘接钎焊连接构成，或由与 蒸发室贯通的管肋式换热器构成，冷凝室空气侧高密度肋化受热面由多组单个 肋片或U型肋片构件钎焊或粘贴成型，空气侧高密度肋化受热面肋化比5-20， 空气侧高密度肋化受热面构成的空气通道与水平面平行或竖直布置，冷凝板 基板布置风冷肋化受热面的表面积是蒸发室吸热板贴近电热元件表面积的2-20 倍，或冷凝室传热表面镀上辐射发射率＞80％涂层构成辐射散热板，“蒸发冷凝 冷却器”预留安装孔和避让孔，安装孔和避让孔周边封焊或粘接接合面宽度不小 于2MM，安装孔和避让孔周边汽液通道相互连通。