[发明专利]微细通道冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却器，具体涉及一种应用于能源、动力、军事、电子等领域中发热体热流密度高、而且对其表面温度均匀性要求很高场合的微细通道冷却器。

背景技术

在能源、动力、军事、航天等领域中，某些表面被热源加热，热源热流密度非常高，达到数百万瓦每平方米，如不采用有效的冷却方式，这些表面的温度将非常高，过高的温度会导致相关组件譬如电子芯片失效甚至烧毁；另外，在冷却这些被高热流密度加热的表面时，常常不能消耗过高的泵工，譬如航天航空领域中的冷却时要求所消耗得泵工越少越好。此外，在某些场合这些表面上如果温度分布不均，会引起性能降低乃至失效，引起相关的安全问题，因而对被冷却表面的温度分布的均匀性要求非常高；对上面体现高热流密度、低泵工以及高温度均匀性特点的场合进行冷却时，目前使用的微细通道换热器都难以达到要求，它们要么：能够将温度控制在最高温度之下同时所需泵工较小，但不能满足温度均匀分布的要求；要么能够满足均匀性的要求，但不能将温度控制在最高温度之下且所需泵工很大，譬如单进单出螺旋形微细通道冷却器。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够同时满足高热流密度、低泵工以及在允许的壁面温度下高温度均匀性要求的微细通道冷却器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括基板以及刻蚀在基板上的若干个微细通道，其特征在于：在基板上位于微细通道两侧还刻蚀有与微细通道相连通的带有分配器入口的分配器、带有汇流器出口的汇流器，在基板上设置有覆盖微细通道、分配器和汇流器的密封盖构成微细通道冷却器。

所述的分配器入口、汇流器出口垂直于基板设置穿过密封盖与分配器、汇流器相连通。

所述的分配器、汇流器结构相同对称设置，且分配器和汇流器均逐次分为相连通的若干级，每一级由一个或一个以上相同的单元组成，其中第一级的入口、出口分别与配器入口和汇流器出口相连通，末级的出口、入口与微细通道相连通。

所述的每一级相同的单元采用半圆环的结构。

所述各级圆环通道自两侧向内的宽度逐级缩小，而且尺寸较小下一级的圆环在其对称线上与尺寸较大的上一级的圆环相连接。

所述的微细通道的截面为矩形，微细通道的宽度为0.5-2mm，微细通道高度沿冷却流体流动方向逐渐加深，流道长度方向0-1/2L(L为流动长度)处刻蚀深度为2-8mm，1/2L-3/4L处刻蚀深度为2.5-9.5mm，3/4L-1L处刻蚀深度为2.75-10mm。

所述的基板的厚度与微细通道的宽度的比值为2-8，微细通道相邻壁面的间距与微细通道宽度比为0.5-1。

所述的在微细通道换热器的两侧设置有绝热层。

本发明结合了一种能够严格保证分配均匀的分级分配器与结构经过优化的多微细通道冷却器，使得每一微细通道中的流动换热情况非常相近，在保证消耗泵工较小、被冷却表面最高温度较低的同时，采用变通道高度以及微细通道两侧绝热能够使得被冷却表面的温度分布更加均匀。同时，本发明只有一个进口，一个出口，且采用密封设计，最大程度的保证在使用过程中不发生泄漏。此外，本发明的加工过程并不复杂，可以通过采用目前发展成熟的微加工技术轻易加工而成。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的矩形通道的截面图。

图3是分配器垂直进口的截面图。

图4是本发明的微细通道截面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

参见图1-4，本发明包括绝热层9、基板1和密封盖8、刻蚀在基板1上的具有垂直分配器入口5的分配器3、微细通道2以及具有垂直汇流器出口7的汇流器6，其中分配器3、汇流器6结构相同对称设置，分配器3、汇流器6均采用分级设计，每一级含有圆环形相同的单元4。在分配器3中，上一级中的流动能够均匀进入下一级的各个单元4中，每一级中每一个单元4内的流动相同；各级圆环通道自两侧向内的宽度逐级缩小，而且尺寸较小下一级的圆环在其对称线上与尺寸较大的上一级的圆环相连接；与分配器3保证每一个微细通道2的进口条件相同；微细通道2的截面为矩形；微细通道的宽度为0.5-2mm，高度为2-8mm，微细通道高度沿冷却流体流动方向逐渐加深，流道长度方向0-1/2L(L为流动长度)处刻蚀深度为2-8mm，1/2L-3/4L处刻蚀深度为2.5-9.5mm，3/4L-1L处刻蚀深度为2.75-10mm，基板1的厚度与微细通道2的宽度的比值为2-8，微细通道相邻壁面的间距与微细通道宽度比为0.5-1。