[發明專利]用于傳熱的工作流體

無效

• 申請號: 200580037689.4
• 申請日: 2005-10-20
• 公開（公告）號: CN101084287A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 馬丁·施維格爾
• 申請（專利權）人: 蘇威氟有限公司
• 主分類號: C09K5/04
• 分類號: C09K5/04;H01L23/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 顧晉偉;劉繼富

本發明涉及用于傳熱的工作流體，具體涉及用于熱管的工作流體。

熱管是指主要沿一個方向傳熱并且利用傳熱液體的蒸發熱的裝置。所述液體在熱管的熱端被蒸發并在較冷端再次冷凝。熱管通常由含有少量低沸點液體即工作流體的密封密閉管形成。管的較冷區與過熱區接觸，例如與待冷卻的元件接觸，由此該較冷區被加熱。由此，管中的液體蒸發并且蒸氣上升到管的上部區域，同時從其中去除熱，液體被冷凝，并且由于重力而回到管的下部區域。

熱管可以水平和垂直布置。傾斜的熱管也是已知的。熱管的安裝或布置的類型取決于各種應用。因此，根據每種管布置，如果存在傾斜則冷凝物可以通過重力返回，如果沒有傾斜則冷凝物可以通過毛細力返回而不受重力的影響。為了改進工作流體的回流，通常在管的內壁布置多孔層例如燒結的金屬層或微結構。

熱管的使用并不限于特定的應用。最近的發展表明，由于熱管尺寸的極小化，熱管還可以逐漸用于電子工業中。

眾所周知，電子元件的冷卻效果可以以不同的方式實現。最簡單的冷卻方法是利用安裝在配電箱內的風扇。為了支持傳熱，通常使用具有大翅面的散熱器，如果適當的話還具有集成的風扇。為了冷卻電力電子設備中的元件，需要使用由銅或鋁制成的固體散熱器，其會具有至多30mm的壁厚。結果是裝置具有大的重量和大的結構體積，這對設備設計是明顯不利的。由于這種固體散熱片的有限冷卻效果，大量的散逸熱流導致元件溫度的顯著增加，這反過來引起元件的失效率增加和效率降低。

水流過在處理器上提供的散熱片的水循環冷卻系統也是已知的。在此，水通過泵傳送并循環，并且將其收集的熱散發到環境中，例如經空氣冷卻交換器。

通過相變過程例如蒸發冷卻和汽化冷卻而去除熱也是已知的。利用這種方法，可以實現每單位面積的最大熱去除，因此元件布置所需的空間可以顯著減少。

冷卻設備的設計最終取決于蒸發的類型即泡核沸騰或對流沸騰、使用的壓力和溫度范圍以及傳熱流體。

本發明的問題是利用熱管、通過相變過程來確保溫度敏感元件的熱去除，其中所述熱管利用高效工作流體作為傳熱流體來工作。

優選的是，在熱管中達到該目的，在所述熱管中部分氟化和/或全氟化烴和/或聚醚和/或部分氟化或全氟化聚醚用作工作流體或傳熱流體。

適合的部分氟化和/或全氟化烴包括例如氟化烷烴，選自五氟丙烷如1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC?245fa)、1，1，1，2，3-五氟丙烷(HFC?245eb)、1，1，2，2，3-五氟丙烷(HFC?245ca)，六氟丙烷如1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(HFC236fa)、1，1，2，3，3，3-六氟丙烷(HFC?236ea)、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷(HFC236ca)，七氟丙烷如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC?227ea)，五氟丁烷如1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC?365mfc)，六氟丁烷如1，1，1，2，2，4-六氟丁烷(HFC356mcf)，七氟丁烷如1，1，1，2，2，4，4-七氟丁烷，或十氟戊烷如1，1，1，2，3，4，4，5，5，5-十氟戊烷(HFC?43-10mee)，單獨使用或任意地相互混合使用。

根據本發明，部分氟化或全氟化烴也可以以與聚醚或部分氟化或全氟化聚醚的混合物的形式用作工作流體。

適合的全氟化聚醚例如在WO?02/38718中有描述。這些全氟化聚醚含有碳、氟和氧，具有至少兩個、優選三個C-O-C醚鍵并具有約200或更大的分子量以及在101.3kPa下40℃以上的沸點。由于生產條件，這些醚是單個物質的混合物并且在25℃下具有0.3～1的粘度。

優選的全氟化聚醚包括由Solvay?Solexis銷售的名為GALDEN和FOMBLIN的產品。例如，應該提及下列產品：

GALDEN?HT?55：沸點：101.3kPa下57℃，分子量：340

GALDEN?HT?70：沸點：101.3kPa下66℃，分子量：410

FOMBLIN?PFS1：沸點：101.3kPa下90℃，分子量：460

在一個實施方案中，從所述的眾多化合物中選擇單個物質HFC?365mfc和GALDEN?HT?55并用作工作流體。

在本發明的另一個實施方案中，混合比為65∶35的1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC?365mfc)和全氟化聚醚(GALDEN?HT?55)的混合物被用作傳熱流體。

使用的流體的質量取決于冷卻系統的尺寸。