[發明專利]微細通道冷卻器

有效

• 申請號: 201210132108.7
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102645117A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 陶文銓;陳黎;母玉同;何雅玲
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F28F3/12
• 分類號: F28F3/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種冷卻器，具體涉及一種應用于能源、動力、軍事、電子等領域中發熱體熱流密度高、而且對其表面溫度均勻性要求很高場合的微細通道冷卻器。

背景技術

在能源、動力、軍事、航天等領域中，某些表面被熱源加熱，熱源熱流密度非常高，達到數百萬瓦每平方米，如不采用有效的冷卻方式，這些表面的溫度將非常高，過高的溫度會導致相關組件譬如電子芯片失效甚至燒毀；另外，在冷卻這些被高熱流密度加熱的表面時，常常不能消耗過高的泵工，譬如航天航空領域中的冷卻時要求所消耗得泵工越少越好。此外，在某些場合這些表面上如果溫度分布不均，會引起性能降低乃至失效，引起相關的安全問題，因而對被冷卻表面的溫度分布的均勻性要求非常高；對上面體現高熱流密度、低泵工以及高溫度均勻性特點的場合進行冷卻時，目前使用的微細通道換熱器都難以達到要求，它們要么：能夠將溫度控制在最高溫度之下同時所需泵工較小，但不能滿足溫度均勻分布的要求；要么能夠滿足均勻性的要求，但不能將溫度控制在最高溫度之下且所需泵工很大，譬如單進單出螺旋形微細通道冷卻器。

發明內容

本發明的目的在于提出一種能夠同時滿足高熱流密度、低泵工以及在允許的壁面溫度下高溫度均勻性要求的微細通道冷卻器。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：包括基板以及刻蝕在基板上的若干個微細通道，其特征在于：在基板上位于微細通道兩側還刻蝕有與微細通道相連通的帶有分配器入口的分配器、帶有匯流器出口的匯流器，在基板上設置有覆蓋微細通道、分配器和匯流器的密封蓋構成微細通道冷卻器。

所述的分配器入口、匯流器出口垂直于基板設置穿過密封蓋與分配器、匯流器相連通。

所述的分配器、匯流器結構相同對稱設置，且分配器和匯流器均逐次分為相連通的若干級，每一級由一個或一個以上相同的單元組成，其中第一級的入口、出口分別與配器入口和匯流器出口相連通，末級的出口、入口與微細通道相連通。

所述的每一級相同的單元采用半圓環的結構。

所述各級圓環通道自兩側向內的寬度逐級縮小，而且尺寸較小下一級的圓環在其對稱線上與尺寸較大的上一級的圓環相連接。

所述的微細通道的截面為矩形，微細通道的寬度為0.5-2mm，微細通道高度沿冷卻流體流動方向逐漸加深，流道長度方向0-1/2L(L為流動長度)處刻蝕深度為2-8mm，1/2L-3/4L處刻蝕深度為2.5-9.5mm，3/4L-1L處刻蝕深度為2.75-10mm。

所述的基板的厚度與微細通道的寬度的比值為2-8，微細通道相鄰壁面的間距與微細通道寬度比為0.5-1。

所述的在微細通道換熱器的兩側設置有絕熱層。

本發明結合了一種能夠嚴格保證分配均勻的分級分配器與結構經過優化的多微細通道冷卻器，使得每一微細通道中的流動換熱情況非常相近，在保證消耗泵工較小、被冷卻表面最高溫度較低的同時，采用變通道高度以及微細通道兩側絕熱能夠使得被冷卻表面的溫度分布更加均勻。同時，本發明只有一個進口，一個出口，且采用密封設計，最大程度的保證在使用過程中不發生泄漏。此外，本發明的加工過程并不復雜，可以通過采用目前發展成熟的微加工技術輕易加工而成。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是本發明的矩形通道的截面圖。

圖3是分配器垂直進口的截面圖。

圖4是本發明的微細通道截面圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作詳細說明。

參見圖1-4，本發明包括絕熱層9、基板1和密封蓋8、刻蝕在基板1上的具有垂直分配器入口5的分配器3、微細通道2以及具有垂直匯流器出口7的匯流器6，其中分配器3、匯流器6結構相同對稱設置，分配器3、匯流器6均采用分級設計，每一級含有圓環形相同的單元4。在分配器3中，上一級中的流動能夠均勻進入下一級的各個單元4中，每一級中每一個單元4內的流動相同；各級圓環通道自兩側向內的寬度逐級縮小，而且尺寸較小下一級的圓環在其對稱線上與尺寸較大的上一級的圓環相連接；與分配器3保證每一個微細通道2的進口條件相同；微細通道2的截面為矩形；微細通道的寬度為0.5-2mm，高度為2-8mm，微細通道高度沿冷卻流體流動方向逐漸加深，流道長度方向0-1/2L(L為流動長度)處刻蝕深度為2-8mm，1/2L-3/4L處刻蝕深度為2.5-9.5mm，3/4L-1L處刻蝕深度為2.75-10mm，基板1的厚度與微細通道2的寬度的比值為2-8，微細通道相鄰壁面的間距與微細通道寬度比為0.5-1。