[發明專利]一種加入擾流元件的微通道換熱器

有效

• 申請號: 201710048017.8
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106711112B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 劉趙淼;董林浩
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L23/473
• 分類號: H01L23/473;F28F13/12;F28F11/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種加入擾流元件的微通道換熱器，一種新型芯片冷卻系統，冷卻液由冷卻液進口進入微通道換熱器，經過四條均勻分布的分液槽,進入微通道中，微通道內布置有擾流元件，使冷卻液加速生成二次流、漩渦，增加冷卻液的擾動，打破微通道中流體的邊界層，降低對流換熱的熱阻，增大換熱因子，提高換熱效率。冷卻板表面加工有密封槽，該密封槽與橡膠密封圈、冷卻板蓋板組合形成密封結構。工作過程中，冷卻液隨著溫度的升高而汽化，內部壓力高于大氣壓。該密封結構有利于防止冷卻液的泄漏。

技術領域

本發明涉及一種能有效降低芯片溫度并保證芯片溫度分布均勻性的微通道換熱器，屬于微通道換熱技術領域。

背景技術

隨著科學技術的飛速發展，在能源動力、航天航空、生物化工、微電子技術、軍工核能等先進工程領域，其熱交換系統的傳熱負荷及強度日益增強，如新型太陽能系統-聚光式光伏熱系統(CPTV)的冷卻、大功率LED的散熱、微電子器件的散熱、激光二極管陣列的冷卻等，不僅瞬態熱流密度高，而且散熱底面積非常小。若不能及時有效地降低器件表面溫度，將會造成器件工作性能下降，甚至燒毀。因此，高熱流密度微型器件及設備的散熱問題嚴重制約著高新技術的發展，越來越受到國際傳熱界及相關工業領域的高度重視。

隨著微電子技術的快速發展，電子設備的集成化程度越來越高，對運行溫度的均勻性提出了更高的要求。如現代芯片的晶體管數量高達數十億的級別，但是散熱器的尺寸卻必須限制在4cm²內，而且散熱量極高。據統計，55％的電子器件失效是由于工作溫度過高導致的,熱失效是機載電子設備發生故障的主要原因。

發明內容

一般而言，換熱器的工作流程是：冷卻液在流量泵1的驅動下由冷卻液儲液箱6進入微通道換熱器2中，在微通道換熱器的強大換熱能力作用下把芯片3產生的熱量轉移到冷卻液中。接著，冷卻液進入外部散熱片4，在風扇5強制風冷的作用下冷卻液再度冷卻，進入冷卻液儲液箱6完成一個循環。這樣就解決了芯片散熱面積小，熱流密度高，強制風冷不能有效散熱的問題。

本發明旨在提供一種有效控制芯片溫度并保證芯片溫度分布均勻性的微通道換熱器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種加入擾流元件的微通道換熱器，該微通道換熱器包括冷卻板7、冷卻液進口8、冷卻液分液槽9、微通道10、擾流元件11、冷卻液集液槽12、冷卻液出口13、橡膠密封圈14、冷卻板蓋板15、螺栓孔16。冷卻液集液槽12設置在冷卻板7內部；冷卻液進口8、冷卻液分液槽9、微通道10、擾流元件11均設置在冷卻液集液槽12內；冷卻液由冷卻液進口8設置在微通道換熱器的中間，冷卻液由冷卻液進口8流入微通道換熱器，經過四條均勻分布的冷卻液分液槽9進入微通道10中，微通道10內布置有擾流元件11，擾流元件11使冷卻液加速生成二次流、漩渦，以增強冷卻液的擾動性能，打破微通道10中冷卻液的邊界層，降低對流換熱過程產生的熱阻，并增大換熱因子提高換熱效率。

冷卻液出口13設置在四條均勻分布的冷卻液分液槽9的末端；

冷卻板7表面加工有密封槽，該密封槽通過橡膠密封圈14與冷卻板蓋板15連接，冷卻板7與冷卻板蓋板15組合形成密封結構。工作過程中，冷卻液隨著溫度的升高而汽化，內部壓力高于大氣壓，該密封結構防止冷卻液的泄漏。螺栓孔16設置在冷卻板蓋板15的周向。

橡膠密封圈14采用耐腐蝕彈性材料。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果。

1、微通道換熱器中設置有分液槽，能將冷卻液均勻的分布到換熱器中，保證了芯片溫度分布的均勻性。

2、微通道換熱器中的微通道中設置有擾流元件，使微通道中的冷卻液產生漩渦、二次流，打破流體的邊界層，大大提高了換熱效率。

附圖說明

圖1是微通道換熱器工作流程圖。