内源及其加源流体换热系统的制作方法
【专利摘要】一种用于交换大功率半导体集成模块工作热量的内源及其加源流体换热系统，由工质相变循环换热装置及其推动源构成，首先利用源动力来自半导体集成模块内部的工作热量，形成无机械运动之热泵，称为内源换热系统，通过功率结构工质配方剂量的相互匹配，即时产生工作热量即时推动工质循环，即时发生工质相变即时加快循环，即时通过循环进行换与散热，即时利用半导体集成模块工作热量进行转换而不积累自身温升，并在充分利用内源的基础上附加外源强化换热，形成内源及其加源工质循环相变换热系统，根据各种类型大功率半导体集成模块的需要，达到定量管控其工作温升的目的，可以广泛地应用在各种计算机、电源、LED、功放、激光、雷达、红外等设备中。
【专利说明】内源及其加源流体换热系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交换大功率半导体集成模块工作热量的装置，尤其是利用来自半导体集成模块内部的工作热量为源动力推动工质循环相变换热及其借助外源构成的内源及其加源流体换热系统。
【背景技术】
[0002]目前，半导体集成模块集成度越来越高，功率越来越大，伴随其工作产生的热量也越来越大，如果没有得力的散热降温方案，将成为“发热核心”而无法工作，例如:高集成300瓦LED在室温环境下，无论采用何种良导体制造的散热器，由于固体材料传导速度慢，几分钟内LED基板温度均会超过80°C以上而进入断电保护，在专用网络服务器、超级计算机机房特殊领域沿用普通良导体传导散热器，不针对半导体模块个体解决发热问题，由大型中央空调输送干燥低温空气通过封闭机箱形成的风道，一并有序换热，因消耗太多的水电，成本很高，不可能推广，然而不采用风道冷却，针对各种半导体模块个体专业解决发热问题，在开放环境中散热，当温度高于24°C时，被动的传导散热方式已经无法使其降到所适宜的工作温度，只有能动的低温换热方式才能管控这类热源的工作温升，现所有商品化降低工作温升的换热系统均未能以大功率半导体集成模块工作热量为源动力推动工质循环进行相变换热，也未能实现自体化、微型化，当涉及大功率能量形式转换时，一般采用压缩机制冷或制冷剂缓释介入，由管路将冷量输入半导体集成模块热端进行单一外源式换热，因其结构难以独立，耗能大，笨重，应激差，成本仍高，只能应用在个别允许拖带附件的大型设备上，虽然由良导体传导散热进步到流体换热散热，但仅是初级阶段，不能普遍地应用在各种大功率半导体集成模块上。
【发明内容】
[0003]为了克服现有换热系统的弊端，本发明提供一种适用于高温环境下换热的内源及其加源流体换热系统，该系统由工质循环相变换热装置通过换热底板换热面与半导体集成模块导热面紧密结合，首先利用的源动力是来自后者内部的工作热量，形成一体化无机械运动之热泵，简称为内源流体换热系统，通过功率结构工质配方及剂量的相互匹配，即时产生工作热量即时推动工质循环，即时发生工质相变即时加快循环，即时通过循环进行换热与散热，即时利用半导体集成模块工作热量进行传输转换而不积累自身的温升，并在充分利用内源的基础上附加外源强化换热，形成内源及其加源工质循环相变换热系统，根据各种类型大功率半导体集成模块的需要，达到定量管控其工作温升的目的。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种具有流体工质蒸发管道室的由节流阀连通循环的换热底板，其底板的换热面与半导体集成模块导热面紧密结合，相对换热面的为散热面，在底板的散热面上具有蒸发管或蒸发室，在底板中具有蒸发道，换热地板的蒸发管道室与穿行在底板散热面上的散热翅片中的管路通过节流阀连接构成密封循环的内源流体换热系统，利用半导体集成模块的工作热量驱动换热地板的管道室内工质循环相变换热，在换热底板的管道室内可进行三种方式的工质循环相变换热，一种是工质直接蒸发相变换热的方式，称内源循环流体直接换热，简称直换式系统，第二种是工质先产气再蒸发的相变换热方式，称内源循环流体制冷换热，简称冷换式系统，第三种是在第一种或第二种基础上附加外源参与换热，称加源循环流体换热系统，简称加换式系统，这三种方式在循环管道结构与工质配方上是不同的，直换式及其加换式换热底板具备蒸发管、蒸发道、蒸发室，冷换式及其加换式换热底板具备产气管道与蒸发管道，在换热底板的管道中又可分为具备或无震荡启动装置两种，在散热连接管路中又可分为具备或无合成气流促进装置两种，工质配方均采用两种以上按一定比例配制的正压或负压下的非共沸混合制冷剂，非共沸配方的目的是分批次发生沸腾进而共沸或不共沸，直换式采用非共沸而共沸混合配方工质，冷换式采用非共沸而不共沸混合配方工质，加换式则是建立在直换式或冷换式后再确定工质配方，工质剂量与换热功率结构相互匹配，可利用的外源为压缩机、半导体、磁流体三种制冷方式，通过外源管路与直换式或冷换式在换热地板的管道连接而结合起来，换热后的散热处理也可采取多种方式，即可通过与换热底板一体化的循环系统中的冷凝管与散热翅片，也可通过冷凝管与外壳翅片形成分体化，通过换热底板温度反馈调控工质循环相变换热的强度，实现定量管控自身的工作温升，根据各种类型的大功率半导体集成模块工作热量特性，可以形成以下各种实施例，并由此构成内源及其加源流体换热系统。
[0005]本发明的有益效果是:当今半导体集成技术在不断提高速度、频率、功率中，虽然在减少电子紊流取得显著进步，但由于半导体材料性质伴随产生的工作热量是不能避免的，尤其是高集成度大功率且在高于28°C环境开放换热的半导体集成模块，内源流体换热系统始终是管控其工作热量所必需的技术方案，其中对管控能量形式转换而产生的热量，及其加源流体换热系统更是不可或缺的保障性措施，制造成本比较低，可以广泛地应用在各种计算机、电源、LED、功放、激光、雷达、红外等设备中，保证其中的大功率半导体集成模块能够提高工作效率，减少热排量，甚至不用风扇散热，避免机械噪音与磨损，使各种半导体集成设备便于实现微型化、自体化、移动化，节能节水，实现网络绿色机房，均具有不可低估的效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
[0007]图1为本发明第一个实施例示意一内源循环流体直接换热系统。
[0008]图2为本发明第二个实施例示意一内源循环流体制冷换热系统。
[0009]图3为本发明第三个实施例示意一内源循环蒸发室流体直接换热系统。
[0010]图4为本发明第四个实施例示意一加源压缩机流体直换系统。
[0011]图5为本发明第五个实施例示意——加源半导体流体直换系统。
[0012]图6为本发明第六个实施例示意——加源半导体流体冷换系统。
[0013]图7为本发明第七个实施例示意一加源磁流体直换系统。
[0014]图8为本发明第八个实施例示意一加源磁流体冷换系统。
[0015]图中:1.蒸发管2.底板3.散热面4.换热面5.半导体集成模块6.节流阀7.冷凝管8.回流管9.弦片10.震荡器11.产气道12.蒸发道13.气泡管14.分馏口 15.分馏管16.稀溶液管17.汇流管18.合成射流装置19.吸收溶解管20.浓溶液管21.蒸发室22.分流管23.上端口 24.下端口 25.高压管26.低压管27.半导体温差电器件28.产气管29.出口 30.进口 31.磁管路32线圈.33.换热管
【具体实施方式】
[0016]图1为本发明第一个实施例示意，为显示清楚起见进行了拆分，将上部腾空并在底部做了局部剖视，其特征是蒸发管I附着在底板2的散热面3上，底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到蒸发管中由此构成换热底板，在底板散热面上还有散热翅片，穿插在散热翅片中的管路为冷凝管7，由蒸发管出发与冷凝管连接，冷凝管与回流管8连接，回流管通过在底板上的节流阀与蒸发管连接构成密封的直换式循环管路，其管路内工质采用两种以上按一定比例配制的非共沸而共沸混合制冷齐U，配方分为启动、易沸、共沸三个批次，这是针对启动时热量小而后跳跃性增大的热源，在直换式换热底板中，液态配方工质流经节流阀进入蒸发管起始处，该处就是换热底板换热面与半导体集成模块导热面紧密结合的区域，也是即时被蒸发管内工质所利用进行换热的区域，对热量十分敏感，启动组份份额最少为液气混相，只要稍有工作热量就能按结构方向启动循环，具备初始速度，当工作热量增大时，最大份额的易沸组份沸腾蒸发发生相变，由液态变为气态，气化压增大，按循环初速度方向提高速度，当工作热量达到额定温度时，连同中间份额所有不同沸点的工质发生共沸，共沸蒸发的气体顺势沿原速度方向进入循环，在不同步的沸腾蒸发中，大功率热量来临时不发生大的涡流，热量大小与循环速度呈正相关变化，形成良性的循环过程，工质按配方剂量利用了来自半导体集成模块的工作热量，由液态变成气态，发生相变，并按照结构循环方向促进循环快速带走热量，如此进行工质循环相变换热过程，即时实现对换热底板温升的管控，各种气化制冷剂经自体化翅片散热在冷凝管中冷凝，到回流管，经汇流管溶合后再进入下一循环，在换热底板蒸发管内起始处安装一端固定的弦片9与两端固定的弦丝，并在其管路外相应位置安装震荡器10，利用震荡器产生的震荡施加在舌片上增加振幅，震荡施加在弦丝上增加震频，舌片与弦丝的震荡能有效地破坏液体张力，如此作为工质循环启动装置，造成气体便于提高腾出液体的几率，工质剂量也可以适度过盈，大幅度缩短从受热到沸腾的过程，相当于在通电的2秒钟内，非共沸工质中启动组分，几乎能够直接进入到沸腾，通过测试，安装启动装置后，可以提高一倍以上的蒸发初速度，非常有利于提高内源循环速度与换热效率，同时有效避开工质剂量精度高的工艺局限，由此构成内源循环流体直接换热系统。
[0017]图2为本发明第二个实施例示意，为清楚起见在两侧做了局部剖视，散热翅片未画全，其特征是在底板2中贯通的孔道构成产气道11与蒸发道12，底板的换热面4与半导体集成模块5导热面结合，流体工质通过节流阀进入到产气道和蒸发道中由此构成换热底板，产气道和蒸发道与底板的散热面3上穿行在散热翅片中的各种管路连接构成密封的冷换式循环管道，其管道内工质由两种以上高低沸点的非共沸混合制冷剂按一定比例配制而成，这是针对启动时热量来势凶猛而后功率不减、跳跃性不大的热源，形成低沸点制冷剂溶解于高沸点制冷剂的溶质与溶剂的溶液关系，或在压力中形成近于溶解的类溶液关系，在未接受半导体集成模块工作热量时，在冷换式换热底板的蒸发道中只含有一种以上溶质制冷剂的饱和气体，当开始接受工作热量时，首先由冷换式换热底板中流经节流阀6进入产气道中的浓溶液接受热量，产气道内的浓溶液中溶质迅速沸腾，大部分溶质以气泡方式从溶液中产生出来进入气泡管13，进行第一次产气换热，并以此推动气泡顺气泡管上升到分馏口 14经锥形筛网破泡，气液分流，气体溶质与液体溶液分别进入各自的循环，气体溶质经分馏管15上行，进入冷凝管7经自体化散热翅片冷凝后变成液气混合态的制冷剂，再流经节流阀6进入蒸发道起始处，由于换热底板集合产气与蒸发两种孔道，同时接受半导体集成模块工作热量，因而低沸点液气态制冷剂能够快速的沸腾蒸发，发生较为彻底的相变，进行第二次气化换热，其气化吸收潜热推动循环带走热量的能力达到制冷换热程度，高沸点溶剂产生出低沸点气体溶质后由浓溶液成为稀溶液，利用产生气泡时被推高的势能，漫出分馏口后顺气泡管外壁下行进入到稀溶液管16中，利用联通管效应经自体化翅片散热被压升至汇流管17处，在蒸发道末端进入汇流管前处安装合成射流装置18，通过其管内膜片的震荡吸入蒸发道末端气体溶质喷射到吸收溶解管19中，促进气体溶质快速溶解到流经汇流管侧口的稀溶液中，溶质在吸收溶解管中溶解吸收得越快，制冷循环的速度就越快，冷换式能力就越强，吸收气体溶质的稀溶液变成浓溶液进入浓溶液管20，浓溶液管通过节流阀与底板产气道相通，进行再循环，如此，利用半导体集成模块的工作热量，在换热底板内分气体与液体两个循环完成工质相变换热过程，即时实现对换热底板温升的管控，也可在换热底板产气道与蒸发道内起始处安装弦片或弦丝，并在其道外相应位置安装震荡源，能够引起弦片或弦丝在液态工质中震荡，提高产生气体溶质与蒸发气化的效率，由此构成内源循环流体制冷换热系统。
[0018]图3为本发明第三个实施例示意，为清楚起见做了中剖面视图，其特征是将底板2的散热面3封闭形成蒸发室21，在底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到蒸发室中由此构成换热底板，根据换热功率，围绕蒸发室引出一定数量的分流管22，分流管上端口 23与蒸发室顶部密封，分流管下端口 24经汇流管17集合后经节流阀引入底板上蒸发室中，构成密封的蒸发室直换式循环管路，蒸发室及管路内工质采用两种以上水基配制的非共沸而共沸混合制冷剂，工质利用了来自半导体集成模块的工作热量，在蒸发室内分别沸腾直到共沸，部分发生相变换热，由液态变成汽气态，上升到顶部进入分流管，由上而下进行循环散热，即时实现对换热底板温升的管控，由此构成内源循环蒸发室流体直接换热系统。
[0019]图4为本发明第四个实施例示意，为清楚起见在底部做了局部剖视，其特征是在底板2的散热面3附着蒸发管I，在底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀进入到蒸发管中由此构成换热底板，换热底板附着的蒸发管与穿行在底板散热面上的散热翅片中管路连接构成密封的直换式循环管路，在此基础上，外源压缩机制冷的高压管25先通过自身翅片散热冷凝，或者通过曲折穿行在直换式散热翅片中散热冷凝后，与底板中贯通孔道构成的蒸发道12连接，其内工质通过节流阀6进入曲折的蒸发道，气化后从蒸发道末端引出与外源压缩机制冷的低压管26连接，形成既具蒸发管也具蒸发道复合型换热底板，直换式循环系统内工质不与压缩机制冷工质相通，由两个各自独立循环系统通过换热底板与其上散热翅片结合起来构成加源压缩机直换系统，直换式管路内工质及工作过程同第一个实施例，同一个压缩机通过并联可以形成多个加源压缩机流体直换系统，并根据换热底板温度反馈启动或关闭加源压缩机工作，实现对换热底板温升的管控。
[0020]图5为本发明第五个实施例示意，为清楚起见做了中剖面视图，其特征是在底板2中贯穿蒸发道12，在底板的换热面4与半导体温差电器件27热面粘合，半导体温差电器件冷面与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到蒸发道中由此构成换热底板，其中半导体温差电器件属于典型的半导体集成模块范畴，等同于换热底板与二级半导体集成模块紧密结合，贯穿底板的蒸发道与穿行在底板散热面3上散热翅片中的冷凝管7连接构成密封的加源半导体流体直换系统，直换式管路内工质及工作过程同第一个实施例，液态工质通过节流阀，震荡器10使弦片9震荡，快速沸腾相变为气态，由于换热底板具备足够换热能力，能够将半导体温差电器件热面工作产生的热量利用并交换出去，可在半导体温差电器件冷面提供零下30°C以下的低温与半导体集成模块导热面换热。
[0021]图6为本发明第六个实施例示意，为清楚起见显示的为背视图，其特征是在底板2的散热面3附着的管路构成产气管28与蒸发管1，在底板的换热面4与半导体温差电器件27热面粘合，半导体温差电器件冷面与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到产气管和蒸发管中由此构成换热底板，等同于换热底板与二级半导体集成模块紧密结合，换热底板产气管和蒸发管与底板的散热面上穿行在散热翅片中的各种管路连接构成密封的加源半导体流体冷换系统，冷换式管路内工质及工作过程同第二个实施例，合成射流装置18促进气体吸收溶解使换热底板具备足够的制冷换热能力，能够将半导体温差电器件热面工作产生的热量利用并交换出去，可在半导体温差电器件冷面提供零下300C以下的低温与半导体集成模块导热面换热。
[0022]图7为本发明第七个实施例示意，为清楚起见散热翅片仅显示部分，其特征是在底板2的侧面由U形管与贯通孔道连接构成曲折的蒸发道12，其出口 29与穿行在底板的散热面3上散热翅片中的第一条冷凝管7连接形成第一组，由附着在底板的散热面上的第一条蒸发管I与穿行在散热翅片中的第二条冷凝管连接形成第二组，第一、二组与下一组彼此首尾连接成串联管路，在底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，在每一组冷凝管尾由节流阀连接进入蒸发管首构成换热底板，在散热翅片最后一条穿行出来的冷凝管与换热地板蒸发道进口 30之间由磁管路31连接，构成密封的加源磁流体直换式管道，磁管路外套有线圈32，内套有换热管33，串联管道内共用的工质是由两种以上非共沸而共沸磁流体制冷剂按一定比例配制而成，虽各组分沸点不同但接受到额定功率的热量时也会发生共同沸腾，该工质由于工作在串联管道中，共沸工况为液气混态，在蒸发管道内气相多于液相，冷凝管内液相多于气相，由于串联，前一组的循环均为下一组循环提供初速度，经过多组循环由最后一条冷凝管出来具有一定循环速度多为液相的磁流体进入磁管路，磁流体接受磁管路外线圈磁场作用，按循环方向发生顺磁效应并产生顺磁热，小功率的顺磁热量可逆流由冷凝管散热翅片散出，大功率热量被磁管路内所套的换热管路内工质吸收，换热管路由蒸发道进口附近进入，由磁管路线圈顺磁前出来，也穿行在散热翅片中，由顺磁热量推动形成独立的相变循环换热，将顺磁热量交换出去，在进入换热底板曲折蒸发道的过程中退磁并不断地吸收热量，同时也进行沸腾蒸发相变换热，此外，也可在每一组冷凝管出口至进入蒸发管之间的连接管路上套线圈32形成磁管路31，对循环的磁流体发生多级或次级顺磁效应，其顺磁热量由上一组冷凝管逆流散出，在下一组蒸发管中进行沸腾蒸发相变换热的同时退磁吸收蒸发管的热量，磁流体循环动力源于半导体集成模块的工作热量，无需机械泵，由换热底板温度反馈控制线圈工作，实现对换热底板温升的管控，由此构成加源磁流体直换系统。[0023]图8为本发明第八个实施例示意，其特征是在底板2的散热面3附着的管路构成产气管28与蒸发管I，底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀进入到产气管和蒸发管中由此构成换热底板，其产气管和蒸发管与底板的散热面上穿行在散热翅片中的各种管路连接构成密封的加源磁流体冷换式管路，管路内工质由高低沸点两种以上的非共沸磁流体混合制冷剂按一定比例配制而成，其工质工作过程同第二个实施例，参与气体溶质相变循环的磁流体工质经过冷凝成为液气混合状态后，在进入蒸发管前的连接管路上套线圈32形成磁管路31，液气态磁流体工质通过时按循环方向发生顺磁效应并产生顺磁热，顺磁热量由冷凝管7内所套换热管逆向交换出去，顺磁后的液气态工质经过节流阀6进入附着在换热底板上的蒸发管，在蒸发相变吸热的过程中退磁吸热，实现对换热底板双重制冷换热，参与溶液循环的磁流体工质在吸收溶解气体工质形成浓溶液后，通过浓溶液管20上散热翅片的散热，在进入产气管前的连接管路上套线圈32形成磁管路31，浓溶液磁流体工质通过时发生顺磁效应，顺磁热量由浓溶液管内所套换热管33逆向交换出去，顺磁后的浓溶液工质经过节流阀6进入附着在换热底板上的产气管，在产气吸热的过程中退磁吸热，实现对换热底板产气换热与磁制冷换热，总之，无论溶质气体磁流体循环还是溶液磁流体循环其源动力来自半导体集成模块的工作热量，无需机械泵，由换热底板温度反馈控制线圈工作，实现对换热底板温升的管控，由此构成加源磁流体冷换系统。
【权利要求】
1.一种利用来自半导体集成模块内部的工作热量为源动力推动工质循环相变换热及其借助外源构成的内源及其加源流体换热系统，其特征是具有流体工质蒸发管道室的由节流阀连通循环的换热底板，其底板的换热面与半导体集成模块导热面紧密结合，相对换热面的为散热面，在底板的散热面上具有蒸发管或蒸发室，在底板中具有蒸发道，换热地板的蒸发管道室与穿行在底板散热面上的散热翅片中的管路通过节流阀连接构成密封循环的内源流体换热系统，在换热底板的管道室内可进行三种方式的工质循环相变换热，一种是工质直接蒸发相变换热的方式，称内源循环流体直接换热，简称直换式系统，第二种是工质先产气再蒸发的相变换热方式，称内源循环流体制冷换热，简称冷换式系统，第三种是在第一种或第二种基础上附加外源参与换热，称加源循环流体换热系统，简称加换式系统，这三种方式在循环管道结构与工质配方上是不同的，直换式及其加换式换热底板具备蒸发管、蒸发道、蒸发室，冷换式及其加换式换热底板具备产气管道与蒸发管道，在换热底板的管道中又可分为具备或无震荡启动装置两种，在散热连接管路中又可分为具备或无合成气流促进装置两种，工质配方均采用两种以上按一定比例配制的正压或负压下的非共沸混合制冷剂，非共沸配方的目的是分批次发生沸腾进而共沸或不共沸，直换式采用非共沸而共沸混合配方工质，冷换式采用非共沸而不共沸混合配方工质，加换式则是建立在直换式或冷换式后再确定工质配方，工质剂量与换热功率结构相互匹配，可利用的外源为压缩机、半导体、磁流体三种制冷方式，通过外源管路与直换式或冷换式在换热地板的管道连接而结合起来，换热后的散热处理也可采取多种方式，即可通过与换热底板一体化的循环系统中的冷凝管与散热翅片，也可通过冷凝管与外壳翅片形成分体化，通过换热底板温度反馈调控工质循环相变换热的强度，实现定量管控自身的工作温升，根据各种类型的大功率半导体集成模块工作热量特性，可以形成以下各种实施例，并由此构成内源及其加源流体换热系统。
2.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:蒸发管I附着在底板2的散热面3上，底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到蒸发管中由此构成换热底板，在底板散热面上还有散热翅片，穿插在散热翅片中的管路为冷凝管7，由蒸发管出发与冷凝管连接，冷凝管与回流管8连接，回流管通过在底板上的节流阀与蒸发管连接构成密封的直换式循环管路，其管路内工质采用两种以上按一定比例配制的非共沸`而共沸混合制冷剂，配方分为启动、易沸、共沸三个批次，在直换式换热底板中，液态配方工质流经节流阀6进入蒸发管起始处，该处就是换热底板换热面与半导体集成模块导热面紧密结合的区域，也是即时被蒸发管内工质所利用进行换热的区域，对热量十分敏感，启动组份份额最少为液气混相，只要稍有工作热量就能按结构方向启动循环，具备初始速度，当工作热量增大时，最大份额的易沸组份沸腾蒸发发生相变，由液态变为气态，气化压增大，按循环初速度方向提高速度，当工作热量达到额定温度时，连同中间份额所有不同沸点的工质发生共沸，共沸蒸发的气体顺势沿原速度方向进入循环，工质按配方剂量利用了来自半导体集成模块的工作热量，由液态变成气态，发生相变，并按照结构循环方向促进循环快速带走热量，如此进行工质循环相变换热过程，即时实现对换热底板温升的管控，各种气化制冷剂经自体化翅片散热在冷凝管7中冷凝，到回流管，经汇流管相互溶合后再进入下一循环，在换热底板蒸发管内起始处安装一端固定的弦片9与两端固定的弦丝，并在其管路外相应位置安装震荡器10，利用震荡器产生的震荡施加在舌片上增加振幅,震荡施加在弦丝上增加震频，由此构成内源循环流体直接换热系统。
3.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:在底板2中贯通的孔道构成产气道11与蒸发道12，底板的换热面4与半导体集成模块5导热面结合，流体工质通过节流阀进入到产气道和蒸发道中由此构成换热底板，产气道和蒸发道与底板的散热面3上穿行在散热翅片中的各种管路连接构成密封的冷换式循环管道，其管道内工质由两种以上高低沸点的非共沸混合制冷剂按一定比例配制而成，形成低沸点制冷剂溶解于高沸点制冷剂的溶质与溶剂的溶液关系，或在压力中形成近于溶解的类溶液关系，当开始接受工作热量时，首先由冷换式换热底板中流经节流阀6进入产气道中的浓溶液接受热量，产气道内的浓溶液中溶质迅速沸腾，大部分溶质以气泡方式从溶液中产生出来进入气泡管13，进行第一次产气换热，并以此推动气泡顺气泡管上升到分馏口 14经锥形筛网破泡，气液分流，气体溶质与液体溶液分别进入各自的循环，气体溶质经分馏管15上行，进入冷凝管7经自体化散热翅片冷凝后变成液气混合态的制冷剂，再流经节流阀6再进入蒸发道起始处，由于换热底板集合产气与蒸发两种孔道，同时接受半导体集成模块工作热量，因而低沸点液气态制冷剂能够快速的沸腾蒸发，发生较为彻底的相变，进行第二次气化换热，其气化吸收潜热推动循环带走热量的能力达到制冷换热程度，高沸点溶剂产生出低沸点气体溶质后由浓溶液成为稀溶液，利用产生气泡时被推高的势能，漫出分馏口后顺气泡管外壁下行进入到稀溶液管16中，利用联通管效应经自体化翅片散热被压升至汇流管17处，在蒸发道末端进入汇流管前处安装合成射流装置18，通过其管内膜片的震荡吸入蒸发道末端气体溶质喷射到吸收溶解管19中，促进气体溶质快速溶解到流经汇流管侧口的稀溶液中，稀溶液变成浓溶液进入 浓溶液管20，浓溶液管通过节流阀与换热底板产气道相通，进行再循环，如此，利用半导体集成模块的工作热量，在换热底板内分气体与液体两个循环完成工质相变换热过程，即时实现对换热底板温升的管控，也可在换热底板产气道与蒸发道内起始处安装弦片或弦丝，并在其道外相应位置安装震荡源，能够引起弦片或弦丝在液态工质中震荡，提高产生气体溶质与蒸发气化的效率，由此构成内源循环流体制冷换热系统。
4.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:将底板2的散热面3封闭形成蒸发室21，在底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到蒸发室中由此构成换热底板，根据换热功率，围绕蒸发室引出一定数量的分流管22，分流管上端口 23与蒸发室顶部密封，分流管下端口 24经汇流管17集合后经节流阀引入蒸发室底部构成密封的直换式循环管路，蒸发室及管路内工质采用两种以上水基配制的非共沸而共沸混合制冷剂，工质利用了来自半导体集成模块的工作热量，在蒸发室内分别沸腾直到共沸，由液态变成汽气态，上升到顶部进入分流管，由上而下进行循环散热，即时实现对换热底板温升的管控，由此构成内源循环蒸发室流体直接换热系统。
5.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:在底板2的散热面3附着蒸发管I，在底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀进入到蒸发管中由此构成换热底板，换热地板附着的蒸发管与穿行在板的散热面上散热翅片中的管路连接构成密封的直换式循环管路，在此基础上，外源压缩机制冷的高压管25先通过自身翅片散热冷凝，或者通过曲折穿行在直换式散热翅片中散热冷凝后，与底板中贯通孔道构成的蒸发道12连接，其内工质通过节流阀6进入曲折的蒸发道，气化后从蒸发道末端引出与外源压缩机制冷的低压管26连接，形成既具蒸发管也具蒸发道复合型换热底板，直换式循环系统内工质不与压缩机制冷工质相通，由两个各自独立循环系统通过换热底板与其上散热翅片结合起来构成加源压缩机直换系统，直换式管路内工质及工作过程同第一个实施例，同一个压缩机通过并联可以形成多个加源压缩机流体直换系统，并根据换热底板温度反馈启动或关闭加源压缩机工作，实现对换热底板温升的管控。
6.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:在底板2中贯穿蒸发道12，在底板的换热面4与半导体温差电器件27热面粘合，半导体温差电器件冷面与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到蒸发道中由此构成换热底板，等同于换热底板与二级半导体集成模块紧密结合，贯穿换热地板的蒸发道与穿行在底板的散热面3上散热翅片中的冷凝管7连接构成密封的加源半导体流体直换系统，由半导体温差电器件冷面提供低温与半导体集成模块导热面换热。
7.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:在底板2的散热面3附着的管路构成产气管28与蒸发管I，在底板的换热面4与半导体温差电器件27热面粘合，半导体温差电器件冷面与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀6进入到产气管和蒸发管中由此构成换热底板，等同于换热底板与二级半导体集成模块紧密结合，换热底板产气管与蒸发管与板的散热面上穿行在散热翅片中的各种管路连接构成密封的加源半导体流体冷换系统，由半导体温差电器件冷面提供低温与半导体集成模块导热面换热。
8.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:在底板2的侧面由U形管与贯通孔道连接构成曲折的蒸发道12，其出口 29与穿行在底板的散热面3上散热翅片中的第一条冷凝管7连接形成第一组，由附着在底板的散热面上的第一条蒸发管I与穿行在散热翅片中的第二条冷凝管连接形成第二组，第一、二组与下一组彼此首尾连接成串联管路，在底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，在每一组冷凝管尾由节流阀连接进入蒸发管首构成换热底板，在散热翅片最后一条穿行出来的冷凝管与换热地板蒸发道进口 30之间由磁管路31连接，构成密封的加源磁流体直换式管道，磁管路外套有线圈32，内套有换热管33，串联管道内共用的工质是由两种以上非共沸而共沸磁流体制冷剂按一定比例配制而成，虽各组分沸点不同但接受到额定功率的热量时也会发生共同沸腾，该工质由于工作在串联管道中，共沸工况为液气混态，在蒸发管道内气相多于液相，冷凝管内液相多于气相，由于串联，前一组的循环均为下一组循环提供初速度，经过多组循环由最后一组冷凝管出来具有一定循环速度多为液相的磁流体进入磁管路，磁流体接受磁管路外线圈磁场作用，按循环方向发生顺磁效应并产生顺磁热，小功率顺磁热量可逆流由冷凝管散热翅片散出，大功率热量被磁管路内所套的换热管路内工质吸收，换热管路由蒸发道进口附近进入，由磁管路线圈顺磁前出来，也穿行在散热翅片中，由顺磁热量推动形成独立的相变循环换热，将顺磁热量交换出去，在进入换热底板曲折孔道过程中退磁并不断地吸收热量，同时也进行沸腾蒸发相变换热，此外，也可在每一组冷凝管出口至进入蒸发管之间的连接管路上套线圈32 形成磁管路31，对循环的磁流体发生多级或次级顺磁效应，其顺磁热量由上一组冷凝管逆流散出，在下一组蒸发管中进行沸腾蒸发相变换热的同时退磁吸收蒸发管的热量，磁流体循环动力源于半导体集成模块的工作热量，无需机械泵，由换热底板温度反馈控制线圈工作，实现对换热底板温升的管控，由此构成加源磁流体直换系统。
9.根据权利要求1所述的内源及其加源流体换热系统，其特征是:在底板2的散热面3附着的管路构成产气管28与蒸发管1，底板的换热面4与半导体集成模块5导热面紧密结合，流体工质通过节流阀进入到产气管和蒸发管中由此构成换热底板，其产气管和蒸发管与板的散热面上穿行在散热翅片中的各种管路连接构成密封的加源磁流体冷换式管路，管路内工质由两种以上高低沸点的非共沸磁流体混合制冷剂按一定比例配制而成，其工质工作过程同第二个实施例，参与气体溶质相变循环的磁流体工质经过冷凝成为液气混合状态后，在进入蒸发管前的连接管路上套线圈32形成磁管路31，液气态磁流体工质通过时按循环方向发生顺磁效应并产生顺磁热，顺磁热量由冷凝管7内所套换热管逆向交换出去，顺磁后的液气态工质经过节流阀6进入附着在换热底板上的蒸发管，在蒸发相变吸热的过程中退磁吸热，实现对换热底板双重制冷换热，参与溶液循环的磁流体工质在吸收溶解气体工质形成浓溶液后，通过浓溶液管20上散热翅片的散热，在进入产气管前的连接管路上套线圈32形成磁管路31，浓溶液磁流体工质通过时按循环方向发生顺磁效应，顺磁热量由浓溶液管内所套换热管33逆向交换出去，顺磁后的浓溶液工质经过节流阀6进入附着在换热底板上的产气管，在产气吸热的过程中退磁吸热，实现对换热底板产气换热与磁制冷换热，总之,无论溶质气体磁流体循环还是溶液磁流体循环其源动力来自半导体集成模块的工作热量，无需机械泵，由换热底板温度反馈控制线圈工作，实现对换热底板温升的管控，由此构成加源 磁流体冷换系统。
【文档编号】H01L23/367GK103824823SQ201410082810
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】吴鸿平, 卢红龙 申请人:吴鸿平, 卢红龙