[发明专利]热管式冷却器

说明书

本发明涉及一种用于冷却，例如，半导体器件的热管式冷却器。

通常，冷却半导体或类似的器件的热管式冷却器使用多支热管。图36示出了这类冷却器的基本部分。因为每支热管1的传热能力是有限的，故这种冷却器的结构是这样，多支热管与一公共的具有优良导热性的板块联接，并紧贴被冷却的半导体器件。当这类冷却器充的水作为工质，这种工质当温度降到0℃以下时会冻结。冻结了的热介质的冷却器不能实现所期望的功能：即它不允许半导体器件被加到超过最高允许的温度，即100℃或更高些。

未经审查的日本专利NO.2-229455公开了一种热管式冷却器，其中多支热管分成两组，管中充装不同类型的传热介质。例如，第一组充装氟里昂R-113作为工质，而另一组充装纯水。氟里昂R-113即使温度降到0℃以下不会冻结，因而提供了在低温下的优异的启动特性，和在常温下稳定运行时的优异性能。而，从全球环境保护的角度，不推荐使用氟里昂类的传热介质。

用于冷却，例如，半导体器件的一种热管式冷却器假设为夏季，即最高环境温度为40℃左右，使用而设计的即半导体温度要维持在不超过预定的标准温度，即100℃。当在冬季打算使用冷却器时，而当在冬季亦使用同类型的冷却器时，工质有可能冻结，取决于其类型。例如，用水作工质的热管式冷却器，当环境温度低到-30℃时，就不能很好地启动，因为水在该温度下冻结了。当半导体器件开始工作，就会发热，但是要在固态的水，即冰，融化之后，热量才开始传递出去。若在冷凝段的热耗散能力在该空气温度下是很大的话，工质在冷凝段内再次冻结，其后果是工质不再回到蒸发段。于是，热管式冷却器由于缺少液体而不再运行，使半导体器件过热到超过最高的允许温度。

因此，该已知的热管式冷却器不能发挥作用，因为它由于工质的冻结而不能启动。为了使热管式冷却器在温度不高于工质的冻结温度下启动，就必须降低热管冷凝段的热耗散效应。

本发明的目的是，提供一种热管式冷却器1在例如冬季，其冷凝段的冷凝能力降低，使热管即使自工质的冻结态也能平稳启动，以保证大的传热能力。

为了这个目的，按照本发明的一个方面，提供了一种热管式冷却器，包含：多支热管；一块由高导热系数的材料制成的并与被冷却对象连接的板块；每支所述的热管有一端埋置在所述板块中；所述的热管暴露在所述的板块外的部分备有热辐射翅片作为热耗散元件，从而构成所述热管的冷凝段，其特征是，具有所述的热耗散元件的热管至少分成两组，不同组的热管具有不同的热耗散能力，所述的热耗散能力是通过改变安装在不同组的热辐射翅片的数目来控制的。

不同的热耗散能力可由设计不同的热管组、其连带的翅片有不同的总传热面积来实现。    

不同的热耗散能力可以由设计不同热管组有不同的长度来实现。在这种情况下，有较长长度的热管，其辐射翅片具有较大的面积。可使用两种不同型式的热辐射翅片：第一类翅片是连接在冷却器的所有的热管上，而第二类翅片是仅连接在被选择的热管上。

不同的热耗散能力还可以由布置这两类翅片来实现，即有两类热辐射翅片，每个翅片有多个被热管穿过的孔，所定的翅片尺寸可容纳所有的热管，在那里，两种类型的翅片中的一种，其与所选热管相对应的孔其内径要扩大到大于热管的外径。

热管式冷却器在翅片径向外伸的区域内有隔断以阻止空气流入在翅片间的空隙内。

热管式冷却器可以这样布置，即热辐射翅片均独立地连接在每支热管上，在那里的不同组的热管有不同数量的连接在它上面的翅片，故不同组的热管有不同的热耗散能力。    

热管式冷却器可以这样布置，即热辐射翅片均独立地连接在每支热管上，在那里连接不同组的热管上的热辐射翅片是由不同材料制成。

本发明的热管式冷却器可以这样建造，即不同组的热管由不同材料制成。

本发明的热管式冷却器可以这样布置，即不同组的热管有不同的内表面构造。在这种情况下，可以这样安排即，每支第一组的热管有在长度方向伸展的槽的内表面，而每支第二组的热管具有光滑的内表面。

本发明的热管式冷却器可以这样建造，即热管分成至少两组，每组热管充以不同量的工质。

在热管组中的一组热管的冷凝段内表面上可涂以斥水材料的涂层。