CN101814464B - 可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法及装置，涉及散热技术，该方法利用液体在微槽群复合相变取热器内的开放式复合相变微槽群中的薄液膜蒸发和厚液膜沸腾的微细尺度复合相变换热特性进行取热。该装置在单个可控硅两侧各配置一个微槽群复合相变取热器，可控硅分多组取热、每组配置一个壁式冷凝器散热的结构，将各可控硅发热量分别取出，由蒸汽携带至壁式冷凝器内，在其凝结微槽中凝结放热，热量由外部冷却水或空气带走，凝结液流回微槽群复合相变取热器，实现对功率大、数量多和强电场的可控硅装置的散热。本发明安全可靠、面积微小、热流密度高、温度控制能力强、高效低能耗和适应多个大功率发热可控硅器件的集成冷却散热。

Description

可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法及装置

技术领域

本发明涉及散热技术领域，是一种可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法及装置，应用于各种由多个大功率可控硅(晶闸管)电力电子器件组成的超大功率的电力电子设备的散热与热控制系统。

背景技术

与众所周知的用于计算机、电视等信号传播与信息交换的弱电领域中的小功率电子器件不同，电力电子器件是指应用于电力领域(强电领域)对电能进行控制和变换的功率电子器件，通常是指电流可达数千安培，可承受电压数千伏的大功率电子器件。它以交流与直流、直流与直流、交流与交流等相互之间和大小之间的变化，适应不同用电设备、不同场合的用电要求。而可控硅(晶闸管)电力电子器件是电力电子技术的核心和基础。其作用不仅是整流，它还可以用作无触点开关以快速接通或切断电路，实现将直流电变成交流电的逆变，将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电等等。可控硅装置在电力系统、电气化铁道、金属冶炼、电解、电镀等众多行业中有着及其广泛的应用。由于可控硅元件的发热热流密度大，发热量高，从小尺寸大功率的可控硅元件表面有效地取热一直是个难题，加上可控硅装置的功率超大、可控硅元件数量多以及强电场等工作特点，其散热方法及散热系统与计算机等通常的电子设备的散热有着很大的不同。

目前，国内外用于各种可控硅电力电子装置散热的技术主要有常规尺寸的强制液冷、强制风冷以及热管等三种。其中，采用常规尺寸的强制液冷方式的散热系统主要是由散热器、冷却水、冷却水管路、冷却水泵、水处理装置以及外部用以二次冷却的循环水系统或风冷系统等组成。散热器内部流过冷却水，散热器的外表面与发热的可控硅紧密接触，冷却水通过单相强制对流换热方式将发热的可控硅产生的热量带走，并与外部的循环水系统或风冷系统进行热量交换(二次冷却)，从而降低可控硅电力电子装置的工作温度，而与外部进行热量交换后的冷却水则再经过复杂的水处理装置的去离子处理，由冷却水泵再度输运到散热器中。它一般采用串联的方式对组成电力电子设备的多个可控硅进行依次冷却，对可控硅温度进行控制的能力较差，尤其是对于多个可控硅组成的电力电子装置采用串联方式强制液冷时，各个可控硅的工作温度相差更大。在常规的流动通道尺寸下，其单位面积的取热能力不高，因而散热量不是很大，对大功率可控硅电力电子器件的降温作用有限。另外，其装置复杂，冷却水循环时的压头损失大，所需的冷却水与循环水的流量高，消耗的泵功巨大；散热系统的冷却水管路又几乎全部处于高电压高电流的可控硅电力电子器件所在位置，存在着因冷却水渗漏所导致的电绝缘降低、短路等严重安全隐患，因而该冷却方式对散热系统的密封性要求高；由于冷却水流经与高电压高电流的可控硅电力电子器件相接触的散热器，需对冷却水不断进行去离子处理，以避免电腐蚀和漏电现象，保证电绝缘安全，因而所配套的水处理装置复杂，价格昂贵，整个强制液冷系统的运行维护费用高，安全可靠性低，其能力与技术特点已难以满足由小尺寸大功率的可控硅电力电子器件所组成的超大功率电力电子设备的散热要求。采用在发热的可控硅所处位置加装大而笨重的形状复杂的实体型散热铝锭或大型散热肋片与可控硅紧密接触，并结合多台千瓦级大型风扇和安装专用风道对可控硅进行强制风冷，是目前使用最为普遍的大功率可控硅电力电子装置的散热方式。该技术利用实体型散热铝锭上的散热片或大型散热肋片来增加对流换热面积，再以多台大型风扇和专用风道通风对实体型散热铝锭或大型散热肋片进行强制对流气冷，将可控硅的热量散失出去，从而达到使可控硅冷却的效果。实际应用情况表明：散热片的设计与风扇的配合对这种空冷方式散热效果有决定性的影响。空冷方式的单位面积的取热能力过低，因而散热量很小，对大功率可控硅电力电子器件的降温作用微弱。随着可控硅功率密度的不断提高，若想提高散热量，实现较好的降温效果，就必须在与可控硅相接触的有限取热空间里设置面积超大的散热铝锭或散热片，整个冷却装置占用较大的空间，从而使得整个可控硅电力电子设备的体积变得庞大，同时还必须大幅度地加大风量。显然，实施这种方案并不现实，况且对散热的强化作用也非常有限。另外，与强制液冷方式一样，空冷方式的热控制性能也很差。因而随着可控硅功率的不断增大和尺寸的不断减小，空冷方式的散热问题日益突出，已超过散热片与风扇的组合所能达到的极限散热负荷，而且用于空冷的大型风扇故障率高，需经常性地停机检修维护，因停机所造成的经济损失非常巨大。单独应用强制风冷散热方式已不能满足由小尺寸大功率的可控硅电力电子器件所组成的超大功率电力电子设备的散热要求。热管是目前国内外已应用在一些可控硅整流装置(整流柜)中的一种较新的散热技术。通过夹固装置，热管的蒸发段外壁与发热的可控硅表面紧密接触，可控硅产生的热量使热管蒸发段的液体受热蒸发成蒸汽，蒸汽携带热量流向热管的冷凝段冷凝，在热管冷凝段的外管壁上沿热管轴向方向布置有肋片群，热量最终通过肋片与环境之间的强制空冷换热方式散失到外界环境中去。但是，由于热管的槽道中液体表面存在有相反方向的蒸汽流动，因此除与固体接触的摩擦阻力外，还受到蒸汽逆向流动对液体的摩擦阻力，当热负荷较高，蒸汽流速较大时产生挟带现象，汽液之间的不稳定性增加，减少了凝结液回流至蒸发段蒸发；加上热管的毛细芯结构在承担较高热负荷时，内部所产生的大量汽泡难以破裂，使得蒸汽逸出通道被堵塞，从而导致毛细芯干涸，过早出现沸腾极限。这些都将造成蒸发段管壁温突然上升，使热管因高温损毁或失效。另外，采用热管技术的单个可控硅散热装置的体积仍不小，装配成针对多个可控硅组成的电力电子设备的整个散热装置的体积将很大。另外，由于热管管径较小，热管的蒸发段面积与冷凝段冷凝面积非常有限，热管总的凝结换热量很小，因而，尽管热管冷凝段的外管壁上布置有大量散热肋片，但热管的总散热量仍然非常有限，难以满足大功率的可控硅电力电子设备的散热要求。

发明内容

本发明的目的在于：解决现有大功率可控硅电力电子设备散热技术存在的安全可靠性低、取热能力差，散热能力不足、效率低且能耗高(需大功率水泵或大功率风扇)、系统装置复杂且价格昂贵、噪音大、运行寿命短、运行维护费用高、取热装置耗材多并需占用较大的可控硅电力电子设备的功能空间、温度控制性能差的技术缺点；从而，提供一种可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法及装置，该装置安全可靠性高，面积微小(与可控硅器件尺寸相匹配)、高热流密度、高温度控制能力、高等温性、高效低能耗和适应多个大功率发热器件(单个可控硅功率在千瓦量级以上)的集成取热模式，同时，能满足并提高大功率可控硅电力电子设备中各个可控硅工作温度的要求、具有强大散热能力。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法，其包括步骤：

a.若组成电力电子设备的所有串联或并联的可控硅为N个，直接在每个可控硅的两侧发热表面各设置一取热面积与可控硅发热表面面积相当的微槽群复合相变取热器，即设置2N个微槽群复合相变取热器；

b.将组成电力电子设备的所有串联或并联的N个可控硅分为1～m组，每组内的微槽群复合相变取热器相互为并联，每组配置一个壁式冷凝器，N个可控硅共配置有1～m个壁式冷凝器；

c.每组内并联的微槽群复合相变取热器蒸汽出口均各自通过一根绝缘的蒸汽保温软管与壁式冷凝器上的相应的蒸汽入口相通连，每个壁式冷凝器汇集本组可控硅的微槽群复合相变取热器中液体工质所产生的蒸汽，蒸汽在壁式冷凝器内放热后变成凝结液，所释放的热量经壁式冷凝器壁面传导到壁式冷凝器外壁上，而凝结液则经壁式冷凝器底部的凝结液出口排出；

d.各组壁式冷凝器以串联或并联的方式将各自外壁上的热量散失掉；

e.壁式冷凝器的凝结液出口与一凝结液流量分配器相通连，凝结液流量分配器分别与本组内各个微槽群复合相变取热器凝结液入口相通连，均匀地将凝结液分配流回到本组内各个微槽群复合相变取热器中，完成一个取热和放热的循环，达到使N个可控硅同时被冷却的目的。

所述的冷却散热方法，其所述壁式冷凝器的外壁，为水冷、环境冷或风冷系统，为水冷系统时，冷却水管路与壁式冷凝器外壁上的封闭通道群构成外部正压热量交换部分，冷却水通过冷却水管路以串联或并联方式流经各组壁式冷凝器外壁上的封闭通道群；为环境冷或风冷系统时，壁式冷凝器外壁上设置散热肋片，风冷时还配置风扇，各组壁式冷凝器独立地以并联的方式同时向环境散失热量。

一种所述的冷却散热方法使用的冷却散热装置，用于电力电子设备的可控硅冷却，包括壁式冷凝器、蒸汽保温软管、回液软管；其还包括多数个微槽群复合相变取热器；

每个微槽群复合相变取热器为一密封的腔体，腔体内上部为取热腔，下部为储液腔；内壁上纵向设置有多个开放式复合相变微槽道，微槽道并行排列集成微槽群贯通取热腔和储液腔；取热腔中的每个微槽道的底部壁面上沿槽道轴向方向分布有多个贮气凹坑；液体工质储存在储液腔中，腔体内壁涂有微纳米涂层，保证内壁与液体工质之间的电绝缘；

腔体上端设有蒸汽出口，腔体下端侧面设有凝结液入口；

微槽群复合相变取热器的蒸汽出口经蒸汽保温软管与壁式冷凝器的蒸汽入口相通连，微槽群复合相变取热器的凝结液入口经回液软管与壁式冷凝器的凝结液出口相通连，整个通路为密封状态；

使用时，每一可控硅的两侧发热表面各设置一取热面积与可控硅发热表面面积相当的微槽群复合相变取热器。

所述的冷却散热装置，其所述微槽群复合相变取热器由导热金属材料制成，腔体内壁上的微槽道为矩形、三角形或梯形槽道，微槽道的宽度和深度均在0.01-2mm之间，微槽道间距在0.01-2mm之间；

贮气凹坑的形状为锥型、圆柱型或再次入口型，贮气凹坑的深度在0.01-2mm之间，坑口宽度在0.005-1mm之间，贮气凹坑的密度为20-2000个/米。

所述的冷却散热装置，其所述液体工质为具有汽化潜热的无机或有机液体，例如，乙醇、去离子水、甲醇、丙酮、庚烷、氟里昂等。

所述的冷却散热装置，其所述腔体内壁的微纳米涂层，为聚酰亚胺涂层或其他绝缘材料涂层，涂层厚度在1-100μm之间。

所述的冷却散热装置，其所述蒸汽保温软管的内径在1-400mm之间，回液软管的内径在0.1-200mm之间；蒸汽保温软管和回液软管由塑料材料制成，或采用金属材料管，采用金属材料管时，蒸汽保温软管外加保温套管，蒸汽保温软管与微槽群复合相变取热器蒸气出口间、回液软管与微槽群复合相变取热器凝结液入口间设有塑料接头。

所述的冷却散热装置，其所述金属材料管，为紫铜管；回液软管内或设有毛细芯，毛细芯为不锈钢丝网。

所述的冷却散热装置，其所述壁式冷凝器由金属材料制成，每个壁式冷凝器腔体的两侧内壁有多个竖直开放式凝结微槽，腔体下部有收集凝结液的斜坡面，斜坡面上有多个开放式导流槽；凝结微槽截面为梯形、三角形或波浪形，宽度和深度在0.05-5mm之间，凝结微槽相互之间的间距在0.05-10mm之间；导流槽截面为矩形、三角形或梯形，宽度和深度在0.1-10mm之间，导流槽相互之间的间距在0.1-10mm之间。

所述的冷却散热装置，其所述壁式冷凝器的凝结液出口与各个微槽群复合相变取热器凝结液入口之间，还设有凝结液流量分配器；壁式冷凝器的凝结液出口和凝结液流量分配器之间还设有微型泵，微型泵的流量在5-1000ml/min之间，压力在0.1-90KPa之间。

所述的冷却散热装置，其所述壁式冷凝器的外壁为水冷、环境冷或风冷系统；为水冷系统时，每个壁式冷凝器外壁上有水平方向排列的多个封闭通道，通道内有冷却水；封闭通道的截面为矩形、梯形或圆形，封闭通道直径在0.3-20mm之间，通道相互之间的间距在0.1-20mm之间；

为环境冷或风冷系统时，壁式冷凝器外壁上竖直设置多个矩形或三角形散热肋片，肋片高度在1-500mm之间，肋片厚度在1-20mm之间，肋片相互之间的间距在1-100mm之间；风冷时还配置多个风扇，其功率在0.001-5000KW之间。

所述的冷却散热装置，其所述微槽群复合相变取热器外壳的导热金属材料，为金属铜或铝合金。

所述的冷却散热装置，其所述壁式冷凝器的金属材料，为金属铜、铝合金或不锈钢。

所述的冷却散热装置，其所述微槽群复合相变取热器、蒸汽保温软管、壁式冷凝器的内腔、凝结液流量分配器以及回液软管部分构成封闭的内循环部分，该部分的绝对压力在1×10^-3～9×10⁴Pa之间。

本发明的优点在于：微槽群复合相变取热器采用了先进的微细尺度槽群结构复合相变被动式取热(无外功消耗取热)技术，液体工质在开放式复合相变微槽群自身结构所形成的毛细压力梯度的作用下沿开放式复合相变微槽流动，同时在这种特殊结构的微槽中可以很好地形成并极大地强化扩展弯月面薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变换热过程，使液体工质变成蒸汽以带走可控硅工作时产生的巨大热量，其平均相变换热系数已达到10⁶W/(m²·℃)数量级。近年来国内外的研究表明，微细尺度通道内的流动及传热的总体特性与大尺度通道内的结果有很大不同，开放式微细尺度槽道内工质的蒸发和沸腾复合相变换热有着极高的强度，属于微空间尺度下的传热传质的超常现象，其复合相变换热热流密度的理论极限比目前电力电子器件的最高发热热流密度还要高出约两个数量级，是一种高性能的冷却散热方式。其换热系数比强制水冷换热技术高出3个数量级(强制液冷单相对流换热系数处于10³W/(m²·℃)数量级范围内)，比强制凤冷换热技术高出4-5个数量级。与目前国内外用于各种可控硅电力电子装置散热的常规强制液冷、强制风冷以及传统热管等三种技术相比，本发明的微槽群复合相变取热器的单位面积取热能力比强制水冷高出数百倍，比强制风冷高出近万倍，由于开放式微细尺度复合相变槽道中发生厚液膜核态沸腾时微汽泡能够及时迅捷地向槽外方向进裂，不会产生热管那样的因汽泡堵塞毛细孔芯而导致的沸腾极限，因而可以充分发挥微细尺度沸腾换热的优势，其单位面积取热能力比热管高数十倍。由于本发明的取热与放热均采用相变模式，传热过程具有很好的等温性，对可控硅器件的温度控制能力强，可以将大功率可控硅器件的工作温度控制到室温的水平，并且使可控硅工作温度具有很好的稳定性，不受热负荷大幅度波动的影响，这是强制液冷、强制风冷以及传统热管等散热技术所无法实现的。通过大幅度降低电力电子器件工作温度，本发明可极大地提高可控硅的工作性能与可靠性及运行寿命，从而大幅度提高可控硅电力电子设备的节能效果。本发明的微槽群复合相变取热器的取热与壁式冷凝器的放热所构成的内循环系统部分不需要水泵等任何外来动力；而冷却水管路与壁式冷凝器外壁上的封闭通道群构成的外部热量交换系统部分的流道截面积较大，管程较短，所需冷却水流量小，冷却水泵压头低，因而不需要像强制水冷系统那样配置大流量、高扬程的大功率水泵；也可以省去强制风冷方式所采用的大功率风扇以及给每个可控硅配置的体积大与笨重的散热铝锭，极大地节省冷却装置的成本和电能消耗。本发明的内循环系统部分采用远程放热方式，只有微槽群复合相变取热器与可控硅器件接触进行取热，由于处于负压条件，其中的液体工质无法向外逸出，不会出现强制水冷系统那样的因冷却水泄漏影响设备绝缘和安全的事件；同时，即使真空被破坏，系统仍能正常工作，并保证器件温度处于安全范围内；而壁式冷凝器布置在可控硅器件工作空间之外，所以即使壁式冷凝器上所属的冷却水管路发生泄漏，也不会影响可控硅电力电子设备的运行与安全；本发明的散热系统的蒸汽回路与凝结液回路均采用绝缘性高的管材或电绝缘管路接头，从而使壁式冷凝器及其所属二次冷却装置不带电，因而流经壁式冷凝器外壁上的封闭通道群的冷却水不需要进行去离子处理，从而省去了体积庞大、结构复杂、价格昂贵的水处理装置。本发明的微槽群复合相变取热器的腔体内壁涂有微纳米绝缘涂层，微槽群复合相变取热器中的液体工质选取绝缘性高的液体，并且液体工质在封闭的系统中进行相变循环无损耗，散热系统运行的安全可靠性高。由于单位面积取热能力超强，本发明的微槽群复合相变取热器大小可以与可控硅元件的体积相匹配，从而可以极大提高可控硅电力电子设备的集成度。

与本发明人之前申请的几项有关微槽群相变散热的专利不同，本发明的微槽群复合相变取热器中每个开放式复合相变微槽道的底部壁面中心位置上沿槽道轴向方向按一定密度分布有许多贮气凹坑，具有这些特征的开放式复合相变微槽道并行排列集成为开放式复合相变微槽群，可以形成极其稳定的和被大大强化的微细尺度核态沸腾换热，并同时利用微细尺度槽群结构中微气泡的特殊动力学行为改善液体润湿特性和进一步提高薄液膜蒸发换热能力，从而使开放式复合相变微槽群中的扩展弯月面区域薄液膜蒸发和固有弯月面区域厚液膜核态沸腾的微细尺度复合相变强化换热的能力得到显著提高，实验结果表明在同等温度水平下其单位面积的取热能力比本发明人原来的微槽群结构提高了7-9倍；本发明的微槽群复合相变取热器腔体的整个内壁均涂有微纳米涂层，保证了内壁与液体工质之间的电绝缘性；散热系统的蒸汽回路与凝结液回路均采用绝缘性高的管材或电绝缘管路接头，保证了取热装置(微槽群复合相变取热器)与远程的放热装置(壁式冷凝器及其水冷或风冷装置)之间的电绝缘；本发明利用多个微槽群复合相变取热器对多个可控硅进行分组并联取热，在各组远程壁式冷凝器上以串联或并联方式进行二次冷却的原则构建可控硅电力电子设备的集成式散热系统。以上的这些特点使得本发明的散热方法及散热系统可以用于具有小尺寸(厘米量级)、大功率(千瓦量级以上)、高发热热流密度(10⁵-10⁶W/m²量级)、高电流(数千安培)、高电压(数千伏)的可控硅元件以及用由有如此特点的数量众多的可控硅元件所组成的超大功率的、强电场的电力电子设备的散热与温度控制。

本发明解决了现有大功率可控硅电力电子设备散热技术存在的安全可靠性低、取热能力差，散热能力不足、效率低且能耗高(需大功率水泵或大功率风扇)、系统装置复杂且价格昂贵、噪音大、运行寿命短、运行维护费用高、取热装置耗材多并需占用较大的可控硅电力电子设备的功能空间、温度控制性能差的技术缺点；提供了一种安全可靠性高，面积微小(与可控硅器件尺寸相匹配)、高热流密度、高温度控制能力、高等温性、高效低能耗和适应多个大功率发热器件(单个可控硅功率在千瓦量级以上)的集成取热模式，同时，能大幅度降低超大功率的可控硅电力电子设备中各个可控硅工作温度，实现对可控硅工作温度的准确控制。

附图说明

图1是本发明微槽群复合相变取热器及其开放式复合相变微槽群结构示意图；其中：

图1(a)为微槽群复合相变取热器的内部剖视图；

图1(b)为开放式复合相变微槽群表面；

图1(c)为图1(b)的A-A剖面图图2是本发明壁式冷凝器结构示意图；

图2(a)为冷端为水冷模式的壁式冷凝器；其中：

图2(a)-1为冷端为水冷模式的壁式冷凝器的主视图；

图2(a)-2为冷端为水冷模式的壁式冷凝器的侧视图；

图2(b)为冷端为风冷模式的壁式冷凝器；其中：

图2(b)-1为冷端为风冷模式的壁式冷凝器的主视图；

图2(b)-2为冷端为风冷模式的壁式冷凝器的测试图；

图3是本发明壁式冷凝器内壁上凝结微槽结构示意图；其中：

图3(a)竖直开放式凝结微槽群；

图3(b)为图3(a)的A-A剖面图；

图4是采用本发明方法的可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热系统的一种强制水冷模式冷端的实施例；

图5是采用本发明方法的可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热系统的一种强制空冷模式冷端的实施例；

图6是采用本发明方法的可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热系统的一种空气自然对流模式冷端的实施例。

图面说明如下：

可控硅1；微槽群复合相变取热器2；蒸汽保温软管3；壁式冷凝器4；回液软管5；泄液阀6；冷却水管路7；配液阀8；凝结液流量分配器9；

开放式复合相变微槽群10；蒸气出口11；液体工质12；回液口13；封闭通道群14；凝结微槽15；蒸汽进口16；导流槽-17；风扇18；凝结液出口19；冷却水入口20；冷却水出口21；肋片群22；贮气凹坑23。

具体实施方式

本发明可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法，包括：

1.直接在每个可控硅的两侧发热表面各设置一取热面积与可控硅发热表面面积相当的微槽群复合相变取热器。每个微槽群复合相变取热器即一对外密封的腔体，腔体分为取热腔和储液腔两部分。取热腔的内壁上设置有许多开放式复合相变微槽道，每个微槽道的底部壁面上沿槽道轴向方向按一定密度分布有许多贮气凹坑，具有这些特征的开放式复合相变微槽道并行排列集成为开放式复合相变微槽群；液体工质储存在储液腔中。微槽群复合相变取热器腔体的整个内壁涂有微纳米涂层，保证内壁与液体工质之间的电绝缘。将两个微槽群复合相变取热器的取热面分别与该可控硅的两个发热表面紧密贴附在一起，微槽群复合相变取热器储液腔内的液体工质在开放式复合相变微槽群自身结构所形成的毛细压力梯度的作用下从储液腔沿毛细微槽群通道不断流动到取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群中，同时在开放式复合相变微槽道中形成扩展弯月面薄液膜蒸发和厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变强化换热过程，使液体工质变成蒸汽带走可控硅工作时产生的热量；

2.组成电力电子设备的所有串联或并联的可控硅(共N个可控硅)的发热表面均按照上述方式分别设置微槽群复合相变取热器。即每个可控硅设置两个微槽群复合相变取热器，N个可控硅共设置2N个微槽群复合相变取热器；

3.将组成电力电子设备的所有串联或并联的可控硅(共N个可控硅)分为1～m组，每组可控硅的两个微槽群复合相变取热器的蒸汽出口均各自通过一根绝缘的蒸汽保温软管与壁式冷凝器上的相应的蒸汽入口相连接。每组可控硅配置一个壁式冷凝器，因而共有1～m个壁式冷凝器。每个壁式冷凝器汇集各自组的可控硅的微槽群复合相变取热器所产生的蒸汽；

4.壁式冷凝器远离可控硅所在的工作空间。各组可控硅的微槽群复合相变取热器的蒸汽通过各自的绝缘的蒸汽保温软管流入本组的壁式冷凝器内。壁式冷凝器的两侧外壁上均设置有水平方向排列的封闭通道群，冷却水从通道群中流过，壁式冷凝器的壁面将壁式冷凝器内腔中的蒸汽与外壁上封闭通道群中的冷却水隔开，冷却水通过与壁式冷凝器壁面之间的单相对流换热方式将壁式冷凝器内腔中的蒸汽凝结所释放的热量带走；或者壁式冷凝器的外壁上设置竖直散热肋片群，用冷风吹过竖直散热肋片群，将壁式冷凝器内腔中的蒸汽凝结所释放的热量带走。壁式冷凝器的内腔壁面上布置有竖直开放式凝结微槽，蒸汽在该微槽表面上凝结放热后变成凝结液，在表面张力和重力作用下，凝结液沿凝结微槽排泄到壁式冷凝器的底部；

5.壁式冷凝器的底部设置有凝结液出口，凝结液出口与一凝结液流量分配器相连，凝结液流量分配器均匀分配流回到组内各个微槽群复合相变取热器的凝结液流量。借助于重力和毛细力的作用，每个壁式冷凝器的凝结液并联地流回到向该壁式冷凝器汇集蒸汽的各个微槽群复合相变取热器中，从而完成一个取热和放热的循环，达到使可控硅冷却的目的。另外，也可以针对特殊需要，在壁式冷凝器的凝结液出口和凝结液流量分配器之间加装微型泵，辅助回液。

6.流经每个微槽群复合相变取热器的液体工质各自独立地从可控硅取热，形成蒸汽，以并联方式通过蒸汽保温软管汇集到所在组的壁式冷凝器中。冷却水采用串联或并联模式流经各组的壁式冷凝器外壁上的封闭通道群；或者各组的壁式冷凝器独立地以并联的方式同时通过与环境之间的自然风冷或强制风冷散失热量。

7.在上述方法所形成的集成系统中，微槽群复合相变取热器、蒸汽保温软管、壁式冷凝器的内腔、微型泵、凝结液流量分配器以及回液软管部分构成该集成系统的封闭的具有一定真空度的内循环部分；壁式冷凝器外壁上的竖直肋片群、环境及风冷系统，或者冷却水管路与壁式冷凝器外壁上的封闭通道群构成该集成系统的外部正压热量交换部分。

参照图1，其中，图1(a)为微槽群复合相变取热器的内部剖视图，图1(b)为开放式复合相变微槽群表面，图1(c)为图1(b)的A-A剖面图。

参照图2，其中，图2(a)冷端为水冷模式的壁式冷凝器，图2(b)冷端为风冷模式的壁式冷凝器。

参照图3，其中，图3(a)竖直开放式凝结微槽群，图3(b)为图3(a)的A-A剖面图。

本发明可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热装置，包括：

用于从可控硅(1)两侧发热表面取热的抽真空的微槽群复合相变取热器(2)。每个可控硅(1)设置有2个微槽群复合相变取热器(2)，各从可控硅(1)的一侧取热。组成可控硅装置的所有串联或并联的可控硅(共N个可控硅)，N个可控硅(1)共设置有2N个微槽群复合相变取热器(2)。每个微槽群复合相变取热器(2)为一抽真空的对外封闭的腔体，腔体分为取热腔和储液腔两部分。腔体的主要体积为取热腔，取热腔内壁上设置有许多开放式复合相变微槽道，每个微槽道的底部壁面上沿槽道轴向方向按一定密度分布有许多贮气凹坑(23)，具有这些特征的开放式复合相变微槽道并行排列集成为开放式复合相变微槽群(10)；储液腔通过毛细微槽群通道与取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群(10)相连通，液体工质(12)储存在储液腔中。整个微槽群复合相变取热器(2)腔体的内壁均涂有微纳米涂层，以保证内壁与液体工质之间的电绝缘性。将每个微槽群复合相变取热器(2)的取热面与可控硅(1)的发热表面紧密贴附在一起，以将可控硅发热表面的热量传导到微槽群复合相变取热器(2)的取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群(10)中，所述微槽群复合相变取热器(2)的取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群(10)的大小和结构特征适合形成较强毛细力和形成微细尺度复合相变强化换热条件，可将微槽群复合相变取热器储液腔内的液体工质(12)通过毛细微槽群通道吸入到开放式复合相变微槽群(10)中，并在开放式复合相变微槽群中发生扩展弯月面区域的薄液膜蒸发和固有弯月面区域的厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变强化换热过程，如图1所示。

将组成电力电子设备的所有串联或并联的可控硅(共N个可控硅)分为1～m组，每组可控硅配置一个用导热性能较好的金属材料制成的壁式冷凝器(4)，共有1～m个壁式冷凝器(4)。每个壁式冷凝器(4)为内部抽真空的壁式封闭腔体。壁式冷凝器(4)腔体的两侧内壁布置有竖直开放式凝结微槽(15)，壁式冷凝器(4)腔体的下部布置有迅速收集凝结液的斜坡面，斜坡面上设置有开放式导流槽(17)；壁式冷凝器(4)的外壁上设置有水平方向排列的矩形或圆形封闭通道群(14)，冷却水从通道群(14)中流过，壁式冷凝器(4)的壁面将壁式冷凝器内腔中的蒸汽与外壁上封闭通道群(14)中的冷却水隔开。冷却水采用串联或并联模式流经各组的壁式冷凝器(4)外壁上的封闭通道群(14)，并通过与壁式冷凝器(4)壁面之间的单相对流换热方式将壁式冷凝器(4)内腔中的蒸汽凝结所释放的热量带走；或者壁式冷凝器(4)的外壁上设置竖直肋片群(22)，各组的壁式冷凝器(4)独立地以并联的方式同时通过与环境之间的自然风冷或利用风扇风机(18)强制风冷散失热量。每组可控硅(1)中的每个微槽群复合相变取热器(2)的蒸汽出口与本组的壁式冷凝器(4)上的一个蒸汽进口(16)通过一根绝缘的蒸汽保温软管(3)相连。各组可控硅(1)的各个微槽群复合相变取热器(2)所产生的蒸汽以并联的方式同时汇集到本组的壁式冷凝器(4)中；每组的壁式冷凝器(4)的凝结液出口(19)通过一绝缘的回液软管(5)与一凝结液流量分配器(9)相连，凝结液流量分配器(9)设有的出口数量等于组内微槽群复合相变取热器(2)的数目，这些出口通过各自的绝缘的回液软管(5)与各自的微槽群复合相变取热器(2)的回液口(13)相连接。凝结液通过凝结液流量分配器(9)的均匀分配后，借助于重力和毛细力的作用以并联方式流回到各个微槽群复合相变取热器(2)中。另外，根据需要，可以在壁式冷凝器(4)的凝结液出口(19)和凝结液流量分配器(9)之间加装微型泵以辅助回液，或者在绝缘的回液软管(5)内加装毛细芯以增强使凝结液迅速流回到微槽群复合相变取热器(2)的毛细力。所形成的该集成散热系统中，微槽群复合相变取热器(2)、蒸汽保温软管(3)、壁式冷凝器(4)的内腔、微型泵、凝结液流量分配器(9)以及回液软管(5)部分构成该集成系统的封闭的具有一定真空度的内循环部分；壁式冷凝器(4)外壁上的竖直肋片群(22)、环境及风冷系统，或者冷却水管路(7)与壁式冷凝器(4)外壁上的封闭通道群(14)构成该集成系统的外部热量交换部分。

每个可控硅(1)均设置有2个微槽群复合相变取热器(2)，各从可控硅(1)的一侧取热。所述组成可控硅装置的所有串联或并联的可控硅(共N个可控硅)，N个可控硅(1)共设置有2N个微槽群复合相变取热器(2)。

微槽群复合相变取热器(2)由导热金属材料制成，例如金属铜或铝合金，微槽群复合相变取热器(2)的取热腔内壁上设置的开放式复合相变微槽道为矩形、三角形或梯形槽道；每个微槽道的底部壁面中心位置上沿槽道轴向方向按一定密度分布有多个贮气凹坑(23)，贮气凹坑(23)的形状为锥型、圆柱型或再次入口型(如图1所示)，具有这些特征的开放式复合相变微槽道纵向并行排列集成为开放式复合相变微槽群(10)。开放式复合相变微槽道的宽度和深度均在0.01-2mm范围内，微槽道间距在0.01-2mm范围内，贮气凹坑(23)的深度在0.01-2mm范围内，贮气凹坑(23)的坑口宽度在0.005-1mm范围内，贮气凹坑(23)的密度为20-2000个/米。所述开放式复合相变微槽群(10)的大小和结构特征以适合形成较强毛细力和形成微细尺度复合相变强化换热条件，可将所述微槽群复合相变取热器(2)储液腔内的液体工质(12)通过毛细微槽群通道吸入到开放式复合相变微槽群(10)中，并在开放式复合相变微槽群(10)中发生扩展弯月面区域的薄液膜蒸发和固有弯月面区域的厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变强化换热过程。

连接微槽群复合相变取热器(2)取热腔内壁上开放式复合相变微槽群(10)和储液腔的毛细微槽群通道，其通道形状为矩形、三角形、梯形或圆形，通道的当量直径在0.1-1mm的范围内，通道间距在0.01-2mm的范围内。

微槽群复合相变取热器(2)的储液腔内壁上设置有开放式毛细微槽道群，用以吸入储液腔中的液体工质(12)并通过取热腔与储液腔之间的毛细微槽群通道向取热腔内壁上开放式复合相变微槽群中输运液体工质。其槽道形状为矩形、三角形或梯形，槽宽和槽深均在0.05-2mm的范围内，槽间距在0.01-2mm范围内。

微槽群复合相变取热器(2)的腔体内部有少量的液体工质(12)，液体工质(12)为具有汽化潜热的无机或有机液体，例如，乙醇、去离子水、甲醇、丙酮、庚烷、氟里昂等。

微槽群复合相变取热器(2)的整个腔体内壁涂有微纳米涂层，例如聚酰亚胺涂层，以保证内壁与液体工质之间的电绝缘性。涂层厚度在1-100μm之间。

壁式冷凝器(4)由导热系数较高的金属材料制成，例如金属铜、铝合金或不锈钢。壁式冷凝器(4)腔体的两侧内壁布置有竖直开放式凝结微槽(15)，凝结微槽(15)的几何形状为梯形、三角形或波浪形，凝结微槽(15)的宽度和深度在0.05-5mm范围内，凝结微槽(15)之间的间距在0.05-10mm范围内。

壁式冷凝器(4)的腔体下部布置有迅速收集凝结液的斜坡面，斜坡面上设置有许多开放式导流槽(17)。导流槽(17)的几何形状为矩形、三角形或梯形，导流槽(17)的宽度和深度均在0.1-10mm范围内，槽道间距在0.1-10mm范围内。

每个壁式冷凝器(4)的外壁上设置有水平方向排列的封闭通道群(14)，冷却水从通道群(14)中流过，并以串联或并联方式流过各组的壁式冷凝器(4)的封闭通道群(14)，并通过与壁式冷凝器壁面之间的单相对流换热方式将壁式冷凝器(4)内腔中的蒸汽凝结所释放的热量带走。封闭通道的几何形状为矩形、梯形或圆形，封闭通道的当量直径(或直径)在0.3-20mm之间，通道间距在0.1-20mm范围内。

每个壁式冷凝器(4)的外壁上设置竖直矩形或三角形肋片群(22)，各组的壁式冷凝器独立地以并联的方式同时通过与环境之间的自然风冷或利用风扇风机强制风冷散失热量。所述竖直矩形或三角形肋片的高度在1-500mm的范围内，肋片厚度在1-20mm的范围内，肋片间距在1-100mm的范围内；所述风扇或风机的功率在0.001-5000KW之间。

每组可控硅(1)中的每个微槽群复合相变取热器(2)以并联的方式分别从同组中的各个可控硅(1)进行取热，然后所取得的热量由蒸气通过各自的蒸汽保温软管(3)以并联的方式汇集到本组的壁式冷凝器(4)中。

蒸汽保温软管(3)的内径在1-400mm的范围内，由塑料材料制成。或者采用较软的金属材料，例如紫铜，并在管外加保温套管制成，这种情况下，蒸汽保温软管(3)与微槽群复合相变取热器(2)的蒸气出口(11)采用非金属接头连接，例如，塑料接头，以保证很好的电绝缘性。蒸汽保温软管(3)起着将微槽群复合相变取热器(2)中产生的蒸汽输运到壁式冷凝器(4)中去的作用。

回液软管(5)的内径在0.1-200mm的范围内，由塑料材料制成。或者采用较软的金属材料，例如紫铜，这种情况下，回液软管(5)与微槽群复合相变取热器(2)的回液口(13)采用非金属接头连接，例如，塑料接头，以保证很好的电绝缘性。回液软管(5)内可以加装毛细芯用来增加使凝结液迅速流回到微槽群复合相变取热器(2)的毛细力。毛细芯为多孔的固体材料，例如：不锈钢丝网。

每组的壁式冷凝器(4)的凝结液出口通过一回液软管(5)与一凝结液流量分配器(9)相连，该凝结液流量分配器(9)设有的出口数量等于组内微槽群复合相变取热器(2)的数目，这些出口通过各自的绝缘的回液软管(5)与各自的微槽群复合相变取热器(2)的回液口(13)相连接。凝结液通过凝结液流量分配器(9)的均匀分配后，借助于重力和毛细力的作用以并联方式流回到同组的各个微槽群复合相变取热器(2)中。

每组的壁式冷凝器(4)的凝结液出口(19)和凝结液流量分配器(9)之间可以根据需要加装微型泵以辅助回液，微型泵的流量在5-1000ml/min之间，压力在0.1-90KPa之间。

微槽群复合相变取热器(2)、蒸汽保温软管(3)、壁式冷凝器(4)的内腔、微型泵、凝结液流量分配器(9)以及回液软管(5)构成该集成系统的封闭的具有一定真空度的内循环部分，该部分的绝对压力处于1×10^-3～9×10⁴Pa范围内。

实施例1

下面结合附图和实施例对本发明进行详细地说明：

参见图4为强制水冷模式微槽群复合相变集成冷却整流柜散热系统，针对由6个大功率可控硅元件组成的整流柜电力电子设备，制作一种强制水冷模式冷端的可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热系统。它包括用于从可控硅1两侧发热表面取热的抽真空的微槽群复合相变取热器2。每个可控硅1设置有2个微槽群复合相变取热器2，各从可控硅1的一侧取热。组成可控硅整流柜装置的6个可控硅1共设置有12个微槽群复合相变取热器2。每个微槽群复合相变取热器2为一抽真空的对外封闭的腔体，腔体分为取热腔和储液腔两部分。腔体的主要体积为取热腔，取热腔内壁上设置有许多开放式复合相变微槽道，开放式复合相变微槽道的宽宽为0.3mm、深度为0.7mm，槽道间距为0.5mm，每个微槽道的底部壁面上沿槽道轴向方向按200个/米的密度分布有许多圆柱型贮气凹坑23，圆柱型贮气凹坑23的深度为0.5mm，坑口宽度为0.15mm，具有这些特征的开放式复合相变微槽道并行排列集成为开放式复合相变微槽群10；储液腔通过毛细微槽群通道与取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群10相连通，液体工质12为去离子水，储存在储液腔中。整个微槽群复合相变取热器2腔体的内壁均涂有聚酰亚胺涂层，以保证内壁与液体工质之间的电绝缘性，涂层厚度为25μm。将每个微槽群复合相变取热器2的取热面与可控硅1的发热表面紧密贴附在一起，以将可控硅发热表面的热量传导到微槽群复合相变取热器2的取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群10中，所述微槽群复合相变取热器2的取热腔内壁上的开放式复合相变微槽群10的大小和结构特征适合形成较强毛细力和形成微细尺度复合相变强化换热条件，可将微槽群复合相变取热器储液腔内的液体工质12通过毛细微槽群通道吸入到开放式复合相变微槽群10中，并在开放式复合相变微槽群中发生扩展弯月面区域的薄液膜蒸发和固有弯月面区域的厚液膜核态沸腾的高强度微细尺度复合相变强化换热过程；

将组成可控硅整流柜装置的6个可控硅分为2组，每组有3个可控硅。每组可控硅共用1个冷端为水冷模式的壁式冷凝器4，2组可控硅共有2个冷端为水冷模式的壁式冷凝器4。冷端为水冷模式的壁式冷凝器4用金属材料紫铜制成，如图2a所示。每个冷端为水冷模式的壁式冷凝器4为内部抽真空的壁式封闭腔体。冷端为水冷模式的壁式冷凝器4腔体的两侧内壁布置有竖直开放式梯形凝结微槽15，凝结微槽15的宽度为2mm，深度为2.5mm，槽间距为1mm。壁式冷凝器4腔体的下部布置有迅速收集凝结液的斜坡面，斜坡面上设置有开放式矩形导流槽17，导流槽宽度为2mm，深度为3mm，槽间距为1mm；冷端为水冷模式的壁式冷凝器4的外壁上设置有水平方向排列的矩形封闭通道群14，冷却水从通道群14中流过，封闭通道当量直径为8mm，通道间距为2.5mm，冷端为水冷模式的壁式冷凝器4的壁面将壁式冷凝器内腔中的蒸汽与外壁上封闭通道群14中的冷却水隔开。冷却水采用串联模式流经各组的壁式冷凝器4外壁上的封闭通道群14，并通过与壁式冷凝器4壁面之间的单相对流换热方式将壁式冷凝器4内腔中的蒸汽凝结所释放的热量带走；

每组可控硅中的每个微槽群复合相变取热器2的蒸汽出口与本组的壁式冷凝器4上的一个蒸汽进口16通过一根绝缘的蒸汽保温软管3相连，蒸汽保温软管3用塑料材料制成。各组可控硅的各个微槽群复合相变取热器2所产生的蒸汽以并联的方式同时汇集到本组的壁式冷凝器4中；每组的壁式冷凝器4的凝结液出口19通过一绝缘的回液软管5与一凝结液流量分配器9相连，回液软管5用塑料材料制成，该凝结液流量分配器9设有6个凝结液出口，这些出口通过各自的绝缘的回液软管5与各自的微槽群复合相变取热器2的回液口13相连接。凝结液通过凝结液流量分配器9的均匀分配后，借助于重力和毛细力的作用以并联方式流回到各个微槽群复合相变取热器2中；

所形成的该集成散热系统中，微槽群复合相变取热器2、蒸汽保温软管3、壁式冷凝器4的内腔、凝结液流量分配器9以及回液软管5部分构成该集成系统的封闭的具有一定真空度的内循环部分；冷却水管路7与壁式冷凝器4外壁上的封闭通道群14构成该集成系统的外部热量交换部分。

实施例2

参见图5为强制空冷模式微槽群复合相变集成冷却整流柜散热系统，针对由6个大功率可控硅元件组成的整流柜电力电子设备，制作一种强制空冷模式冷端的可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热系统。将实施例1中的冷端为水冷模式的壁式冷凝器4换成冷端为风冷模式的壁式冷凝器4，如图2b所示。冷端为风冷模式的壁式冷凝器4的外壁上设置竖直矩形肋片群22，矩形肋片的高度为10mm，肋片厚度为2mm，肋片间距为4mm；冷端为风冷模式的壁式冷凝器4安装在远离可控硅1工作空间的风道中，风道中安装有两台功率为50W的风扇18，向冷端为风冷模式的壁式冷凝器4外壁上的矩形肋片群吹送冷空气，使各组的壁式冷凝器4独立地以并联的方式同时通过与环境之间的强制风冷散失热量。本实施例的其他部分同实施例1。

实施例3

参见图6为空气自然对流模式微槽群复合相变集成冷却整流柜散热系统，针对由6个大功率可控硅元件组成的整流柜电力电子设备，制作一种空气自然对流模式冷端的可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热系统。壁式冷凝器4采用实施例2中的冷端为风冷模式的壁式冷凝器4，如图2b所示。冷端为风冷模式的壁式冷凝器4的外壁上设置竖直矩形肋片群22，矩形肋片的高度为20mm，肋片厚度为2mm，肋片间距为3mm；冷端为风冷模式的壁式冷凝器4安装在远离可控硅1工作空间外的外界环境中，去掉实施例2中的风扇及风道装置，使各组的壁式冷凝器4独立地以并联的方式同时通过与环境之间的空气自然对流散失热量。本实施例的其他部分同实施例1。

实施例4：本实施例中，两个功率为50W的风扇分别装在两个冷端为风冷模式的壁式冷凝器4的矩形肋片群22上，并去掉风道装置(未图示)。本实施例的其他部分同实施例2。

Claims (15)

1.一种可控硅装置的微槽群复合相变集成冷却散热方法，其特征在于，包括步骤：

a.组成电力电子设备的所有串联或并联的可控硅为N个，直接在每个可控硅的两侧发热表面各设置一取热面积与可控硅发热表面面积相当的微槽群复合相变取热器，即设置2N个微槽群复合相变取热器；

b.将组成电力电子设备的所有串联或并联的N个可控硅分为1～m组，每组内的微槽群复合相变取热器相互为并联，每组配置一个壁式冷凝器，N个可控硅共配置有1～m个壁式冷凝器；

c.每组内并联的微槽群复合相变取热器蒸汽出口均各自通过一根绝缘的蒸汽保温软管与壁式冷凝器上的相应的蒸汽入口相通连，每个壁式冷凝器汇集本组可控硅的微槽群复合相变取热器中液体工质所产生的蒸汽，蒸汽在壁式冷凝器内放热后变成凝结液，所释放的热量经壁式冷凝器壁面传导到壁式冷凝器外壁上，而凝结液则经壁式冷凝器底部的凝结液出口排出；

d.各组壁式冷凝器以串联或并联的方式将各自外壁上的热量散失掉；

e.壁式冷凝器的凝结液出口与一凝结液流量分配器相通连，凝结液流量分配器分别与本组内各个微槽群复合相变取热器凝结液入口相通连，均匀地将凝结液分配流回到本组内各个微槽群复合相变取热器中，完成一个取热和放热的循环，达到使N个可控硅同时被冷却的目的。

2.如权利要求1所述的冷却散热方法，其特征在于，所述壁式冷凝器采用水冷、环境冷或风冷系统，为水冷系统时，冷却水管路与壁式冷凝器外壁上的封闭通道群构成外部正压热量交换部分，冷却水通过冷却水管路以串联或并联方式流经各组壁式冷凝器外壁上的封闭通道群；为环境冷或风冷系统时，壁式冷凝器外壁上设置散热肋片，风冷时还配置风扇；各组壁式冷凝器独立地以并联的方式同时向环境散失热量。

3.一种如权利要求1所述的冷却散热方法使用的冷却散热装置，用于电力电子设备的可控硅冷却，包括壁式冷凝器、蒸汽保温软管、回液软管；其特征在于，还包括多数个微槽群复合相变取热器；

每个微槽群复合相变取热器为一密封的腔体，腔体内上部为取热腔，下部为储液腔；内壁上纵向设置有多个开放式复合相变微槽道，微槽道并行排列集成微槽群贯通取热腔和储液腔；取热腔中的每个微槽道的底部壁面上沿槽道轴向方向分布有多个贮气凹坑；液体工质储存在储液腔中，腔体内壁涂有微纳米涂层，保证内壁与液体工质之间的电绝缘；

腔体上端设有蒸汽出口，腔体下端侧面设有凝结液入口；

微槽群复合相变取热器的蒸汽出口经蒸汽保温软管与壁式冷凝器的蒸汽入口相通连，微槽群复合相变取热器的凝结液入口经回液软管与壁式冷凝器的凝结液出口相通连，整个通路为密封状态；

使用时，每一可控硅的两侧发热表面各设置一取热面积与可控硅发热表面面积相当的微槽群复合相变取热器。

4.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述微槽群复合相变取热器由导热金属材料制成，腔体内壁上的微槽道为矩形、三角形或梯形槽道，微槽道的宽度和深度均在0.01-2mm之间，微槽道间距在0.01-2mm之间；

贮气凹坑的形状为锥型、圆柱型或再次入口型，贮气凹坑的深度在0.01-2mm之间，坑口宽度在0.005-1mm之间，贮气凹坑的密度为20-2000个/米。

5.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述液体工质为具有汽化潜热的无机或有机液体。

6.如权利要求5所述的冷却散热装置，其特征在于，所述液体工质为去离子水、乙醇、甲醇、丙酮、庚烷或氟里昂。

7.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述腔体内壁的微纳米涂层，为聚酰亚胺涂层，涂层厚度在1-100μm之间。

8.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述蒸汽保温软管的内径在1-400mm之间，回液软管的内径在0.1-200mm之间；蒸汽保温软管和回液软管由塑料材料制成，或采用金属材料管，采用金属材料管时，蒸汽保温软管外加保温套管，蒸汽保温软管与微槽群复合相变取热器蒸气出口间、回液软管与微槽群复合相变取热器凝结液入口间设有塑料接头。

9.如权利要求8所述的冷却散热装置，其特征在于，所述金属材料管，为紫铜管；回液软管内设有毛细芯，毛细芯为不锈钢丝网。

10.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述壁式冷凝器由金属材料制成，每个壁式冷凝器腔体的两侧内壁有多个竖直开放式凝结微槽，腔体下部有收集凝结液的斜坡面，斜坡面上有多个开放式导流槽；凝结微槽截面为梯形、三角形或波浪形，宽度和深度在0.05-5mm之间，凝结微槽相互之间的间距在0.05-10mm之间；导流槽截面为矩形、三角形或梯形，宽度和深度在0.1-10mm之间，导流槽相互之间的间距在0.1-10mm之间。

11.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述壁式冷凝器的凝结液出口与各个微槽群复合相变取热器凝结液入口之间，还设有凝结液流量分配器；壁式冷凝器的凝结液出口和凝结液流量分配器之间还设有微型泵，微型泵的流量在5-1000ml/min之间，压力在0.1-90KPa之间。

12.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述壁式冷凝器的外壁为水冷、环境冷或风冷系统；为水冷系统时，每个壁式冷凝器外壁上有水平方向排列的多个封闭通道，通道内有冷却水；封闭通道的截面为矩形、梯形或圆形，封闭通道直径在0.3-20mm之间，通道相互之间的间距在0.1-20mm之间；

为环境冷或风冷系统时，壁式冷凝器外壁上竖直设置多个矩形或三角形散热肋片，肋片高度在1-500mm之间，肋片厚度在1-20mm之间，肋片相互之间的间距在1-100mm之间；风冷时还配置多个风扇，其功率在0.001-5000KW之间。

13.如权利要求3或8所述的冷却散热装置，其特征在于，所述微槽群复合相变取热器外壳的导热金属材料，为金属铜或铝合金。

14.如权利要求10所述的冷却散热装置，其特征在于，所述壁式冷凝器的金属材料，为金属铜、铝合金或不锈钢。

15.如权利要求3所述的冷却散热装置，其特征在于，所述微槽群复合相变取热器、蒸汽保温软管、壁式冷凝器的内腔、凝结液流量分配器以及回液软管部分构成封闭的内循环部分，该部分的绝对压力在1×10^-3～9×10⁴Pa之间。

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