CN2571137Y

CN2571137Y - 新型超导散热器

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Publication number: CN2571137Y
Application number: CN 02275284
Authority: CN
Inventors: 刘克文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2003-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-17

Abstract

一种新型超导散热器或换热器，在受热体、传热主筋、散热翅片内均制成彼此连通的、总体密封的、含有工质的超导空腔，实现整体超导传热，极大地提高了换热能力。其中，超薄超导翅片结构使换热装置实现高效、小型化成为可能；电联式半导体器散热器适于组成功率单元组件；新型超导散热器与半导体器件构成的新型一体化超导散热半导体器件，其散热有了可靠的保证。本实用新型还提供，新型超导制冷机、新型超导“暖气”、新型超导换气机或热交换机、新型超导散热密闭箱体、新型超导散热变压器、新型超导除湿干燥机，具有传热热流大、换热速度快、生产效率高、节省能源、体积小、重量轻等优点。

Description

新型超导散热器

技术领域本实用新型涉及超导散热器(或超导换热器，以下同)及它们最适宜应用的换热器件和设备。

背景技术这里所说的“超导”，指的是“热超导”。热管及无机热传导元件均被称为热的超导体或热的超导元件，超导体传热能力极强，它的当量导热系数是铜等实体金属的几十倍，甚至上千倍。

如果散热器采取了超导结构，则被称为超导散热器。

JB/T757-1998国家机械行业标准所规定的RM、RK、RF三个系列电力半导体器件用热管散热器，便是超导散热器。

图1是现有的一种热管散热器，半导体器件24发出的热量，通过台面5，传到基板6，又传到热管3，再传到散热翅片2，然后通过其表面散失在空气中。基板6、散热翅片2靠实体传热，存在实体热阻，而且，散热翅片2与热管3之间，基板6与热管3之间，采取紧配合联结，存在接触面36、接触面40，接触面间存在接触热阻。

可见，现有的超导散热器存在一定的局限：它只是把超导结构应用到热流传导的局部(如，传热主筋)，其余部分，如基板、散热翅片，仍采取实体传热，其存在的实体热阻及接触热阻，极大地限制了超导散热器换热能力(可指受热能力，可指散热能力，可指传热能力，以下同)的进一步提高，极大地限制了其体积和重量的进一步降低，从而极大地限制了它们在相应装置和设备中的应用效果。

发明内容本实用新型的主要目的是，提供一种具有整体超导结构和功能的新型超导散热器，以充分提高其换热能力。

本实用新型另外的目的是，(1)提供超薄超导翅片结构，使换热能力极大的提高，体积极大的缩小，重量极大的降低，性能发生质的飞跃；(2)提供散热能力强的新型半导体器件(泛指发热器件，以下同)超导散热器；(3)提供新型一体化超导散热发热器件，其中有“一体化超导散热半导体模块”、“一体化超导散热IGBT”及“一体化超导散热CPU”等，可使发热器件与散热器实现最佳匹配；(4)提供制冷速度快、效率高的新型超导制冷机；(5)提供响应快，节能高的新型超导“暖气”(或称加温机，以下同)；(6)提供热量损失极小的新型超导换气机或热交换机；(7)提供高效散热的新型超导散热密闭箱体；(8)提供散热效率高的新型超导散热变压器；(9)提供快速、节能的新型超导换热除湿干燥机。

本实用新型的目的是这样来实现的：

受热体、超导传热主筋及散热翅片顺序相连，在受热体、传热主筋、散热翅片内均制成彼此连通的、总体密封的、含有工质的超导空腔，形成具有整体超导结构和功能的超导散热器；

超导散热翅片也可以与超导受热体直接相连；

翅片也可以采取实体翅片。

新型超导散热器，将超导结构从局部扩展到整体，故将其结构称为扩展式超导结构。

在基板面积较大的情况下，为了弥补空腔对基板强度的不良影响，须在其空腔内设加强筋，在加强筋的适当部位留有通道(基板空腔通道)，不因加强筋的存在而阻断空腔的连通。

受热体、超导传热主筋、散热翅片的材质为铝、铜、碳钢、不锈钢等金属。

在制作上，需采取机械连接、清洗、干燥、真空处理、灌入工质、密封等工艺措施。

新型超导散热器的翅片可采取多种结构形式：

A、组合结构，各翅片由多个单一壳板组合而成，各零件之间采取机械连接的方法结合。

B、连体结构，各翅片或一组翅片由一个连体壳板构成，连体结构与其它零件之间也采取机械连接的方法结合。

“组合结构”与“连体结构”主要是翅片的加工工艺存在差异，其总体结构是相同的，可以以一种结构推知另一种结构，为简便，在后面的各实施例中，仅以一种结构进行的阐述，代表了“组合结构”与“连体结构”两种情况。

在应用上，二者各有所长，并行存在。

为了提高对流换热系数，翅片壳体的表面，宜制成波纹，以斜波纹为最佳，但对由铝型材制成的翅片，斜波纹难以加工，可采取直波纹，在要求不高的情况下，也可以采取平面(无波纹)。其中，直波纹指波纹方向与流体运动方向一致，斜波纹指波纹方向与流体运动方向倾斜。

翅片壳板为斜波纹时，相邻两壳板的波纹方向宜彼此交叉。

在上述结构的基础上，为实现更高的性能，可形成超薄超导翅片结构。

组成翅片的两个壳板上的波纹，可以相靠，也可以相离，但波纹相靠后，可使只有几十微米厚的壳板足以支撑大气的压力，两壳板相靠后形成的几十微米的波纹间隙，足以充当超导体的内腔，这就使制造超薄超导翅片成为可能。制成的超薄超导翅片的厚度可与实体翅片相近，例如：选择壳板厚度为0.05mm，翅片空腔的最大宽度为0.4mm，则超薄超导翅片的总厚度为0.5mm。

综上所述，超薄超导翅片，其特征在于：具有两个波纹相靠的薄壳板，并密封构成与超导体内腔相通的窄超导翅片空腔。

特殊情况下，两个壳板，也可以一个有波纹，一个无波纹。

其壳板的具休材质及厚度，应根据实际需要的支撑强度、耐磨强度及工作温度确定，其翅片空腔的厚度根据实际需要的传热功率确定。

从散热的角度看，半导体器件有两类：一类是单面散热半导体器件(以下简称单面器件)，如半导体模块、IGBT等；另一类是双面散热半导体器件(以下简称双面器件)，如整流二极管、晶闸管等。由于这两类器件对散热器有不同的要求，所以新型超导散热器便形成了相应的不同结构：

A、供单面器件用的非电联式结构，即，在基板上设有与单面器件相配合的台面(台面指基板的受热平面，详见JB/T8757-1998)，并设有将单面器件紧固在台面上的螺孔或其它紧固装置。

B、供双面器件用的电联式结构，分别为：

a、单基板单台面电联式结构，即，在位于一端的一个基板的外侧设有一个与双面器件相配合的台面，必要时，设有用于固定电极联接板或引出板的固定孔或其它紧固装置，电极联接板或引出板与台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，在散热器上，有安放夹紧双面器件用的夹板或其它夹紧装置的空间；

b、双基板双台面电联式结构，即，在位于两端的两个基板的外侧设有两个与双面器件相配合的台面，必要时，设有用于固定电极联接板或引出板的固定孔或其它紧固装置，电极联接板或引出板与台面之间、两个台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，在散热器上，有安放夹紧双面器件用的夹板或其它夹紧装置的空间；

c、单基板双台面电联式结构，即，在一个基板上设有两个相对的与双面器件相配合的台面，必要时，设有用于固定电极联接板或引出板的紧固装置，两台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，必要时，设有定位耳板或其它定位装置。

扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构应用在一些最适宜的换热器件和设备上，有很大的实用价值，现分别叙述如下：

1、为消除发热器件散热底板与新型超导散热器基板间的接触热阻，可将新型超导散热器的基板直接充当发热元器件的散热底板，形成一体化结构。其中发热器件指，功率电阻、半导体器件等。半导体器件指，整流二极管、三极管、晶闸管以及一些新型器件，如，IGBT、SHIF、IMP、MOSFET等，也包括由它们组合而成的半导体模块。

纵上所述，一种新型一体化超导散热发热器件，包括，散热器及发热器件，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构，并使超导散热器基板直接充当发热器件的散热底板，形成一体化结构，其中有“一体化超导散热半导体模块”、“一体化超导散热IGBT”及“一体化超导散热CPU”。

2、一种新型超导制冷机，包括，吸热器、散热器，其特征在于：吸热器、散热器采取，或选择性采取，扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

3、一种新型超导“暖气”，包括，散热器、加热器，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构，其中有，A、单片平面结构；B、多片平面结构；C、竖直立体结构；D、水平立体结构。将在实施例中详述。

4、一种新型超导换气机或热交换机，包括，换热器，其特征在于：其换热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

5、一种新型超导散热密闭箱体，包括，散热器，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

6、一种新型超导散热变压器，包括，散热器，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

7、一种新型超导除湿干燥机，包括，散热装置、制冷装置、预热装置，其特征在于：散热装置、制冷装置、预热装置采取，或选择性采取，扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

(1)新型超导散热器实现了整体超导传热，提高了换热能力，在应用上产生了突出效果，扩大了超导散热器的应用领域。

(2)超薄超导翅片的换热效果发生了质的飞跃，因为：A、一般实体翅片效率约达60％，而超导翅片的翅片效率可接近100％；B、由于壳板波纹的支撑，壳板的厚度可薄至几十微米，壳板的实体热阻得以最充分的降低.；C、由于内腔整体连通，消除了接触热阻；D、波纹加大了换热面积；E、波纹使传换媒质发生扰动，产生紊流，加大了换热系数，所以，有极高的换热能力。

为了将热流密度大的集中的热量及时地散出去，需加大散热翅片的面积，对于实体翅片，面积加大后翅片效率急剧下降，所以不得不加大翅片的厚度，翅片根部还需进一步加厚，而对于超薄超导翅片，大幅度加大翅片的面积仍不需要加大翅片的厚度(包括根部)，这样，不仅超薄超导翅片较实体翅片的换热效率要高很多，而且其厚度还要薄很多。因此，它可大幅度地降低翅片的体积和重量。

相应的，用超薄超导翅片制成的装置和设备，除传热热流大、换热速度快、生产效率高外，还有热容量小、启动快、温度惰性小、残余热量损失小、节省能源、制造成本低、体积小、重量轻等优点。

(3)新型半导体器件超导散热器，散热能力强，其中，电联式结构新型超导散热器，使组成功率单元组件的某些双面器件之间，直接借助新型超导散热器的导电性，实现电联接，减少了联接件，结构紧凑、美观，安装方便，利于散热；非电联式结构新型超导散热器有利于单面散热半导体器件的组合运用。

(4)新型一体化超导散热发热器件，其中有“一体化超导散热半导体模块”、“一体化超导散热IGBT”及“一体化超导散热CPU”等，总体散热能力进一步提高，总体体积进一步缩小，避免了发热器件的烧损，提高了相应设备的可靠性。

(5)新型超导换热超导制冷机，制冷速度快，能量损耗小，制冷成本低。

(6)新型超导“暖气”，升温快，传输过程能量损失小，残余热量浪费少，释放热量利用率高。

(7)新型超导换气机或热换交机，换热效率高，热量损失小，体积小。

(8)新型超导散热的密封箱体，散热效率高，箱内温度低，有些则可由原来的风冷改为自然冷却，降低了噪音。

(9)新型超导散热变压器，变压器的工作温度降低，在相同的条件下，变压器的输出功率可提高很多。

(10)新型超导除湿干燥机，除湿快，效果好，提高生产效率，提高产品质量，节省能源。

附图说明

1、图1是现有热管散热器结构示意图；

2、图2是实施例1的结构示意图，其中2兼作超薄超导翅片的结构示意图；

3、图3是图2的M放大示意图，兼作超薄超导翅片的M放大示意图；

4、图4是图2的A-A剖视示意图，兼作超薄超导翅片的A-A剖视示意图；

5、图5是实施例2的结构示意图；

6、图6是实施例3的结构示意图；

7、图7是实施例4的结构示意图；

8、图8是图7中基板6的结构示意图；

9、图9是图8的B-B剖视示意图；

10、图10是实施例5的结构示意图；

11、图11是实施例4、实施例5在桥式电路功率单元组件中的应用简图；

12、图12是图11相应的电路图；

13、图13是实施例4、实施例5组成的另一种功率单元组件相应的电路图；

14、图14是实施例4、实施例5组成的另一种功率单元组件相应的电路图；

15、图15是实施例4、实施例5组成的另一种功率单元组件相应的电路图；

16、图16是实施例6的结构示意图；

17、图17是图16的C-C剖视示意图；

18、图18是实施例6在串联电路功率单元组件中的应用简图；

19、图19是图18相应的电路图；

20、图20是实施例7的结构示意图；

21、图21是实施例8的结构示意图，其中2兼作超薄超导翅片的结构示意图；

22、图22是图21的N放大示意图，兼作超薄超导翅片的N放大示意图；

23、图23是图21的俯视示意图，兼作超薄超导翅片的俯视示意图；

24、图24是图23的侧视示意图，兼作超薄超导翅片的侧视示意图；

25、图25是实施例9的侧视剖视结构示意图；

26、图26是图25的J--J剖视示意图；

27、图27是实施例10的俯视半剖视结构示意图；

28、图28是图27的H--H剖视示意图；

29、图29是图27的俯视示意图；

30、图30是实施例11的侧视半剖视结构示意图；

31、图31是图30的K--K剖视示意图；

32、图32是实施例12的半剖视结构示意图；

33、图33是图32的E--E剖视示意图；

34、图34是实施例13的半剖视结构示意图；

35、图35是图34的D--D剖视示意图；

36、实施例13中压缩机及相关管路空间关系示意图；

37、图37是实施例18的结构示意图；

38、图38是图37中的受热翅片6的F--F剖视示意图；

39、图39是实施例14的结构示意图；

40、图40是图39中的装饰固定框架37以外部分的侧视示意图；

41、图41是图39中的“含有加热器的受热体38”形式之一的G--G剖视示意图；

42、图42是图39中的“含有加热器的受热体38”形式之二的G--G剖视示意图；

43、图43是图39中的“含有加热器的受热体38”形式之三的G--G剖视示意图；

44、图44是图39中的“含有加热器的受热体38”形式之四的G--G剖视示意图；

45、图45是实施例15的结构示意图；

46、图46是实施例16的结构示意图；

47、图47是实施例17的结构示意图；

48、图48是实施例19侧视结构示意图；

49、图49是实施例20俯视结构示意图；

50、图50是实施例21的结构示意图；

51、图51是图50的俯视示意图；

52、图52是实施例22的结构示意图；

53、图53是实施例23的结构示意图；

54、图54是实施例24的结构示意图。

具体实施方式参阅图1～54

各图中，1--基板空腔通道，2--散热翅片，3--超导传热主筋，4--螺孔，5--台面，6--受热体(基板或受热翅片)，7--外封堵，8--散热翅片空腔，9--壳板，10--超导传热主筋空腔，11--固定孔，12--固定板，13--螺钉，14--冷流体通道，15--受热体空腔(基板空腔或受热翅片空腔)，16--IGBT，17--热流体通道，18--内封堵，19--波纹，20--工质，21--加强筋，22--端封堵，23--夹板，24--晶闸管，25--电极连接板或引出板，26--定位耳板，27--实施例4所示的新型超导散热器，28--实施例5所示的新型超导散热器，29--套有绝缘套管的螺栓，30--压板，31--绝缘垫，32--螺母。33--发热器件(IGBT、模块等，以下同)芯片，34--发热器件外壳，35--基板兼发热器件散热底板，36--接触面，37--装饰固定框架，38--“含有加热器的受热体”，39--加热器对外连通口，40--接触面，41--PTC加热器，42--电热管加热管，43--加热流体，44--密闭箱体侧板，45--密闭箱体内腔，46--热气通道内口，47--冷气通道内口，48--热气通道外口，49--冷气通道外口，50--出气通道内口，51--入气通道内口，52--出气通道外口，53--入气通道外口，54--换热器外罩，55--换气机外壳，56--电风扇，57--变压器，58--变压器外壳，59--被干燥的物品，60--网状支撑帘，61--PTC式预热装置，62--换热装置，63--压缩机致冷式制冷装置，64--压缩机，65--引风机，66--排水管，67--储水箱，68--保温层，69--半导体致冷式制冷装置，70--电热管式预热装置，71--容器，72--供电线，73--温控器，74--放热管，75--吸热管，76--节流降压管，77--半导体致冷片，78--感温元件，79--气流通道，80--水，81--工质通道，82--制冷机外壳。

实施例1如图2、图3、图4所示，为反映联接关系，特将单面器件--IGBT 16及螺钉13也补充画入图2中。

该实施例系一种供单面器件用的新型超导散热器。

图中，基板6、超导传热主筋3、散热翅片2顺序相连，在基板6、超导传热主筋3，散热翅片2内均制成空腔，基板空腔15、传热主筋空腔10、散热翅片空腔8彼此连通且总体密封，共同构成内含工质20的超导空腔。从基板6、传热主筋3到散热翅片2，实现整体超导传热。

在基板6上设有与IGBT 16相配合的台面5，IGBT 16，通过拧在螺孔4上的螺钉13，被紧固在台面5上，属非电联式结构。

该实施例的各散热翅片2由多个单一壳板9以及相应的内封堵18、外封堵7通过机械连接，结合而成，属组合结构。

如图4所示，壳板9上的波纹19为倾斜波纹，而且，图4的左右半面反映的两个相邻壳板9上的波纹方向彼此交叉。

若散热功率不大，散热翅片2可不通过超导传热主筋3直接与基板6相连。

该实施例图示翅片，属超薄超导翅片结构，具有两个波纹19相靠的薄壳板9，并密封构成与超导传热主筋内腔相通的窄超导翅片空腔8。

以下各实施例均是，受热体6、超导传热主筋3、散热翅片2顺序相连，其内有彼此连通的，总体密封的，含有工质20的超导空腔。为简便，对这些情况不再重复阐述。

实例2如图5所示，为反映联接关系，特将单面器件--IGBT 16及螺钉13也补充画入图5中。

该实施例系一种供单面器件用的新型超导散热器。

其端封堵22为密封基板空腔15之用。

该实施例的各翅片由一个连体壳板9构成，属连体结构。

该实施例用空心铝型材制作，为加工方便，该实施例的翅片采取无波纹形式。

在要求不太高的情况下，其散热翅片2，也可以采取实体翅片。

实施例3如图6所示。

该实施例系另一种供单面器件用的新型超导散热器。

该实施与实例3相似，不同的是：a、由一个超导传热主筋生成一组翅片，变成由3个超导传热主筋生成三组翅片，从而台面5的面积扩大了，更适于多个单面器件的组合运用；b、其翅片采取直波纹形式。

如果需要，其基板6也可带动其上的传热主筋3及散热翅片2折成直角，变成L形，也可以变成其它形状。

实施例4如图7、图8、图9所示，为反映联接关系，特将晶闸管24、夹板23、电极连接板或引出板25及螺钉13也补充画入图7中。

该实施例系供双面器件用的新型超导散热器。

在位于一端的一个基板6的外侧设有一个与晶闸管24相配合的台面5，电极联接板或引出板25通过穿过固定孔11的螺钉13紧固在基板6上，电极联接板或引出板25与台面5之间的传热体兼是用于电联接的电导体，在基板6的内侧，有安放夹紧晶闸管24用的夹板23(也可以是其它夹紧装置)的空间，属单基板单台面电联式结构。

该实施例图示翅片，属超薄超导翅片结构。

实施例5如图10所示，为反映联接关系，特将晶闸管24、夹板23、电极连接板或引出板25及螺钉13也补充画入图7中。

该实施例系供双面器件用的新型超导散热器。

不难看出，它相当于把两个实施例4所示新型超导散热器对接在一起。

在位于两端的两个基板6的外侧设有两个与晶闸管24相配合的台面5，电极联接板或引出板25通过穿过固定孔11的螺钉13紧固在基板6上，电极联接板或引出板25与台面5之间、两个台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，在基板6的内侧，有安放夹紧晶闸管24用的夹板23(也可以是其它夹紧装置)的空间，属双基板双台面电联式结构。

该实施例图示翅片，属超薄超导翅片结构。

图11反映了实施例4与实施例5所示的新型超导散热器，应用在桥式电路功率单元组件中的情况。

图中，6只实施例4所示的新型超导散热器27，用于桥式电路功率单元组件的两端，3只实施例5所示的新型超导散热器28，用于桥式电路功率单元组件的中部。

实施例4、实施例5的翅片，在半导体器件功率较小的情况下，优选组合结构；在半导体器件功率较大的情况下，优选铝型材制作的连体结构。

有时需要以多个串联的晶闸管代替图中每一个晶闸管，这时，其中某些散热器不需要联接电极联接板或引出板。

图12反映了与图11相应的电路的情况。

用实施例4与实施例5能组成多种功率单元组件，图13、图14、图15便是另一些相应的电路。

实施例6如图16、图17所示，并参见图18。

该实施例系供双面器件用的新型超导散热器。

在一个基板6上设有两个相对的与晶闸管24相配合的台面，通常，用贯穿固定孔11的套有绝缘套管的螺栓29及压板30、绝缘垫31、螺母32，由两侧将新型超导散热器、晶闸管24及需要设置的电极联接板或引出板25紧固在一起(电极联接板或引出板25也可以用其它紧固装置固定)，两台面之间的基板6兼是用于电联接的电导体，串接的晶闸管多时，需设定位耳板26(或其它定位装置)，串接的晶闸管少时，可免设定位耳板26(或其它定位装置)，属单基板双台面电联式结构。

该实施例图示翅片，属超薄超导翅片结构。

图18反映了实施例6所示的新型超导散热器应用在串联电路功率单元组件中的情况。

图中，4只实施例6所示的新型超导散热器和3个晶闸管24组成串联电路功率单元组件，两端的两个新型超导散热器需联接电极联接板或引出板25，中间的两个新型超导散热器不需联接电极联接板或引出板25。

图19反映了与图18相应的电路的情况。

由图18可知，只借助单基板双台面电联式结构新型超导散热器串接在双面器件间实现电联接时，须使相邻二散热器的散热翅片间有足够的绝缘距离，这样，基板就会变得很厚。由于基板采取了超导结构，其厚度的增加并不导致体热阻的增加，使这种结构的应用成为可能。可见，单基板双台面电联式结构新型超导散热器，特别适合应用于有多个双面器件串接的功率单元组件中。

上述实施例2、3、4、5所述新型超导散热器，基板6承受压力较大时，基板空腔15内，须设加强筋21。图8、图17中，指示出了基板空腔通道1的位置。

上述各实施例，通过在半导体器件散热方面的应用，来说明新型超导散热器的各种结构，但是，不意味这些结构只能用于半导体器件的散热方面，例如，对非电联式结构新型超导散热器稍加变形，便可应用在高速轴承散热上。

实施例7如图20所示，实施例8如图21、图22、图23、图24所示。

这是两种新型一体化超导散热发热器件，例如，“一体化超导散热半导体模块”、“一体化超导散热IGBT”，均由散热器及发热器件组成。

图中，33、34分别为发热器件(例如IGBT或模块)的芯片、外壳。35即是超导散热器的基板，又是发热器件的散热底板，从而，超导散热器与发热元器件共同构成不可分离的整体，形成一体化结构。

实施例7的散热翅片2采取组合结构，实施例8的散热翅片2采取连体结构。

实施例8的散热翅片2，不借助超导传热主筋，直接与基板相连。

该两个实施例所用的散热器，均采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

实施例9如图25、图26所示，实施例10如图27、图28、图29所示，实施例11如图30、图31所示。

这是三种新型超导换热器，其换热过程均为，从热流体通道17流过的热流体，将热量传给换热器的受热翅片6，再经传热主筋3，通过散热翅片2传给从冷流体通道14流过的冷流体。

实施例9，冷流体通道14、热流体通道17呈水平分布，超导传热主筋3由顶部贯通，工质通道81从底部贯通。其冷热流体通道互易，换热照常进行，称为冷热通道互易式结构。

实施例10，从中部竖直贯通的超传热主筋3，使冷流体通道14，热流体通道17呈水平分布，翅片间隙沿竖直方向通过，称为竖直式换热结构，宜应用于流体沿竖直方向流动的场合。

实施例11，从中部水平贯通的超导传热主筋3，使冷流体通道14，热流体通道17呈竖直分布，工质通道81从底部贯通，翅片间隙沿水平方向通过，称为水平式换热结构，宜于应用在流体沿水平方向流动的场合。

工质通道81从底部贯通，可使工质分布均匀，在要求不高的情况下，也可以采取图27端部的结构，底部不予贯通

该三个实施例的结构及原理与前述实施例基本相同，只是授热对象由电力半导体器件变为热流体，受热体由基板变为受热翅片。

该三个实施例，均采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

图28中，固定孔11、固定板12，为固定散热器之用。

实施例12如图32、33所示，实施例13如图34、35所示。

这是两种新型超导制冷机，每个制冷机外壳82内，上部为散热器，下部为吸热器。

二者只是制冷方式不同。

实施例12采取半导体致冷方式，半导体致冷片77的放热面贴于上面散热器的受热面上，半导体致冷片77的吸热面贴于下面吸热器的散热面上。供电线72为半导体致冷片提供电源。

实施例13采取压缩机致冷方式，从压缩机出来的蛇形放热管74从上面的散热器的工质通道81中往返穿过，经节流降压管76与蛇形吸热管75相通，吸热管75再从下面的吸热器的超导传热主筋3中往返穿过，然后回到压缩机。过程中，压缩机工质，通过放热管74，把热量传给散热器，通过吸热管75，从吸热器中吸收热量。

该两个实施例所用散热器、吸热器，均采取扩展式超导结构及超薄超导翅片结构，也可以，两个环节选择性采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

为防止热量回流，散热器与吸热器之间设保温层68。

为清晰，通过图36，反映压缩机64、放热管74、节流降压管76、吸热管75的空间关系。

实施例14如图39、图40、图41、图42、图43、图44所示，实施例15如图45所示，实施例16如图46所示，实施例16如图47所示，为简便，后三个实施例中未画出框架等附属部分。

这四个实施例是四种新型超导“暖气”，均由加热器和散热器所组成。

“含有加热器的受热体38”，接受热源的热量后，传给散热器的散热翅片2向空间散出。

这四个实施例的散热器均采取扩展式超导结构及超薄超导翅片结构。

图41反映采用PTC加热器的情形，PTC加热器41，自里向外，为PTC、电极、绝缘层、金属外壳。

图42反映采用单支电热管加热器的情形，电热管加热器42自里向外为，电热丝、石英砂、金属外壳。

图43反映采用两支电热管加热器的情形，采用两支电热管，便于加热功率的切换。

采用电热管加热，一般外部宜配置温控器。

图44反映用水加热的情形。

39是加热器对外连通口。

实施例14，只由一片面积较大的超薄超导翅片2与一个“含有加热器的受热体38”构成，少占空间，适于壁挂，这种结构，称为单片平面结构，其散热功率一般。

实施例15，相当于将实施例14多层交错迭放，层间应留有适于对流的间隙。虽为多层，总体仍为平面，适于壁挂，这种结构，称为多片平面结构，其散热功率较大。

实施例16、实施例17由多片超薄超导翅片2构成立体(非平面)外形。

实施例16，翅片间隙沿竖直方向通过，适于传热媒质竖直流动的情况，称为竖直立体结构。

实施例17，翅片间隙沿水平方向通过，适于传热媒质水平流动的情况，称为水平立体结构。

为利于工质回流，实施例17的散热翅片2有些上翘，一般应使散热翅片2与水平面的夹角不小于3°。

为提高辐射效率，可在散热翅片2的表面加含有远线涂料的涂层。

为美观，可在框架37上加装装饰表面，或在涂层上形成图案。

新型超导“暖气”的结构不局限上述四种，可组合成多种。

实施例18如图37所示。

这是新型超导制冷机的另一种形式，其中，散热翅片2所在的部分是散热器，授热翅片6所在的部分是吸热器。

其原理与工作过程与实施例13相似，不再重述。

该实施例所用散热器、吸热器，均采取扩展式超导结构及超薄超导翅片结构，也可以，两个环节选择性采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

所用散热器与图46具有相同的结构，为减少空间也可以采用如图39所示的单片式结构。

其受热翅片6及其相关部分，类似图39结构的倒置运用。

图中所示为一个上开口的制冷槽，如用于冰柜，为了给门留出位置，则受热翅片6只能在三个侧面设置，且顶部也需增设吸热器。

实施例19如图48所示，实施例20如图49所示。

该两个实施例列举的是进行室内外换气的两种新型超导换气机，由换热器构成，它是热交换机一种应用形式之一。

实施例19，系将图30所示换热器被安装在换热器外罩54内。热空气，经电风扇56带动，在热气通道内口46，热气通道外口48之间通过；冷空气，经电风扇带动，在冷气通道内口47，冷气通道外口49之间通过。冷热空气经换热器外罩54内的换热器实现热交换。

这种换气机，冬夏换季时，入气通道与出气通道需要互易。

实施例20，系将图25所示的换热器被安装在换热器外罩54内。室内空气，经电风扇56带动，通过出气通道内口50，出气通道外口52，流到室内；室外空气，经电风扇56带动，通过入气通道外口53，入气通道内口，流到室内。冷热空气经换热器外罩54内的换热器实现热交换。

这种换气机，入气通道与出气通道可常年不变。

该两个实施例的换热器均采取扩展式超导结构及超薄超导翅片结构。

实施例21如图50、图51所示。

这是一种新型超导散热密封箱体，由散热器完成散热。

该实施例系将图27所示换热器被安置在密闭箱体的侧板44上。密闭箱体内腔放出的热量被受热翅片6吸收，经传热主筋3，由散热翅片2散出。

该实施例的散热器采取扩展式超导结构及超薄超导翅片结构。

如果密闭箱内发热量特大，则应将自然冷却改为风冷。

需要时，换热器也可以安置在密闭箱体的顶部。

实施例22，如图52所示。

这是一种新型超导散热变压器，由散热器完成散热。

该实施例系将图27所示的换热器被安置在油浸变压器外壳58上。变压器发出的热量通过变压器油被受热翅片6吸收，经传热主筋3，由散热翅片2散出。

实施例23如图53所示，实施例24如图54所示。

这是两种新型超导除湿干燥机，包括，换热装置、制冷装置、预热装置。

实施例23，其换热装置62、压缩机式制冷装置63、PTC预热装置61，分别由图30、图34、图46所示结构构成。含有从被干燥物品59挥发出的蒸汽的潮湿空气，在引风机65的带动下，先后经过，换热装置62下部(冷却)、由压缩机64驱动的压缩机致冷式制冷装置63下部(冷却)、压缩机致冷式制冷装置63上部(加热)、换热装置62上部(加热)、由供电线72供电的PTC式预热装置(加热)，再流过被干燥物品59，沿此循环下去。过程中，潮湿空气中的蒸汽因冷却而冷凝成水80，经排水管66，排入储水箱67中，经除湿并加热的空气流过被干燥物品59。

该实施例为新型竖直穿透式超导除湿干燥机。

实施例24，其换热装置62、半导体致冷式制冷装置69、电热管式预热装置70，分别由图30、图32、图47所示结构构成。在盛有被干燥物品59的容器71上方，含有从被干燥物品59挥发出的蒸汽的潮湿空气，在引风机65的带动下，先后经过，换热装置62下部(冷却)、半导体致冷式制冷装置下部(冷却)、半导体致冷式制冷装置上部(加热)、换热装置62上部(加热)、由供电线72供电的电热管式预热装置70加热，再流过被干燥物品59，沿此循环下去。过程中，潮湿空气中的蒸汽因冷却而冷凝成水80，经排水管66，排入储水箱67中，经除湿并加热的空气流过被干燥物品59。

该实施例为新型水平掠过式超导除湿干燥机。

因电热管无恒温特性，故电热管式加热装置70宜采用带有感温元件78的温控器73控温。

该两个实施例换热装置、制冷装置、加热装置均采取扩展式超导结构及超薄超导翅片结构，也可以，三个环节选择性采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

在要求不高的场合，换热装置、制冷装置、加热装置三个环节中，也可省去某些环节。

前面，为了更多地反映一些结构，各实施例均尽量避免重复，所以，所列结构并不是一定的，经过交叉组合，可形成多种方案。

Claims

1、一种新型超导散热器或新型超导换热器，受热体、超导传热主筋及散热翅片顺序相连，传热主筋内有密封的含有工质的超导空腔，其特征在于：采取扩展式超导结构，即，受热体、传热主筋、散热翅片内有彼此连通的、总体密封的超导空腔；

超导散热翅片也可以与超导受热体直接相连；

翅片也可以采取实体翅片。

2、根据权利要求1所述的新型超导散热器，其特征在于：其翅片采取超薄超导翅片结构，即，具有两个波纹相靠的薄壳板，并密封构成与超导体内腔相通的窄超导翅片空腔。

3、根据权利要求1所述的新型超导散热器，其特征分别在于：A、非电联式结构，即，在基板上设有与单面器件相配合的台面，并设有将单面器件紧固在台面上的螺孔或其它紧固装置；B、电联式结构，分别为，a、单基板单台面电联式结构，即，在位于一端的一个基板的外侧设有一个与双面器件相配合的台面，必要时，设有用于固定电极联接板或引出板的固定孔或其它紧固装置，电极联接板或引出板与台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，在散热器上，有安放夹紧双面器件用的夹板或其它夹紧装置的空间，b、双基板双台面电联式结构，即，在位于两端的两个基板的外侧设有两个与双面器件相配合的台面，必要时，设有用于固定电极联接板或引出板的固定孔或其它紧固装置，电极联接板或引出板与台面之间、两个台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，在散热器上，有安放夹紧双面器件用的夹板或其它夹紧装置的空间，c、单基板双台面电联式结构，即，在一个基板上设有两个相对的与双面器件相配合的台面，必要时，设有用于固定电极联接板或引出板的紧固装置，两台面之间的传热体兼是用于电联接的电导体，必要时，设有定位耳板或其它定位装置。

4、一种新型一体化超导散热发热器件，包括，散热器及发热器件，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构，并使超导散热器基板直接充当发热器件的散热底板，形成一体化结构，其中有“一体化超导散热半导体模块”、“一体化超导散热IGBT”及“一体化超导散热CPU”。

5、一种新型超导制冷机，包括，吸热器、散热器，其特征在于：吸热器、散热器采取，或选择性采取，扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

6、一种新型超导“暖气”，包括，散热器、加热器，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构，其中有，A、单片平面结构，即，只由一片面积较大的超薄超导翅片2与一个“含有加热器的受热体38”构成；B、多片平面结构，即，相当于将多个单片平面结构迭放，层间留有对流间隙；C、竖直立体结构，即，由多片超薄超导翅片构成立体外形，翅片间隙沿竖直方向通过；D、水平立体结构，即，由多片超薄超导翅片构成立体外形，翅片间隙沿水平方向通过。

7、一种新型超导换气机或热交换机，包括，换热器，其特征在于：其换热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

8、一种新型超导散热密闭箱体，包括，散热器，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

9、一种新型超导散热变压器，包括，散热器，其特征在于：其散热器采取扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。

10、一种新型超导除湿干燥机，包括，散热装置、制冷装置、预热装置，其特征在于：散热装置、制冷装置、预热装置采取，或选择性采取，扩展式超导结构或加采取超薄超导翅片结构。