DE102007056783A1

DE102007056783A1 - Thermal highly stressed component i.e. electronic component, cooling method for in high power electronic circuits, involves producing under-cooled flow simmering with imbalance between fluid and vapor temperature in evaporator

Info

Publication number: DE102007056783A1
Application number: DE200710056783
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Schulz
Original assignee: MICRYON TECHNIK GmbH
Current assignee: Erk Eckrohrkessel GmbH
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2009-05-28

Abstract

The method involves forming a narrow discharge chamber between microstructures of a heat exchanger and a cover of a thermal highly stressed component. A fluid in lower temperature than a vapor is guided to condensers (3). A vapor bubble formation is increased by intensification of flow rate of the fluid between a micro-structured surface and a passage opening. Vapor bubbles are transported to the condensers and are back-cooled in an evaporator (2) in a liquid phase. An under-cooled flow simmering is produced with an imbalance between fluid and vapor temperature in the evaporator. An independent claim is also included for a device for cooling a thermal highly stressed component.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen thermisch hochbelasteter Bauelemente unter Verwendung des Siedekühlens mit einem einen Wärmeübertrager aufweisenden Verdampfer, insbesondere zur Kühlung von elektronischen Bauelementen auf die der Verdampfer aufgesetzt, von einem Fluid überflossen ist, das mittels einer kreislaufförmigen Strömung einem Kondensator zugeführt wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for cooling thermally highly stressed components using boiling cooling with a heat exchanger having evaporator, in particular for cooling of electronic Components mounted on the evaporator, overflowed by a fluid is that by means of a circular flow one Capacitor is supplied and a device for carrying out of the procedure.

Die schnelle Entwicklung in der Hochleistungselektronik bringt ständig neue kompaktere Bauteile mit wachsenden Leistungsdichten und hohen Verlustwärmen hervor. Wärmemengen von 10 kW auf Flächen unterhalb 200 cm² sind praktisch mit Standards einer Kühlkörpertechnik des bekannten Standes der Technik nicht mehr zu handhaben. Auch die schon für elektronische Bauelemente eingesetzte Kühlung mittels Wasser kommt bei hohen Wärmemengen an technisch nicht überschreitbare Grenzen, so dass neue Konzepte der Kühlungstechnik gefragt sind. Diese neuen Techniken stellen hohe Anforderungen an die Realisierung der Wärmeabführung um stabile Betriebstemperaturen zu gewährleisten. Für die Größe des Wärmetransportes ist die konkrete Ausgestaltung von Wärmeübertragern sehr kompliziert, die mit speziell ausgestalteten Kondensatoren zu verbinden sind, deren Wärmeübertragungsleistung an das sekundäre Kühlmittel sowie die Tropfenbildung des Kondensats gebunden sind. Die Form und wie das Kondensat die kondensierenden Oberflächen überflutet und diese zum Verdampfer zurückleitet, sind von entscheidender Bedeutung. Die DE OS 101 02 689 zeigt eine Kühlvorrichtung mit der das Kühlmittel komprimiert an das zu kühlende Bauteil herangeführt wird und ein Mittel zur Dekompression des Kühlmittels. Bei dieser Vorrichtung handelt es sich offenkundig um eine Wärmepumpe die im T-S-Diagramm die Umkehrung des Clausius-Rankine-Prozesses darstellt. Das Verdampferteil und das Kondensatorteil stehen unter relativ hohem Druck und müssen dementsprechend abgedichtet werden. Dabei wird lediglich ein seit Jahrzehnten bekanntes Kühlverfahren vorgestellt, ohne auf die spezifischen Probleme, nämlich die Besonderheiten der Oberflächenstruktur der Wärmeübertragungsflächen sowie die Form der Kühlmittel einzugehen. Aus der DE OS 100 07 066 ist eine Kühlvorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt geworden, bei der eine Wärmeübertragungsplatine aus Aluminium oder einer ähnlichen Legierung mit einem Verdampferteil in einen Bereich eines Elektronikbauteiles hineinragt, wobei das Verdampferteil durch eine Wand getrennt zu einem Kondensatorteil weitergeführt wird, welches mit einer möglichst großen, sichtbar berippten Wärmeübertragungsfläche in Kontakt gebracht und mit einem sekundären Kühlmittel verbunden ist. Mittels weiterer Offenbarung erfolgt bei dieser Kühlvorrichtung der Rücktransport des kondensierten primären Kühlmittels unter Schwerkraft. Aus dem erkennbaren Missverhältnis der Wärmeübertragungsflächen des Verdampferteils zum Kondensatorteil ist deutlich, dass bei der vorgestellten Kühlvorrichtung nur ein äußerst begrenzter Wärmemengentransport von einem thermisch belasteten Bauteil, insbesondere einem Elektronikbauteil an das Kühlmittel gewährleistet ist.The rapid development in high-performance electronics is constantly creating new, more compact components with increasing power densities and high heat losses. Heat quantities of 10 kW on areas below 200 cm ² are virtually unmanageable with standards of a heat sink technology of the known prior art. The cooling by means of water, which has already been used for electronic components, also reaches limits which can not be exceeded technically in the case of high amounts of heat, so that new concepts of cooling technology are required. These new techniques place high demands on the realization of heat dissipation to ensure stable operating temperatures. For the size of the heat transfer, the concrete design of heat exchangers is very complicated, which are to be connected with specially designed capacitors whose heat transfer capacity are linked to the secondary coolant and the formation of droplets of condensate. The shape and how the condensate floods the condensing surfaces and returns them to the evaporator are of crucial importance. The DE OS 101 02 689 shows a cooling device with which the refrigerant is supplied compressed to the component to be cooled and a means for decompressing the coolant. Obviously, this device is a heat pump which in the TS diagram represents the reversal of the Rankine process. The evaporator part and the condenser part are under relatively high pressure and must be sealed accordingly. Only a cooling method known for decades is presented, without addressing the specific problems, namely the peculiarities of the surface structure of the heat transfer surfaces and the shape of the coolant. From the DE OS 100 07 066 a cooling device of the generic type has become known in which a heat transfer plate made of aluminum or a similar alloy protrudes with an evaporator part in a region of an electronic component, wherein the evaporator part is continued by a wall separated to a capacitor part, which with a large as possible, visible ribbed Heat transfer surface is brought into contact and connected to a secondary coolant. By means of further disclosure, in this cooling device, the return transport of the condensed primary coolant takes place under gravity. From the discernible disproportion of the heat transfer surfaces of the evaporator part to the condenser part, it is clear that in the presented cooling device, only an extremely limited transport of heat energy from a thermally loaded component, in particular an electronic component, to the coolant is ensured.

Die DE OS 100 17971 offenbart eine Kühlvorrichtung der entsprechenden Gattung, bei der ein Rücktransport des im Kondensatorteil kondensierten Kühlmittels entweder über eine dort nicht dargestellte Pumpe oder unter Schwerkraft zurück in das Verdampferteil erfolgt. Die Kühlvorrichtung soll aus einem Mikrowärmeübertrager bestehen, dessen Verdampferteil das Kühlmittel teilweise verdampfen lässt und die flüssige sowie die Dampfphase des primären Kühlmittels zu einem nicht näher bezeichneten Kondensatorteil leitet, in welchem die Dampfphase verflüssigt und erneut unter Schwerkraft oder mittels eine Pumpe zum Verdampferteil zurückgeführt wird. Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch nicht ausreichend offenbart und kann nur von einem mit der Lösung solcher Aufgaben betrauten Fachmann mitgelesen werden, ohne dass sie einen Offenbarungsgehalt darstellen kann. Der Mikrowärmeübertrager soll durch eine Vielzahl von durchströmten Kanälen eine relativ vergrößerte Wärmeübertragungsfläche bilden, die wiederum von einem geeigneten primären sowie sekundären Kühlmittel beaufschlagt werden können. Die erkennbar aufgabenhafte Offenbarung zeigt jedoch keinen konkreten Hinweis auf die spezifische Ausbildung des Verdampferteiles sowie des dazugehörigen Kondensators. Der Verdampfer ist in bekannter Weise dargestellt und seine Wärmeübertragungsleistung ist, wie der Schrift zu entnehmen, unzureichend. Wie effektiv dabei die Wärmemengen durch eine Film- oder Blasenverdampfung vom thermisch belasteten Bauteil auf das primäre Kühlmittel übertragen werden können, hängt stark von den Eigenschaften der Oberflächenstruktur, nämlich von der Größe der Oberfläche, der Kapillarität und Benetzungsrate, von seine Porosität und der mechanischen Festigkeit des Wärmeübertragerteiles innerhalb des Verdampfers ab. Es ist aus der DE OS 103 33 871 bekannt, ein mit einem thermisch belasteten Bauelement insbesondere der Leistungselektronik wäremübertragend gekoppeltes Verdampferteil aus einer Vielzahl von matrixartig angeordenten Stäben, Rohen, Ebenen oder gekrümmten Platten oder einer Kombination davon aus Kupfer oder Aluminium auszubilden, deren Oberfläche ganz oder teilweise mit Vorsprüngen in Form von geordneten Mikrostrukturen bedeckt ist. Diese Mikrostrukturen werden galvanisch hergestellt und weisen wahlweise eine Stiftform auf, die mit ihren Längsachsen entweder senkrecht oder unter einem Winkel zur Oberfläche der Stäbe, Rohre oder Platten angeordnet sind. Mit Beachtung der hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Aluminium können von dem Bauelement erhebliche Wärmemengen über die Basisfläche auf die Kupfer- oder Aluminiumstäbe übertragen werden. Aufgrund der angeordneten Mikrostrukturen ist deren Oberfläche mit zu dem 50ig-fachen gegenüber einer glatten Oberfläche vergrößert. Da die Stiftform der Mikrostrukturen stoffschlüssig mit dem Bauteil verbunden ist, wird eine große Wärmeübertragungsleistung von der Basisfläche des Verdampfers über die Oberflächenstruktur mit den stiftförmigen Vorsprüngen gesichert. Durch die Oberflächenstruktur können sich in den Mikrostrukturen zwischen den Stiften und Vorsprüngen beim Verdampfungsprozess ungehindert Dampfblasen entwickeln, die bei einer Erhitzung der Flüssigkeit im Siedebereich mit entsprechenden Temperaturdifferenzen Dampfblasen mit großen Abmessungen entstehen lassen, deren Abriss in den offenen Hohlräumen zwischen den Mikrostrukturen erneute Dampfblasen keimen und expandieren lassen, so dass nicht nur einen hohe Blasendichte, sondern eine große Blasenfrequenz gewährleistet ist. Dementsprechend hoch ist auch die Größe des Wärmemengentransportes pro Zeiteinheit auf der Kontaktfläche des Wärmeübertragers. Die Erfindung offenbart weiterhin, dass der Kondensator gemäß der Erfindung als Rohrbündel, Stabbündel oder Plattenkondensator ausgebildet ist und die vom primären Kühlmittel beaufschlagte Seite im Verdampfer wieder mit aufgalvanisierten, gleichartigen Mikrostrukturen versehen ist, die auf die Oberfläche der Kondensatorflächen aufgebracht sind und den Verdampfungsleistungen des Wärmeübertrages des Verdampfers angepasst sind. Die Schrift offenbart spezifisch, dass die Flächendichte und die Dicke der stiftförmigen Vorsprünge beim Verdampfer sowie beim Kondensator angepasst an die Eigenschaften des verwendeten Fluids zwischen 10²/cm² und 10⁸/cm² bei einer Dicke von 100 μm und 0,2 μm angesiedelt sind. Es ist bekannt, stationäres Sieden unter Verwendung von Mikrostrukturen durchzuführen. Dabei werden Rohre, Vollstäbe oder Platten mit einer Mikrostrukturen versehen. Bei der Verwendung von Rohren oder Vollstäben werden diese in einen Glaszylinder eingebracht, der anschließend mit einem Kältemittel gefüllt wird. Danach wird das Rohr mit temperiertem Wasser durchflossen oder im Falle der Verwendung eines Vollstabes von Innen mit Heizstäben erhitzt. Zur Verwendung von Platten ist ein Gehäuse entwickelt worden, dessen Rückwand gleichzeitig die Mikrostruktur trägt. Das Gehäuse, seiner Funktion entsprechend als Verdampfer zu bezeichnen, wird mit einem Kältemittel ausgefüllt und darauf anschließend mit einer Heizplatte beheizt. Die an den Rohren, Stäben und Platten durchgeführten Messungen haben gemeinsam, dass das Kältemittel, das Fluid, im „stationären" Zustand die Mikrostrukturprofile durchflutet. Während des Siedens, also des Vorganges der Wärmeübertragung, ist der Prozess sich selbst überlassen, d. h. in Abhängigkeit von der Größe des eingestellten Wärmeflusses und der Art der Mikrostruktur stellt sich ein Gleichgewicht zwischen der Dampfblasenbildung und dem Flüssigkeitstransport zu den aktiven Keimzellen in der Mikrostruktur ein. Ist die Oberflächenstruktur günstig ausgewählt, dann ist das sich einstellende Gleichgewicht ausbalanciert und wird nicht zu einer Übertemperatur führen. Im weiteren Verfahrensverkauf ist ein Zustand zu verzeichnen, bei dem das Gleichgewicht gestört wird. D. h. es bildet sich mehr Dampf an der Oberfläche der Struktur als Flüssigkeit nachrücken kann. Das jetzt geschilderte Phänomen wird Dampf- oder Siedeform oder auch Leidenfrostphänomen genannt. In der Regel ist ein definierter kritischer Wärmefluss notwendig, um einen Siedefilmeffekt hervorzurufen. Setzt der Siedefilm ein, wirkt er stark isolierend, d. h. die Wärme kann nicht abfließen und die Temperatur des Stabes oder der Strukturplatte steigt erheblich an. In einigen Fällen kann das innerhalb einiger Sekunden eintreten und zu signifikanten Materialschäden führen.The DE OS 100 17971 discloses a cooling device of the corresponding type, in which a return transport of condensed in the condenser part coolant either via a pump not shown there, or under gravity back into the evaporator part. The cooling device should consist of a micro heat exchanger whose evaporator part allows the coolant to evaporate partially and directs the liquid and the vapor phase of the primary coolant to an unspecified capacitor part, in which the vapor phase is liquefied and again returned by gravity or by means of a pump to the evaporator part. However, the solution according to the invention is not adequately disclosed and can only be read by a person skilled in the art of solving such problems without being able to disclose any disclosure content. The micro-heat exchanger is to form a relatively enlarged heat transfer surface by a plurality of channels through which in turn can be acted upon by a suitable primary and secondary coolant. The recognizable task-based disclosure, however, shows no concrete indication of the specific design of the evaporator part and the associated capacitor. The evaporator is shown in a known manner and its heat transfer performance, as can be seen from the document, insufficient. How effectively the heat quantities can be transferred from the thermally stressed component to the primary coolant by a film or bubble evaporation depends strongly on the properties of the surface structure, namely the size of the surface, the capillarity and wetting rate, its porosity and the mechanical strength of the heat exchanger part within the evaporator. It is from the DE OS 103 33 871 known to form a thermally loaded device in particular the power electronics wäremübertragend coupled evaporator part of a variety of matrix like angeordenten rods, tubes, planes or curved plates or a combination thereof of copper or aluminum whose surface wholly or partially with projections in the form of ordered microstructures is covered. These microstructures are manufactured galvanically and optionally have a pin shape, which are arranged with their longitudinal axes either perpendicular or at an angle to the surface of the rods, tubes or plates. With attention The high thermal conductivity of copper and aluminum can be transferred from the device considerable amounts of heat over the base surface on the copper or aluminum rods. Due to the arranged microstructures, their surface area is increased to 50 times that of a smooth surface. Since the pin shape of the microstructures is integrally bonded to the component, a large heat transfer performance is secured from the base surface of the evaporator via the surface structure with the pin-shaped projections. Due to the surface structure, vapor bubbles can develop unhindered in the microstructures between the pins and protrusions during the evaporation process, which can produce large-scale vapor bubbles when the liquid in the boiling range is heated with corresponding temperature differences, whose demolitions in the open cavities between the microstructures germinate new vapor bubbles and let expand, so that not only a high bubble density, but a large bubble frequency is guaranteed. Accordingly, the size of the heat energy transport per unit time on the contact surface of the heat exchanger is also high. The invention further discloses that the capacitor is designed according to the invention as a tube bundle, rod bundle or plate capacitor and the acted upon by the primary coolant side in the evaporator is again provided with galvanized, similar microstructures, which are applied to the surface of the capacitor surfaces and the evaporation performance of the heat transfer the evaporator are adjusted. The document specifically discloses that the surface density and the thickness of the pin-shaped projections in the evaporator and the capacitor adapted to the properties of the fluid used between 10 ² / cm ² and 10 ⁸ / cm ^{2 settled} at a thickness of 100 microns and 0.2 microns are. It is known to conduct stationary boiling using microstructures. Here, pipes, solid bars or plates are provided with a microstructures. When using pipes or solid rods, these are introduced into a glass cylinder, which is then filled with a refrigerant. Thereafter, the tube is filled with tempered water or heated in the case of using a solid rod from the inside with heating rods. For the use of plates, a housing has been developed, the rear wall at the same time carries the microstructure. The housing, to describe its function as an evaporator, is filled with a refrigerant and then heated with a hot plate. The measurements carried out on the tubes, rods and plates have in common that the refrigerant, the fluid, flows through the microstructure profiles in the "stationary" state, During boiling, ie the process of heat transfer, the process is left to itself, ie depending on The size of the adjusted heat flow and the nature of the microstructure establishes a balance between vapor bubble formation and liquid transport to the active germ cells in the microstructure, and if the surface structure is favorably selected then the equilibrium will be balanced and will not result in over-temperature. In the further sale of the process, a condition is observed in which the equilibrium is disturbed, that is, more vapor forms on the surface of the structure than liquid can move up, The phenomenon now described is called vapor or boiling or also Leidenfrost phenomenon the R egel a defined critical heat flow is necessary to create a boiling film effect. If the boiling film sets in, it has a strong insulating effect, ie the heat can not flow away and the temperature of the rod or the structural plate increases considerably. In some cases, this can happen within a few seconds and cause significant material damage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Kühlen thermisch hochbelasteter Bauelemente, unter Verwendung des Siedekühlens mit einem, einen Wärmeübertrager aufweisenden Verdampfer, der mittels einer kreislaufartigen Strömungsführung mit einem Kondensator verbunden ist und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mittels den von thermisch hoch belasteten Bauelementen mit einer Kühlvorrichtung geringen Volumens, ohne eine Volumenvergrößerung des Wärmeübertragers eine deutlich höhere Wärmemenge abgeführt werden kann.Of the Invention is based on a cooling process for the task thermally highly loaded components, using the Siedekühlens with a, a heat exchanger having evaporator, the means of a circulation-like flow guide connected to a capacitor and a device for carrying out of the method, by means of the thermally highly loaded Components with a low-volume cooling device, without an increase in volume of the heat exchanger a significantly higher amount of heat dissipated can be.

Die Erfindung löst die Aufgabe mittels eines Verfahrens gemäß dem, mit einem Bauelement gekoppelten Verdampfer, ein als Wärmeübertrager ausgebildetes Bauteil, dem auf seiner Wärmeübertragerfläche eine Vielzahl von Mikrostrukturen und eine flache Bauform, zugeordnet wird. Zwischen den Mikrostrukturen des Wärmeübertragers sowie der Bedeckung des Bauteils wird ein enger, flacher Durchflussraum gebildet, durch den mittels einer Pumpe ein elektrisch hoch isolierendes Fluid in einem Kreislauf gedrückt wird und beim Überströmen der Mikrostrukturen der Siedefilm eine sehr große Ausdehnung erhält, die bei einer Ausbreitung von ≤ 100 μm Mächtigkeit eine schnelle, wandnahe Strömung vorausgesetzt und eine Ausbreitung des Filmes gestört wird und durch den Wärmeabtrag gebildete Dampfblasen intensiv aufgenommen und zu einem Kondensator geführt werden, in dem der Dampf auf eine niedere Temperaturstufe verflüssigt und auch das Fluid auf eine geringere Temperatur als der Dampf geführt, dem Verdampfer beschleunigt wieder zuleitet wird und mittels der erhaltenen Intensivierung der Duchflussgeschwindigkeit des Fluides zwischen der mikrostrukturierten Oberfläche des Wärmeübertragers und der durch die annähernd aufliegende Bedeckung erzeugten engen Durchlassöffnung eine Erhöhung der Dampfblasenbildung erreicht, deren Transport zum Kondensator vorgenommen wird, darin in eine Flüssigkeitsphase zurückgekühlt in den Verdampfer gelangt und mit einem Ungleichgewicht zwischen Fluid und Dampftemperatur im Verdampfer ein unterkühltes Strömungssieden erzeugt wird. Die Erfindung ist weitergeführt, wenn die auf der Wärmeübertragerfläche des Verdampfers eingearbeiteten Mikrostrukturen von dem beschleunigt fließenden Fluid mit einer geringen Mächtigkeit über- sowie durchströmt werden, das durch die Verlustwärme des zu kühlenden Bauelementes zum Sieden gebracht, in einer Dampf- und Flüssigkeitsphase in den Kondensator gepumpt und nach Verflüssigung in den Verdampfer mit unterschiedlichen Fluid- und Wärmeübertragertemperaturen zusammengeführt werden. Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass durch das druckintensivierte Durchströmen des Verdampfers mit dem Fluid eine hohe Siederate und damit eine vergrößerte Dampfblasenmenge erzeugt wird. Es ist vorteilhaft nach der Erfindung, dass die Parameter in Art und Ausbildung der Mikrostruktur, Volumen des Fluids und seinem Durchflussprofil im Verdampfer sowie der Durchströmgeschwindigkeit abgestimmt werden, um einen hohen Wärmefluss mit dem Verdampfer zu realisieren. Ausgestaltet ist die Erfindung damit, dass der Ausbildung der Mikrostruktur auf dem Wärmübertrager des Verdampfers eine Pinhöhe von 10 μm bis 100 μm zugeordnet wird, wobei es sinnvoll ist, der Struktur eine Pinhöhe von absolut 50–100 μm zu verleihen. Es ist im Sinne der Erfindung, dass die Kondensationsflächen des Kondensators in abgestimmter Weise mit Mikrostrukturen versehen sind, die auf die Wirkungsweise des Wärmeübertragers im Verdampfer abgestimmt, eine hohe Kühlrate bei einer kleinstmöglich umlaufenden Fluidmenge generieren. Die Erfindung hat zur Durchführung des Verfahrens eine Vorrichtung zum Gegenstand bei der der Verdampfer eine mikrostrukturierte Wärmeübertragerfläche aufweist. Über der Wärmeübertragerfläche ist eine Bedeckung angeordnet, in der Ein- und Ausgabeöffnungen für den Durchfluss des Fluides im Verdampfer eingearbeitet sind. Die Bedeckung ist sehr flach dimensioniert und überspannt die Wärmeübertragerfläche mit einem dünnen Spalt, der eine äußerst geringe Höhe gegenüber der Wärmeübertragerfläche aufweist. Durch die äußerst flache Gestaltung des Profiles des Kühlmittels, dass als Fluid ausgebildet, über eine hohe Benetzungs- und Strömungswirkung verfügt, ist eine intensive Blasenbildung im Kühlmittelfluss über dem Wärmeübertrager gewährleistet. Das Fluid wird mittels einer Pumpe aus dem Verdampfer in einen Wärmekreislauf in einen Kondensator geführt. Vorteilhafterweise ist die Wärmeübertragerfläche an ihrer Oberseite mit Mikrostrukturen besetzt und weist eine ebene, plane Ausbildung auf. Es ist eine vorteilhafte Lösung nach der Erfindung, dass die Wärmeübertragerfläche des Verdampfers als flaches Modul ausgebildet ist, über dessen, mit Mikrostrukuten ausgebildete Oberfläche das Fluid strömt und durch den zwischen der Bedeckung und der Wärmeübertragerfläche ausgebildeten Durchflussspalt geringer Öffnungshöhe mit geringer Mächtigkeit, flächig geführt ist. Es ist eine Ausführungsform der Erfindung, dass der Verdampfer eine Wärmeübertragerfläche aufweist, die mit dem zu kühlenden Bauelement direkt und flächig verbunden auf der Seite der Mikrostrukturen zur Wärmeübertragung mit dem Fluid in Verbindung gebracht ist und die mit dem Bauelement verbunden, mit Mikrostrukturen besetzte Wärmeübertragerfläche einmal auf dem Bauteil vorgesehen ist und in vorteilhafter Weiterführung der Erfindung auch als gegenüberliegende mikrostrukturierte Wärmeübertragerfläche auf der Innenseite der Bedeckung über der Wärmeübertragerfläche eingefügt ist. Es ist eine Gestaltung der erfindungsgemäßen Lösung, dass der Verdampfer mit dem eingefügten flachen Modul ausgerüstet ist, dass mit seiner, eine Innenfläche ausformenden Wärmeübertragerfläche in einer flachen Bauform ausgebildet und auf dem Bauelement zur Übertragung der Verlustwärme befestigt ist. Einer abschließenden Ausformung der Erfindung folgend, ist der Spalt für den Durchfluss des Fluides in einer Höhe von 1 bis 10 mm ausgeführt. Die Lösung nach der Erfindung konkretisiert sich dadurch, dass der Durchflussspalt für das Fluid in dem Verdampfer über der Wärmeübertragerfläche eine Höhe von 5 mm gegenüber der Bedeckung aufweist. Das in der erfindungsgemäßen Lösung aufgeführte Modul formt die Wärmeübertragerfläche aus und folgt mit seinen Abmessungen den Konturen der Anlagefläche des Bauelementes.The invention achieves the object by means of a method according to the, coupled with a component evaporator, designed as a heat exchanger component, which is assigned to its heat transfer surface a variety of microstructures and a flat design. Between the microstructures of the heat exchanger and the covering of the component, a narrow, flat flow space is formed through which a highly electrically insulating fluid is pressed in a circuit by means of a pump and the boiling film receives a very large expansion when flowing over the microstructures, which in a propagation of ≤ 100 μm thickness, assuming rapid wall-to-wall flow and disturbing propagation of the film, and vapor bubbles formed by the heat removal are intensively picked up and led to a condenser in which the vapor liquefies to a lower temperature level and also the fluid to a lower temperature as the steam is passed, the evaporator is accelerated again fed and by means of the obtained intensification of the flow rate of the fluid between the microstructured surface of the heat exchanger and the generated by the almost resting cover through opening an increase reaches the formation of vapor bubbles, the transport is made to the condenser, cooled back into a liquid phase into the evaporator and with an imbalance between the fluid and the vapor temperature in the evaporator, a supercooled flow boiling is generated. The invention is continued when the microstructures incorporated on the heat exchanger surface of the evaporator are overflowed and flowed through by the accelerated fluid of low thickness, brought to boiling by the heat loss of the component to be cooled, in a vapor and liquid phase into the condenser pumped and combined after liquefaction in the evaporator with different fluid and heat exchanger temperatures. It is an advantage of the invention that a high boiling rate and thus an increased amount of vapor bubbles is produced by the pressure-intensified flow through the evaporator with the fluid. It is advantageous according to the invention that the parameters in type and design of the microstructure, volume of the fluid and its flow profile in the evaporator and the flow rate are adjusted to realize a high heat flux with the evaporator. The invention is characterized in that the formation of the microstructure on the heat exchanger of the evaporator is assigned a pin height of 10 .mu.m to 100 .mu.m, it being useful to give the structure a pin height of absolutely 50-100 .mu.m. It is within the meaning of the invention that the condensation surfaces of the capacitor are provided in a coordinated manner with microstructures, which are tuned to the mode of action of the heat exchanger in the evaporator, generating a high cooling rate with a smallest possible circulating amount of fluid. To carry out the method, the invention relates to a device in which the evaporator has a microstructured heat exchanger surface. A cover is arranged above the heat exchanger surface, in which input and output openings for the flow of the fluid are incorporated in the evaporator. The cover is dimensioned very flat and spans the heat exchanger surface with a thin gap, which has an extremely low height compared to the heat exchanger surface. Due to the extremely flat design of the profile of the coolant, which is formed as a fluid, has a high wetting and flow effect, an intensive blistering in the coolant flow over the heat exchanger is ensured. The fluid is conducted by means of a pump from the evaporator into a heat cycle in a condenser. Advantageously, the heat transfer surface is occupied at its top with microstructures and has a flat, planar formation. It is an advantageous solution according to the invention that the heat transfer surface of the evaporator is formed as a flat module, through whose surface formed with microstructures, the fluid flows and is guided by the formed between the cover and the heat transfer surface flow gap low opening height with low thickness, areal , It is an embodiment of the invention that the evaporator has a heat exchanger surface, which is connected directly to the component to be cooled and connected on the side of the microstructures for heat transfer with the fluid and connected to the component, microstructured heat exchanger surface once is provided on the component and is inserted in an advantageous continuation of the invention as an opposite microstructured heat transfer surface on the inside of the cover over the heat transfer surface. It is a design of the inventive solution that the evaporator is equipped with the inserted flat module that is formed with its, an inner surface forming heat transfer surface in a flat design and mounted on the device for transmitting the heat loss. Following a final embodiment of the invention, the gap for the flow of the fluid is made in a height of 1 to 10 mm. The solution according to the invention becomes more concrete in that the flow gap for the fluid in the evaporator over the heat transfer surface has a height of 5 mm with respect to the cover. The module listed in the solution according to the invention forms the heat exchanger surface and follows with its dimensions the contours of the contact surface of the component.

Das Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung weisen den Vorteil auf, dass jetzt eine hochwirksame Kühlanordnung unter Verwendung von Flüssigkeiten, verbunden mit einem neuartigen Verfahrenskonzept des Strömungssiedens, an Wärmeübertragern mit Mikrostrukturen zur Anwendung gebracht wird. Zusammengefasst arbeitet das Verfahren mit folgenden Einzelmerkmalen.

– Als Grundlage ist das Prinzip des Siedekühlens angenommen.
– Das Verfahren setzt mikrostrukturierte Oberflächenprofile der Wärmeübertrager als Grundlage für das Verdampfen ein.
– Vorteilhaft überströmt das Wärmeübertragungsfluid im Verdampfer den mikrostrukturierten Wärmeübertrager mit hoher Geschwindigkeit bei Vorhandensein einer sehr dünnen Fluidschicht mit extrem hohen Wärmeströmen. Es entsteht ein hocheffektives Strömungssieden.
– Der im Verfahren verwendete Kondensator kann wasser- sowie luftgekühlt ausgelegt werden und erfüllt dabei zwei Aufgaben: Verflüssigung des Dampfes, Kondensation, Abkühlung des strömenden Fluides.

The method and device for carrying out the invention have the advantage that now a highly effective cooling arrangement using liquids, combined with a novel method of flow boiling, is applied to heat exchangers with microstructures. In summary, the method works with the following individual features.

- As a basis, the principle of boiling cooling is assumed.
- The method uses microstructured surface profiles of the heat exchangers as a basis for evaporation.
Advantageously, the heat transfer fluid in the evaporator flows over the microstructured heat exchanger at high speed in the presence of a very thin fluid layer with extremely high heat fluxes. It creates a highly effective flow boiling.
- The condenser used in the process can be designed both water and air cooled and fulfills two tasks: liquefaction of the steam, condensation, cooling of the flowing fluid.

Es ist ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß entwickelten Strömungssiedens, dass neben einem Variieren der Mikrostruktur auch die lineare Flussgeschwindigkeit veränderlich eingestellt werden kann. Es besteht der Vorteil, den kritischen Wärmefluss weiter nach oben zu verschieben. Mit einer angepasst eingestellten Strömung wird der Siedefilm aufgerissen. Dadurch wird die Flüssigkeit auf der Oberfläche und in der Mikrostruktur aufgerissen und es wird ein schneller Abtransport der sich ausbildenden, die Wärme speichernden Dampfbläschen erreicht. Da der Siedefilm in seiner Mächtigkeit eine Ausdehnung von schätzungsweise 100 μm aufweist, ist eine schnelle, wandnahe Strömung notwendig, um ein Ausbreiten des Filmes zu stören. Eine einfache, bisher bekannte Durchflutung des Verdampfergehäuses ist nicht ausreichend, um hier die notwendigen Effekte zu erzielen. Das Gehäuse weist deshalb vorteilhaft eine extrem flache Form auf, durch die das Fluid als Kältemittel gepumpt wird. Die getroffene Wahl der Mikrostruktur und die der Spalthöhe (Gehäusehöhe) sowie die Wahl der Fluidpumpe sind zum Erreichen des erfindungsgemäßen Effektes aufeinander abgestimmt. Weitergehende Erkenntisse zeigen, das auch die Art der Zu- und Ablaufe des Fluides bzw. das Fluid-Dampfgemisch einen nicht unerheblichen Einfluss auf die Siederate und damit auf die Wärmeübertragung haben. Vorteilhaft konnten über eine 10 cm × 10 cm erstreckte Mikrostrukturfläche bis zu 6000 W abgeführt werden. Das bedeutet, dass mit 60 W/cm² eine nie erreichte Größe der Wärmeübertragung erreicht worden ist, wobei der Siedefilm noch gar nicht vollständig optimiert worden ist. Die Spaltbildung im Verdampfer beträgt dabei 6 mm und die lineare Geschwindigkeit des Siedefilmes 0,2 m/s. Vorteilhafterweise entsteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahrensverlauf ein weiterer Effekt, dass die Strömung das Fluids im Kondensator noch zusätzlich abkühlt, so dass neben dem Sieden noch eine Kühlung durch Konvektion des Fluids über die Strukturplatte erfolgt. Nach bisherigen Messungen liegt das Fluid mit seiner Temperatur bei 20°C, wobei die Dampftemperatur durchaus höher, bei ca. 35°C liegen kann. An der Strukturplatte liegt ein sogenanntes unterkühltes Sieden vor.It is a further advantage of the inventively developed flow boiling, that in addition to egg By varying the microstructure, the linear flow velocity can also be variably adjusted. There is the advantage of shifting the critical heat flow further upwards. With an adjusted flow, the boiling film is torn open. As a result, the liquid on the surface and in the microstructure is torn open and a rapid removal of the forming, the heat-storing vapor bubbles is achieved. Since the boiling film has an extent of approximately 100 microns in its thickness, a fast, near-wall flow is necessary to disturb a spreading of the film. A simple, previously known flooding of the evaporator housing is not sufficient to achieve the necessary effects here. The housing therefore advantageously has an extremely flat shape, through which the fluid is pumped as a refrigerant. The choice made of the microstructure and the gap height (housing height) and the choice of fluid pump are matched to achieve the effect of the invention. Further findings show that the type of inlet and outlet of the fluid or the fluid-vapor mixture have a significant influence on the Siederate and thus on the heat transfer. Advantageously, could be dissipated over a 10 cm × 10 cm extended microstructure surface up to 6000 W. This means that with 60 W / cm ² has reached a level of heat transfer never reached, the boiling film has not yet been fully optimized. The gap formation in the evaporator is 6 mm and the linear velocity of the boiling film is 0.2 m / s. Advantageously, in the course of the method according to the invention, there is a further effect that the flow additionally cools the fluid in the condenser, so that, in addition to the boiling, cooling by convection of the fluid takes place via the structural plate. According to previous measurements, the fluid is at its temperature at 20 ° C, the steam temperature may well be higher, at about 35 ° C. On the structural plate there is a so-called supercooled boiling.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The Invention is based on an embodiment closer be explained. In the accompanying drawing demonstrate:

1: Die Vorrichtung in ihrer Gesamtkonfiguration. 1 : The device in its overall configuration.

2: Den Verdampfer mit angefügtem Bauelement. 2 : The evaporator with attached component.

3: Die mikrostrukturierte Wärmeübertragerfläche in einer gesonderten Darstellung. 3 : The microstructured heat exchanger surface in a separate representation.

1 stellt die Vorrichtung 1 in ihrer Gesamtkonfiguration dar. Dabei ist einem Verdampfer 2 eine Pumpe 4 vorgeordnet, welche ein elektrisch isoliertes Fluid, aus einem Kondensator 3 kommend, dem Verdampfer 2 zuführt. Im Verdampfer 2 wird das Fluid verdampft und über eine Leitung 6 dem Kondensator zugeführt und zum Kondensieren gebracht, um über die Leitung 5 der Pumpe 4 wieder zugeführt zu werden, welche das Fluid in einem erneuten Kreislauf dem Verdampfer 2 zuführt. Die Richtungspfeile 7, 8, 14 zeigen die Strömungs- und Durchlaufrichtung im Wärmekreislauf an. Der Verdampfer 2, der Kondensator 3, die Pumpe 4 sind durch Leitungen 5, 5', 6 verbunden. 2 zeigt den Verdampfer 2 in einer vergrößerten Darstellung. Das Bauelement 10 ist mit dem Verdampfer 2 in dichtem Kontakt verbunden. Der Wirkkontakt zum Bauelement 10 wird durch ein mikrostrukturiertes Bauteil in Form eines Wärmeübertragers hergestellt, dessen mikrostrukturierte Wärmeübertragerfläche 9 in den Verdampfer 2 hineinragt und mit dem durchfließenden Fluid in eine thermische Wirkverbindung gebracht wird. Das Fluid fließt in den Verdampfer 2, über den Einlass 12, der mit der Leitung 5' zur Pumpe verbunden ist und verläßt den Verdampfer 2 durch den Auslass 11 über das Rohr 6, in dem es in Richtung des Pfeiles 7 zum Verdampfer 2 gelangt und dort in einen wässrigen Aggregatzustand gebracht, gekühlt zurückgeführt wird. Der Durchflussspalt 13 zwischen der Bedeckung 14 und der Wärmeübertragerfläche 9 ist in geringer Dicke in den Dimensionen von 1 bis 10 ausgeführt, um dem Fluid die Möglichkeit zu verleihen, dünnschichtig und breitflächig mit einer gezielt eingestellten Strömungsgeschwindigkeit von 0,2 m/s über die Wärmeübertragerfläche 9 zu fließen und die Bildung von Dampfblasen 15 in den Mikrostrukturen optimal zu bewirken, welche in Richtung des Pfeiles 14 zum Auslass 11 strömen und von da aus in den Kondensator 3 gelangen. 3 zeigt die Ausbildung des strukturierten Bauteiles 16 mit der aufgearbeiteten mikrostrukturierten Wärmeübertragerfläche 9. Die Ausbildung des strukturierten flächigen Moduls 16 zeigt, dass eine intensive Verbindung des Bauteiles 16 mit dem thermisch belasteten Bauelement 10 durch die angepasste Form und intensive Verbindungsart der beiden Bauteile 10; 16, hergestellt werden kann. Für seine Wirkungsweise hat der kompakt ausgefertigte Verdampfer 2 eine Wärmeübertragerfläche 9 mit integrierten Mikrostrukturen. Die Wärmeübertragerfläche 9 wird mit dem Wärmeübertragungsfluid überströmt und durch die Verlustwärme des Bauelementes 10 zum Sieden gebracht. Das dadurch erzeugte Dampf-Fluid-Gemisch wird zum Kondensator 3 gepumpt, verflüssigt und dem Verdampfer wieder zugeführt. Der Prozess erfolgt kreislaufförmig und wiederholt, so wie es die 1 darstellt. Für die Erfindung ist die Konstruktion des Verdampfers von signifikanter Bedeutung, um große Wärmemengen abführen zu können. Der mitlesende Fachmann erkennt, dass folgende Parameter für die Verfahrensführung genau aufeinander abzustimmen sind. 1 represents the device 1 in their overall configuration. This is an evaporator 2 a pump 4 upstream, which is an electrically insulated fluid, from a capacitor 3 coming, the evaporator 2 supplies. In the evaporator 2 the fluid is vaporized and through a conduit 6 fed to the condenser and brought to condense over the line 5 the pump 4 again to be supplied, which the fluid in a recirculation to the evaporator 2 supplies. The directional arrows 7 . 8th . 14 indicate the flow and flow direction in the heating circuit. The evaporator 2 , the capacitor 3 , the pump 4 are through wires 5 . 5 ' . 6 connected. 2 shows the evaporator 2 in an enlarged view. The component 10 is with the evaporator 2 connected in close contact. The active contact to the component 10 is produced by a microstructured component in the form of a heat exchanger whose microstructured heat exchanger surface 9 in the evaporator 2 protrudes and is brought into a thermal operative connection with the fluid flowing through. The fluid flows into the evaporator 2 , over the inlet 12 who with the administration 5 ' connected to the pump and leaves the evaporator 2 through the outlet 11 over the pipe 6 in which it is in the direction of the arrow 7 to the evaporator 2 and brought there in an aqueous state, is returned cooled. The flow gap 13 between the covering 14 and the heat transfer surface 9 is made in a small thickness in the dimensions of 1 to 10, in order to give the fluid the ability, thin layer and wide area with a targeted flow rate of 0.2 m / s over the heat exchanger surface 9 to flow and the formation of vapor bubbles 15 optimally effect in the microstructures, which in the direction of the arrow 14 to the outlet 11 flow and from there into the condenser 3 reach. 3 shows the formation of the structured component 16 with the refurbished microstructured heat exchanger surface 9 , The formation of the structured planar module 16 shows that an intense connection of the component 16 with the thermally loaded component 10 due to the adapted form and intensive connection of the two components 10 ; 16 , can be produced. For its mode of action, the compact has made evaporator 2 a heat exchanger surface 9 with integrated microstructures. The heat exchanger surface 9 is overflowed with the heat transfer fluid and the heat loss of the device 10 brought to a boil. The vapor-fluid mixture produced thereby becomes the condenser 3 pumped, liquefied and fed back to the evaporator. The process is circular and repeated, just like the 1 represents. For the invention, the construction of the evaporator is of significant importance in order to dissipate large amounts of heat. The person reading in the art recognizes that the following parameters for the process control must be exactly matched to one another.

Erstens, die Art der Mikrostruktur auf der oder den Wärmeübertragerflächen 9 sowie zweitens das Volumen und die Durchströmungsgeschwindigkeit des Fluides. Das Wärmeübertragungsfluid wird über die Wärmeübertagerfläche 9 gepumpt und überströmt dabei seine mikrostrukturierte Kontaktfläche, die bei einer hohen Siederate eine intensive Blasenbildung des Fluides generiert. Mit einer wirksamen, wandnahen Strömung werden die Dampfblasen 15 aus dem Verdampfer 2 ausgetragen und in den Kondensator 3 transportiert. Um den Verdampfer 2 kompakt und platzsparend auszubilden wird ein minimiertes Volumen des Verdampfers 2 angestrebt und dazu ein flaches, strukturiertes Bauteil 16 und eine dementsprechend flache Bedeckung 14 zur Anwendung gebracht. Damit wird die vorher erwähnte intensive Durchströmung des Verdampfers 2 erreicht, die ein Abtragen der in großer Anzahl gebildeten Dampfblasen 15 aus dem Verdampfer 2 ermöglicht. Das strukturierte flächige Modul 16 mit dem mikrostrukturierten Wärmeübertrager 9 ist ausführungsgemäß aus einem Aluminium- oder Edelstahlgehäuse gebildet, wobei es dem mitlesenden Fachmann nicht entgehen kann, dass auch die Innenflächen des Gehäuses des Verdampfers 2 im Bereich des Spaltes 13 mit Mikrostrukturen belegt werden können, um die Blasenbildung und damit die Kühlrate zum Abtragen der Verlustwärme auf dem Bauelement 10 zu intensivieren. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist das zu kühlende Bauelement 10 mit der Rückwand des Modules 16 der mikrostrukturierten Wärmeübertragerfläche 9 fest in Kontakt gebracht. Die bereits vorstehend dargestellten Fakten lassen erkennen, dass sich mit der sehr geringen Kantenhöhe des Gehäuses ein geringer Durchflussspalt 13 resultieren lässt, der eine wirksame Durchflussmenge und wandnahe Strömung gewährleistet, welche ein Mitreißen der in der Mikrostruktur gebildeten Dampfblasen 15 in bisher nicht erreichten Umfang ermöglicht.First, the nature of the microstructure on the or the heat exchanger surfaces 9 and second, the volume and flow rate of the fluid. The heat transfer fluid passes over the heat transfer surface 9 pumped and flows over his microstructured contact surface, which generates an intense blistering of the fluid at a high boiling rate. With an effective, near-wall flow, the vapor bubbles 15 from the evaporator 2 discharged and into the condenser 3 transported. To the evaporator 2 compact and space-saving form a minimized volume of the evaporator 2 aimed at and a flat, structured component 16 and a correspondingly flat covering 14 applied. This is the previously mentioned intensive flow through the evaporator 2 achieved, the removal of the vapor bubbles formed in large numbers 15 from the evaporator 2 allows. The structured planar module 16 with the microstructured heat exchanger 9 is according to the embodiment formed from an aluminum or stainless steel housing, wherein it can not escape the reading expert, that the inner surfaces of the housing of the evaporator 2 in the area of the gap 13 can be covered with microstructures to the blistering and thus the cooling rate for removing the heat loss on the device 10 to intensify. As already mentioned above, the component to be cooled is 10 with the back wall of the module 16 the microstructured heat transfer surface 9 firmly in contact. The facts already presented above show that with the very small edge height of the housing a small flow gap 13 which ensures an effective flow rate and near-wall flow, which entrainment of the vapor bubbles formed in the microstructure 15 in previously unachieved scope allows.

11: Vorrichtungcontraption
22: VerdampferEvaporator
33: Kondensatorcapacitor
44: Pumpepump
5, 5', 65, 5 ', 6: Leitungmanagement
7, 8, 147, 8, 14: Richtungspfeiledirectional arrows
99: microstrukturierte Wärmeübertragerflächemicro structured heat transfer surface
1010: Bauelementmodule
1111: Auslassoutlet
1212: Einlassinlet
1313: DurchflussspaltFlow gap
1414: Bedeckungcovering
1515: Dampfblasenvapor bubbles
1616: strukturiertes, flaches Modulstructured, flat module

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 10102689 A [0002]
- DE 10007066 A [0002]
- DE 10017971 A [0003]
- DE 10333871 A [0003]

Claims

A method for cooling thermally highly stressed components using Siedekühlens with a heat exchanger having an evaporator, which is connected by means of a loop-like flow guide with a capacitor, characterized in that a device coupled to a vaporizer, designed as a heat exchanger component, the on its heat exchanger surface a Assigned a plurality of microstructures and a flat design, between the microstructures of the heat exchanger and the covering of the component formed a narrow flow space through which a pump electrically high insulating fluid is pressed into a circuit and the overflow of microstructures of the boiling film a very large Extending receives, which requires a rapid, near-wall flow at a spread of ≤ 100 microns and a propagation of the film is disturbed, with the formed by the heat removal steam bubbles intens iv and fed to a condenser where the vapor is liquefied to a lower temperature level and also the fluid is passed to a lower temperature than the steam, accelerated to the evaporator and by means of the obtained intensification of the flow rate of the fluid between the microstructured surface the heat exchanger and the narrow passage opening produced by the approximately overlapping cover reaches an increase in the vapor bubble formation, which is transported to the condenser, cooled back into a liquid phase into the evaporator and an undercooled flow boiling is produced with an imbalance between fluid and steam temperature in the evaporator ,

Method according to claim 1, characterized in that that on the heat transfer surface of the Evaporator incorporated microstructures of the accelerated flowing fluid overflows and flows through be that by the heat loss of the to be cooled Boiled component, in a vapor-liquid phase pumped into the condenser and after liquefaction in the evaporator with different fluid and heat exchanger temperatures be merged.

Process according to claims 1 and 2, characterized characterized in that by the pressure-intensified linear flow the evaporator with the fluid a high Siederate and thus a increased amount of vapor bubbles is generated.

Process according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the parameters type and formation of the microstructure, Volume of the fluid and its flow profile in the evaporator as well the flow rate can be tuned to to realize a high heat flow in the evaporator.

Process according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the formation of the microstructure on the heat exchanger the evaporator has a pin height of 10 .mu.m to 100 .mu.m is assigned.

Process according to claims 1 to 3, characterized characterized in that the formation of the microstructure on the heat exchanger the evaporator a pin height of 50 microns to 60 microns is assigned.

Method according to claim 1, characterized in that that the condensation surfaces of the condenser in tuned Ways are provided with microstructures that affect the mode of action the heat exchanger in the evaporator tuned, a high cooling rate with the smallest possible amount of circulating fluid to generate.

Apparatus for cooling thermally highly loaded components using the Siedekühlens with a heat exchanger having a evaporator, which is connected by means of a loop-like flow guide with a capacitor and a Wäremübertragungskreislauf comprising a heat-transmitting coupled to the component and from an acted upon with a primary coolant evaporator part and of a pressurized with a secondary coolant condenser part in which the primary coolant cooled, its vapor phase is condensed and conveyed by its gravity or by a pump from the condenser part to the evaporator part, in the coupled with the component for heat transfer evaporator part of a plurality of matrix-like on the Base surface arranged rods, tubes or plates is formed, on the surfaces of which micropores are galvanized, which have a pin shape and with their L elongation axes extend either perpendicular or at an angle to the surface of the rods, pipes or plates, characterized in that the evaporator ( 2 ) a microstructured heat transfer surface ( 9 ), over which an input and output openings ( 11 . 12 ) covering ( 14 ) is arranged, the gap width of the heat transfer surface ( 9 ) and through the gap ( 13 ), which has an extremely low height with respect to the heat transfer surface ( 9 ), a coolant, formed as a fluid, with high wetting and flow effect by a pump ( 4 ), from there a capacitor ( 3 ) flows in a circulating manner in a heat circulation, wherein the heat transfer surface ( 9 ) occupied on its upper side with microstructures, has a flat, planar design.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the heat transfer surface ( 9 ) of the evaporator ( 3 ) is formed as a flat module, via whose surface formed with microstructures, the fluid flows and by a between the covering ( 14 ) and the heat transfer surface ( 9 ) formed with low opening height flow gap ( 13 ) and formed flat with lesser thickness.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the evaporator ( 3 ) a heat transfer surface ( 9 ) associated with the device ( 10 ) is connected directly and flat and wetted on the side of the microstructures for heat transfer with the fluid.

Apparatus according to claim 8, characterized in that one with the component ( 10 ) associated with microstructures heat transfer surface ( 9 ) is provided on the component and a second heat transfer surface in the covering ( 14 ) arranged the heat transfer surface ( 9 ) is added opposite.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the evaporator ( 3 ) with the inserted flat module ( 16 ), with its, the inner wall forming heat exchanger surface ( 9 ) in a flat design and on the component ( 10 ) is attached.

Device according to claim 8 and one of the subsequent claims, characterized in that the gap ( 13 ) for the flow of the fluid over the heat transfer surface ( 9 ) has a height of 1 mm to 10 mm.

Device according to claim 8 and one of the subsequent claims, characterized in that the gap ( 13 ) for the flow of the fluid over the heat transfer surface ( 9 ) has a height of 5 mm.

Device according to claim 8, characterized in that the module ( 16 ) in the shape and contours of the contact surface of the component ( 10 ) is adjusted.