專利名稱：用于傳熱的工作流體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于傳熱的工作流體，具體涉及用于熱管的工作流體。
熱管是指主要沿一個(gè)方向傳熱并且利用傳熱液體的蒸發(fā)熱的裝置。所述液體在熱管的熱端被蒸發(fā)并在較冷端再次冷凝。熱管通常由含有少量低沸點(diǎn)液體即工作流體的密封密閉管形成。管的較冷區(qū)與過熱區(qū)接觸，例如與待冷卻的元件接觸，由此該較冷區(qū)被加熱。由此，管中的液體蒸發(fā)并且蒸氣上升到管的上部區(qū)域，同時(shí)從其中去除熱，液體被冷凝，并且由于重力而回到管的下部區(qū)域。
熱管可以水平和垂直布置。傾斜的熱管也是已知的。熱管的安裝或布置的類型取決于各種應(yīng)用。因此，根據(jù)每種管布置，如果存在傾斜則冷凝物可以通過重力返回，如果沒有傾斜則冷凝物可以通過毛細(xì)力返回而不受重力的影響。為了改進(jìn)工作流體的回流，通常在管的內(nèi)壁布置多孔層例如燒結(jié)的金屬層或微結(jié)構(gòu)。
熱管的使用并不限于特定的應(yīng)用。最近的發(fā)展表明，由于熱管尺寸的極小化，熱管還可以逐漸用于電子工業(yè)中。
眾所周知，電子元件的冷卻效果可以以不同的方式實(shí)現(xiàn)。最簡(jiǎn)單的冷卻方法是利用安裝在配電箱內(nèi)的風(fēng)扇。為了支持傳熱，通常使用具有大翅面的散熱器，如果適當(dāng)?shù)脑掃€具有集成的風(fēng)扇。為了冷卻電力電子設(shè)備中的元件，需要使用由銅或鋁制成的固體散熱器，其會(huì)具有至多30mm的壁厚。結(jié)果是裝置具有大的重量和大的結(jié)構(gòu)體積，這對(duì)設(shè)備設(shè)計(jì)是明顯不利的。由于這種固體散熱片的有限冷卻效果，大量的散逸熱流導(dǎo)致元件溫度的顯著增加，這反過來(lái)引起元件的失效率增加和效率降低。
水流過在處理器上提供的散熱片的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)也是已知的。在此，水通過泵傳送并循環(huán)，并且將其收集的熱散發(fā)到環(huán)境中，例如經(jīng)空氣冷卻交換器。
通過相變過程例如蒸發(fā)冷卻和汽化冷卻而去除熱也是已知的。利用這種方法，可以實(shí)現(xiàn)每單位面積的最大熱去除，因此元件布置所需的空間可以顯著減少。
冷卻設(shè)備的設(shè)計(jì)最終取決于蒸發(fā)的類型即泡核沸騰或?qū)α鞣序v、使用的壓力和溫度范圍以及傳熱流體。
本發(fā)明的問題是利用熱管、通過相變過程來(lái)確保溫度敏感元件的熱去除，其中所述熱管利用高效工作流體作為傳熱流體來(lái)工作。
優(yōu)選的是，在熱管中達(dá)到該目的，在所述熱管中部分氟化和/或全氟化烴和/或聚醚和/或部分氟化或全氟化聚醚用作工作流體或傳熱流體。
適合的部分氟化和/或全氟化烴包括例如氟化烷烴，選自五氟丙烷如1，1，1，3，3-五氟丙烷(HFC 245fa)、1，1，1，2，3-五氟丙烷(HFC 245eb)、1，1，2，2，3-五氟丙烷(HFC 245ca)，六氟丙烷如1，1，1，3，3，3-六氟丙烷(HFC236fa)、1，1，2，3，3，3-六氟丙烷(HFC 236ea)、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷(HFC236ca)，七氟丙烷如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC 227ea)，五氟丁烷如1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC 365mfc)，六氟丁烷如1，1，1，2，2，4-六氟丁烷(HFC356mcf)，七氟丁烷如1，1，1，2，2，4，4-七氟丁烷，或十氟戊烷如1，1，1，2，3，4，4，5，5，5-十氟戊烷(HFC 43-10mee)，單獨(dú)使用或任意地相互混合使用。
根據(jù)本發(fā)明，部分氟化或全氟化烴也可以以與聚醚或部分氟化或全氟化聚醚的混合物的形式用作工作流體。
適合的全氟化聚醚例如在WO 02/38718中有描述。這些全氟化聚醚含有碳、氟和氧，具有至少兩個(gè)、優(yōu)選三個(gè)C-O-C醚鍵并具有約200或更大的分子量以及在101.3kPa下40℃以上的沸點(diǎn)。由于生產(chǎn)條件，這些醚是單個(gè)物質(zhì)的混合物并且在25℃下具有0.3～1的粘度。
優(yōu)選的全氟化聚醚包括由Solvay Solexis銷售的名為GALDEN和FOMBLIN的產(chǎn)品。例如，應(yīng)該提及下列產(chǎn)品GALDEN HT 55沸點(diǎn)101.3kPa下57℃，分子量340GALDEN HT 70沸點(diǎn)101.3kPa下66℃，分子量410FOMBLIN PFS1沸點(diǎn)101.3kPa下90℃，分子量460在一個(gè)實(shí)施方案中，從所述的眾多化合物中選擇單個(gè)物質(zhì)HFC 365mfc和GALDEN HT 55并用作工作流體。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，混合比為65∶35的1，1，1，3，3-五氟丁烷(HFC 365mfc)和全氟化聚醚(GALDEN HT 55)的混合物被用作傳熱流體。
使用的流體的質(zhì)量取決于冷卻系統(tǒng)的尺寸。
為了本發(fā)明的目的，化合物優(yōu)選適合作為幾乎不可燃或不可燃并且具有最優(yōu)表面張力和高蒸發(fā)焓的高效傳熱流體。所述流體的焓值應(yīng)該足夠大以利用少量的流體獲得最大的傳熱量。所述化合物應(yīng)該具有高電阻以及高的介電強(qiáng)度。特別是對(duì)于用于冷卻電子元件的用途而言，所述流體應(yīng)該在室溫下具有約1巴的蒸氣壓并且在它們達(dá)到其工作溫度之后不超過常壓；另外，所述流體應(yīng)該在環(huán)境壓力和環(huán)境溫度下為液體。所述流體應(yīng)該沒有毒、應(yīng)該具有低的全球變暖潛能(GWP)，并且如果可能，臭氧消耗物質(zhì)含量(ODS)為零。所述流體的粘度應(yīng)該盡可能的低。應(yīng)該有利地選擇所述混合物的組成，以得到共沸混合物。非共沸特性的混合也是適合的。
發(fā)現(xiàn)上述化合物或其混合物符合這些要求，因此構(gòu)成適合的工作流體。
元件和優(yōu)選電子元件可以通過直接接觸冷卻法來(lái)冷卻。在另一個(gè)實(shí)施方案中，熱管可以直接布置在待冷卻的元件上或包封該元件。
下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而并不是限制本發(fā)明。
實(shí)施例1～3我們使用的冷卻系統(tǒng)包含蒸發(fā)器和冷凝模塊。兩個(gè)模塊經(jīng)立管或軟管連接。該系統(tǒng)是密封密閉的。傳熱流體在系統(tǒng)中循環(huán)。
對(duì)于蒸發(fā)器模塊，使用填充有各工作流體的銅金屬盒。待冷卻的元件安裝在該模塊的后面。將蒸發(fā)器模塊自身安裝到加熱板上，該加熱板的功率逐步增加到至多950瓦。將用于冷凝工作流體蒸氣的冷凝器連接到直通所述蒸發(fā)器盒之外的立管。
工作流體/實(shí)施例1～31.HFC 365mfc/Galden HT 55(6535)2.HFC 365mfc3.Galden HT 55下表中給出的結(jié)果表明根據(jù)本發(fā)明使用的工作流體的效率。
尤其應(yīng)該提及的本發(fā)明工作流體的一個(gè)特殊優(yōu)點(diǎn)在于，含有HFC365mfc的混合物不可燃、電絕緣并環(huán)境相容。這種混合物的非共沸特性可以認(rèn)為是額外的優(yōu)點(diǎn)。
表
權(quán)利要求
1.一種用以傳熱的工作流體，特別是用于通過熱管傳熱的工作流體，所述工作流體含有以下成分或由以下成分組成部分氟化和/或全氟化烴和/或聚醚和/或部分氟化或全氟化聚醚。
2.權(quán)利要求1所述的工作流體，其特征在于，使用的所述部分氟化或氟化烴包括選自五氟丙烷如1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，2，3-五氟丙烷、1，1，2，2，3-五氟丙烷，六氟丙烷如1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，1，2，3，3，3-六氟丙烷、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷，七氟丙烷如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷，五氟丁烷如1，1，1，3，3-五氟丁烷，六氟丁烷如1，1，1，2，2，4-六氟丁烷，七氟丁烷如1，1，1，2，2，4，4-七氟丁烷，或十氟戊烷如1，1，1，2，3，4，4，5，5，5-十氟戊烷的化合物作為單獨(dú)化合物或它們的任意混合物。
3.權(quán)利要求1所述的工作流體，其特征在于，所述工作流體含有具有至少兩個(gè)C-O-C醚鍵和約200的分子量以及在101.3kPa下40℃以上的沸點(diǎn)的全氟化聚醚。
4.權(quán)利要求1所述的工作流體，其特征在于，所述工作流體含有以下成分或由以下成分組成1，1，1，3，3-五氟丁烷和分子量為340的全氟化聚醚。
5.權(quán)利要求4所述的工作流體，其特征在于，五氟丁烷和聚醚的混合比為65∶35。
6.含有部分氟化和/或全氟化烴和/或聚醚和/或部分氟化或全氟化聚醚或由以上成分組成的工作流體的用途，用于熱管中來(lái)冷卻元件，特別是電子元件。
7.權(quán)利要求6所述的工作流體的用途，其特征在于，所述工作流體中包含的部分氟化或全氟化烴包括選自五氟丙烷如1，1，1，3，3-五氟丙烷、1，1，1，2，3-五氟丙烷、1，1，2，2，3-五氟丙烷，六氟丙烷如1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，1，2，3，3，3-六氟丙烷、1，1，2，2，3，3-六氟丙烷，七氟丙烷如1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷，五氟丁烷如1，1，1，3，3-五氟丁烷，六氟丁烷如1，1，1，2，2，4-六氟丁烷，七氟丁烷如1，1，1，2，2，4，4-七氟丁烷，或十氟戊烷如1，1，1，2，3，4，4，5，5，5-十氟戊烷的化合物作為單獨(dú)化合物或它們的任意混合物。
8.權(quán)利要求6所述的工作流體的用途，其特征在于，所述工作流體含有具有至少兩個(gè)C-O-C醚鍵和約200的分子量以及在101.3kPa下40℃以上的沸點(diǎn)的全氟化聚醚。
9.權(quán)利要求6所述的工作流體的用途，其特征在于，所用的工作流體由混合比為65∶35的1，1，1，3，3-五氟丁烷和分子量為340的全氟化聚醚組成。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用以傳熱的工作流體，特別是用于通過熱管傳熱的工作流體，所述工作流體含有以下成分或由以下成分組成部分氟化和/或全氟化烴和/或全氟化聚醚。優(yōu)選五氟丁烷和全氟聚醚的混合物用作工作流體。
文檔編號(hào)H01L23/34GK101084287SQ200580037689
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2005年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月4日
發(fā)明者馬丁·施維格爾 申請(qǐng)人:蘇威氟有限公司