一種電液動(dòng)力微泵驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)與方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電液動(dòng)力微泵驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)與方法；包括灌注有液態(tài)工質(zhì)的液冷塊和灌注有液態(tài)工質(zhì)的換熱器；換熱器的出口通過(guò)第一環(huán)路管道連接液冷塊的進(jìn)口，在第一環(huán)路管道的管路上串聯(lián)有第一電液動(dòng)力微泵；液冷塊的出口通過(guò)第二環(huán)路管道連接換熱器的進(jìn)口，在第二環(huán)路管道的管路上串聯(lián)有第二電液動(dòng)力微泵；本小型液冷系統(tǒng)不僅解決了大功率電子器件高效散熱問(wèn)題，而且解決了傳統(tǒng)機(jī)械泵具有體積大、功耗高、噪聲大、流量控制不精準(zhǔn)等缺點(diǎn)；具有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行可靠、功耗低、容易制作和無(wú)需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，并且可以直接與芯片或流道集成，無(wú)需獨(dú)立空間。可被運(yùn)用在電子器件冷卻、藥物輸送和微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種電液動(dòng)力微泵驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及流體動(dòng)力領(lǐng)域和傳熱裝置，尤其涉及一種電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子制造技術(shù)的發(fā)展，電子元件的集成度越來(lái)越高。摩爾定律指出，集成電路的晶體管密度每隔18個(gè)月就增加一倍。電子元件的集成度越高，熱流密度越大。電子元件的可靠性和壽命將越來(lái)越依賴于熱控制系統(tǒng)的完善程度。相關(guān)研究表明，電子元件的工作溫度每升高10°C，系統(tǒng)的可靠性和電子元件的壽命將會(huì)下降一半左右。目前高熱流器件的散熱功率已達(dá)l(T6W/nf2的量級(jí)，而下一代電子元器件的散熱將超過(guò)l(T7W/nf2。這些熱量需要及時(shí)排出以保證芯片的溫度處于所允許的范圍內(nèi)，現(xiàn)有的風(fēng)冷技術(shù)是不可能滿足如此高的熱流密度的散熱需求。大功率電子芯片的散熱問(wèn)題已經(jīng)成為微電子行業(yè)發(fā)展的一個(gè)瓶頸，也是目前電子器件封裝和應(yīng)用必須解決的核心問(wèn)題。通過(guò)對(duì)芯片散熱的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)可以采用液體冷卻的方式解決大功率電子器件的散熱問(wèn)題。
[0003]在微電子散熱領(lǐng)域，研究發(fā)現(xiàn)在微通道熱沉中對(duì)工質(zhì)進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流會(huì)使散熱效果有顯著地提高而液體工質(zhì)在微通道結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很高的流動(dòng)壓差，因此常規(guī)的流體的驅(qū)動(dòng)方法在微管道中是不可行的。這就需要一種既不增加熱沉體積又能夠穩(wěn)定工作提供足夠流體出口壓力的工質(zhì)驅(qū)動(dòng)器來(lái)作為工質(zhì)流動(dòng)的動(dòng)力源。傳統(tǒng)機(jī)械栗具有體積大、功耗高、噪聲大、流量控制不精準(zhǔn)等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、散熱效率高的電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)與方法。
[0005]本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]—種電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，包括灌注有液態(tài)工質(zhì)的液冷塊I和灌注有液態(tài)工質(zhì)的換熱器4;所述換熱器4的出口通過(guò)第一環(huán)路管道2連接液冷塊I的進(jìn)口，在第一環(huán)路管道2的管路上串聯(lián)有第一電液動(dòng)力微栗3;
[0007]所述液冷塊I的出口通過(guò)第二環(huán)路管道21連接換熱器4的進(jìn)口，在第二環(huán)路管道21的管路上串聯(lián)有第二電液動(dòng)力微栗31。
[0008]所述第一電液動(dòng)力微栗3包括具有腔體3-3、與腔體3-3相配的密封端蓋3-1、設(shè)置在密封端蓋3-1內(nèi)表面并延伸至與腔體3-3內(nèi)部的基體3-2、附著在基體3-2下表面的由相互間隔交錯(cuò)分布的陰極和陽(yáng)極構(gòu)成的電極陣列3-5;所述第二電液動(dòng)力微栗31的結(jié)構(gòu)與第一電液動(dòng)力微栗3相同；
[0009]液態(tài)工質(zhì)在第一電液動(dòng)力微栗3和第二電液動(dòng)力微栗31的驅(qū)動(dòng)力作用下，從液冷塊I的出口流出并通過(guò)第二環(huán)路管道21上的第二電液動(dòng)力微栗31進(jìn)入換熱器4，在換熱器4內(nèi)進(jìn)行熱交換;完成熱交換后的液態(tài)工質(zhì)，再由換熱器4的出口流出并通過(guò)第一環(huán)路管道2上的第一電液動(dòng)力微栗3返回至換熱器4內(nèi)；以此不斷循環(huán)。
[0010]所述電極陣列3-5中的一個(gè)陰極和與之相鄰的一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成一組電極對(duì);所述電極陣列3-5中的陰極和陰極分別并聯(lián)后，再通過(guò)各自的接線端子3-6連接設(shè)置在密封端蓋3-1上的接線柱3-4連接外部電源。
[0011 ]所述電極陣列3-5為梳齒狀電極陣列。
[0012]所述換熱器4安裝有散熱翅片4-1。
[0013]所述基體3-2為條形絕緣材料制成;所述腔體3-3為條形空腔。
[0014]所述密封端蓋3-1與腔體3-3之間通過(guò)螺栓連接。
[0015]所述密封端蓋3-1與接線柱3-4之間的連接采用密封連接。
[0016]所述密封端蓋3-1與腔體3-3之間的結(jié)合面為氣密封結(jié)合。
[0017]一種散熱方法如下:
[0018]步驟一:將液冷塊I與外界待散熱的熱源緊密貼合;接通外部電源，啟動(dòng)第一電液動(dòng)力微栗3和第二電液動(dòng)力微栗31，使其處于工作狀態(tài)；
[0019]步驟二:待散熱的熱源將其熱量傳遞給液冷塊I內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的液態(tài)工質(zhì)；
[0020]步驟三:液態(tài)工質(zhì)在第一電液動(dòng)力微栗3和第二電液動(dòng)力微栗31的驅(qū)動(dòng)力作用下，從液冷塊I的出口流出并通過(guò)第二環(huán)路管道21上的第二電液動(dòng)力微栗31進(jìn)入換熱器4，在換熱器4內(nèi)進(jìn)行熱交換;完成熱交換后的液態(tài)工質(zhì)，再由換熱器4的出口流出并通過(guò)第一環(huán)路管道2上的第一電液動(dòng)力微栗3返回至換熱器4內(nèi)；液態(tài)工質(zhì)以此不斷循環(huán)，最終將熱源產(chǎn)生的熱量通過(guò)換熱器4傳遞至空氣中。
[0021]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0022]本發(fā)明換熱器4、第一環(huán)路管道2、液冷塊1、第一環(huán)路管道2、第一電液動(dòng)力微栗3、第二環(huán)路管道21和第二電液動(dòng)力微栗31等構(gòu)成了一個(gè)閉環(huán)式液態(tài)工質(zhì)的循環(huán)回路回路。液態(tài)工質(zhì)通過(guò)電液動(dòng)力微栗所提供的驅(qū)動(dòng)力循環(huán)流動(dòng)。液冷系統(tǒng)在液冷塊處受到外界熱源的作用，通過(guò)液態(tài)工質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)把液冷塊受到的外界熱量帶到換熱器處，并通過(guò)換熱器翅片把熱量散發(fā)至外部。
[0023]本發(fā)明不僅解決了大功率電子器件高效散熱問(wèn)題，而且解決了傳統(tǒng)機(jī)械栗具有體積大、功耗高、噪聲大、流量控制不精準(zhǔn)等缺點(diǎn);本發(fā)明電液動(dòng)力微栗具有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、運(yùn)行可靠、功耗低、容易制作和無(wú)需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，并且可以直接與芯片或流道集成，無(wú)需獨(dú)立空間。電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)具有體積小、運(yùn)行可靠、功耗低、傳熱功率大等優(yōu)點(diǎn)，可被運(yùn)用在電子器件冷卻、藥物輸送和微機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本發(fā)明電液動(dòng)力微栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖3為本發(fā)明基體與電極陣列的結(jié)構(gòu)分布示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例
[0029]如圖1至3所示。本發(fā)明公開(kāi)了一種電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，包括灌注有液態(tài)工質(zhì)的液冷塊I和灌注有液態(tài)工質(zhì)的換熱器4;所述換熱器4的出口通過(guò)第一環(huán)路管道2連接液冷塊I的進(jìn)口，在第一環(huán)路管道2的管路上串聯(lián)有第一電液動(dòng)力微栗3;所述液冷塊I的出口通過(guò)第二環(huán)路管道21連接換熱器4的進(jìn)口，在第二環(huán)路管道21的管路上串聯(lián)有第二電液動(dòng)力微栗31。
[0030]所述第一電液動(dòng)力微栗3包括具有腔體3-3、與腔體3-3相配的密封端蓋3-1、設(shè)置在密封端蓋3-1內(nèi)表面并延伸至與腔體3-3內(nèi)部的基體3-2、附著在基體3-2下表面的由相互間隔交錯(cuò)分布的陰極和陽(yáng)極構(gòu)成的電極陣列3-5。所述陰極和陽(yáng)極向下凸起，并與腔體3-3的內(nèi)底壁接觸或者間隙配合。所述腔體3-3的進(jìn)口與出口的區(qū)域，分別設(shè)有向下凹陷的沉槽，為液態(tài)工質(zhì)的進(jìn)出提供一個(gè)緩沖區(qū)，以提高液態(tài)工質(zhì)的流動(dòng)效率。
[0031]所述第二電液動(dòng)力微栗31的結(jié)構(gòu)與第一電液動(dòng)力微栗3相同；所述電極陣列3-5為梳齒狀電極陣列，當(dāng)然根據(jù)具體應(yīng)用要求也可以是其他任意形狀。
[0032]液態(tài)工質(zhì)在第一電液動(dòng)力微栗3和第二電液動(dòng)力微栗31的驅(qū)動(dòng)力作用下，從液冷塊I的出口流出并通過(guò)第二環(huán)路管道21上的第二電液動(dòng)力微栗31進(jìn)入換熱器4，在換熱器4內(nèi)進(jìn)行熱交換;完成熱交換后的液態(tài)工質(zhì)，再由換熱器4的出口流出并通過(guò)第一環(huán)路管道2上的第一電液動(dòng)力微栗3返回至換熱器4內(nèi)；以此不斷循環(huán)。
[0033]所述電極陣列3-5中的一個(gè)陰極和與之相鄰的一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成一組電極對(duì);所述電極陣列3-5中的陰極和陰極分別并聯(lián)后，再通過(guò)各自的接線端子3-6連接設(shè)置在密封端蓋3-1上的接線柱3-4連接外部電源。
[0034]所述換熱器4安裝有散熱翅片4-1。所述基體3-2為條形絕緣材料制成;所述腔體3-3為條形空腔。所述密封端蓋3-1與腔體3-3之間通過(guò)螺栓連接。所述密封端蓋3-1與接線柱3-4之間的連接采用密封連接。所述密封端蓋3-1與腔體3-3之間的結(jié)合面為氣密封結(jié)合。
[0035]本發(fā)明散熱方法可通過(guò)如下步驟實(shí)現(xiàn):
[0036]步驟一:將液冷塊I與外界待散熱的熱源緊密貼合;接通外部電源，啟動(dòng)第一電液動(dòng)力微栗3和第二電液動(dòng)力微栗31，使其處于工作狀態(tài)；
[0037]步驟二:待散熱的熱源將其熱量傳遞給液冷塊I內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的液態(tài)工質(zhì)；
[0038]步驟三:液態(tài)工質(zhì)在第一電液動(dòng)力微栗3和第二電液動(dòng)力微栗31的驅(qū)動(dòng)力作用下，從液冷塊I的出口流出并通過(guò)第二環(huán)路管道21上的第二電液動(dòng)力微栗31進(jìn)入換熱器4，在換熱器4內(nèi)進(jìn)行熱交換;完成熱交換后的液態(tài)工質(zhì)，再由換熱器4的出口流出并通過(guò)第一環(huán)路管道2上的第一電液動(dòng)力微栗3返回至換熱器4內(nèi)；液態(tài)工質(zhì)以此不斷循環(huán)，最終將熱源產(chǎn)生的熱量通過(guò)換熱器4傳遞至空氣中。
[0039]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0040]本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:包括灌注有液態(tài)工質(zhì)的液冷塊(I)和灌注有液態(tài)工質(zhì)的換熱器(4); 所述換熱器(4)的出口通過(guò)第一環(huán)路管道(2)連接液冷塊(I)的進(jìn)口，在第一環(huán)路管道(2)的管路上串聯(lián)有第一電液動(dòng)力微栗(3); 所述液冷塊(I)的出口通過(guò)第二環(huán)路管道(21)連接換熱器(4)的進(jìn)口，在第二環(huán)路管道(21)的管路上串聯(lián)有第二電液動(dòng)力微栗(31)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述第一電液動(dòng)力微栗(3)包括具有腔體(3-3)、與腔體(3-3)相配的密封端蓋(3-1)、設(shè)置在密封端蓋(3-1)內(nèi)表面并延伸至與腔體(3-3)內(nèi)部的基體(3-2)、附著在基體(3-2)下表面的由相互間隔交錯(cuò)分布的陰極和陽(yáng)極構(gòu)成的電極陣列(3-5); 所述第二電液動(dòng)力微栗(31)的結(jié)構(gòu)與第一電液動(dòng)力微栗(3)相同； 液態(tài)工質(zhì)在第一電液動(dòng)力微栗(3)和第二電液動(dòng)力微栗(31)的驅(qū)動(dòng)力作用下，從液冷塊(I)的出口流出并通過(guò)第二環(huán)路管道(21)上的第二電液動(dòng)力微栗(31)進(jìn)入換熱器(4)，在換熱器(4)內(nèi)進(jìn)行熱交換;完成熱交換后的液態(tài)工質(zhì)，再由換熱器(4)的出口流出并通過(guò)第一環(huán)路管道(2)上的第一電液動(dòng)力微栗(3)返回至換熱器(4)內(nèi)；以此不斷循環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述電極陣列(3-5)中的一個(gè)陰極和與之相鄰的一個(gè)陽(yáng)極構(gòu)成一組電極對(duì);所述電極陣列(3-5)中的陰極和陰極分別并聯(lián)后，再通過(guò)各自的接線端子(3-6)連接設(shè)置在密封端蓋(3-1)上的接線柱(3-4)連接外部電源。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述電極陣列(3-5)為梳齒狀電極陣列;所述陰極和陽(yáng)極向下凸起，并與腔體3-3的內(nèi)底壁面接觸或者間隙配合;所述腔體3-3的進(jìn)口與出口的區(qū)域分別設(shè)有向下凹陷的沉槽。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述換熱器(4)安裝有散熱翅片(4-1)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述基體(3-2)為條形絕緣材料制成;所述腔體(3-3)為條形空腔。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述密封端蓋(3-1)與腔體(3-3)之間通過(guò)螺栓連接。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述密封端蓋(3-1)與接線柱(3-4)之間的連接采用密封連接。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)，其特征在于:所述密封端蓋(3-1)與腔體(3-3)之間的結(jié)合面為氣密封結(jié)合。10.—種散熱方法，其特征在于采用權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述電液動(dòng)力微栗驅(qū)動(dòng)的小型液冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其包括如下步驟: 步驟一:將液冷塊(I)與外界待散熱的熱源緊密貼合;接通外部電源，啟動(dòng)第一電液動(dòng)力微栗(3)和第二電液動(dòng)力微栗(31)，使其處于工作狀態(tài)； 步驟二:待散熱的熱源將其熱量傳遞給液冷塊(I)內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)的液態(tài)工質(zhì)； 步驟三:液態(tài)工質(zhì)在第一電液動(dòng)力微栗(3)和第二電液動(dòng)力微栗(31)的驅(qū)動(dòng)力作用下，從液冷塊(I)的出口流出并通過(guò)第二環(huán)路管道(21)上的第二電液動(dòng)力微栗(31)進(jìn)入換熱器(4)，在換熱器(4)內(nèi)進(jìn)行熱交換;完成熱交換后的液態(tài)工質(zhì)，再由換熱器(4)的出口流出并通過(guò)第一環(huán)路管道(2)上的第一電液動(dòng)力微栗(3)返回至換熱器(4)內(nèi)；液態(tài)工質(zhì)以此不斷循環(huán)，最終將熱源產(chǎn)生的熱量通過(guò)換熱器(4)傳遞至空氣中。
【文檔編號(hào)】H01L23/473GK106098657SQ201610668083
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月15日 公開(kāi)號(hào)201610668083.0, CN 106098657 A, CN 106098657A, CN 201610668083, CN-A-106098657, CN106098657 A, CN106098657A, CN201610668083, CN201610668083.0
【發(fā)明人】萬(wàn)珍平, 馮晨, 莫海軍, 陸龍生, 湯勇
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)