本發(fā)明涉及一種無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器及方法，屬設(shè)備冷卻領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代化的發(fā)展，電子設(shè)備也不斷的更新?lián)Q代，摩爾定律揭示集成電路可容納的數(shù)目，約每隔18-24個(gè)月便增加一倍，性能也隨之提升一倍，但是電路所產(chǎn)生的熱量也將隨著成倍的增長(zhǎng)，如以個(gè)人計(jì)算機(jī)的cpu為代表，高性能的半導(dǎo)體集成電路被搭載，而與此相伴，發(fā)熱量也不斷增加，甚至達(dá)到幾百瓦的熱流密度。如果溫度帶不走，溫度得不到控制，那么不僅性能得不到保障，設(shè)備還會(huì)因此而失效，甚至帶來(lái)更嚴(yán)重的鏈?zhǔn)叫?yīng)，導(dǎo)致不必要的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡。

然而目前電子設(shè)備的冷卻方式主要依賴(lài)傳統(tǒng)的空氣或者液體的對(duì)流和傳導(dǎo)，換熱能力有限，換熱效率低，不能適應(yīng)日益增長(zhǎng)的冷卻需求。因此，力圖對(duì)電子設(shè)備經(jīng)濟(jì)高效智能的冷卻方式是必不可少的。

噴霧冷卻不同于傳統(tǒng)的冷卻方式，具有傳熱系數(shù)大，工質(zhì)消耗少，冷卻均勻等優(yōu)越的性能，在電子設(shè)備冷卻方面具有巨大的潛力。另外，由于噴霧的特性，使其在增濕和噴霧干燥等領(lǐng)域也有應(yīng)用。

隨著智能化產(chǎn)品的不斷發(fā)展，機(jī)械式設(shè)備也不斷往能源經(jīng)濟(jì)型，使用智能型的方向發(fā)展。單純的利用噴霧來(lái)冷卻設(shè)備已經(jīng)不符合現(xiàn)代化的發(fā)展目標(biāo)，因此如何集約型智能型的利用噴霧高效的冷卻特點(diǎn)是值得重點(diǎn)關(guān)注的。本發(fā)明給出一種無(wú)動(dòng)力溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器，能有效的節(jié)約能源，達(dá)到半智能的效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種不僅換熱效率高，而且無(wú)動(dòng)力源，可根據(jù)溫差自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉，調(diào)節(jié)靈活，應(yīng)用范圍廣的無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器及方法。

所發(fā)明的一種無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器，其特征在于：本裝置包括第一感溫包、第二感溫包、氣箱座、金屬薄片、調(diào)節(jié)桿、頂針、彈簧、彈簧底座、芯體、噴嘴，彈簧腔;上述氣箱座被金屬薄片分為兩個(gè)腔室，第一腔室通過(guò)管路與第一感溫包相連，第二腔室通過(guò)管路與第二感溫包相連;上述芯體具有液體工質(zhì)的進(jìn)口管路和出口管路,出口管路末端與噴嘴相連，進(jìn)口管路和出口管路之間被上述頂針隔開(kāi);上述調(diào)節(jié)桿的一端與金屬薄片相連,另一端與頂針的頂端部相連,頂針底部與彈簧一端相連；上述芯體具有彈簧腔,彈簧及彈簧底座安裝于彈簧腔內(nèi)。

利用權(quán)利要求1所述的無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器的冷卻方法，其特征在于包括以下過(guò)程：第一感溫包與需冷卻的設(shè)備相連，第二感溫包與特定溫度參考物相連;感溫包內(nèi)的制冷劑在不同的溫度下膨脹體積不同，根據(jù)兩個(gè)感溫包感知的溫度差控制金屬薄片的位移;使得頂針移動(dòng)的距離不同，液體可通過(guò)的截面面積也不同;溫度差越大，流量越大，溫度差越小，流量越小，裝置自動(dòng)調(diào)整以適應(yīng)熱負(fù)荷;同時(shí)，流量的變化規(guī)律和頂針的形狀有關(guān)，即不同的頂針形狀有不同的流量特性。

裝置的開(kāi)啟和關(guān)閉無(wú)動(dòng)力，可適應(yīng)不同工況，并不局限于對(duì)設(shè)備的冷卻，還可以為系統(tǒng)加濕,噴霧干燥等，應(yīng)用范圍廣，因此本專(zhuān)利的保護(hù)范圍不局限于電子設(shè)備的冷卻領(lǐng)域。

本專(zhuān)利利用噴霧冷卻傳熱系數(shù)大，工質(zhì)消耗少，冷卻均勻等優(yōu)越的性能，在電子設(shè)備冷卻方面具有巨大的潛力。更為重要的是本發(fā)明是一種半智能化的噴霧冷卻機(jī)械式開(kāi)關(guān)，使得在冷卻時(shí)利用流量隨溫差的變化規(guī)律達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，符合現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)。

附圖說(shuō)明

圖1為一種無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器結(jié)構(gòu)圖；

圖2為使用無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器在電子冷卻方面的開(kāi)放式系統(tǒng)原理圖；

圖1、圖2中的標(biāo)號(hào)名稱(chēng)：1第一感溫包、2第二感溫包、3氣箱座、4金屬薄片、5調(diào)節(jié)桿、6頂針、7彈簧、8彈簧底座、9芯體、10噴嘴、11彈簧腔、12噴霧腔、13特定參考溫度的物體、14壓縮空氣，15儲(chǔ)液罐、16電子元件。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本發(fā)明所述的一種無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括第一感溫包1、第二感溫包2、氣箱座3、金屬薄片4、調(diào)節(jié)桿5、頂針6、彈簧7、彈簧底座8、芯體9、噴嘴10、彈簧腔11。圖2所示為使用無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器在電子冷卻方面的系統(tǒng)原理圖，其中包括、噴霧腔12、特定參考溫度的物體13、壓縮空氣14，儲(chǔ)液罐、15電子元件16。

具體實(shí)施過(guò)程以圖2的電子冷卻為實(shí)例進(jìn)行描述：在無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器使用之前，首先設(shè)定好彈簧的預(yù)緊力f0并在第一感溫包1和二2中充注某種制冷劑，然后將第二感溫包2安置在預(yù)設(shè)的具有特定溫度的參考物體13上，比如周?chē)諝?，或者溫度較低的物體，再將第一感溫包1安裝在電子元件16上，當(dāng)電子元件16工作一段時(shí)間后溫度開(kāi)始升高，感溫包1內(nèi)的制冷劑受熱膨脹，在金屬薄片4上產(chǎn)生向下的壓力f1，而感溫包2的制冷劑在一定的溫度下也會(huì)膨脹對(duì)金屬薄片4產(chǎn)生向上的壓力f2，當(dāng)f1≤f0+f2時(shí)，意味著電子元件16的溫度未超過(guò)預(yù)設(shè)值，頂針6頂住液體流道的小孔，相當(dāng)于閥門(mén)關(guān)閉，噴霧過(guò)程不進(jìn)行；當(dāng)f1＞f0+f2時(shí)，意味著電子元件16的溫度超過(guò)了預(yù)設(shè)值，金屬薄片4向下彎曲，帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿5和頂針6一起向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)噴霧器打開(kāi)，壓縮空氣14將儲(chǔ)液罐15內(nèi)的冷卻液體壓入噴霧器的進(jìn)口管路，隨著頂針6移動(dòng)的距離越大，噴霧器開(kāi)度越大，流量越大，對(duì)電子元件16的換熱就越強(qiáng)烈，電子元件冷卻的效果越好；當(dāng)電子元件溫度慢慢下降，f1逐漸減小，金屬薄片4慢慢恢復(fù)，帶動(dòng)調(diào)節(jié)桿5和頂針6一起向上運(yùn)動(dòng)，噴霧器開(kāi)度減小，流量減小，節(jié)約冷卻工質(zhì)，節(jié)省能源。直到電子元件16的溫度不大于預(yù)設(shè)值，閥門(mén)自動(dòng)關(guān)閉。隨著電子元件16溫度的升高，閥門(mén)又將自動(dòng)開(kāi)啟，如此循環(huán)，最終將電子元件16的溫度控制在合適的范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種無(wú)源溫差啟動(dòng)式噴霧冷卻器及方法，屬設(shè)備冷卻領(lǐng)域。它包括第一感溫包（1）、第二感溫包（2）、氣箱座（3）、金屬薄片（4）、調(diào)節(jié)桿（5）、頂針（6）、彈簧（7）、彈簧底座（8）、芯體（9）、噴嘴（10），彈簧腔（11）。該裝置能根據(jù)設(shè)備的溫度與設(shè)定的參考溫度之間的差異來(lái)自動(dòng)開(kāi)啟噴霧裝置從而冷卻設(shè)備，并且流量可以由溫差的大小控制；當(dāng)設(shè)備的溫度下降，流量也隨之下降，當(dāng)設(shè)備溫度控制在合理范圍時(shí)，噴霧冷卻裝置自動(dòng)關(guān)閉，起到節(jié)約冷卻工質(zhì)，節(jié)省能源的目的，同時(shí)保證設(shè)備的正常工作與運(yùn)行。

技術(shù)研發(fā)人員：孫程斌;黃龍;蔣彥龍;王合旭;高放
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.03
技術(shù)公布日：2017.07.14