[發明專利]一種真空自循環液體冷卻系統

無效

• 申請號: 200810230332.3
• 申請日: 2008-12-29
• 公開（公告）號: CN101446476A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 宋玉法
• 申請（專利權）人: 宋玉法
• 主分類號: F28D15/02
• 分類號: F28D15/02;H05K7/20;H01L23/473
• 代理公司: 鞍山華惠專利事務所
• 代理人: 趙長芳

技術領域

本發明屬于冷卻裝置，尤其涉及一種在真空狀態下，通過液體的加熱—冷卻—循環的過程，對被冷卻體進行連續冷卻的裝置及其冷卻運行的方法。

背景技術

目前，用于電子器件冷卻散熱的裝置大致有三種：一是實體散熱器。由鋁或銅鑄造、沖壓而成。該散熱器雖然制作簡單，但由于其散熱功率小，性能差，因此只能作為小功率電子器件的冷卻使用。二是熱管散熱器。由真空熱管、散熱片和實體基板組成，熱管外部穿有散熱片，與實體基板采用焊接或熱裝在一起。該散熱器因其制作簡單，易于安裝，且散熱性能較好、功率適中而成為當前散熱器使用廠家的首選。三是水冷散熱器。主要用于大功率電子器件的散熱。水冷散熱器由動力系統、循環系統、冷卻系統及去離子系統組成。其特點是吸熱后的水通過外部冷卻系統的冷卻后可重復循環使用。但缺陷是結構復雜。

散熱器按冷卻方式亦大體分為三類：第一類是自冷式散熱器。如上述實體散熱器和熱管散熱器均屬此類。自冷式散熱器的最大特點是通過增大散熱體的散熱面積而實現自然冷卻。第二類是風冷式散熱器。即在自冷式散熱器的基礎上增設風機進行強制冷卻，雖然提高了冷卻效果，但由于增設了風機，在某些特定的場合，亦相應需要采取諸如防爆、不間斷運行監控維護等特別措施。第三類是水冷式散熱器。主要是通過水的循環而實現對電子器件的冷卻。其特點是散熱功率大；而缺陷是：制作、安裝較為復雜，且成本昂貴；需要設置外部動力，才能實現循環；對管路的材質和密封程度要求較高；對冷卻介質—水有極高的要求，其電阻率需在兆歐級以上；冷卻介質需要外部再次冷卻后才能重復使用；占用場地大，日常維護費用高，能源消耗大，因此使水冷式散熱器的廣泛使用受到限制。

上述各種散熱器雖各有所長，但共同存在的問題是：要么無法實現循環使用，而將冷卻介質直接排放掉，既浪費資源，又污染環境；要么雖然可以將冷卻介質循環利用，但卻必須設有外部動力進行輔助方可實現，從而增加了能源消耗，加大了運行成本。因此，如何在確保大功率電子器件冷卻散熱效果，提高電子器件性能和使用壽命的同時，降低費用支出，減少資源和能源消耗，避免噪聲及環境污染，就成為了一項亟待解決但又難以解決的課題。

發明內容

本發明旨在提供一種結構簡單，成本低廉，勿需任何外在動力，利用發熱體需要放散的熱量作為能源，使液體升溫實現自循環，同時消耗并帶走發熱體的熱量；再利用冷卻器的散熱片進行快速自然冷卻，在循環過程中完成對發熱體的冷卻功效。

為此，本發明所采取的技術解決方案為：

一種真空自循環液體冷卻系統，其特征在于，由冷卻器、液體循環管、蓄液箱、常閉單向閥、集熱器及常開單向閥組成，且充滿液體的整個自循環冷卻系統內處于真空狀態；冷卻器上端與連接在蓄液箱上的液體循環管相通，蓄液箱與集熱器連通處設有常閉單向閥；冷卻器下端與集熱器通連，通連處設有常開單向閥。

另外，在蓄液箱上還設有輸液孔，輸液孔通過三通分別與真空泵及輸液管連接。

所述的液體為水、乙醇或水與乙醇的混合液。

所述的冷卻器包括立管、橫管及散熱片。

所述的常開單向閥在常溫下處于開啟狀態；常閉單向閥在常溫下處于關閉狀態。

所述的真空自循環液體冷卻系統為單獨設立或組合使用。

應用本發明真空自循環液體冷卻系統進行冷卻的具體步驟與運行方法為：

1、將集熱器安裝在欲進行冷卻的發熱體上，并用真空泵將整個真空自循環冷卻系統抽成真空狀態；

2、將冷卻介質即液體注入并充滿整個真空自循環冷卻系統；

3、安裝在發熱體上的集熱器將吸收發熱體的熱量，使集熱器內的液體溫度升高，體積膨脹，壓力亦隨之增高，從而將常開單向閥關閉，阻止冷卻器內的液體進入集熱器；

4、在膨脹的的液體壓力下，集熱器上部的常閉單向閥將被打開，液體進入蓄液箱，并使蓄液箱內液體的溫度和壓力升高；

5、蓄液箱內溫度和壓力升高后的液體將溫度和壓力通過液體循環管導入冷卻器，給冷卻器內的液體施加了一定壓力，同時通過冷卻器的散熱作用使液體的溫度降到常溫；

6、隨著集熱器內液體的流出，集熱器內壓力降低；而冷卻器內的液體在上部壓差及后部溫升壓力的雙重作用下，使冷卻器內的液體將沖開已關閉的常開單向閥進入集熱器，補充集熱器內的液體；

7、補充到集熱器內的液體再次被加熱，重復上述1～6的步驟和過程，從而實現液體在整個系統內的自循環，并通過液體的循環達到冷卻發熱體的功效。