[發明專利]一種利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010713787.1
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111726973A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 王增輝;張登科;倪明玖
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: H05K7/20
• 分類號: H05K7/20
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 趙芳蕾

本發明涉及大熱流密度器件冷卻技術領域，且公開了一種利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法，解決了目前市場上的磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法需要電磁泵為主動驅動，電磁泵占據一定空間，受到空間約束，散熱面積小，電磁泵的驅動要耗費額外電能、不具有隨大熱流密度器件熱功率大小自動調節的能力、單回路換熱面積有限的問題，其包括發熱器件；本發明可利用溫差實現塞貝克效應和磁場作用下的自動驅動，無需使用電磁泵，不存在空間約束，散熱面積大，不用耗費額外的電能、隨大流密度器件熱功率大小自動調節，自動適應一定功率范圍內電子器件冷卻、雙環形回路增大了導電流體流動和換熱面積的優點。

技術領域

本發明屬于大熱流密度器件冷卻技術領域，具體為一種利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法。

背景技術

目前市場上的利用導電流體進行大熱流密度器件冷卻均需采用電磁泵驅動，并且導電流體的流動速度不會隨熱流密度的增大自動調節，已有的導電流體液態金屬冷卻在電磁泵的驅動下，液態金屬流進換熱器將熱量帶出至外部環境，通過風扇等散熱裝置冷卻后回流至電磁泵進行下一循環，以此達到冷卻的目的；此外還有一種方案為利用電子器件自身散發的熱量，通過熱電效應所產生的電能來驅動電磁泵，來實現一種無需外部能量輸入就可形成液態金屬自循環的電子器件冷卻裝置。

現有的熱流密度器件冷卻存在以下缺陷：

1、采用導電流體包括液態金屬或金屬粉末的流動換熱的方式均需要電磁泵的主動驅動，非利用溫差實現塞貝克效應和磁場作用下的自動的驅動方式，電磁泵占據一定的空間體積，在有空間約束條件下，散熱面積較小，電磁泵驅動需消耗額外的電能；

2、采用電磁泵驅動導電流體的散熱方式流速不具有隨大熱流密度器件熱功率大小自動調節的能力；

3、單回路換熱面積有限。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法，有效的解決了目前市場上的利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法需要電磁泵為主動驅動，電磁泵占據一定空間，受到空間約束，散熱面積較小，且電磁泵的驅動需要耗費額外電能、不具有隨大熱流密度器件熱功率大小自動調節的能力、單回路換熱面積有限的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的裝置及方法，包括發熱器件，所述發熱器件的頂部安裝有紫銅金屬，所述紫銅金屬的表面設置有導電流體回路，所述紫銅金屬位于導電流體回路底部的表面設置有磁場覆蓋區，所述紫銅金屬的頂部安裝有散熱風扇。

優選的，所述紫銅金屬的材質為紫銅塊。

優選的，所述導電流體回路包括導電流體和液態金屬或導電流體和導電金屬粉末。

優選的，所述導電流體為鎵、鎵合金、汞或鉀鈉合金中的一種

優選的，所述磁場覆蓋區采用電磁場或永磁鐵實現。

優選的，所述散熱風扇為電驅動的強制對流型散熱機構。

一種利用磁場實現大熱流密度器件冷卻的方法，包括以下步驟：

S1、通過導電流體循環回路置于待冷卻大熱流密度器件上方，大熱流密度器件為導電流體循環回路提供熱源，電風扇為導電流體提供冷源，在不同溫度的金屬材料之間形成溫度梯度；

S2、導電流體循環回路內側為一個散熱風扇，提供低溫區，在回路的一個外側置于一個發熱器件，提供高溫區，在整個紫銅金屬內部都能形成溫度梯度，根據塞貝克原理，在不同溫度的金屬材料之間形成電勢差并在導電流體中產生電流；

S3、在磁場覆蓋區的作用下受到電磁力(洛倫茲力)的作用，驅動導電流體在循環回路中流動。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：