流体相变热管理装置和方法制造方法及图纸

一种用于从热源去除热量的流体相变热管理冷却方法和装置，该方法包括以下步骤：用处于其液态的流体填充流体相变热管理冷却装置的容积为V1的冷却腔室；将冷却腔室的容积增加到容积V2，以使一部分流体从其液相汽化成其气相，使得在该容积V2内基本上只有处于其液相的流体和处于其气相的流体；允许停留时间，所述停留时间使得与冷却腔室的加热表面接触的至少一些液相流体被汽化；重复这些步骤，其中选择步骤的时间和步骤之间的停留时间，以将热量积聚控制在选定的范围内。积聚控制在选定的范围内。积聚控制在选定的范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体相变热管理装置和方法


[0001]本专利技术涉及流体相变热管理装置和方法或设备，以提供将不需要的热量从目标加热区域向处置区域转移的改进管理。
[0002]特别地，本专利技术涉及通过利用在非常低的压力下蒸发的冷却流体的潜热特性，从加热区域快速有效地去除热量。

技术介绍

[0003]传统的冷却系统通过在被加热部件周围循环冷却流体从而将热量从被加热部件吸收到冷却介质中，由此来促进热区域的冷却，该冷却介质通常随后通过通道从热源输送离开。传统的方法包括将这种冷却腔室串联或并联连接，但每种方法都有其缺点，例如热量排除效率低、需要高流速的冷却流体以及腔室或空腔之间的复杂连接。
[0004]已知提供一种冷却方法，其中存在冷却腔室、腔室内部的冷却液体和冷却液体上方的空间，所述空间其中基本上仅具有冷却液体的蒸汽。这种装置的困难在于，冷却腔室中的受热的区域会因蒸发而变干，并且为了继续冷却，需要进一步润湿，然而这通常可能难以实现。
[0005]一些冷却系统，例如用于注塑模具的随形冷却系统，在有效和高效地将热量从成型零件的成型表面引导走方面提供了优势，这允许注塑机在给定的时间内完成更多的循环，因此产生成型零件的最佳生产率。然而，由于复杂的模具通道的设计(复杂的模具通道可能难以设计和制造)，随形冷却系统增加了注塑模具生产的复杂性和成本。
[0006]水是一种极好的冷却介质，但与其他冷却介质相比，它确实有一些缺点。在空气存在的情况下，水会导致模具或冷却系统的腐蚀，并导致冷却通道内的水垢堆积。因此，在定向通道中使用流动水的水冷模具是有用的，以确保冷却通道以可用的方式保持，从而能够防止腐蚀，腐蚀会导致模具的寿命缩短。然而，由于用于预防性维护程序的保养频率很高，因此所需的增加的保养增加了与这些模具的使用及其停机时间相关的成本。计算机的冷却也是需要的，特别是在大容量计算机就位的设施中，例如在数据中心，其中每台计算机都能够产生大量热量，这些热量会影响计算机集成电路和计算机中央处理单元(CPU)的性能。CPU中的高温会触发动态频率缩放，其中组件被迫通过降低工作频率来减速，从而导致降低的性能。
[0007]对于普通台式个人计算机和笔记本电脑中的低容量计算机CPU，使用集成散热器上的风扇和散热片对CPU进行空气冷却就足够了。高端PC的常见冷却解决方案包括使用与CPU和相关电子设备的外壳紧密接触的流体冷却散热器。
[0008]计算机服务器元件的液体浸入式冷却是一种更先进的技术，其中计算机芯片/主板/CPU和相关的电子设备被浸没在导热的介电流体中，流体与电气组件直接接触，然后通过使流体在回路上流动并流过热交换器，而将热量从流体移除。
[0009]为了从加热区域传递热量，已知的是可以将冷却流体引导到需要减少热量的位置，在该位置冷却流体将在非常低的压力下蒸发，从而导致热量作为潜热从加热区域传递
到气相流体中，然后气相流体可以通过热交换器/冷凝器将热量传递出去。
[0010]为了实现冷却流体的工作供应，在某些情况下，希望通过导管将这种流体直接传送到高热量的位置。例如在相对于彼此在不同的位置和高度有多个冷却腔室或空腔的区域中，当需要多于一个这样的导管时，这会导致问题。在冷却腔室或空腔处于不同高度的情况下，重要的是能够控制流体向每个的流动，以便提供一致且均匀的冷却介质供应。当冷却腔室蒸发其中的流体时，重要的是能够从腔室或空腔中去除这种蒸汽，并在表面上的流体干燥之前允许插入新鲜的冷却流体。
[0011]具有较低蒸汽压的其他冷却流体可以解决水的缺点，但作为流体，它们仍然面临在部件之间或冷却流体路径中存在小的狭窄通道或间隙的问题。它们都不像水那样环境友好。

技术实现思路

[0012]在本专利技术的一种形式中，存在一种流体相变热管理冷却方法，其中存在由包括热源的环绕结构和提供蒸汽冷凝的热交换器限定的空间，该方法包括以下步骤：将液体引入到用液体基本上填充空间的程度，然后去除一些液体，使得基本上只有液体的蒸汽、液体的主体和结构的润湿内表面，然后允许已经与环绕结构的加热表面接触的待蒸发的至少一些液体的停留时间，然后重复所述步骤，其中选择步骤的时间和步骤之间的停留时间，以将热量累积极值实现到选定的范围。
[0013]在本专利技术的另一形式中，提供了一种流体相变热管理装置或系统，其具有包含冷却剂流体主体的冷却腔室和用于控制冷却腔室内的流体压力的压力控制器和冷凝蒸汽的装置，该方法包括以下步骤：使压力控制器实现用液体冷却剂填充腔室，然后以在空间中基本上只留下冷却剂液体的蒸汽的方式提取一些冷却剂液体，以便热传递将作为一个基本等温的过程发生，然后在停留时间后，允许冷却剂液体至少蒸发到一定程度，然后用液体冷却剂重新填充腔室，并足够快地重复这些步骤，以将腔室中表面的温度变化限制在选定的范围内。
[0014]腔室的状态从“充满液体冷却剂”到“部分排空但基本上只有冷却剂上方的蒸汽”的受控循环意味着：当腔室被重新填充时，可能被锁定在复杂的形状和较小的管子中的任何残留的蒸汽可以通过用于引起填充的压力挤出或冷凝。
[0015]这意味着冷却液体可以直接应用于需要冷却的表面，并实现基本等温热传递的无可置疑的效率。
[0016]腔室由可以承受将发生的压力变化的环绕结构限定，该环绕结构将包括诸如用作泵和腔室之间的闭合路径的导管之类的附带部件。
[0017]优选地，冷却剂流体占据整个冷却腔室。
[0018]然而，它可以用另一种方式来描述，例如，冷却腔室是限定一个空间的结构的一部分，该空间在功能意义上包括闭合路径容积和随活塞或压力控制装置的其他主动部件的相对位置而变化的容积。然后，这导致该空间能够被描述为具有两种模式，一种是冷却液体基本上充满该空间，第二种模式大于第一种模式，其中空间基本上仅填充有液体的蒸汽，本专利技术的方法是在两种模式之间重复循环。
[0019]据此，本专利技术可以说是在于一种流体相变热管理冷却方法，其中存在一个可调节
空间，其由环绕结构限定，并且包括待冷却的热源、液体主体和提供蒸汽冷凝的热交换器，可调节空间在一种调节模式下基本上被液体主体填充，而在第二调节模式下具有基本上仅填充液体蒸汽的额外空间，本专利技术的方法是在两种模式之间重复转换。
[0020]优选地，压力控制装置是泵送装置，其使用压力在有效大气压力下将空间的状态从较小尺寸模式改变为较大尺寸模式。
[0021]优选地，冷却腔室的容积包括压力控制装置的容积，统称为系统容积。
[0022]优选地，压力控制装置将冷却腔室的容积或系统容积从容积1(V1)改变为容积2(V2)，其中V1＜V2。
[0023]优选地，压力控制装置是压力泵。
[0024]优选地，压力控制装置是活塞泵，并且活塞的运动改变了容积，其中活塞可以具有两个相对位置，其中在缩回位置，它与闭合路径和主腔室一起提供容积V2，第二或更大尺寸的模式状态，并在释放时，它折叠，限定了具有容积V1的第一模式或更小尺寸的状态。
[0025]优选地，活塞泵装置包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从热源去除热量的流体相变热管理冷却方法，所述方法包括以下步骤：A.用液相流体填充流体相变热管理冷却装置的容积为V1的冷却腔室；B.将冷却腔室的容积增加到容积V2，以使一部分流体从其液相汽化到其气相，使得在容积V2内基本上只有处于其液相的流体和处于其气相的流体；C.允许停留时间，使得与冷却腔室的加热表面接触的至少一些液相流体被汽化；和D.重复步骤A到C，其中选择步骤的时间和步骤之间的停留时间，以将热量积聚控制在选定的范围内。2.一种用于从物品中去除热量的流体相变热管理方法，所述方法包括以下步骤：在冷却腔室的闭合路径中提供冷却剂流体，使用压力控制装置将闭合路径内的容积从V1增加到V2，以将一部分冷却剂流体从其液相汽化成气相，使得在容积V2内基本上只有液相的流体和气相的流体，从而允许液相冷却剂流体至少部分汽化成气相，如此产生的冷却剂蒸气然后流向冷凝区，然后激活压力控制装置以将冷却腔室的容积从V2减小到V1，从而引起闭合路径中的压力的至少部分的增加，以便挤出或冷凝任何剩余的气相冷却剂，从而用液相冷却剂填充冷却腔室内的所有空间，并且压力控制装置操作以在部分增加闭合路径中的压力和至少部分降低闭合路径中的压力之间交替，从而使得至少一部分冷却剂在冷却腔室的冷凝区中从其液相转变为气相。3.根据权利要求1或2中任一项所述的流体相变热管理方法，其中压力泵为活塞泵。4.根据权利要求3所述的流体相变热管理方法，其中活塞泵包括与冷却腔室流体连通的主活塞泵壳体。5.根据权利要求4所述的流体相变热管理方法，其中主活塞泵壳体通过导管流体连接到冷却腔室。6.根据权利要求5所述的流体相变热管理方法，其中，导管是柔性导管。7.根据权利要求4所述的流体相变热管理方法，其中活塞泵由致动装置例如线性致动装置可移动地操作。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的流体相变热管理方法，其中偏压装置可操作地附...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尔科姆，
申请(专利权)人：马尔科姆，
类型：发明
国别省市：