一种微孔散热装置

摘要

本发明涉及一种散热装置，具体是结合毛细作用和水蒸发吸热特性实现散热的微孔散热装置。包括包覆于需要散热的发热设备上的内层钢板，开设于内层钢板外侧面上的若干能够储存水的记忆合金变形区，位于内层钢板外侧面一侧的外层钢板，位于所有记忆合金变形区的内层钢板与外层钢板之间密封有环向密封垫，所述内层钢板上至少开有一个与其中一个记忆合金变形区相连通的进水口，位于相邻记忆合金变形区之间的内层钢板上开有连通相邻记忆合金变形区的水路通道。本发明利用了双程记忆合金随温度变化的变形，根据温度灵活地控制了水的流通；利用了物理学原理和毛细现象，结构简单，以水蒸发吸热来代替传统的通过水循环散热，使得散热更加高效。

权利要求

1.一种微孔散热装置，其特征在于，包括包覆于需要散热的发热设备上的内层钢板（5），开设于内层钢板（5）外侧面上的若干能够储存水的记忆合金变形区（2），位于内层钢板（5）外侧面一侧的外层钢板（1），位于所有记忆合金变形区（2）的内层钢板（5）与外层钢板（1）之间密封有环向密封垫（10），所述内层钢板（5）上至少开有一个与其中一个记忆合金变形区（2）相连通的进水口（4），位于相邻记忆合金变形区（2）之间的内层钢板（5）上开有连通相邻记忆合金变形区（2）的水路通道（3），与记忆合金变形区（2）相对的外层钢板（1）上开有连通记忆合金变形区（2）与外界环境的直径呈0.1mm的微孔（9），位于每个微孔（9）处的外层钢板（1）内侧面上设有固定支点（11），固定支点（11）上设有双程记忆合金连接杆（8），每个双程记忆合金连接杆（8）端部均固定有能够覆盖相应微孔（9）的遮挡片（7），外层钢板（1）外侧面上铺设有浸润材料层，水的温度高于双程记忆合金连接杆（8）的相变温度后能够使得遮挡片（7）离开微孔（9）。

2.根据权利要求1所述的一种微孔散热装置，其特征在于，所有记忆合金变形区（2）在内层钢板（5）上呈矩阵排列。

3.根据权利要求2所述的一种微孔散热装置，其特征在于，环向密封垫（10）内壁之间一体成型有至少一条连接密封垫（6），连接密封垫（6）与内层钢板（5）和外层钢板（1）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种微孔散热装置，其特征在于，所有连接密封垫（6）分别位于相邻列的记忆合金变形区（2）之间。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种微孔散热装置，其特征在于，所述记忆合金变形区（2）呈半球形形状。

说明书

一种微孔散热装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种散热装置，具体是结合毛细作用和水蒸发吸热特性实现散热的微孔散热装置。

背景技术

[0002] 燃油车辆的发动机、电动车辆的电动机是目前车辆的重要动力装置，在燃油或者蓄电池的化学能转换成机械能过程中，部分能量被转换成热量，发动机或电动机过热会影响自身性能，而且热辐射影响周围部件。

[0003] 常规的散热器由冷却液进液室、冷却液出液室及散热器芯等三部分构成，冷却液在散热器芯内流动，空气在散热器外通过，热的冷却液由于向空气散热而变冷，冷空气则因为吸收冷却液散出的热量而升温，依靠冷却液和空气的热交换实现散热。

[0004] 水是最常见的物质，常压下水的定压比热容为4.2kJ/(KG.℃)。水在蒸发过程中吸热，它要从周围的物体吸收热量。于是，合理地利用水蒸发吸热，能够起到高效散热的效果。

发明内容

[0005] 本发明为了解决发动机或电动机等热源高效散热问题，本发明提出一种微孔散热装置，综合利用水蒸发吸热、毛细作用、记忆合金变形等物理学原理消耗相对少量的水进行高效散热。

[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：一种微孔散热装置，包括包覆于需要散热的发热设备上的内层钢板，开设于内层钢板外侧面上的若干能够储存水的记忆合金变形区，位于内层钢板外侧面一侧的外层钢板，

[0007] 位于所有记忆合金变形区的内层钢板与外层钢板之间密封有环向密封垫，所述内层钢板上至少开有一个与其中一个记忆合金变形区相连通的进水口，位于相邻记忆合金变形区之间的内层钢板上开有连通相邻记忆合金变形区的水路通道，与记忆合金变形区相对的外层钢板上开有连通记忆合金变形区与外界环境的直径呈0.1mm的微孔，每个位于微孔处的外层钢板内侧面的上设有固定支点，固定支点上设有双程记忆合金连接杆，每个双程记忆合金连接杆端部均固定有能够覆盖相应微孔的遮挡片，外层钢板外侧面上铺设有浸润材料层，水的温度高于双程记忆合金连接杆的相变温度后能够使得遮挡片离开微孔。

[0008] 作为本发明技术方案的进一步改进，所有记忆合金变形区在内层钢板上呈矩阵排列。

[0009] 作为本发明技术方案的进一步改进，环向密封垫内壁之间一体成型有至少一条连接密封垫，连接密封垫与内层钢板和外层钢板固定连接。

[0010] 作为本发明技术方案的进一步改进，所有连接密封垫分别位于相邻列的记忆合金变形区之间。

[0011] 作为本发明技术方案的进一步改进，所述记忆合金变形区呈半球形形状。

[0012] 本发明设计的有益效果：利用了双程记忆合金随温度变化的变形，根据温度灵活地控制了水的流通；利用了物理学原理（水蒸发吸热）和毛细现象，结构简单，以水蒸发吸热来代替传统的通过水循环散热，使得散热更加高效。

附图说明

[0013] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0014] 图1是微孔散热装置的局部剖视图。

[0015] 图2是微孔散热装置的俯视图。

[0016] 图3是图2的局部放大图。

[0017] 图4是图2的半剖图。

[0018] 图5是环向密封垫与连接密封垫的连接示意图。

[0019] 图6是由双程记忆合金连杆带动的遮挡片在温度升高时的工作状态。

[0020] 图中：1-外层钢板，2-记忆合金变形区，3-水路通道，4-进水口，5-内层钢板，6-连接密封垫，7-遮挡片，8-双程记忆合金连接杆，9-微孔，10-环向密封垫，11-固定支点。

具体实施方式

[0021] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

[0022] 下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

[0023] 一种微孔散热装置，包括包覆于需要散热的发热设备上的内层钢板5，开设于内层钢板5外侧面上的若干能够储存水的记忆合金变形区2，位于内层钢板5外侧面一侧的外层钢板1，

[0024] 位于所有记忆合金变形区2的内层钢板5与外层钢板1之间密封有环向密封垫10，所述内层钢板5上至少开有一个与其中一个记忆合金变形区2相连通的进水口4，位于相邻记忆合金变形区2之间的内层钢板5上开有连通相邻记忆合金变形区2的水路通道3，与记忆合金变形区2相对的外层钢板1上开有连通记忆合金变形区2与外界环境的直径呈0.1mm的微孔9，每个位于微孔9处的外层钢板1内侧面的上设有固定支点11，固定支点11上设有双程记忆合金连接杆8，每个双程记忆合金连接杆8端部均固定有能够覆盖相应微孔9的遮挡片7，外层钢板1外侧面上铺设有浸润材料层，水的温度高于双程记忆合金连接杆8的相变温度后能够使得遮挡片7离开微孔9。

[0025] 在直径为0.1mm的微孔9，蒸馏水之类的冷却液不可以自然流出，可以通过外加介质（浸润材料）方式通过毛细作用把水吸出。为了避免固定支点11对水路通道3的影响，优选的固定支点11的高度（以图4所示方向）小于内层钢板5与外层钢板1之间的间距，其长度和宽度小于水路通道3的道宽。在本发明中，所述浸润材料层是由浸润材料制成的，所述浸润指的是水在与固体材料接触时，沿固体材料扩展而相互附着的现象。具体实施时，所述浸润材料可采用棉布，棉布具有良好的吸水性，可以把水通过微孔9吸出。棉布作为散热装置的耗材，在定期保养时候更换。具体的，密封垫（包括环向密封垫10和连接密封垫6）与内层钢板5和外层钢板1之间可通过硫化工艺固连在一起，或者可通过粘接、螺钉固连的方式连接在一起。具体实施时，密封垫可采用橡胶材料制成，保证了良好的密封性。

[0026] 有研究认为只有在管径较小时薄液膜的蒸发作用才较为明显，蒸发界面所形成的液膜厚度随管径增大而增大。管径越小，整体蒸发速率越快。且毛细孔孔径超过1mm时，水可以从毛细孔中自然流出，毛细孔孔径小于0.1mm时，需要通过加压水才能从毛细孔中流出。故选择直径为0.1mm的微孔，这个孔径不仅蒸发效果明显，而且可以通过外加介质使水流出。

[0027] 具体使用时，当内层钢板5的温度升高（高于相变温度）时，双程记忆合金连接杆8（例如镍-钛合金）发生变形，遮挡片7被收回（如图6所示），露出直径为0.1mm的微孔9，此时棉布等浸润材料可以通过毛细作用把水吸出，直径为0.1mm的微孔9露出，棉布等浸润材料通过毛细作用吸出的水增多，大量的水蒸发吸热，起到热源部件散热的作用。当温度降低（小于或等于相变温度）时，双程记忆合金连接杆8发生变形成原状，堵住直径为0.1mm的微孔9，阻止水的流通，节省水资源。为了更好的将热量传导至内层钢板5，采用导热性能良好的碳纳米管（碳纳米管具有高模量和高强度并且具有良好的传热性能）来连接车内需要散热的发热设备。本发明外层钢板1密布有直径为0.1mm的微孔9，以水蒸发吸热来代替传统的水循环散热。本发明所述的水指的是经过过滤的纯净水，过滤杂质避免堵住微孔。

[0028] 每种以一定元素按一定重量比组成的形状记忆合金都有一个相变温度。在这一温度以上将该合金加工成一定的形状，然后将其冷却到相变温度以下，人为地改变其形状后再加热到相变温度以上，该合金便会自动地恢复到原先在相变温度以上加工成的形状。百度文库资料表明：对于镍钛合金来说，各国专家研究的结果可能还有一些出入，但大致有这样一个规律，就是合金中镍的含量增加，合金的变形温度起始点和终点都下降；相反，如果合金中钛的含量增加，合金变形温度的起始点和终点都上升。比如有的专家研究的结果是这样的：当镍钛合金中，含镍和含钛的原子浓度相等时，也就是说合金中镍含量大约占55%的时候，在40℃开始生成马氏体。就是从40℃开始，合金逐渐变软，易于加工。如果把合金中的镍含量降低到54%，合金的马氏体开始生成的温度，一下子就上升到70℃。反过来，如果把合金中的镍含量增加1%，达到56%，那么，合金的马氏体开始生成温度，就会猛然下降到0℃。当镍含量再增加1%，达到57%的时候，马氏体开始生成的温度还会继续下降，达到-10℃。

[0029] 例如，北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室李艳锋等人在《中国有色金属学报》发表的《Ni含量对NiTi形状记忆合金相变及力学性能的影响》文章中提到“随着Ni摩尔分数的增加，NiTi合金相变温度降低，例如Ni50Ti50、Ni50.2Ti49.8和Ni50.4Ti49.63中不同Ni摩尔分数的NiTi合金的Ms温度分别为56℃、7℃和-13℃，这与通常认为Ni摩尔分数增加0.1％将引起合金相变温度升高10-15℃的观点基本一致”。北京有色金属研究总院柳美荣等人在《稀有金属材料与工程》中的《镍含量和铜含量对TiNiCu合金相变行为的影响》一文引言中提到“结果表明，TiNi形状记忆合金的马氏体相变温度随合金的成分、热处理规范、加工方法等不同而有所改变，其中合金的成分对相变温度的影响最大。Ni含量改变0.1at％，相变温度将变化10℃左右”。

[0030] 具体的散热装置的双程记忆合金变形温度，可以根据实际需要，调整合金中的镍含量比例，以实现合理温度散热控制。

[0031] 具体实施时，所有记忆合金变形区2在内层钢板5上呈矩阵排列。

[0032] 优选的，如图5所示，环向密封垫10内壁之间一体成型有至少一条连接密封垫6，连接密封垫6与内层钢板5和外层钢板1固定连接。连接密封垫6能够提高内层钢板5和外层钢板1之间的连接稳固性。

[0033] 具体的，如图4所示，所有连接密封垫6分别位于相邻列的记忆合金变形区2之间。

[0034] 优选的，所述记忆合金变形区2呈半球形形状。

[0035] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。