[发明专利]一种两相流制冷系统用涡旋式工质泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于电子冷却两相流制冷系统的动力装置，尤其涉及一种两相流制冷系统用涡旋式工质泵。

背景技术

进入21世纪以来，电子技术得到迅猛发展。电子设备在功率越来越大的同时，体积也变得越来越小，不可避免的产生了高热流密度。高温将会对电子设备产生显著的不利影响。从1990年到2000年的时间里，微处理器的特征尺寸从0.35纳米减小到了0.18纳米。电子器件的高度集成、封装密度以及不断提高的工作频率，使得电子器件的热流密度迅速升高。研究表明，电子设备的失效原因超过55%是由温度过高引起的（其余因素为灰尘6%，湿度19%，振动20%），而电子设备的运行实践表明，随着温度的增加，电子元器件的失效率呈指数增长，甚至于对于某些电子器件来说，环境温度每升高10℃，其失效率会增大至一倍以上。因此，电子设备的冷却就显得至关重要。两相流蒸发冷却技术属于间接液冷技术的范畴，是近年来电子设备冷却最新的发展方向。随着电子设备的功率进一步加大以及体积的进一步缩小，传统的冷却技术已经越来越难以满足当下的冷却要求。随着电子设备未来高发热量、高热流密度、复杂回路及高控温精度的发展趋势，两相流蒸发冷却系统为必然的发展趋势。

对于较小封装的电子设备，采用风冷技术，也就是强迫空气对流技术，空间问题就显得不够了。而水冷技术对于高功率的电子设备具有与生俱来的缺点。由于水的导电性，如果发生泄漏的话，会使电子设备发生灾难性的事故，甚至会引起生命危险。同时，由于传统水冷方式是利用显热来进行冷却，当水从一个冷板流过时，吸收了电子器件所产生的热量，导致水的温度上升，于是当它流过下一个冷板时，冷却效果相比于前一个就会有所下降。

两相流蒸发冷却技术则是一种新型的冷却技术。这对于大功率的电子设备冷却技术而言是一种革命性的创新，可以使电子设备在一半的空间内输出于两倍于原来的功率。

相比于传统的电子冷却技术，两相流蒸发冷却系统有着其不可比拟的优势。

1）安全性。

内部运行工质为不导电的制冷剂，其化学性质稳定且惰性，即使泄漏，也不会对电子器件和人身安全造成伤害。

2）高效性。

由于两相流蒸发冷却系统主要是利用制冷剂的潜热吸收热量，可以在很大程度上提高电子器件的热流密度。也就意味着在相同的热流密度的条件下，使用两相流蒸发冷却系统可以在更小的体积下提供更显著的制冷效果。更为具体的说，一个3L/min流量的水冷系统所能提供的散热量，仅仅使用0.05L/min的两相流冷却系统就可以达到。更小的流量也就意味着更小的体积。

3）自我优化型。

由于复杂多变的环境条件和工况需求，大部分情况下，电子器件的功率以及发热量并不是一个常量，这对于风冷或者水冷技术来说就是一个无法满足的要求。然后两相流蒸发冷却系统却可以通过沸腾更多或者更少的制冷剂来匹配随时变化的发热量。同时，由于蒸发器中工质处于两相状态，所以电子器件的温度将会保持在同一个数值，这也是其他冷却技术难以达到的效果。

从电子设备的发展趋势记忆国内外对两相流蒸发冷却系统的研究现状来看，两相流蒸发冷却系统的研究仍处于起步阶段。国外研究的方向仍然局限在国际空间太空站中的冷却需要，尚未普及到大功率的电子设备，而国内尚没有典型的由工质泵和制冷剂组成的循环回路。对两相流冷却技术制约的最大因素是缺少一个可以商业应用的工质泵。目前国内市场尚无自主研发的可以输送液态制冷剂的工质泵。因此，两相流冷却系统用工质泵的开发具有很高的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两相流制冷系统用涡旋式工质泵，解决可两相流制冷系统在内部高工作压力且两相混输状态下提供运行动力的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括机架、主轴、防自转机构以及相互啮合的动涡盘和静涡盘，静涡盘固定在机架上，动涡盘的内侧型线壁面与静涡盘的外侧型线壁面形成有第一压缩腔，动涡盘的外侧型线壁面与静涡盘的内侧型线壁面形成有第二压缩腔，动涡盘与防自转机构相接，主轴穿过防自转机构与动涡盘相连，动涡盘在主轴的驱动下能够围绕静涡盘平面转动，动涡盘拖动防自转机构运动；

静涡盘的内侧型线壁面末端与动涡盘的外侧型线壁面相分离，静涡盘的内侧型线壁面与动涡盘的外侧型线壁面相接触时，第二压缩腔与机架上开设的进气口相通；

动涡盘的内侧型线壁面末端与静涡盘的外侧型线壁面相分离，动涡盘的内侧型线壁面与静涡盘的外侧型线壁面相接触时，第一压缩腔与机架上开设的进气口相通；