发明名称 含磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置
摘要 本发明系关于一种磁流泵操作之主动式热交换冷却装置,经利用单一或复数个磁流泵安装于热交换主体之冷流侧出口,并以导电流体产生电磁力、经密闭式具挠性之流媒管道加压后,输送给另一端之热产生元件,再行循环至热交换主体,达成热交换目的;其主要特征在:磁流泵为使用永久磁石形成稳定磁场,在与外加电流正交作用产生劳伦兹力,用以推送导电的冷却流媒,并于密封式具挠性之流媒管道组形成闭回路之热交换系统,以极低电力消耗达成高散热功率之冷却效果者。
申请公布号 TW535486 申请公布日期 2003.06.01
申请号 TW090105242 申请日期 2001.03.05
申请人 金重勋 发明人 张家源;王培仁;金重勋
分类号 H05K7/20 主分类号 H05K7/20
代理机构 代理人
主权项 1.一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,除热交换主体外,系具备有至少一组磁流泵安装于冷流侧出口附近,并将已冷却之导电流体经密闭式管道,泵送给远端之热产生元件者;其主要构件特征为:A.一热交换器主体;B.一散热鳍片组,设置于热交换器主体外;C.一内流管道组,设置于热交换器主体内;D.至少一磁流泵组,设置于热交换器主体冷流侧出口附近者;E.至少一冷却流媒管道组,其中至少有一部份具有挠性,液密地连接热交换器主体到热产生元件,并永久封着者;F.一具有高导电度的冷却流媒,密封且填满于冷却主体内。2.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该热交换器主体之材料是金属、合金、导热性陶瓷或导热性高分子所组成。3.如申请专利范围第2项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中构成该热交换器主体材料之金属或合金系选自铝、镁、铜,铝合金、镁合金、铜合金、钛合金、铁合金、镍合金,经砂模铸造、压铸、烧结、机械加工,或板片材经硬焊而成者。4.如申请专利范围第2项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中构成该热交换器主体材料之导热性陶瓷系选自氧化铝、氮化铝、氮化矽、碳化矽、碳化铝之一,经压型、烧结,或粉末射出成型、烧结而得者。5.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中散热鳍片组之制造方式为预置式浇铸、压铸、机械加工或是硬焊于热交换器主体者。6.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中冷却流媒管道组为内面具有各式曲面,且贯穿热交换主体内、最大体积占有率者。7.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之磁流泵是具有至少一对永久磁石,夹置于内流管道上下侧,且以软性磁铁包裹成磁回路,并在正交于磁场方向、且正交于流动方向,设置有相同对数之电极,提供正交于磁场方向之电流场者。8.如申请专利范围第7项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该磁流泵之较佳实施例是具有两对或两对以上之永久磁石,以磁场方向串联设置,且以软性磁铁包裹成磁回路,并夹置于内流管道上下侧,同时设置有相同对数串接式电极,提供正交于磁场方向之电流场者。9.如申请专利范围第7项或第8项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该磁流泵所使用之永久磁铁系选自稀土永磁,包括Nd2Fe14B, SmCo5and Sm(Co, Fe, Cu, Zr)7.5,以及其改良成分者。10.如申请专利范围第7项或第8项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该磁流泵所使用之软性磁铁系选自高导磁、高磁饱和之软磁材料,包括矽钢片、高导磁合金、超高导磁合金、铁钴合金,以及其改良成分者。11.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之磁流泵安装位置,位于热交换主体冷侧出口附近,可装置在主体内,也可装在其紧邻之外侧;用以推送冷却后之冷却流媒至热产生元件者。12.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中冷却流媒管道组是以液密封形式加以连结,并至少有一部份,也可以全部具有挠性,可任意弯曲、蜿蜒至待冷却之热产生元件者。13.如申请专利范围第12项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中冷却流媒管道组之管道截面形状可以是方形、椭圆形、圆形、蛇腹,或依需要设计之任意形状。14.如申请专利范围第1项或第12项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中冷却流媒管道组之材料,可以选自铝、铜、镁,其合金,或市售材料中具挠性且可密封之任何材料之一,并足以提供热交换器主体与热产生元件之液密性连接者。15.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之导电式冷却流媒是非腐蚀性高导电水溶液、高导电非水溶液、水基或非水基悬浮液,或熔点低于摄氏30度之液态金属。16.如申请专利范围第15项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中构成该导电式冷却流媒之非腐蚀性高导电水溶液,系选自包含无机强电解质如硷金属矽酸盐、含有硫酸根、硝酸根、氯氧根等的无机盐类之一者。17.如申请专利范围第15项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中构成该导电式冷却流媒之高导电非水溶液,系选自高导电性的有机电解质,导电性塑胶溶液,或无机电解质溶解于有机溶剂之一者。18.如申请专利范围第15项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中构成该导电式冷却流媒之高导电水基或非水基悬浮液,系选自微米(10-6米)或奈米(10-9米)级导电颗粒,分散、悬浮于水基或非水基溶液,所成之高导电性悬浮液者。19.如申请专利范围第18项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该微米或奈米级导电颗粒系选自金属、石墨、导电性陶瓷、导电高分子、或其混合者。20.如申请专利范围第19项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该金属颗粒系选自铜、银、金、白金、钛、锌、锡、铁、镍,贵金属、或其合金者。21.如申请专利范围第19项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该石墨颗粒系选自含碳材料,包括纯碳、热解石墨、可膨胀石墨,及其改质物。22.如申请专利范围第19项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中该导电陶瓷颗粒系选自具导电性之氧化物、硼化物、碳化物、矽化物、氮化物、或是硫属化合物。23.如申请专利范围第15项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中构成该导电式冷却流媒之液态金属是共晶钾钠合金、共晶镓锡合金、共晶镓铝合金、共晶镓银合金、共晶镓锡锌合金、或是共晶镓锡锌铝合金。24.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之内流管道组、冷却流媒管道组内壁,是经表面处理产生陶瓷涂层,以抵抗液态冷却液,特别是抵抗液态金属之侵蚀者。25.如申请专利范围第24项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之内流管道及冷却流媒管道组内壁之表面陶瓷涂层,系选自氧化物、碳化物、氮化物、矽化物、碳化物之一者。26.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中整体外部经表面处理,使粗化或高孔隙化,以增进散热面积者。27.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之冷却系统系与热产生元件上的热扩散块密接,以导出其热量者。28.如申请专利范围第1项之一种装设有磁流泵具挠性流媒管道之主动式热交换冷却装置,其中之冷却系统在设计允许的情况下,直接与热产生元接触导热,而不透过热扩散块者。图式简单说明:图一 本专利的实施例之一图二 图一的截面图图三 多工冷却的实施例之一图四 多重冷却串联的实施例之一图五 具挠性冷却管路的实施例之一图六 磁流泵的实施例之一图七 单一磁流泵实施例的三视结构图图八 二组磁流泵实施例的三视结构图图九 经计算得出之气隙磁场密度分布;使用一对永久磁石之设计方式例图十 经计算得出正视之磁力线束分布;使用一对永久磁石及C型轭铁之设计方式例图十一经计算得出之气隙磁场密度分布;使用二对永久磁石之磁路串联设计方式例图十二经计算得出正视之磁力线束分布;使用二对永久磁石及板型轭铁之串联设计方式例图十三经计算之体积流率与外加电流密度关系;此时之流体为镓金属且磁场强度为0.8T图十四经计算之流体压差与外加电流密度关系;此时之流体为镓金属且磁场强度为0.8T图十五经计算之冷却功率与外加电流密度关系;此时之流体为镓金属且磁场强度为0.8T图十六经计算之冷却功率与外加电流密度及外加电流密度关系;此时之流体为镓金属且磁场强度为0.8T图十七经计算之冷却功率与输入消耗功率之关系;此时之流体为镓金属且磁场强度为0.8T
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