CN105491854B - 一种多方向出口射流散热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多方向出口射流散热器，包括从上而下平行设置的若干片振动片；每相邻的两层振动片之间均设置一个匚字形结构的框架，每个匚字形结构的框架的开口方向能够作360度水平调整；相邻的两片振动片通过其之间的框架形成腔体结构，框架的开口作为所述腔体的出风口；射流散热器的厚度与射流散热器整体宽度的比值为0.03‑0.1。本发明提供的一种多方向出口射流散热器，功率低、体积小、结构简单、控制方便，可以产生多股不同方向的射流，满足了某些特殊需求，增强了射流效果。

Description

一种多方向出口射流散热器

技术领域

本发明主要涉及散热领域，具体涉及一种合成零质量射流的多膜多方向出口压电式合成射流散热器。

背景技术

合成射流技术是出现于20世纪90年代的新型流动控制技术，自从出现以来，合成射流技术在航空航天领域得到了极大的利用，如对机翼气动力的控制，此外也有对流动混合、电子元件的主动散热等领域的研究。

合成射流一般由合成射流激励器作为部件，合成射流激励器根据驱动方式、大小等有不同种类，但原理都大同小异。合成射流激励器振动膜产生周期性振动，使腔体的体积产生周期性的减小增大，从而在喷射口周期性地吸气、喷气，整个周期包括两个过程：喷气过程和吸气过程。喷气过程中，喷射孔产生的气体切割空气，在外部流场产生一对漩涡对（环），并使漩涡对（环）远离喷射口；吸气过程中，漩涡对（环）已远离喷射口，不再被吸入腔体，漩涡对（环）也渐渐远离喷射口并耗散成为湍流。周而复始，就会产生一系列向外扩散的非定常漩涡环（圆形孔口产生一圈漩涡环，细长缝孔口产生漩涡对）。合成射流最大的特点就是不需要引入额外的质量，通过孔口的净质量流量为零，因此又被称为“零质量射流”或“自偶合射流”。

合成射流激励器作为产生合成射流的产生装置，也是合成射流技术发展的核心问题，如何制作出体积小、效率高的合成射流器也是近几年研究的目标。目前，合成射流激励器主要由压电式、电磁激励式、活塞激励式等几类，它们各有各的优点，其中压电式合成射流激励器因具有体积小、结构简单、控制方便等优点，成为研究最多，最具应用前景的一种激励器。

随着信息产业的迅速发展，微电子器件趋向于高集成、高性能、微型化发展，同时增加了微电子器件的散热压力，使散热成为了集成电路技术发展的瓶颈。合成射流因为其特殊的流场特征和夹带能力，成为了强化散热的新的研究方向。

发明内容

发明目的：为了解决上述问题的不足，本发明提出了一种多方向出口射流散热器，用于各类超薄的电子设备的散热时增强射流散热效果。

技术方案：一种多方向出口射流散热器，包括从上而下平行设置的若干片振动片；每相邻的两层所述振动片之间均设置一个匚字形结构的框架，每个所述匚字形结构的框架的开口方向能够作360度水平调整；相邻的两片振动片通过其之间的框架形成腔体结构，框架的开口作为所述腔体的出风口；所述射流散热器的厚度与所述射流散热器整体宽度的比值为0.03-0.1。

进一步的，所述振动片包括金属片，所述金属片中央粘有压电陶瓷片；所述压电陶瓷片与所述金属片的直径比为0.4-0.9。

进一步的，所述多方向出口射流散热器的振动片数量为三片，并形成两个开口相差90度的出风口；振动片的侧边上包覆有L型壳体，所述多方向出口射流散热器上表面和下表面均设有壳盖，所述壳盖固定在所述L型壳体上。

有益效果：本发明提供的一种多方向出口射流散热器，通过对振动片输入交流信号，使振动片弯曲变形从而使振动片与中间层形成的腔体体积发生变化，使腔体内的空气通过出风口产生多方向的射流，多膜结构增强了射流效果，结构紧凑、占用体积小、功率低、控制方便，适用于各种电子产品的强制散热领域。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的实施例1的剖面示意图；

图4、图5为本发明的工作原理图；

图6为本发明的实施例2剖面示意图；

图7为本发明的爆炸视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释。

实施例一：

本实施例的多方向出口射流散热器包括三片振动片、两片框架、两片壳盖和一个壳体。如图1、图3所示，包括从上而下平行设置的第一振动片1、第二振动片2、第三振动片3；第一振动片1和第二振动片2之间以及第二振动片2和第三振动片3之间均设置一个匚字形结构的框架，第一振动片1和第二振动片2通过框架形成第一腔体4，第二振动片2和第三振动片3通过另一框架形成第二腔体5，两个匚字形结构的框架的开口方向水平相差90度，匚字形结构的框架未封口的边为出风口，两个匚字形结构的框架的开口分别作为第一腔体4和第二腔体5的出风口。

除出风口外的振动片的边被壳体8包覆着，壳体8的两端端部位置均设有用于固定装置的螺孔9，壳体8的表面设有壳盖10，壳盖10与振动片大小相同，用于保护振动片不受外力的损坏。

壳体8、壳盖10以及匚字形结构的框架可以为同种材料，也可以用不同材料，一般为非柔性的、易加工的硬质材料，包括铜、铁等金属材料或有机玻璃、塑料等有机材料或其它可以使用的材料，且厚度值远小于边长值，呈片状，特别的框架也可以使用其它柔性材料，如PP、PVC、橡胶等。

射流散热器的厚度与射流散热器整体宽度的比值为0.03-0.1。

振动片主要驱动方式为压电式，包括一片金属片和一片压电陶瓷片，金属片上粘有圆形压电陶瓷片，可以导电，金属片形状为圆形、方形或其他不规则形状，材料为铜、铁等弹性导电材料，压电陶瓷片形状可以为圆形或方形，材料为PZT陶瓷或其他压电材料；为了获得最优的弹性形变量，压电陶瓷片直径（或边长）与金属片片直径（或边长）的比为0.4—0.9。

金属片和压电陶瓷片分别接有一根电极导线，与激励控制装置相连，用于交流信号的输入。驱动信号的波形主要为正弦波，但不限于特定的波形，也可以为方波、三角形波、梯形波等其它符合要求的波形。

工作原理：如图4、图5所示，对三片振动片输入特定的驱动信号，驱动振动片1、2、3产生符合要求的形变，使第一腔体4和第二腔体5分别处于收缩、膨胀两种状态，当第一腔体4膨胀时，吸入气体，而第二腔体5为收缩状态，喷出气体；反之当第一腔体4收缩时，喷出气体，而第二腔体5为膨胀状态，吸入气体。且两个腔体的出口能够作360度的调整，可以产生两股相位差具有一定角度的合成射流，例如图2所示，两个腔体的出口具有一定的角度，产生了两股具有一定角度的合成射流，两股射流能在远处相互作用并融合成一股能量更高的合成射流。

实施例二：

本实施例的多方向出口射流散热器包括五片振动片、四片框架、两片壳盖和一个壳体。如图6所示，包括从上而下平行设置的第一振动片1、第二振动片2、第三振动片3、第四振动片11、第五振动片12；第一振动片1和第二振动片2之间、第二振动片2和第三振动片3之间、第三振动片3和第四振动片11之间以及第四振动片11和第五振动片12之间均设置一个匚字形结构的框架。第一振动片1和第二振动片2通过框架形成第一腔体4，第二振动片2和第三振动片3通过另一框架形成第二腔体5，第三振动片3和第四振动片11通过另一框架形成第三腔体13，第四振动片11和第五振动片12通过另一框架形成第四腔体14。

四个匚字形结构的框架可以形成四个腔体，并使框架的出口方向互相错开90度的夹角，使第一腔体4、第三腔体13的出口朝向相同方向。匚字形结构的框架未封口的边为出风口，四个匚字形结构的框架的开口分别作为第一腔体4、第二腔体5、第三腔体13以及第四腔体14的出风口。

除出风口外的振动片的边被壳体8包覆着，壳体8的两端端部位置均设有用于固定装置的螺孔9，壳体8的表面设有壳盖10，壳盖10与振动片大小相同，用于保护振动片不受外力的损坏。

壳体8、壳盖10以及匚字形结构的框架可以为同种材料，也可以用不同材料，一般为非柔性的、易加工的硬质材料，包括铜、铁等金属材料或有机玻璃、塑料等有机材料或其它可以使用的材料，且厚度值远小于边长值，呈片状，特别的借框架也可以使用其它柔性材料，如PP、PVC、橡胶等。

振动片主要驱动方式为压电式，包括一片金属片和一片压电陶瓷片，金属片上粘有圆形压电陶瓷片，可以导电，金属片形状为圆形、方形或其他不规则形状，材料为铜、铁等弹性导电材料，压电陶瓷片形状可以为圆形或方形，材料为PZT陶瓷或其他压电材料；为了获得最优的弹性形变量，压电陶瓷片直径（或边长）与金属片片直径（或边长）的比为0.4—0.9。

金属片和压电陶瓷片分别接有一根电极导线，与激励控制装置相连，用于交流信号的输入。驱动信号的波形主要为正弦波，但不限于特定的波形，也可以为方波、三角形波、梯形波等其它符合要求的波形。

工作原理：如图6所示，对五片振动片输入特定的驱动信号，驱动五片振动片产生符合要求的形变，使第一腔体4、第二腔体5、第三腔体13以及第四腔体14分别处于收缩、膨胀两种状态，当第一腔体4和第三腔体13膨胀时，吸入气体，而第二腔体5和第四腔体14为收缩状态，喷出气体；反之当第一腔体4和第三腔体13收缩时，喷出气体，而第二腔体5和第四腔体14为膨胀状态，吸入气体。两个腔体的出口能够做360度的水平调整，相邻腔体一般为90-270度，可以产生两股相位差为270度具有一定角度的合成射流，例如图2所示，两个腔体的出口具有一定的角度，产生了两股相位差为270度具有一定角度的合成射流，两股射流能在远处相互作用并融合成一股能量更高的合成射流。

此外，本发明的多方向出口射流散热器的振动片数量不限于上述实施例，形成的多个腔体出口角度可做360度水平调整，若相邻腔体的出口具有一定的角度，其能够产生两股相位差为180°且具有一定角度的合成射流，大大提高该散热器的应用范围及散热效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种多方向出口射流散热器，其特征在于：包括从上而下平行设置的若干片振动片；每相邻的两层所述振动片之间均设置一个匚字形结构的框架，每个所述匚字形结构的框架的开口方向能够作360度水平调整；相邻的两片振动片通过其之间的框架形成腔体结构，框架的开口作为所述腔体的出风口；所述射流散热器的厚度与所述射流散热器整体宽度的比值为0.03-0.1。

2.根据权利要求1所述的多方向出口射流散热器，其特征在于：所述振动片包括金属片，所述金属片中央粘有压电陶瓷片；所述压电陶瓷片与所述金属片的直径比为0.4-0.9。

3.根据权利要求1所述的多方向出口射流散热器，其特征在于：所述多方向出口射流散热器的振动片数量为三片，并形成两个开口相差90度的出风口；振动片的侧边上包覆有L型壳体，所述多方向出口射流散热器上表面和下表面均设有壳盖，所述壳盖固定在所述L型壳体上。