CN114829753A - 流体相变热管理装置和方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

流体相变热管理装置和方法

技术领域

本发明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。

特别地，本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

在本发明的一种形式中，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。

在本发明的另一形式中，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。

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。

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。

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。

优选地，冷却剂流体占据整个冷却腔室。

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，本发明的方法是在两种模式之间重复循环。

据此，本发明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，本发明的方法是在两种模式之间重复转换。

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。

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。

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。

优选地，压力控制装置是压力泵。

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。

优选地，活塞泵装置包括与冷却腔室流体连通的主活塞泵壳体。

优选地，主活塞泵壳体通过允许流体以闭合路径在它们之间流动的导管流体地连接到冷却腔室。

优选地，导管是柔性导管。

优选地，活塞泵具有柱塞/活塞头，其由致动装置可移动地操作，致动装置例如线性致动装置可以是气缸。

优选地，偏压装置可操作地连接到压力控制装置，以将向下的力(压力P1)施加到冷却剂流体。

优选地，压力控制装置是容积泵。

优选地，容积泵是往复式容积泵。

优选地，压力控制装置的操作增加冷却腔室的容积，以将冷却剂流体上的压力降低到P2。

优选地，冷却腔室与闭合路径和泵腔室形成封闭系统。

在本发明的又一个实施方式中，存在一种用于从热源去除热量的流体相变热管理冷却方法，该方法包括以下步骤：

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，以使一部分流体从液相蒸发成气相，使得在容积V2内基本上只有液相流体和气相流体；

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蒸发；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。

在本发明的另一个实施方式中，有一种用于从物品去除热量的方法，该方法包括以下步骤：通过闭合路径向冷却腔室提供冷却剂，通过压力控制装置降低闭合路径内的压力，导致在冷却剂上方形成基本上仅包含冷却剂蒸汽的空间，允许冷却剂至少部分汽化，汽化的冷却剂然后流到冷凝区域/地带，然后启动压力控制装置以使得闭合路径中的压力至少充分增加，以迫使任何剩余的气相冷却剂排出或冷凝，从而用液相冷却剂填充冷却腔室内的所有空间。

在本发明的另一形式中，存在一种流体相变热管理装置，包括：压力控制装置；冷凝器；与压力控制装置和冷凝器流体连通的冷却腔室；液体冷却剂基本上填充冷却腔室；压力控制装置可操作以使冷却腔室内的液体冷却剂流体的压力从第一压力P1变化到第二压力P2，并使一部分液体冷却剂蒸发。

在本发明的另一种形式中，存在一种流体相变热管理冷却方法，其中存在由封闭结构限定的可调节空间，其包括待冷却的热源、液化室主体，以及一种用于蒸汽冷凝的热交换器，在一种调节模式下，可调节空间基本上充满液体主体，而在第二种调节模式下，可调节空间具有额外空间，该额外空间基本上只充满液体的蒸汽，本发明的方法实现在两种模式之间重复转换的步骤。

操作压力控制器以在步骤中交替，其中这些是在部分降低闭合路径中的压力和至少部分增加闭合路径中的压力之间选择的，以使需要冷却的表面保持湿润足够的时间，以将温度变化保持在选定的范围内。

在本发明的某些实施方式中，冷却腔室的区域或部分由具有高导热性的材料组合物构造或制成，材料组合物可以包括钢、铜或铝或其他合适的材料。

在其他某些实施方式中，冷却剂材料是适用于热管理或冷却系统应用的流体材料。

优选地，冷却剂选自冷却剂组(例如水、烃基冷却剂和可安全地直接用于电子部件的专用流体)中的至少一种。

在热管理装置、系统或方法的某些实施方式中，有多个冷却腔室。

优选地，压力控制装置可连接到外部电源。

优选地，冷凝区域/地带包括冷凝器装置，该冷凝器装置适合于冷凝冷却剂。

优选地，冷凝器装置被结合为冷却腔室的一部分。

在本发明的某些实施方式中，待冷却的制品可以是计算机芯片、主板、CPU或其他相关的计算机电子制品、发热发动机、塑料模制装置，特别是例如在注塑系统中使用的模具，其中需要从系统中去除热量以减少循环时间。

在其他实施方式中，本发明可以包括一个以上的泵，例如，几个泵可以串联工作，以便产生必要的压力差和/或压力差的频率。

附图说明

为了更好地理解本发明，现在将参考附图仅通过非限制性示例来描述某些实施方式，其中；

图1示出了相变热管理装置的基本部件在第一位置的截面图，其中系统中的压力处于第一压力下；

图2是与图1相同的视图，压力控制装置处于激活位置，使得系统中的压力降低到第二压力，第二压力小于第一压力；

图3是图2中A部分阀门的特写视图；

图3是图2中B部分阀门的特写视图；

图4是作为与主体分离的模块的冷凝器部分的特写视图。

具体实施方式

在整个申请中使用的术语“压力控制装置”、“泵装置”、“真空装置”和“压差装置”是指能够控制或改变系统内压力的机构或装置。这种机构可以包括泵送装置，例如但不限于容积泵、活塞泵或能够为填充限定容积或区域/地带的冷却剂流体产生压力差的其他这种合适的泵送机构。

在整个说明书中使用的术语“第一压力”、“第一水平压力”、“P1”是指大于第二压力的压力水平。

在整个说明书中使用的术语“第二压力”、“第二水平压力”、“P2”是指小于第一或初始压力的压力水平。

术语“汽化潜热”或“蒸发热”是必须添加到流体物质中以将一定量的该流体物质转化为气体的热量。

在整个说明书中使用的术语“容积1”、“V1”、“容积2”、“V2”是指可以包括冷却腔室、活塞室和任何其他流体地连接容积的容积之和的容积，其中“容积1”、“V1”小于“容积2”、“V2”。

现在参考图1，它示出了本发明的相变热管理装置10的实施方式的横截面侧视图，其包括一个主体，所述主体具有具有外表面26和内表面27的顶板25、底座30以及压力控制装置37(例如线性致动装置，其可以是气缸泵，其应用于塑料的模制)。

主体20包含冷却腔室35，该冷却腔室35可以由能够承受压力变化的环绕结构限定，该冷却腔室35包括垂直定向的并且在该实施方式中穿过冷却腔室的整个高度的主通道。冷却腔室35由顶板25的内表面27和底座30的内表面31限定，并尽可能完全地填充液体冷却剂。在底座30的外表面32上是至冷却腔室的多个延伸部，其代表冷却区域/地带，其通常坐落或定位成最靠近或位于需要去除热量的区域。在图1中，芯部40可移除地固定到底座30上，并且每个芯部40具有作为到冷却腔室的延伸部的内部空腔区域50。芯部41具有内部空腔50以及向外的空隙部分42，其内部空腔非常窄并且流体地连接到内部空腔50。

相应芯部(40或41)的每个内部空腔50通过倾斜的次要通道70流体连接到冷却腔室35。虽然在本发明中，通道是浅的且具有向上倾斜的角度，向上延伸远离内部空腔50，但次要通道的其他角度也被认为落入本发明的范围内，在一些实施方式中，向上延伸的成角度的次要通道70是有利的。

与冷却腔室35的通道流体连接的是压力控制装置37。

在本实施方式中，压力控制装置37是往复式容积泵，其包括可操作地连接到轴82的活塞头80，轴82又可操作地连接到安装在表面91上的致动器机构90。压力控制装置37包括主壳体85，活塞头80紧密配合在该主壳体85内，使得活塞头80的侧面对壳体85的内侧壁形成紧密密封。导管90流体地连接壳体85的腔室87与冷却腔室35。

致动器90的操作推动轴82和活塞头80向上并远离壳体85的基部89，从而将系统的容积从V1增加到V2，从而在冷却腔室35和芯部40和41的流体连接的内部空腔50内的冷却剂流体上产生压力降低。由于冷却剂流体基本上完全填充相变热管理装置10的腔室的内部容积，因此压力的降低被施加到所有表面。当致动器90运行时，它使得轴82和活塞头80以往复方式运行，交替地在第一位置和第二位置之间移动活塞头80，在第一位置它向冷却剂流体施加力，迫使它离开腔室87或停留在腔室87中的流体表面上，在第二位置它将冷却剂流体吸入腔室87。

在容积为V1的第一位置，系统中的压力称为P1。当活塞头80被向上拉入主泵壳体85中时，朝向其容积为大于V1的V2的第二位置，这将起到降低系统压力的作用，将系统中的冷却剂流体吸入主泵壳体85中并因此导致系统中的压力降低到P2。在本发明中P1＞P2。

冷却剂流体，例如水，被放置到系统10中，尽管其他冷却剂介质被认为落入本发明的范围内。冷却剂流体填充整个冷却腔室35，包括芯部40和41的内部空腔50。在图1中，包括冷却腔室35、芯部(40和41)的内部空腔和壳体85的腔室87的系统的内部压力是第一压力P1。当活塞80处于向下位置时，会出现这种压力，迫使腔室87中的任何气体/液体向外通过导管90并进入冷却腔室35，并且为了安全和有效的操作，压力根据需要可以很高。

如图2所示，在运行中，系统启动致动器90运行，使活塞头80缩回到主活塞泵壳体85中，从而使包括冷却腔室35、活塞泵腔室87的系统的内部容积(也称为系统容积)增加。由于它是一个闭合路径系统，系统容积的容积从第一容积V1到第二容积V2的增加，会将压力从P1(即冷却剂流体的初始启动压力)立即减小到冷却剂流体上的并因此通过次要连接通道70穿过芯部40的内部空腔50的整个内表面并进入主体腔室35的较低压力P2。

当物品例如在运行中的注塑模具装置中加热时，并且热量通过模制循环产生进入模具主体和模制表面100，热能被传递通过冷却芯部40并进入到内部空腔50的冷却剂流体中。压力的降低会影响所有连接的内部表面，因此在产生热量的那些表面处的冷却剂流体将处于降低的压力，导致冷却剂流体中的热能立即转化为蒸发潜热，在那个空腔中的冷却剂流体将“沸腾”并且所产生的蒸汽将朝向冷凝器110上升，在冷凝器110中它将被转换回其液相。

一旦冷却剂蒸汽已经被冷凝器110冷凝，它就会沿着返回导管(未示出)行进，以在冷却腔室35的下端重新引入。随着系统中的压力下降到P2并且冷却剂流体开始汽化，这种效应是等温过程，因为汽化的冷却剂从冷却腔室带走热量而不影响冷却剂的温度。所得到的汽化冷却剂然后通过冷却腔室35的有角度的次要连接通道70从芯部40的内部空腔50中抽出，由此它可以移动到冷凝器以重新形成液相冷却剂。

在一些实施方式中，冷凝器110可存在于例如位于冷却腔室35的105的上端的冷凝部分120处，以促进冷却剂流体的冷凝。

在该时间段结束时(此时活塞头80被撤回到主活塞泵壳体中)，致动器90再次启动以迫使活塞头80朝向端部89，从而减少系统中的总容积并因此使得系统中和汽化的冷却剂流体上的压力增加，所述增加足以使汽化的冷却剂流体从气相冷凝回液相。

活塞头80从其如图1所示的第一位置到其在图2中的第二位置的变化被认为是单个循环，并且致动器90可以由计算机控制，以每单位时间内期望数量的循环周期激活。例如，在某些情况下，致动器的循环周期可能会影响活塞头80在其第一和第二位置之间的移动一段时间，例如五秒：

冷却剂流体上的静止压力P1；

将系统容积从V1变为V2，从而导致压力降低(泵启动以向冷却剂流体施加拉力)；

冷却剂流体膨胀时间1秒，冷却剂流体上的压力降至P2；

停留时间3秒，冷却剂流体上的压力为P2；

压力恢复正常，将系统容积从V2变为V1，导致冷却剂流体压力增加至P1一秒。

根据需要，可以可操作地控制循环周期，以根据应用的需要增加或减少设定的次数。在压力控制装置37的每个循环中，当系统中的压力下降时，芯部40的内部空腔50或系统中其他地方的已吸收热量的冷却剂随后蒸发，从而导致热量被带走。

在一些实施方式中，阀机构160可以定位在通过通道47与冷却腔室35连通的主体20上，阀机构160包括在腔室180中的浮阀170，其具有轴向对齐的针状突起190和191并且成形为分别安装在针阀座192和193内。当浮阀主体170在腔室180中向上升时，上部针190装配到针座192中，当浮阀主体170在腔室180中下降时，下部针191装配到针座193中。这种阀机构提供了排放点，也可以用作气锁组件，因此当系统中的压力增加时，阀向上移动以将针190固定到针座192中。这用于在冷却腔室和环绕结构中的相关空间中提供空气排放。空气可以通过简单的空气泄漏或液体冷却剂中溶解空气的释放进入系统。发现的是，在大多数情况下，再循环动作足以通过通风孔去除任何空气污染物。通过这种方式，该过程将保持对热源所有部分的访问，并有效地去除热量。

在活塞头80上有一个具有浮阀210的活塞头阀200，该浮阀210具有通过通道213、下部针215和下针座220与活塞腔室87流体连通的内部腔室212。浮阀210上的针230延伸穿过孔240。侧端口230延伸穿过活塞头阀200的壁，以允许任何进入腔室212的流体逃逸到活塞头80上方的空间中。这保持了液位以提供气锁。

在一些实施方式中，如图4所示，冷凝器部分260与主体10分离并通过导管265流体连接至主体腔室35的通道，或者替代地直接连接至主体10，使得它可以根据维护需要进行连接和移除。

偏压装置，例如空气支柱或类似物，可以连接到活塞的头部80或轴82，以将头部80偏压到其初始起始位置，从而对系统内的冷却剂流体施加力。

流体相变热管理冷却方法，包括以下步骤：

·将液体引入流体相变热管理冷却装置100的冷却腔室35中，直到冷却腔室35基本上充满液体；

·增加冷却腔室和任何流体连接的腔室(例如活塞腔室)和任何连接导管的容积；

·允许与冷却腔室的加热表面接触的待汽化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，以将热量积聚减少到选定的程度。

冷却腔室35的加热表面，是流体相变热管理冷却装置100的外表面32的芯部40和41，其暴露并与加热的成型材料接触。用液体填充冷却腔室35的方法以这样的方式执行，使得包括芯部40和41的内部空腔50的冷却腔室35的内表面至少基本润湿。

系统中任何不需要的气体都可以通过最上面的排气口排出，当活塞移动到P1且腔室容积减小到V1时，该排气口将允许气体释放到大气中。

正如现在应该看到的，本发明提供了一种热管理方法和装置，通过降低冷却腔室内的压力以使冷却剂流体或其一部分在低温下蒸发，从而以有效的方式冷却热源。

热管理方法和装置可用于需要去除热量的许多情况，并使用相对简单的结构和配置。

一种流体相变热管理冷却方法，其中存在一个由封闭结构限定的可调节空间，该空间包括待冷却的热源、液化腔室主体和提供蒸汽冷凝的热交换器，该可调节空间在一种调节模式中基本上填充液体主体，而在第二种调节模式中，具有基本上仅填充液体蒸汽的额外空间，本发明的方法实现在两种模式之间重复转换的步骤。

·一种用于从热源去除热量的流体相变热管理冷却方法，该方法包括以下步骤：

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，以使一部分流体从液相蒸发到气相，使得在容积V2内基本上只有液相流体和气相流体；

C允许停留时间，其用于与冷却腔室的加热表面接触的待汽化的至少一些液相流体；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限度内。

·一种用于从物品中去除热量的流体相变热管理方法，该方法包括以下步骤：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，以将冷却剂流体的一部分从其液相汽化到其气相，使得在容积V2内基本上只有液相的流体和气相的流体，从而允许液相的冷却剂流体至少部分汽化为气相，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压力的至少部分增加，以迫使任何剩余的气相冷却剂排出或冷凝，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，从而导致至少一部分冷却剂在冷却腔室的冷凝区从其液相转变为气相。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中压力泵为活塞泵。

·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。

·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。

·流体相变热管理方法，其中导管是柔性导管。

·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。

·以上任一项的流体相变热管理方法，其中，偏压装置可操作地附接到压力控制装置，以向冷却剂流体施加向下的力(压力P1)。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中压力控制装置的操作增加冷却腔室的容积，以将冷却剂流体上的压力降低到P2。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中冷却腔室形成封闭系统。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中冷却剂选自冷却剂组中的至少一种，例如水、烃基冷却剂或其混合物，或在电子电路中安全使用的专用流体。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中压力控制装置可连接到外部电源。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中冷凝区包括适于冷凝冷却剂蒸气的冷凝器。

·流体相变热管理方法，其中冷凝器与冷却腔室分离并且与冷却腔室流体连接。

·上述任一项的流体相变热管理方法，其中，所述物品可以是计算机芯片、主板、CPU或其他相关的计算机电子物品、发热引擎、成型装置。

·一种流体相变热管理装置，包括压力控制装置；冷凝器；与压力控制装置和冷凝器流体连通的冷却腔室；基本上填充冷却腔室的液体冷却剂；压力控制装置可操作以使冷却腔室内的液体冷却剂流体上的压力从第一压力P1变化到第二压力P2，并使一部分液体冷却剂蒸发。

·流体相变热管理装置，其中压力控制装置是压力泵。

·流体相变热管理装置，其中压力泵是活塞泵。

·流体相变热管理装置，其中活塞泵具有活塞头，该活塞头由致动装置例如线性致动装置可移动地操作。

·采用上述方法的流体相变热管理装置。

Claims (20)

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1-7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接到压力控制装置，以向冷却剂流体施加向下的力(压力P1)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的流体相变热管理方法，其中压力控制装置的操作增加了冷却腔室的容积，以将冷却剂流体上的压力降低到P2。

10.根据上述权利要求中任一项所述的流体相变热管理方法，其中冷却腔室形成封闭系统。

11.根据上述权利要求1-10中任一项所述的流体相变热管理方法，其中冷却剂选自冷却剂组中的至少一种，例如水、烃基冷却剂或其混合物，或在电子电路中安全使用的专用流体。

12.根据上述权利要求1-11中任一项所述的流体相变热管理方法，其中压力控制装置可连接到外部电源。

13.根据上述权利要求2-12中任一项所述的流体相变热管理方法，其中冷凝区包括适于冷凝冷却剂蒸气的冷凝器。

14.根据权利要求13所述的流体相变热管理方法，其中冷凝器与冷却腔室分离并且与其流体连接。

15.根据上述权利要求中任一项所述的流体相变热管理方法，其中物品可以是计算机芯片、主板、CPU或其他相关的计算机电子制品、发热引擎、成型装置。

16.一种流体相变热管理装置，包括：

压力控制装置；

冷凝器；

与压力控制装置和冷凝器流体连通的冷却腔室；

基本上填充冷却腔室的液体冷却剂；

压力控制装置可操作，以使冷却腔室内的液体冷却剂流体上的压力从第一压力P1变化到第二压力P2，并使一部分液体冷却剂蒸发。

17.根据权利要求16所述的流体相变热管理装置，其中，压力控制装置是压力泵。

18.根据权利要求17所述的流体相变热管理装置，其中压力泵是活塞泵。

19.根据权利要求18所述的流体相变热管理装置，其中活塞泵具有活塞头，所述活塞头由致动装置例如线性致动装置可移动地操作。

20.根据权利要求16所述的流体相变热管理装置，采用根据权利要求1-18中任一项所述的方法。

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