(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210870542.9 (22)申请日 2022.07.22 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 罗凯　智若阳　秦侃　黄闯　 王瀚伟　张佳楠　 (74)专利代理 机构 西安弘理专利事务所 61214 专利代理师 赵燕秋 (51)Int.Cl. H05K 7/20(2006.01) (54)发明名称 基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷 却系统 (57)摘要 本发明公开了基于相变微胶囊悬浮液的有 机朗肯循环冷却系统， 由循环泵a输出端依次通 过管路连接 换热管路、 冷凝器、 循环泵b、 回热器、 循环泵a输入端， 形成闭合循环回路， 回热器输入 端还连接单向阀输出端， 单向阀输入端连接冷凝 器入口处的管路， 所有管路中填充相变微胶囊悬 浮液； 利用相变微胶囊悬浮液具有低于电子元器 件临界工作温度的相变温度， 通过有机朗肯循环 与相变微胶囊悬浮液的结合实现了对微电子系 统的冷却， 与传统的冷却方式相比冷却效果更 好， 具有较高的操作安全性。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115361837 A 2022.11.18 CN 115361837 A 1.基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统， 其特征在于， 由循环泵a(7)输出 端依次通过管路连接换热管路(3)、 冷凝器(4)、 循环泵b(8)、 回热器(5)、 循环泵a(7)输入 端， 形成闭合循环回路， 所述回热器(5)输入端还连接单向阀(6)输出端， 所述单向阀(6)输 入端连接冷凝器(4)入口处的管路， 所有管路中填充相变微胶囊悬浮液。 2.根据权利要求1所述基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统， 其特征在于， 所述相变微胶囊悬浮液包括水和相变微胶囊， 所述相变微胶囊的质量分数为20 ‑30％。 3.根据权利要求2所述基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统， 其特征在于， 所述相变微胶囊形态为球 状， 粒径为310 ‑320nm。 4.根据权利要求3所述基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统， 其特征在于， 所述相变微胶囊包括芯材(1)和 包覆在芯材(1)外的壁材(2)， 所述壁材(2)为密胺树脂， 所 述壁材(2)厚度为3 5‑42nm， 所述芯材(1)为 正十八烷。 5.根据权利要求2所述基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统， 其特征在于， 所述相变微胶囊的熔点 为24.56～30.72℃。 6.根据权利要求1所述基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统， 其特征在于， 所述换热管路(3)内部 工质通道采用 “回”字型或“之”字型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115361837 A 2基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环冷却系统 技术领域 [0001]本发明属于相变冷却设备技术领域， 具体涉及基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯 循环冷却系统。 背景技术 [0002]随着微电子机械系统的迅速发展， 各类大容量、 高性能的服务器成为大数据时代 不可或缺的单元， 作为服务器的中枢大脑， CPU对温度的依赖性也很大。 有研究表明， CPU温 度每升高1℃， 其可靠性就下 降约25％。 目前， 在微电子行业中， 风冷是主要采用的冷却方 式。 不论是小 型家用电脑， 还是涉及巨量计算的大型服务器， 所采用的冷却方式大多还是风 冷， 这是由于相比较于水冷或其他冷却方式， 风冷在结构上更加简单、 能源消耗较小且冷却 面积大， 另一个更重要的原因是电子元器件对于导电液体的敏感性导致水冷等方式在实际 应用中难以实现。 水在常温常压下的比热为4.2kJ/kg， 远远小于其潜热2260kJ/kg， 因此在 作为循环冷却工质时， 水在低于其相变 温度范围内工作的换热能力远远小于其工作在相变 温度的换热能力。 而电子元器件的极限工作温度一般不超过90℃， 工质水难以达到其相变 温度。 电子元器件在结构尺寸上比较小， 为增加接触面积， 所采用的冷却管道尺寸也比较 小， 往往采用毫米级变截面微通道进行换热， 因此带来的压降损失使微通道前后端压力差 大， 微通道内部压力变化剧烈， 对冷凝系统材料耐压性能的要求也有 所提高， 这使 得微通道 水冷在实际应用中面临着巨大 的困难。 事实上， 现存的芯片水冷冷却模式的冷却效果与风 冷冷却效果相差不大， 但其 成本较风冷高； 且风冷的散热能力较低， 很难应用到未来高热流 密度微电子系统的散热， 微 通道水冷的技 术结构较为复杂。 发明内容 [0003]本发明的目的是提供基于相变微胶囊悬浮液的有机朗肯循环 冷却系统， 通过固液 相变对微电子系统进行相变冷却， 提高微电子系统的散热性。 [0004]本发明所采用的技术方案是， 基于相变微胶囊悬浮液的有机 朗肯循环冷却系统， 由循环泵a输出端依次通过管路连接换热管路、 冷凝器、 循环泵b、 回热器、 循环泵a输入端， 形成闭合循环 回路， 回热器输入端还连接单向阀输出端， 单向阀输入端连接冷凝器入口处 的管路， 所有管路中填充相变微胶囊悬浮液。 [0005]本发明的特点还在于： [0006]相变微胶囊悬浮液包括水和相变微胶囊， 相变微胶囊的质量分数为20 ‑30％。 [0007]相变微胶囊形态为球 状， 粒径为310 ‑320nm。 [0008]相变微胶囊包括芯材和包覆在芯材外的壁材， 壁材为密胺树脂， 壁材厚度为35 ‑ 42nm， 芯材为 正十八烷。 [0009]相变微胶囊的熔点 为24.56～30.72℃。 [0010]换热管路内部 工质通道采用 “回”字型或“之”字型。 [0011]本发明有益效果是：说　明　书 1/3 页 3 CN 115361837 A 3