一种低功耗的微型喷洒器及使用该喷洒器的芯片冷却装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于微型喷洒器领域，具体涉及一种低功耗的微型喷洒器及使用该喷洒器的芯片冷却装置。该微型喷洒器整体由上盖、下盖、第一压电振子、第二压电振子、密封圈、入口单向阀以及喷头组成；上盖、下盖从上至下依次相连；上盖与下盖之间设置有第一压电振子和第二压电振子；其喷头处设置有细长管道和蓄能腔，这为喷洒时进入的气泡提供缓冲地带并利用细长管道避免气泡直接进入泵腔，继而实现压电微喷装置的长时间可靠工作。芯片冷却装置包括微型喷洒器、散热箱、外壳、导热块、芯片、水箱以及水箱盖，其仿照人体皮肤出汗散热的方式，通过喷洒充分吸热的水到散热表面，进而蒸发实现散热效果。

A low power micro sprayer and a chip cooling device using the sprayer

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗的微型喷洒器及使用该喷洒器的芯片冷却装置
本技术属于微型喷洒器领域，具体涉及一种低功耗的微型喷洒器及使用该喷洒器的芯片冷却装置。
技术介绍
喷洒器作为一种常用器件已广泛应用于农林、园艺、消防、医疗等领域，如中国专利CN107711445A提出了一种草坪喷洒器，其通过设置旋转工作台提高了喷洒区域；中国专利CN207613018U提出了一种农药喷洒器，其通过潜水泵将农药自动输出，替代了传统手摇式喷洒，大大提高了工作效率。但现有喷洒器仍存在一些不足，例如：1、传统喷洒头工作时需要外加压力，在没有水压的环境下无法工作；2、喷洒器采用电机驱动，结构复杂、体积大、集成度低且功耗高。近年来，随着压电驱动技术的快速发展，以压电陶瓷为核心的压电驱动方式正逐步得到应用，由于压电陶瓷能够进行稳定输出，具有响应速度快、能耗低、能量密度高、结构简单、无电磁干扰、易于控制等特点，因此，将压电技术用于喷洒器的驱动能有效解决上述问题从而具有较好的应用前景。同时，随着芯片的集成度和性能不断提高，芯片冷却在电子产品设计开发中占有重要的地位，人们对芯片冷却装置也提出了更高的要求。
技术实现思路
：针对现有喷洒器存在的不足，本技术提出了一种体积小、结构简单、集成度高、重量轻且无电磁干扰的低功耗的微型喷洒器及使用该喷洒器的芯片冷却装置。本技术采用的技术方案是：芯片冷却装置整体由微型喷洒器、散热箱、外壳、导热块、芯片、水箱以及水箱盖构成；所述散热箱与外壳连接，散热箱的主体穿过外壳，伸入电子设备内部；所述散热箱内部设置有内腔；所述内腔底部表面设置有凸起结构，凸起结构的设置可以增加散热面积；所述散热箱的底部设置有环形水路，通过环形水路将热量充分导入到喷洒的水中；所述散热箱左侧设置有水箱，水箱内装有蒸馏水；所述水箱顶部设置有水箱盖；所述水箱底部设置有入口通道；所述入口通道一端与水箱内部蒸馏水连通、另一端与环形水路的入口端连通；所述散热箱右侧设置有出口通道；所述出口通道一端与环形水路的出口端连通、另一端与微型喷洒器的入口连通；所述微型喷洒器安装在散热箱顶部，微型喷洒器朝向内腔喷洒；所述散热箱顶部设置有散热孔；所述散热孔连通内腔和外部空气；所述散热箱下表面通过导热胶与导热块连接；所述导热块通过导热胶与芯片连接，以此实现芯片的热量传导到散热箱底部。微型喷洒器整体由上盖、第一压电振子、第二压电振子、密封圈、第一入口单向阀、第二入口单向阀、下盖以及喷头构成；所述上盖和下盖从上至下依次相连；所述上盖与下盖的之间安装有第一压电振子和第二压电振子；所述下盖在第一压电振子一侧设置有第一泵腔，第一压电振子的变形直接作用于第一泵腔，以此获得第一泵腔的容积变化；所述下盖在第二压电振子一侧设置有第二泵腔，第二压电振子的变形直接作用于第二泵腔，以此获得第二泵腔的容积变化；所述第一压电振子、第二压电振子均配置安装有密封圈，密封圈的配置可以保证第一泵腔、第二泵腔的密封性；所述上盖与下盖内部设置有第一通道；所述第一通道一端与出口通道连通、另一端分为两分支，一分支设置有第一入口单向阀、另一分支设置有第二入口单向阀；所述第一入口单向阀为常闭式单向被动阀，实现第一通道到第一泵腔的流体单向流动；所述第二入口单向阀为常闭式单向被动阀，实现第一通道到第二泵腔的流体单向流动；所述下盖内部设置有第二通道；所述第二通道一端与喷头连通、另一端分为两分支，分别与第一泵腔和第二泵腔连通；所述第二通道与第一泵腔、第二泵腔连通处均位于第一泵腔、第二泵腔的中心处；所述第一压电振子、第二压电振子均由金属基板和压电陶瓷片同心粘接而成，且压电陶瓷片的直径小于金属基板。所述喷头由流道部分和喷洒部分组成，液体压入喷头时先经过流道部分后经过喷洒部分；所述流道部分由4组进水通道沿圆周均匀排布组成，每个进水通道沿出流方向依次设置有收缩口和细长流道；所述细长管道的直径d1范围为0.4至0.8mm，长度L范围为5d1至10d1；所述收缩口自上至下断面直径逐渐减小，收缩口下部小口的断面直径与细长管道直径相同、上部大口的断面直径范围为2d1至3d1、高度为1mm；所述收缩口与细长管道同心；所述细长管道的设置不仅可以通过流阻差实现液体的单向流动，同时也可以防止大部分气泡进入第一泵腔、第二泵腔；需要说明的是，收缩口的设置有利于液体引入，多个进水通道可保证喷头具有足够的进水量；所述喷洒部分沿出流方向依次设置有储能腔、喷洒口和扩散口；所述储能腔的直径从上到下逐渐减小，储能腔的上部大口断面直径范围为10至15mm，其下部小口直径收缩至喷洒口；所述喷洒口中心设置有挡板，挡板的设置实现了喷洒口的断面缝隙高度可控；所述挡板上端通过螺纹与喷头主体相连，且通过旋转螺纹实现挡板上下高度调节，以此控制喷洒口的断面缝隙高度，即控制喷洒口的截面积；所述挡板下端顶部中心设置有内六角沉孔，用于自身的旋转调节；所述储能腔断面直径逐渐减少，液体发生收缩流动，并在喷洒口形成高速流体射出，由连续性方程可以得出：V0D0＝ViDi，从中可知，储能腔和喷洒口的作用是将高压力低速的液体转化为低压力高速的液体射流，根据类比或实验方法确定第一压电振子、第二压电振子的驱动电压和频率，可按照估算法对喷洒口参数进行计算，由流量连续性方程和能量守恒方程来确定喷洒口截面积：Q＝A.V＝常数，式中Q为喷洒口流量(m3/s)，A为喷洒口截面积(m2)，V为喷洒口处流速(m/s)；所述喷头可以更换，其通过设置扩散口的扩角θ控制喷洒范围。通过设置储能腔可以实现从第一泵腔、第二泵腔压入流体的能量储存，同时为气泡提供一个缓冲地带，由于压电往复式流体驱动，喷洒口处存在一定的液体回流，所以在长时间的喷洒过程中，气泡容易进入储能腔，储能腔和细长管道的设置使得气泡不直接进入泵腔。气泡在储能腔易聚合成大气泡，当直径大于细长管道直径d1的气泡即将进入细长管道61出口时，细长管道内液体在表面张力作用下可承受的载荷为式中γ为液体表面张力，α为润湿角，R为细长管道的半径，细长管道可以阻止气泡的进入。从实验观察发现，工作过程中进入储能腔的气泡直径大部分大于细长管道直径，且小气泡易聚合成大气泡，无法通过细长管道，储能腔为气泡提供了缓冲地带，所以大部分气泡将被阻止进入第一泵腔、第二泵腔。需要说明的是：气泡如果大量进入第一泵腔、第二泵腔，会极大的降低第一泵腔、第二泵腔内的有效压缩率，这将导致整个微型喷洒器不能正常工作，通过细长管道的设置，阻止了大部分气泡的进入，这样可以保证微型喷洒器的稳定工作。本实施例微型喷洒器理想的工作过程可分为第一工作状态和第二工作状态。第一工作状态：对第一压电振子和第二压电振子施加与压电陶瓷片极化方向相同的电压，第一压电振子和第二压电振子向上振动，第一泵腔和第二泵腔的容积增大，压力减小，第一入口单向阀和第二入口单向阀在压力差作用下开启，外部液体进入第一泵腔和第二泵腔；与此同时，喷头内有极少量的液体回流到第一泵腔、第二泵腔，这里需要说明的是：由于喷头设置有细长流道以及喷洒口，使得液体回流量很少，首先储能腔的液体进入细长流道存在收缩流产生的阻力，其次喷洒口的截面缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗的微型喷洒器，其特征在于：整体由上盖、第一压电振子、第二压电振子、密封圈、第一入口单向阀、第二入口单向阀、下盖以及喷头构成；所述上盖和下盖从上至下依次相连；所述上盖与下盖的之间安装有第一压电振子和第二压电振子；所述下盖在第一压电振子一侧设置有第一泵腔，第一压电振子的变形直接作用于第一泵腔；所述下盖在第二压电振子一侧设置有第二泵腔，第二压电振子的变形直接作用于第二泵腔；所述第一压电振子、第二压电振子均配置安装有密封圈；所述上盖与下盖内部设置有第一通道；所述第一通道一端与外部入水口连通、另一端分为两分支，一分支设置有第一入口单向阀、另一分支设置有第二入口单向阀；所述第一入口单向阀为常闭式单向被动阀，控制第一通道到第一泵腔的流体单向流动；所述第二入口单向阀为常闭式单向被动阀，控制第一通道到第二泵腔的流体单向流动；所述下盖内部设置有第二通道；所述第二通道一端与喷头连通、另一端分为两分支，分别与第一泵腔和第二泵腔连通；所述喷头由流道部分和喷洒部分组成，液体压入喷头时先经过流道部分后经过喷洒部分；所述流道部分由4组进水通道沿圆周均匀排布组成，每个进水通道沿出流方向依次设置有收缩口和细长流道；所述收缩口自上至下断面直径逐渐减小；所述收缩口与细长管道同心；所述喷洒部分沿出流方向依次设置有储能腔、喷洒口和扩散口；所述储能腔的直径从上到下逐渐减小；所述喷洒口中心设置有挡板；所述挡板上端通过螺纹与喷头主体相连；扩散口通过改变扩角θ控制喷洒范围。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低功耗的微型喷洒器，其特征在于：整体由上盖、第一压电振子、第二压电振子、密封圈、第一入口单向阀、第二入口单向阀、下盖以及喷头构成；所述上盖和下盖从上至下依次相连；所述上盖与下盖的之间安装有第一压电振子和第二压电振子；所述下盖在第一压电振子一侧设置有第一泵腔，第一压电振子的变形直接作用于第一泵腔；所述下盖在第二压电振子一侧设置有第二泵腔，第二压电振子的变形直接作用于第二泵腔；所述第一压电振子、第二压电振子均配置安装有密封圈；所述上盖与下盖内部设置有第一通道；所述第一通道一端与外部入水口连通、另一端分为两分支，一分支设置有第一入口单向阀、另一分支设置有第二入口单向阀；所述第一入口单向阀为常闭式单向被动阀，控制第一通道到第一泵腔的流体单向流动；所述第二入口单向阀为常闭式单向被动阀，控制第一通道到第二泵腔的流体单向流动；所述下盖内部设置有第二通道；所述第二通道一端与喷头连通、另一端分为两分支，分别与第一泵腔和第二泵腔连通；所述喷头由流道部分和喷洒部分组成，液体压入喷头时先经过流道部分后经过喷洒部分；所述流道部分由4组进水通道沿圆周均匀排布组成，每个进水通道沿出流方向依次设置有收缩口和细长流道；所述收缩口自上至下断面直径逐渐减小；所述收缩口与细长管道同心；所述喷洒部分沿出流方向依次设置有储能腔、喷洒口和扩散口；所述储能腔的直径从上到下逐渐减小；所述喷洒口中心设置有挡板；所述挡板上端通过螺纹与喷头主体相连；扩散口通过改变扩角θ控制喷洒范围。


2.根据权利要求1所述的一种低功耗的微型喷洒器，其特征在于：所述第一压电振子、第二压电振子均由金属基板和压电陶瓷片同心粘接而成，且压电陶瓷片的直径小于金属基板。


3.根据权利要求1所述的一种低功耗的微型喷洒器，其特征在于：所述细长管道的直径d1范围为0.4至0.8mm，长度L范围为5d1至10d1。
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【专利技术属性】
技术研发人员：谷一群，何力钧，罗罕频，程文涛，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33