[发明专利]一种冷热水温差驱动的努森压缩机增压系统

说明书

本发明属于微流动系统领域，公开了一种冷热水温差驱动的努森压缩机增压系统，其中：入口端容器和出口端容器用于存储工作介质，入口端容器、进气管路、冷端容器、石英微管、热端容器、出气管路、出口端容器顺次串联成为微流体通道；恒温冷水源通过冷水输入管连接至冷端容器外部，以对冷端容器进行水浴降温，维持冷端容器恒温；恒温热水源通过热水输入管连接至热端容器外部，以对热端容器进行水浴加热，维持热端容器恒温；由此，在石英微管两端获得稳定的温差，驱动工作介质由冷端向热端流动，从而在热端增压。本发明可实现通过努森压缩机在冷热水温差驱动下对气体进行增压的目的。

技术领域

本发明属于微流动系统领域，更具体地，涉及一种冷热水温差驱动的努森压缩机增压系统。

背景技术

微电子机械系统(MEMS)指由电子和微机械元件组成的集成化的微器件或系统。近年来，随着微机电系统的加工技术和材料技术日渐成熟，微机电系统显示出了蓬勃的发展潜力，其在生物医疗、航空航天以及化工机械等领域都得到了越来越广泛的应用。其中，努森压缩机是一种以微/纳尺度下的热流逸效应为工作原理的元器件，其由温度梯度来驱动介质流动，主要结构由微通道与连接通道组成。相比常规压缩机，努森压缩机可在无运动部件下实现流体介质传输，具有可靠性高、寿命长、传输过程精确可控等优点，在微机械和微流控系统中极具应用前景。随着微电子机械系统(MEMS)以及材料科学的发展，努森压缩机的实际制备和应用潜力越来越受到重视。本发明则致力于提供一种新型结构的努森压缩机增压系统，为努森压缩机的发展提供一个新的方向。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种冷热水温差驱动的努森压缩机增压系统，其目的在于，提供一种全新结构形式的努森压缩机增压系统，其利用冷热水形成的温差驱动气体进行增压，易于进行实时控制，保持工作状态稳定。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种冷热水温差驱动的努森压缩机增压系统，包括恒温热水源、热水输入管、恒温冷水源、冷水输入管、冷端容器、热端容器、石英微管、入口端容器、进气管路、出口端容器以及出气管路，其中：

入口端容器和出口端容器用于存储工作介质，入口端容器、进气管路、冷端容器、石英微管、热端容器、出气管路、出口端容器顺次串联成为微流体通道；

恒温冷水源通过冷水输入管连接至冷端容器外部，以对冷端容器进行水浴降温，维持冷端容器恒温；恒温热水源通过热水输入管连接至热端容器外部，以对热端容器进行水浴加热，维持热端容器恒温；由此，在石英微管两端获得稳定的温差，驱动工作介质由冷端向热端流动，从而在热端增压。

进一步地，还包括冷端外套管、热端外套管、冷水输出管以及热水输出管；冷端外套管套于冷端容器外部，冷端外套管的入水口连接冷水输入管，冷端外套管的出水口通过冷水输出管连接恒温冷水源以进行回流；热端外套管套于热端容器外部，热端外套管的入水口连接热水输入管，热端外套管的出水口通过热水输出管连接恒温热水源以进行回流。

进一步地，还包括冷端温度传感器、热端温度传感器、微压差传感器以及压力传感器；冷端温度传感器用于监测冷端温度Tc，热端温度传感器用于监测热端温度Th；微压差传感器的高压端与热端容器连接，低压端与冷端容器连接，从而监测冷热端的压力差，压力传感器用于监测冷端工作介质的初始压力。

进一步地，还包括冷水温度传感器和热水温度传感器；冷水温度传感器用于监测冷端外套管的温度TL，热水温度传感器用于监测热端外套管的温度TH。

进一步地，还包括冷端压力传感器和热端压力传感器，冷端压力传感器用于监测石英微管冷端压力P1，热端压力传感器用于监测石英微管热端压力P2。

进一步地，还包括质量流量计，设于入口端容器和冷端容器之间，用于监测工作介质质量流量。

进一步地，还包括控制器，该控制器连接恒温热水源、恒温冷水源、质量流量计、冷端温度传感器、热端温度传感器、压力传感器以及微压差传感器。