用于对发热部件进行冷却的系统及方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]诸如计算机处理器和其他电子部件之类的发热部件经常需要进行冷却，特别是对在封闭空间中使用的部件和/或具有高功率需求的部件而言更是如此。
【发明内容】
[0002]本发明的各方面提供了一种用于对诸如电力电子器件、计算机处理器以及其他部件之类的发热部件进行冷却的方法和装置。在一些布置中，通过使发热部件与诸如换热器液体的冷却流体流接触可以在单个支撑件上对多个部件进行冷却。冷却流体可以定路线为穿过下述歧管元件:该歧管元件布置成以提高或者控制发热部件的冷却速率的方式来控制流体的流动。例如，歧管元件可以包括一个或更多个冷却区域，所述一个或更多个冷却区域各自具有与多个排出通道相间并列的多个进入通道。这些通道可以与歧管的上表面连通使得冷却流体可以从进入通道流经上表面的一部分到达排出通道。由于歧管元件的位于冷却区域处的上表面可以邻近发热部件的传热表面定位，因此冷却流体可以在流经歧管元件的上表面部分的同时从发热部件移除热量。
[0003]在一些实施方式中，歧管元件可以特别布置成用于对特定的发热部件进行冷却。例如，歧管元件可以使其影响冷却流体流的进入通道和排出通道和/或其上表面的在冷却区域处的部分布置成提供与发热部件的排热需求相匹配的冷却特征。换言之，歧管元件可以提供冷却流体流动阻力或阻碍，该冷却流体流动阻力或阻碍与冷却流体流量共同作用以将热量从发热部件移除，从而满足发热部件的排热需求、例如允许部件适当操作较长时间。
[0004]在一些布置中，一个或更多个歧管元件的冷却区域可以例如以串联或并联的方式布置在单个冷却流体流动路径中，从而满足相应的发热部件的排热需求。例如，歧管元件可以与支撑板相关联，该支撑板具有单个冷却流体入口、单个冷却流体出口、以及入口与出口之间的流动路径。歧管元件的冷却区域可以布置在流动路径中并且构造成满足相应的发热部件的排热需求。因此，可以提供用于对多个发热部件进行冷却的、采用单个入口连接部和出口连接部以及单一的冷却流体流的简化组件。另外，可以通过修改用于每个发热部件的歧管冷却区域的流动约束和/或其他特征来适应不同发热部件的不同排热需求。例如，即使两个不同的发热部件可能具有大致不同的排热需求，也能够通过使用支撑件中的单一冷却流体流而适当地冷却。此外，不管部件是以串联的方式还是并联的方式布置在冷却流体流中，都可以被冷却。
[0005]在本发明的一个方面中，用于对两个或更多个发热部件进行冷却的组件包括支撑件，该支撑件具有用于接收冷却流体的入口和用于排出冷却流体的出口。如上面指出的，支撑件可以包括单个入口和单个出口，从而允许支撑件仅经由两个连接部连接至冷却流体流。这种布置可以提供用于对支撑件上的多个发热部件进行冷却的方便的系统。在一个实施方式中，例如，支撑件可以包括在支撑件的上表面中形成的第一腔和第二腔，其中，每个腔均与入口和出口流体连通，因此可以将冷却流体供应至腔。各自具有底部传热表面的第一发热部件和第二发热部件可以布置成分别定位在第一腔和第二腔的上方。另外，发热部件可以分别具有第一排热需求和第二排热需求，例如允许部件适当操作所需的排热速率。如本领域技术人员将理解的，这种排热需求将大体上限定数值范围。第一歧管元件和第二歧管元件(或歧管元件的第一冷却区域和第二冷却区域)可以分别布置在第一腔和第二腔中，并且具有在歧管元件的上表面处敞开的多个相间并列的进入通道和排出通道。第一歧管元件(或冷却区域)可以以上表面的一部分与第一发热装置的传热表面相接触的状态容纳在第一腔中，使得冷却流体能够从进入通道向上流动至歧管元件的上表面与第一部件的传热表面之间的空间中、进而向下流动到排出通道中。例如，上表面可以包括诸如肋的突出部，所述突出部与传热表面相接触并且限定流动通道，以允许冷却流体在歧管与传热表面之间流动。类似地，第二歧管元件(或冷却区域)可以以上表面的一部分与第二发热装置的传热表面相接触的状态容纳在第二腔中，使得冷却流体能够从进入通道向上流动至歧管元件的上表面与第二部件的传热表面之间的空间中、进而向下流动到排出通道中。第一歧管元件和第二歧管元件(冷却区域)的进入通道和排出通道以及上表面可以布置成分别通过歧管元件(冷却区域)来提供与相应的发热部件的各自的排热需求相匹配的第一流动约束和第二流动约束。另外，歧管元件(冷却区域)的第一流动约束和第二流动约束可以设置成使得针对在所述支撑件的所述入口处提供的单一冷却流体的流量满足第一发热部件的第一排热需求和第二发热部件的第二排热需求。因此，歧管元件(冷却区域)可以以串联或并联的方式布置在支撑件的冷却流体流动路径中，而仍能构造成满足多个部件的传热需求，无论这些需求是彼此相同还是不同。
[0006]在一些实施方式中，歧管元件可以布置成通过标准化的腔布置来操作，但仍能对不同的发热部件提供不同的冷却模式。例如，歧管元件可以包括在上表面上且包围上表面的区域的密封特征以及位于由密封特征包围的区域的内部的冷却区域。以这种方式，歧管元件可以定尺寸以及构造成与标准腔布置相接合并且提供一个或更多个冷却区域，所述一个或更多个冷却区域定尺寸且布置成对对应的发热装置进行冷却。另外，歧管元件可以由隔热材料或另外的低热导率材料--诸如塑料--制成。因此，歧管兀件可以相对便宜并且可以针对对应的发热部件特别定做。
[0007]在本发明的另一方面中，用于对两个或更多个发热部件进行冷却的组件包括支撑件，该支撑件具有用于接收冷却流体的入口、用于排出冷却流体的出口、以及形成在与入口和出口流体连通的上表面中的腔。各自具有底部传热表面的第一发热部件和第二发热部件可以定位在腔的上方并且分别具有第一排热需求和第二排热需求。歧管元件可以容纳在腔中并且具有第一冷却区域和第二冷却区域，所述第一冷却区域和所述第二冷却区域各自包括在歧管元件的上表面处敞开的多个相间并列的进入通道和排出通道。第一冷却区域可以具有上表面的与第一发热装置的传热表面相接触的部分，使得冷却流体能够从进入通道向上流动至歧管元件的上表面与传热表面之间的空间中、进而向下流动到排出通道中。类似地，第二冷却区域可以具有上表面的与第二发热装置的传热表面相接触的部分，使得冷却流体能够从进入通道向上流动至歧管元件的上表面与传热表面之间的空间中、进而向下流动到排出通道中。第一冷却区域和第二冷却区域的进入通道和排出通道以及上表面可以布置成分别通过歧管元件来提供与相应的发热部件的各自的排热需求相匹配的第一流动约束和第二流动约束。
[0008]在一个实施方式中，支撑件包括具有第一孔口和第二孔口的板。板可以在腔的上方定位成使得歧管元件的第一冷却区域和第二冷却区域分别向上延伸穿过第一孔口和第二孔口以与相应的发热部件相接触。在一个布置中，第一发热部件和第二发热部件可以固定至板，并且可以分别在板与第一发热部件之间以及板与第二发热部件之间设置密封特征。密封特征可以包围歧管元件的对应的冷却区域，从而有助于对流动路径中的冷却流体进行密封。
[0009]在另一个布置中，第一发热部件和第二发热部件可以直接固定至歧管元件。在这种布置中，可以分别在歧管元件与第一发热部件之间和在歧管元件与第二发热部件之间设置密封特征，并且密封特征可以包围歧管元件的对应的冷却区域。无论具体的布置如何，可以例如使冷却区域的第一流动约束和第二流动约束彼此不同来满足对应发热装置的排热需求。
[0010]根据以下说明书和权利要求，本发明的这些和其他方面将变得明显。
【附图说明】
[0011]参照以下附图对本发明的各方面进行描述，在附图中相同的附图表示相同的元件，并且在附图中:
[0012]图1示出在说明性实施方式中的发热部件冷却组件的分解图；
[0013]图2示出在说明性实施方式中的沿图1中的线2-2截取的剖面图；
[0014]图3示出在另一个实施方式中的沿着图1中的线2-2截取的剖面图；
[0015]图4示出在说明性实施方式中的歧管元件的立体图；
[0016]图5示出沿着图4中的线5-5截取的剖面图；
[0017]图6示出歧管元件的在图6中以附图标记6标示的部分的近视立体图；
[0018]图7示出在具有串联的歧管装置的说明性实施方式中的用于规定冷却流体的路线的布置；以及
[0019]图8示出在具有并联的歧管装置的另一说明性实施方式中的用于规定冷却流体的路线的布置。
【具体实施方式】
[0020]本发明的各方面在应用中不限于以下说明中所阐述的或附图中所示出的部件的构造和布置的详细说明。可以采用其他的实施方式并且能够以各种方式实施或实现本发明的各方面。另外，本发明的各方面能够单独使用或以彼此任何适当的组合来使用。因此，本文所使用的措辞和