专利名称：冷却至少一个电子器件的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷却至少一个电子器件的方法。
本发明还涉及一种用于冷却至少一个电子器件的系统。
背景技术：
从欧洲专利申请EP-A 1 020 911中已知一种用于冷却电子器件的方法和系统。在所知方法和系统中，在电子器件的散热片上安装有外壳。壳内装有振动片以便使空气通过外壳运动，由此空气即可冷却电子器件的散热片。振动片由电磁铁驱动。
已知方法的缺点在于其需要相对较大的能量。而且由电子器件产生的热量也被浪费掉。在已知方法和系统中，用电磁铁驱动振动片。由此产生的电磁辐射可能会妨碍电子器件的运行。此外，由已知方法提供的冷却量也相对较低。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可选择的方法，特别是一种较好的方法，用于冷却至少一个电子器件。本发明旨在提供一种用于冷却至少一个电子器件的有效方法。
根据本发明，该目的可以通过权利要求1限定的特征达到。
根据本发明，有一可移动的泵件向和/或从所述电子器件泵吸流体，其中所述泵件的运动由热导致。该流体能够从所述电子器件去热，从而冷却该器件。由于所述泵件的运动为热导致，从而可以有效地泵吸流体。
在根据本发明的方法的优选实施例中，使泵件运动的热量至少包括由所述电子器件产生的热量。
如果是那样的话，所述电子器件至少部分地参与泵吸所述流体。特别在是使用期间，该器件产生的热被用于泵件向和/或从所述器件泵吸所述流体的运动。因而由电子器件产生的热不会被浪费。例如，所述流体能够简单地将热量从所述器件运向泵件。此外，可以使用一个或多个分离的加热器提供至少部分热量来使所述泵件运作。还可使用热管以输送所述热量。
本发明还有一个目的是提供一种备选系统，特别是一种较好的系统，用于冷却至少一个电子器件。本发明旨在提供一个用于冷却至少一个电子器件的有效系统。
根据本发明，该目的可以通过权利要求12中限定的特征达到。
根据本发明的系统包括至少一个可移动的泵件以输送流体，其中所述泵件可因热而移动。因此该系统能够相对有效地例如利用被冷却设备产生的部分热量运转。此外，泵件还可不通过任何或基本上不通过任何电磁辐射进行运作，这样可防止所述电子器件的运转因这种辐射而受到干扰。
例如，可以利用该泵件在热导致压力升高的影响下进行泵吸动作。此外，当泵件温度变化时，也可用泵件进行泵吸运动。这种温度变化可以由所述热量产生。为此该泵件可以包含和/或被连接到热敏材料、具有高热膨胀系数的材料、双金属和/或类似物。
按照本发明的另一方面，电子器件被设置有和/或被连接到如权利要求12至31中任何一项所限定的系统，其中该电子器件特别地是计算装置、计算机、服务器和/或类似设备的一部分。
所述系统能够有效地冷却这种电子器件，并且更可取的是它不会妨碍其运转。
本发明还涉及电子产品或装置，如磁带或磁盘驱动器，光带或光盘驱动器，电视机，监视器，计算机，服务器或类似物，设置有根据本发明的系统的装置。
本发明其它有益的实施例见所附权利要求书。权利要求书中所限定的不同特征要素的结合是可选的。
现在将通过例子结合附图所示实施例对本发明进行更为详细的说明。
图1是本发明第一实施例的示意图；图2是本发明第二实施例的示意图，其中泵件在第一位置；以及图3是与图2类似的示意图，其中泵件在第二位置。
具体实施例方式
图1示出用于冷却电子器件1的系统。电子器件1可以是例如半导体器件、包括一个或多个放大部件的器件、微电子器件、集成电路、芯片、高强度电流元件、电阻器和/或其他任何可以在运行期间发热的电子器件或电气装置。所述系统为电子产品50的一部分。
电子器件1安装在集热室2上。集热室2充满了适当的输热流体，其包括例如一种或多种液体和/或气体。在有利的实施例中，该流体是或包括空气，因为空气廉价且使用安全。可选的是，所述流体可以包括例如一种或多种制冷剂，如氟氯化碳(CFCs)、氢氟氯化碳(HCFCs)或类似的制冷物质。电子器件1的安装方式最好使器件1和集热室2中的流体之间的传热系数相对较高。可以在例如电子器件1和集热室2中所含物之间设置散热片、热交换器和/或具有高热导率的材料。此外，电子器件能够至少部分地位于集热室2中。
在使用期间，电子器件1产生热，其至少部分地被集热室2中的流体收集。在集热室2通过流体供给管路23补充流体的同时，所述流体与其中所含的热量一起，通过通向泵送室3的排出管路21从集热室2中排掉。
在本实施例中，流体被制成隔膜形式的可移动泵件4抽送至和抽离集热室2。为此，隔膜4形成流体压缩室13壁的可移动部分，以便所述隔膜4的第一面邻接所述压缩室13。压缩室13设有包括第一阀15的流体排出装置14。该流体排出装置14与所述集热室2通过供给管路23连接。所述第一阀15为单向阀，其允许流体从压缩室13通过排出装置14流入供给管路23。压缩室13还包括配置有第二阀17的流体进口16。所述第二阀17也是单向阀，其可使流体从回流管路22流入压缩室13。
压缩室13设有冷却装置5，其用以冷却压缩室13内所含物。在本实施例中，压缩室13的冷却装置包括一个热交换器，其有伸入周围空气中的冷却肋片5。因此热量可以从压缩室13中的所含物传送至其周围环境，从而冷却流体。压缩室13的内壁最好含有吸热材料和/或涂层以改善压缩室13所含物的冷却。
从压缩室13经供给管路23流向集热室2的流体最好，例如通过提供合适的膨胀装置进行补充冷却。为此排气阀15可以是，例如膨胀阀，其用于控制流经该阀的流体量，以使在压缩室13中被压缩的流体通过排气阀15控制的方式膨胀并冷却。也可在下游，即供给管路23中设置这样一种膨胀阀。这种采用膨胀流体的冷却机构的原理在本领域中是公知的。
在使用期间，所述流体通过所述进口16流向压缩室13。在压缩室中，通过冷却肋片5利用热传输使流体得到冷却。此外，在使用期间，隔膜4从第一位置向第二位置膨胀，从而将流体压缩在邻接的压缩室13中。在图1中，隔膜的第一位置用实线4表示，反之第二位置用虚线4′表示。被压缩的流体可以进一步被冷却肋片5冷却。所述泵件隔膜4的膨胀也可导致泵吸所述流体。被压缩的流体从压缩室13经排出装置14流入供给管路23。被压缩的流体最好，例如被第一阀15在和/或进入供给管路23中膨胀，从而进一步冷却所述流体。由此被冷却流体从供给管路23流入集热室2，以便该流体能够为电子器件1提供冷却。
流体在压缩室13压缩期间，第二阀17最好关闭，以便不会有被压缩的流体流回到回流管路22。第二阀17可以设置成被压缩室13中升高的压力关闭。此外，可以提供阀控制装置以控制第二阀17。为此，第二阀17可以是，例如，电力或电子可控阀。
所述阀控制装置可以是，例如，适当的电子设备、微控制器、计算机、机械装置或类似设备。此外，这种阀控制装置可以包括一个或多个传感器以探测隔膜的动作和/或压缩室13内压力升高。所述阀控制装置还可以被设置成与泵件4协作以达到所希望的阀控制。例如，所述阀控制装置与泵件4的连接可以是机械、电力、电子或类似情况的。这种阀控制装置未示于附图上。
此外，第一阀15最好大致在压缩室13内流体压缩期间和/或之后打开，以允许流体经排出装置14流入供给管路23。第一阀15的动作最好与上述第二阀17的动作类似。例如，第一阀15可以因压缩室内的压力升高而打开和/或其可被适当的阀控制装置控制。
在隔膜4膨胀之后，隔膜4收缩回到第一位置。最好在与此大致相同的时间第一阀15关闭，以便不会有流体从供给管路23流回压缩室13。最好在相同的时间第二阀17打开，以便可以有新的流量经流体进口16进入压缩室13。同样在该情况下，第一阀和/或第二阀的动作可以是压力导致的，和/或这种动作可以被阀控制装置导致。
图1所示实施例包括用于从所述器件1泵吸流体的泵送室3。特别是泵送室3与集热室2通过流体排出管路21连接。第三单向阀7设置在排出管路21的排出装置6内。该单向阀7被设置成允许流体从集热室2流入泵送室3。
此外，所述泵送室3能够通过所述流体回流管路22与压缩室13进行流体连接。为此，回流管路22的进口10包括第四单向阀11，其用于使流体从泵送室3流向压缩室13。
根据本发明，所述隔膜4的运动为热导致。在本实施例中，用于移动隔膜4的热量至少包括所述电子器件1产生的热量。通过从集热室2向隔膜4供送流体就可很简单地做到这一点。该系统还包括分离的加热器8以提供部分热量来移动隔膜4。所述加热器8用于加热所述泵送室3的所含物。加热器8由加热器控制器和/或电源9控制。加热器8可以包括，例如，电热装置，例如，一个或多个电热丝和/或加热电阻。
如图清晰所示，隔膜4分离所述压缩室13和所述泵送室3。隔膜4可以是，例如，分离压缩室13和泵送室3的壁或部分壁。所述泵件隔膜4的第二面与泵送室3邻接。隔膜4最好包括绝热材料，以便基本上没有或只有很少热量能够从泵送室3通过隔膜4流向压缩室13。
在使用期间，集热室2内流体的温度和压力都会升高。这是由电子器件1产生的热量在集热室2内增加的结果。然后第三阀7，例如因集热室2内所述压力升高和/或被所述阀控制装置打开。大约在同时，第四阀11关闭和/或被保持在关闭状态。然后被加热的流体从集热室2流入泵送室3，从而使泵送室3内的压力升高。
泵送室3的压力最好受分离加热器8的激励进一步升高，同时第三阀7关闭。在优选实施例中，加热器8生成热脉冲以便在泵送室3内提供瞬时的短压力脉冲。在加热器8运行期间，第三阀7和第四阀11最好关闭。由于泵送室3内的总压力升高，隔膜4从所述第一位置向所述第二位置膨胀，致使压缩室13内的所含物如上所述进行压缩。
隔膜4由于热而运动至第二位置之后，压缩室13内的压力降低。特别是可通过允许流体从压缩室13向集热室2流动从而如上所述导致电子器件1的冷却来实现这一点。
随后，至少第二阀17和第四阀11打开或者被打开，以使流体能够从泵送室3经回流管路22流入压缩室13。其结果使泵送室3内的压力降低，并且隔膜4返回到其第一位置。大约在同时，所述第一阀15最好关闭或者被关闭，以防止从供给管路23到压缩室13有不希望的流体回流发生。然后可以重新开始泵吸周期。
该系统可以包括，例如弹性装置，以使隔膜4从第二位置返回第一位置。这种弹性装置可以是，例如，独立装置和/或隔膜可以特别通过使用弹性隔膜4包含这种装置。不过隔膜4在第一位置和第二位置之间的运动可以完全是热导致的，特别是由热相关的压力变化而引起的。
由于隔膜4的热导致运动，流体在所述至少一个器件1和所述流体冷却装置5之间流通。流体从集热室2和泵送室3流入压缩室13，并返回集热室2。所述隔膜的运动最好是脉动或振动，其可通过，例如在泵送室3内施加热脉冲而实现。这种脉动还可通过提供适合的阀控制而实现。特别是阀15、17、7、11最好相对于彼此进行控制，其方式是使流体基本上仅在所述室2、3、13之间按所述方向流动。
在图2和图3示意性示出的第二实施例中，电子器件1与热收集器102连接在一起。热收集器102被制成热管的形式。热管102用以从电子器件1向泵件隔膜4传热，特别是通过热传导，以便加热泵件隔膜4。
在第二实施例中，泵件隔膜4用于在其温度变化时进行泵吸动作。泵件隔膜4可以包含和/或连接到，例如一个或多个热敏材料，具有高热膨胀系数的材料、双金属和/或类似材料。
与第一实施例类似，第二实施例的泵件隔膜4的第一面邻接压缩室13。但是第二实施例中泵件隔膜4的第二面相对所述热管102的部分延伸。特别是隔膜4的第二面设有导热板103，其可以在隔膜4处于第一位置时触及热管102，见图2所示。隔膜4被设置成可因隔膜温度升高而向第二位置膨胀，见图3所示。在该第二位置，导热板103被移离热管102。
第二实施例中压缩室13的设置大致与第一实施例中压缩室13类似。在第二实施例中，与压缩室13连接的供给管路23′向电子器件1延伸，以便用冷却流体冷却器件1。供给管路23′包括单向阀15，其最好为膨胀阀，以便进一步冷却所述冷却流体。压缩室13包括进口16′，其具有一个用于向压缩室13补充流体(例如周围空气)的单向阀17。
在第二实施例使用期间，热量由电子器件1产生。部分热量被热管102吸收，以使其温度升高。当隔膜4处在第一位置时，热管102还向隔膜4的导热板103传输部分产生的热量，从而使隔膜4的温度升高。然后隔膜4向其第二位置膨胀或移动，见图3所示。由于隔膜4的膨胀，流体在压缩室13内被压缩。然后，已由压缩室13的冷却肋片5冷却的被压缩流体最好通过膨胀阀15膨胀，致使流体进一步得到冷却。然后被冷却的流体经供给管路23′流向电子器件1以冷却器件1。
第二实施例中的第一阀15和第二阀17的运行可能与第一实施例中这些阀的运行相似。这些阀15、17可以因，例如压缩室13内的压力变化和/或被适当的阀控制装置移动。这种阀控制装置最好被设置成与隔膜4协作，以便阀控制由隔膜运动而产生，并因此由器件产生的热产生。
在隔膜4膨胀之后，热管102与隔膜的导热板103之间的接触会消失。因而隔膜4，可通过例如热辐射、对流和/或传导冷却下来。由于隔膜4的温度降低，其从第二位置返回第一位置，以使导热板103再次与热管102接触。然后上述泵吸和冷却机构可重新开始。
可选择的是，还可以在第二实施例中设置一个未被述及的加热器以便加热隔膜4。这样的又一个加热器可能是所需的，例如当器件1产生的热流不足以向所需的第二位置移动隔膜时。
本发明提供向和/或从器件的热导致泵吸流体以冷却器件。泵吸最好是自动的。此外，器件产生的热量可能会有利地用于驱动泵装置，特别是可移动泵件4，并且最好也可用于阀装置，以使泵吸是节能的。
尽管本发明描述的实施例已参照附图进行了更为详细的说明，但是应该理解的是本发明不限于这些实施例。本领域技术人员可以在不背离如权利要求书所述的本发明范围或精神的情况下进行各种改变或修正。
可移动泵件4可以有不同的形式、形状和尺寸，并且可以包含各种材料。它可以包括，例如，膜片、隔膜或类似物，或者，例如弹性的和/或有伸缩性的材料、一种或多种金属、合金、塑料、橡胶或类似物。
此外，一个或多个可移动泵件可用于泵吸所述流体，其中至少一个和最好多个这些泵件的运动为热导致的。
该系统可以具有不同形式和尺寸各异的部件，尤其是可根据所需的冷却能力大小、安装系统所需的合适空间以及类似考虑而有所不同。
此外，至少有部分系统可以被设置成安装在电子器件1上或附近以便冷却该器件。
权利要求
1.一种用于冷却至少一个电子器件的方法，其中可移动泵件(4)向和/或从所述电子器件泵吸流体，并且其中所述泵件(4)的运动由热导致。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述热量至少包括由所述电子器件产生的热。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述热量由至少一个加热器(8)产生。
4.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述泵件(4)的运动为脉动和/或振动。
5.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其中流体被所述泵件(4)的运动所压缩，其中被压缩的流体被冷却，并且其中被冷却的流体被送向所述至少一个器件。
6.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述泵件使所述流体在所述至少一个器件(1)和流体冷却装置(5)之间循环。
7.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述流体包括空气。
8.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述泵件包括隔膜(4)。
9.如权利要求5和8所述的方法，其中所述流体被供送至流体压缩室(13)，其中所述隔膜的第一面邻接所述压缩室(13)，并且其中热量被送向所述隔膜(4)的第二面以便将隔膜移入压缩室(13)。
10.如上述权利要求中任何一项所述的方法，其中所述泵件(4)因所述热量而从第一位置向第二位置膨胀，并且其中所述泵件的膨胀致使泵吸所述流体。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述膨胀后，泵件(4)被去除所述热量，以使泵件(4)能够缩回到所述第一位置。
12.一种用于冷却至少一个电子器件的系统，其包括至少一个用于向和/或从所述器件运送流体的可移动泵件(4)，其中热量可使所述泵件(4)运动。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述泵件包括隔膜(4)，例如可膨胀和可缩回的隔膜(4)，其可在至少第一位置和第二位置之间移动。
14.如权利要求12或13所述的系统，其包括用于冷却所述流体的冷却装置(5)。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述冷却装置包括用于膨胀被压缩流体的膨胀装置，例如膨胀阀(15)。
16.如权利要求14或15所述的系统，其中所述冷却装置包括热交换器，特别是冷却肋片(5)，以从流体向环境传热。
17.如权利要求12至16中任何一项所述的系统，其包括用于压缩流体的压缩室(13)，其中所述泵件(4)的第一面邻接所述压缩室(13)。
18.如权利要求17所述的系统，其包括用于从所述压缩室(13)向所述电子器件(1)供应流体的流体供给装置(2，23)。
19.如权利要求12至18中任何一项所述的系统，其包括用于从所述器件收集热量的热收集器(2；102)。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于所述热收集器包括热管(102)，其与所述泵件(4)连接或可连接到所述泵件以便向泵件(4)供热。
21.如权利要求19所述的系统，其中所述热收集器包括至少含在集热室(2)中的流体。
22.如权利要求12至21中任何一项所述的系统，其包括用于从所述器件泵吸流体的泵送室(3)，其中所述泵件(4)的第二面邻接所述泵送室(3)。
23.如权利要求21和22所述的系统，其中所述泵送室(3)与所述集热室(2)可流体连接。
24.如至少权利要求17和22所述的系统，其中所述泵送室(3)与所述压缩室(13)可流体连接，例如借助包括单向阀(11、17)的流体连接装置(22)。
25.如权利要求12至24中任何一项所述的系统，其包括至少一个加热器(8)以提供至少部分使所述泵件(4)运动的热量。
26.如权利要求22和25所述的系统，其中所述加热器(8)至少被设置成加热所述泵送室(3)内的所含物。
27.如权利要求12至26中任何一项所述的系统，其包括用于控制所述流体运送的阀装置(15、17、7、11)。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于至少部分所述阀装置用于与所述泵件(4)协作以控制所述流体的运送，并且其中，例如，所述协作可为机械的、电力的、电子的或类似的。
29.如权利要求12至28中任何一项所述的系统，其中至少部分系统被设置成安装在电子器件上或附近以冷却所述器件。
30.如权利要求12至29中任何一项所述的系统，其中泵件(4)被设置成受热导致的压力升高影响下进行泵吸运动。
31.如权利要求12于30中任何一项所述的系统，其中泵件被设置成当泵件温度变化时进行泵吸运动。
32.一种设有和/或连接到如权利要求12至31中任何一项所述的系统的电子器件，其中电子器件尤其是计算装置、计算机、服务器和/或类似物的一部分。
33.一种设有如权利要求12至31中任何一项所述的系统的设备。
全文摘要
公开了一种用于冷却至少一个电子器件的方法，其中可移动泵件(4)向和/或从所述器件泵吸流体，并且其中所述泵件(4)的运动由热导致。公开了用于冷却至少一个电子器件的系统，其包括至少一个可移动泵件(4)以向和/或从所述器件运送流体，其中热量可使所述泵件(4)运动。
文档编号H01L23/467GK1910751SQ200580002998
公开日2007年2月7日 申请日期2005年1月18日 优先权日2004年1月22日
发明者R·索格哈尔 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司