熱交換器的制造方法
【專利摘要】具有縮小的尺寸、適合于冷卻數(shù)據(jù)中心的電子元件的熱交換裝置(100)包括：彼此一體化的一對(duì)外板(1,2)，配備有分別用于冷卻流體和待冷卻流體的各自的入口門(mén)(11,12)和出口門(mén)(12，22)；中間板(3)，插入這種彼此一體化的外板(1,2)之間并具有面對(duì)所述外板(1,2)的各自熱交換表面(331,332)并配備有適于增大與所述流體的熱交換面積的散熱片(31,32)，其中整體配置為使各自的流體的流道室(101,102)保持限定在每個(gè)外板(1,2)和各自的交換表面(331,331)之間，熱交換裝置(100)與待冷卻的電子元件(圖1)的殼體在外板(2)上一體制造。
【專利說(shuō)明】
熱交換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及熱交換器，特別是具有縮小的尺寸的、極其緊湊的交換器，所述交換器適于原位冷卻電子元件或適于需要極度縮小的總尺寸的冷卻系統(tǒng)的其他應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]與技術(shù)和計(jì)算機(jī)服務(wù)的發(fā)展相聯(lián)系的最重要的問(wèn)題之一是冷卻電子元件。特別是，在已知的遠(yuǎn)程“數(shù)據(jù)中心”管理，例如“云”類服務(wù)的情況下，使用所謂的“閉環(huán)控制系統(tǒng)”，即大體上為封裝熱交換部件的巨大機(jī)殼形式的冷卻系統(tǒng)。這種系統(tǒng)與儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的系統(tǒng)物理上交替設(shè)置。
[0003]然而，剛剛描述的冷卻方案涉及大的總尺寸。進(jìn)一步地，事實(shí)上從數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)預(yù)定的理論容量中獲取專用于所述冷卻系統(tǒng)的空間。
[0004]也該注意的是所提及的冷卻系統(tǒng)通常管理環(huán)境中的空氣的溫度，而不是直接管理需要冷卻的電子元件的溫度。因此，用于吸入和冷卻空氣的裝置無(wú)論如何都是必需的并且設(shè)置在封裝數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的冷卻設(shè)備的環(huán)境之外。
[0005]開(kāi)發(fā)用于冷卻微控制器或芯片的甚至小型化的熱交換器，例如，US 2001/0079376提及的所謂的“冷板”。這種交換器可以在芯片自身殼體上與芯片殼體一起一體化制造，冷卻流體在其中循環(huán)。但是，該系統(tǒng)需要小型化的交換器之外的第二熱交換階段以降低冷卻流體的溫度。然而，這種第二熱交換階段涉及可比得上這種“閉環(huán)控制系統(tǒng)”的尺寸的大的總尺寸。
[0006]—般地說(shuō)，相對(duì)于應(yīng)用于不同類型的電子設(shè)備或相同電子設(shè)備的后續(xù)升級(jí)，已知的系統(tǒng)既不夠緊湊，它們也不能被模塊化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所提出和解決的技術(shù)問(wèn)題是提供容許消除根據(jù)已知技術(shù)所提及的缺點(diǎn)的熱交換裝置。
[0008]這種問(wèn)題能由根據(jù)權(quán)利要求1的裝置和相關(guān)的熱交換方法解決。
[0009]本發(fā)明優(yōu)選的特征為從屬權(quán)利要求的對(duì)象。
[0010]本發(fā)明實(shí)際上提供了具有極度縮小的總尺寸的熱交換裝置。在其中一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)施方案中，根據(jù)兩個(gè)蓋板之間設(shè)置中間板的三明治樣設(shè)置，這種裝置包括一對(duì)充當(dāng)殼體的外蓋板和插入兩者之間的中間板。中間板具有兩個(gè)熱交換面，一般通過(guò)在中間板的兩個(gè)面上實(shí)際上兩側(cè)地設(shè)置的散熱片來(lái)增加所述兩個(gè)熱交換面的表面。每個(gè)這種面都面對(duì)各自的外板。以這樣的方式，冷卻流體或待冷卻流體能進(jìn)入到裝置內(nèi)以獲得同一殼體內(nèi)具有雙流體的熱交換階段。
[0011 ]如上所述，中間板具有熱交換件，特別是雙側(cè)的散熱片，優(yōu)選與所述板一體化的散熱片。
[0012]有利地，這種熱交換件形成限定在中間板和每個(gè)蓋板之間的流道。優(yōu)選的，每個(gè)流道具有高的高寬之比(縱橫比)。
[0013]在更明確的實(shí)施方案中，兩個(gè)外蓋板之間設(shè)置有多個(gè)可能由間隔件隔開(kāi)的中間板。優(yōu)選地，上面提及的流道限定在成對(duì)的相鄰的中間板之間或在中間板和相鄰的蓋板之間，特別是在各自的熱交換舌片之間。
[0014]在更多中間板結(jié)合的實(shí)施方案中，例如，通過(guò)使用適當(dāng)?shù)卮┛子诿總€(gè)(每組)流道的管/分配件，冷卻流體和/或待冷卻流體可平行地分布至不同流道，特別是成對(duì)的相鄰的板之間的不同流道。
[0015]在穿過(guò)熱交換流道時(shí)流體的負(fù)載損耗值非常低的應(yīng)用的情況下(例如，在流體處于自然循環(huán)的情況下)，具有多個(gè)中間板的實(shí)施方案容許產(chǎn)生具有大截面的流道，因此具有低的負(fù)載損耗，而且對(duì)熱交換效率無(wú)極其不利的影響。
[0016]在優(yōu)選的運(yùn)行方式中，在熱交換后冷卻流體至少部分地蒸發(fā)，也就是說(shuō)裝置具有“蒸發(fā)側(cè)”。在這樣的情況下，可以影響兩相流動(dòng)(蒸汽-液體)的穩(wěn)定性并且利用微孔或在流體入口獲得的截面的縮小可以避免回流(返流)。
[0017](甚至)通過(guò)存在于一個(gè)或多個(gè)板上或間隔件上的特別是其突出或縮小形式的分配工具，可以控制冷卻流體和/或待冷卻流體的流動(dòng)。
[0018]從下面的一些實(shí)施方案的詳細(xì)描述來(lái)看，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和使用方式將會(huì)變得明顯，下面的一些實(shí)施方案是示例性的，不具有限制性目的。
【附圖說(shuō)明】
[0019]參考附圖中的圖片，其中:
[0020]圖1、圖1A和圖1B涉及根據(jù)本發(fā)明的熱交換裝置的第一優(yōu)選實(shí)施方案，分別在透視的O和根據(jù)圖1的線A-A和線B-B完成的橫縱截面的組裝結(jié)構(gòu)中顯示第一優(yōu)選實(shí)施方案；
[0021]圖2、圖2A和圖2B涉及組成圖1的裝置的第一外板，通過(guò)裝置本身內(nèi)的部分的其前視圖、根據(jù)圖2的線A-A完成的橫截面示圖和根據(jù)圖2的線B-B完成的縱截面示圖來(lái)顯示；
[0022]圖3和3A涉及組成圖1的裝置的第二外板，分別通過(guò)裝置本身內(nèi)的部分的其前視圖和根據(jù)圖3的線A-A完成的截面示圖來(lái)顯示；
[0023 ]圖4、圖4A和圖4B涉及組成圖1的裝置的中間板，通過(guò)其前視圖、根據(jù)圖4的線A-A完成的截面示圖和根據(jù)圖4的線B-B完成的縱截面示圖來(lái)顯示；
[0024]圖5和圖6涉及根據(jù)本發(fā)明的熱交換裝置的第二優(yōu)選實(shí)施方案，分別通過(guò)其分解透視圖和組裝結(jié)構(gòu)的透視圖來(lái)顯示；
[0025]圖5A和圖5B分別顯示了圖5的裝置的每個(gè)俯視圖連同根據(jù)線A-A的橫截面和根據(jù)線B-B的縱截面；
[0026]圖6A和圖6B分別顯示了圖6的裝置的俯視圖連同根據(jù)線A-A的橫截面和根據(jù)線B-B的縱截面；
[0027]圖7、圖7A和圖7B涉及組成圖5的裝置的中間板，通過(guò)其前視圖、根據(jù)圖7的線A-A完成的橫截面示圖和根據(jù)圖7的線B-B完成的縱截面示圖來(lái)顯示；
[0028]圖8、圖8A和圖8B涉及圖7的中間板的實(shí)施方案的變體，通過(guò)其前視圖、根據(jù)圖8的線A-A完成的橫截面示圖和根據(jù)圖8的線B-B完成的縱截面示圖來(lái)顯示；
[0029]圖9和圖9B涉及組成圖5的裝置的第一種類型的間隔件，分別通過(guò)其前視圖和根據(jù)圖9的線B-B完成的縱截面示圖來(lái)顯示；
[0030]圖10和圖1OB涉及組成圖5的裝置的第二種類型的間隔件，分別通過(guò)其前視圖和根據(jù)圖10的線B-B完成的縱截面示圖來(lái)顯示；
[0031]圖11顯示了組成圖5的管或分配管的透視圖。
[0032]上面顯示的圖中所表現(xiàn)的厚度、形狀和曲率只是舉例說(shuō)明，它們并不一定依規(guī)模和/或比例來(lái)表示。
【具體實(shí)施方式】
[0033]首先參照?qǐng)D1、圖1A和圖1B，根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施方案的熱交換裝置整體標(biāo)示為100。裝置100通常適合于冷卻電子元件，特別是服務(wù)器和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在甚至更一般的條件下，裝置100特別適合于任何需要極其緊湊的冷卻系統(tǒng)或極其緊湊的冷卻系統(tǒng)是有利的應(yīng)用。
[0034]裝置100主要包括分別由I和2標(biāo)示的、一體化制造的或?qū)⒁粋€(gè)整合到另一個(gè)上的第一外板和第二外板或第一外蓋板和第二外蓋板。兩個(gè)板I和2限定了裝置本身的殼體。這種殼體，特別是在第二外板2上，適合固定于待冷卻的部件，例如其殼體。這種待冷卻部件直接可以是電子元件或與電子元件本身相關(guān)聯(lián)的所謂的“冷板”。
[0035]在兩個(gè)板I和2之間容納有中間板3，優(yōu)選地制成為固定至兩個(gè)外板I和2.
[0036]如所舉例說(shuō)明的，本發(fā)明的裝置的當(dāng)前實(shí)施方案中，提供了兩個(gè)稱為板的外體，一般相對(duì)于在S方向檢測(cè)的厚度，其沿標(biāo)示為L(zhǎng)的縱向和標(biāo)示為T(mén)的橫向具有平面結(jié)構(gòu)。實(shí)施方案變體可以提供，外板I和外板2中的一個(gè)或兩個(gè)由形狀不一定為平面結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)外體替代。
[0037]如剛才所述的，那么縱向L和橫向T通?？梢耘c板1、板2和板3相關(guān)聯(lián)以及與裝置100相關(guān)聯(lián)，在本不例中，后者對(duì)應(yīng)于一般的延伸方向。在本實(shí)施方案中，對(duì)于板1、板2和板3以及整個(gè)裝置100的每一個(gè)的幾何結(jié)構(gòu)，沿著這種的方向L和T，確定對(duì)稱軸或大體上的對(duì)稱性。
[0038]在圖2、圖2A和圖2B中能更好的看出，第一外板I具有用于熱交換的冷卻流體(或制冷劑)的第一入口門(mén)11和用于這種流體向下排出的第一出口門(mén)12，如在下文中將會(huì)詳細(xì)地說(shuō)明的。
[0039]在本實(shí)施方案中，這種第一入口門(mén)11和第一出口門(mén)12大體上以軸L為中心設(shè)置。這種入口門(mén)11和出口門(mén)12優(yōu)選地限定為，在S方向上向板I外延伸且適于連接至用于供給這種冷卻流體的回路的套管、導(dǎo)管或噴嘴。優(yōu)選地，入口門(mén)11和出口門(mén)12具有圓形的幾何結(jié)構(gòu)。
[0040]第一板I包括制成為固定于另外兩個(gè)板2和3的外周邊緣部分14。外周邊緣14和板I通常整體上具有大體上多邊形的形狀，優(yōu)選地具有圓角。在本示例中，這種形狀大體上是六邊形。當(dāng)然，對(duì)于板I和另外兩個(gè)板2和3，不同的形狀甚至圓形也是可能的。
[0041]在裝置100內(nèi)，板I具有陷進(jìn)去或降低的表面或中心面13，外接于邊緣部分14。在這種降低的表面，入口門(mén)11和出口門(mén)12打開(kāi)。
[0042]靠近入口門(mén)11，第一板I，在陷進(jìn)去的表面13，具有分配工具。在本示例中，這種分配工具包括相對(duì)于表面13向裝置100(在S方向上)內(nèi)突出的橫向件形狀的分配隔板16。分配工具進(jìn)一步包括表面13的分配部分161，該分配部分161外接入口門(mén)11并優(yōu)選地為具有圓角的三角形外形。分配表面161由隔板16和邊緣14外周限定。在更一般的條件下，分配表面161能提供具有由入口門(mén)11向隔板16增大的區(qū)域的喇叭形的或錐形發(fā)展。
[0043]在第一熱交換隔室內(nèi)，特別是在下文將限定的相關(guān)的熱交換流道內(nèi)，分配工具實(shí)際上起到對(duì)在第一入口板11進(jìn)入裝置100的冷卻流體進(jìn)行分配的作用。
[0044]實(shí)施方案變體可以提供即使在其他位置和/或其他板上分配件的使用。
[0045]從圖3和3A能更好的看出，在這種情況下，第二外板2還具有用于待冷卻流體(或熱流體)的(第二)入口門(mén)21和用于排出這種流體向下熱交換的(第二)出口門(mén)22，如將在下文中詳細(xì)解釋說(shuō)明的。
[0046]在本實(shí)施方案中，這種第二入口門(mén)21和第二出口門(mén)22大體上以軸T為中心設(shè)置。入口門(mén)21和出口門(mén)22還優(yōu)選地限定為在S方向上向外延伸且適于連接至供給這種待冷卻流體的回路的套管、導(dǎo)管或噴嘴。優(yōu)選地，入口門(mén)21和出口門(mén)22具有圓形的幾何結(jié)構(gòu)。
[0047]仍然基于優(yōu)選的實(shí)施方案，入口門(mén)21具有比第二出口門(mén)22大的尺寸，尤其是直徑，原因?qū)⒃谙挛闹薪忉尅?br>[0048]與第一板I相似，第二外板2還具有制成為固定于其他兩個(gè)板I和3的外周邊緣部分24。外周邊緣24和板2通常作為整體具有與第一板I相同的形狀，那么對(duì)于后者的相同描述是有效的。
[0049]邊緣24外接陷進(jìn)去的或降低的面或中心面23，類似于對(duì)第一板I的解釋說(shuō)明。在表面24，入口門(mén)21和出口門(mén)22兩個(gè)都打開(kāi)。
[0050]優(yōu)選地，兩個(gè)板I和2的每一個(gè)在各自的邊緣14和24具有成斜角的外形。該配置為底座保持限定在這種斜角之間，優(yōu)選地大體上具有“V”樣形狀，以承受熔接(有或無(wú)填充材料)。
[0051]在圖4、圖4A和圖4B中能更好的看出，中間板3還具有多邊形的整體形狀，類似于對(duì)于板I和2所描述的，以便封裝于后者間。進(jìn)一步的，中間板3還具有外周邊緣34。在后者內(nèi)，分別限定第一熱交換面331和第二熱交換面332，它們由所述邊緣34包圍并對(duì)應(yīng)于板3的相對(duì)面。特別地，第一交換面33設(shè)置為面對(duì)第一外板I的表面13以與后者一起限定這種冷卻流體流經(jīng)的第一熱交換隔室。類似的，第二交換表面332設(shè)置為面對(duì)第二外板2的表面23以與后者一起限定待冷卻流體流經(jīng)的第二熱交換隔室。
[0052]熱交換表面331和332具有各自的(第一或第二)交換件，該交換件適于分別增加與所述冷卻流體和所述待冷卻流體的熱交換面積。在本實(shí)施方案中，這種交換件可以是散熱片形狀的，優(yōu)選地在S方向上向各自的外板I和2突出，在圖1A中分別標(biāo)示為31和32。這種交換件從各自的表面331和332的底部突出，并且它們?cè)诟髯缘南葸M(jìn)去的表面13和23分別插入所限定的第一外板I或第二外板2的隔室。
[0053]實(shí)施方案變體可以提供交換件的不同的實(shí)現(xiàn)方式或形狀，例如直的或具有特定形狀的針的形式。
[0054]在本實(shí)施方案中，熱交換件31和32設(shè)置為形成這種各自的用于冷卻流體或待冷卻流體的流道(或微流道)。在圖1A中，這種流道分別標(biāo)示為101和102。流道101和102處理從各自的第一入口門(mén)11或第二入口門(mén)21到各自的第一出口門(mén)12或第二出口門(mén)22的各自的流體。
[0055]優(yōu)選地，熱交換件31和32直接鄰接至兩個(gè)外板I和2的表面13和表面23。以這樣的方式，閉合的流道保持限定在熱交換件31，32和各自的板I，2之間。
[0056]在本示例中，該配置為使這種流道，對(duì)于中間板3的每個(gè)面，一個(gè)與另一個(gè)互相平行，并且分別在縱向方向(L)上相對(duì)于板(對(duì)于流道101)和在橫向方向(T)上相對(duì)于板(流道102)具有大體上直線的發(fā)展。
[0057]在使用時(shí)，那么，在第一板I和中間板3的第一交換面331之間，即在第一交換隔室，特別地在其流道101內(nèi)，冷卻流體從第一入口板11流至第一出口板12。同時(shí)，在第二板2和中間板3的第二交換面332之間，即在第二交換隔室，特別地在其流道102內(nèi)，待冷卻流體從第二入口板21流至第二出口板22。
[0058]待冷卻流體可以來(lái)自與電子元件直接關(guān)聯(lián)的“冷板”或其他冷卻裝置。或者，裝置100可以制成為，例如在它自身的第二外板2直接地固定于電子元件，特別地，固定于其殼體。
[0059]冷卻流體可以選自包括多種制冷劑例如水、R134a制冷劑或任何其他流體的組。對(duì)于待冷卻流體也是相同的。
[0060]在本示例中，這種入口門(mén)和出口門(mén)的設(shè)置決定了兩個(gè)流體根據(jù)大體上互相正交的方向流動(dòng)。特別地，在本實(shí)施方案中，由第一熱交換件31形成的流道101大體地正交于由第二熱交換件32形成的流道102，這與這種各自的入口門(mén)和出口門(mén)的設(shè)置相一致。
[0061]當(dāng)然，不同的配置也是可能的。例如實(shí)施方案變體可以提供決定所述流體同向或逆向流動(dòng)的裝置100的配置。
[0062]仍然在本實(shí)施方案中，優(yōu)選的應(yīng)用提供了冷卻流體以液體或兩相狀態(tài)進(jìn)入且它可以至少部分地以氣態(tài)形式出去。
[0063]進(jìn)一步地，在本示例中，提供了待冷卻流體以氣體形式進(jìn)入并以液體狀態(tài)出去，為此入口門(mén)21優(yōu)選地提供比出口門(mén)22的面積大的入口面積。
[0064]通過(guò)考慮這種優(yōu)選的應(yīng)用，第一板I可以定位為“蒸發(fā)側(cè)”，第二板2可以定義為“7令凝側(cè)”。
[0065]在待冷卻流體來(lái)自掠過(guò)(skimming)電子元件的回路，然后流至裝置100的可適用的配置中，這種流體確實(shí)為氣體狀態(tài)。在這種情況下，實(shí)際上通過(guò)相同的剛提及的狀態(tài)交換供給流體循環(huán)，而不需要“冷凝側(cè)”的循環(huán)栗。
[0066]在冷卻流體的一側(cè)，代替地，可以提供在相同裝置外且基于例如額外的制冷劑的使用的冷卻器(冷卻裝置)。
[0067]實(shí)施方案變體可以提供所謂的“兩步或多步”交換配置，其中，在從各自的出口門(mén)流出前，在各自的交換隔室內(nèi)，這種流體的一個(gè)或兩個(gè)實(shí)際上進(jìn)行多通路。為了該目的，在這種隔室內(nèi)可以提供分隔板。
[0068]進(jìn)一步，在熱交換系統(tǒng)內(nèi)，可以裝配多個(gè)裝置，例如上面描述的一個(gè)，其中根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)的連接所述裝置優(yōu)選地為一個(gè)到另一個(gè)冷卻流體連通。
[0069]在替代實(shí)施方案中，如上所描述的，具有雙邊散熱片的多個(gè)中間板可以封裝在兩個(gè)外板或蓋板之間，在兩個(gè)外板之間多個(gè)中間板實(shí)際上以在三明治樣結(jié)構(gòu)中一個(gè)平行于另一個(gè)方式設(shè)置。與這種一個(gè)堆疊到另一個(gè)上的中間板一起，面對(duì)的板的熱交換件組或散熱片組建立了兩個(gè)板之間的這種(微)流道。這種流道優(yōu)選地由板的表面和/或其散熱片的表面封閉。在兩個(gè)外蓋板之間堆疊多個(gè)中間板的這種配置可以避免通過(guò)熔接或焊接連接相鄰板之間的(內(nèi))熱交換區(qū)域的需要。
[0070]圖6至圖11實(shí)際上涉及設(shè)置多個(gè)中間板的實(shí)施方案?，F(xiàn)將僅參照與目前為止例示的第一個(gè)實(shí)施方案區(qū)分開(kāi)的方面來(lái)描述這種其他實(shí)施方案。特別地，除了對(duì)外蓋板和每個(gè)中間板的不同說(shuō)明或表示，參照板1、板2和板3已經(jīng)做出的同樣的考慮是有效的。
[0071]如圖5和圖6所示，第二實(shí)施方案的裝置標(biāo)示為200，實(shí)際上具有兩個(gè)外蓋板，在此標(biāo)示為201和202，分別插入它們中的三個(gè)中間板301，302，303。在每對(duì)中間板之間，插入有間隔件或間隔板。特別的，在第一中間板301和第二中間板302之間插入有第一間隔件205，在第二中間板302和第三中間板303之間插入有第二間隔件206。
[0072]在圖5A和5B的分解結(jié)構(gòu)和圖6A和6B的裝配結(jié)構(gòu)中可以更好地看出板的具體結(jié)構(gòu)和設(shè)置。圖7、圖7A和圖7B中示出了中間板的具體結(jié)構(gòu)。
[0073]如圖中所示的，特別是剛剛提及的圖7、圖7A和圖7B，每個(gè)中間板具有雙邊散熱片，其中就這種第一實(shí)施方案而言，一個(gè)面上的散熱片組在相對(duì)于相對(duì)面上的散熱片組在正交方向上延伸。
[0074]仍然如圖中所示，特別是圖6A和6B中，類似于這種第一實(shí)施方案，面對(duì)第二蓋板202的第一中間板301的一個(gè)面的熱交換散熱片和面對(duì)第一蓋板201的第三中間板303的散熱片插入其降低的表面，從而限定了大體上直線的流道。每個(gè)面對(duì)另一個(gè)中間板的中間板的散熱片與一個(gè)鄰接至另一個(gè)上的所面對(duì)的散熱片邊緣一起還限定了大體上矩形的流道。因此，該配置為一個(gè)在另一個(gè)上的所面對(duì)的兩個(gè)中間板的面上的散熱片在相同方向上延伸并優(yōu)選具有相同的斜度以限定所述流道。在本示例中，與在一個(gè)中間板和一個(gè)對(duì)應(yīng)蓋板之間限定的流道的高度相比，在所面對(duì)的中間板之間限定的流道具有較高的高度，特別是具有大體上兩倍高的高度(在S方向上)。
[0075]甚至在該情況下，實(shí)施方案變體可以提供散熱片的不同設(shè)置。例如，圖8、圖8A和圖SB顯示了標(biāo)示為304的中間板的示例，中間板裝配有在對(duì)于板本身的兩個(gè)面相同的方向上延伸的大體上直線的雙邊散熱片310和320，它們易于限定流道。
[0076]具有相等的雙邊散熱片的多個(gè)中間板(即在板兩側(cè)具有方向上優(yōu)選地尺寸上類似的散熱片)聯(lián)接到一起的特定組合能使兩個(gè)流體中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)通路截面大大地增加。這樣，雖然獲得高效率的熱交換，但是通過(guò)具有較大截面的流道的流體的負(fù)載損耗大大降低。在如下的應(yīng)用中這種組合是非常有利的:流體之一在自然循環(huán)情況下移動(dòng)的應(yīng)用和為了獲得所需的最大流量值以正確地處理設(shè)計(jì)熱功率，需要具有非常低的流體負(fù)載損耗的應(yīng)用。
[0077]這種板的特定組合甚至可以用于“7令板”類型裝置的側(cè)-流體實(shí)現(xiàn)中。
[0078]圖9、圖9B和圖10、圖1OB分別顯示了第一間隔件205和第二間隔件206。這種間隔件都分別具有復(fù)制散熱片所涉及的中間板的表面的形狀的通座215和216。進(jìn)一步的，第一間隔件205，在這種表面具有分配隔板261。當(dāng)然，實(shí)施方案變體可以提供不同的分配工具。
[0079]如圖5所示，在本實(shí)施方案中，提供了在第一蓋板201，在本文標(biāo)示為110的相關(guān)入口門(mén)內(nèi)插入有用于制冷劑的分配管300。這種分配管300實(shí)際上適于在多個(gè)板之間限定的對(duì)應(yīng)流道中的流體分配。為了該目的，中間板具有對(duì)于這樣的導(dǎo)管的合適的通座。例如，對(duì)于圖7所示的中間板，這種通座標(biāo)示為351。當(dāng)然，在本文考慮過(guò)的示例中，在第一外板201和第三中間板303之間以及在第二中間板302和第一中間板301之間的交替流道組中分配制冷劑。在其他流道，即在第三中間板303和第二中間板302之間以及在第一中間板301和第二外板202之間的流道中，反而供給待冷卻流體。為了該目的，該板具有用于供給這種待冷卻流體的第二通座。例如，對(duì)于圖7所示的中間板，這種通座標(biāo)示為352。待冷卻流體可以通過(guò)對(duì)流以自然的方式供給或利用加壓供應(yīng)系統(tǒng)供給。分配管300內(nèi)的冷卻流體利用適當(dāng)?shù)募訅汗?yīng)裝置供給。冷卻流體甚至可以通過(guò)對(duì)流以自然的方式供給。在加壓供給的情況下，待冷卻流體可以利用類似于分配管300的導(dǎo)管來(lái)供給。
[0080]分配管300以透視的方式顯示在圖11中。其上的兩個(gè)狹槽或孔，在本示例中延長(zhǎng)孔，更大程度地可見(jiàn)，借此這種流道被供料。特別地，第一狹槽311設(shè)插入第一蓋板201和第三中間板303之間的流道，第二狹槽312設(shè)插入第二中間板302和第一中間板301之間的流道。
[0081]—般地說(shuō)，在本文考慮過(guò)的具有裝置200內(nèi)的多個(gè)中間板的實(shí)施方案中，提供了按照并聯(lián)熱交換配置的待冷卻流體和制冷劑的分配。特別地，在熱交換件形成的各自的流道中以交替水平沿著裝置的厚度供應(yīng)這種兩個(gè)流體。橫向地，即根據(jù)并聯(lián)的供給和獲取設(shè)置，沿著裝置的S方向從/朝向兩外板的入口門(mén)和出口門(mén)供給和獲取流體。
[0082]這種間隔件(也)用于實(shí)現(xiàn)裝置的機(jī)械密封和對(duì)應(yīng)流體穿過(guò)的每個(gè)回路的完整性(分離)(簡(jiǎn)而言之，以保證兩回路間密封)。
[0083]間隔件能在外緣焊接至與其相鄰的板(例如，類似于在這種具有單個(gè)中間板的裝置中在中間板和外板之間進(jìn)行的)。
[0084]如上所述，在具有多個(gè)中間板的實(shí)施中，每個(gè)中間板在引入和排出兩種流體的分配通道具有座，特別是孔，然而，間隔件可以僅在封裝在間隔件的對(duì)應(yīng)位置中的分配通道上具有孔，該分配通道引入和排出不穿過(guò)用于熱交換的流道的流體。
[0085]為了保證這種的機(jī)械密封和每個(gè)回路的完整性，利用在合適的通座中獲得的焊接，可以將多個(gè)板一個(gè)至一個(gè)的焊接在一起。
[0086]在實(shí)施變體中，不利用焊接方法而利用螺釘聯(lián)接、密封膠或O形環(huán)或等效的機(jī)械方法的所有已述部件間的整體連接是可能的。這樣，可以獲得模塊性增大的中間板，即可以二階矩的方式增加其他中間板，以滿足增大待處理功率的隨后需要。
[0087]本發(fā)明的系統(tǒng)，特別是在這種串聯(lián)或并列和/或具有多個(gè)中間板的多個(gè)裝置的情況下，可以與提高其機(jī)械密封的外框結(jié)合使用。
[0088]如上所述，本發(fā)明裝置，特別是在上面解釋說(shuō)明的實(shí)施方案中，可以緊湊地限定并且它適合于以縮小的尺寸實(shí)現(xiàn)。
[0089]僅舉例來(lái)說(shuō)，參照?qǐng)D1至圖4B，下文中提供了按尺寸制作的(中間)板的示例，該(中間)板，相對(duì)于所述類型的裝置的其相應(yīng)理論平面表面，具有(利用散熱片或其他熱交換件)增加的交換表面。
[0090]W=43mm-熱交換表面的尺寸，在本示例中，沿縱軸L中間板3的平面表面331和平面表面332的尺寸
[0091]Y = 83mm-沿橫軸T中間板3的熱交換平面表面331，332的尺寸
[0092]Sg論=w X Y = 43 X 83 = 3569mm2-理論熱交換平面表面的面積
[0093]第一熱交換件31的尺寸，即在本示例中，散熱片限定的平行于橫軸T的流道的尺寸:
[0094]H3i = 2.5mm，S 方向上的高
[0095]Tk3i = 0.28mm，T方向上的尺寸(厚度)
[0096]Gap31 = 0.7mm，兩相鄰散熱片(T方向上)之間的間隙
[0097]Nfin3i =舍去的比值 Y/ (Tk3i+Gap3i)=
[0098]=舍去的43/(0.28+0.7)=舍去的 43.88 =
[00"]=43，即散熱片的參考數(shù)量
[0100]Seff 3i = Nfin3iXYX2XH3i+(YXW)=43X83X2X2.5+(83X43) = 21414mm2
[0101]比Seff3i/S理侖=21414/3569 = 6
[0102]第二熱交換件32，即在本示例中，散熱片限定的平行于縱軸L的流道的尺寸:
[0103]H32 = 1.7mm S方向上的高
[0104]Tk32 = 0.22謹(jǐn)L方向上的尺寸(厚度)
[0105]Gap32 = 0.44mm兩相鄰散熱片(L方向上)中間的間隙
[0106]Nfin32 =舍去的比值 Y/ (Tk32+Gap32)=
[0107]=舍去的83/(0.22+0.44)=舍去的 125.76 =
[0?08]=125，即散熱片的參考數(shù)量
[0109]Seff S2 = Nfin32XffX 2 XH32+(Y Xff) = 125X43X2X1.7+(83 X43) = 21844mm2
[0110]比值Seff32/S理侖=21844/3569 = 6.12
[0111]在實(shí)施方案中，可以考慮比值Srff/Si論包括于6-16范圍內(nèi)，優(yōu)選的值等于11.
[0112]因此，在實(shí)施方案示例中，中間板的雙邊熱交換件為確定熱交換表面相對(duì)于基礎(chǔ)平面表面增加包括于6-16倍范圍內(nèi)的倍數(shù)，優(yōu)選地11倍。
[0113]目前為止參考優(yōu)選實(shí)施方案描述了本發(fā)明。這意味著可以存在屬于由本文如下權(quán)利要求的保護(hù)范圍所限定的發(fā)明核心的其他實(shí)施方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.適于冷卻電子元件的緊湊式熱交換裝置(100)，所述裝置(100)包括: 第一外板(I)，具有用于冷卻流體的第一入口門(mén)(11)和用于這種流體向下熱交換的第一出口 門(mén)(12)； 第二外板(2)，與所述第一外板(I)固定并具有用于待冷卻流體的第二入口門(mén)(21)和用于這種流體向下熱交換的第二出口門(mén)(22);和 插在所述第一外板(I)和第二外板(2)之間并與后者固定的一個(gè)中間板(3)或多個(gè)中間板(301-303)， 這種中間板一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)和/或相對(duì)于所述第一外板(I)和第二外板(2)平行設(shè)置， 其中，所述中間板或每個(gè)中間板具有設(shè)置在所述板的相對(duì)側(cè)的第一熱交換表面(331)和第二熱交換表面(332)，整體配置為使所述第一熱交換表面(331)和第二熱交換表面(332)的每一個(gè)面對(duì)所述第一外板(I)或第二外板(2)或另一個(gè)相鄰的中間板的對(duì)應(yīng)表面， 其中，所述第一熱交換表面(331)和第二熱交換表面(332)的每一個(gè)配備有適于增加與冷卻流體或與待冷卻流體的熱交換面積的各自的第一交換件(31)或第二交換件(32)，特別是散熱片， 其中整體配置為使所述第一交換件(31)和第二交換件(32)連同面對(duì)它們的所述第一外板(I)或第二外板(2)或其他中間板的所述對(duì)應(yīng)表面一起限定用于使用中冷卻流體從所述入口門(mén)(11)流至所述出口門(mén)(12)或使用中待冷卻流體從所述第二入口門(mén)(21)流至所述第二出口門(mén)(22)的流道(101，102)， 優(yōu)選在所述第二板(2)處，所述熱交換裝置(100)適于制成為與電子元件一起固定或與待冷卻流體連通至電子元件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(100)，包括一個(gè)單獨(dú)的中間板(3)，其中整體配置為在使用中冷卻流體從所述第一入口門(mén)(11)流至所述第一出口門(mén)(12)的流道(101)保持限定在所述第一板(I)和所述第一交換表面(331)之間以及在使用中待冷卻流體從所述第二入口門(mén)(21)流至所述第二出口門(mén)(22)的流道(102)保持限定在所述第二板(2)和所述第二交換表面(332)之間。3.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，所述裝置(100)適于制成為固定至與待冷卻的電子元件相關(guān)聯(lián)的其他冷卻裝置，特別是“冷板”。4.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，所述裝置(100)配置用于所述冷卻流體和待冷卻流體的同向流體或逆向流體。5.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述第一入口門(mén)(11)和第一出口門(mén)(12)和所述第二入口門(mén)(21)和第二出口門(mén)(22)和/或所述流道(101，102)配置成使得冷卻流體和待冷卻流體的各自流動(dòng)大體上產(chǎn)生兩者之間的正交。6.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述流道大體上為直線的。7.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述第一熱交換件(31)和/或第二熱交換件(32)配置成熱交換表面增加6至16倍，優(yōu)選地11倍。8.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述第一入口門(mén)(11)和第一出口門(mén)(12)和/或所述第二入口門(mén)(21)和第二出口門(mén)(22)具有不同的尺寸以考慮入口和出口流體的不同狀態(tài)。9.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述第一熱交換件(31)和第二熱交換件(32)與各自的中間板(3) —體實(shí)現(xiàn)。10.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述流道(101，102)是閉合的，所述交換件(31，32)鄰接到與其面對(duì)的相關(guān)板(I，2，3)的表面上或鄰接到后者的熱交換件的末端邊緣上。11.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中至少一個(gè)所述板，優(yōu)選地所述第一板(I)具有用于冷卻流體的流體分配工具(16，161)。12.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中，所述分配工具包括突出的分配隔板(16)和/或錐形的分配表面(161)，后者優(yōu)選地具有大體上三角形外形。13.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)，其中所述第一入口門(mén)(11)和第二入口門(mén)(21)和/或所述第一出口門(mén)(12)和第二出口門(mén)(22)中的一個(gè)或每一個(gè)大體上橫向或縱向地以各自的第一板(I)或第二板(2)為中心。14.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(200)，包括堆疊設(shè)置的多個(gè)中間板(3)以在裝置中限定以不同水平設(shè)置的流道組。15.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的裝置(200)，包括用于分配冷卻流體和/或待冷卻流體的系統(tǒng)(300)，所述分配系統(tǒng)配置成在使用中根據(jù)兩個(gè)流體的交替分布向不同水平上的流道平行地供給這種流體中的一個(gè)或每一個(gè)以及從不同水平上的流道平行地獲取這種流體中的一個(gè)或每一個(gè)。16.根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(200)，包括至少一個(gè)插在相鄰中間板之間的間隔件(205，206)。17.—種熱交換系統(tǒng)，包括多個(gè)根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求的每一個(gè)的熱交換裝置，其中，根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)連接的設(shè)置，所述裝置優(yōu)選地與冷卻流體和/或待冷卻流體一個(gè)到另一個(gè)地連通。18.—種冷卻電子系統(tǒng)的方法，所述方法提供了根據(jù)前述任何一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置(100)或熱交換系統(tǒng)的使用，其中所述或每個(gè)裝置(100)制成為固定至各自的電子元件的殼體或處于與其流體連通，其中所述第二入口門(mén)(21)與掠過(guò)電子元件的待冷卻流體的回路流體連通。19.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的冷卻方法，其中所述電子系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心。
【文檔編號(hào)】H01L23/34GK105934644SQ201480073809
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2014年1月22日
【發(fā)明人】弗萊克·帕文澤尼
【申請(qǐng)人】波威特斯金屬加工有限責(zé)任公司