專利名稱：冷卻流體流量調(diào)節(jié)和分配的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及冷卻流體流動(dòng)和控制，并且更具體地涉及用于確保冷 卻流體流動(dòng)均勻分配到 一組電子裝置冷卻部件的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
許多行業(yè)使用各種類型的電子裝置，例如具有在使用期間產(chǎn)生熱的電子 處理器和傳感器的計(jì)算機(jī)服務(wù)器和其它電子裝置。所述電子裝置常常被連接 到能支撐所述電子裝置的機(jī)架上并且為了正常的操作需要連續(xù)地去除熱。隨 著電子裝置的不斷縮小，使用空氣作為冷卻介質(zhì)在使用可合理得到的氣流能 合理去除掉多少熱方面已經(jīng)達(dá)到了極限。因此，改進(jìn)的冷卻方法使用來自在 一個(gè)或多個(gè)在本領(lǐng)域中使用的散熱片內(nèi)流動(dòng)的冷卻流體流直接傳導(dǎo)冷卻，所 述散熱片通常被稱作"冷卻板"，其接觸部件本身或者與所述部件接觸的副 冷卻回路的散熱板。
所述冷卻板需要冷卻流體的充分流動(dòng)，所述冷卻流體的充分流動(dòng)顯著地 低于以前在空氣熱交換器應(yīng)用中和甚至在其它流體被冷卻應(yīng)用中遇到的流 速。其它應(yīng)用能使用市場上可買到的基于彈簧的流量調(diào)節(jié)器。然而，考慮到 多個(gè)電子裝置的冷卻所需要的冷卻板的特定性能、尺寸和數(shù)量，對于如與電子系統(tǒng)相關(guān)的這種重要的但是低的熱負(fù)荷，沒有滿足所需要的流速和流量范 圍誤差的市場上可買到的基于彈簧的流量調(diào)節(jié)器。此外，基于彈簧的流量調(diào) 節(jié)器的商用開發(fā)在應(yīng)用上是不經(jīng)濟(jì)的并且結(jié)果的產(chǎn)品可能遭受不合適的寬 的性能誤差。
因此，存在對著眼于這些缺陷的冷卻流體輸送系統(tǒng)的需求。本發(fā)明提供 用于定量供給用于冷卻一組電子裝置的冷卻流體的流量的系統(tǒng)和方法。此 外，這里的所述系統(tǒng)和方法在高輸入變化誤差的情況下能幫助確?？偭髁吭?用于所述電子裝置的所述冷卻部件之間均勻地分配，其中采用標(biāo)準(zhǔn)流量調(diào)節(jié) 器不能對個(gè)別部件進(jìn)行適當(dāng)?shù)鬲?dú)立定量供給。

發(fā)明內(nèi)容
通常，本發(fā)明提供用于使用流量調(diào)節(jié)器和獨(dú)立的孔來調(diào)節(jié)和分配通過多 個(gè)散熱片、例如冷卻板的冷卻流體的系統(tǒng)和方法，所述流量調(diào)節(jié)器調(diào)整總流 速，所述單獨(dú)的孔允許進(jìn)一步根據(jù)單獨(dú)的冷卻板的需要而分配流體，而不管 所述孔上游和下游的流量變化。孔能被連接到孔支架上，其包括支撐所述孔 的本體，并且可以(直接地或間接地)連接到所述冷卻板的入口。根據(jù)實(shí)際 情況，能使用除孔支架之外的將孔連接流體流動(dòng)中的可選的方式。通常，這 里所描述的流量調(diào)節(jié)器與所述冷卻流體通過其流動(dòng)的多個(gè)孔和管道連接在 一起。為了安裝到冷卻系統(tǒng)內(nèi)，相關(guān)系統(tǒng)部件也可以被組裝為一模塊，所述 冷卻系統(tǒng)包:fe其它系統(tǒng)部件例如泵、壓縮才幾或其它用于所述冷卻流體的其它 壓力源。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)和分配流過與一 個(gè)或多個(gè)電子裝置相連接的多個(gè)冷卻板的冷卻流體流，其中所述系統(tǒng)包括流
體地連接到系統(tǒng)壓力源的流量調(diào)節(jié)器；流體地連接到所述流量調(diào)節(jié)器的分配 集管；流體地連接到所述分配集管的多個(gè)冷卻流體管道；至少兩個(gè)孔，每個(gè) 所述孔連接到在所述流量調(diào)節(jié)器和所述分配集管下游的冷卻流體管道；和連 接到在所述孔下游的多個(gè)流體管道的多個(gè)冷卻板。
在本發(fā)明的相關(guān)方面中，提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)和分配通過 與冷卻機(jī)架內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電子裝置或類似的產(chǎn)生熱的組件鄰接的多個(gè)冷 卻板的一個(gè)或多個(gè)冷卻流體，其中所述系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)裝置；連接到所 述流量調(diào)節(jié)裝置的流體流量分配裝置；多個(gè)冷卻流體輸送裝置；與在所述流量調(diào)節(jié)裝置和所述流體流量分配裝置下游的冷卻流體輸送裝置相連的一個(gè)
或多個(gè)孔；和連接到在所述孔下游的多個(gè)流體管道的多個(gè)冷卻板。
在本發(fā)明的再一方面，提供一種方法，該方法用于調(diào)節(jié)和分配流過至少 一個(gè)流量調(diào)節(jié)器、多個(gè)孔和連接到一個(gè)或多個(gè)電子裝置的多個(gè)冷卻板的冷卻 流體，其中所述方法包括使所述冷卻流體流過所述至少一個(gè)流量調(diào)節(jié)器并 流到所述多個(gè)孔；通過所述多個(gè)孔減少流動(dòng)壓力，例如通過所述多個(gè)孔將流 動(dòng)壓力從第一流體流動(dòng)壓力減少到第二流體流動(dòng)壓力；和使經(jīng)減壓的冷卻流 體流過所述冷卻板，用于冷卻所述冷卻板并從所述一個(gè)或多個(gè)電子裝置吸 熱。


下面的附圖形成說明書的一部分并且被包括以進(jìn)一步示范本發(fā)明的某 些方面。通過參考這些附圖中的一個(gè)或多個(gè)并結(jié)合這里所提供的特定實(shí)施方 式的詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明。
圖1示出了具有流量調(diào)節(jié)器和多個(gè)冷卻板的模塊的代表性的實(shí)施方式， 其中每個(gè)冷卻板包括連接到孔的入口 ；
圖2A示出了使用圖1的模塊的代表性的系統(tǒng)的示意圖。
圖2B示出了使用如圖1所示的模塊的另一代表性的系統(tǒng)的示意圖。
圖3示出了總體的管道示意圖，其示出了冷卻模塊的代表性的實(shí)施方式；
圖4示出了代表性的孔支架的橫截面圖。
圖5示出了圖4所示的代表性的孔支架的透視圖。
盡管這里所披露的本發(fā)明易于進(jìn)行各種修改和實(shí)現(xiàn)各種可選形式，但是 僅僅幾個(gè)特定實(shí)施方式作為例子在附圖中被示出并且在下面被詳細(xì)地描述。 這些特定的實(shí)施方式的附圖以及詳細(xì)的描述并不旨在以任何方式限定本發(fā) 明的概念或附屬的權(quán)利要求的寬度或范圍。相反，提供所述附圖和詳細(xì)的書
通技術(shù)人員能制造和使用本發(fā)明的概念。
具體實(shí)施例方式
上文中所描述的附圖以及下面的特定結(jié)構(gòu)和過程的書面描述不用于限 制申請人已經(jīng)發(fā)明的內(nèi)容的范圍或這些發(fā)明的保護(hù)范圍。相反，提供所述附明。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識到，為了清楚和便于理解，沒有描述或示
出本發(fā)明的商業(yè)實(shí)現(xiàn)的全部特征。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也將會(huì)iU只到，為了 實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的用于商業(yè)實(shí)施方式的最終目標(biāo)，結(jié)合了本發(fā)明的一些方面的實(shí) 際商業(yè)實(shí)施方式的開發(fā)將需要許多具體實(shí)現(xiàn)所特有的決策。這種具體實(shí)現(xiàn)所 特有的決策可以包括，但是同樣不限于，符合系統(tǒng)相關(guān)的、商業(yè)相關(guān)的、政 府相關(guān)的和其它約束，其依據(jù)特定的執(zhí)行、位置以及時(shí)間而變化。盡管開發(fā) 者的努力在實(shí)際感覺上可能是復(fù)雜的并且耗時(shí)的，然而，這種努力對從本申 請受益的本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是例行任務(wù)。這里所披露的和所教導(dǎo)的 發(fā)明易于進(jìn)行多種和各種各樣的修改和可選的形式。最后，所使用的單數(shù)形 式的術(shù)語(singular term)不用于限定產(chǎn)品的數(shù)量。而且，所使用的表示關(guān) 系的術(shù)語，例如，但不限于，"頂"、"底"、"左"、"右"、"上"、"下"、"向 下"、"向上"、"側(cè)，，等是為了清楚而在特別參考附圖的書面描述中使用，并 且不是用于限制本發(fā)明的或附屬的權(quán)利要求的范圍。而且，術(shù)語"被連接"、 "連接"、"連接器，，等術(shù)語在這里被廣泛的使用并且能包括用于固定、結(jié)合、 粘結(jié)、緊固、附接、接合、插入其內(nèi)、在其上或在其內(nèi)形成、通信、或以其 它方式例如才幾械地、 >磁性地、電地、化學(xué)地、直4妻地或間接地與中間元件、 一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件結(jié)合在一起，以及進(jìn)一步非限定性地包括以整體方式與另一 構(gòu)件整體地形成功能構(gòu)件。所述連接能在任何方向上發(fā)生，包括旋轉(zhuǎn)連接。 大體上，申請人已經(jīng)發(fā)明了調(diào)節(jié)和均勻地分配通過一個(gè)或多個(gè)冷卻板的 冷卻流體的系統(tǒng)和方法，其使用流體地連接在冷卻流體流動(dòng)的流中的一個(gè)或 多個(gè)流量調(diào)節(jié)器的組合，且多個(gè)孔流體地連接在所述調(diào)節(jié)器下游。而且，多 于一個(gè)孔能被連接到每個(gè)調(diào)節(jié)裝置的下游，每個(gè)孔流體連接到一個(gè)或多個(gè)冷 卻板。如同在這里所使用的那樣，術(shù)語"冷卻流體"、"制冷劑"以及類似術(shù) 語被互換地使用并且指被用來提供冷卻的物質(zhì)，例如氨(ammonia)、水、二 氧化碳，或能提供冷卻的其它物質(zhì)。適于與這里所描述的系統(tǒng)和方法一起使 用的代表性的冷卻流體或制冷劑包括但不限于液態(tài)水(也被稱作為非蒸發(fā)的 或"相變"的冷卻劑)，水-曱醇溶液，和FREON⑧(商業(yè)和工業(yè)中使用的多 種含氯氟烴(chlorofluorocarbon)中的任一種，其中許多是至少包括碳和氟 的脂族有機(jī)化合物，例如HFC和HCFC),氫氟烴(hydrofluorocarbon)，例 如商標(biāo)為 SUVA 的制冷劑(DuPont ) , 二 ( 二氟曱基)乙醚
8(bis-(difluoromethyl)ether)制冷劑，二氧化碳(0)2)，包括氣態(tài)二氧化石灰， 跨臨界(transcritical) 二氧化碳，和液態(tài)C02,或者混合冷卻劑例如Liebert XD⑧冷卻劑制冷系統(tǒng)(俄亥俄州哥倫布的力博特公司(Liebert Corporation )), 其中所述冷卻劑在大氣溫度和/或壓力下是氣體，但是能作為液體被泵送。
如這里所使用的術(shù)語"多個(gè)"意在指裝置、設(shè)備等的數(shù)量為至少兩個(gè)， 并且優(yōu)選為多于兩個(gè)，最多包括1000。此外，如這里所使用的術(shù)語"冷卻板" 包括能被連接到電子裝置并且從其吸熱的部件并且包4錄熱片和蒸發(fā)器。本 發(fā)明的不同的實(shí)施方式可以包括多個(gè)調(diào)整總流速的裝置，包括具有質(zhì)量流量 (mass flow)反饋控制硬件或軟件的流量調(diào)節(jié)器、流量控制器、計(jì)量閥、或 者任何其它類似裝置，在這里通常被稱作"流量調(diào)節(jié)器"。
類似地，如這里所4吏用的術(shù)語"孔"意在指用于調(diào)節(jié)這里所描述的系統(tǒng) 的一個(gè)或多個(gè)部分內(nèi)的各點(diǎn)處的相對壓力(尤其是壓降)的輸送通道或裝置， 例如開口或小孔?？啄芫哂卸喾N不同尺寸、形狀、樣式、和限制路徑，包括 但不限于，直孔(straight hole orifice ),銳邊孔、圓邊孔、錐形孔(例如從 入口到冷卻板向外地或向內(nèi)延伸擴(kuò)展或反之亦然的那些)、變長度的彎曲路 徑孔、變長度的直路徑孔等，也包括固定限制和可調(diào)節(jié)限制裝置和設(shè)備，例 如計(jì)量閥，或被設(shè)置并且然后被固定在特定限制的可調(diào)節(jié)限制設(shè)備。通常來 說，所述孔是在這里所描述的系統(tǒng)的一些部分內(nèi)的兩個(gè)或更多點(diǎn)之間，例如 在入口 4和冷卻板6之間延伸的制冷劑連通裝置。如同上文中所指出的那樣， 所述入口和/或出口孔能用于調(diào)節(jié)到達(dá)或離開容納在機(jī)架17內(nèi)或類似結(jié)構(gòu)內(nèi) 的電子裝置的冷卻氣體或制冷劑的流量并且能提供進(jìn)入和通過所述系統(tǒng)的 所期望的流速，通過改變所述孔的直徑或形狀，其能如同所期望的那樣被調(diào) 節(jié)為用于待;陂冷卻的特定結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1示出了具有流量調(diào)節(jié)器和多個(gè)冷卻板的模塊的代表 性實(shí)施方式，其中每個(gè)冷卻板包括連接到孔的入口。圖2A示出了示意圖， 其示出了使用圖1的模塊的代表性的系統(tǒng)。將結(jié)合彼此描述所述附圖。系統(tǒng) 壓力源12例如泵、壓縮機(jī)、增壓缸、或其它壓力源12給供給到管道18內(nèi) 的冷卻流體增壓，使得所述流體流過冷卻模塊2。所述模塊2能包括流量調(diào) 節(jié)器10、具有多個(gè)流體分配管道34的分配集管32，多個(gè)入口4，和多個(gè)冷 卻板6，其中所述入口具有用于更加均勻地將所述冷卻流體的流分配到所述 多個(gè)冷卻板6的一個(gè)或多個(gè)孔8。每個(gè)入口 4a、 4b(凈皮共同稱為"入口 4")能被連接到孔8a、 8b(共同被稱作"孔8")，使得孔8和市場上的流量調(diào)節(jié) 器10的結(jié)合產(chǎn)生進(jìn)入特定冷卻板6a、 6b(共同被稱作"冷卻板6")的冷卻 流體的合適的流速。流量調(diào)節(jié)器10可以是市場上可買到的調(diào)節(jié)器，所述調(diào) 節(jié)器通過彈簧平衡一活塞而調(diào)整通過系統(tǒng)的總流速。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容 易認(rèn)識到，許多這種調(diào)節(jié)器是普遍地可買到的，但是調(diào)節(jié)器IO也能是為了 特定應(yīng)用而定制的。冷卻流體從所述壓力源12流過所述流量調(diào)節(jié)器10、流 過所述分配集管32,流過多個(gè)流體管道34,流過所述入口 4，流過所述孔8， 并且流過所述冷卻板6。所述冷卻流體流過所述冷卻板，例如通過連接到所 述冷卻板6、與所述冷卻板6流體連接的或與所述冷卻板6結(jié)合的散熱板15 (未示出)，直接地或者間接地從連接到所述冷卻板6的一個(gè)或多個(gè)電子裝 置14吸熱。所述電子裝置能由機(jī)架17或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的類似裝 置支撐或者容納在機(jī)架17內(nèi)或者本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的類似裝置內(nèi)。 其后，在流出所述冷卻板6時(shí)，所述冷卻流體在再循環(huán)回J備內(nèi)流動(dòng)并返回到 系統(tǒng)壓力源或處理(disposal)站。從所述電子裝置14到所述冷卻板6的熱/ 熱量傳遞，在不使用散熱板的情況下，可以經(jīng)由熱(僅僅熱傳遞)管道7， 或等效的熱傳遞裝置。普通技術(shù)人員也將認(rèn)識到，所述冷卻流體可以流過各 個(gè)系統(tǒng)部件，所述各個(gè)系統(tǒng)部件可以是未在這里特別示出的，包括一個(gè)或多 個(gè)增壓流體冷卻系統(tǒng)的普通的管道、閥、泵、壓縮機(jī)、或其它部件，并且這 種部件對于詳細(xì)的描述而言不被認(rèn)為是必須的，但是能被包括在目前所描述 的系統(tǒng)內(nèi)。圖2B示出了使用如圖1中所示的模塊的另一代表性的系統(tǒng)的示意圖， 示出了所包括的一個(gè)或多個(gè)散熱板15。類似于上面所描述的圖2A中的系統(tǒng)， 冷卻流體經(jīng)由供給管道18從壓力源12流過流量調(diào)節(jié)器10，并且然后流過所 述分配集管32，其經(jīng)由入口 (未示出)將所述流體分配為通過多個(gè)流體管道， 并流過所述成形孔8，并且流過一個(gè)或多個(gè)冷卻板6。所述冷卻流體流過與 一個(gè)或多個(gè)散熱板15熱交換的一個(gè)或多個(gè)冷卻板6，并且依據(jù)實(shí)際情況，當(dāng) 流出所述冷卻板6時(shí)，所述冷卻流體在循環(huán)回路內(nèi)流動(dòng)并流回到系統(tǒng)壓力源 或處理站(未示出)。散熱板15經(jīng)由直接熱接觸或間接接觸(例如通過介于 中間的固體、流體或氣體介質(zhì))而將熱散發(fā)到冷卻板6。通過分離的流體循 環(huán)回路19提供經(jīng)由散熱板15散發(fā)的熱，其中所述冷卻流體通過經(jīng)由回路19 的通過一個(gè)或多個(gè)容納在機(jī)架17內(nèi)的電子裝置14的循環(huán)、圍繞一個(gè)或多個(gè)容納在機(jī)架17內(nèi)的電子裝置14的循環(huán)或在一個(gè)或多個(gè)容納在才幾架17內(nèi)的 電子裝置14附近的循環(huán)已經(jīng)獲得熱。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能認(rèn)識到，通過 壓縮機(jī)、泵、或熱虹吸管例如熱管或類似的流體輸送式裝置，或者類似地被 驅(qū)動(dòng)的流體裝置(未示出)、例如在美國專利公開US2007/0201210A1中所披 露的那些，能驅(qū)使所述冷卻流體流過所述散熱板15，所述美國專利公開的相 關(guān)部分以引用的方式被結(jié)合到這里。可選地，依據(jù)實(shí)際情況，所述散熱板15 也可以被直接地連接到所述電子裝置14,或者是所述電子裝置本身的直接部 分。更進(jìn)一步地，并且同樣是可接受的，所述散熱板15和所述底盤冷卻才反6 可以包括在所述兩個(gè)板之間的熱連接材料110,由此通過充分地去除空氣間 隙而提高熱交換。然而，所述散熱板15和冷卻板6可以形成可分離的熱交 換單元，允許一個(gè)或多個(gè)冷卻系統(tǒng)在不用必須拆開所述系統(tǒng)內(nèi)的任何流體攜 帶管道18的情況下被分離。例如通過特定冷卻板6的特征可以確定冷卻板6的所期望的流速，并且 通過流量調(diào)節(jié)器10和所述孔8的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合以及在這種裝置內(nèi)和在這種裝 置上的相關(guān)的流體流動(dòng)壓力(Pl、 P2等)可以實(shí)現(xiàn)冷卻板6的所期望的流 速。根據(jù)本發(fā)明，在每個(gè)孔8上的壓降小于可用系統(tǒng)壓差，例如通過確定所 述系統(tǒng)壓力源12的壓力性能(capability)和所述冷卻板6下游的壓力之間 的差可以確定所述可用系統(tǒng)壓差。這種確定能例如(并且非限定性地)，通 過確定供給管道18內(nèi)的點(diǎn)Pl和在返回管道內(nèi)的點(diǎn)P2的壓力之間的差進(jìn)行， 其中返回管道將"熱"制冷劑帶出并使其遠(yuǎn)離機(jī)架17內(nèi)的所述電子裝置14。 額外地，并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在每個(gè)孔8上從流體管道34和入口 4 到冷卻板6內(nèi)的壓降通常比任何流動(dòng)路徑壓降變化大至少大約1%、大約5 %、大約10%、大約15%、或者有利地大約20%，或者在從大約1%到大 約20%范圍內(nèi)的任何百分?jǐn)?shù)。根據(jù)本發(fā)明的更進(jìn)一步的方面，在每個(gè)孔8 上/人流體管道34和/或入口 4到冷卻板6內(nèi)的壓降可以大于任4可流動(dòng)路徑壓 降變化大約20%,從大約20%到大約5000%的范圍，包括大約30%、大約 40 % 、大約50 % 、大約60 % 、大約70 % 、大約80 % 、大約90 % 、大約100 %、大約200%、大約300%、大約400%、大約500%、大約600%、大約 700 % 、大約800 % 、大約900 o/。、大約1000 °/。、大約2000 % 、大約3000 % 、 大約4000%和大約5000%，包括在這些數(shù)值中的任何兩個(gè)之間的百分?jǐn)?shù)， 例如從大約20%到大約70%，或從大約50%到大約500%，但不限于此。數(shù)，但是可能導(dǎo)致流動(dòng)效率低和較高的壓力損失。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，在每個(gè)所述孔8上的壓 降是壓降變化的大約5倍。所述流動(dòng)路徑壓降變化包括與部件的制造誤差、 部件的高度差、流動(dòng)路徑的管道布置、尺寸、部件、或樣式壓降差、熱載荷 變化引起的壓差以及其它差相關(guān)的任何壓降變化的總和，這些通常對待^皮調(diào) 節(jié)的部件的入口 4處的不同莊力起作用。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式中， 可以在不安裝所述孔8的情況下確定所述流動(dòng)路徑壓降變化，其中能測量壓 差，例如，在點(diǎn)P3和P4之間以及在點(diǎn)P5和P6之間，并且這兩個(gè)差與另外 的冷卻板進(jìn)行比較。其后，所述系統(tǒng)能被構(gòu)造成使得在每個(gè)孔8上的壓降例 如比最大的流動(dòng)路徑壓降變化大至少5%。所述孔8通過它們對流動(dòng)路徑阻 力的影響以及它們在各個(gè)系統(tǒng)部件之間的分布可以對總流速產(chǎn)生一些影響。 這些影響進(jìn)而可能影響給定的冷卻應(yīng)用的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式。有利 地，與使用當(dāng)前可買到的流量調(diào)節(jié)器相比，使用合適尺寸的孔8是更加經(jīng)濟(jì) 的并且導(dǎo)致在所述冷卻板6之間的較小的流量變化。關(guān)于所述壓力，盡管在這里已經(jīng)描述了感興趣的六個(gè)代表性壓力(Pl-P6)，并且在下文中將更進(jìn)一步地詳細(xì)地描述所述六個(gè)壓力，但是將會(huì) 認(rèn)識到，壓力點(diǎn)和區(qū)域的數(shù)量與所述系統(tǒng)本身直接相關(guān)，并且因此根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)實(shí)際情況可以有多個(gè)壓力Pl、 P2、 P3、 P4、 P5、 P6.....Pn。關(guān)于附圖中所提及的壓力，Pl是來自所述系統(tǒng)的在"高，，壓力處(例如，來自泵等)的輸送壓力，同時(shí)Pla是被從所述流量調(diào)節(jié)器輸送到所述冷卻^反才莫 塊6的輸送壓力。壓力P3和P5是到達(dá)各個(gè)模塊的輸送壓力，并且由于高度 差、管尺寸差、管長度差等，它們的壓力值可能是稍微不同的。壓力P3a和 P5a通過所述孔4進(jìn)入所述冷卻板6之后的壓力，同時(shí)P4和P6是通過所述 冷卻板并收集在返回管道內(nèi)之后的壓力，由于高度、管尺寸(寬、尺寸、形 狀和長)差等，它們是稍微不同的。壓力P2系統(tǒng)的返回壓力，典型地是當(dāng) 所述冷卻流體被返回到所述泵時(shí)的"低，，壓力。在一代表性的設(shè)置中，并且 非限定性地，取決于所述冷卻系統(tǒng)和待被冷卻的電子裝置的總體設(shè)計(jì)和設(shè) 置，從Pl到Pn的多個(gè)壓力可以具有許多彼此互相相關(guān)的差壓關(guān)系。例如， 在圖1所示的實(shí)施方式中，因?yàn)樗隽髁空{(diào)節(jié)器IO將供給壓力減少到接近 所述孔輸送壓力，Pl典型地大于Pla。壓力Pla可以大約等于壓力P3和P5， 但是如同上面所提出的那樣，由于高度差，管尺寸、形狀以及尺寸差等，它們能是不同的，其中這些差是必然的"流動(dòng)路徑變化"的一部分。至少部分地由于在所述孔上的壓降，壓力P3a和P5a典型地是小于壓力P3和P5的。 壓力P3a可以大約等于壓力P5a，但是部分地由于流動(dòng)路徑變化它們也可以 是不同的。至少部分地由于穿過和/或在所述冷卻板上的壓降，壓力P4和P6 典型地是小于壓力P3a和P5a的。壓力P4可能大約等于壓力P6,但是部分 地由于是典型的流動(dòng)路徑變化的一部分的冷卻板差、高度差，管尺寸和尺寸 差等，它們也可以是不同的。最后，為了將所述冷卻流體返回到泵或類似裝 置以再循環(huán)，所述返回壓力P2典型地是小于P4和P6的。圖3示出了管道系統(tǒng)示意圖，其示出了這里所描述的冷卻模塊的代表性 實(shí)施方式。冷卻流體能通過一個(gè)或多個(gè)主供給管道16進(jìn)入所述系統(tǒng)并且繼 續(xù)通過一個(gè)或多個(gè)副供給管道18到達(dá)一個(gè)或多個(gè)流量調(diào)節(jié)器10。所述流量 調(diào)節(jié)器10控制進(jìn)入所述入口 4的下游流量，且所述一個(gè)或多個(gè)孔8將流體 引入到冷卻板6內(nèi)，如同在圖l和2中所示的那樣，并且孔8下游的結(jié)果流 速對于根據(jù)特定應(yīng)用所選擇的冷卻板是所期望的。根據(jù)本發(fā)明，代表性的三 個(gè)實(shí)施方式的模塊3a、 3b和3c示出了可以使用的流量調(diào)節(jié)器10與孑L8的 不同比例。根據(jù)需要對于特定的冷卻需求，在整個(gè)系統(tǒng)中能使用任何特定設(shè) 計(jì)的一個(gè)或多個(gè)模塊。在模塊3a中，例如，單個(gè)調(diào)節(jié)器IO控制到達(dá)該模塊 的被分配到多個(gè)管道和孔的冷卻流體的系統(tǒng)流量，這里被示為一個(gè)調(diào)節(jié)器對 八個(gè)孔的比例，或者l: 8的比例。所述模塊3b包括兩個(gè)調(diào)節(jié)器10和10，， 它們各控制到達(dá)四個(gè)孔8的冷卻流體的流速，從而調(diào)節(jié)器與孔的比例是1:4。 類似地，在才莫塊3c中，四個(gè)調(diào)節(jié)器(IO、 10，、 IO"和IO，")各控制到達(dá)兩 個(gè)孔的冷卻流體的流速，比例為1: 2。這些實(shí)施方式不是意在排他，相反是 三個(gè)非限定性的例子以示出使用這里所描述的系統(tǒng)和方法可以進(jìn)行的許多 組合中的一些。例如，可以想象，流量調(diào)節(jié)器與孔的比例可以在從1: 20到 1: 2的范圍內(nèi)，包括l: 15， 1: 12， 1: 10， 1: 6， 1: 5， 1: 3和在這個(gè)比 例范圍內(nèi)的比例，包括，例如從l: 20到1: 2,或者從1: 8到1: 2。從本 發(fā)明受益的領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易認(rèn)識到，這些比例是根據(jù)應(yīng)用特定的 并且可以使用流體動(dòng)力學(xué)原理和這里所討論的因素而確定。圖4示出了用于與本發(fā)明的系統(tǒng)一起使用的代表性的孔結(jié)構(gòu)20的橫截 面圖。圖5示出了在圖4中所示的代表性的孔結(jié)構(gòu)20的透視圖。將結(jié)合彼 此描述這些附圖?？捉Y(jié)構(gòu)20通常包括孔8和本體24。所述孔結(jié)構(gòu)20，尤其是本體24能由商業(yè)供應(yīng)商提供，或者為了特定應(yīng)用而定制。依據(jù)應(yīng)用能改 變所述本體24的外表面22以允許通過合適的方法將孔8連接在流體流動(dòng)路 徑內(nèi)。普通的非限定性的例子包括帶螺紋的表面，用于壓配合應(yīng)用的光滑表 面，和用于插入到位(crimping into place )的帶切口的表面。 一旦被附連， 孔8的表面28阻礙了流體路徑，同時(shí)通孔30允許所期望的體積的流體穿過 所述孔8。另外，所述孔可以被直接地結(jié)合到所述冷卻板的入口的設(shè)計(jì)中。 所述孔在這里被示為圓形的或圓柱形的，但是可選地可以被形成為如基于制 造和流量調(diào)節(jié)的考慮被認(rèn)為是所期望的其它形狀，包括彎曲路徑，或多重彎 曲流動(dòng)路徑，突然擴(kuò)張或收縮等。在不脫離其總體公開的情況下，能設(shè)計(jì)其它的和更進(jìn)一步的實(shí)施方式。 例如，能結(jié)合任何數(shù)量的調(diào)節(jié)器10和孔8以獲得根據(jù)特定冷卻應(yīng)用要求的 在一個(gè)或多個(gè)冷卻板6的入口4處的所期望的流體特性。更進(jìn)一步地，能彼 此結(jié)合地包括改進(jìn)的流體系統(tǒng)的各種方法和實(shí)施方式以產(chǎn)生所披露的方法 和實(shí)施方式的變形。單數(shù)形式的元件的討論能包括多個(gè)元件，并且反之亦然。除非以其它方式特別限定了，所述步驟的次序能以多種順序進(jìn)行。這里 所描述的各種步驟能與其它步驟相結(jié)合，被插在所陳述的步驟之間、和/或被 分成多個(gè)步驟。類似地，元件已經(jīng)被功能性地描述，并且能具體化為分離的 部件或者能被結(jié)合到具有多個(gè)功能的部件內(nèi)。已經(jīng)基于優(yōu)選的和其它的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，并且沒有描述本發(fā)明 的每個(gè)實(shí)施方式。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以得到所描述的實(shí)施方式的明顯的 修改和變化。所披露的以及未披露的實(shí)施方式并不旨在限制或限定申請人所 構(gòu)思的本發(fā)明的范圍或適用性，相反，根據(jù)專利法，申請人旨在保護(hù)落入下 面的權(quán)利要求的等同描述的范圍或界限內(nèi)的所有這種改變和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)和分配流過多個(gè)連接到一個(gè)或多個(gè)電子裝置上的冷卻板的冷卻流體流的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流體地連接到系統(tǒng)壓力源的流量調(diào)節(jié)器；流體地連接到所述流量調(diào)節(jié)器的分配集管；多個(gè)流體地連接到所述分配集管的冷卻流體管道；至少兩個(gè)孔，每個(gè)所述孔被連接到冷卻流體管道，在所述流量調(diào)節(jié)器和所述分配集管的下游；和連接到多個(gè)流體管道，在所述孔下游的多個(gè)冷卻板。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述至少兩個(gè)孔的每一個(gè)上的壓降 小于可用系統(tǒng)壓差。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述至少兩個(gè)孔的每一個(gè)上的壓降 比流動(dòng)路徑壓降變化大至少1%。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括在所述系統(tǒng)壓力源下游的多于 一個(gè)流量調(diào)節(jié)器。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括連接到所述冷卻板下游的返回 管道。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)壓力源包括壓縮機(jī)或泵。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有用于所述一個(gè)或多個(gè)電子 裝置的一個(gè)或多個(gè)支撐表面的機(jī)架。
8. —種流過至少一個(gè)流量調(diào)節(jié)器、多個(gè)孔和連接到一個(gè)或多個(gè)電子裝置 上的多個(gè)冷卻板的冷卻流體的調(diào)節(jié)和分配方法，所述方法包括使所述冷卻 流體流過所述至少 一個(gè)流量調(diào)節(jié)器并流到所述多個(gè)孔；通過所述多個(gè)孔減少流動(dòng)壓力；和使經(jīng)減壓的冷卻流體流過所述冷卻板，用于冷卻所述冷卻板并從所述一 個(gè)或多個(gè)電子裝置吸熱。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生在至少兩個(gè)所述孔的每一 個(gè)上的壓降，所述壓降小于使用用于所述冷卻流體的壓力源的可用系統(tǒng)壓 差。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生在至少兩個(gè)所述孔的每 一個(gè)上的壓降，所述壓降比流動(dòng)路徑壓降變化大至少1%。
11. 如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生在至少兩個(gè)所述孔的每 一個(gè)上的壓降，所述壓降比流動(dòng)路徑壓降變化大至少1%。
12. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括使所述冷卻流體流回到所述 系統(tǒng)壓力源。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括利用壓力源對所述冷卻流體 加壓。
14. 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括使所述冷卻流體流過多個(gè)流 量調(diào)節(jié)器，每個(gè)流量調(diào)節(jié)器連接到多個(gè)孔。
15. —種流過一個(gè)或多個(gè)流量調(diào)節(jié)器、多個(gè)孔和連接到一個(gè)或多個(gè)電子 裝置上的多個(gè)冷卻板的冷卻流體的調(diào)節(jié)和分配方法，所述方法包括使冷卻流體流過所述一個(gè)或多個(gè)流量調(diào)節(jié)器并流到所述多個(gè)孔； 通過所述多個(gè)孔使流動(dòng)壓力從第 一流體流動(dòng)壓力減少到第二流體流動(dòng) 壓力；使經(jīng)減壓的冷卻流體流過所述冷卻板，用于冷卻所述冷卻板并從所述一 個(gè)或多個(gè)電子裝置吸熱。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生在所述多個(gè)孔的每一個(gè)上的壓降，所述壓降是流體流動(dòng)路徑中的壓降變化的至少兩倍。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流量調(diào)節(jié)器與所述孔的比例在 從1: 20到1: 2的范圍內(nèi)。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流量調(diào)節(jié)器與所述孔的比例在 從l: 8到1: 2的范圍內(nèi)。
19. 一種調(diào)節(jié)和分配通過與冷卻機(jī)架內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電子裝置鄰接的多 個(gè)冷卻板的冷卻流體的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括流量調(diào)節(jié)裝置；連接到所述流量調(diào)節(jié)裝置的流體流量分配裝置； 多個(gè)冷卻流體輸送裝置；與所述冷卻流體輸送裝置相連，在所述流量調(diào)節(jié)裝置和所述流體流量分 配裝置下游的一個(gè)或多個(gè)孔；和連接到多個(gè)流體管道，在所述孔下游的多個(gè)冷卻板。
全文摘要
本發(fā)明提供用于使用流量調(diào)節(jié)器以及一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的孔來調(diào)節(jié)和分配通過如冷卻板等多個(gè)散熱片的冷卻流體的系統(tǒng)和方法，所述流量調(diào)節(jié)器設(shè)定總流速，所述一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的孔允許進(jìn)一步根據(jù)單獨(dú)的冷卻板的需要而分配流體，而不管所述孔的上游的流量變化?？啄鼙贿B接到孔支架上，其包括支撐所述孔的本體，并且其可以(直接地或間接地)連接到所述冷卻板的入口。通常，所述流量調(diào)節(jié)器與所述冷卻流體通過其流動(dòng)的多個(gè)孔和管道相連接。為了安裝到冷卻系統(tǒng)內(nèi)，相關(guān)系統(tǒng)部件能被組裝為一模塊，所述冷卻系統(tǒng)包括其它系統(tǒng)部件例如泵、壓縮機(jī)或用于所述冷卻流體的其它壓力源。
文檔編號G06F1/20GK101617281SQ200880005403
公開日2009年12月30日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月19日
發(fā)明者伊恩·斯皮林 申請人:力博特公司