用于改進的熱交換器的系統的制作方法

專利名稱：用于改進的熱交換器的系統的制作方法
用于改進的熱交換器的系統
背景技術：
例如計算機的電氣設備包括多個電氣部件(例如處理器、電壓調 節器和/或存儲器設備)。電氣部件典型地將未使用的電能以熱的形式 消散，該熱可能損壞電氣部件和/或其環境(例如其他電氣部件，和/ 或例如外殼、殼體的結構設備，和/或電氣互連件)。例如散熱器和熱 管的多種裝置已用于控制和/或去除來自電氣部件和它們的環境的 熱。
當電氣設備，例如個人計算機(PC)設備和甚至計算機服務器在
尺寸上減小時，則空間和成本的約束成為限制性設計因素。典型的熱 減輕設備例如占據了電氣設備內相當大的空間量和/或包括昂貴的部 件。因為電氣設備的處理速度和功率的增加，它們的部件將生成更多 的需去除的熱。典型的熱減輕設備可能不適合于從電氣部件去除足夠 的熱的量，特別是當考慮空間和成本時。


圖l是系統的方框圖。
圖2是根據一些實施例的熱交換器的截面圖。 圖3是根據一些實施例的熱交換器的透視圖。 圖4是根據一些實施例的系統的截面圖。 圖5是根據一些實施例的冷板的透視圖。 圖6是根據一些實施例的葉輪的透視圖。 圖7是根據一些實施例的冷卻系統的截面圖。 圖8是#>據一些實施例的系統的方框圖。
具體實施例方式
首先參考圖1，圖1中示出了系統100的方框圖。描繪了在此描述 的多種系統以用于解釋但非限制所描述的實施例。在此所描述的任何 系統的不同的類型、布置、量和構造可以不偏離一些實施例的范圍而 使用。比關于在此描述的系統所顯示的更少或更多的部件可以不偏離
一些實施例地使用。系統IOO可以例如包括電子設備102 (例如處理器、存儲器設備、 電壓調節器等)、冷板110、熱交換器120、儲存器148、泵150和/ 或風扇180。在一些構造中，電子設備102可能生熱和/或可以將熱傳 遞到冷板110。冷板110例如可以聯接到電子設備102以從電子設備 102接受和/或去除熱。熱可以通過傳導行進，在一些構造中從電子設 備102行進到冷板110 (例如通過圖1中的波浪線描繪)。在一些構造中，冷板110可以將熱傳遞到熱交換器120。熱交換器 120例如可以是散熱器和/或輻射器，它構造為將熱排除和/或消散。在 熱交換器120包括用于消散熱的散熱片(在圖1中未示出)的情況中， 例如風扇180可以便于從熱交換器120去除和/或消散熱。風扇180在 一些構造中可以將空氣引導向熱交換器120 (和/或它的任何散熱片) 以便于強制對流來從熱交換器120去除熱。系統100也可以或替代地 包括泵150。根據一些構造，泵150可以使流體在系統100內循環。例如，由電子設備102傳遞到冷板110上的熱可以被引導到和/或 傳遞到(例如傳導到)流體(例如水)，該流體通過冷板110循環。 已加熱的流體然后例如可以行進到熱交換器120以將熱傳遞到熱交換 器120和/或另外地將熱消散在流體內。熱交換器120例如可以從流體 去除熱。已冷卻的流體(例如相對于已加熱的流體和/或冷板110被冷 卻)然后可以行進到儲存器148。儲存器148例如可以貯存一定量的流 體以用于系統IOO內。流體然后可以例如通過泵150(例如離心泵)循 環和/或通過泵150從儲存器148抽取。流體可以然后行進(和/或引 導)回到冷板110以從冷板110去除更多熱(例如通過允許熱從冷板 IIO傳遞到已冷卻的流體)。轉到圖2，圖2中示出了根據一些實施例的熱交換器220的截面 圖。在一些實施例中，熱交換器220可以類似于結合圖1描述的熱交 換器120。熱交換器220例如可以構造為去除、傳遞和/或消散(例如 輻射)熱。在一些實施例中，在熱交換器220內可以包括比在圖2中 示出的部件更少或更多的部件。在一些實施例中，熱交換器220可以 包括芯222。在一些實施例中，熱交換器22 0可以包括一個或多個從芯 222向外延伸的散熱片224。散熱片224可以例如構造為從芯222消散 和/或傳導熱。根據一些實施例，芯222可以限定腔226。如在圖2中
示出，例如熱交換器220的截面圖示出芯222為限定了腔226的環形 和/或空心圓柱形構造。芯222 (和/或散熱片224 )例如可以包括低成 本鋁的空心形式擠出件。
根據一些實施例，熱交換器220可以從芯222的腔226內接受熱。 例如流體可以在腔226內循環以將熱傳遞和/或傳導到熱交換器220。 在一些實施例中，熱交換器220可以包括聯接到芯222的第一端蓋228 以將流體保持在腔226內。根據一些實施例，在芯222和第一端蓋228 之間可以形成液壓和/或氣密密封。以這樣的方式，例如可以大體上阻 止在芯222的腔226內循環的流體從熱交換器220的左側(例如在圖2 中的取向)泄漏，和/或可以大體上防止空氣進入在腔226內流動的流 體內(例如從熱交換器220外側進入)。
在一些實施例中，熱交換器220也可以或替代地包括第二端蓋 230。第二端蓋230例如可以聯接到芯222以大體上防止流體從熱交換 器220的右側泄漏(和/或大體上防止空氣進入腔226 )。在一些實施 例中，笫二端蓋230可以構造為提供、接收、排出和/或另外地傳輸流 體。例如，第二端蓋230可以包括入口 232和/或出口 234。根據一些 實施例，入口 232和/或出口 234可以是流體路徑或包括流體路徑(例 如導管和/或通道)，以分別接收和/或排出流體。流體通過入口 232 例如以已加熱的狀態被接收，可以被熱交換器220冷卻(即流體可以 將熱傳遞到熱交換器220 )，且可以通過出口 234以已冷卻狀態排出。 在一些實施例中，入口 232和/或出口 234可以構造和/或定向為已知 或可實行的或變成已知或可實行的任何方式。如在圖2中示出，例如 入口 232和/或出口 234可以構造為將流體傳輸到芯222的腔226內的 特定和/或特殊的區內，和/或從該特定和/或特殊的區內傳輸出。在一 些實施例中，流體可以進入熱交換器220的任一端或者兩端和/或從熱 交換器220的任一端或者兩端排出。熱交換器220例如可以并聯和/或 串聯連接到任何數量的其他設備，諸如其他熱交換器220。
在一些實施例中，第一端蓋228和/或第二端蓋230到芯222的聯
如，笫一 0型圈236可以布置在第一端蓋228和芯222之間，和/或第 二 0型團238可以布置在第二端蓋230和芯222之間。根據一些實施 例，0型圏236、 238可以4更于在芯222和端蓋228、 230之間造成液
壓和/或氣密密封。在一些實施例中，端蓋228、 230可以構造為接受0 型圏236、 238以提供改進的密封。端蓋228、 230例如可以包括任何 個數的凹槽、凹陷、螺紋、唇部、座和/或其他便于聯接到芯222和/ 或造成液壓和/或氣密密封(例如，大體上防止流體從腔226泄漏，和 /或大體上防止空氣滲透到腔226 )的特征。
根據一些實施例，熱交換器220也可以或替代地包括布置在芯222 的腔226內的元件240。元件240例如可以構造為傳輸和/或引導芯222 的腔226內的流體。元件240也可以或替代地便于將流體保持在熱交 換器220內，和/或將腔226密封。在一些實施例中，元件240可以包 括一個或多個凹槽242 (和/或其他特征)。凹槽242可以例如限定一 個或多個通道，流體可以通過通道在芯222的腔226內運輸和/或引 導。在一些實施例中，凹槽242可以包括構造在元件240的外表面上 的大體上螺旋形式的單一的凹槽242。螺旋凹槽242例如可以在元件 240的外表面和芯222的內表面之間限定通道(例如沿芯222的腔226 的表面)。
在一些實施例中，第二端蓋230的入口 232可以定向為將流體引 導到由螺旋凹槽242所限定的通道內。流體例如可以通過通道沿芯222 的內表面行進，從而從芯222的腔226的右側前進到芯222的腔226 的左側(例如根據由螺旋凹槽242所限定的螺旋通道)。根據一些實 施例，流體當通過通道行進時可以將熱傳遞到芯222。凹槽242例如可 以構造為引導流體經過芯222的內表面的大區域以傳遞相當大量的熱 到芯222 (例如通過傳導)。
流體例如可以由凹槽242 (和/或由其所限定的通道)引導以掠過 芯222的內表面的相當大的量來傳遞相當大量的熱到芯222。在一些實 施例中，元件240和/或凹槽242可以構造為調整芯222的腔226內的 流體流特性。凹槽242可以設計和/或構造為例如確立由凹槽242所限 定的通道的某些特性。根據一些實施例，通道特性可以構造為和/或限 定為導致流體以層流或紊流流動，如為傳遞熱到芯222所希望和/或可
^熱對流，因此增加A傳4到4 ;22;壁的效率。' ， '
在一些實施例中，凹槽242可以終止在和/或通向元件240的左端 和/或大體上終止在芯222的腔226的左端。流體例如可以從凹槽242
且沿第一端蓋228的表面前進。在一些實施例中，流體可以通過元件 240的中心部分被引導向出口 234。流體例如可以流過從元件240的左 端延伸到元件240的右端的中心導管244。中心導管244例如可以將 已冷卻的流體(例如已傳遞熱到芯222的流體)直接從元件240和/或 腔226左端傳輸到出口 234。導管244例如可以通過維持進入流體流 和出離流體流之間的分離而大體上防止已冷卻的流體被從入口 232進 入腔226的已加熱的流體再加熱。
在一些實施例中，熱交換器220也可以或替代地包括允許已冷卻 的流體進入儲存器248 (和/或允許來自儲存器248內的流體離開儲存 器248且進入中心導管244 )的流體路徑246。儲存器248例如可以是 由元件240限定的腔。根據一些實施例，儲存器248可以布置在元件 240的中心部分的空閑的和/或空的區內，和/或由該區所限定u中心導 管244例如可以通過儲存器。在一些實施例中，儲存器248可以提供 熱質量(例如空氣、水和/或其他流體)以降低大的和/或嚴重的熱情 況的沖擊。儲存器248例如可以貯存一定量的流體以在需要額外的流 體和/或按要求提供熱衰減的情況下供給額外的流體到熱交換器220。 根據一些實施例，如果在熱交換器220的壽命中流體從熱交換器220 泄漏(例如因為老化的0型團236、 238和/或因為吸濕性塑料元件或 部件的滲漏)，則例如在儲存器248內的額外的流體可以補充損失的 量。
在熱交換器220的流體路徑內的流體的替換和/或增加例如可以大 體上防止氣泡形成和/或被引入到流體流內。在一些實施例中，儲存器 248例如也可以或替代地用作空氣捕獲器來從流體流中收集氣泡。根據 一些實施例，儲存器248可以包括一個或多個插入件和/或嚢(未示 出)。泡沫元件(未示出)可以例如布置在儲存器248內。在一些實 施例中，在流體在熱交換器220內膨脹以在熱交換器220內施加增加 的力的情況中，泡沫元件可以壓縮。如果流體在加熱時和/或因其他環 境因素而膨脹，例如泡沫可以吸收熱交換器220內的增加的壓力以大 體上避免對與流體流動路徑相關的任何或所有部件的損壞。
現在參考圖3，圖3中示出了根據一些實施例的熱交換器320的透 視圖。在一些實施例中，熱交換器320可以類似于結合圖1和/或圖2 的任一個描述的熱交換器120、 220。熱交換器320例如可以構造為去
除、傳遞和/或消散熱。在一些實施例中，熱交換器320可以包括芯 322、散熱片324、由芯322限定的腔326、第一端蓋328、第二端蓋 330、入口 332、出口 334、第一0型圏336、笫二0型團338、元件 340、元件340上的凹槽342、元件340內的中心導管344和/或儲存 器348。才艮據一些實施例，系統300的部件320、 322、 324、 326、 328、 330、 332、 334、 336、 338、 340、 342、 344、 348可以在構造上和/ 或功能性上類似于結合圖2描述的類似地命名的部件。在一些實施例 中，系統300內可以包括比在圖3中示出的更少或更多的部件。在一些實施例中，熱交換器320可以包括芯322。如在圖2中示出， 例如芯322可以包括空心的圓柱形形式，在一些實施例中，熱交換器 320可以包括一個或多個從芯322向外延伸的散熱片324。散熱片324:消散和/或,輻"射4征。;在圖3中;:，^散熱片3;4例如可:乂是從芯 322突出的徑向彎曲散熱片(RCF)。根據一些實施例，散熱片324可 以構造為使其表面積的相當大的百分比或全部處于從一個或多個風扇 (在圖3中未示出)引導來的最高速度的空氣流內。散熱片324也可 以例如是如所示出的彎曲的，以捕獲被風扇向散熱片324所引導的任 何空氣的渦旋分量。根據一些實施例，芯322和散熱片324的組合包 括單個的擠出件和/或其他元件。芯322和散熱片324例如可以包括低 成本鋁空心形式的擠出件。才艮據一些實施例，芯322可以限定腔326。腔326可以例如是布 置在圓柱形形狀的芯322內的圓柱形的空隙。在一些實施例中，腔326 可以降低熱交換器320的重量和/或成本。典型的熱交換器例如可以包 括實心芯，該實心芯是昂貴的和/或大體上增加了典型的冷卻方案的重 量。然而圖3中的熱交換器320可以比典型的熱交換器更輕且更便宜 地生產。至少通過利用流體將熱傳遞到芯322，例如空心的芯322可以 比典型的熱交換器更輕和/或要求大體上更少的材料(例如鋁和/或其 他金屬)。使用流體來將熱傳遞到芯322也可以或替代地允許芯322 的直徑比典型的熱交換器更大，這又允許芯322和散熱片324的表面 積更大，從而增加了從熱交換器320傳遞熱的效率。根據一些實施例，熱交換器320可以包括第一端蓋328和/或第二 端蓋330。端蓋328、 330例如可以便于保持、引導、運輸和/或管理
用于將熱傳遞到芯322的流體。在一些實施例中，第一端蓋328可以 聯接到芯322的笫一端(例如在圖3的取向中為底端)和/或第二端蓋 330可以聯接到芯322的第二端(例如在圖3的取向中為上端)。端蓋 328、 330例如可以大體上防止在腔326內循環的流體從腔326泄漏和 /或可以大體上防止空氣進入腔326。在一些實施例中，第二端蓋330可以包括入口 332和/或出口 334。 第二端蓋330可以用作流體歧管，從而例如將流體通過入口 332引導 到腔326內，和/或通過出口 324將流體從腔326內排出。在一些實施 例中， 一個或者多個這樣的歧管可以包括在熱交換器320中。根據一 些實施例，端蓋328、 330可以以已知或可實行的或變成已知或可實行 的任何材料和/或以任何方式構成。端蓋328、 330例如可以包括模制 和/或擠出的塑料。在一些實施例中，端蓋328、 330可以聯接到芯322 以形成液壓和/或氣密密封，該密封大體上防止流體從腔326的泄漏和 /或大體上防止空氣進入腔326。根據一些實施例，通過利用一個或多 個0型圏326、 328可以便于液壓和/或氣密密封的造成(和/或端蓋 328、 330到芯322的聯接)。第一 0型圈336可以位于笫一端蓋328 和芯322之間，和/或第二0型團338可以位于第二端蓋330和芯332 之間。在一些實施例中，可使用其他密封劑、粘合劑、緊固件、系統、 設備和/或方法將端蓋328、 330聯接和/或密封到芯322。在一些實施例中，元件340可以布置在腔326內。元件340例如 可以引導腔326內的流體的流動。# 據一些實施例，元件340可以成 形為配合在腔326內。如在圖3中所示，元件340可以大體上是圓柱 形形狀的。在一些實施例中，元件340可以在其外表面上包括一個或 多個凹槽342 (和/或其他特征)。例如元件340可以包括構造為繞其 外表面的螺旋形式的單個的凹槽342。在元件340插入到腔326內的 情況中，凹槽342可以限定一個或多個通道，腔3W內的流體可以在 通道內流動。例如，當插入到腔326內時，元件340的外表面可以接觸芯322 的內表面。在一些實施例中，元件340的在凹槽342的路徑之間的外 表面的區可以大體上形成由凹槽342所造成的通道之間的密封。例如 可以促使和/或引導進入腔326的流體到在芯322的壁和凹槽342之間 形成的空間內。根據一些實施例，凹槽342和/或元件340的其他構造
可以如希望地用于腔326內引導流體。在一些實施例中，例如在利用 螺旋凹槽342的情況中，元件340和/或凹槽342的構造可以導致流體 通過芯322的內壁的大量表面積。此構造例如可以增加從流體傳遞到 芯322的熱的量。根據一些實施例，在熱交換器320內可能不需要元 件340。凹槽342和/或其他流體方向特征例如可以包括在擠出件中， 擠出件包括芯322和/或散熱片324。在一些實施例中，凹槽324可以 切割和/或另外地包括在芯322的內壁內。
在一些實施例中，流體在完成了通過腔326的螺旋路徑后(例如 在圖3中示出的熱交換器320的底端處)可以被引導到元件340的中 心導管344內。中心導管344可以例如是將已冷卻的流體向第二端蓋 330的出口 334引導的出口路徑。根據一些實施例，儲存器348可以 將中心導管344從元件340的內壁分開，該元件34 0的內壁限定了用 于傳輸已加熱流體的通道的背部。例如以這樣的方式可以大體上防止 已冷卻的流體被進入腔326的已加熱流體再加熱。在一些實施例中， 這可以增加已冷卻的流體從熱交換器320外部的任何要求的和/或希望 的元件收集熱的效率。根據一些實施例，熱交換器320可以用于任何 系統和/或與任何個數、類型、數量和/或構造的泵、儲存器、冷板和/ 或其他部件接口，或者聯接到任何個數、類型、數量和/或構造的泵、 儲存器、冷板和/或其他部件。熱交換器320例如可以將已冷卻的流體 排出到已知或者變成已知的任何類型或者構造的泵。
根據一些實施例，儲存器348也可以或替代地貯存流體儲備(例 如以補充由熱交換器320和/或其他與流體路徑相關的部件所損失的流 體)和/或提供熱質量以衰減熱交換器320和/或流體所經受的峰值熱 情況。在一些實施例中，儲存器348可以包括泡沫元件(未示出)， 該泡沫元件一般可用于吸收和/或均衡在熱交換器320內和/或在流體 路徑內的壓力。在一些實施例中，熱交換器320的部件322、 324、 328、 330、 340可以已知或可實行的或變成已知或可實行的任何方式聯接。 如在圖3中示出，例如端蓋328、 330可以使用緊固件382緊固到芯 322和/或散熱片324。緊固件382可以包括但不限制于鉚釘、螺釘、 銷、粘合劑和/或任何它們的組合。在一些實施例中，端蓋328、 330 可以直接模制在芯320上和/或散熱片322上(例如在芯322和散熱片 324擠出件上)。
現在轉到圖4，圖4中示出了根據一些實施例的系統400的截面 圖。在一些實施例中，系統400可以構造為與結合圖1、圖2和/或圖 3的任一個描述的系統100和/或熱交換器120、 220、 320 —起起作用， 和/或可以另外地與它們相關聯。系統400可以例如包括冷板410，冷 板410包括中心部分412、散熱片414、半徑416和/或表面418。系 統400也可以或替代地包括泵450，泵450包括殼體452、入口 454和 /或出口 456。泵450也可以或替代地包括葉輪460，葉輪460包括葉 片462。在一些實施例中，系統400和/或泵450可以包括馬達470, 馬達470包括一個或多個電磁體472、 一個或多個磁體474、轉子476 和/或一個或多個軸承478。根據一些實施例，系統400的部件410、 450可以在構造和/或功能性上類似于結合圖1描述的類似地命名的部 件。在一些實施例中，在系統400內可以包括比在圖4中示出的更少 或更多的部件。
如在圖4中示出，系統400可以包括組合冷板410和泵450 (和/ 或馬達470 )。冷板410例如可以整合到泵450內。在一些實施例中， 冷板410可以構造為不僅將熱傳遞到泵450內的流體，而且便于泵殼 體452內的流體的引導。例如，冷板410可以包括中心部分412。在 一些實施例中，冷板410的中心部分412可以是冷板410的最熱的部 分。與到冷板的其他部分相比，電氣部件(在圖4中未示出)例如可 以傳遞更多的熱到冷板410的中心。在一些實施例中，通過入口 454 進入泵450的流體可以最初被引導向冷板410的中心部分412。中心 部分412可以如在圖4中所示例如向上延伸和/或延伸到流體路徑內。
冷板414例如可以包括一個或多個散熱片414。根據一些實施例， 散熱片414可以在靠近冷板的中心部分412處更高，且可以隨冷板410
的半徑的增加在高度和/或尺寸上減小。以這樣的方式，例如流體可以 與冷板410的最熱的部分(例如中心部分412)更大接觸，從而增加了 從冷板410到流體的熱傳遞效率。根據一些實施例，冷板410的散熱 片414和/或中心部分412可以構造為以徑向方式從冷板410的中心部 分412向外引導流體到冷板410的末端。以這樣的方式，例如可以通 過引導最冷的流體(例如進入入口 454的流體)經過冷板412的最熱 的部分(例如中心部分412)而實現熱交換的交叉流動，同時逐漸增加 地被加熱的流體行進經過冷板410的逐漸增加地更冷的部分。才艮據一
些實施例，此交叉流動熱交換可以實現在冷板410和流體之間的高效 熱傳遞。
在一些實施例中，冷板410也可以或替代地用作用于葉輪460的 流動誘導器。冷板410的散熱片414例如可以是彎曲的和/或另外地構 造為將從入口 454進入的流體引導到葉輪460的葉片462。根據一些 實施例，散熱片414可以以通過葉輪460來增加流體的攝取效率的方 式來引導進入流體。換言之，通過冷板410的散熱片414的流體引導 可以降低在流體流中的摩擦損失和/或大體上防止氣穴現象和/或其他 流動中斷。在一些實施例中，散熱片414的彎曲的屬性也可以或替代 地增加從散熱片414到流體的熱傳遞效率。當通過彎曲的散熱片414 促使流體改變方向時，流體例如可以掠過散熱片414。
才艮據一些實施例，冷板410的散熱片414可以從冷板410的中心 部分412延伸到冷板410的半徑416處。例如散熱片414可以終止于 半徑416處，以提供冷板410上的表面418。根據一些實施例，表面 418可以提供葉輪460的葉片462可通過它行進的區。葉輪460的葉 片462例如可以繞冷板410的半徑416行進(例如繞散熱片414和/ 或在表面418上)。根據一些實施例，葉片462可以將從散熱片414 接收的流體引導到出口 456。在一些實施例中，入口 454和/或出口 456 可以由泵殼體452限定和/或形成。才艮據一些實施例，冷板410可以聯 接到泵殼體452。冷板410例如可以聯接到泵殼體452，以造成液壓和 /或氣密密封，以大體上防止流體從泵殼體452泄漏和/或大體上防止 空氣進入泵殼體452。在一些實施例中，冷板410和泵殼體452之間 的密封可以包括O型圏(在圖4中未示出)和/或其他密封劑或緊固件。
根據一些實施例，入口 454可以從另一個設備和/或部件接收流 體。流體例如可以是從儲存器(例如儲存器148、 248、 348 )接收的 和/或從例如本文中所描述的熱交換器120、 220、 320的熱交換器接收 的已冷卻的流體。根據一些實施例，流體可以被冷板410加熱且被冷 板410和/或葉輪向出口 456引導。出口 456例如可以引導已加熱的流 體到另一個設備或部件，例如熱交換器(例如熱交換器120、 220、 320 )。 以這樣的方式，例如系統400和/或泵450可以使流體循環以運4亍冷卻 循環來從冷板410去除熱(和/或從聯接到冷板410的電子部件去除 熱)。
在一些實施例中，系統400也可以或替代地包括馬達470。馬達 470例如可以驅動葉輪460以將流體向出口 456引導。根據一些實施 例，利用已知的或變成已知的任何類型和/或構造的馬達來驅動葉輪 420。如在圖4中所示，例如馬達470可以是或包括無刷馬達，例如無 刷直流(DC)馬達。馬達470例如可以包括一個或多個電磁體472 (和 /或電磁線團)、 一個或多個磁體474 (例如永磁體)和/或轉子476。 在一些實施例中，磁體474可以聯接到轉子476 (例如典型地在無刷 DC馬達中)。根據一些實施例，可以利用一個或多個軸承478來降低 摩擦和/或便于轉子476的運動。如在圖4中示出，馬達470可以整合到泵450內。轉子476 (和 聯接到其上的磁體474 )例如可以在泵殼體452內旋轉。根據一些實施 例，軸承478可以便于轉子476在泵殼體452內的旋轉。在一些實施 例中，馬達470的部件472、 474、 476的一些可以被泵殼體452的壁 分開。如在圖4中示出，例如轉子476和磁體474可以布置在泵殼體 452內(例如暴露于流體)，而電磁體472可以布置和/或聯接到泵殼 體452的外側(例如不暴露于流體)。馬達470運行所要求的磁力和/ 或電磁力例如通過泵殼體452的壁以允許馬達470整合到泵450。在一些實施例中，將馬達470整合到泵450內可以消除對軸的需 要(例如以驅動葉輪)和/或可以消除對動態液壓和/或氣密密封的需 要(例如這將典型地被要求圍繞從泵殼體452伸出的驅動軸)。葉輪 460例如可以布置在轉子476上和/或聯接到轉子476。如在圖4中示 出，例如葉輪460的葉片462可以布置在轉子476的在冷板410的表 面418上方旋轉的底部部分上。根據一些實施例，將馬達470整合到 泵450內可以降低磨損、泄漏和/或其他與泵450相關的問題的可能 性。在系統400內所要求的唯一的非流體路徑密封例如可以是冷板 410和泵殼體452之間的密封。整合的馬達47 0可以是無刷馬達和/或 可以不要求軸穿過泵殼體452。根據一些實施例，將轉子476和/或磁 體474合并到泵殼體452內的流體內也可以或替代地造成了吸濕軸承 效果，該效果可以降低系統400的多種部件上的磨損(例如軸承478、 轉子476和/或泵殼體452自身)。在一些實施例中，整合的馬達470 也可以或替代地允許葉輪460和/或轉子476的直徑比在典型的泵和/
或馬達中更大。葉輪460和/或轉子476的更大的直徑例如可以允許馬 達以比典型馬達更低的每分鐘轉數(RPM)旋轉，同時產生更高的轉矩、 流量和/或壓力。
參考圖5，圖5中示出了根據一些實施例的冷板510的透視圖。在 一些實施例中，冷板510可以類似于結合圖1和/或圖4的任何圖描述 的冷板IIO、 410。冷板510例如可以包括中心部分512、 一個或多個 散熱片514、半徑516和/或表面518。根據一些實施例，系統500的 部件512、 514、 516、 518可以在構造和/或功能性上類似于結合圖4 描述的類似地命名的部件。在一些實施例中，系統500內可以包括比 圖5中示出的更少或更多的部件。
根據一些實施例，冷板510可以是或包括盤和/或其他圓形構造。 如在圖5中示出，例如冷板510可以是帶散熱片的盤(例如包括散熱 片514)。在一些實施例中，冷板510可以包括銅和/或另一種導熱材 料。冷板510例如可以是帶散熱片的銅盤。根據一些實施例，冷板510 可以使用金屬注模(MIM)過程或多種鍛造技術制造。冷板510在一些
S內部和/或"另夕f地與泵制成整體: '
根據一些實施例，冷板510可以是聯接到電子設備和/或電氣部件 (在圖5中未示出)的集成熱散器(IHS)。冷板510例如可以從電子 設備(例如聯接到冷板510下側)接收熱。根據一些實施例，粘合劑 和/或熱滑脂和/或其他熱界面材料可以施加在電子設備和冷板510之 間，以便于熱傳遞和/或熱耦合。在一些實施例中，流體也可以或替代 地在冷板510上方經過和/或通過冷板510以將熱從冷板510去除。
在一些實施例中，冷板510的中心部分512可以是冷板510的最 熱的部分(例如冷板510的溫度可以隨半徑增加而下降)。這可以至 少部分地例如由于來自電子設備的熱集中向冷板510的中心部分 512。根據一些實施例，冷板510的散熱片514構造為有效地將熱從冷 板510去除和/或消散。如在圖5中示出，散熱片514例如可以在靠近 冷板510的中心部分512處更高，且可以隨冷板510的半徑的增加在 高度、尺寸和/或表面積上減小。散熱片514也可以或替代地隨冷板510 的半徑的增加而在個數上增加(例如在圖5中示出)。根據實施例， 散熱片514的個數和/或尺寸可以設計和/或控制為作為冷板510的半
徑的函數管理冷板510的截面積。比值可以維持為大體上恒定的值， 例如以增加冷板510可以將熱傳遞到流體的效率。
冷板510的散熱片514也可以或替代地是彎曲的，例如在圖5中 示出。根據一些實施例，散熱片514的取向導致被引導向冷板510的 流體以徑向方式向冷板510的半徑516引導。例如，散熱片514可以 終止于半徑516處，使得葉輪(例如葉輪460 )可以繞散熱片514旋 轉。位于半徑516和冷板510的邊沿之間的表面518例如用于繞散熱 片514旋轉葉輪的葉片。根據一些實施例，散熱片514的彎曲可以將 流體向葉輪的葉片引導，從而增加流體流動通過葉輪的效率。
現在轉到圖6，圖6示出了根據一些實施例的葉輪660的透視圖。 在一些實施例中，葉輪660可以類似于結合圖4描述的葉輪460。葉輪 660例如可以包括一個或多個葉片662、軸664和/或底部邊緣666。 在一些實施例中，葉輪660也可以或替代地限定了腔668。根據一些實 施例，系統600的部件662可以在構造和/或功能性上類似于結合圖4 所描述的類似地命名的部件。在一些實施例中，系統600內可以包括 比圖6中示出的更少或更多的部件。
根據一些實施例，葉輪660的透視圖可以是葉輪660的底部的視 圖。葉輪660的底部邊緣666例如可以構造為沿冷板410、 510的表面 418、 518行進。在一些實施例中，葉輪660的軸部分664也可以或替 代地是或包括馬達470的轉子476。葉輪660例如可以配合在泵殼體 452內，使得冷板410配合在由葉輪660所限定的腔668內。在一些 實施例中，例如用于從冷板傳遞熱的流體可以行進達到通過腔668向 葉片662。流體例如可以被冷板的不同的散熱片(例如散熱片414、 514)引導和/或導致以流向葉片662。
根據一些實施例，葉輪660可以繞冷板旋轉，從而接收流體且將 流體引導向一個或多個特定點。流體例如可以被引導向例如由泵殼體 452所限定的出口 456的出口。在一些實施例中，葉片662可以是彎 曲的(如在圖6中示出)。根據一些實施例，葉片662的彎曲類似于 布置在腔668內的冷板的散熱片(在圖6中未示出)的彎曲，和/或另 外地與冷板的散熱片的彎曲相關。葉輪660和/或葉片662可以包括已
知或可實行的或變成已知或可實行的任何材料。
現在參考圖7，圖7中示出了根據一些實施例的冷卻系統700的截說明書第14/18頁
面圖。在一些實施例中，冷卻系統700可以類似于結合圖1描述的系 統100。冷卻系統700例如可以包括冷板710，和/或熱交換器720, 冷板710包括中心部分712，和/或一個或多個散熱片714，熱交換器 720包括芯722、 一個和多個散熱片724和/或端蓋728、 730。才艮據一 些實施例，笫二端蓋730可以包括和/或限定入口 732和/或出口 734。 在一些實施例中，熱交換器也可以或替代地包括元件740來引導熱交 換器內和/或儲存器748內的流體。在一些實施例中，冷卻系統700可 以包括泵75 0，泵750包括泵殼體752、入口 754和/或出口 756。
根據一些實施例，泵75 0可以包括葉輪760和/或可以與馬達770 整合。馬達770可以包括電磁體772、永磁體774和/或轉子776。冷 卻系統700也可以或替代地包括風扇780和/或冷卻方案空間790。根 據一些實施例，冷卻系統700的部件710、 712、 714、 720、 722、 724、 728、 730、 732、 734、 740、 748、 750、 752、 754、 756、 760、 770、 772、 774、 776、 780可以在構造上和/或功能性上類似于結合圖1、圖 2、圖3、圖4、圖5和/或圖6的任一個所描述的類似地命名的部件。 在一些實施例中，冷卻系統700內可以包括比在圖7中示出的更少或 更多的部件。
根據一些實施例，冷卻系統700可以是或包括冷卻方案。例如， 冷卻系統7 00可以包括用于例如PC或計算機服務器的電子設備的冷卻 方案。在一些實施例中，冷卻系統700可以包括聯接的和/或另外地連 通的多個部件，以去除、移除和/或消散熱。冷卻系統700例如可以包 括冷板710以從源(例如電子部件)接收熱。根據一些實施例，流體 可以在冷板710上方流動和/或流動通過冷板710以從冷板710去除 熱。在一些實施例中，冷板710可以包括中心部分712，尺寸減小的散 熱片714可以從中心部分712沿冷板710延伸。散熱片714例如可以 便于將熱從冷板710傳遞到流體和/或可以導致流體在一個和多個特定 的方向^危動。
冷卻系統7 00也可以包括泵75 0，泵75 0例如可以與冷板710整 合(例如冷板710可以至少部分地布置在泵殼體752內)。在一些實 施例中，泵750可以使得流體在系統700內循環。來自冷板710的已 加熱的流體例如可以被冷板710的散熱片714引導向泵750的葉輪 760。根據一些實施例，葉輪760可以由馬達770驅動。在一些實施例
中，馬達770也可以或替代地與泵750整合。馬達770的電磁體772 例如可以布置和/或聯接到泵殼體752的外側，而馬達770的轉子776 和/或永磁體774可以布置和/或聯接到泵殼體752的內側。根據一些 實施例，馬達770可以使葉輪760旋轉且引導流體向由泵殼體752所 限定的出口 756。已加熱的流體例如通過出口 756被引導到熱交換器720 (和/或第 二端蓋730 )的入口 732。在一些實施例中，熱交換器720可以從流體 去除熱和/或將熱輻射(和/或傳導)到冷卻系統700內和/或周圍的環 境中。才艮據一些實施例，熱交換器720可以包括芯722和/或從芯722 發出的散熱片724。散熱片724例如可以使熱從芯722傳導，且將熱 輻射(和/或傳導)到散熱片724周圍、之間和/或附近的區內。在一 些實施例中，風扇780可以通過在散熱片724上方、之間和/或向散熱 片724吹送和/或引導空氣而便于從散熱片724去除熱。在一些實施例 中，散熱片724可以以徑向方式從圓柱形成形的芯7"發出以有效地 利用由風扇780提供的空氣流。根據一些實施例，熱交換器720也可以或替代地包括端蓋728、730 以將流體保持在熱交換器720內，和/或布置在熱交換器720內以引導 熱交換器720內的流體的元件740。元件740例如可以構造為增加流 體在芯722內所通過的表面積的量。根據一些實施例，元件740可以 限定一個和多個引導流體沿芯722的壁的路徑或通道。路徑可以是長 的，以增加流體可以掠過壁以將熱傳遞到芯722的時間量和/或表面積 的量。路徑例如可以包括沿芯722的內壁的螺旋路徑。在一些實施例 中，熱交換器720和/或冷卻系統700也可以或替代地包括儲存器748， 以提供、接收和/或貯存用于冷卻系統700的流體。離開熱交換器720 的已冷卻的流體例如可以貯存在儲存器748內。在一些實施例中，已冷卻的流體可以通過出口 734離開熱交換器。 出口 734例如可以聯接到泵750的入口 754和/或另外地與泵750的入 口 754相關。以此方式，例如已冷卻的流體可以被引導回到泵殼體752 內的冷板710。在一些實施例中，已冷卻的流體可以從冷板710接收熱 且被葉輪760引導回到熱交換器720已從流體去除熱。根據一些實施 例，此冷卻回路大體上連續地(和/或如需要地)從電氣部件(在圖7 中未示出)去除熱。在一些實施例中，在冷卻系統700內循環的流體
在一些實施例中，流體可以大體上包括水。根據一些實施例，流體可 以是例如水和丙二醇的組合的流體組合。根據一些實施例，丙二醇可
以以大約35%的體積百分比利用，以大體上減輕冷卻系統700可能遇到
(例如在運輸中)的例如凍結的環境影響。
在一些實施例中，冷卻系統700可以構造為配合在冷卻方案空間 790內。冷卻方案空間790例如可以是電氣設備或部件內可用于放置和 /或安裝冷卻方案的區和/或體積。在一些實施例中，冷卻方案空間790 例如可以是或包括根據由Intel Corporation發布的Balanced Technology eXtended( BTX )Interface Specif icat ion Vers ion 1. 0a
(2004年2月)構造的設備內的冷卻方案空間。根據一些實施例，冷 卻系統700可以配合在冷卻方案空間790內且在提供冷卻方案空間790 內提供空間，以允許來自風扇780的空氣流消散和/或傳遞從熱交換器 720的散熱片724去除的已加熱的空氣。在一些實施例中，冷卻系統 700的一個或多個部件710、 720、 750、 770、 780可以構造為配合在 冷卻方案空間790內。如在圖7中所示，例如一個或多個散熱片724
(和/或其部分)可以被改變，以配合在冷卻方案空間790內。
在一些實施例中，冷卻系統700可以提供優于典型的冷卻方案的 許多優點。多個部件(例如泵750、冷板710和/或馬達770 )的整合 和/或緊密地將熱交換器720聯接到泵750的構造例如可以大體上降低 冷卻系統700所要求的空間。在一些實施例中，降4氐所要求的空間也 可以降低與來自風扇780的空氣流干涉的量，從而增加了冷卻系統700 的效率。在熱交換器720的散熱片7"以徑向方式從芯722發出的情 況中，冷卻系統700也可以或替代地通過將散熱片724的面積的大百 分比直接定位在由風扇780造成的流線內而提供對來自風扇780的空 氣流的高效使用。
才艮據一些實施例，可以通過將流體管理部件(728、 730、 732、 734、 740、 748 )放置在風扇780的轂的遮蓋區內的構造來進一步降低對冷 卻系統700內的空氣流的妨礙。換言之，流體管理部件可以如在圖7 中所示定位在風扇780的中心部分后，風扇780的中心部分可以典型 地是產生最小空氣流或不產生空氣流的風扇轂。在冷卻系統的部件 710、 720、 750、 770、 780如在本文中的一些實施例中所描述J也構造 的情況中，冷卻系統也可以或替代地大體上比典型的冷卻方案更輕和/或制造更便宜。在熱交換器720包括低成本鋁擠出件和/或空心的芯 722的情況中，例如可以大體上降低熱消散所要求的金屬的量和/或質 量的量。類似地，利用塑料來形成端蓋728、 730和/或元件740可以 進一步降低冷卻系統700的重量和/或成本。在一些實施例中，冷卻系統700的部件710、 720、 750、 770、 780 的緊密聯接和/或取向也可以或替代地增加冷卻系統700的可靠性。如 在圖7中示出的，部件710、 720、 750、 770、 780的緊密聯接例如可 以大體上降低流體通過它可能損失而泄漏(例如通過吸濕塑料元件) 的距離和/或面積。熱交換器的入口 732和出口 734例如可以大體上是 通過它流體可能滲出的唯一的塑料流體路徑區。典型的系統包括更長 的與暴露在外部的塑料區相接觸的流體路徑長度。例如在冷卻系統700 內不需要軟管和/或管子。冷卻系統700的可靠性也可以或替代地通過 將泵750和冷板710和/或馬達770整合而增加。此整合例如可以降寸氐 泵750內的動態密封和/或磨損表面的個數，從而增加了泵750的可靠 性。馬達770自身也可以例如無任何大體上可磨損的零件或部件(例 如電刷)。現在轉到圖8，圖8中示出了根據一些實施例的系統800的方框 圖。在一些實施例中，系統800可以類似于結合圖1和/或圖7的任一 個所描述的系統IOO、 700。系統800例如可以包括處理器802、冷板 810、熱交換器820、儲存器848、泵850、馬達870、風扇880和/或 存儲器892。根據一些實施例，系統800的部件802、 810、 820、 848、 850、 870、 880可以在構造和/或功能性上類似于結合圖1、圖2、圖3、 圖4、圖5、圖6和/或圖7的任一個所描述的類似地命名的部件。在 一些實施例中，系統800可以包括比在圖8中所示出的更少或更多的 部件。處理器802可以是或包括任何個數的處理器，處理器可以是已知或可得到的或變成已知或可得到的任何類型或構造的處理器、微處理 器和/或微型發動機。在一些實施例中，可以利用其他電子和/或電氣 設備以代替處理器802或作為處理器802的附加。例如，處理器802 可以是或包括任何生成熱、貯存熱和/或要求去除熱的設備、對象和/ 或部件。才艮據一些實施例，處理器802可以是例如Intel
PXA270XScale⑧處理器的XScale⑧處理器。才艮據一些實施例，存儲器 892可以是或包括例如硬盤的一個或多個磁性存儲設備、 一個或多個光 學存儲設備和/或固態貯存器。存儲器892例如可以貯存應用軟件、程 序、工序和/或貯存了待由處理器802執行的指令的模塊。根據一些實 施例，存儲器892可以包括任何類型的貯存數據的存儲器，例如單數 據率隨機存取存儲器(SDR-RAM)、雙數據率隨機存取存儲器(DDR-RAM) 或可編程只讀存儲器(PROM)。
在一些實施例中，冷板810可以是聯接到處理器802的IHS。冷 板810例如可以從處理器802去除和/或接收(例如通過傳導)熱(例 如在圖8中以波浪線代表)。根據一些實施例，例如在圖8中示出， 冷板810可以與泵850整合。如在本文中所描述，冷板810例如可以 將熱傳遞到泵850內的流體和/或便于泵850內的流體的流動。在一些 實施例中，馬達870也可以或替代地與泵850整合。馬達870例如可 以包括布置在泵850內的部件和/或布置在泵850外部的部件。在一些 實施例中，馬達870可以驅動泵850以引導流體(例如已加熱流體) 到熱交換器820。熱交換器820然后例如可以從流體傳遞和/或接收熱 且消散和/或去除來自系統800的熱和/或系統800內的熱。在一些實 施例中，風扇880可以通過將空氣向熱交換器820吹送來便于去除和/ 或消散熱。根據一些實施例，貯存流體(和/或其部分)的儲存器848 可以與熱交換器820整合。流體(例如已冷卻流體)例如可以從熱交 換器820引導到儲存器848內。根據一些實施例，可以將已冷卻流體 送回到泵850 (和/或泵850、馬達870、冷板810的組合)以繼續冷 卻循環。
在一些實施例中，冷卻部件810、 820、 848、 850、 870、 880的 任何或全部可以是或包括類似于在本文中描述的那些部件。根據一些 實施例，冷卻部件810、 820、 848、 850、 870、 880的一個或全部也 可以或替代地包括一個或多個常規設備，以執行所要求的特定部件的 功能性。例如，在一些實施例中，熱交換器820可以是典型的散熱器 和/或熱管。例如泵850也可以或替代地是由標準DC馬達(例如通過 軸聯接到泵850 )驅動的典型的離心泵。
在此描述的數個實施例僅用于圖示目的。可以以僅通過權利要求 書所限制的修改和改變來實行其他實施例。
權利要求
1.一種系統，其包括熱交換器，其包括限定了腔的芯；多個從芯向外延伸的散熱片；和布置在芯的腔內的元件，其中，該元件用于引導腔內的流體。
2. 根據權利要求1所述的系統，其中腔大致從芯的第一端延伸到 芯的第二端。
3. 根據權利要求2所述的系統，進一步包括 聯接到芯的笫一端的笫一蓋，其中，第一蓋至少用于保持腔內的流體。
4. 根據權利要求3所述的系統，進一步包括 布置在第一蓋和芯的第一端之間的密封件。
5. 根據權利要求2所述的系統，進一步包括 聯接到芯的第二端的第二蓋。
6. 根據權利要求5所述的系統，進一步包括 布置在第二蓋和芯的第二端之間的密封件。
7. 根據權利要求1所述的系統，其中芯或者元件的至少一個限定 一個或者多個通道，以在腔內引導流體。
8. 根據權利要求1所述的系統，其中該元件包括接觸腔的內表面 的外表面，以及其中，該元件的外表面包括至少一個凹槽。
9. 根據權利要求8所述的系統，其中該至少一個凹槽限定元件的 外表面和腔的內表面之間的至少一個通道，以及其中，該至少一個通 道用于引導流體。
10. 根據權利要求9所述的系統，其中該至少一個通道以大致螺 旋構造取向。
11. 根據權利要求1所述的系統，進一步包括 布置在腔的中心部分內的儲存器。
12. 根據權利要求11所述的系統，其中儲存器由該元件限定。
13. 根據權利要求11所述的系統，其中儲存器液壓地聯接到延伸 通過腔的中心部分的路徑。
14. 才艮據權利要求11所述的系統，進一步包括 布置在儲存器中的泡沫元件，其中，該泡沫元件用于在流體膨脹 以施加力到泡沫的情況下壓縮。
15. 根據權利要求1所述的系統，其中，芯大致是圓柱形的，且 散熱片以徑向方式從芯延伸。
16. 根據權利要求1所述的系統，其中散熱片是彎曲的。
17. 根據權利要求1所述的系統，其中芯包括大致擠出的鋁。
18. 根據權利要求1所述的系統，其中該元件是大致包括塑料的 成形的元件。
19. 根據權利要求1所述的系統，其中流體用于將熱傳遞到芯。
20. 根據權利要求1所述的系統，其中流體大致是水。
21. 根據權利要求1所述的系統，其中流體大致包括水和丙二醇。
22. —種系統，其包括 熱交換器，其包括具有笫一端和第二端的芯，其中，芯限定了在第一端和笫二端之 間延伸的腔；多個在第一端和第二端之間從芯向外延伸的散熱片；接受流體的入口；排出流體的出口；和布置在芯的腔內的成形的元件，其中，該成形的元件用于引導腔 內的流體；用于移動流體的泵； 用于將熱傳遞到流體的冷板； 聯接到冷板的處理器；和 聯接到處理器的雙數據率存儲器。
23. 根據權利要求22所述的系統，其中，芯或者成形的元件的至 少一個限定一個或者多個通道，以在腔內引導流體。
24. 根據權利要求23所述的系統，其中該一個或者多個通道以大 致螺旋構造取向。
全文摘要
一種系統包括熱交換器，其包括限定了腔(226)的芯(222)；多個從芯(222)向外延伸的散熱片(224)；和布置在芯(222)的腔(226)內的元件(240)，其中，該元件(240)用于引導腔(226)內的流體。
文檔編號F28F3/12GK101107708SQ200580045597
公開日2008年1月16日 申請日期2005年12月29日 優先權日2004年12月31日
發明者D·卡特, M·克洛克 申請人:英特爾公司