用于增强传热效率的流体流动通道制造技术

本发明专利技术描述了具有歧管的传热设备。所述歧管具有带有流体出口开口和流体入口开口的表面。流体从所述流体出口开口流出并且流入所述流体入口开口。所述歧管具有从所述流体出口开口与所述流体入口开口之间的表面发出的突起。本发明专利技术还描述了具有导热凹槽结构的设备。所述导热凹槽结构具有带有第一空腔和第二空腔的表面，以形成第一和第二流体通道。导热凹槽结构具有从所述空腔之间发出的突起。所述突起具有侧表面以形成所述第一流体通道和所述第二流体通道的部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域总体上涉及温度控制系统，并且更具体地涉及用于增强传热效率的流体流动通道。
技术介绍
图1示出了现有技术的流体的热控制组件。从图1中可以看到，组件包括产生热量的热量产生元件101 (例如，运行的半导体器件)。热量产生元件101热机械耦合到其中形成有通道103的凹槽结构107。凹槽结构是导热的，以促进从热量产生元件到通道103的热量传递。栗104栗送流体105通过歧管102并且进入通道103。栗送的流体105在穿过通道103时吸收由元件101产生的热量并且然后流回歧管102中。然后被加热的流体从歧管102中被栗送到换热器106，换热器106从流体105提取热量。冷却的流体然后被栗送回歧管102中，以从热量产生元件移除更多热量。图2示出了图1的由凹槽结构107形成的通道103以及歧管102的更详细的视图。从图2中可以看到，多流体通过歧管出口开口 210流动进入打一通道，并且通过歧管入口开口 211而被排出通道。【附图说明】通过示例的方式而非限制于附图中的图片的方式示出了本专利技术，在附图中，类似的附图标记指示相似的元件，并且在附图中:图1示出了冷却系统；图2示出了现有技术的流体通道；图3关于与图2的现有技术的流体通道相关联的低效率；图4a示出了改进的流体通道的第一透视图；图4b示出了改进的流体通道的第二透视图。【具体实施方式】恰当的是认识到，随着经过凹槽结构的较大表面面积的流体的表面速度升高，整个组件的冷却/传热效率得到提高。流体量能够流过加热的凹槽结构的较大表面面积的速度越快，则系统的效率就变得越高。此处，在每单位时间内，相较于将流体较慢的移动通过同一表面面积，较高速度的流体能够移除更多热量。另外，流体覆盖凹槽结构的较大表面面积对应于从凹槽结构移除的较大的总热量。而且，利用借助于较少流体的较高传热允许使用较小和/或较便宜的栗。图3详细描述了相对于图2的现有技术的通道结构已经发现的一些低效率。首先，结构具有位于歧管302的出口开口 310上方的直角转角320，流体首先在出口开口 310处进入凹槽结构307。直角转角320具有“突然”使流体从垂直流体流动转换为水平流体流动的效果。该突然转换产生漩涡321或其它圆形/停滞的流动，这背离了保持流体以接触方式迅速移动通过凹槽结构307的表面的原则。像这样，流体流动的部分321对热量移除过程没有贡献并且相反增加了通道的总流体阻力。两个因素降低系统效率。其次，不同的加热的流体流动331、332在退回歧管302之前在歧管302的入口开口 311上方“碰撞”。再者，在流体不能迅速地移动通过凹槽结构307的表面的情况下创建了更多的漩涡/停滞流体流动333。再者，减小了系统效率。第三，歧管302的上表面340的整个平面是平的，在此它与凹槽结构307接口连接。结果，创建具有同样引起流体流过凹槽结构307的大表面面积的低流体阻力的通道是困难的。讲述另一种方法，如果通道的高度341被增大以减小通道的流体阻力(通过增大流体流经的横截面面积)，流体的最快的部分将流经通道的中间，如描绘的与凹槽结构307的表面不接触。相反，如果通道的高度341被减小以迫使主流流体流动更靠近凹槽结构307的表面，则通道的流体阻力增大(因为流体流动通过的横截表面面积已经被减小)。因此，对于同一流体速度，前一方法由于没有充足的快速流动流体与凹槽结构307的表面接触而具有减小的效率，后一方法由于需要更强力的栗而具有减小的效率。因此，不考虑的其尺寸，图3的过分简化的通道设计具有固有的低效率。图4a和4b描绘了改进的通道设计的实施例，改进的通道设计包括对图2的现有技术方法的许多改进。从图4a中可以看到，改进的通道设计:1)消除使流体流动从穿过歧管出口开口410的垂直流动转换为流过凹槽结构407的表面的水平流动的直角转角；2)包括源于凹槽结构407的突起416，以消除邻近歧管入口开口 411处的碰撞流动；3)包括源于歧管402的表面的突起415，以在保持通道的总流体阻力为低的同时允许改进的流体表面面积覆盖。关于直角转角的移除，注意，较光滑的通道入口区域450构建在凹槽结构407与歧管出口开口 410上方的歧管402之间的界面。光滑通道入口区域450的表面451、452被定向在除了平行于X和1轴之外的角度，以避免流体从垂直(+y)方向到水平方向(沿X轴)的剧烈转变。通过避免剧烈的垂直到水平流体流动转变，流体在从歧管402被注入通道时具有不形成漩涡或其它停滞流动的倾向。相反，从歧管出口开口 410发出的向上垂直流动的动量迫使流体沿着形成入口区域450的一部分的凹槽结构407的表面451流动。在流体以由于栗的动作而产生的一定速度被排放到入口区域450、并且紧密地沿着凹槽结构407的表面451流动而没有漩涡或其它停滞的情况下，流体流动满足更高效率的系统的特征(以有限的流体阻力迅速地移动流体通过凹槽结构407的大表面面积)。类似地，通过使用形成在凹槽结构407中的突起416，在凹槽结构407与歧管入口开口 411上方的歧管402之间的界面构建了光滑的流体出口区域460，以消除离开通道并进入歧管的流动的碰撞。这里，每个独立的流动可以被想象为具有它自己专用的出口通道，流动进入同一歧管入口开口 411的通道仅在歧管开口 411上方合并在一起。类似于入口区域450的形成，用于特定流动的每个专用的出口通道具有被定向在除了平行于X和1轴之外的角度的表面，以避免从水平流动到垂直流动的剧烈转变。同样地，水平到垂直转变的动量迫使流体沿凹槽结构407的表面而不是歧管402的表面流动。像这样，再一次避免了漩涡和其它低效率的干扰。相反，流体被迫使在凹槽结构407的较大表面面积上流转，由此增强系统的效率。然后为了总结，对图2的现有技术通道结构与图4a的改进的通道结构进行比较，注意到现有技术方法在凹槽结构207与歧管202之间具有过分简化的界面。歧管202本质上具有平的表面并且凹槽结构207仅呈现空腔，该空腔覆盖流入空腔的流动的歧管流动入口开口和出口开口 210、211。相比之下，图4a的改进的方法中的凹槽结构407与歧管402之间的界面更复杂，其包括多个突起415、416和“装配”突起的相对应的空腔。上述的这些突起415、416和相对应的空腔通过被有意地设计为迫使快速流体流过凹槽结构407的扩展的表面面积区域而实现更高效率的流体流动。像这样，与现有技术方法相比，减小流体的通过通道的流动的效率的漩涡及其它停滞运动被显著地减少。从图4b中可以看出附加的改进，图4b示出了图4a的通道结构的截面，其视角是从图4a的平面417沿+x方向看。除了以上关于图4a所述的改进，注意到通道中的流体被设计成环绕从歧管402发出的突起415，以使更多流体可以沿着凹槽结构407的表面传播。在实施例中，简要地返回参考图4a，注入通道的流体被向上引导通过突起415的顶部与凹槽结构407的底部之间的变窄的开口 418。然而，变窄的开口 418对应于较高阻力流体通道。因此沿z轴测量的突起415的宽度是锥形的470，以使突起的宽度向着歧管402不断变窄。突起的减小的宽度470沿着突起415的更靠近歧管402的侧面有效率地创建了较宽的开口，这又对应于空腔中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：歧管，其具有：具有流体出口开口和流体入口开口的表面，流体从所述流体出口开口流出并且流入所述流体入口开口；从所述流体出口开口与所述流体入口开口之间的所述表面发出的突起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·H·青，P·J·迪利奥，J·C·约翰逊，J·L·里纳尔迪，A·乔杜里，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US