从集成电路传输热能的系统和方法技术方案

一种用于冷却并将废热从集成电路传递到器具的系统和方法，其中，该热量的转移否则会被温度梯度的减小或变化而阻碍。可以有在其中具有集成电路的壳体，以及被配置用于从集成电路中除去废热的第一流体回路；用于从外部水箱连接的入口和用于连接到外部水箱的出口，该入口和出口与外部水箱连接时形成第二流体回路；操作地连接到第一流体回路和第二流体回路的热交换器，并且该热交换器被配置为在其间传递热能；以及用于调节第一和第二流体回路中的一个或每一个的温度梯度和流速的控制器，以使所需的集成电路工作温度和所需的器具温度均被实现。在实施例中，每个包含系统的连接的数据处理箱体的网络与在多个位置的加热的器具共位，以形成高能效的分布式计算网络。以形成高能效的分布式计算网络。以形成高能效的分布式计算网络。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从集成电路传输热能的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年9月4日提交的美国临时专利申请号63/075,037的优先权，该申请通过引用全文并入本文。
专利

[0003]本公开通常涉及从集成电路散发和传输热能。

技术介绍

[0004]用于处理数字电子信号的集成电路(IC)在运行过程中产生热量。该热量通常被称为废能(reject energy)，并且如果不被去除，会显著降级IC或限制其处理能力。因此，为了优化IC性能，必须散发废热。虽然存在各种用于从IC散发热量的方法，但它们通常导致至少一些散发的热能被损失为熵和被浪费，例如损失到周围环境的热量。
[0005]因此，为了最小化浪费的能量，需要一种用于从IC传输热量的系统和方法，其可以应对至少一些上述限制。

技术实现思路

[0006]本公开通常涉及从IC传输热能的系统和方法，该系统和方法提高了利用并最小化被浪费的热能。
[0007]在一方面，提供了一种用于从IC散发热能的系统和方法，该系统和方法通过将散发的热能的生产与共位(co
‑
located)的用于加热的能量的需求匹配起来，在存在可变或下降的温度梯度的情况下，使用流体回路来保持恒定的热能流，从而提高了热能的利用并最小化浪费的能量。
[0008]在一个方面，提供了用于从集成电路传输热量的系统，包括：
[0009]由壳体包围的集成电路；热交换器；在具有外壳和用于冷却与集成电路接触的第一流体的热交换器的闭合环路中的第一流体回路；连接到热交换器的第二流体回路，用于加热第二流体回路中的第二流体；用于测量第一流体回路或第二流体回路或集成电路中的温度的温度传感器；第二流体回路中的流体流控制装置；
[0010]控制模块操作地连接以从温度传感器接收温度数据并生成流体流控制装置的控制信号以调节在第一和第二流体回路中的温度。
[0011]在第二方面，提供了一种安装热量传输系统的方法，包括以下步骤：将IC包围在填充有第一流体的壳体内；将第一流体回路连接在带有壳体和热交换器的闭合环路内，用于冷却第一流体；将第二流体回路与热交换器和加热的器具连接；连接温度传感器以测量第一流体回路或第二流体回路或集成电路中的第一温度；将流体流控制装置连接到第二流体回路；并将控制模块连接到温度传感器和流体流控制装置，其控制模块适用于向流体流控制装置生成控制信号以调节在第一流体回路中的温度。
[0012]更一般地，目前的系统和方法通过调节从IC散发的热能向具有加热能源的需求的
共位的器具(例如，热水箱)的传输来解决这一挑战。该系统利用流体回路和由控制模块监视的多个传感器，该控制模块生成控制信号以调节可变温度梯度，并保持热能从IC向共位的器具的恒定传输。
[0013]在第三方面，提供了一种用于平衡由IC执行的计算机处理工作负荷与电力设施提供者(Power Utility Provider)的剩余电力供应(surplus electricity supply)的方法，其中可用电力供应超过由电力设施供应者确定的电力需求。用于从IC传输热量的系统可被用作热泵，以将热量传输到器具(例如，热水箱)来被用作蓄热电池(heat storage battery)。用于计算工作负荷的电力作为热量被废弃，并可以被储存以在将来时间使用。有利的是，本系统和方法提供了一种实用的解决方案，该解决方法可以通过最小化浪费的能量和优化热量的利用来回收从IC散发的热量。
[0014]在这方面，在详细解释本专利技术的至少一个实施例之前，要理解的是，本专利技术的应用不限于下列描述中阐明或提供的示例中阐明或在图纸中图示的结构的细节和组件的布置。因此，可以领会的是，可以在不偏离整个公开的教导的情况下进行一些变型和修改。因此，本系统、方法和装置能够进行其它实施例并以各种方式进行实践和实施。此外，应当理解，本公开采用的短语和术语是用于描述目的的，不应被视为限制。
附图说明
[0015]当考虑以下详细描述时，将更好地理解本系统和方法，并且本专利技术的目的将变得显而易见。这种描述参考所附附图，其中：
[0016]图1示出了根据说明性实施例的系统的示意框图。
[0017]图2示出了根据各种实施例可以提供操作环境的计算机的示意框图。
[0018]图3示出了安装在PCB上的IC和由流体回路冷却的散热器的示意框图。
[0019]图4示出了安装在PCB上的IC的示意框图，在其中IC通过将其浸入散发热量的电介质流体(dielectric fluid)中来冷却。
[0020]图5示出了安装在PCB上的IC和通过将其浸入散发热量的电介质流体中来冷却的散热器的示意框图。
[0021]图6图示了安装在PCB上的IC的示意框图，该IC通过将其浸入电介质流体中来冷却。
[0022]图7图示了以与图6相同的配置布置的多个PCB的示意框图。
[0023]图8图示了根据于电力分布网络(electricity distribution network)有关的说明性实施例的系统的示意框图。
[0024]在附图中，实施例以示例的方式进行说明。应当明确理解，描述和附图仅用于说明目的和作为理解的辅助，而不旨在描述实施例的精确实施和行为以及本专利技术的限制的定义。
具体实施方式
[0025]如上所述，本公开涉及一种用于从集成电路散发和重新定位热能的系统和方法。参考图1，提供了安装在印刷电路板(PCB)上的集成电路(IC)，PCB通过第一流体回路连接到热交换器，热交换器通过第二流体回路进一步连接到器具。集成电路散发的废热可以被输
送到器具以供进一步使用。集成电路周围的外壳包含被浸没在电介质冷却流体中的IC。热量通过传导和强制对流从IC散发，第一回路泵循环流体并冷却IC。来自IC的热量可以通过多种方式由冷却流体吸收，如图3
‑
7所示。第一流体回路中的泵将冷却流体穿过集成电路朝向热交换器移动。第二流体回路中的第二泵将第二流体移动通过热交换器并将其循环通过器具。控制模块通过阀门或泵控制第二流体回路的流速。在另一配置中，控制器还可以控制第一流体回路流。
[0026]在实施例中，控制模块通过管理第二流体回路或两个流体回路的流速来保持对从IC到器具的热量传输的控制，从而调节温度梯度。
[0027]在实施例中，控制模块通过控制任一流体回路的流速，以及a)器具的温度或b)IC的工作负荷来保持对从IC到器具的热量传输的控制。
[0028]在优选实施例中，系统将IC热能源与需要能量以加热的器具(例如，热水箱)共位。该系统利用流体回路来传输热能，并通过控制模块监视多个传感器来控制温度梯度，以实现从IC到器具的最优热量传递。
[0029]在实施例中，系统将IC热能源与需要能量用于加热的器具的网络共位，该器具的网络通过分布式网络连接。通过同时监视电力供应和需求，可以匹配低电力需求的时期或电力过度供应的时期，以处理IC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于从集成电路传输热量的系统，包括：集成电路，所述集成电路被壳体包围；热交换器；第一流体回路，所述第一流体回路在带有所述壳体和热交换器的闭合环路中以冷却与所述集成电路接触的第一流体；第二流体回路，所述第二流体回路被环路连接到所述热交换器以加热所述第二流体回路中的第二流体；温度传感器，所述温度传感器用于测量所述第一流体回路或第二流体回路或集成电路中的温度；所述第二流体回路中的流体流控制装置；以及控制模块，所述控制模块被操作地连接以接收来自所述温度传感器的温度数据，并向所述流体流控制装置生成控制信号以调节所述第一和第二流体回路中的所述温度。2.如权利要求1所述的系统，还包括第二温度传感器，所述第二温度传感器被耦接到所述第二流体回路以测量第二温度，并且其中所述控制模块还生成控制信号以调节所述第二温度。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述第二流体回路可连接到加热的器具，优选地为水箱。4.如权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括多个所述壳体、流体回路和集成电路，每一个所述外壳、流体回路和集成电路被连接到相应的加热的器具，作为分布式计算和加热网络中的节点。5.如权利要求4所述的系统，还包括中央处理器，所述中央处理器与所述多个集成电路中的每一个集成电路通信，并且所述中央处理器被编程以接收局部加热需求的指示并确定针对所述多个集成电路中的每一个集成电路的工作负荷。6.如权利要求1所述的系统，还包括，改变所述IC上的计算工作负荷以满足用于加热所述第二流体的需求或预期的需求。7.如权利要求1所述的系统，其中，所述流体控制装置包括泵或阀门。8.如权利要求1所述的系统，其中，通过缩窄所述第一流体回路中的所述壳体来加速所述第一流体的所述流速，以冷却与所述第一流体接触的所述集成电路。9.如权利要求1所述的系统，其中，通过缩窄所述第一流体回路中的所述壳体来加速所述第一流体的流速，并且以逐渐变窄的方式布置多个印刷电路板，以冷却与所述第一流体接触的所述集成电路。10.一种安装热量传输系统的方法，包括以下步骤：将集成电路包围在填充有第一流体的壳体内；将闭合环路中的第一流体回路与所述壳体连接并且与热交换器连接以冷却所述第一流体；将闭合环路中的第二流体回路与所述热交换器和加热的器具连接；连接温度传感器以测量所述第一流体回路或第二流体回路或集成电路中的第一温度；将流体流控制装置连接到所述第二流体回路；以及将控制模块连接到所述温度传感器和所述流体流控制装置，所述控制模块适用于生成
向所述流体流控制装置的控制信号以调节所述第一和第二流体回路中的所述温度。11.如权利要求10所述的方法，还包括连接第二温度传感器，所述第二温度传感器被耦接到所述第二流体回路，以测量第二温度，并且其中所述控制模块进一步适用于接收来自所述第二温度传感器的信号并且生成控制信号以调节所述第二温度。12.如权利要求10所述的方法，其中所述第二流体回路被进一步连接到新鲜水供应，并且其中所述加热的器具是水箱。13.如权利要求10所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：JDI设计有限公司，
类型：发明
国别省市：