带有分布式喷嘴冷却的机架制造技术

提供了一种带有分布式喷嘴冷却的机架(10)。该机架包括限定容积的一个或多个侧壁(12)，该容积构造成大体上包围位于该容积内的一个或多个发热部件。该机架还包括热连接到一个或多个侧壁中的相应一个侧壁上的至少一个鳍片(14)的阵列，以及至少一个合成喷口组件(30)，该至少一个合成喷口组件包括设置在该鳍片的阵列的相应一个鳍片的侧面(15，16)上的多孔合成喷嘴(30)或多个单孔合成喷嘴(2)。该机架还包括用于将所述至少一个合成喷口组件的相应一个附接到所述一个或多个侧壁的相应一个侧壁上的至少一个附接装置(4，6，9，11，20，44)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及热管理系统，且更特别地，涉及具有分布式喷嘴冷却以增大对流热传递的热管理系统。
技术介绍
电子技术的最近发展已经产生了纳米尺寸的电子线路。所得到的先进电子器件尽管更小了，但却具有更高的热通量。因为热基板面(real estate)正在不断缩小，因此需要先进的冷却技术。成本、尺寸、可靠性以及可用性是主要的限制。对于许多低功率电子应用，由于成本、可用性以及可靠性的原因，自然对流空气冷却是方法的选择。然而，由于取决于浮性的流动，其性能有限。因此，需要对自然对流的进一步增强，以便冷却现代功率电子器件。增强的自然对流将允许更高的热耗散并依然极大地保持被动冷却的简单性。合成射流是由外围流体的周期性吸入和喷射形成的小规模紊流。射流可冲击在热传递表面上增强对流冷却。同样，它们可平行于热传递表面流动，也增强对流冷却。这些装置的小尺寸，加之高空气速度，可使得能够极大地减小用于功率电子器件的热管理硬件的尺寸。合成射流过去被用于边界层控制应用。然而，它们也被显示为增大自然和强制对流热传递。尽管研究表明使用合成射流可能增大热传递，但对于合成射流对大热沉表面的应用可用的数据有限。此外，用于合成射流到机架的可靠连接需要新的连接装置。因此，期望的是理解主流动和合成射流流动之间的相互作用，并充分利用此相互作用来实现对于大热沉表面(诸如机架冷却应用)的热传递增强。还将会期望的是提供可靠的连接装置来将合成射流附到机架上。
技术实现思路
本专利技术的一个方面在于具有分布式喷嘴冷却的机架，该机架包括限定容积的一个或多个侧壁，该容积构造成大体上包围位于该容积内的一个或多个发热部件。该机架还包括热连接到一个或多个侧壁中的相应一个侧壁上的至少一个鳍片阵列，以及至少一个合成喷嘴组件，该至少一个合成喷嘴组件包括设置在该鳍片阵列的相应一个鳍片的侧面上的多孔合成喷嘴或多个单孔合成喷嘴。机架还包括用于将该至少一个合成喷嘴组件的相应一个组件附接到该一个或多个侧壁的相应一个侧壁上的至少一个附接装置。本专利技术的另一个方面在于带有分布式喷嘴冷却的机架，该机架包括限定容积的一个或多个侧壁，该容积构造成大体上包围位于该容积内的一个或多个发热部件，以及热联接到该一个或多个侧壁中的相应一个侧壁上的至少一个鳍片阵列。该机架还包括至少一个合成喷嘴组件，该组件包括设置在该鳍片阵列的相应一个鳍片的侧面上的多个单孔合成喷嘴。各单孔合成喷嘴均构造成在相应的其中一个鳍片的末端处引导射流，并包括孔口。孔口的至少一个子集具有在大约三⑶毫米(mm)到大约十七(17)mm范围内的开口长度L。孔口中的相应一个孔口与鳍片的相应末端之间的距离d在大约一毫米(mm)到大约七(7)mm的范围内。 附图说明当参考附图阅读以下具体实施方式时，本专利技术的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中贯穿附图，相似的标号代表相似的部件，其中图1显示了没有合成喷嘴组件的机架；图2显示了配备相应合成喷嘴组件的机架的两个侧壁；图3图示了用于将合成喷嘴附到机架侧壁上的压扣式构造；图4用透视图显示了 c形夹保持件；图5是图3中所示的布置的横截面视图，显示了形成在侧壁中的一列槽，用来接纳用于合成喷嘴的e形或c形夹保持件；图6图示了用于将合成喷嘴附接到机架上的弯曲e形夹布置；图7图示了用于将合成喷嘴附到机架上的另一示例性布置；图8图示了用于将合成喷嘴附到机架上的杆与框架布置；图9(a)_(c)为用于将合成喷嘴安装到机架上的部分包围封装布置的第一部分的顶视、前视和后视图；图10(a)和(b)是部分包围封装布置的第二部分的前视/后视图；图11是组装好的部分包围封装布置的前视图；图12图示了结合了对称板的具有转向气流的合成喷嘴套件；图13图示了图12中显示的合成喷嘴套件的两板式构造；图14描绘了用于用在图1的机架中的多孔合成喷嘴的示例性构造；图15图示了单孔合成喷嘴的操作；图16进一步图示了单孔合成喷嘴的操作；图17图示了 ν形沟槽板状鳍片构造；图18图示了合成喷嘴和鳍片之间的间距d ；图19显示了合成喷嘴和鳍片的三种不同的“鳍上”布置；图20显示了具有开口长度L的用于喷嘴的孔口 ；以及图21是沿AA截取的图20的横截面。零部件列表2单孔合成喷嘴4附接装置5e形夹保持件的弯曲部分6柔性连接器7 螺栓8 槽9 框架10 机架11 杆12机架的侧壁513杆/螺栓14鳍片15鳍片的阵列的侧面16鳍片的阵列的侧面20部分包围的封装21凹陷区域22部分包围的封装的第一部分23用于射流空气的开口24部分包围的封装的第二部分25用于射流鼓吹的孔26开口27孔28垫圈29孔30合成喷嘴组件32第一柔性结构34第二柔性结构36激活材料38顺应性壁39孔口40合成喷嘴驱动器42较低的侧壁44板46板的弯曲部分70腔室具体实施例方式参考图1-17描述了具有分布式喷嘴冷却的机架10。例如如图1中所示，机架10 包括限定容积(未示出)的一个或多个侧壁12，该容积构造成大致包围位于该容积内的一个或多个发热部件(未示出)。发热部件可为需要冷却的任何部件，其非限制性示例包括高功率处理器和功率电子器件。机架还包括热联接到一个或多个侧壁12的相应一个侧壁上的鳍片14的至少一个阵列。对于图1中所示的布置，鳍片14为纵向板状鳍片。然而，也可采用其他类型的鳍片，非限制地包括销形鳍片。简而言之，热量从发热部件传递到侧壁中， 侧壁又将热量传入鳍片14。鳍片14增加用于热传递的表面面积，以冷却发热部件。例如如图2中所示，机架10还包括至少一个合成喷嘴组件30，其包括设置在该至少一个鳍片阵列的相应一个鳍片的侧面15，16上的多孔合成喷嘴(图2中未显示)或多个单孔合成喷嘴2。对于图2中所示的示例性布置，合成喷嘴组件30设置在相应的板状鳍片 14的阵列的下侧面15上。此示例是说明性的，并且本专利技术不限于此示例构造。此外且如图 2中所示，机架还包括用于将该至少一个合成喷嘴组件30 (包括相应的单个合成喷嘴2)的相应一个附接在该一个或多个侧壁12的相应一个侧壁上的至少一个附接装置4。图2中所示的示例附接装置4仅仅是说明性的，并且以下关于图3-13描述了多个另外的附接装置。 应该注意本专利技术不限于具体的附接装置。参考图15和16可理解合成喷嘴2的操作。例如如图15和16中所示，合成喷嘴2 的每一个均包括第一柔性结构32，第二柔性结构34，联接到该第一和第二柔性结构的至少一个柔性结构上的至少一个激活材料(active material) 36，以及定位在该第一和第二柔性结构之间并限定腔室的顺应性壁38。如图15和16中所标示的，顺应性壁38限定用于促进该腔室和鳍片14的周围环境之间的流体连通的孔口 39。在图15和16的图示布置中，激活材料36位于第一柔性结构32上以及第二柔性结构34的下侧上。应该注意的是图中示出的激活材料36在柔性结构32，34上的位置纯粹是说明性的，并且本专利技术不限于激活材料的任何具体位置。尽管对于图15和16中的布置， 激活材料是与相应的柔性结构共同延展的，但是在其它实施例中，该激活材料仅在柔性结构的一部分上延伸。例如，可将较小直径的压电陶瓷板(未示出)而并非共同延展的激活层36设置在柔性结构32，34上。该激活材料可呈单个连续部分的形式。备选地，可采用激本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种具有分布式喷嘴冷却的机架（１０），所述机架包括：限定容积的一个或多个侧壁（１２），所述容积构造成大体上包围位于所述容积内的一个或多个发热部件；鳍片（１４）的至少一个阵列，其热联接到所述一个或多个侧壁的相应一个侧壁上；至少一个合成喷嘴组件（３０），其包括设置在所述鳍片的至少一个阵列的相应一个鳍片的侧面（１５，１６）上的多孔口合成喷嘴（３０）或多个单孔合成喷嘴（２）；以及用于将所述至少一个合成喷口组件的相应一个组件附接到所述一个或多个侧壁的相应一个侧壁上的至少一个附接装置（４，６，９，１１，２０，４４）。

【技术特征摘要】
2010.04.14 US 12/7598991.一种具有分布式喷嘴冷却的机架(10)，所述机架包括限定容积的一个或多个侧壁(12)，所述容积构造成大体上包围位于所述容积内的一个或多个发热部件；鳍片(14)的至少一个阵列，其热联接到所述一个或多个侧壁的相应一个侧壁上；至少一个合成喷嘴组件(30)，其包括设置在所述鳍片的至少一个阵列的相应一个鳍片的侧面(15，16)上的多孔口合成喷嘴(30)或多个单孔合成喷嘴(2)；以及用于将所述至少一个合成喷口组件的相应一个组件附接到所述一个或多个侧壁的相应一个侧壁上的至少一个附接装置0，6，9，11，20，44)。2.如权利要求1所述的机架(10)，其特征在于，所述至少一个合成喷嘴组件(30)包括多个单孔合成喷嘴O)，其中所述侧壁(1 的至少其中一个侧壁包括设置在所述鳍片(14) 的阵列的侧面(15，16)的至少其中一个侧面上的多个槽(8)，并且其中所述至少一个附接装置构造成用于插入相应的所述槽，并用于将相应的单孔合成喷嘴紧固到所述槽上。3.如权利要求1所述的机架(10)，其特征在于，所述至少一个合成喷嘴组件(30)包括多个单孔合成喷嘴O)，其中所述至少一个附接装置包括多个夹G)，各所述夹具有弯曲部分(5)，其中各所述单孔合成喷嘴附接在所述夹的相应一个夹上，并且其中各所述夹的所述弯曲部分紧固在所述一个或多个侧壁(1 的相应一个侧壁上。4.如权利要求1所述的机架(10)，其特征在于，所述至少一个合成喷嘴组件(30)包括多个单孔合成喷嘴O)，其中所述至少一个附接装置包括多个柔性部分(6)，其中各所述单孔合成喷嘴具有附在其上的至少一个柔性部分，并且其中各所述柔性部分紧固到所述一个或多个侧壁(1 的相应一个侧壁上，并且其中至少其中一个所述单孔合成喷嘴O)以相对于所述鳍片(14)的角度定向。5.如权利要求1所述的机架(10)，其特征在于，所述至少一个合成喷嘴组件(30)包括多个单孔合成喷嘴O)，其中所述附接装置包括框架(9)和附接到所述框架上并从所述框架延伸的多个杆(11)，其中各所述单孔合成喷嘴附接到两个相邻的杆上，其中所述附接装置还包括多个柔性部分(6)，其中各所述单孔合成喷嘴具有附到其上的至少两个柔性部分， 并且其中所述单孔合成喷嘴经由所述柔性部分附接到所述杆(11)上。6.如权利要求1所述的机架(10)，其特征在于，所述至少一个合成喷嘴组件(30)包括多个单孔合成喷嘴O)，其中所述附接装置包括部分包围的封装(20)，其中各所述单孔合成喷嘴设置在所述部分包围的封装内，其中所述部分包围的封装00)包括第一部分0 和第二部分(M)，其中所述第一部分限定构造成接纳相应的所述单孔合成喷嘴O)的多个开口(26)，其中所述第二部分附接到所述第一部分上以覆盖所述开口，其中所述部分包围的封装00)还包括多个垫圈( )，各所述垫圈设置在相应的所述开口中，并容纳相应的所述单孔合成喷嘴O)，并且其中所述部分包围的封装附接到所述侧壁(1 的相应一个侧壁上。7.如权利要求1所述的机架(10)，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿里克，W·D·格斯特勒，李日，E·R·奈斯沃纳，C·C·施勒德，B·J·范德普勒格，B·P·惠伦，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US