[发明专利]带有分布式喷嘴冷却的机架

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明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(3)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，本发明的这些和其它特征、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v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。