CN101617281A - 冷却流体流量调节和分配的系统及方法 - Google Patents

冷却流体流量调节和分配的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101617281A
CN101617281A CN200880005403.8A CN200880005403A CN101617281A CN 101617281 A CN101617281 A CN 101617281A CN 200880005403 A CN200880005403 A CN 200880005403A CN 101617281 A CN101617281 A CN 101617281A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flow
cooling fluid
hole
fluid
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880005403.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101617281B (zh
Inventor
伊恩·斯皮林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vertiv Corp
Original Assignee
Liebert Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebert Corp filed Critical Liebert Corp
Publication of CN101617281A publication Critical patent/CN101617281A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101617281B publication Critical patent/CN101617281B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20281Thermal management, e.g. liquid flow control
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20536Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for racks or cabinets of standardised dimensions, e.g. electronic racks for aircraft or telecommunication equipment
    • H05K7/20627Liquid coolant without phase change
    • H05K7/20645Liquid coolant without phase change within cabinets for removing heat from sub-racks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02Header boxes; End plates
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16Constructional details or arrangements
    • G06F1/20Cooling means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
  • Flow Control (AREA)

Abstract

本发明提供用于使用流量调节器以及一个或多个单独的孔来调节和分配通过如冷却板等多个散热片的冷却流体的系统和方法,所述流量调节器设定总流速,所述一个或多个单独的孔允许进一步根据单独的冷却板的需要而分配流体,而不管所述孔的上游的流量变化。孔能被连接到孔支架上,其包括支撑所述孔的本体,并且其可以(直接地或间接地)连接到所述冷却板的入口。通常,所述流量调节器与所述冷却流体通过其流动的多个孔和管道相连接。为了安装到冷却系统内,相关系统部件能被组装为一模块,所述冷却系统包括其它系统部件例如泵、压缩机或用于所述冷却流体的其它压力源。

Description

冷却流体流量调节和分配的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年2月19日提交的、序列号为60/890,555的美国临时专利申请的优先权,其内容以引用的方式整体被结合到这里。
联邦政府资助的研究或开发
不适用。
参考附录
不适用。
技术领域
本发明大体上涉及冷却流体流动和控制,并且更具体地涉及用于确保冷却流体流动均匀分配到一组电子装置冷却部件的方法和系统。
背景技术
许多行业使用各种类型的电子装置,例如具有在使用期间产生热的电子处理器和传感器的计算机服务器和其它电子装置。所述电子装置常常被连接到能支撑所述电子装置的机架上并且为了正常的操作需要连续地去除热。随着电子装置的不断缩小,使用空气作为冷却介质在使用可合理得到的气流能合理去除掉多少热方面已经达到了极限。因此,改进的冷却方法使用来自在一个或多个在本领域中使用的散热片内流动的冷却流体流直接传导冷却,所述散热片通常被称作“冷却板”,其接触部件本身或者与所述部件接触的副冷却回路的散热板。
所述冷却板需要冷却流体的充分流动,所述冷却流体的充分流动显著地低于以前在空气热交换器应用中和甚至在其它流体被冷却应用中遇到的流速。其它应用能使用市场上可买到的基于弹簧的流量调节器。然而,考虑到多个电子装置的冷却所需要的冷却板的特定性能、尺寸和数量,对于如与电子系统相关的这种重要的但是低的热负荷,没有满足所需要的流速和流量范围误差的市场上可买到的基于弹簧的流量调节器。此外,基于弹簧的流量调节器的商用开发在应用上是不经济的并且结果的产品可能遭受不合适的宽的性能误差。
因此,存在对着眼于这些缺陷的冷却流体输送系统的需求。本发明提供用于定量供给用于冷却一组电子装置的冷却流体的流量的系统和方法。此外,这里的所述系统和方法在高输入变化误差的情况下能帮助确保总流量在用于所述电子装置的所述冷却部件之间均匀地分配,其中采用标准流量调节器不能对个别部件进行适当地独立定量供给。
发明内容
通常,本发明提供用于使用流量调节器和独立的孔来调节和分配通过多个散热片、例如冷却板的冷却流体的系统和方法,所述流量调节器调整总流速,所述单独的孔允许进一步根据单独的冷却板的需要而分配流体,而不管所述孔上游和下游的流量变化。孔能被连接到孔支架上,其包括支撑所述孔的本体,并且可以(直接地或间接地)连接到所述冷却板的入口。根据实际情况,能使用除孔支架之外的将孔连接流体流动中的可选的方式。通常,这里所描述的流量调节器与所述冷却流体通过其流动的多个孔和管道连接在一起。为了安装到冷却系统内,相关系统部件也可以被组装为一模块,所述冷却系统包括其它系统部件例如泵、压缩机或其它用于所述冷却流体的其它压力源。
根据本发明的一方面,提供一种系统,该系统用于调节和分配流过与一个或多个电子装置相连接的多个冷却板的冷却流体流,其中所述系统包括流体地连接到系统压力源的流量调节器;流体地连接到所述流量调节器的分配集管;流体地连接到所述分配集管的多个冷却流体管道;至少两个孔,每个所述孔连接到在所述流量调节器和所述分配集管下游的冷却流体管道;和连接到在所述孔下游的多个流体管道的多个冷却板。
在本发明的相关方面中,提供了一种系统,该系统用于调节和分配通过与冷却机架内的一个或多个电子装置或类似的产生热的组件邻接的多个冷却板的一个或多个冷却流体,其中所述系统包括:流量调节装置;连接到所述流量调节装置的流体流量分配装置;多个冷却流体输送装置;与在所述流量调节装置和所述流体流量分配装置下游的冷却流体输送装置相连的一个或多个孔;和连接到在所述孔下游的多个流体管道的多个冷却板。
在本发明的再一方面,提供一种方法,该方法用于调节和分配流过至少一个流量调节器、多个孔和连接到一个或多个电子装置的多个冷却板的冷却流体,其中所述方法包括:使所述冷却流体流过所述至少一个流量调节器并流到所述多个孔;通过所述多个孔减少流动压力,例如通过所述多个孔将流动压力从第一流体流动压力减少到第二流体流动压力;和使经减压的冷却流体流过所述冷却板,用于冷却所述冷却板并从所述一个或多个电子装置吸热。
附图说明
下面的附图形成说明书的一部分并且被包括以进一步示范本发明的某些方面。通过参考这些附图中的一个或多个并结合这里所提供的特定实施方式的详细描述可以更好地理解本发明。
图1示出了具有流量调节器和多个冷却板的模块的代表性的实施方式,其中每个冷却板包括连接到孔的入口;
图2A示出了使用图1的模块的代表性的系统的示意图。
图2B示出了使用如图1所示的模块的另一代表性的系统的示意图。
图3示出了总体的管道示意图,其示出了冷却模块的代表性的实施方式;
图4示出了代表性的孔支架的横截面图。
图5示出了图4所示的代表性的孔支架的透视图。
尽管这里所披露的本发明易于进行各种修改和实现各种可选形式,但是仅仅几个特定实施方式作为例子在附图中被示出并且在下面被详细地描述。这些特定的实施方式的附图以及详细的描述并不旨在以任何方式限定本发明的概念或附属的权利要求的宽度或范围。相反,提供所述附图和详细的书面描述是为了向本领域的普通技术人员示出本发明的概念以使得本领域普通技术人员能制造和使用本发明的概念。
具体实施方式
上文中所描述的附图以及下面的特定结构和过程的书面描述不用于限制申请人已经发明的内容的范围或这些发明的保护范围。相反,提供所述附图和书面描述是为了教导本领域技术人员制造和使用要求专利保护的本发明。本领域普通技术人员将会认识到,为了清楚和便于理解,没有描述或示出本发明的商业实现的全部特征。本领域普通技术人员也将会认识到,为了实现开发者的用于商业实施方式的最终目标,结合了本发明的一些方面的实际商业实施方式的开发将需要许多具体实现所特有的决策。这种具体实现所特有的决策可以包括,但是同样不限于,符合系统相关的、商业相关的、政府相关的和其它约束,其依据特定的执行、位置以及时间而变化。尽管开发者的努力在实际感觉上可能是复杂的并且耗时的,然而,这种努力对从本申请受益的本领域普通技术人员而言将是例行任务。这里所披露的和所教导的发明易于进行多种和各种各样的修改和可选的形式。最后,所使用的单数形式的术语(singular term)不用于限定产品的数量。而且,所使用的表示关系的术语,例如,但不限于,“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“侧”等是为了清楚而在特别参考附图的书面描述中使用,并且不是用于限制本发明的或附属的权利要求的范围。而且,术语“被连接”、“连接”、“连接器”等术语在这里被广泛的使用并且能包括用于固定、结合、粘结、紧固、附接、接合、插入其内、在其上或在其内形成、通信、或以其它方式例如机械地、磁性地、电地、化学地、直接地或间接地与中间元件、一个或多个构件结合在一起,以及进一步非限定性地包括以整体方式与另一构件整体地形成功能构件。所述连接能在任何方向上发生,包括旋转连接。
大体上,申请人已经发明了调节和均匀地分配通过一个或多个冷却板的冷却流体的系统和方法,其使用流体地连接在冷却流体流动的流中的一个或多个流量调节器的组合,且多个孔流体地连接在所述调节器下游。而且,多于一个孔能被连接到每个调节装置的下游,每个孔流体连接到一个或多个冷却板。如同在这里所使用的那样,术语“冷却流体”、“制冷剂”以及类似术语被互换地使用并且指被用来提供冷却的物质,例如氨(ammonia)、水、二氧化碳,或能提供冷却的其它物质。适于与这里所描述的系统和方法一起使用的代表性的冷却流体或制冷剂包括但不限于液态水(也被称作为非蒸发的或“相变”的冷却剂),水-甲醇溶液,和FREON
Figure G2008800054038D00041
(商业和工业中使用的多种含氯氟烃(chlorofluorocarbon)中的任一种,其中许多是至少包括碳和氟的脂族有机化合物,例如HFC和HCFC),氢氟烃(hydrofluorocarbon),例如商标为SUVA
Figure G2008800054038D00042
的制冷剂(DuPont),二(二氟甲基)乙醚(bis-(difluoromethyl)ether)制冷剂,二氧化碳(CO2),包括气态二氧化碳,跨临界(transcritical)二氧化碳,和液态CO2,或者混合冷却剂例如LiebertXD
Figure G2008800054038D00051
冷却剂制冷系统(俄亥俄州哥伦布的力博特公司(Liebert Corporation)),其中所述冷却剂在大气温度和/或压力下是气体,但是能作为液体被泵送。
如这里所使用的术语“多个”意在指装置、设备等的数量为至少两个,并且优选为多于两个,最多包括1000。此外,如这里所使用的术语“冷却板”包括能被连接到电子装置并且从其吸热的部件并且包括散热片和蒸发器。本发明的不同的实施方式可以包括多个调整总流速的装置,包括具有质量流量(mass flow)反馈控制硬件或软件的流量调节器、流量控制器、计量阀、或者任何其它类似装置,在这里通常被称作“流量调节器”。
类似地,如这里所使用的术语“孔”意在指用于调节这里所描述的系统的一个或多个部分内的各点处的相对压力(尤其是压降)的输送通道或装置,例如开口或小孔。孔能具有多种不同尺寸、形状、样式、和限制路径,包括但不限于,直孔(straight hole orifice),锐边孔、圆边孔、锥形孔(例如从入口到冷却板向外地或向内延伸扩展或反之亦然的那些)、变长度的弯曲路径孔、变长度的直路径孔等,也包括固定限制和可调节限制装置和设备,例如计量阀,或被设置并且然后被固定在特定限制的可调节限制设备。通常来说,所述孔是在这里所描述的系统的一些部分内的两个或更多点之间,例如在入口4和冷却板6之间延伸的制冷剂连通装置。如同上文中所指出的那样,所述入口和/或出口孔能用于调节到达或离开容纳在机架17内或类似结构内的电子装置的冷却气体或制冷剂的流量并且能提供进入和通过所述系统的所期望的流速,通过改变所述孔的直径或形状,其能如同所期望的那样被调节为用于待被冷却的特定结构和系统。
现在转向附图,图1示出了具有流量调节器和多个冷却板的模块的代表性实施方式,其中每个冷却板包括连接到孔的入口。图2A示出了示意图,其示出了使用图1的模块的代表性的系统。将结合彼此描述所述附图。系统压力源12例如泵、压缩机、增压缸、或其它压力源12给供给到管道18内的冷却流体增压,使得所述流体流过冷却模块2。所述模块2能包括流量调节器10、具有多个流体分配管道34的分配集管32,多个入口4,和多个冷却板6,其中所述入口具有用于更加均匀地将所述冷却流体的流分配到所述多个冷却板6的一个或多个孔8。每个入口4a、4b(被共同称为“入口4”)能被连接到孔8a、8b(共同被称作“孔8”),使得孔8和市场上的流量调节器10的结合产生进入特定冷却板6a、6b(共同被称作“冷却板6”)的冷却流体的合适的流速。流量调节器10可以是市场上可买到的调节器,所述调节器通过弹簧平衡一活塞而调整通过系统的总流速。本领域普通技术人员容易认识到,许多这种调节器是普遍地可买到的,但是调节器10也能是为了特定应用而定制的。冷却流体从所述压力源12流过所述流量调节器10、流过所述分配集管32,流过多个流体管道34,流过所述入口4,流过所述孔8,并且流过所述冷却板6。所述冷却流体流过所述冷却板,例如通过连接到所述冷却板6、与所述冷却板6流体连接的或与所述冷却板6结合的散热板15(未示出),直接地或者间接地从连接到所述冷却板6的一个或多个电子装置14吸热。所述电子装置能由机架17或本领域普通技术人员已知的类似装置支撑或者容纳在机架17内或者本领域普通技术人员已知的类似装置内。其后,在流出所述冷却板6时,所述冷却流体在再循环回路内流动并返回到系统压力源或处理(disposal)站。从所述电子装置14到所述冷却板6的热/热量传递,在不使用散热板的情况下,可以经由热(仅仅热传递)管道7,或等效的热传递装置。普通技术人员也将认识到,所述冷却流体可以流过各个系统部件,所述各个系统部件可以是未在这里特别示出的,包括一个或多个增压流体冷却系统的普通的管道、阀、泵、压缩机、或其它部件,并且这种部件对于详细的描述而言不被认为是必须的,但是能被包括在目前所描述的系统内。
图2B示出了使用如图1中所示的模块的另一代表性的系统的示意图,示出了所包括的一个或多个散热板15。类似于上面所描述的图2A中的系统,冷却流体经由供给管道18从压力源12流过流量调节器10,并且然后流过所述分配集管32,其经由入口(未示出)将所述流体分配为通过多个流体管道,并流过所述成形孔8,并且流过一个或多个冷却板6。所述冷却流体流过与一个或多个散热板15热交换的一个或多个冷却板6,并且依据实际情况,当流出所述冷却板6时,所述冷却流体在循环回路内流动并流回到系统压力源或处理站(未示出)。散热板15经由直接热接触或间接接触(例如通过介于中间的固体、流体或气体介质)而将热散发到冷却板6。通过分离的流体循环回路19提供经由散热板15散发的热,其中所述冷却流体通过经由回路19的通过一个或多个容纳在机架17内的电子装置14的循环、围绕一个或多个容纳在机架17内的电子装置14的循环或在一个或多个容纳在机架17内的电子装置14附近的循环已经获得热。本领域普通技术人员能认识到,通过压缩机、泵、或热虹吸管例如热管或类似的流体输送式装置,或者类似地被驱动的流体装置(未示出)、例如在美国专利公开US2007/0201210A1中所披露的那些,能驱使所述冷却流体流过所述散热板15,所述美国专利公开的相关部分以引用的方式被结合到这里。可选地,依据实际情况,所述散热板15也可以被直接地连接到所述电子装置14,或者是所述电子装置本身的直接部分。更进一步地,并且同样是可接受的,所述散热板15和所述底盘冷却板6可以包括在所述两个板之间的热连接材料110,由此通过充分地去除空气间隙而提高热交换。然而,所述散热板15和冷却板6可以形成可分离的热交换单元,允许一个或多个冷却系统在不用必须拆开所述系统内的任何流体携带管道18的情况下被分离。
例如通过特定冷却板6的特征可以确定冷却板6的所期望的流速,并且通过流量调节器10和所述孔8的适当的结合以及在这种装置内和在这种装置上的相关的流体流动压力(P1、P2等)可以实现冷却板6的所期望的流速。根据本发明,在每个孔8上的压降小于可用系统压差,例如通过确定所述系统压力源12的压力性能(capability)和所述冷却板6下游的压力之间的差可以确定所述可用系统压差。这种确定能例如(并且非限定性地),通过确定供给管道18内的点P1和在返回管道内的点P2的压力之间的差进行,其中返回管道将“热”制冷剂带出并使其远离机架17内的所述电子装置14。额外地,并且根据本发明的一个方面,在每个孔8上从流体管道34和入口4到冷却板6内的压降通常比任何流动路径压降变化大至少大约1%、大约5%、大约10%、大约15%、或者有利地大约20%,或者在从大约1%到大约20%范围内的任何百分数。根据本发明的更进一步的方面,在每个孔8上从流体管道34和/或入口4到冷却板6内的压降可以大于任何流动路径压降变化大约20%,从大约20%到大约5000%的范围,包括大约30%、大约40%、大约50%、大约60%、大约70%、大约80%、大约90%、大约100%、大约200%、大约300%、大约400%、大约500%、大约600%、大约700%、大约800%、大约900%、大约1000%、大约2000%、大约3000%、大约4000%和大约5000%,包括在这些数值中的任何两个之间的百分数,例如从大约20%到大约70%,或从大约50%到大约500%,但不限于此。取决于所述冷却系统的特性,能使用更高的百分数,但是可能导致流动效率低和较高的压力损失。在本发明的一个实施方式中,在每个所述孔8上的压降是压降变化的大约5倍。所述流动路径压降变化包括与部件的制造误差、部件的高度差、流动路径的管道布置、尺寸、部件、或样式压降差、热载荷变化引起的压差以及其它差相关的任何压降变化的总和,这些通常对待被调节的部件的入口4处的不同压力起作用。在本发明的至少一个实施方式中,可以在不安装所述孔8的情况下确定所述流动路径压降变化,其中能测量压差,例如,在点P3和P4之间以及在点P5和P6之间,并且这两个差与另外的冷却板进行比较。其后,所述系统能被构造成使得在每个孔8上的压降例如比最大的流动路径压降变化大至少5%。所述孔8通过它们对流动路径阻力的影响以及它们在各个系统部件之间的分布可以对总流速产生一些影响。这些影响进而可能影响给定的冷却应用的一个或多个优选实施方式。有利地,与使用当前可买到的流量调节器相比,使用合适尺寸的孔8是更加经济的并且导致在所述冷却板6之间的较小的流量变化。
关于所述压力,尽管在这里已经描述了感兴趣的六个代表性压力(P1-P6),并且在下文中将更进一步地详细地描述所述六个压力,但是将会认识到,压力点和区域的数量与所述系统本身直接相关,并且因此根据本发明,根据实际情况可以有多个压力P1、P2、P3、P4、P5、P6、...、Pn。关于附图中所提及的压力,P1是来自所述系统的在“高”压力处(例如,来自泵等)的输送压力,同时P1a是被从所述流量调节器输送到所述冷却板模块6的输送压力。压力P3和P5是到达各个模块的输送压力,并且由于高度差、管尺寸差、管长度差等,它们的压力值可能是稍微不同的。压力P3a和P5a通过所述孔4进入所述冷却板6之后的压力,同时P4和P6是通过所述冷却板并收集在返回管道内之后的压力,由于高度、管尺寸(宽、尺寸、形状和长)差等,它们是稍微不同的。压力P2系统的返回压力,典型地是当所述冷却流体被返回到所述泵时的“低”压力。在一代表性的设置中,并且非限定性地,取决于所述冷却系统和待被冷却的电子装置的总体设计和设置,从P1到Pn的多个压力可以具有许多彼此互相相关的差压关系。例如,在图1所示的实施方式中,因为所述流量调节器10将供给压力减少到接近所述孔输送压力,P1典型地大于P1a。压力P1a可以大约等于压力P3和P5,但是如同上面所提出的那样,由于高度差,管尺寸、形状以及尺寸差等,它们能是不同的,其中这些差是必然的“流动路径变化”的一部分。至少部分地由于在所述孔上的压降,压力P3a和P5a典型地是小于压力P3和P5的。压力P3a可以大约等于压力P5a,但是部分地由于流动路径变化它们也可以是不同的。至少部分地由于穿过和/或在所述冷却板上的压降,压力P4和P6典型地是小于压力P3a和P5a的。压力P4可能大约等于压力P6,但是部分地由于是典型的流动路径变化的一部分的冷却板差、高度差,管尺寸和尺寸差等,它们也可以是不同的。最后,为了将所述冷却流体返回到泵或类似装置以再循环,所述返回压力P2典型地是小于P4和P6的。
图3示出了管道系统示意图,其示出了这里所描述的冷却模块的代表性实施方式。冷却流体能通过一个或多个主供给管道16进入所述系统并且继续通过一个或多个副供给管道18到达一个或多个流量调节器10。所述流量调节器10控制进入所述入口4的下游流量,且所述一个或多个孔8将流体引入到冷却板6内,如同在图1和2中所示的那样,并且孔8下游的结果流速对于根据特定应用所选择的冷却板是所期望的。根据本发明,代表性的三个实施方式的模块3a、3b和3c示出了可以使用的流量调节器10与孔8的不同比例。根据需要对于特定的冷却需求,在整个系统中能使用任何特定设计的一个或多个模块。在模块3a中,例如,单个调节器10控制到达该模块的被分配到多个管道和孔的冷却流体的系统流量,这里被示为一个调节器对八个孔的比例,或者1∶8的比例。所述模块3b包括两个调节器10和10’,它们各控制到达四个孔8的冷却流体的流速,从而调节器与孔的比例是1∶4。类似地,在模块3c中,四个调节器(10、10’、10”和10’”)各控制到达两个孔的冷却流体的流速,比例为1∶2。这些实施方式不是意在排他,相反是三个非限定性的例子以示出使用这里所描述的系统和方法可以进行的许多组合中的一些。例如,可以想象,流量调节器与孔的比例可以在从1∶20到1∶2的范围内,包括1∶15,1∶12,1∶10,1∶6,1∶5,1∶3和在这个比例范围内的比例,包括,例如从1∶20到1∶2,或者从1∶8到1∶2。从本发明受益的领域的普通技术人员将容易认识到,这些比例是根据应用特定的并且可以使用流体动力学原理和这里所讨论的因素而确定。
图4示出了用于与本发明的系统一起使用的代表性的孔结构20的横截面图。图5示出了在图4中所示的代表性的孔结构20的透视图。将结合彼此描述这些附图。孔结构20通常包括孔8和本体24。所述孔结构20,尤其是本体24能由商业供应商提供,或者为了特定应用而定制。依据应用能改变所述本体24的外表面22以允许通过合适的方法将孔8连接在流体流动路径内。普通的非限定性的例子包括带螺纹的表面,用于压配合应用的光滑表面,和用于插入到位(crimping into place)的带切口的表面。一旦被附连,孔8的表面28阻碍了流体路径,同时通孔30允许所期望的体积的流体穿过所述孔8。另外,所述孔可以被直接地结合到所述冷却板的入口的设计中。所述孔在这里被示为圆形的或圆柱形的,但是可选地可以被形成为如基于制造和流量调节的考虑被认为是所期望的其它形状,包括弯曲路径,或多重弯曲流动路径,突然扩张或收缩等。
在不脱离其总体公开的情况下,能设计其它的和更进一步的实施方式。例如,能结合任何数量的调节器10和孔8以获得根据特定冷却应用要求的在一个或多个冷却板6的入口4处的所期望的流体特性。更进一步地,能彼此结合地包括改进的流体系统的各种方法和实施方式以产生所披露的方法和实施方式的变形。单数形式的元件的讨论能包括多个元件,并且反之亦然。
除非以其它方式特别限定了,所述步骤的次序能以多种顺序进行。这里所描述的各种步骤能与其它步骤相结合,被插在所陈述的步骤之间、和/或被分成多个步骤。类似地,元件已经被功能性地描述,并且能具体化为分离的部件或者能被结合到具有多个功能的部件内。
已经基于优选的和其它的实施方式描述了本发明,并且没有描述本发明的每个实施方式。本领域普通技术人员可以得到所描述的实施方式的明显的修改和变化。所披露的以及未披露的实施方式并不旨在限制或限定申请人所构思的本发明的范围或适用性,相反,根据专利法,申请人旨在保护落入下面的权利要求的等同描述的范围或界限内的所有这种改变和变化。

Claims (19)

1.一种用于调节和分配流过多个连接到一个或多个电子装置上的冷却板的冷却流体流的系统,所述系统包括:
流体地连接到系统压力源的流量调节器;
流体地连接到所述流量调节器的分配集管;
多个流体地连接到所述分配集管的冷却流体管道;
至少两个孔,每个所述孔被连接到冷却流体管道,在所述流量调节器和所述分配集管的下游;和
连接到多个流体管道,在所述孔下游的多个冷却板。
2.如权利要求1所述的系统,其中在所述至少两个孔的每一个上的压降小于可用系统压差。
3.如权利要求1所述的系统,其中在所述至少两个孔的每一个上的压降比流动路径压降变化大至少1%。
4.如权利要求1所述的系统,进一步包括在所述系统压力源下游的多于一个流量调节器。
5.如权利要求1所述的系统,进一步包括连接到所述冷却板下游的返回管道。
6.如权利要求1所述的系统,其中所述系统压力源包括压缩机或泵。
7.如权利要求1所述的系统,进一步包括具有用于所述一个或多个电子装置的一个或多个支撑表面的机架。
8.一种流过至少一个流量调节器、多个孔和连接到一个或多个电子装置上的多个冷却板的冷却流体的调节和分配方法,所述方法包括:使所述冷却流体流过所述至少一个流量调节器并流到所述多个孔;
通过所述多个孔减少流动压力;和
使经减压的冷却流体流过所述冷却板,用于冷却所述冷却板并从所述一个或多个电子装置吸热。
9.如权利要求8所述的方法,进一步包括产生在至少两个所述孔的每一个上的压降,所述压降小于使用用于所述冷却流体的压力源的可用系统压差。
10.如权利要求8所述的方法,进一步包括产生在至少两个所述孔的每一个上的压降,所述压降比流动路径压降变化大至少1%。
11.如权利要求9所述的方法,进一步包括产生在至少两个所述孔的每一个上的压降,所述压降比流动路径压降变化大至少1%。
12.如权利要求8所述的方法,进一步包括使所述冷却流体流回到所述系统压力源。
13.如权利要求8所述的方法,进一步包括利用压力源对所述冷却流体加压。
14.如权利要求8所述的方法,进一步包括使所述冷却流体流过多个流量调节器,每个流量调节器连接到多个孔。
15.一种流过一个或多个流量调节器、多个孔和连接到一个或多个电子装置上的多个冷却板的冷却流体的调节和分配方法,所述方法包括:
使冷却流体流过所述一个或多个流量调节器并流到所述多个孔;
通过所述多个孔使流动压力从第一流体流动压力减少到第二流体流动压力;
使经减压的冷却流体流过所述冷却板,用于冷却所述冷却板并从所述一个或多个电子装置吸热。
16.如权利要求15所述的方法,进一步包括产生在所述多个孔的每一个上的压降,所述压降是流体流动路径中的压降变化的至少两倍。
17.如权利要求16所述的方法,其中所述流量调节器与所述孔的比例在从1∶20到1∶2的范围内。
18.如权利要求16所述的方法,其中所述流量调节器与所述孔的比例在从1∶8到1∶2的范围内。
19.一种调节和分配通过与冷却机架内的一个或多个电子装置邻接的多个冷却板的冷却流体的系统,所述系统包括:
流量调节装置;
连接到所述流量调节装置的流体流量分配装置;
多个冷却流体输送装置;
与所述冷却流体输送装置相连,在所述流量调节装置和所述流体流量分配装置下游的一个或多个孔;和
连接到多个流体管道,在所述孔下游的多个冷却板。
CN200880005403.8A 2007-02-19 2008-02-19 冷却流体流量调节和分配的系统及方法 Active CN101617281B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US89055507P 2007-02-19 2007-02-19
US60/890,555 2007-02-19
PCT/US2008/054293 WO2008103667A2 (en) 2007-02-19 2008-02-19 Cooling fluid flow regulation and distribution system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101617281A true CN101617281A (zh) 2009-12-30
CN101617281B CN101617281B (zh) 2012-11-21

Family

ID=39705652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880005403.8A Active CN101617281B (zh) 2007-02-19 2008-02-19 冷却流体流量调节和分配的系统及方法

Country Status (6)

Country Link
US (2) US8011200B2 (zh)
EP (1) EP2113099B1 (zh)
JP (1) JP5424042B2 (zh)
CN (1) CN101617281B (zh)
MX (1) MX2009008820A (zh)
WO (1) WO2008103667A2 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102209457A (zh) * 2010-03-29 2011-10-05 哈米尔顿森德斯特兰德公司 具有传送管的紧凑双侧冷板
CN103222354A (zh) * 2010-10-22 2013-07-24 固利吉股份有限公司 用于两相制冷剂冷却机架的改进流平衡方案
CN108509001A (zh) * 2018-04-02 2018-09-07 联想(北京)有限公司 电子设备及其水冷服务器
CN109890183A (zh) * 2019-04-10 2019-06-14 东北大学 一种数据中心散热机柜
CN110381696A (zh) * 2018-04-12 2019-10-25 百度(美国)有限责任公司 用于数据中心电子机架的液体冷却的液体分配单元设计

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI349092B (en) * 2008-09-22 2011-09-21 Ind Tech Res Inst Cooling system and evaporator thereof
WO2011017385A1 (en) * 2009-08-04 2011-02-10 Parker Hannifin Corporation Pumped liquid multiphase cooling system
CN103348185A (zh) * 2010-06-01 2013-10-09 派拉斯科Ip有限责任公司 阵列半导体辐射发射装置的分布冷却
WO2013151526A1 (en) * 2012-04-02 2013-10-10 Parker-Hannifin Corporation Cooling system and method
DE102013001026A1 (de) * 2013-01-22 2014-07-24 Karl Storz Gmbh & Co. Kg Endoskopische und/oder medizinische Vorrichtung und Kühleinrichtung für ein Endoskop bzw. ein medizinisches Instrument
DE112014000558T5 (de) 2013-01-25 2015-10-22 Trane International Inc. Kapazitätsmodulierung einer Ausdehnungsvorrichtung einer Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlage
CN103346661B (zh) * 2013-08-02 2016-09-28 新誉轨道交通科技有限公司 牵引变流器冷却系统循环管道的处理设备及其处理方法
CN104039117B (zh) * 2014-06-03 2017-01-04 华为技术有限公司 一种散热装置、散热控制方法以及控制器
CN104677015A (zh) * 2015-03-03 2015-06-03 中国科学院高能物理研究所 冷却水分配装置及多路温度检测控制设备
EP3538824A1 (en) 2016-11-11 2019-09-18 Stulz Air Technology Systems, Inc. Dual mass cooling precision system
US11105566B2 (en) 2017-03-30 2021-08-31 Nec Corporation Heat exchanger, heat exchange system, and heat exchange method
JP7099082B2 (ja) * 2017-10-30 2022-07-12 株式会社デンソー 機器温調装置
WO2019087800A1 (ja) * 2017-10-30 2019-05-09 株式会社デンソー 機器温調装置
US11490546B2 (en) 2019-05-21 2022-11-01 Iceotope Group Limited Cooling system for electronic modules

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3481393A (en) * 1968-01-15 1969-12-02 Ibm Modular cooling system
US4125101A (en) * 1977-01-03 1978-11-14 Hector L. Garcia Fuel injection system
US4448540A (en) * 1982-06-04 1984-05-15 The Dow Chemical Company Apparatus for mixing a liquid additive compound with vapor and liquid phases of anhydrous ammonia
US4522037A (en) * 1982-12-09 1985-06-11 Hussmann Corporation Refrigeration system with surge receiver and saturated gas defrost
JPH08797Y2 (ja) * 1987-03-16 1996-01-10 富士通株式会社 電子機器の冷媒流路調整構造
US4999102A (en) * 1988-12-16 1991-03-12 The Amalgamated Sugar Company Liquid transfer manifold system for maintaining plug flow
GB8902212D0 (en) 1989-02-01 1989-03-22 Permutit Co Ltd Distributor system for ion exchange
JP2513040B2 (ja) * 1989-10-03 1996-07-03 日本電気株式会社 液冷電子機器への冷媒供給装置
SE9203330D0 (sv) * 1992-11-09 1992-11-09 Kabi Pharmacia Ab Fluid distribution system
JPH0794881A (ja) * 1993-09-20 1995-04-07 Fujitsu Ltd 冷媒の流量調節装置
US5509468A (en) * 1993-12-23 1996-04-23 Storage Technology Corporation Assembly for dissipating thermal energy contained in an electrical circuit element and associated method therefor
US5600967A (en) * 1995-04-24 1997-02-11 Meckler; Milton Refrigerant enhancer-absorbent concentrator and turbo-charged absorption chiller
US5815370A (en) * 1997-05-16 1998-09-29 Allied Signal Inc Fluidic feedback-controlled liquid cooling module
JP3296260B2 (ja) * 1997-09-01 2002-06-24 三菱電機株式会社 高圧電気機器の水冷装置
US6622939B2 (en) * 1999-02-01 2003-09-23 Exactrix Global Systems Apparatus for applying liquid fertilizers and pesticides using a dual stage variable rate distribution manifold
US6307746B1 (en) * 1999-12-06 2001-10-23 Gateway, Inc. Power adapter having a thermal cooling assembly for a digital information appliance
JP2001168566A (ja) * 1999-12-09 2001-06-22 Advantest Corp 電子部品試験装置の冷却装置
US6519955B2 (en) * 2000-04-04 2003-02-18 Thermal Form & Function Pumped liquid cooling system using a phase change refrigerant
CA2323026A1 (en) * 2000-10-10 2002-04-10 Long Manufacturing Ltd. Heat exchangers with flow distributing orifice partitions
US6415619B1 (en) * 2001-03-09 2002-07-09 Hewlett-Packard Company Multi-load refrigeration system with multiple parallel evaporators
US6672381B2 (en) * 2001-04-30 2004-01-06 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Multi-load thermal regulating system with multiple serial evaporators
US6904968B2 (en) * 2001-09-14 2005-06-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for individually cooling components of electronic systems
US7024573B2 (en) * 2002-02-05 2006-04-04 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for cooling heat generating components
JP4199018B2 (ja) 2003-02-14 2008-12-17 株式会社日立製作所 ラックマウントサーバシステム
JP4469578B2 (ja) * 2003-08-25 2010-05-26 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
EP1548380A3 (en) 2003-12-22 2006-10-04 Hussmann Corporation Flat-tube evaporator with micro-distributor
US6958911B2 (en) * 2004-01-30 2005-10-25 Isothermal Systems Research, Inc. Low momentum loss fluid manifold system
JP2005228216A (ja) * 2004-02-16 2005-08-25 Hitachi Ltd 電子機器
US7063276B2 (en) * 2004-03-23 2006-06-20 Agri-Inject, Inc. System for uniform dispersal of agricultural chemicals
US7207184B2 (en) * 2004-05-12 2007-04-24 Danfoss A/S Method for regulating a most loaded circuit in a multi-circuit refrigeration system
US20060112702A1 (en) * 2004-05-18 2006-06-01 George Martin Energy efficient capacity control for an air conditioning system
JP2006003947A (ja) * 2004-06-15 2006-01-05 Hitachi Ltd 液冷情報処理装置システム
US7845185B2 (en) * 2004-12-29 2010-12-07 York International Corporation Method and apparatus for dehumidification
KR20070085537A (ko) * 2004-10-31 2007-08-27 아이다테크 엘엘씨 수소 발생 에너지 생성장치
US7254957B2 (en) * 2005-02-15 2007-08-14 Raytheon Company Method and apparatus for cooling with coolant at a subambient pressure
US7245495B2 (en) * 2005-12-21 2007-07-17 Sun Microsystems, Inc. Feedback controlled magneto-hydrodynamic heat sink
WO2007098078A2 (en) 2006-02-16 2007-08-30 Cooligy, Inc. Liquid cooling loops for server applications
US7641101B2 (en) * 2006-10-10 2010-01-05 International Business Machines Corporation Method of assembling a cooling system for a multi-component electronics system
US7420808B2 (en) * 2006-10-10 2008-09-02 International Business Machines Corporation Liquid-based cooling system for cooling a multi-component electronics system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102209457A (zh) * 2010-03-29 2011-10-05 哈米尔顿森德斯特兰德公司 具有传送管的紧凑双侧冷板
CN103222354A (zh) * 2010-10-22 2013-07-24 固利吉股份有限公司 用于两相制冷剂冷却机架的改进流平衡方案
CN108509001A (zh) * 2018-04-02 2018-09-07 联想(北京)有限公司 电子设备及其水冷服务器
US10754397B2 (en) 2018-04-02 2020-08-25 Lenovo (Beijing) Co., Ltd. Water-cooled server and electronic device
CN108509001B (zh) * 2018-04-02 2021-01-15 联想(北京)有限公司 电子设备及其水冷服务器
CN110381696A (zh) * 2018-04-12 2019-10-25 百度(美国)有限责任公司 用于数据中心电子机架的液体冷却的液体分配单元设计
CN109890183A (zh) * 2019-04-10 2019-06-14 东北大学 一种数据中心散热机柜

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008103667A3 (en) 2008-11-13
WO2008103667A2 (en) 2008-08-28
JP2010519743A (ja) 2010-06-03
EP2113099A2 (en) 2009-11-04
US20110272125A1 (en) 2011-11-10
US20080196867A1 (en) 2008-08-21
CN101617281B (zh) 2012-11-21
EP2113099B1 (en) 2013-01-02
US8011200B2 (en) 2011-09-06
JP5424042B2 (ja) 2014-02-26
MX2009008820A (es) 2009-09-22
US8833097B2 (en) 2014-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101617281B (zh) 冷却流体流量调节和分配的系统及方法
CN114838531B (zh) 用于调节换热器内的冷媒温度的方法、装置、空调器
CN107003085B (zh) 层叠型集管、热交换器以及空调装置
US8210574B2 (en) Refrigerant distributor
CN105164491A (zh) 层叠型集管、热交换器以及空调装置
US10670311B2 (en) Heat exchanger
US11402162B2 (en) Distributor and heat exchanger
CN105492855A (zh) 层叠型集管、换热器以及空调装置
US9625962B2 (en) Cooling system and electronic device
CN108027223A (zh) 层叠型集管、热交换器及空气调节装置
CN108139124A (zh) 理想便携式空调
WO2015162678A1 (ja) 積層型ヘッダー、熱交換器、及び、空気調和装置
US6363965B1 (en) Manifold assembly
US20120145246A1 (en) System and method for distribution of refrigerant to a plurality of heat exchanger evaporator coil circuits
CN114503337B (zh) 冷却装置
JP2012172918A (ja) 冷媒液強制循環式冷凍システム
US11105566B2 (en) Heat exchanger, heat exchange system, and heat exchange method
CN203785346U (zh) 膨胀阀及使用该膨胀阀的制冷循环装置
US10041712B2 (en) Refrigerant distributor and refrigeration cycle device equipped with the refrigerant distributor
JP5202665B2 (ja) 冷凍システム
CN211120088U (zh) 一种分布式供热系统
US20160238298A1 (en) Hvac systems and methods with improved stabilization
CN110762905A (zh) 一种具有干度调控功能的蒸发器
CN204176981U (zh) 一种制冷系统
CN220818698U (zh) 一种流体分配器、板式换热器及换热系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: ohio

Patentee after: Vitamin Corporation

Address before: ohio

Patentee before: Libot Inc.

CP01 Change in the name or title of a patent holder