CN110068233A - 用于冷却的组件和方法 - Google Patents

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    • H05K7/20736—Forced ventilation of a gaseous coolant within cabinets for removing heat from server blades

Abstract

符合本公开内容的材料，部件，组件和方法涉及材料薄板的构造和使用，以提供由气体流冷却的通道。用于冷却的组件可以包括一组由多个第一和多个第二叶片交错而成的叠片，其中每个叶片至少呈现一个第一边缘，一个斜面边缘和一个弯折部，弯折部至少限定一个第一区域和一个第二区域，其中第一区域基本平坦，且以第一边缘、斜面边缘和弯折部为边界。组件还可以包括具有折叠的薄板，以提供多个通道。

Description

用于冷却的组件和方法
本发明申请是本申请人于2015年2月18日提交的、申请号为201580019408.6、发明名称为“用于冷却的组件和方法”的发明申请的分案申请。
本申请主张2014年2月18日提交的美国临时专利申请No.61/941,313的利益，并且与2013年9月26日提交的待审PCT申请No.PCT/US13/61887相关，这两个申请中的每一个的内容通过引用结合于此，该相关PCT申请本身主张2012年10月1日提交的美国临时申请No.61/708,619的利益。
技术领域
符合本公开内容的材料、部件、组件和方法涉及具有气体的通道的构造和使用，其中通道被构造来控制气体的温度。
背景技术
诸如空气的流体的体积可以以温度和压力为特征。当把流体看做包括诸如氧气和氮气分子的组成粒子集合时，处于给定温度的流体的体积可以被理解为构成粒子的速度的分布。该分布的特征通常在于与气体温度有关系的平均速度。
构成粒子的内部原子和分子结构还可以影响气体的温度分布，构成粒子可以提供一定范围可获得的内部能量状态。与原子或分子相关的一定范围可获得的内部能量状态，反过来可以被其周围的几何结构和特性影响。
发明内容
一方面，用于冷却的组件可以被构造来容纳流经一系列通道的气体流。组件可以包括一组由多个第一叶片和多个第二叶片交错而成的叠片。每个第一叶片可以至少呈现第一叶片的第一边缘，第一叶片的斜面边缘，和第一叶片的弯折部，第一叶片的弯折部至少限定了第一叶片的第一区域和第一叶片的第二区域。第一叶片的第一区域可以基本平坦并且以第一周界为边界，第一周界的至少第一部分是第一叶片的第一边缘，第一周界的第二部分是第一叶片的斜面边缘，第一周界的第三部分是第一叶片的弯折部。第一周界的第一部分与第一周界的第二部分可以是连续的，第一周界的第二部分与第一周界的第三部分可以是连续的，使得第一周界的第一部分基本平行于第一周界的第三部分，并且第一周界的第一部分与平行的第一周界的第三部分间隔开第一距离。第一叶片的弯折部可以被构造为呈现与第一叶片的第一区域相垂直的第一上升数值，其小于约0.5mm。可替换的，第一上升数值可以小于约以下数值中的任意之一：0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。每个第二叶片可以至少呈现第二叶片的第一边缘，第二叶片的斜面边缘，和第二叶片的弯折部，第二叶片的弯折部至少限定了第二叶片的第一区域和第二叶片的第二区域。第二叶片的第一区域可以基本平坦并且以第二周界为边界，第二周界的至少第一部分是第二叶片的第一边缘，第二周界的第二部分是第二叶片的斜面边缘，并且第二周界的第三部分是第二叶片的弯折部。第二周界的第一部分与第二周界的第二部分可以是连续的，第二周界的第二部分与第二周界的第三部分可以是连续的，使得第二周界的第一部分基本平行于第二周界的第三部分，并且第二周界的第一部分与平行的第二周界的第三部分间隔开第一距离。第二叶片的弯折部可以被构造来呈现与第二叶片的第一区域相垂直的第二上升数值，其大约等于第一上升数值。该组由多个第一叶片和多个第二叶片交错而成的叠片可以被构造为，对于每个第一叶片和相邻的第二叶片，每个第一叶片的第一周界的第一部分与相邻第二叶片的第二周界的第三部分对齐；每个第一叶片的第一周界的第二部分与相邻第二叶片的第二周界的第二部分对齐；每个第一叶片的第一周界的第三部分与相邻第二叶片的第二周界的第一部分对齐；该组由多个第一叶片和多个第二叶片交错而成的叠片形成用于气体流的一系列通道。
根据另一方面，一种用于冷却的组件可以包括折叠薄板，其中折叠薄板可以呈现一斜面边缘，至少一个第一折叠部，和至少一个第二折叠部。一方面，第一折叠部和斜面边缘的第一部分可以形成第一区域的部分周界；第一折叠部，斜面边缘的第二部分，和第二折叠部可以形成第二区域的部分周界，其中斜面边缘的第一部分与斜面边缘的第二部分是连续的。另外，第二折叠部和斜面边缘的第三部分可以形成第三区域的部分周界，其中斜面边缘的第二部分与斜面边缘的第三部分是连续的。一方面，折叠薄板的第一区域可以基本平坦，折叠薄板的第二区域可以基本平坦，并且折叠薄板的第三区域可以基本平坦，第一折叠部可以与第二折叠部间隔第一距离。另外，第一折叠部可以被构造为在斜面边缘的第一部分和斜面边缘的第二部分之间呈现第一非零的锐角，从而第二折叠部从基本平坦的第一区域上升小于约以下数值中任意之一的数值：0.5mm，0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。另外，第二折叠部可以被构造为在斜面边缘的第三部分和斜面边缘的第二部分之间呈现第二非零的锐角，使得第二非零的锐角约等于第一非零的锐角。一方面，折叠薄板可以被构造为呈现用于气体流的一系列通道。
另一方面，一种形成用于冷却的组件的方法可以包括提供一组由多个第一叶片和多个第二叶片交错而成的叠片。提供第一叶片可以包括形成第一叶片的第一边缘，形成第一叶片的斜面边缘，和形成第一叶片的弯折部，第一叶片的弯折部至少限定第一叶片的第一区域和第一叶片的第二区域。第一叶片的第一区域可以基本平坦并且以第一周界为边界，第一周界的至少第一部分是第一叶片的第一边缘，第一周界的第二部分是第一叶片的斜面边缘，第一周界的第三部分是第一叶片的弯折部。第一周界的第一部分与第一周界的第二部分可以是连续的，第一周界的第二部分与第一周界的第三部分可以是连续的，使得第一周界的第一部分大致平行于第一周界的第三部分，并且第一周界的第一部分与平行的第一周界的第三部分间隔开第一距离。第一叶片的弯折部可以被形成来呈现垂直于第一叶片的第一区域的第一上升数值，其小于约0.5mm。可替换的，第一上升数值可以小于约以下数值中的任意之一：0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05 mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。提供每个第二叶片可以包括：形成第二叶片的第一边缘，形成第二叶片的斜面边缘，和形成第二叶片的弯折部，第二叶片的弯折部至少限定第二叶片的第一区域和第二叶片的第二区域。第二叶片的第一区域可以基本平坦，并且以第二周界为边界，并且第二周界的至少第一部分是第二叶片的第一边缘，第二周界的第二部分是第二叶片的斜面边缘，第二周界的第三部分是第二叶片的弯折部。第二周界的第一部分与第二周界的第二部分可以是连续的，并且第二周界的第二部分与第二周界的第三部分可以是连续的，使得第二周界的第一部分与第二周界的第三部分基本平行，并且第二周界的第一部分与平行的第二周界的第三部分间隔开第一距离。第二叶片的弯折部可以被形成来呈现垂直于第二叶片的第一区域的第二上升数值，第二上升数值约等于第一上升数值。该组由多个第一叶片和多个第二叶片交错而成的叠片可被提供使得，对于每个第一叶片和相邻的第二叶片，每个第一叶片的第一周界的第一部分与相邻第二叶片的第二周界的第三部分对齐；每个第一叶片的第一周界的第二部分与相邻第二叶片的第二周界的第二部分对齐；并且每个第一叶片的第一周界的第三部分与相邻第二叶片的第二周界的第一部分对齐。
在又一方面，一种形成用于冷却的组件的方法可以包括提供用于折叠的薄板，其中薄板呈现一个斜面边缘，一个第一面，和一个第二面，第二面位于薄板上与第一面相对的一侧。方法还包括提供多个垫片，每个垫片构造为呈现大致矩形的第一面和大致矩形的第二面，大致矩形的第二面限定第二平面，其与大致矩形的第一面限定的第一平面具有非零的锐角，每个垫片进一步被构造为，沿着平行于第一平面表面和第二平面表面的轴向呈现楔形截面，每个垫片进一步被构造为呈现由大致矩形的第一面与大致矩形的第二面的交叉部限定的边缘。方法还可以包括将多个垫片中的至少第一垫片设置为与薄板相邻，使得第一垫片的第一面的至少一部分与薄板的第一面的第一部分齐平；沿着第一垫片的边缘形成薄板的第一折叠部，第一折叠部被构造为将薄板的第一面的第二部分设置为与第一垫片的第二面的至少一部分齐平；将多个垫片中的至少一个第二垫片设置为与薄板相邻，使得第二垫片的第二面的至少一部分与薄板的第二面的第一部分齐平，薄板的第二面的第一部分位于薄板的第一面的第二部分的相对侧，其中第二垫片的边缘基本平行于第一垫片的边缘，且间隔开第一距离。方法还可以包括沿第二垫片的边缘在薄板中形成第二折叠部，其中第二折叠部被构造为将薄板的第二面的第二部分设置为与第二垫片的第一面的至少一部分齐平，以及从折叠薄板中移除第一垫片和第二垫片。符合本实施例的是，第一折叠部和斜面边缘的第一部分可以形成第一区域的周界的一部分；第一折叠部，斜面边缘的第二部分，和第二折叠部可以形成第二区域的周界的一部分，其中斜面边缘的第一部分与斜面边缘的第二部分是连续的。另外，第二折叠部和斜面边缘的第三部分形成第三区域的周界的一部分，其中折叠薄板的第一区域基本平坦，折叠薄板的第二区域基本平坦，并且折叠薄板的第三区域基本平坦。另外，第一折叠部可以与第二折叠部间隔开第一距离；第一折叠部可以被构造为在斜面边缘的第一部分和斜面边缘的第二部分之间呈现大致非零的锐角，使得第二折叠部从基本平坦的第一区域上升小于约以下系列数值中的任意之一的数值：0.5mm，0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。另外，第二折叠部可以被构造为在斜面边缘的第三部分和斜面边缘的第二部分之间呈现大致非零的锐角。再进一步，折叠薄板可以被构造为呈现用于气体流的一系列通道。
本公开内容的附加目的和优点一部分将在下文的说明书中阐述，并且一部分可显而易见的从说明书中得出，或者实践了符合本公开内容的实施例后可以明了。借助于附加权利要求中特别指出的部件和组合，将意识和获得发明的目的和优点。
如所声明的，要理解的是，前述大体说明和下文的详细说明都仅仅是示例性和解释性的，不是对发明的限制。
附图的简要说明
图1描绘了形成叶片的示例薄板的两个示图；
图2描绘了符合本公开内容的叶片的两个示图；
图3描绘了图2的叶片的透视图；
图4和5描绘了图3的叶片的部分放大图；
图6描绘了一组八个交错的第一和第二叶片的叠片的一个示图，其形成了符合本公开内容的一系列通道；
图7描绘了图6的叠片的透视图；
图8描绘了用于形成符合本公开内容的多个叶片的一组叠片的示例方法；
图9描绘了几百个交错的第一和第二叶片的叠片的一个示图，其形成了符合本公开内容的几百个通道；
图10描绘了符合本公开内容的实施例的交错第一和第二叶片的两组叠片以及一部分壳体；
图11和图13描绘了符合本公开内容的实施例的两个透视图，其显示了交错的第一和第二叶片的叠片的内部位置；
图12和图14描绘了图11和13的实施例的两个透视图，其描绘了通气口；
图15和16描绘了符合本公开内容的另一实施例；
图17描绘了形成折叠薄板的示例薄板与示例垫片的组合的两个示图；
图18描绘了图17的组合的两个示图，其中示例薄板被折叠在示例垫片上；
图19描绘了图18的组合的两个示图，包括示例的交替垫片；
图20描绘了图19的组合的两个示图，其中示例薄板被折叠在示例的交替垫片上；
图21描绘了图20的组合的两个示图，包括另一示例的交替垫片；
图22描绘了图21的组合的侧视图，包括四个附加示例交替垫片和五个附加的示例薄板的折叠部；
图23描绘了图22的组合的侧视图，其中折叠的示例薄板和交错垫片的组合被压紧；
图24描绘了符合本公开内容的图23的组合，其中交错的垫片已经被熔化，溶化或以其他方式去除以提供通道；
图25描绘了交错顺序的垫片的示例结构；和
图26-32与附件A相关，并描绘了将被冷却的计算机服务器系统和符合本公开内容的冷却系统的示例结构。
具体实施方式
现在将详细参考公开内容的本实施例(示例的实施例)，其特征图示在附图中。只要有可能，所有附图中相同的标记数字代表相同或类似部分。
图1描绘了热传导薄板100的两个示图，薄板100用于形成符合本公开内容的叶片。图1的下部描绘了薄板100的“边”视图，图1的上部描绘了薄板100的“俯”视图。为了参考，轴145为上部的图指定“y”方向和“x”方向，轴155为下部的图指定“y”方向和“z”方向。薄板100的材料可以包括任何热传导材料，例如，铜，铝，银，金，黄铜，青铜，钢，或阳极电镀铝的合金，薄板100还可以包括诸如氮化钛，金刚砂，金刚石，铬，铂，锡，钨，或金的涂层。
如图1中所示，薄板100的形状可以为大致矩形。然而，描绘的形状不是限制性的。薄板100沿y轴的宽度可以小于或等于约10m，例如，可以是约10m和约1mm之间的任何数值(优选约25.4mm)，或小于约1mm的任何数值。薄板100沿x轴的长度可以小于或等于约1m，例如，可以是约1m和约0.5mm之间的任何数值(优选约12.7mm)，或小于约0.5mm的任何数值。薄板100的厚度可以小于或等于约25mm，例如，可以是约25mm和约0.025mm之间的任何数值(优选约0.1778mm)，或小于约0.025mm的任何数值。
图2描绘了符合本公开内容的第一叶片200的两个示图。图2的下部描绘了第一叶片200的“边”视图，图2的上部描绘了第一叶片200的“俯”视图。图3-5描绘了第一叶片200另外的透视图和放大图。
如图2-5中所描绘的，第一叶片200可以包括第一区域240，第一区域240可以基本平坦。第一区域240在一侧上以边缘260，周边区域210和弯折部230为界。周边区域210的形式可以是斜面边缘415(如图4和5中更详细显示的)。周边区域250(显示为与周边区域210相对)可以为类似斜面的。符合本公开内容的是，周边区域210和周边区域250的宽度(沿x方向)可以小于约500mm，其被限制在第一叶片200沿x方向的总尺寸内。例如，周边区域210和周边区域250的每一个的宽度(沿x方向)可以是约500mm和约0.012mm之间的任何数值(优选约0.508mm)，或小于约0.012mm的任何数值。弯折部230可以距离边缘265约0.012mm至约500mm形成(优选距离边缘265约1mm)，这样区域230的宽度约0.012mm至约500mm(优选约1mm)。此外，弯折部230在“z”方向上上升，使得所描绘的区域220相对于第一区域240“升高”小于约0.5mm的量，例如，约0.5mm和约0.010mm之间的任何数值(优选约0.254mm)，或者小于约0.01mm的任何数值。可替换的，区域220相对于区域240“升高”的数值可以小于约以下数值中的任意之一：0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。
符合本公开内容的，第一叶片200可以用任何源自热传导薄板材料形成。例如，第一叶片200可以由金属薄板的载带形成，载带从卷轴送入高速锻压机中的顺序冲模(参见图8的步骤810)。高速锻压机的每一个循环中，冲模系统可以将金属薄板向前送往顺序冲模的下一工位。并且，顺序冲模可具有多个路线，每一个路线具有如下的工位顺序：(a)顺序冲模的第一工位可以被构造为切割薄板100的三条边，留下一条连接到载带的边，用于将薄板100向前移动；(b)顺序冲模的第二工位可以被构造来将斜面压入周边区域210和250，以及压平薄板100(以形成基本平坦区域240，参见图8的步骤815)；(c)顺序冲模的第三工位被构造来在第一叶片200中冲压所需的弯折部230(参见图8的步骤820)；和(d)顺序冲模的第工位被构造为从载带上切下第一叶片200(参见图8的步骤825)。
符合本公开内容的是，从多个路线送入的多个叶片200可以被机器人或简单的机械方法移动进一叠片600，叠层的叶片200的弯折部230可以布置成交错定向的理想模式。图6描绘了符合本公开内容的多个第一和第二叶片(200-1和200-2)的一组叠片600。多个第一和第二叶片(200-1和200-2)的该叠片形成一系列通道650。如图6中所描绘的，每个连续的通道650(即，650-1和650-2)可以限定出多个三角形通道，其中所述多个三角形通道的“底”从一侧到另一侧交错。
构造完成之后，该叠片600可以被包装或装箱以保持理想的顺序。图7描绘了图6的叠片600的透视图。在图6和7所示的实施例中，交错的多个第一叶片(200-1)和第二叶片(200-2)的叠片600可以被构造为，对于每个第一叶片200-1和相邻的第二叶片200-2：每个第一叶片200-1的周边区域210与相邻的第二叶片200-2的周边区域250对齐；每个第一叶片200-2的边缘265与相邻的第二叶片200-2的边缘260对齐；并且每个第一叶片200-1的边缘265与相邻的第二叶片200-2的边缘260对齐。
如图6和7所示，这种结构的多个叶片的叠片形成了可以容纳气体流的一系列通道。并且，如图9中所描绘的，符合本公开内容的实施例可在单个叠片中具有几百个叶片-并且优选地，约500个叶片。可替换的，符合本公开内容的实施例可在单个叠片中具有几个到几十个的叶片。例如，多个叶片的叠片900可被构造为约6英寸高(即，约150mm)。然而，符合本公开内容的是，叶片的叠片900的整体高度可以由将被冷却的结构的尺寸决定。
在一个实施例中，符合本公开内容的组件可被构造为具有如上所述的两组多个叶片的叠片。图10-14描绘了符合这种实施例的系统。如图10中所描绘的，一组叠片900-1可以贴合在或用其他方法附接在一个U形壳体1000-1上，第二组叠片900-2可以贴合在或用其他方法附接在第二U形壳体1000-2上。将叶片的叠片贴合到壳体的方法可以是现有技术中已知的任何方式，例如(但不局限于)通过焊接和/或使用热固化导热环氧树脂。然后，两个组合(即，叠片900-1与壳体1000-1，以及叠片900-2与壳体1000-2)可以如图10中所描绘的被贴合到一起，从而形成壳体1050。每个U形壳体(1000-和1000-2)可以从U形通道压挤出的金属上切得。
符合本公开内容的组件的附加部分，如图11-14中所描绘的，包括端部1110和11120，以及管1130。端部1110和11202可以从金属薄板上切下，管1130可以从管材中切下。支撑环1135(例如，如图12中描绘的)可以由模制金属形成。热固化导热环氧树脂可在组件中的各处使用(可替换的，或另外，可使用其它手段将组件贴到一起，例如，不局限于焊接)。例如，矩形面的环氧树脂可被施加在U形壳体1000-1(或1000-2)的裁片之一的内侧基底上，也就是多个叶片的一个组叠片900-1(或叠片900-2)将被安装的地方。叶片(900-1或900-2)的叠片900可以与U形壳体1000(1000-1或1000-2)上的环氧树脂对准接触，并且可以在适当的位置上被夹紧。然后，由叶片的叠片900和U形壳体1000构成的组件可以在炉子中烘烤以固化环氧树脂。
然后，如所讨论的，安装了叶片叠片900-1和900-2的两个U形壳体1000-1和1000-2可以按下文方式用环氧树脂粘合在一起。环氧树脂可以被施加在叶片叠片900-1或900-2接触U形壳体1000-2或1000-1的区域。环氧树脂还可以被施加到U形壳体(1000-1和1000-2)相互接触的两个侧表面。然后，这些接合后的U形壳体可以在炉子中烘烤以固化环氧树脂。可替换的，或另外，可使用焊接来将组件贴合到一起。
另外，符合本公开内容的是，壳体端部1110，管1130和支撑环1135可以通过在每个交界面施加环氧树脂进行组装，并被烘烤以固化环氧树脂，和/或部件可以被焊接到一起。
最后，在使用环氧树脂的情况下，壳体端部1120可以夹紧到组装完的U形壳体对1050，每个交界面都有环氧树脂，该单元可以被烘烤以固化环氧树脂。
如图12和14中描绘的，壳体端部1120和1110内可以包括通气口1210和1410。符合本公开内容的是，通气口1210和1410，叠片900-1和900-2，以及管1130限定气体流的路径。例如，管1130的开口处可引入少量压降，这将引导气体流入通气口1210和1410，并流经由每个叠片900-1和900-2限定的通道。
根据符合本公开内容的另一实施例，图15和16描绘了具有多个管1530的组件1500。管1530之一可用作气体流的“输入”，管1530中的另一个可用作“输出”。在两个管子之间(在图15中用虚线描绘)是叶片的叠片900，其装定好以允许气体流在两个管1530之间流动。符合本公开内容的示例气体流用箭头1550描绘。
符合本公开内容的是，宽度1570可以是约4.5英寸(约114.3mm)，高度1590可以是约1.5英寸(约38.1mm)，长度1580可以是约5.9英寸(约150mm)。因此，如图15和16所描绘的(具有电路板1610)，组件1500可以被构造为物理地兼容传统PCIe槽。
虽然上述例子提供在冷却计算机系统的情况中，但是本领域的普通技术人员将意识到的是叶片叠片中叶片的数量(以及叶片的尺寸)可以根据冷却应用来变化。例如，非限制性的，对于构造为从手机(或其它类似设备)移除约0.1W的冷却应用的叶片叠片可由几个或几十个叶片构成。在手机应用中，叶片优选地由例如3毫米的方形金属形成。相反，对于较大冷却应用，例如，冷却核反应堆或冷却机车发动机的叶片叠片可以由几百万个叶片构成。对于这种将提取大量热量的应用，叶片优选地具有尺寸，例如12mm×25mm。
根据本公开内容的另一方面，图17-23中描绘了构造一系列通道的方法。最终的实施例描绘在图24中，其可以包括折叠薄板2300，薄板2300被构造为具有一系列的通道。
符合本公开内容的，图17描绘了薄板1700和垫片1710-1的两个示图。垫片1710-1可以被构造为呈楔形。如图17中所示，垫片1710-1和薄板1700重叠的区域的形状可以为大致矩形。然而，描绘的形状并非限制性的。重叠区域沿y轴方向的宽度可以小于或等于约10m，例如约10m和约1mm之间的任意数值(优选约25.4mm)，或者小于约1mm的任意数值。重叠区域沿x轴的长度可以小于或等于约1m，例如约1m和约0.5mm之间的任意数值(优选约12.7mm)，或者小于约0.5mm的任意数值。薄板1700的厚度可以小于或等于25mm，例如约25mm和约0.025mm之间的任意数值(优选约0.1778mm)，或者小于约0.025mm的任意数值。
图17的下部描绘了薄板1700和垫片1710-1的“边”视图，图17的上部描绘了薄板1700和垫片1710-1的“俯”视图。与图3-5中描绘的第一叶片200的方面类似(关于周边区域210和250)，薄板1700可以包括侧边区域1750。侧边区域1750可以采用斜面边缘的形式，其中宽区域1750的宽度(沿x方向)可以小于约500mm——限制在薄板1700x方向上的总尺寸内。例如，每个侧边区域1750的宽度(沿x方向)可以是约500mm和约0.012mm之间的任意数值(优选约0.508mm)，或小于约0.012mm的任意数值。本领域的普通技术人员将意识到的是侧边区域1750可以用传统手段制成斜面，例如(非限制性的)，通过在轧机的圆柱滚子之间压制金属片的边缘。
垫片1710-1可被构造为在z方向呈现小于0.5mm的“高度”，例如，约0.5mm和约0.010mm之间的任何数值(优选约0.254mm)，或小于约0.01mm的任何数值。可替换的，垫片1710-1在z方向上的“高度”可以小于约以下数值中的任意之一：0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。
符合本公开内容的，图17中的薄板1700被理解为在y方向上(向图17的右侧)延伸。图18描绘了薄板1700在垫片1710-1上的折叠。此外，图18中的薄板1700被理解为在与y方向相反的方向(向图18中的左侧)上延伸。图19描绘了图18的组合具有附加垫片1710-2，附加垫片1710-2被构造为呈现楔形，其“最高”部分与垫片1710-1的“最低”部分对齐(反之亦然)。与垫片1710-1类似，垫片1710-2可被构造为呈现小于约0.5mm的z方向上的“高度”，例如约0.5mm和约0.010mm之间的任何数值(优选约0.254mm)，或小于约0.01mm的任何数值。可替换的，垫片1710-2在z方向上的“高度”可以小于约以下数值中的任意之一：0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。图20描绘了图19的组合具有薄板1700在垫片1710-2上的附加的折叠。此外，图20中的薄板1700被理解为在y方向上(向图20的右侧)延伸。图21描绘了图20的组合具有附加垫片1710-3，垫片1710-3被构造为呈现楔形，其“最高”部分与垫片1710-2的“最低”部分对齐(反之亦然)。图22描绘了图21与另外五个折叠部和另外四个垫片1710的组合，每个接续的垫片1710以交错顺序对齐。每个接续的垫片1710被理解为在z方向上呈现的高度可以小于约以下数值中的任意之一：0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm。在一实施例中，每个接续的垫片1710被构造为大致地(或精确地)匹配所有其他的垫片1710的尺寸。另外，在实施例中，接续的垫片1710的顺序被构造为堆叠到一起，以大体一致地在z方向中延伸——例如图25中描绘的组合2510。然而，本领域的普通技术人员将意识到的是其它的组合和高度序列也是可能的。
符合实施例的是，图23描绘了图22的组合，组合被施加了大量压力(例如，在z方向，在x-y平面上均匀施加)，以便大致封闭和/或以其他方式减少折叠薄板2300和垫片1710之间的缝隙。图24描绘了图23的组合，但没有垫片1710。垫片1710可以通过向组合加热(例如在炉子里烘烤组合)而被移除，其中垫片被制造为使用硬的可机加工的蜡或热塑性塑料，例如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或高密度聚乙烯。可替换的，或者此外，垫片1710可以通过化学处理被移除-例如用二氯甲烷或三氯甲烷溶化PMMA构成的垫片。
如图24中所描绘的，最终得到的折叠薄板2300可以被构造为呈现方向交错的小(小于0.5mm)三角形缝隙，使得通道是棱柱形的。本领域普通技术人员应该意识到的是，单个折叠薄板2300，或者其与其它类似构造的折叠薄板的组合，可以用如前所述连接叠片600和900的方法被组合到一起，从而结合到壳体1050中。
附加的且进一步的细节，讨论和公开内容提供在本公开内容的附件A中——它们的内容通过引用全部被结合于此。为了避免疑问，附件A中使用的术语“刀片”将被理解为本领域普通技术人员所指的计算机服务器系统环境中使用的传统“服务器刀片”(例如超级计算服务器叶片)。附件A中使用的术语“刀片”不是指此处描绘和描述的“叶片200”。
本领域普通技术人员在考虑了此处公开的实施例的细节和实践之后将明了其它实施例。这些细节和例子将仅仅被视为示例，发明真正的保护范围和精神由下文的权利要求指示。
附件A
福斯德物理学-结构化的空气技术
结构化的空气技术
福斯德物理学已经开发并获得了多项冷却装置的专利，这些装置在分子水平上配置空气的质量和动能。经配置的空气比常规非配置的空气具有更高的比热并且更快地移走表面的热量。
在超级计算机中，高密度是性能的关键。经配置的空气技术允许超级计算机建造密度是冷却水冷却的超级计算机的密度的4倍。
经配置的空气的技术的极端能效也将降低您的能耗费用。
经配置的空气进行冷却的优势
产品－福斯德物理学
卡塔利纳(Katalina)冷却器型号6
型号6是非常强大的热量提取设备，其冷却量和形状系数适合于超级计算机的CPU，GPU和网络处理器。关于型号6如何使得新的构架具有更高性能和效率的详情请参见我们的应用网页。
为了使用型号6，简单地将放入排气管的风扇或风机连接和密封。风机可以临近型号6或通过管道连接。热的排气可引导至建筑外部，或用来加热空间。将被冷却的电子器件应该牢固地被夹持在型号6的顶部，底部或侧面。设备的每个端部应该留有至少0.5英寸的间隙，允许空气到达进气开口。
物理规格
长度 6.2英寸 157mm
宽度 3.125英寸 79.4mm
高度 1.25英寸 31.8mm
排气外直径 0.75英寸 19mm
质量 30.6盎司 867g
在DT＝75℃时型号6的性能范围
极端密度，效率，性能和经济性
使用型号6的经配置的空气冷却系统的超级计算机将比目前市场上的任何一款更密集，更快，更节能并更经济。为了量化型号6的优点，我们将比较使用蜻蜓网(Dragonflynetworking)和相同数量的200W因特尔(Intel)骑士登陆节点的两个预设的超级计算机系统：
1.传统系统的例子是引导冷冻水冷却的超级计算机，每个刀片8个节点，每个机架16个刀片。
2.新的快速页面(FP)构架使用型号6冷却，其刀片与传统系统相同。极高的传热速率和型号6的小尺寸使得每个机架中具有64个刀片成为可能。
两个6,144-节点超级计算机的对比
型号6是如何改善计算机性能的
超级计算机是专门制造用于解决那些计算节点之间需要大量通信的方案的问题。为了达到最大性能(峰值FLOPS)，超级计算机必须具有内部通信网络，其确保计算节点被全部使用。实践中，实测FLOPS低于峰值FLOPS，因为计算节点经常要等待传输。该性能成本很容易在2013前500的列表中看到，最佳执行者仅获得以该排行中使用的线性系统软件包(LINPACK)为基准点的62％峰值FLOPS。
暂时闲置处理器消耗的电能几乎和工作的处理器一样高，所以一个有38％闲置处理器的机器不仅仅是浪费时间：它还浪费38％的计算电能和38％的相关冷却成本。当你把这些成本加入通信传输的直接能耗和冷却成本中，很容易发现通信网络对于产生峰值FLOPS和高FLOPS/W效率都是非常重要的。
通信组
超级计算机的计算节点被组织成每个等级具有不同类型通信路径的等级组。每个刀片上的节点组具有相对短且非常快的板级电通信路径。每个机架中的刀片组具有较长的电通信路径，从而有些慢且耗能高。双机柜电气组中的机架组也使用电气路径来通信，但是电线更长，更慢，且更耗能。最后，超级计算机的电气组借助最长，最慢，最耗能且最贵的光链路来通信。
通信负载
许多超级计算机应用场合通过在节点中划分仿真空间来工作。在分子动力学仿真中，例如，一个体积的空间被划分为多个子空间，每个子空间中分子的运动由节点跟踪。不论分子何时穿越子空间的边界，该穿越必须被通信到跟踪相邻子空间的节点。对于任何子空间，穿越的频率和对应的通信与子空间的表面积成比例。相同的比例原则适用于以节点组为代表的更大的空间：穿越的频率和对应的通信与组的接合空间的表面积成比例.
表面积与体积的平方的立方根成比例，因此，对于划分为多个规模为N的组的S节点的集合，总的组通信负载是：
(S/N)N2/3-S2/3
虽然该比例关系没有单位，但是其对于在不同尺寸通信组之间比较相对通信负荷非常有用。
对于通信组而言越大越好
例如，假如你将3072个节点划分进多个通信组。多种组规模的通信负载提供在下文中。
刀片组规模(节点数量) 通信负载
4 1,724
8 1,325
机架组规模(节点数量) 通信负载
64 557
128 398
512 173
电气组规模(节点数量) 通信负载
768 124
1,536 55
3,072 0
显而易见，随着组节点密度增大通信负载大幅下降。当所有节点在一个电气组中，电气组之间的通信负载趋于零。
低通信负载意味着更快的结果
已报导的分子动力学仿真，在仿真IBM超级计算机中运行达50％CPU利用率(参见“BigSim：A Parallel Simulator for Performance Prediction of Extrmely LargeParallel Machines”，Zeng等，IPDPS’14)。因此，一半的运行时间被用于在时间步长之间通信。处理器活动的突发之间的延迟由下一时间步长之前必定发生的电气组之间的光学连接上的最慢通信来决定。快速页面(FP)构架将电气组通信负载减少了74％。
每一步中的一半时间用于通信，所以每一步的整体运行时间减少37％(74％的一半)。对于快速页面(FP)构架，用别的方法需要1秒的一步现在只需要0.63秒，因此快速页面(FP)具有的加速系数为1/0.638＝1.587。
性能优势的总结
当通信组具有更高节点密度时，其结果为
·更低的通信负载
·更高的处理器利用率
·更高的计算性能
·更少浪费在闲置处理器上的能耗
·更少浪费在高延迟通信上的时间
·更少浪费在较长时间通信上的能耗，和
·更高FLOPS/W
型号6的经济性
型号6如何削减能耗成本
目前的电子器件冷却系统将热量转移到空气或者水回路中。转移到空气或水中的热量然后必须通过冷却器/HVAC系统转移，以到达建筑物的外部。型号6的不同之处在于：其将热量转移到直接被吹到建筑物外部的空气流束中。因此，热量不需要冷却器/HVAC系统来转移到建筑物外部。型号6具有比被其代替冷却装置高的多的COP(性能系数)，这种区别意味着具有型号6的系统用于冷却的能量更少。
型号6如何削减建筑物估值成本
运行时间研究院的题名为“成本模型：计算机楼层的每千瓦美元加每平方英尺美元”的白皮书提供了一种用于估值数据中心大楼的成本模型。他们的模型将成本计算为楼层空间成本和与大楼中计算机功率成比例的第二组件的和。空的楼层空间的成本为每平方英尺300＄。Tier 4的能耗/冷却基础设置成本为每千瓦25,000＄。
扩展到100 PFLOPS
8X构架的效率使得100PFLOPS更具有实用性。这里是具有相同数量节点的两个系统的数值。只有快速页面(FP)获得110PFLOPS。目前的冷冻水构架仅获得73PFLOPS，并且其需要多出100MW的能耗。快速页面(FP)获得142.5％更多的FLOPS/W。
两个49,152-节点超级计算机的对比

Claims (17)

1.一种用于冷却的组件，包括：
折叠薄板；
其中折叠薄板呈现一斜面边缘，至少一个第一折叠部，和至少一个第二折叠部；
其中第一折叠部和斜面边缘的第一部分形成第一区域的部分周界；
其中第一折叠部，斜面边缘的第二部分，和第二折叠部形成第二区域的部分周界，并且其中斜面边缘的第一部分与斜面边缘的第二部分是连续的；
其中第二折叠部和斜面边缘的第三部分形成第三区域的部分周界，并且其中斜面边缘的第二部分与斜面边缘的第三部分是连续的；
其中折叠薄板的第一区域基本平坦，折叠薄板的第二区域基本平坦，并且折叠薄板的第三区域基本平坦；
其中第一折叠部与第二折叠部间隔第一距离；
其中第一折叠部被构造为在斜面边缘的第一部分和斜面边缘的第二部分之间呈现第一非零的锐角，从而第二折叠部从基本平坦的第一区域上升小于约以下数值中任意之一的数值：0.5mm，0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm；
其中第二折叠部被构造为在斜面边缘的第三部分和斜面边缘的第二部分之间呈现第二非零的锐角，使得第二非零的锐角约等于第一非零的锐角；
其中折叠薄板被构造为呈现用于气体流的一系列通道。
2.根据权利要求1所述的组件，其中气体包括空气。
3.根据权利要求1所述的组件，其中折叠薄板至少呈现第二斜面边缘，第二斜面边缘基本平行于第一斜面边缘。
4.根据权利要求1所述的组件，其中第二折叠部从基本平坦的第一区域上升约小于0.254mm，第一距离约为24mm，并且斜面边缘的最大厚度约为0.178mm。
5.根据权利要求4所述的组件，其中折叠薄板包括从由铜，铝，银，金，锡，黄铜，青铜，钢，和阳极电镀铝构成的材料组中选出的一种材料。
6.根据权利要求5所述的组件，其中该材料是铜。
7.根据权利要求6所述的组件，其中折叠薄板包括至少50个折叠部。
8.一种形成用于冷却的组件的方法，包括：
提供用于折叠的薄板，其中薄板呈现一个斜面边缘，一个第一面，和一个第二面，第二面位于薄板上与第一面相对的一侧；
提供多个垫片，每个垫片构造为呈现大致矩形的第一面和大致矩形的第二面，大致矩形的第二面限定第二平面，其与大致矩形的第一面限定的第一平面具有非零的锐角，每个垫片进一步被构造为，沿着平行于第一平面表面和第二平面表面的轴向呈现楔形截面，每个垫片进一步被构造为呈现由大致矩形的第一面与大致矩形的第二面的交叉部限定的边缘；
将所述多个垫片中的至少一个第一垫片设置为与薄板相邻，使得第一垫片的第一面的至少一部分与薄板的第一面的第一部分齐平；
沿着第一垫片的边缘形成薄板的第一折叠部，其中第一折叠部被构造为将薄板的第一面的第二部分设置为与第一垫片的第二面的至少一部分齐平；
将所述多个垫片中的至少一个第二垫片设置为与薄板相邻，使得第二垫片的第二面的至少一部分与薄板的第二面的第一部分齐平，薄板的第二面的第一部分位于薄板的第一面的第二部分的相对侧，其中第二垫片的边缘基本平行于第一垫片的边缘，且间隔开第一距离；
沿第二垫片的边缘在薄板中形成第二折叠部，其中第二折叠部被构造为将薄板的第二面的第二部分设置为与第二垫片的第一面的至少一部分齐平；
从折叠薄板中移除第一垫片和第二垫片；
其中第一折叠部和斜面边缘的第一部分形成第一区域的周界的一部分；
其中第一折叠部，斜面边缘的第二部分，和第二折叠部形成第二区域的周界的一部分，其中斜面边缘的第一部分与斜面边缘的第二部分是连续的；
其中第二折叠部和斜面边缘的第三部分形成第三区域的周界的一部分；
其中折叠薄板的第一区域基本平坦，折叠薄板的第二区域基本平坦，并且折叠薄板的第三区域基本平坦；
其中第一折叠部与第二折叠部间隔开大致第一距离；
其中第一折叠部被构造为在斜面边缘的第一部分和斜面边缘的第二部分之间呈现大致非零的锐角，使得第二折叠部从基本平坦的第一区域上升小于约以下系列数值中的任意之一的数值：0.5mm，0.45mm，0.4mm，0.39mm，0.38mm，0.37mm，0.36mm，0.35mm，0.34mm，0.33mm，0.32mm，0.31mm，0.3mm，0.29mm，0.28mm，0.27mm，0.26mm，0.25mm，0.24mm，0.23mm，0.22mm，0.21mm，0.2mm，0.19mm，0.18mm，0.17mm，0.16mm，0.15mm，0.14mm，0.13mm，0.12mm，0.11mm，0.1mm，0.09mm，0.08mm，0.07mm，0.06mm，0.05mm，0.04mm，0.03mm，0.02mm和0.01mm；
其中第二折叠部被构造为在斜面边缘的第三部分和斜面边缘的第二部分之间呈现大致非零的锐角；
其中折叠薄板被构造为呈现用于气体流的一系列通道。
9.根据权利要求8所述的方法，其中气体包括空气。
10.根据权利要求8所述的方法，其中折叠薄板至少呈现第二斜面边缘，第二斜面边缘基本平行于第一斜面边缘。
11.根据权利要求8所述的方法，其中第二折叠部从基本平坦的第一区域上升约小于0.254mm，第一距离约为24mm，并且斜面边缘的最大厚度约为0.178mm。
12.根据权利要求11所述的方法，其中折叠薄板包括从由铜，铝，银，金，锡，黄铜，青铜，钢，和阳极电镀铝构成的材料组中选出的一种材料。
13.根据权利要求12所述的方法，其中该材料是铜。
14.根据权利要求13所述的方法，其中折叠薄板包括至少50个折叠部。
15.根据权利要求8所述的方法，进一步包括，在移除第一垫片和第二垫片之前，压紧折叠薄板。
16.根据权利要求8所述的方法，其中移除第一垫片和第二垫片包括：熔化第一垫片和第二垫片。
17.根据权利要求8所述的方法，其中移除第一垫片和第二垫片包括：溶化第一垫片和第二垫片。
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