DE112006000160T5 - Production of structures with a high surface / volume ratio and their integration into micro heat exchangers for liquid cooling systems - Google Patents

Production of structures with a high surface / volume ratio and their integration into micro heat exchangers for liquid cooling systems Download PDF

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Rick Union City Brewer
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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Mikrostrukturen aufweisenden Wärmetauschers mit folgenden Schritten:
a. Bilden einer Vielzahl von Mikroöffnungen durch eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen unter Verwendung eines Material entfernenden Verfahrens, um eine Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen zu bilden; und
b. Zusammenkuppeln der mit Fenstern versehenen Lagen, um eine geschichtet zusammengesetzte Verbund-Mikrostruktur zu bilden.
Method for producing a microstructure having heat exchanger with the following steps:
a. Forming a plurality of microapertures through a plurality of heat conductive sheets using a material removing method to form a plurality of windowed sheets; and
b. Coupling the windowed layers together to form a layered composite microstructure.

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Description

Zugehörige AnmeldungenRelated registrations

Diese Anmeldung ist eine (= beruht auf einer) Continuation-in-part-Anmeldung einer anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/680 584 vom 6. Oktober 2003 mit der Bezeichnung "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE", welche eine Continuation-in-part-Anmeldung der U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/439 635 vom 16. Mai 2003 mit der Bezeichnung "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS" ist, welche eine Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der anhängigen U.S.-Provisional-Patentanmeldungen S.N. 60/423 009 vom 1. November 2002 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS", S.N. 60/442 382 vom 24. Januar 2003" OPTIMIZED PLATE FIN HEAT EXCHANGER FOR CPU COOLING" und S.N. 60/455 729 vom 17. März 2003 "MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER APPARATUS WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF" ist, welche hierdurch sämtlichst durch Bezugnahme einbezogen werden. Diese Anmeldung ist auch eine Continuation-in-part-Anmeldung der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/439 912 vom 16. Mai 2003 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS", welche die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der anhängigen U.S.-Provisional-Patentanmeldungen S.N. 60/423 009 vom 1. November 2002 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS", S.N. 60/442 382 vom 24. Januar 2003" "OPTIMIZED PLATE FIN HEAT EXCHANGER FOR CPU COOLING" und S.N. 60/455 729 vom 17. März 2003 "MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER APPARATUS WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF" beansprucht, welche hierdurch sämtlichst unter entsprechender Bezugnahme einbezogen werden.These Registration is a (= based on a) continuation-in-part application a pending U.S. Patent Application S.N. 10/680 584 of 6 October 2003 with the Name "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING A HEAT PRODUCING DEVICE ", which is a continuation-in-part application of U.S. Patent Application S.N. 10/439 635 of 16 May 2003 entitled "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS "is what a priority according to 35 U.S.C. Section 119 (e) the pending U.S. Provisional Patent Applications S.N. 60/423 009 of 1 November 2002 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS ", pp. 60/442 382 of 24 January 2003 "OPTIMIZED PLATE FIN HEAT EXCHANGER FOR CPU COOLING "and S.N. 60/455 729 of 17 March 2003" MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER APPARATUS WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF "is what thereby all be incorporated by reference. This application is also a Continuation-in-part application of pending U.S. patent application S.N. 10/439 912 of 16 May 2003 "INTERWOVEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS ", which is the priority according to 35 U.S.C. Section 119 (e) the pending U.S. Provisional Patent Applications S.N. 60/423 009 of 1 November 2002 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DELIVERY AND HOTSPOT COOLING BY MICROCHANNEL HEAT SINKS ", p.N. 60/442 382 of 24 January 2003 "" OPTIMIZED PLATE FIN HEAT EXCHANGER FOR CPU COOLING "and S.N. 60/455 729 of 17 March 2003 "MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER APPARATUS WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF "claims which thereby complete with appropriate reference.

Diese Anmeldung ist auch eine Continuation-in-part-Anmeldung der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/612 241 vom 1. Juli 2003 "MULTI-LEVEL MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS", welche die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der anhängigen U.S.-Provisional-Patentanmeldung S.N. 60/455 729 vom 17. März 2003 "MICROCHANNEL HEAT EXCHANGE WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF" beansprucht, welche beide hierdurch durch Bezugnahme einbezogen werden. Weiterhin beansprucht diese Anmeldung die Priorität gemäß 35 U.S.C. § 119(e) der anhängigen U.S.-Provisional-Patentanmeldung S.N. 60/642 284 vom 7. Januar 2005 "FABRICATION OF HIGH SURFACE TO VOLUME RATIO STRUCTURES AND THEIR INTEGRATION IN MICRO-HEAT EXCHANGES FOR LIQUID COOLING SYSTEMS", welche hierdurch durch Bezugnahme einbezogen wird.These Application is also a continuation-in-part application of pending U.S. patent application S.N. 10/612 241 of 1 July 2003 "MULTI-LEVEL MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS ", which is the priority according to 35 U.S.C. Section 119 (e) the pending U.S. Provisional Patent Application S.N. 60/455 729 of 17 March 2003 "MICROCHANNEL HEAT EXCHANGE WITH POROUS CONFIGURATION AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF "claims which both are hereby incorporated by reference. Further claimed this application takes priority according to 35 U.S.C. Section 119 (e) the pending U.S. Provisional Patent Application S.N. 60/642 284 of 7 January 2005 "FABRICATION OF HIGH SURFACE TO VOLUME RATIO STRUCTURES AND THEIR INTEGRATION IN MICRO-HEAT EXCHANGES FOR LIQUID COOLING SYSTEMS ", which are hereby incorporated by reference is included.

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Diese Erfindung betrifft das Gebiet von Wärmetauschern. Genauer gesagt betrifft diese Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Strukturen aus einem Material mit einem hohen Oberflächen-/Volumen-Verhältnis aus mehreren Lagen bzw. Schichten, und die Integration solcher Strukturen in mikrostrukturierte Wärmetauscher zwecks effektiver Wärmeabfuhr in Flüssigkeits-Kühlystemen.These The invention relates to the field of heat exchangers. More precisely This invention relates to a method of fabricating structures a material with a high surface / volume ratio multiple layers, and the integration of such structures in microstructured heat exchangers for the purpose of effective heat dissipation in liquid cooling systems.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Eine effektive Wärmeübertragung in einem Flüssigkeits-Kühlsystem erfordert eine strömende Flüssigkeit, die soviel wie möglich in Kontakt mit dem Oberflächenbereich des Materials ist, welches thermisch angekuppelt ist, um der gekühlten Vorrichtung bzw. Einrichtung Wärme zu entziehen. Eine Herstellung einer verläßlichen und effizienten Struktur aus einem Material mit einem hohen Oberflächen-Nolumenverhältnis (HSVRM) ist daher extrem kritisch bzw. äußerst wichtig, um einen effektiven Mikro-Wärmetauscher zu entwickeln. Eine Verwendung von Silizium-Mikrokanälen ist eine Wärme-Aufnahmestruktur von Flüssigkeits-Kühlsystemen, die zuvor von dem Erwerber der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen worden ist. Hierzu wird bspw. auf die anhängige U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/643 684 vom 18. August 2003 "APPARATUS AND METHOD OF FORMING CHANNELS IN A HEAT-EXCHANGING DEVICE" verwiesen.A effective heat transfer in a liquid cooling system requires a flowing liquid, as much as possible in contact with the surface area of the material which is thermally coupled to the cooled device or Device heat to withdraw. A production of a reliable and efficient structure made of a material with a high surface-to-volume ratio (HSVRM) is therefore extremely critical or extremely important an effective micro heat exchanger to develop. A use of silicon microchannels is a heat-receiving structure of liquid cooling systems previously used by the Purchaser of the present invention has been proposed. For this is, for example, on the pending U.S. Patent Application S.N. 10/643 684 of 18 August 2003 "APPARATUS AND METHOD OF FORMING CHANNELS IN A HEAT EXCHANGING DEVICE ".

Kanäle unter dem Aspekt eines solchen hohen Verhältnisses werden durch ein isotropisches Ätzen von Silizium hergestellt, was eine weit verbreitete Anwendung beim Mikrobearbeiten und MEMS gefunden hat. Silizium hat jedoch relativ zu vielen anderen Materialien, insbesondere relativ zu echten Metallen, eine niedrige thermische Leitfähigkeit. Obwohl im Stand der Technik Verfahren zum Herstellen und Ausbildungen für Mikro-Wärmetauscher aus Materialien mit höherer Leitfähigkeit vorhanden sind, verwenden diese entweder teure Herstel lungstechnologien oder schreiben komplizierte Strukturen vor, ohne wirtschaftlich akzeptable Herstellungsverfahren zu spezifizieren.Channels under The aspect of such a high ratio is determined by an isotropic etching of Silicon produced, which is a widespread application in micromachining and MEMS has found. Silicon has, however, relative to many other materials, especially relative to real metals, a low thermal Conductivity. Although in the prior art methods of manufacturing and training for micro heat exchangers made of materials with higher conductivity are present, they either use expensive manufac turing technologies or write complicated structures, without economic to specify acceptable manufacturing methods.

Beispielsweise beschreibt das U.S.-Patent 6415 860 von K.W. Kelly u. a. die Verwendung von LIGA-gebildeten Mikrokanälen in einem Querstrom-Mikro-Wärmetauscher. Das in dem Kelley-Patent beschriebene Verfahren, auf welches hier Bezug genommen wird, verwendet LIGA, einen Typ eines im Stand der Technik bestens bekannten Mikrobearbeitens mit einem hohen Oberflächen-/Volumen-Verhältnis (HARM). LIGA ist ein mehrstufiges Verfahren, welches Lithographie, Elektroplattieren und Mikroformen umfaßt, welches in einer HSVRM-Struktur resultiert, jedoch aufgrund seiner Verwendung von exotischen Materialien und des Erfordernisses einer Synchrotonstrahlung kostspielig ist.For example, US Pat. No. 6,415,860 to KW Kelly et al. Describes the use of LIGA-formed microchannels in a cross-flow micro heat exchanger. The method described in the Kelley patent, incorporated herein by reference, uses LIGA, a type of im State of the art well-known micro-machining with a high surface / volume ratio (HARM). LIGA is a multi-step process involving lithography, electroplating and microforms which results in a HSVRM structure, but is costly because of its use of exotic materials and the requirement for synchrotron radiation.

Das Verfahren gemäß dem U.S.-Patent 5 274 920 von J.A. Matthews beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers durch ein Zusammenlaminieren mehrerer Platten mit ausgenommenen Abschnitten. Dieses schafft eine Mikrostruktur mit einer Mehrzahl bzw. Vielzahl mikroskopischer Schlitze. Obwohl die Struktur jeder Platte sorgfältig beschrieben ist, beschreibt das Matthews erteilte Patent, auf welches hierbei Bezug genommen wird, kein kosteneffektives, maßgebliches Herstellungsverfahren für die Platten.The Process according to the U.S. patent 5,274,920 to J.A. Matthews describes a method of manufacturing a micro heat exchanger by laminating several plates with recessed ones Sections. This creates a microstructure with a plurality or variety of microscopic slots. Although the structure of each Plate carefully describes Matthews issued patent, to which referred to, is not a cost effective, authoritative one Manufacturing process for the plates.

Das J. Schulz-Hader u. a. erteilte U.S.-Patent 6 014 312 beschreibt eine durch einen Satz von Lagen, die jeweils Öffnungen enthalten, erfolgende Wärmeabsenkung. Die Lagen sind jeweils übereinander gestapelt und erzeugen einen Strömungspfad. Das Patent, auf welches hierdurch Bezug genommen wird, beschreibt polygonale Ringstruktur-Öffnungen, beschreibt jedoch kein Verfahren zum Herstellen der Lagen.The J. Schulz-Hader u. a. U.S. Patent 6,014,312 a heat sink due to a set of layers each containing openings. The layers are each one above the other stacked and create a flow path. The Patent, which is hereby incorporated by reference, describes polygonal Ring structure openings, describes however, no method for making the layers.

Kurze Zusammenfassung der ErfindungShort Summary the invention

Ein Wärmetauscher zirkuliert ein Kühlmaterial wie ein Fluid, welches Wärme von einer wärmeerzeugenden Quelle absorbiert und die Wärme von der wärmeerzeugenden Quelle fortbewegt, wodurch die wärmeerzeugende Quelle gekühlt wird. Der Wärmetauscher kann daher zum Kühlen von unterschiedlichen Wärmequellen wie Halbleitereinrichtungen, Batterien, Motoren, Wänden von Verfahrenskammern und jeglicher Quelle verwendet werden, welche Wärme erzeugt.One heat exchangers circulates a cooling material like a fluid, which heat from a heat-producing Source absorbs and heat from the heat-producing Source moved, causing the heat-generating Source cooled becomes. The heat exchanger can therefore be used for cooling from different heat sources such as semiconductor devices, batteries, motors, walls of Process chambers and any source that generates heat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrostrukturen enthaltenden Wärmetauschers vorgeschlagen. Bei einer Ausgestaltung umfaßt das Verfahren die Schritte eines Bildens einer Vielzahl von mikrodimensionierten Öffnungen durch eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen unter Verwendung eines Material entfernenden Prozesses bzw. Verfahrens, um eine Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen zu bilden; und den Schritt eines Zusammenkuppelns der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen, um eine Verbund-Mikrostruktur zu bilden.According to the present The invention will provide a method of making a microstructure containing heat exchanger proposed. In one embodiment, the method includes the steps forming a plurality of microdimensional openings by a plurality of heat-conducting layers using a material removing process, to form a plurality of windowed layers; and the A step of interconnecting the plurality of fenestrated ones Layers to form a composite microstructure.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthalten die wärmeleitenden Lagen Kupfer, und die Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen, die aus den wärmeleitenden Lagen gebildet sind, werden durch ein Hartlötverfahren zusammengekuppelt. Das Löten wird bevorzugt in einem Ofen unter Vakuum oder reduzierender Atmosphäre durchgeführt, wobei Gas oder reiner Wasserstoff gebildet wird. Bevorzugt erfolgt das Löten mit einem Silber enthaltenden Lötmaterial. Bei Verwendung von Silber wird der Ofen bevorzugt auf etwa 850° C erwärmt, eine Temperatur, bei welcher Silber in Kupfer diffundiert und eine Cu-Ag-metallische Legierung bildet, welche schmilzt und dabei ein exzellentes thermisches und mechanisches Verbinden schafft.at of the preferred embodiment of the present invention the heat-conducting layers Copper, and the majority of windowed layers, the from the heat-conducting Layers are formed, are coupled together by a brazing process. The soldering is preferably carried out in an oven under a vacuum or a reducing atmosphere, wherein Gas or pure hydrogen is formed. This is preferably done Solder with a silver-containing solder material. When using silver, the furnace is preferably heated to about 850 ° C, a Temperature at which silver diffuses into copper and a Cu-Ag metallic Alloy forms, which melts and thereby an excellent thermal and creates mechanical connection.

Wegen der mikroskopischen Längenabmessungen der in den wärmeleitenden Lagen gebildeten Öffnungen wird der Lötprozeß sorgfältig gesteuert, so daß das Lötmaterial die Öffnungen nicht vollständig oder teilweise blockiert. Bevorzugt wird vor dem Löten Silber auf die wärmeleitenden Lagen in einer Dicke plattiert, die zwischen etwa 0,25 und etwa 2 μ bei wärmeleitenden Lagen von etwa 150 μ Dicke variiert.Because of the microscopic length dimensions in the heat-conducting Layers formed openings the soldering process is carefully controlled, so that Solders the openings not complete or partially blocked. Preference is given to silver on the heat-conducting before soldering Plies plated in a thickness ranging between about 0.25 and about 2 μ at thermally conductive Layers of about 150 μ thickness varied.

Das Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers umfaßt vorzugsweise weiterhin einen Schritt eines Ausrichtens der Öffnungen in jeder der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen vor dem Zusammenkuppeln der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen. Diese Ausrichtung stellt sicher, daß die Verbund-Mikrostruktur, die sich aus der Kombination der Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen ergibt, die gewünschten Eigenschaften aufweist. Beispielsweise stellt die Ausrichtung sicher, wenn Mikrokanal-Strukturen gebildet werden, daß ihre angestrebten Verhältnisse primär von der Anzahl der wärmeleitenden Lagen abhängen, die miteinander verbunden sind.The Method for producing a heat exchanger comprises preferably further comprising a step of aligning the openings in each of the plurality of windowed layers in front of Coupling together the plurality of windowed layers. This alignment ensures that the composite microstructure, which results from the combination of the plurality of heat-conducting layers, the desired Features. For example, the alignment ensures When microchannel structures are formed, their desired ratios primary from the number of thermally conductive Depend on layers which are interconnected.

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen weiten Bereich von Verfahren zum Bilden der mit Fenstern versehenen Lagen, einschließlich jener, welche auf einer Materialentfernung beruhen und jener, welche auf einer Materialablagerung beruhen. Beispielhafte Verfahren umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Laser-Bohren, Laser-Bearbeiten, Naßätzen, LIGA, Strahlenlithographie, Ionenstrahlätzen, chemische Dampfablage (CVD), physikalische Dampfablage (PVD), Sputter-Ablage, evaporative Ablagerung, molekulare Strahlepitaxie, elektroloses und elektrolytisches Plattieren. Obwohl viele dieser Verfahren HARM-Verfahren sind, erfordert die vorliegende Erfindung nicht ein HARM-Verfahren.The present invention a wide range of methods for forming the windowed Lays, including those who rely on material removal and those who based on a material deposit. Exemplary methods include without being limited to laser drilling, laser machining, wet etching, LIGA, beam lithography, ion beam etching, chemical vapor deposition (CVD), physical vapor deposition (PVD), sputter deposition, evaporative deposition, molecular beam epitaxy, electroless and electrolytic plating. Although many of these procedures are HARM procedures The present invention does not require a HARM method.

Bevorzugt werden die Mikroöffnungen durch einen nassen Ätzprozeß gebildet. Der bevorzugte nasse Ätzprozeß ist ein isotropischer nasser Ätzprozeß. Bei der bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher die wärmeleitenden Lagen Kupfer enthalten, kann der Prozeß des Bildens der Mikroöffnungen durch chemisches Maskenätzen (auch bekannt als fotochemisches Bearbei ten oder PCM) erfolgen, durch elektrochemisches Masken-Ätzen (auch bekannt als Elektroätzen oder elektrochemisches Mikrobearbeiten), oder andere geeignete nasse Ätzverfahren.Preferably, the micro-openings are formed by a wet etching process. The preferred wet etching process is an isotropic wet etching process. In the preferred embodiment in which the heat-conductive layers contain copper, the process of forming the micro-openings by chemical masking (also known as fotoche mixing or PCM) by electrochemical masking (also known as electroetching or electrochemical micromachining) or other suitable wet etching techniques.

Die Verbund-Mikrostruktur, die durch Zusammenkuppeln der Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen gebildet wird, enthält eine Mikro-Maschenstruktur, eine Vielzahl von Mikrokanälen oder eine andere Struktur mit einem hohen Oberflächen-/Volumen-Materialverhältnis. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Mikrostruktur durch Bilden von Mikroöffnungen durch jede der mehreren wärmeleitenden Lagen gebildet, vorzugsweise unter Verwendung eines nassen Ätzverfahrens, welches die Bildung eines ersten Mikromusters in einer ersten Seite jeder wärmeleitenden Lage umfaßt, sowie ein zweites Mikromuster in einer zweiten Seite jeder wärmeleitenden Lage. Auf diese Weise sind die ersten und zweiten Mikromuster komplementär, um kontinuierliche Mikrokanäle in der wärmeleitenden Lage zu bilden. Alternativ sind die ersten und zweiten Mikromuster so ausgebildet, daß sie eine sich überlappende Mikromaschenstruktur in der wärmeleitenden Lage bilden.The Composite microstructure formed by coupling the plurality of thermally conductive Layers is formed, contains a micro-mesh, a variety of microchannels or another structure with a high surface / volume material ratio. at In the present invention, a microstructure is formed by forming from micro-openings each of the several heat-conducting Layers are formed, preferably using a wet etching process, which is the formation of a first micropattern in a first page every heat-conducting Situation includes and a second micropattern in a second side of each thermally conductive one Location. In this way, the first and second micropatterns are complementary to continuous microchannels in the heat-conducting Able to form. Alternatively, the first and second micropatterns are so educated that she an overlapping one Micromesh structure in the heat-conducting Make up position.

Die Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen hat bevorzugt eine Dicke zwischen etwa 50 und etwa 250 μ. Weiterhin haben die in den wärmeleitenden Lagen gebildeten Mikroöffnungen bevorzugt Dimensionen zwischen etwa 50 und etwa 300 μ.The Plurality of thermally conductive Layers preferably have a thickness between about 50 and about 250 μ. Farther have those in the heat-conducting Laying micro-openings formed preferably dimensions between about 50 and about 300 μ.

Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers eine wärmeleitende Struktur mit einem hohen Oberflächen-/Volumen-Materialverhältnis (HSVRM) auf. Das Verfahren umfaßt die Schritte eines Vorsehens einer Deckelstruktur, die aus einem ersten Material besteht, Ankuppeln einer Verteilerstruktur, die aus einem zweiten Material besteht und so ausgebildet ist, daß sie Kühlflüssigkeit von der Deckelstruktur verteilt, Bilden einer Vielzahl von Mikroöffnungen durch eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen, enthaltend ein wärmeleitendes Material unter Verwendung eines Material entfernenden Verfahrens, um eine Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen zu bilden. Das Verfahren umfaßt außerdem ein Zusammenkuppeln der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen, um eine HSVRM-Verbund-Struktur zu bilden, welche das wärmeleitende Material aufweist, wobei die betreffenden Mikroöffnungen, die in jeder der mehreren wärmeleitenden Lagen gebildet sind, so ausgebildet sind, daß sie eine HSVRM-Struktur bilden, wenn die wärmeleitenden Lagen zusammengekuppelt sind. Das Verfahren umfaßt weiterhin ein Ankuppeln der Verbund-HSVRM-Struktur an die Verteilerstruktur und die Deckelstruktur, so daß die Verteilerlage so ausgebildet ist, daß sie Fluid an die HSVRM-Struktur liefert, und ein Ankuppeln einer ebenen Basisstruktur, welches ein drittes Material aufweist, an die HSVRM-Verbundstruktur, die Verteilerstruktur und die Deckelstruktur, um einen Mikro-Wärmetauscher zu bilden.Under Another aspect of the present invention includes a method for making a micro heat exchanger a thermally conductive structure with a high surface / volume ratio (HSVRM) on. The method comprises the Steps of providing a lid structure consisting of a first Material consists of coupling a distributor structure, which consists of a second material and is formed so that they coolant from the lid structure distributed, forming a plurality of micro-openings by a plurality of heat-conducting Layers containing a thermally conductive Material using a material removing process, to form a plurality of windowed layers. The Method includes Furthermore a coupling together of the plurality of windowed layers, to form a HSVRM composite structure, which is the heat-conducting material having the respective micro-openings in each of the several heat-conducting layers are formed so as to form an HSVRM structure, when the heat-conducting layers are coupled together. The method further comprises coupling the composite HSVRM structure to the manifold structure and the lid structure, So that the Distributor layer is designed so that it delivers fluid to the HSVRM structure, and coupling a planar base structure, which is a third Material has, to the HSVRM composite structure, the distribution structure and the lid structure to form a micro heat exchanger.

Unter diesem Aspekt ist die HSVRM-Struktur bevorzugt gemäß dem zuvor angegebenen Verfahren gebildet, wobei die wärmeleitenden Lagen bevorzugt aus Kupfer bestehen, und bevorzugt durch ein Lötverfahren zusammengekuppelt sind. Weiterhin werden der Deckel, der Verteiler und die ebene Basisstruktur bevorzugt mit der HSVRM-Struktur durch einen Hartlötprozeß unter Verwendung eines auf Silber basierenden Lötmaterials zusammengekuppelt. Silber wird bevorzugt auf die Deckel-, Verteiler- und Basisstrukturen in einer Dicke zwischen etwa 1 und etwa 10μ plattiert. Bevorzugt werden die wärmeleitenden Lagen, welche die HSVRM-Struktur bilden, mit etwa 1μ Silber und die Verteiler-, Deckel- und Basisstrukturen mit etwa 4μ Silber plattiert. Bei anderen Ausgestaltungen des Lötprozesses wird der Verteiler mit etwa 4μ Silber plattiert und die wärmeleitende HSVRM-Struktur mit 1μ Silber, während der Deckel und die ebene Basisstruktur unplattiert bleiben.Under In this aspect, the HSVRM structure is preferred according to the above formed method, wherein the heat-conductive layers are preferred made of copper, and preferably coupled together by a soldering process are. Furthermore, the lid, the distributor and the flat base structure preferably with the HSVRM structure by a brazing process under Use of a silver-based soldering material coupled together. silver is preferred to the lid, distributor and base structures in a thickness between about 1 and about 10μ plated. To be favoured the heat-conducting Layers forming the HSVRM structure with about 1μ silver and the manifold, lid and base structures are plated with about 4μ silver. In other embodiments of the soldering process, the distributor with about 4μ silver plated and the heat-conducting HSVRM structure with 1μ silver, while the lid and the flat base structure remain unplated.

Bevorzugt wird die ebene Basisstruktur im Anschluß an den Zusammenbau des Mikro-Wärmetauschers einem Feinfinish unterzogen. Weiterhin schafft der zusammengebaute Mikro-Wärmetauscher eine fluiddichte Struktur für einen durch das Fluid ermöglichten Wärmeaustausch mit Ausnahme einer Mehrzahl von Anschlüssen, welche bevorzugt in der Deckel- oder Verteilerstruktur ausgebildet sind, um eine Fluidströmung bevorzugt von einem externen Fluid-Netzwerk zu ermöglichen.Prefers the planar base structure becomes a fine finish following the assembly of the micro heat exchanger subjected. Furthermore, the assembled micro heat exchanger provides a fluid-tight structure for one made possible by the fluid heat exchange with the exception of a plurality of terminals, which are preferred in the Cover or distributor structure are adapted to a fluid flow preferably from an external To allow fluid network.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind die Anzahl und die Dicke der Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen, aus welcher die HSVRM-Struktur zusammengesetzt ist, so gewählt, daß sie den Druckverlust und die thermischen Widerstandscharakteristika des Mikro-Wärmetauschers optimieren.at the preferred embodiment of the present invention are the Number and thickness of the plurality of heat conductive layers, from which the HSVRM structure is composed, chosen so that it the pressure loss and the thermal resistance characteristics of the micro heat exchanger optimize.

Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein mikrostrukturierter Wärmetauscher eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen auf, die jeweils eine Vielzahl von durch sie ausgebildeten Mikroöffnungen aufweisen, wobei die Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen ausgerichtet ist und die Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen zusammengekuppelt ist, um eine HSVRM-Struktur zu bilden, wobei jede längliche Öffnung in einer ersten wärmeleitenden Lage mit mehr als drei länglichen Öffnungen von wenigstens einer benachbarten wärmeleitenden Lage kommuniziert.Under Another aspect of the present invention includes a microstructured one heat exchangers a plurality of heat-conducting Layers, each having a variety of trained by them microopenings have, wherein the plurality of elongated micro-openings is aligned and the plurality of heat conductive layers coupled together is to form a HSVRM structure, with each elongated opening in a first heat-conducting Location with more than three oblong openings of at least one adjacent heat conductive layer communicates.

Der mikrostrukturierte Wärmetauscher weist bevorzugt wärmeleitende Lagen auf, welche Kupfer aufweisen, und welche durch einen Lötprozeß zusammengekuppelt sind. Weiterhin sind die Mikroöffnungen bevorzugt durch ein isotropisches nasses Ätzverfahren wie bei den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung gebildet, obwohl sie durch eine Anzahl alternativer Verfahren geschaffen werden können. Weiterhin sind die Anzahl und Dicke der mehreren wärmeleitenden Lagen bevorzugt so gewählt, daß sie den Druckverlust und die thermischen Widerstandscharakteristika des mikrostrukturierten Wärmetauschers optimieren.The microstructured heat exchanger preferably has thermally conductive layers comprising copper and which are coupled together by a soldering process. Furthermore, the micro-openings are preferably by an isotropic wet Etching methods are formed as in the previously described embodiments of the present invention, although they may be provided by a number of alternative methods. Furthermore, the number and thickness of the plurality of heat conductive layers are preferably selected to optimize the pressure loss and thermal resistance characteristics of the microstructured heat exchanger.

Unter einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein mikrostrukturierter Wärmetauscher eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen auf, welche jeweils eine Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen aufweisen, die sich durch diese erstrecken, wobei die Vielzahl länglicher Mikroöffnungen ausgerichtet ist und die Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen zusammengekuppelt ist, um eine HSVRM-Struktur zu bilden, wobei jede längliche Öffnung in einer ersten wärmeleitenden Lage mit nur einer länglichen Öffnung einer benachbarten wärmeleitenden Lage kommuniziert.Under Another aspect of the present invention includes a microstructured one heat exchangers a plurality of heat-conducting Lay on each of which has a variety of elongated micro-openings extending therethrough, the plurality being elongated Aligned micro openings is and the majority of thermally conductive Layer is coupled together to form a HSVRM structure, wherein every elongated opening in one first heat-conducting Location with only one elongated opening one adjacent heat-conducting Location communicates.

Die Vielzahl länglicher Mikroöffnungen ist bevorzugt in jeder der mehreren wärmeleitenden Lagen gleich. Die Mikroöffnungen werden wiederum bevorzugt durch ein isotropisches nasses Ätzverfahren gebildet, welches an einer Mehrzahl von Kupfer enthaltenden wärmeleitenden Lagen ausgeführt wird, wobei die Lagen später durch ein Hartlötverfahren unter Verwendung eines Silber enthaltenden Lötmaterials miteinander verbunden werden. Bevorzugt wird die Anzahl und Dicke der Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen so gewählt, daß sie den Druckabfall und die thermischen Widerstandseigenschaften des mikrostrukturierten Wärmetauschers optimieren.The Variety elongated microopenings is preferably the same in each of the plurality of heat conductive layers. The micro-openings are again preferred by an isotropic wet etching process formed, which at a plurality of copper-containing heat-conducting Performed layers becomes, with the situations later through a brazing process bonded together using a silver-containing solder material become. The number and thickness of the plurality of heat-conducting layers is preferred chosen so that she the pressure drop and the thermal resistance properties of the microstructured heat exchanger optimize.

Bei alternativen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wird die Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen durch Material abscheidende Verfahren gebildet, wie CVD, PVD, molekulare Strahlepitaxy, Sputterablagerung, evaporative Ablagerung oder Plattieren, und in der oben beschriebenen Weise zusammengekuppelt.at alternative embodiments of the present invention will be the Plurality of windowed layers through material-segregating layers Processes formed, such as CVD, PVD, molecular beam epitaxy, sputter deposition, evaporative deposition or plating, and in the above described Way coupled together.

Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um eine große Vielfalt von wärmetauschenden Strukturen zu bilden. Beispielsweise umfaßt die vorliegende Erfindung eine Bildung durch die oben diskutierten und nachstehend detaillierter beschriebenen Wärmeaustauschstrukturen, die in den älteren Anmeldungen gelehrt werden. Diese umfassen die Strukturen, welche in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/439 635 vom 16. Mai 2003 „METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DILIVERY AND HOTSPOT COOLING OF MICROCHANNEL HEAT SINKS", in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/439 912 vom 16. Mai 2003 "INTERVOWEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANEL HEAT EXCHANGERS", in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/680 584 vom 6. Oktober 2003 „METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING HEAT PRODUCTION DEVICE", und in der anhängigen U.S.-Patentanmeldung S.N. 10/612 241 vom 1. Juli 2003 „MULTI-LEVEL MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS" gelehrt werden.The The present invention can be used to a great variety of heat exchanging To form structures. For example, the present invention includes an education by the ones discussed above and in more detail below described heat exchange structures, those in the older applications being taught. These include the structures disclosed in pending U.S. Patent Application S.N. 10/439 635 of 16 May 2003 "METHODS FOR FLEXIBLE FLUID DILIVERY AND HOTSPOT COOLING OF MICROCHANNEL HEAT SINKS ", in co-pending U.S. patent application S.N. 10/439 912 of 16 May 2003 "INTERVOWEN MANIFOLDS FOR PRESSURE DROP REDUCTION IN MICROCHANEL HEAT EXCHANGERS ", in pending U.S. patent application S.N. 10/680 584 of 6 October 2003 "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENT VERTICAL FLUID DELIVERY FOR COOLING HEAT PRODUCTION DEVICE ", and in the pending U.S. patent application S.N. 10/612 241 of 1 July 2003 "MULTI-LEVEL MICROCHANNEL HEAT EXCHANGERS " become.

Kurze Beschreibung der verschiedenen Ansichten der ZeichnungenShort description the different views of the drawings

1A zeigt eine teilweise Querschnittsansicht von zwei wärmeleitenden Lagen, welche unter Verwendung von zwei Mikromustern gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gebildet sind. 1A FIG. 12 shows a partial cross-sectional view of two heat conductive layers formed using two micropatterns according to an embodiment of the present invention. FIG.

1B zeigt eine perspektivische Ansicht einer wärmeleitenden Lage, welche unter Verwendung von zwei Mikromustern gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung gebildet ist. 1B FIG. 12 shows a perspective view of a thermally conductive layer formed using two micropatterns according to an embodiment of the present invention. FIG.

1C zeigt eine perspektivische Darstellung einer HSVRM-Struktur, welche aus einer Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist. 1C shows a perspective view of a HSVRM structure, which is formed from a plurality of heat conductive layers according to the present invention.

2A zeigt eine Explosionsdarstellung eines Mikrowärmetauschers gemäß den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. 2A shows an exploded view of a micro heat exchanger according to the embodiments of the present invention.

2B zeigt eine perspektivische Darstellung eines zusammengebauten Mikrowärmetauschers gemäß den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung. 2 B shows a perspective view of an assembled micro heat exchanger according to the embodiments of the present invention.

3A zeigt eine Draufsicht auf die alternative Verteilerschicht bzw. -lage des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 3A shows a plan view of the alternative distribution layer or layer of the heat exchanger according to the present invention.

3B zeigt eine Explosionsdarstellung des alternativen Wärmetauschers mit der alternativen Verteilerschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 3B shows an exploded view of the alternative heat exchanger with the alternative distribution layer according to the present invention.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer verflochtenen Verteilerschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 4 shows a perspective view of a braided distribution layer according to the present invention.

5 zeigt eine Draufsicht auf die verflochtene Verteilerschicht mit einer Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 shows a plan view of the intertwined distribution layer with a boundary layer according to the present invention.

6A zeigt eine Querschnittsansicht der verflochtenen Verteilerschicht bzw. -lage mit der Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung entlang den Linien A-A gesehen. 6A shows a cross-sectional view of the intertwined distribution layer or layer with the boundary layer according to the present invention seen along the lines AA.

6B zeigt eine Querschnittsansicht der verflochtenen Verteilerschicht mit der Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung entlang den Linien B-B gesehen. 6B shows a cross-sectional view of the braided distribution layer with the boundary layer according to the present invention seen along the lines BB.

6C zeigt eine Querschnittsansicht der verflochtenen Verteilerschicht mit der Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung entlang den Linien C-C gesehen. 6C shows a cross-sectional view of the intertwined distribution layer with the boundary layer according to the present invention seen along the lines CC.

7A zeigt eine Explosionsdarstellung der verflochtenen Verteilerschicht mit der Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 7A shows an exploded view of the braided distribution layer with the boundary layer according to the present invention.

7B zeigt eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung der Grenzschicht bzw. -lage gemäß der vorliegenden Erfindung. 7B shows a perspective view of an alternative embodiment of the boundary layer or layer according to the present invention.

8A zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Verteilerschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 8A shows a plan view of an alternative distribution layer according to the present invention.

8B zeigt eine Draufsicht auf die Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 8B shows a plan view of the boundary layer according to the present invention.

8C zeigt eine Draufsicht auf die Grenzschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. 8C shows a plan view of the boundary layer according to the present invention.

9A zeigt eine Seitenansicht der alternativen Ausgestaltung des Drei-Etagen-Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 9A shows a side view of the alternative embodiment of the three-level heat exchanger according to the present invention.

9B zeigt eine Seitenansicht der alternativen Ausgestaltung des Zwei-Etagen-Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 9B shows a side view of the alternative embodiment of the two-level heat exchanger according to the present invention.

10A10E zeigen perspektivische Ansichten der Grenzschicht bzw. -lage mit unterschiedlichen Mikro-Stift-Anordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung. 10A - 10E show perspective views of the interface with different micro-pin assemblies according to the present invention.

11 zeigt eine ausgeschnittene Perspektivdarstellung des alternativen Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 11 shows a cutaway perspective view of the alternative heat exchanger according to the present invention.

12A zeigt eine Explosionsdarstellung eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 12A shows an exploded view of a heat exchanger according to the present invention.

12B zeigt eine Explosionsdarstellung eines alternativen Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 12B shows an exploded view of an alternative heat exchanger according to the present invention.

12C zeigt eine perspektivische Darstellung des alternativen Zirkulationsniveaus gemäß der vorliegenden Erfindung. 12C shows a perspective view of the alternative circulation level according to the present invention.

12D zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite eines Einlaßniveaus gemäß der vorliegenden Erfindung. 12D shows a perspective view of the bottom of an inlet level according to the present invention.

12E zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite eines alternativen Einlaßniveaus gemäß der vorliegenden Erfindung. 12E shows a perspective view of the bottom of an alternative inlet level according to the present invention.

12F zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite eines Auslaßniveaus gemäß der vorliegenden Erfindung. 12F shows a perspective view of the bottom of an outlet level according to the present invention.

12G zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite eines alternativen Auslaßniveaus gemäß der vorliegenden Erfindung. 12G shows a perspective view of the bottom of an alternative outlet level according to the present invention.

12H zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 12H shows a cross-sectional view of a heat exchanger according to the present invention.

12I zeigt eine Querschnittsdarstellung des alternativen Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. 12I shows a cross-sectional view of the alternative heat exchanger according to the present invention.

13 zeigt eine Draufsicht auf das Zirkulationsniveau mit einer Anordnung von Einlaß- und Auslaßöffnungen für eine Ein-Phasen-Fluidströmung gemäß der vorliegenden Erfindung. 13 Figure 11 is a plan view of the circulation level with an arrangement of inlet and outlet ports for single-phase fluid flow according to the present invention.

14 zeigt eine Draufsicht auf das Zirkulationsniveau mit einer Anordnung von Einlaß- und Auslaßöffnungen für eine Zwei-Phasen-Fluidströmung gemäß der vorliegenden Erfindung. 14 shows a plan view of the circulation level with an arrangement of inlet and outlet ports for a two-phase fluid flow according to the present invention.

Detaillierte Beschreibung der Ausgestaltungen der Erfindungdetailed Description of the embodiments of the invention

Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Bilden von wärmeleitenden Lagen und ein Zusammenkuppeln mehrerer solcher Lagen, um einen dreidimensional mikrostrukturierten Bereich zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der mikrostrukturierte Bereich Mikromaschen, Mikrokanäle oder andere Mikrostrukturen auf. 1A zeigt eine erste Ausgestaltung eines Mikromaschen-Bereiches, 2A zeigt eine zweite Ausgestaltung eines Mikromaschen-Bereiches. 1C zeigt eine Mehrzahl von gebildeten und zusammengekuppelten Lagen, um Mikrokanäle gemäß den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung zu bilden.The present invention describes a method for forming thermally conductive layers and coupling together several such layers to form a three-dimensionally microstructured area. In accordance with the present invention, the microstructured region comprises micro-pockets, microchannels or other microstructures. 1A shows a first embodiment of a micro-mesh region, 2A shows a second embodiment of a micro-pocket area. 1C shows a plurality of formed and coupled layers to form microchannels according to the embodiments of the present invention.

1A zeigt zwei mit Fenstern versehene Lagen 100, 150, welche gemäß der vorliegenden Erfindung aus zwei wärmeleitenden Lagen gebildet sind. Bevorzugt werden die beiden wärmeleitenden Lagen unter Verwendung eines nassen Ätzverfahrens gebildet, wobei Fotowerkzeuge verwendet werden, welche die Stellen und Muster der Mikroöffnungen 120, 170 der mit Fenstern versehenen Lagen 100, 150 bestimmen. Die beiden mit Fenstern versehen Lagen weisen eine Mehrzahl von dicken, massiven Stäben 110, 160 und dünnen massiven Stäben 130, 180 auf, welche die Mikroöffnungen 120 170 bilden. 1A shows two layers provided with windows 100 . 150 , which are formed according to the present invention of two heat-conductive layers. Preferably, the two thermally conductive layers are formed using a wet etching process, using phototool tools showing the locations and patterns of the microapertures 120 . 170 the windowed layers 100 . 150 determine. The two windowed layers have a plurality of thick, solid rods 110 . 160 and thin massive rods 130 . 180 on which the micro-openings 120 170 form.

Bei der in 1 dargestellten Ausgestaltung sind die Mikroöffnungen 120 der mit Fenstern versehenen Lage 100 und die Mikroöffnungen 170 der mit Fenstern versehenen Lage 150 so ausgebildet, daß sie einander überlappen, so daß jede Öffnung 120 in der mit Fenstern versehenen Lage 100 mit mehr als drei Öffnungen 170 der mit Fenstern versehenen Lage 150 kommuniziert. Bei dieser Ausgestaltung ist die mit Fenstern versehene Lage 100 unter Ver wendung eines ersten Mikromusters gebildet und die mit Fenstern versehene Lage 150 ist unter Verwendung eines zweiten Mikromusters gebildet. Die ersten und zweiten Mikromuster sind so ausgebildet, daß sie die in 1A dargestellte überlappende Mikromaschenstruktur bilden, wenn die Lagen 100 und 150 zusammengekuppelt sind.At the in 1 illustrated embodiment are the micro-openings 120 the verse with windows Henen location 100 and the micro-openings 170 the windowed location 150 designed so that they overlap each other so that each opening 120 in the windowed position 100 with more than three openings 170 the windowed location 150 communicated. In this embodiment, the windowed position 100 formed using a first micropattern and the windowed layer 150 is formed using a second micropattern. The first and second micropatterns are designed to match the in 1A formed overlapping micro-mesh structure when the layers 100 and 150 are coupled together.

1B zeigt eine einzelne mit Fenstern versehene Lage 200, welche aus einer wärmeleitenden Lage gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet ist. Die Lage 200 enthält eine erste Unterlage aus mikrodimensionierten dicken massiven Trägern 210 und dünnen massiven Trägern 230, welche die Mikroöffnungen 220 bilden, und eine zweite Unterlage von mikrodimensionierten dicken massiven Trägern 260 und dünnen massiven Trägern 240, welche die Mikroöffnungen 250 bilden. 1B shows a single windowed position 200 which is formed of a heat conductive sheet according to the present invention. The location 200 contains a first backing of micro-sized thick solid straps 210 and thin massive straps 230 which the micro-openings 220 and a second backing of microdimensional thick solid straps 260 and thin massive straps 240 which the micro-openings 250 form.

Bei der in 1B dargestellten Ausgestaltung sind die Mikroöffnungen 220 und die Mikroöffnungen 250 länglich ausgebildet und so, daß sie einander überlappen, so daß jede Öffnung 220 mit mehr als drei der Öffnungen 250 kommuniziert. Bei dieser Ausgestaltung sind die Öffnungen 220 in einer ersten Seite der wärmeleitenden Lage unter Verwendung eines ersten Mikromusters ausgebildet, und die Öffnungen 250 in einer zweiten Seite der wärmeleitenden Lage, aus welcher die mit Fenstern versehene Lage 200 unter Verwendung eines zweiten Mikromusters gebildet ist. Bei der Bildung der mit Fenstern versehenen Lage 200 sind die ersten und zweiten verwendeten Mikromuster so ausgebildet, daß sie die in 1B dargestellte, einander überlappende Mikromaschenstruktur innerhalb der einzelnen mit Fenstern versehenen Lage 200 bilden.At the in 1B illustrated embodiment are the micro-openings 220 and the micro-openings 250 elongated and so that they overlap each other, so that each opening 220 with more than three of the openings 250 communicated. In this embodiment, the openings 220 formed in a first side of the heat-conductive layer using a first micropattern, and the openings 250 in a second side of the heat-conducting layer, from which the windowed position 200 is formed using a second micropattern. In the formation of the windowed position 200 For example, the first and second micropatterns used are designed to correspond to those described in U.S. Pat 1B shown, overlapping micro-pocket structure within the individual windowed layer 200 form.

1C zeigt eine mikrostrukturierte Materialstruktur 300 mit einer Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen 310, welche zusammengekuppelt sind, um eine Vielzahl von Mikrokanälen 320 mit einem hohen angestrebten Verhältnis zu bilden. Jede mit Fenstern versehene Lage 310 weist einen mikrostrukturierten Bereich auf, der dicke massive Träger 330 und dünne massive Träger 340 enthält. Die Träger 330, 340 bilden die Mikrokanäle 320, wenn die mit Fenstern versehenen Lagen 310 in die Struktur 300 zusammengebaut sind. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Mikrokanäle 320 in jeder mit Fenstern versehenen Lage 310 vor dem Zusammenkuppeln der mehreren mit Fenstern versehenen Lagen 310 ausgerichtet. Diese Ausrichtung stellt sicher, daß die Verbund-Mikrostruktur, die aus der Kombination der mehreren wärmeleitenden Lagen resultiert, die gewünschten Eigenschaften aufweist. Aufgrund der Ausrichtung haben die Mikrokanalstrukturen 320 angestrebte Verhältnisse, welche primär von der Anzahl der Anzahl der mit Fenstern versehenen, miteinander verbundenen Lagen 310 abhängen. 1C shows a microstructured material structure 300 with a plurality of windowed layers 310 which are coupled together to a variety of microchannels 320 to form with a high desired ratio. Each windowed location 310 has a microstructured area, the thick solid support 330 and thin massive straps 340 contains. The carriers 330 . 340 form the microchannels 320 when the windowed layers 310 into the structure 300 assembled. According to the present invention, the microchannels become 320 in every windowed location 310 prior to coupling together the plurality of windowed layers 310 aligned. This alignment ensures that the composite microstructure resulting from the combination of the multiple thermally conductive layers has the desired properties. Due to the orientation, the microchannel structures have 320 desired ratios, which primarily on the number of the number of windows provided with interconnected layers 310 depend.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthalten die mit Fenstern versehenen Lagen 310 Kupfer und werden durch einen Lötprozeß zusammengekuppelt. Das Löten erfolgt bevorzugt in einem Ofen unter Vakuum oder Reduzieren der Atmosphäre wie unter Bildung eines Gases oder reinen Stickrstoffgases. Bevorzugt erfolgt das Löten mit einem Silber enthaltenden Lötmaterial. Bei einer Verwendung von Silber wird der Ofen bevorzugt auf etwa 850°C erhitzt, eine Temperatur, bei welcher Silber in Kupfer defundiert und eine Cu-Ag-Metallegierung bildet, welche schmilzt und eine exzellente thermische und mechanische Verbindung schafft.In the preferred embodiment of the present invention, the windowed layers include 310 Copper and are coupled together by a soldering process. The brazing is preferably carried out in an oven under vacuum or reducing the atmosphere as to form a gas or pure nitrogen gas. Preferably, the soldering is carried out with a silver-containing soldering material. When using silver, the furnace is preferably heated to about 850 ° C, a temperature at which silver diffuses into copper and forms a Cu-Ag metal alloy, which melts and provides excellent thermal and mechanical bonding.

Wegen der mikroskopischen Längenabmessungen der in den wärmeleitenden Lagen gebildeten Öffnungen wird der Lötprozeß sorgfältig so gesteuert, daß das Lötmaterial die Öffnungen nicht vollständig oder teilweise verschließt. Bevorzugt wird vor dem Löten Silber auf die mit Fenstern versehen Lagen 310 plattiert, und zwar in einer Dicke, die zwischen etwa 0,25 und etwa 2 μ für mit Fenstern versehene Lagen 310 einer Dicke von etwa 150 μ variiert.Because of the microscopic length dimensions of the apertures formed in the thermally conductive layers, the brazing process is carefully controlled so that the braze material does not completely or partially occlude the apertures. Silver is preferably applied to the windowed layers before soldering 310 plated, in a thickness of between about 0.25 and about 2 μ for windowed layers 310 a thickness of about 150 μ varies.

2A zeigt eine Explosionsdarstellung eines Mikro-Wärmetauschers 400 enthaltend eine wärmeleitende (HSVRM) Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Mikro-Wärmetauscher 400 weist eine Deckelstruktur 410 auf, die an eine Verteilerstruktur 420 angekuppelt ist, eine Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen 430, und eine flache bzw. ebene Basisstruktur 440. Die Verteilerlage 420 ist so ausgebildet, daß sie Kühlflüssigkeit verteilt. Bevorzugt sind alle Komponenten des Mikro-Wärmetauschers 400 durch Hartlöten zusammengekuppelt. Die Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen 430 weist jeweils einen mit Mikroöffnungen versehenen Bereich 435 auf. Wenn die mehreren mit Fenstern versehenen Lagen 430 zusammengekuppelt sind, bilden die Lagen eine Verbund-HSVRM-Struktur enthaltend ein wärmeleitendes Material, aus dem die mit Fenstern versehenen Lagen 430 gebildet sind. 2A shows an exploded view of a micro-heat exchanger 400 containing a heat conductive (HSVRM) structure according to the present invention. The micro heat exchanger 400 has a lid structure 410 on, attached to a distribution structure 420 is coupled, a plurality of windowed layers 430 , and a flat base structure 440 , The distribution situation 420 is designed so that it distributes cooling fluid. All components of the micro heat exchanger are preferred 400 coupled together by brazing. The majority of windowed layers 430 each has a region provided with micro-openings 435 on. If the multiple windowed layers 430 are coupled together, the layers form a composite HSVRM structure containing a thermally conductive material, from which the windowed layers 430 are formed.

Die Deckelstruktur 410, die Verteilerstruktur 420 und die ebene Basisstruktur 440 werden bevorzugt mit der HSVRM-Struktur zusammengekuppelt, welche durch das Zusammenkuppeln der mit Fenstern versehenen Lagen 430 durch einen Lötprozeß unter Verwendung eines auf Silber basierenden Lötmaterials gebildet worden ist. Silber wird auf die Deckelstruktur 410, die Verteilerstruktur 420 und die ebene Basisstruktur 440 in einer Dicke zwischen etwa 1 und etwa 10μ plattiert. Bevorzugter werden die wärmeleitenden Lagen 430, welche die HSVRM-Struktur bilden, mit etwa 1 μ Silber und die Verteilerstruktur 420, die Deckelstruktur 410 und die Basisstruktur 440 mit etwa 4 μ Silber plattiert. Bei einigen anderen Ausgestaltungen wird die Verteilerstruktur 420 mit etwa 4μ Silber plattiert, während die Deckelstruktur 410 und die ebene Basisstruktur 440 unplattiert bleiben.The lid structure 410 , the distribution structure 420 and the flat basic structure 440 are preferably coupled to the HSVRM structure resulting from the coupling together of the windowed layers 430 has been formed by a soldering process using a silver-based soldering material. Silver is on the De ckelstruktur 410 , the distribution structure 420 and the flat basic structure 440 plated in a thickness between about 1 and about 10μ. More preferred are the heat-conductive layers 430 , which form the HSVRM structure, with about 1 μ silver and the distribution structure 420 , the lid structure 410 and the basic structure 440 plated with about 4 μ silver. In some other embodiments, the distribution structure becomes 420 plated with about 4μ silver while the lid structure 410 and the flat basic structure 440 stay unplated.

Bevorzugt wird die ebene Basisstruktur 440 im Anschluß an den Zusammenbau des Mikro-Wärmetauschers 400 einem Feinfinish unterzogen. Weiterhin weist der zusammengebaute Mikro-Wärmetauscher 400 eine fluiddichte Struktur für einen durch ein Fluid ermöglichten Wärmetausch auf, mit Ausnahme mehrerer Anschlüsse 415, die bevorzugt in der Deckelstruktur 410 ausgebildet sind, um einem Fluid zu ermöglichen, in die Merkmale 425 der Verteilerstruktur 420 und anschließend zu der HSVRM-Struktur zu strömen. Bevorzugt strömt ein Fluid aus einem externen Fluid-Netzwerk.The flat basic structure is preferred 440 following the assembly of the micro heat exchanger 400 subjected to a fine finish. Furthermore, the assembled micro-heat exchanger 400 a fluid-tight structure for a fluid-enabled heat exchange, with the exception of multiple ports 415 which are preferred in the lid structure 410 are designed to allow a fluid in the features 425 the distribution structure 420 and then to flow to the HSVRM structure. Preferably, a fluid flows from an external fluid network.

Bei der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird die Anzahl und Dicke der mehreren mit Fenstern versehenen Lagen 430, welche die Verbund-HSVRM-Struktur bilden, so gewählt, daß der Druckverlust und die thermischen Widerstandseigenschaften des Mikro-Wärmetauschers 400 optimiert werden.In the preferred embodiment of the present invention, the number and thickness of the plurality of windowed layers 430 , which form the composite HSVRM structure, chosen so that the pressure drop and the thermal resistance properties of the micro-heat exchanger 400 be optimized.

2B ist eine perspektivische Ansicht eines Mikro-Wärmetauschers 500 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Mikro-Wärmetauscher 500 enthält eine Deckelstruktur 510, eine Verteilerstruktur 520, eine Basisstruktur 540 und eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen 530, welche jeweils eine Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen aufweisen, welche sich durch die Lagen erstrecken. Die Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen ist ausgerichtet und die Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen ist zusammengekuppelt, um eine HSVRM-Struktur zu bilden. Weiterhin enthält die Deckelstruktur 510 eine Mehrzahl von Fluid-Anschlüssen 560, 570, um einem Fluid zu ermöglichen, durch die Verteilerstruktur 520 und die HSVRM-Struktur zu strömen. 2 B is a perspective view of a micro heat exchanger 500 according to the present invention. The micro heat exchanger 500 contains a lid structure 510 , a distribution structure 520 , a basic structure 540 and a plurality of heat conductive layers 530 each having a plurality of elongate micro-openings extending through the layers. The plurality of elongate micro-openings are aligned and the plurality of heat-conductive layers are coupled together to form a HSVRM structure. Furthermore, the lid structure contains 510 a plurality of fluid ports 560 . 570 to allow fluid through the manifold structure 520 and to flow the HSVRM structure.

Bei den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind die in den 1A2B dargestellten, mit Fenstern versehenen Lagen bevorzugt durch einen nassen Ätzprozeß gebildet. Bevorzugt verwendet der verwendete nasse Ätzprozeß ein isotropisches nasses Ätzverfahren. Bei der bevorzugten Ausgestaltung, bei welcher die wärmeleitenden Lagen Kupfer aufweisen, kann der Prozeß durch chemisches Maskenätzen (auch als fotochemisches Bearbeiten bzw. PCM bekannt), durch elektrochemisches Maskenätzen (auch als Elektroätzen oder elektrochemisches Mikrobearbeiten bekannt) oder einen anderen geeigneten nassen Ätzprozeß erfolgen.In the embodiments of the present invention are in the 1A - 2 B represented, provided with windows layers preferably formed by a wet etching process. Preferably, the wet etching process used uses an isotropic wet etching process. In the preferred embodiment in which the thermally conductive layers comprise copper, the process may be by chemical mask etching (also known as photochemical machining or PCM), by electrochemical mask etching (also known as electroetching or electrochemical micromachining), or other suitable wet etching process.

Auch haben gemäß der vorliegenden Erfindung die in den 1A2B gezeigten, mit Fenstern versehenen Lagen bevorzugt eine Dicke zwischen etwa 50 und etwa 250 μ. Weiterhin weisen die in den wärmeleitenden Lagen ausgebildeten Mikroöffnungen zur Erzeugung von mit Fenstern versehenen Lagen bevorzugt Dimensionen zwischen etwa 50 und 300 μ auf.Also have according to the present invention in the 1A - 2 B shown, with windowed layers preferably has a thickness between about 50 and about 250 μ. Furthermore, the micro-openings formed in the heat-conductive layers for producing windowed layers preferably have dimensions between approximately 50 and 300 μ.

Es ist ersichtlich, daß die Grenzschichten und die Verteilerschichten gemäß der vorliegenden Erfindung auf andere Weise gebildet und kombiniert werden können. Beispielsweise können die mit Fenstern versehenen Lagen durch ein Verfahren einer Vielzahl von Prozessen gebildet werden, einschließlich solcher, die auf einer Materialablage, auf einer Materialentfernung und einer Materialdeformation beruhen. Obwohl ein HARM-Verfahren verwendet werden kann, gestattet die vorliegende Erfindung eine Konstruktion von Strukturen mit einem hohen angestrebten Verhältnis aus mit Fenstern versehenen Lagen auch dann, wenn jede Lage nicht durch einen HARM-Prozeß hergestellt worden ist. Beispielhafte Verfahren beinhalten – ohne hierauf beschränkt zu sein – Laserbohren, Laserbearbeiten, Naßätzen, LIGA, Radiolithography, Ionenstrahlätzen, chemische Dampfablage, physikalische Dampfablage, Sputter-Ablage, evaporative Ablage, molekulare Strahlepitaxy, elektroloses Plattieren und elektrolytisches Plattieren. Auch kann ein Stanzen verwendet werden. Alternativ können diese Strukturen durch Verwendung von Metall-Spritzguß (MIM), Kunststoff-Spritzguß, andere Formen des Gießens oder durch viele andere Mittel gebildet werden.It it can be seen that the Boundary layers and the distribution layers according to the present invention can be formed and combined in other ways. For example can the windowed layers by a method of a plurality be formed by processes, including those on a Material tray based on material removal and material deformation. Although a HARM method can be used, the present invention allows Invention a construction of structures with a high desired relationship from windowed layers even if any layer is not produced by a HARM process has been. Exemplary methods include, but are not limited to, laser drilling, Laser processing, wet etching, LIGA, Radiolithography, ion beam etching, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, sputter deposition, evaporative Storage, molecular beam epitaxy, electroless plating and electrolytic Plate. Also punching can be used. Alternatively, these can Structures through use of metal injection molding (MIM), plastic injection molding, others Forms of casting or be formed by many other means.

Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung schaffen glatte Strömungspfade und hochverzweigte Strömungsmuster, in welchen sich Kühlmaterialien bewegen. Solche Strukturen reduzieren die Belastung der Pumpen, welche das Kühlmaterial durch den Wärmetauscher pumpen. Das Verfahren zum Herstellen von Wärmetauschern gemäß den Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist relativ preiswert. Ein Naßätzen ist ein chemischer Ätzprozeß, welcher bevorzugt nasse Chemikalien verwendet, um grabenartige Ausnehmungen zu bilden, welche letztlich die Strömungspfade bilden. Die Verwendung von nassen Chemikalien ist billig und schnell verglichen mit anderen Verfahren zur Herstellung entsprechender Einrichtungen. Die vorliegende Erfindung kann daher verwendet werden, um auf billige Weise Wärmetauscher zum Kühlen verschiedener Vorrichtungen herzustellen, wie Halbleitereinrichtungen, Motoren, lichtemittierende Einrichtungen, Batterien, Wände von Verfahrenskammern, MEMS, und jegliche Vorrichtung, welche Wärme erzeugt. Viele Formen von Kühlmaterialien können durch die Wärmetauscher durchströmt werden, einschließlich – ohne hierauf beschränkt zu sein – Flüssigkeiten wie Wasser, Luft, andere Gase, Dämpfe, Kühlmittel wie Freon oder andere Materialien oder Kombinationen von Materialien, welche Wärme absorbieren und effizient transportieren können.Heat exchangers according to the present invention provide smooth flow paths and highly branched flow patterns in which cooling materials move. Such structures reduce the load on the pumps which pump the cooling material through the heat exchanger. The method of manufacturing heat exchangers according to the embodiments of the present invention is relatively inexpensive. Wet etching is a chemical etching process which preferably uses wet chemicals to form trench-like recesses which ultimately form the flow paths. The use of wet chemicals is cheap and quick compared to other methods of making such devices. The present invention can therefore be used to inexpensively produce heat exchangers for cooling various devices, such as semiconductor devices, motors, light emitting devices, batteries, process chamber walls, MEMS, and any device that generates heat. Many forms of cooling materials can be affected by the heat Metals are traversed, including but not limited to, liquids such as water, air, other gases, vapors, refrigerants such as Freon or other materials, or combinations of materials that can absorb and efficiently transport heat.

3B zeigt eine Explosionsdarstellung des alternativen Drei-Etagen-Wärmetauschers 100 mit der alternativen Verteilerschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. Die alternative Ausgestaltung, wie sie in 3B gezeigt ist, ist ein Wärmetauscher 100 mit drei Niveaus, welcher eine Grenzschicht bzw. -lage 102, wenigstens eine Zwischenschicht bzw. -lage 104 und wenigstens eine Verteilerschicht bzw. -lage 106 aufweist. Alternativ ist der Wärmetauscher 100 ein Zwei-Niveau-Apparat, welcher die Zwischenschicht 102 und die Verteilerschicht 106 aufweist. 3B shows an exploded view of the alternative three-level heat exchanger 100 with the alternative distribution layer according to the present invention. The alternative embodiment, as in 3B is shown is a heat exchanger 100 with three levels, which is a boundary layer 102 , at least one intermediate layer or layer 104 and at least one distribution layer 106 having. Alternatively, the heat exchanger 100 a two-level apparatus, which is the intermediate layer 102 and the distribution layer 106 having.

3A zeigt eine Draufsicht auf die alternative Verteilerschicht 106 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Verteilerschicht 106 weist insbesondere, wie in 3B gezeigt ist, vier Seiten auf sowie eine Oberseite 130 und eine Bodenseite 132. Die Oberseite 130 ist jedoch in 3A entfernt, um die Arbeitsweise der Verteilerschicht 106 darzustellen und zu beschreiben. Wie in 3A gezeigt ist, hat die Verteilerschicht 106 eine Anzahl von Kanälen bzw. Passagen 116, 118, 120, 122 sowie darin ausgebildete Anschlüsse 108 und 109. Die Finger 118, 120 erstrecken sich vollständig durch den Körper der Verteilerschicht 106 in Z-Richtung, wie in 3B gezeigt ist. Alternativ erstrecken sich die Finger 118 und 120 teilweise durch die Verteilerschicht 106 in Z-Richtung und haben Öffnungen, wie in 3A gezeigt ist. Weiterhin erstrecken sich Passagen 116 und 122 teilweise durch die Verteilerschicht 106. Die verbleibenden Bereiche zwischen den Einlaß- und Auslaßpassagen 116, 120, die mit 107 bezeichnet sind, erstrecken sich von der Oberseite 130 zur Bodenfläche 132 und bilden den Körper der Verteilerschicht 106. 3A shows a plan view of the alternative distribution layer 106 according to the present invention. The distribution layer 106 in particular, as in 3B is shown, four sides as well as a top 130 and a bottom side 132 , The top 130 is however in 3A removed the operation of the distribution layer 106 to represent and describe. As in 3A has the distributor layer 106 a number of channels or passages 116 . 118 . 120 . 122 and connections formed therein 108 and 109 , The finger 118 . 120 extend completely through the body of the manifold layer 106 in the Z direction, as in 3B is shown. Alternatively, the fingers extend 118 and 120 partly through the distributor layer 106 in z-direction and have openings, as in 3A is shown. Furthermore passages extend 116 and 122 partly through the distributor layer 106 , The remaining areas between the inlet and outlet passages 116 . 120 , with 107 are designated, extending from the top 130 to the floor area 132 and form the body of the manifold layer 106 ,

Wie in 3A gezeigt ist, tritt das Fluid über den Einlaßanschluß 108 in die Verteilerschicht 106 ein und strömt entlang des Einlaßkanals 116 zu verschiedenen Fingern 118, welche von dem Kanal 116 in verschiedenen Richtungen in der X- und/oder Y-Richtung abzweigen, um Fluid zu ausgewählten Bereichen der Grenzschicht 102 zu bringen. Die Finger 118 sind in unterschiedlichen, vorgegebenen Richtungen angeordnet, um Fluid zu den Stellen der Grenzschicht 102 zu bringen, welche Bereichen entsprechen, die an oder nahe den Heißstellen der Wärmequelle liegen. Diese Stellen der Grenzschicht 102 sind nachstehend als Grenzschicht-Heißstellenbereiche bezeichnet. Die Finger sind so ausgebildet, daß sie sowohl stationär als auch temporär variierende Grenzschicht-Heißstellenbereiche kühlen. Wie in 3A dargestellt ist, sind die Kanäle 116, 122 und die Finger 118, 120 in der X- und/oder Y-Richtung in der Verteilerschicht 106 angeordnet. Demgemäß gestatten die verschiedenen Richtungen der Kanäle 116, 122 und der Finger 118, 120 eine Anlieferung von Fluid, um Heißstellen der Wärmequelle 99 zu kühlen und/oder den Druckabfall innerhalb des Wärmetauschers 100 zu minimalisieren. Alternativ sind die Kanäle 116, 122 und Finger 118, 120 periodisch in der Verteilerschicht 106 angeordnet und bilden ein Muster, wie es in dem in 5 gezeigten Beispiel ausgebildet ist.As in 3A is shown, the fluid passes through the inlet port 108 into the distribution layer 106 and flows along the inlet channel 116 to different fingers 118 which of the channel 116 branch off in different directions in the X and / or Y direction to deliver fluid to selected areas of the interface 102 bring to. The finger 118 are arranged in different, predetermined directions to fluid to the locations of the boundary layer 102 to bring which areas correspond to, which are at or near the hot spots of the heat source. These sites of the boundary layer 102 hereinafter referred to as boundary layer hot spot areas. The fingers are configured to cool both stationary and temporary varying boundary layer hot spots. As in 3A is shown, are the channels 116 . 122 and the fingers 118 . 120 in the X and / or Y direction in the manifold layer 106 arranged. Accordingly, the different directions of the channels allow 116 . 122 and the finger 118 . 120 a delivery of fluid to hot spots of the heat source 99 to cool and / or the pressure drop within the heat exchanger 100 to minimize. Alternatively, the channels 116 . 122 and fingers 118 . 120 periodically in the distribution layer 106 arranged and form a pattern, as in the in 5 shown example is formed.

Die Anordnung wie auch die Dimensionen der Finger 118, 120 sind im Lichte der Heißstellen der Wärmequelle 99 bestimmt, welche gekühlt werden sollen. Die Stellen der Heißstellen wie auch das Wärmeaufkommen, welches nahe oder an einer Heißstelle erzeugt wird, werden verwendet, um die Verteilerschicht 106 so zu konfigurieren, daß die Finger 118, 120 oberhalb oder benachbart zu den Grenzschicht-Heißstellenbereichen in der Grenzschicht 102 plaziert sind. Die Verteilerschicht 106 gestattet bevorzugt einem Ein-Phasen-Fluid und/oder einem Zwei-Phasen-Fluid zu der Grenzschicht 102 zu zirkulieren, ohne einen wesentlichen Druckverlust bzw. Druckabfall innerhalb des Wärmetauschers 100 zu bewirken. Die Fluidanlieferung an die Grenzschicht-Heißstellenbereiche erzeugt eine gleichförmige Temperatur an dem Grenzschicht-Heißstellenbereich wie auch an Bereichen der Wärmequelle, die benachbart zu den Grenzschicht-Heißstellenbereichen angeordnet sind.The arrangement as well as the dimensions of the fingers 118 . 120 are in the light of the hot spots of the heat source 99 determines which ones should be cooled. The hot spot locations as well as the heat generated near or at a hot spot are used around the manifold layer 106 to configure so that the fingers 118 . 120 above or adjacent to the interface hot spot areas in the boundary layer 102 are placed. The distribution layer 106 preferably permits a single-phase fluid and / or a two-phase fluid to the boundary layer 102 to circulate without a significant pressure loss or pressure drop within the heat exchanger 100 to effect. Fluid delivery to the interface hot spot areas creates a uniform temperature at the interface hot spot area as well as at areas of the heat source that are adjacent to the interface hot spot areas.

Die Dimensionen wie auch die Anzahl von Kanälen 116 und Fingern 118 hängen von einer Anzahl von Faktoren ab. Bei einer Ausgestaltung haben die Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 die gleichen Breitendimensionen. Alternativ haben die Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 unterschiedliche Breitendimensionen. Die Breitendimensionen der Finger 118, 120 liegen innerhalb eines Bereiches von (einschließlich) 0,25-0,50 mm. Bei einer Ausgestaltung haben die Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 die gleichen Längen- und Tiefendimensionen. Alternativ haben die Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 unterschiedliche Längen- und Tiefendimensionen. In einer anderen Ausgestaltung haben die Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 über die Länge der Finger variierende Breitendimensionen. Die Längendimensionen der Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 liegen innerhalb eines Bereiches von (einschließlich) 0,5 mm bis zum Dreifachen der Größe der Länge der Heizquelle. Weiterhin haben die Finger 118, 120 eine Höhen- bzw. Tiefendimension innerhalb eines Bereiches (einschließlich) 0,25-0,50 mm. Weiterhin sind alternativ weniger als 10 oder mehr als 30 Finger pro Zentimeter in der Verteilerschicht 106 vorgesehen. Es ist jedoch für einen Fachmann erkennbar, daß auch eine Anordnung zwischen 10 und 30 Fingern pro Zentimeter in der Verteilerschicht möglich ist.The dimensions as well as the number of channels 116 and fingers 118 depend on a number of factors. In one embodiment, the inlet and outlet fingers 118 . 120 the same width dimensions. Alternatively, the inlet and outlet fingers 118 . 120 different width dimensions. The width dimensions of the fingers 118 . 120 are within a range of (inclusive) 0.25-0.50 mm. In one embodiment, the inlet and outlet fingers 118 . 120 the same length and depth dimensions. Alternatively, the inlet and outlet fingers 118 . 120 different length and depth dimensions. In another embodiment, the inlet and outlet fingers 118 . 120 across the length of the fingers varying width dimensions. The length dimensions of the inlet and outlet fingers 118 . 120 are within a range of (inclusive) 0.5 mm to three times the size of the length of the heat source. Continue to have the fingers 118 . 120 a height or depth dimension within a range (inclusive) 0.25-0.50 mm. Furthermore, alternatively, less than 10 or more than 30 fingers per centimeter are in the manifold layer 106 intended. However, it will be apparent to one skilled in the art that an arrangement of between 10 and 30 fingers per centimeter in the manifold layer is possible.

Es ist innerhalb der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Geometrien der Finger 118, 120 und der Kanäle 116, 122 in einer nicht-periodischen Anordnung vorzunehmen, um ein Kühlen von Heißstellenbereichen der Wärmequelle zu optimieren. Um eine gleichmäßige Temperatur über die Wärmequelle 99 zu erzielen, kann die räumliche Verteilung der Wärmeübertragung auf das Fluid der räumlichen Verteilung der Wärmeerzeugung entsprechen. Wenn das Fluid entlang der Grenzschicht durch die Mikrokanäle 110 strömt, steigt seine Temperatur an und beginnt unter Zwei-Phasen-Bedingungen zu verdampfen. Demgemäß unterliegt das Fluid einer signifikanten Expansion, welche in einer großen Erhöhung der Geschwindigkeit resultiert. Allgemein wird die Wärmeübertragung von der Grenzschicht auf das Fluid bei hoher Strömungsgeschwindigkeit verbessert. Demgemäß ist es möglich, die Effizienz der Wärmeübertragung auf das Fluid durch Anpassung der Querschnittsdimensionen der Fluid- Anlieferungs- und -Entfernungsfinger 118, 120 und Kanäle 116, 122 in dem Wärmetauscher 100 entsprechend anzupassen.It is within the present invention to provide the geometries of the fingers 118 . 120 and the channels 116 . 122 in a non-periodic arrangement to optimize cooling of hot spot areas of the heat source. To get a uniform temperature over the heat source 99 To achieve the spatial distribution of heat transfer to the fluid of the spatial distribution of heat generation. When the fluid along the boundary layer through the microchannels 110 As its temperature rises, it begins to evaporate under two-phase conditions. Accordingly, the fluid undergoes significant expansion resulting in a large increase in speed. Generally, heat transfer from the boundary layer to the fluid is improved at high flow rates. Accordingly, it is possible to increase the efficiency of heat transfer to the fluid by adjusting the cross-sectional dimensions of the fluid delivery and removal fingers 118 . 120 and channels 116 . 122 in the heat exchanger 100 adjust accordingly.

Beispielsweise kann ein bestimmter Finger für eine Wärmequelle ausgebildet werden, an welcher nahe des Einlasses eine höhere Wärmeerzeugung erfolgt. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, einen größeren Querschnitt für die Bereiche der Finger 118, 120 und Kanäle 116, 122 dort vorzusehen, wo eine Mischung von Flüssigkeit und Dampf erwartet wird. Obwohl dieses nicht gezeigt ist, kann ein Finger so ausgebildet sein, daß er mit einem kleinen Querschnittsbereich am Einlaß beginnt, um eine hohe Geschwindigkeit der Fluidströmung zu bewirken. Der betreffende Finger oder Kanal kann auch so ausgestaltet werden, daß er sich auf einen größeren Querschnitt an einem stromabwärts gelegenen Auslaß erweitert, um eine Strömung mit geringerer Geschwindigkeit zu bewirken. Diese Ausbildung der Finger oder Kanäle ermöglicht es dem Wärmetauscher, den Druckverlust zu minimalisieren, und die Heißstellen-Kühlung in Bereichen zu optimieren, in welchen das Fluid bzgl. eines Volumens, seiner Beschleunigung und Geschwindigkeit aufgrund einer Umformung aus einer Flüssigkeit in Dampf in eine Zwei-Phasen-Strömung ansteigt.For example, a particular finger may be formed for a heat source at which higher heat generation occurs near the inlet. Furthermore, it may be advantageous to have a larger cross section for the areas of the fingers 118 . 120 and channels 116 . 122 to provide where a mixture of liquid and vapor is expected. Although not shown, a finger may be configured to start with a small cross-sectional area at the inlet to effect a high velocity fluid flow. The subject finger or channel may also be configured to expand to a larger cross-section at a downstream outlet to effect a lower velocity flow. This formation of the fingers or channels allows the heat exchanger to minimize pressure loss and to optimize hot spot cooling in areas where the fluid is in volume in terms of volume, acceleration and velocity due to conversion from a liquid to steam Phase flow increases.

Weiterhin können die Finger 118, 120 und Kanäle 116, 122 so ausgebildet werden, daß sie sich entlang ihrer Länge erweitern und wieder verengen, um die Geschwindigkeit des Fluids an unterschiedlichen Stellen in dem Mikrokanal-Wärmetauscher 100 zu erhöhen. Alternativ ist es möglich, die Finger- und Kanaldimensionen von groß auf klein und wiederum zurück häufig zu variieren, um die Wärmeübertragungseffizienz an die erwartete Wärmeverteilung über die Wärmequelle 99 anzupassen. Es wird darauf verwiesen, daß die zuvor erfolgte Diskussion einer Variation der Dimensionen der Finger und Kanäle sich auch auf die anderen diskutierten Ausgestaltungen bezieht und nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt ist.Furthermore, the fingers can 118 . 120 and channels 116 . 122 be formed so that they widen and narrow along their length, the speed of the fluid at different locations in the microchannel heat exchanger 100 to increase. Alternatively, it is possible to frequently vary the finger and channel dimensions from large to small and back again to increase the heat transfer efficiency to the expected heat distribution across the heat source 99 adapt. It is to be understood that the foregoing discussion of a variation in the dimensions of the fingers and channels also applies to the other embodiments discussed and is not limited to this embodiment.

Alternativ weist die Verteilerschicht 106, wie in 3A gezeigt ist, eine oder mehrere Öffnungen 119 in den Einlaßfingern 118 auf. Bei dem Drei-Etagen-Wärmetauscher 100 strömt das Fluid, welches entlang der Finger 118 strömt, nach unten durch die Öffnung 119 in die Zwischenlage 104. Alternativ strömt das Fluid bei einem Zwei-Etagen-Wärmetauscher 100 entlang der Finger 118 nach unten durch die Öffnungen 119 direkt zu der Grenzschicht 102. Weiterhin weist die Verteilerschicht 106, wie in 3A gezeigt ist, eine Öffnung 121 in den Auslaßfingern 120 auf. Bei dem Drei-Etagen-Wärmetauscher 100 strömt das Fluid von der Zwischenschicht 104 durch die Öffnungen 121 nach oben in die Auslaßfinger 120. Alternativ strömt bei einem Zwei-Etagen-Wärmetauscher 100 das Fluid aus der Grenzschicht 102 direkt durch die Öffnungen 121 in die Auslaßfinger 120.Alternatively, the manifold layer 106 , as in 3A shown is one or more openings 119 in the inlet fingers 118 on. In the three-level heat exchanger 100 the fluid flows along the fingers 118 flows down through the opening 119 in the liner 104 , Alternatively, the fluid flows in a two-level heat exchanger 100 along the fingers 118 down through the openings 119 directly to the boundary layer 102 , Furthermore, the distribution layer 106 , as in 3A shown is an opening 121 in the outlet fingers 120 on. In the three-level heat exchanger 100 the fluid flows from the intermediate layer 104 through the openings 121 up into the outlet fingers 120 , Alternatively, flows in a two-level heat exchanger 100 the fluid from the boundary layer 102 directly through the openings 121 into the outlet fingers 120 ,

Bei der alternativen Ausgestaltung sind die Einlaß- und Auslaßfinger 118, 120 offene Kanäle, welche keine Öffnungen aufweisen. Die Bodenfläche 103 der Verteilerschicht 106 liegt bei einem Drei-Etagen-Wärmetauscher 100 an der Oberfläche der Zwischenschicht 104 an, bzw. bei einem Zwei-Etagen-Wärmetauscher gegen die Grenzschicht 102. Demgemäß strömt bei dem Drei-Etagen-Wärmetauscher 100 das Fluid frei zu und von der Zwischenlage 104 und der Verteilerschicht 106. Das Fluid wird zu und von dem entsprechenden Grenzschicht-Heißstellenbereich durch Leitungen 105 in der Zwischenlage 104 gerichtet. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die Leitungen 105 direkt zu den Fingern ausgerichtet sind, wie weiter unten beschrieben ist, oder an anderer Stelle in dem Drei-Etagen-Wärmetauschersystem positioniert sind.In the alternative embodiment, the inlet and outlet fingers 118 . 120 open channels, which have no openings. The floor area 103 the distributor layer 106 lies in a three-level heat exchanger 100 at the surface of the intermediate layer 104 on, or in a two-level heat exchanger against the boundary layer 102 , Accordingly, in the three-level heat exchanger, flows 100 the fluid is free to and from the liner 104 and the distribution layer 106 , The fluid is supplied to and from the corresponding boundary layer hot spot area through lines 105 in the liner 104 directed. It will be apparent to those skilled in the art that the lines 105 are aligned directly to the fingers, as described below, or are positioned elsewhere in the three-tier heat exchanger system.

Obwohl 3B den alternativen Drei-Etagen-Wärmetauscher 100 mit der alternativen Verteilerschicht zeigt, kann der Wärmetauscher 100 alternativ eine Zwei-Lagen-Struktur aufweisen, welche die Verteilerlage 106 und die Grenzschicht 102 aufweist, wobei ein Fluid direkt zwischen der Verteilerschicht 106 und der Grenzschicht 102 strömt, ohne die Grenzschicht 104 zu passieren. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die Konfiguration der Verteiler-, Zwischen- und Grenzschichten aus beispielhaften Zwecken gezeigt sind, und daß hierdurch die Konfiguration nicht beschränkt ist.Even though 3B the alternative three-level heat exchanger 100 with the alternative distribution layer shows, the heat exchanger 100 alternatively have a two-layer structure, which is the distribution layer 106 and the boundary layer 102 having a fluid directly between the manifold layer 106 and the boundary layer 102 flows without the boundary layer 104 to happen. It will be apparent to those skilled in the art that the configuration of the distribution, interconnect and barrier layers are shown for exemplary purposes and that the configuration is not limited thereby.

Wie in 3B gezeigt ist, weist die Zwischenschicht 104 eine Mehrzahl von Leitungen 105 auf, welche sich durch diese erstrecken. Die Einströmleitungen 105 leiten Fluid, welches aus der Verteilerschicht 106 einströmt, zu den vorgesehenen Grenzschicht-Heißstellenbereichen der Grenzschicht 102. In ähnlicher Weise kanalisieren die Öffnungen 105 auch eine Fluidströmung von der Grenzschicht 102 zu den Fluid-Auslaßanschlüssen 109. Demgemäß schafft die Zwischenschicht 104 auch eine Fluidanlieferung von der Grenzschicht 102 an den Fluid-Auslaßanschluß 109, wo der Fluid-Auslaßanschluß 108 mit der Verteilerschicht 106 kommuniziert.As in 3B is shown, the intermediate layer 104 a plurality of conduits 105 on which extend through this. The inflow lines 105 conduct fluid, which from the distributor layer 106 flows in to the designated boundary layer hot spot areas of the boundary layer 102 , Similarly, the openings channel 105 also a fluid flow from the boundary layer 102 to the fluid outlet ports 109 , Accordingly, the intermediate layer provides 104 also a fluid delivery from the boundary layer 102 to the fluid outlet port 109 where the fluid outlet port 108 with the distribution layer 106 communicated.

Die Leitungen 105 sind in der Grenzschicht 104 in einem vorgegebenen Muster positioniert, welches auf einer Anzahl von Faktoren basiert, einschließlich – jedoch nicht begrenzt auf – der Stellen der Grenzschicht-Heißstellenbereiche, der Menge der Fluidströmung, die in dem Grenzschicht-Heißstellenbereich erforderlich ist, um die Wärmequelle 99 angemessen zu kühlen, und der Temperatur des Fluids. Die Leitungen haben eine Breite von 100μ, obwohl andere Breitendimensionen bis zu mehreren Millimetern möglich sind. Weiterhin haben die Leitungen andere Dimensionen, welche wenigstens von den oben erwähnten Faktoren abhängen. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß jede Leitung 105 in der Zwischenlage 104 die gleiche Form und/oder Dimension aufweist, obwohl dieses nicht erforderlich ist. Zum Beispiel haben die Leitungen wie die oben beschriebenen Finger alternativ variierende Längen- und/oder Breitendimensionen. Weiterhin haben die Leitungen 105 eine konstante Tiefen- bzw. Höhendimension durch die Zwischenschicht 104. Alternativ haben die Leitungen 105 variierende Tiefendimensionen, wie eine trapezförmige oder düsenförmige Dimension durch die Zwischenschicht 104. Obwohl die horizontale Form der Leitungen 105 in 2C rechtwinklig gezeigt ist, können die Leitungen 105 alternativ jegliche andere Form aufweisen, einschließlich (jedoch nicht darauf beschränkt) einer kreisförmigen Form (3A), einer gekrümmten oder elliptischen Form. Alternativ sind eine oder mehrere der Leitungen 105 geformt und konturiert gemäß einem Abschnitt eines oder mehrerer der oben erwähnten Finger.The wires 105 are in the boundary layer 104 positioned in a predetermined pattern based on a number of factors including, but not limited to, the locations of the interface hot spot areas, the amount of fluid flow required in the boundary layer hot spot area around the heat source 99 to cool properly, and the temperature of the fluid. The cables have a width of 100μ, although other width dimensions up to several millimeters are possible. Furthermore, the conduits have other dimensions which depend at least on the factors mentioned above. It will be apparent to those skilled in the art that each wire 105 in the liner 104 has the same shape and / or dimension, although this is not required. For example, the leads, such as the fingers described above, alternatively have varying length and / or width dimensions. Furthermore, the lines have 105 a constant depth or height dimension through the intermediate layer 104 , Alternatively, have the wires 105 varying depth dimensions, such as a trapezoidal or nozzle-shaped dimension through the intermediate layer 104 , Although the horizontal shape of the wires 105 in 2C shown at right angles, the wires can 105 alternatively have any other shape, including (but not limited to) a circular shape ( 3A ), a curved or elliptical shape. Alternatively, one or more of the lines 105 shaped and contoured according to a portion of one or more of the above-mentioned fingers.

Die Zwischenlage 104 ist in dem Wärmetauscher 100 horizontal positioniert, wobei die Leitungen 105 vertikal positioniert sind. Alternativ ist die Zwischenlage 104 in irgendeiner anderen Richtung innerhalb des Wärmetauschers 100 positioniert, einschließlich (jedoch nicht hierauf beschränkt) diagonaler und gekrümmter Formen. Alternativ sind die Leitungen 105 innerhalb der Zwischenlage 104 horizontal, diagonal, gekrümmt oder in einer anderen Richtung positioniert. Weiterhin erstreckt sich die Zwischenlage 104 horizontal entlang der gesamten Länge des Wärmetauschers 100, wobei die Zwischenlage 104 die Grenzschicht 102 von der Verteilerschicht 106 separiert, um das Fluid zu zwingen, durch die Leitungen 105 kanalisiert zu werden. Alternativ weist ein Abschnitt des Wärmetauschers 100 keine Zwischenlage 104 zwischen der Verteilerschicht 106 und der Grenzschicht 102 auf, wobei das Fluid frei dazwischen strömen kann. Weiterhin erstreckt sich die Zwischenlage 104 alternaiv vertikal zwischen der Verteilerschicht 106 und der Grenzschicht 102, um separate bestimmte Zwischenlageabschnitte zu bilden. Alternativ erstreckt sich die Zwischenlage 104 nicht voll von der Verteilerschicht 106 zur Grenzschicht 102.The liner 104 is in the heat exchanger 100 positioned horizontally, with the lines 105 are positioned vertically. Alternatively, the liner 104 in any other direction within the heat exchanger 100 positioned, including (but not limited to) diagonal and curved shapes. Alternatively, the lines 105 inside the liner 104 horizontally, diagonally, curved or positioned in another direction. Furthermore, the intermediate layer extends 104 horizontally along the entire length of the heat exchanger 100 , where the liner 104 the boundary layer 102 from the distributor layer 106 separated to force the fluid through the lines 105 to be channeled. Alternatively, a section of the heat exchanger 100 no liner 104 between the distributor layer 106 and the boundary layer 102 on, wherein the fluid can flow freely between them. Furthermore, the intermediate layer extends 104 alternately vertically between the distributor layer 106 and the boundary layer 102 to form separate specific interlayer sections. Alternatively, the intermediate layer extends 104 not full of the distribution layer 106 to the boundary layer 102 ,

Die 3B zeigt eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausgestaltung der Grenzschicht 102 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 3B gezeigt ist, weist die Grenzschicht 102 eine Bodenfläche 103 und eine Mehrzahl von Mikrokanal-Wandungen 110 auf, wobei der Bereich zwischen den Mikrokanal-Wandungen 110 Fluid entlang eines Fluid-Strömungspfades richtet. Die Bodenfläche 103 ist eben und hat eine hohe thermische Leitfähigkeit, um eine ausreichende Wärmeübertragung von der Wärmequelle 99 zu ermöglichen. Alternativ weist die Bodenfläche 103 Tröge und/oder Scheitel auf, die so ausgebildet sind, daß sie Fluid von einer bestimmten Stelle sammeln oder abweisen. Die Mikrokanal-Wandungen 110 sind parallel konfiguriert, wie dieses in 3B gezeigt ist, wobei Fluid zwischen den Mikrokanal-Wandungen 110 entlang eines Fluidpfades strömt.The 3B shows a perspective view of another embodiment of the boundary layer 102 according to the present invention. As in 3B is shown has the boundary layer 102 a floor area 103 and a plurality of microchannel walls 110 on, being the area between the microchannel walls 110 Fluid directed along a fluid flow path. The floor area 103 is flat and has a high thermal conductivity to ensure adequate heat transfer from the heat source 99 to enable. Alternatively, the floor area indicates 103 Troughs and / or apexes adapted to collect or reject fluid from a particular location. The microchannel walls 110 are configured in parallel, like this one in 3B shown, with fluid between the microchannel walls 110 flows along a fluid path.

Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die Mikrokanal-Wandungen 110 alternativ in einer anderen Konfiguration ausgebildet werden können, abhängig von den oben diskutierten Fak toren. Beispielsweise weist die Grenzschicht 102 alternativ Nuten zwischen Abschnitten der Mikrokanal-Wandungen 110, wie dieses in 8C gezeigt ist. Weiterhin haben die Mikrokanal-Wandungen 110 Dimensionen, welche den Druckabfall bzw. die Druckdifferenz innerhalb der Grenzschicht 102 minimalisieren. Es ist auch ersichtlich, daß jegliche anderen Merkmale neben Mikrokanal-Wänden 110 ebenfalls möglich sind, einschließlich – jedoch hierauf nicht begrenzt – rauher Oberflächen und mikroporöser Strukturen, wie gesinterte Metalle und Siliziumschaum. Die parallelen Mikrokanal-Wände 110, wie sie in 3B gezeigt sind, werden jedoch beispielhaft verwendet, um die Grenzschicht 102 gemäß der vorliegenden Erfindung zu beschreiben. Alternativ haben die Mikrokanal-Wände 110 nicht-parallele Konfigurationen.It will be apparent to those skilled in the art that the microchannel walls 110 alternatively may be formed in another configuration, depending on the factors discussed above Fak. For example, the boundary layer 102 alternatively grooves between sections of the microchannel walls 110 like this one in 8C is shown. Furthermore, the microchannel walls have 110 Dimensions showing the pressure drop or pressure difference within the boundary layer 102 minimize. It can also be seen that any other features besides microchannel walls 110 are also possible, including, but not limited to, rough surfaces and microporous structures such as sintered metals and silicon foam. The parallel microchannel walls 110 as they are in 3B however, are exemplified to the boundary layer 102 to describe according to the present invention. Alternatively, have the micro-channel walls 110 non-parallel configurations.

Die Mikrokanal-Wände 110 ermöglichen dem Fluid, einem Wärmeaustausch entlang der ausgewählten Heißstellen des Grenzschicht-Heißstellenbereiches unterzogen zu werden, um die Wärmequelle 99 an dieser Stelle zu kühlen. Die Mikrokanal-Wände 110 haben eine Breitendimension innerhalb des Bereiches von 20-300 μ und eine Höhendimension innerhalb des Bereiches von 100μ bis zu 1 mm, abhängig von der Leistung der Heizquelle 99. Die Mikrokanal-Wände 110 haben eine Längendimension, welche sich zwischen 100μ und mehreren Zentimetern beläuft, abhängig von den Dimensionen der Wärmequelle sowie der Größe der Heißstellen und der Wärmeflußdichte von der Wärmequelle. Alternativ sind jegliche andere Mikrokanal-Wand-Dimensionen möglich. Die Mikrokanal-Wände 110 stehen in einem gegenseitigen Abstand von 50-500μ, abhängig von der Leistung der Wärmequelle 99, obwohl jegliche andere Trennbereichsdimensionen möglich sind.The micro-channel walls 110 allow the fluid to undergo heat exchange along the selected hot spots of the interface hot spot area around the heat source 99 to cool at this point. The micro-channel walls 110 have a width dimension within the range of 20-300 μ and a height dimension within the range of 100μ up to 1 mm, depending on the power of the heating source 99 , The micro-channel walls 110 have a length dimension that varies between 100μ and more Centimeters, depending on the dimensions of the heat source and the size of the hot spots and the heat flow density of the heat source. Alternatively, any other microchannel wall dimensions are possible. The micro-channel walls 110 are at a mutual distance of 50-500μ, depending on the power of the heat source 99 although any other separation range dimensions are possible.

Unter erneuter Bezugnahme auf die Anordnung gemäß 3B wird ausgeführt, daß die Oberseite der Verteilerschicht 106 weggeschnitten ist, um die Kanäle 116, 122 und die Finger 118, 120 innerhalb des Körpers der Verteilerschicht 106 zu zeigen. Die Stellen der Wärmequelle 99, welche mehr Wärme erzeugen, werden hierdurch als Heißstellen bezeichnet, wobei die Stellen der Wärmequelle 99, welche weniger Wärme erzeugen, hiermit als Warmstellen bezeichnet werden. Wie in 3B gezeigt ist, hat die gezeigte Wärmequelle 99 einen Heiß stellenbereich, nämlich an der Stelle A, und einen Warmstellenbereich, nämlich an der Stelle B. Die Bereiche der Grenzschicht 102, welche an den Heiß- und Warmstellen anliegen, werden demgemäß als Grenzschicht-Heißstellenbereiche bezeichnet. Wie in 3B gezeigt ist, weist die Grenzschicht 102 einen Grenzschicht-Heißstellenbereich A, auf welcher oberhalb der Stelle A angeordnet ist, und einen Grenzschicht-Warmstellenbereich B, welcher oberhalb des Bereiches B angeordnet ist.Referring again to the arrangement according to 3B is carried out that the top of the manifold layer 106 is cut away to the channels 116 . 122 and the fingers 118 . 120 within the body of the distribution layer 106 to show. The places of the heat source 99 , which generate more heat, are hereby referred to as hot spots, wherein the locations of the heat source 99 , which produce less heat, hereby referred to as hot spots. As in 3B is shown has the heat source shown 99 a Hotstellenbereich, namely at the point A, and a hot spot area, namely at the point B. The areas of the boundary layer 102 which abut the hot and hot spots are accordingly referred to as boundary layer hot spots. As in 3B is shown has the boundary layer 102 a boundary layer hot spot area A, on which is located above the point A, and a boundary layer hot spot area B, which is located above the area B.

Wie in den 3A und 3B gezeigt ist, tritt das Fluid zunächst durch den Einlaßanschluß 108 in den Wärmetauscher 100 ein. Das Fluid strömt sodann in einen Einlaßkanal 116. Alternativ weist der Wärmetauscher 100 mehr als einen Einlaßkanal 116 auf. Wie in den 3A und 3B gezeigt ist, strömt das Fluid entlang des Einlaßkanals 116 von dem Einlaßanschluß 108 zunächst und verzweigt sich durch Finger 118D. Weiterhin strömt das Fluid entlang des Restes des Einlaßkanals 116 zu individuellen Fingern 118B und 118C etc..As in the 3A and 3B is shown, the fluid first passes through the inlet port 108 in the heat exchanger 100 one. The fluid then flows into an inlet channel 116 , Alternatively, the heat exchanger 100 more than one inlet channel 116 on. As in the 3A and 3B is shown, the fluid flows along the inlet channel 116 from the inlet port 108 first and branches by fingers 118D , Furthermore, the fluid flows along the remainder of the inlet channel 116 to individual fingers 118B and 118C Etc..

In 3B wird das Fluid dem Grenzschicht-Heißstellenbereich A durch Strömen durch die Finger 118A zugeführt, wobei das Fluid durch Finger 118A zu der Zwischenlage 104 nach unten strömt. Das Fluid strömt sodann durch die Einlaßleitung 105A, die unter dem Finger 118A positioniert ist, zu der Grenzschicht 102, wobei das Fluid einem thermischen Austausch mit der Wärmequelle 99 unterworfen wird. Wie beschrieben, sind die Mikrokanäle in der Grenzschicht 102 in jeglicher Richtung auszubilden. Demgemäß sind die Mikrokanäle 111 in dem Grenzschichtbereich A rechtwinklig zu dem Rest der Mikrokanäle 110 in der Grenzschicht 102 positioniert. Demgemäß strömt das Fluid von der Leitung 105A entlang der in 3B gezeigten Mikrokanäle 111, obwohl die Fluidströmung in anderen Richtungen entlang der verbleibenden Bereiche der Grenzschicht 102 möglich wäre. Die erwärmte Flüssigkeit bewegt sich sodann aufwärts durch die Leitung 105B zu dem Auslaßfinger 120A.In 3B the fluid becomes the boundary layer hot spot area A by flowing through the fingers 118A supplied, wherein the fluid by fingers 118A to the liner 104 flows down. The fluid then flows through the inlet conduit 105A that under the finger 118A is positioned to the boundary layer 102 wherein the fluid undergoes thermal exchange with the heat source 99 is subjected. As described, the microchannels are in the boundary layer 102 to train in any direction. Accordingly, the microchannels 111 in the boundary layer region A at right angles to the rest of the microchannels 110 in the boundary layer 102 positioned. Accordingly, the fluid flows from the conduit 105A along the in 3B shown microchannels 111 Although, the fluid flow in other directions along the remaining areas of the boundary layer 102 it is possible. The heated liquid then moves upwardly through the conduit 105B to the outlet finger 120A ,

In ähnlicher Weise strömt Fluid durch die Finger 118E und 118F in Z-Richtung nach unten zu der Zwischenlage 104. Das Fluid strömt sodann durch die Einlaßleitung 105C in Z-Richtung nach unten zu der Grenzschicht 102. Das erwärmte Fluid bewegt sich sodann aufwärts in Z-Richtung aus der Grenzschicht 102 durch die Auslaßleitung 105D zu den Auslaßfingern 120E und 120F. Der Wärmetauscher 100 entfernt das in der Verteilerschicht 106 erwärmte Fluid über die Auslaßfinger 120, wobei die Auslaßfinger 120 mit dem Auslaßkanal 122 kommunizieren. Der Auslaßkanal 122 ermöglicht dem Fluid, aus dem Wärmetauscher durch einen Auslaßanschluß 109 zu strömen.Similarly, fluid flows through the fingers 118E and 118F in Z-direction down to the liner 104 , The fluid then flows through the inlet conduit 105C in Z direction down to the boundary layer 102 , The heated fluid then moves upwardly in the Z direction from the boundary layer 102 through the outlet pipe 105D to the outlet fingers 120E and 120F , The heat exchanger 100 remove this in the manifold layer 106 heated fluid through the outlet fingers 120 , wherein the outlet fingers 120 with the outlet channel 122 communicate. The outlet channel 122 allows the fluid from the heat exchanger through an outlet port 109 to stream.

Es ist bevorzugt, daß die Einström- und Ausströmleitungen 105 auch direkt oder annähernd direkt über den entsprechenden Grenzschicht-Heißstellenbereichen positioniert sind, um Fluid direkt den Heißstellen der Wärmequelle 99 zuzuführen. Weiterhin ist jeder Auslaßfinger 120 so konfiguriert, daß er möglichst nahe zu einem entsprechenden Einlaßfinger 118 für einen bestimmten Grenzflächen-Heißstellenbereich positioniert ist, um den dazwischen stattfindenden Druckverlust zu minimalisieren. Demgemäß tritt Fluid in die Grenzschicht 102 über die Einlaßfinger 118A ein und strömt über die geringstmögliche Entfernung längs der Bodenfläche 103 der Grenzschicht 102 bevor sie die Grenzschicht 102 zu dem Auslaßfinger 120A verläßt. Es ist ersichtlich, daß die Größe des Abstandes über welchen das Fluid entlang der Bodenfläche 103 strömt, in adäquater Weise Wärme entfernt, welche von der Wärmequelle 99 erzeugt worden ist, ohne einen unnötig großen Druckverlust zu erzeugen. Weiterhin sind, wie in den 3A und 3B gezeigt ist, die Ecken der Finger 118, 120 gekrümmt, um den Druckverlust des entlang der Finger 118 strömenden Fluids zu reduzieren.It is preferred that the inflow and outflow conduits 105 are also positioned directly or approximately directly over the respective boundary layer hot spot areas to direct fluid directly to the hot spots of the heat source 99 supply. Furthermore, each outlet finger 120 configured to be as close as possible to a corresponding inlet finger 118 for a given interface hot spot area to minimize the pressure loss therebetween. Accordingly, fluid enters the boundary layer 102 over the inlet fingers 118A and flows along the bottom surface for the shortest possible distance 103 the boundary layer 102 before they reach the boundary layer 102 to the outlet finger 120A leaves. It can be seen that the size of the gap above which the fluid is along the bottom surface 103 flows, adequately removes heat, which from the heat source 99 has been produced without generating an unnecessarily large pressure loss. Furthermore, as in the 3A and 3B shown is the corners of the fingers 118 . 120 curved to the pressure loss of the along the fingers 118 to reduce flowing fluid.

Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die in den 3A und 3B gezeigte Konfiguration der Verteilerschicht 106 lediglich beispielhaften Zwecken dient. Die Konfiguration der Kanäle 116 und Finger 118 in der Verteilerschicht 106 hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, einschließlich (jedoch nicht hierauf beschränkt) der Stellen der Grenzschicht-Heißstellenbereiche, des Umfangs der Strömung zu und von den Grenzschicht-Heißstellenbereichen wie auch von dem Umfang der durch die Wärmequelle in den Grenzschicht-Heißstellenbereichen erzeugten Wärme. Beispielsweise weist eine mögliche Konfiguration der Verteilerschicht 106 ein miteinander verbundenes Muster von parallelen Einlaß- und Auslaßfingern auf, welches alternativ entlang der Breite der Verteilerschicht ausgebildet ist, wie in den 47A gezeigt und weiter unten diskutiert ist. Nichts desto weniger ist jegliche andere Konfiguration von Kanälen 116 und Fingern 118 möglich.It will be apparent to those skilled in the art that in the 3A and 3B shown configuration of the distribution layer 106 serves merely exemplary purposes. The configuration of the channels 116 and fingers 118 in the distribution layer 106 depends on a number of factors including (but not limited to) the locations of the interface hot spot areas, the amount of flow to and from the interface hot spot areas, as well as the amount of heat generated by the heat source in the boundary layer hot spot areas. For example, one possible configuration of the manifold layer 106 an interconnected pattern of parallel inlet and outlet fingers, which is alternatively formed along the width of the manifold layer; like in the 4 - 7A shown and discussed below. Nevertheless, any other configuration of channels is 116 and fingers 118 possible.

4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer alternativen Verteilerschicht 406 gemäß dem Wärmetauscher der vorliegenden Erfindung. Die Verteilerschicht 406 in 4 umfaßt eine Mehrzahl von miteinander verflochtenen bzw. verbundenen parallelen Fluid-Fingern 411, 412, welche einem Ein-Phasen- und/oder Zwei-Phasen-Fluid ermöglichen, ohne einen wesentlichen Druckabfall innerhalb des Wärmetauschers 400 zu der Grenzschicht 402 zu zirkulieren. Wie in 8 gezeigt ist, sind die Einlaßfinger 411 alternativ zu den Auslaßfingern 412 angeordnet. Es ist jedoch für einen Fachmann ersichtlich, daß eine gewisse Anzahl von Einlaß- oder Auslaßfingern benachbart zu einander angeordnet werden kann und dabei nicht auf die alternative Konfiguration gemäß 4 beschränkt ist. Weiterhin sind die Finger alternativ so ausgebildet, daß sich ein paralleler Finger von einem Finger aus verzweigt oder mit einem anderen parallelen Finger verbunden ist. Demgemäß ist es möglich, mehr Auslaßfinger als Einlaßfinger zu haben und umgekehrt. 4 shows a perspective view of an alternative distribution layer 406 according to the heat exchanger of the present invention. The distribution layer 406 in 4 includes a plurality of interconnected parallel fluid fingers 411 . 412 which enable one-phase and / or two-phase fluid without a substantial pressure drop within the heat exchanger 400 to the boundary layer 402 to circulate. As in 8th are shown are the inlet fingers 411 alternatively to the outlet fingers 412 arranged. However, it will be apparent to one of ordinary skill in the art that a number of inlet or outlet fingers may be disposed adjacent to each other, not the alternative configuration shown in FIG 4 is limited. Furthermore, the fingers are alternatively formed so that a parallel finger is branched from one finger or connected to another parallel finger. Accordingly, it is possible to have more outlet fingers than inlet fingers and vice versa.

Die Einlaßfinger bzw. Passagen 411 führen das in den Wärmetauscher eintretende Fluid der Grenzschicht 402 zu, und die Auslaßfinger bzw. Passagen 412 entfernen das Fluid von der Grenzschicht 402, welches sodann aus dem Wärmetauscher 400 austritt. Die gezeigte Konfiguration der Verteilerschicht 406 ermöglicht es dem Fluid, in die Grenzschicht 402 einzutreten und über eine sehr kurze Distanz in der Grenzschicht 402 zu strömen, bevor es in die Auslaßpassage 412 eintritt. Die wesentlich verminderte Länge, über welche das Fluid entlang der Grenzschicht 402 strömt, vermindert den Druckabfall in dem Wärmetauscher 400 wesentlich.The inlet fingers or passages 411 lead the entering into the heat exchanger fluid of the boundary layer 402 to, and the Auslaßfinger or passages 412 remove the fluid from the boundary layer 402 , which then from the heat exchanger 400 exit. The shown configuration of the distribution layer 406 allows the fluid to enter the boundary layer 402 to enter and over a very short distance in the boundary layer 402 to flow before entering the outlet passage 412 entry. The significantly reduced length over which the fluid travels along the boundary layer 402 flows, reduces the pressure drop in the heat exchanger 400 essential.

Wie in den 45 gezeigt ist, weist die alternative Verteilerschicht 406 eine Passage 414 auf, welche mit zwei Einlaßpassagen 411 kommuniziert und eine Fluidströmung zu ihr be wirkt. Wie in den 8, 9 gezeigt ist, weist die Verteilerschicht 406 drei Auslaßpassagen 412 auf, welche mit der Passage 418 kommunizieren. Die Passagen 414 in der Verteilerschicht 406 weisen eine flache bzw. ebene Bodenfläche auf, welche das Fluid zu den Fingern 411, 412 kanalisiert. Alternativ hat die Passage 414 eine gewisse Neigung, welche ein Kanalisieren des Fluids zu ausgewählten Fluidpassagen 411 unterstützt. Alternativ weist die Einlaßpassage 414 eine oder mehrere Öffnungen an ihrer Bodenfläche auf, welche es einem Teil des Fluids ermöglicht, nach unten zu der Grenzschicht 402 zu strömen. In ähnlicher Weise hat die Passage 418 in der Verteilerschicht eine flache bzw. ebene Bodenfläche, welche das Fluid enthält und das Fluid zu dem Anschluß 408 kanalisiert. Alternativ hat die Passage 418 eine gewisse Neigung, welche das Kanalisieren des Fluids zu ausgewählten Auslaßanschlüssen 408 unterstützt. Weiterhin haben die Passagen 414, 418 eine Breitendimension von etwa 2 mm, obwohl jegliche andere Breitendimensionen alternativ möglich sind.As in the 4 - 5 is shown has the alternative distribution layer 406 a passage 414 on, which with two inlet passages 411 communicates and a fluid flow to her be acts. As in the 8th . 9 is shown has the manifold layer 406 three outlet passages 412 on which with the passage 418 communicate. The passages 414 in the distribution layer 406 have a flat bottom surface which conveys the fluid to the fingers 411 . 412 channeled. Alternatively, the passage has 414 a certain inclination, which is channeling the fluid to selected fluid passages 411 supported. Alternatively, the inlet passage 414 one or more openings at its bottom surface, which allows a portion of the fluid, down to the boundary layer 402 to stream. Similarly, the passage has 418 in the manifold layer, a flat bottom surface containing the fluid and the fluid to the port 408 channeled. Alternatively, the passage has 418 some inclination, which channeling the fluid to selected outlet ports 408 supported. Continue to have the passages 414 . 418 a width dimension of about 2 mm, although any other width dimensions are alternatively possible.

Die Passagen 414, 418 kommunizieren mit Anschlüssen 408, 409, wobei die Anschlüsse an Fluidlinien in einem Kühlsystem angekuppelt sind. Die Verteilerlage 406 weist horizontal konfigurierte Fluidanschlüsse 408, 409 auf. Alternativ weist die Verteilerschicht 406 vertikale und/oder diagonal konfigurierte Fluidanschlüsse 408, 409 auf, wie unten diskutiert ist, obwohl dieses in 47 nicht dargestellt ist. Alternativ weist die Verteilerschicht 406 keine Passage 414 auf. Demgemäß wird das Fluid direkt von den Anschlüssen 408 den Fingern 411 zugeführt. Es wird erneut darauf verwiesen, daß die Verteilerschicht 411 alternativ keine Passage 418 aufweist, wobei das Fluid in den Fingern 412 direkt aus dem Wärmetauscher 400 durch Anschlüsse 408 strömt. Es ist ersichtlich, daß jegliche Anzahl von Anschlüssen alternativ verwendet werden kann, obwohl zwei Anschlüsse 408 in Verbindung mit den Passagen 414, 418 gezeigt sind.The passages 414 . 418 communicate with connections 408 . 409 wherein the ports are coupled to fluid lines in a cooling system. The distribution situation 406 has horizontally configured fluid connections 408 . 409 on. Alternatively, the manifold layer 406 vertical and / or diagonally configured fluid connections 408 . 409 as discussed below, although this is in 4 - 7 not shown. Alternatively, the manifold layer 406 no passage 414 on. Accordingly, the fluid is directly from the ports 408 the fingers 411 fed. It is again referred to that the distribution layer 411 alternatively no passage 418 having the fluid in the fingers 412 directly from the heat exchanger 400 through connections 408 flows. It will be appreciated that any number of terminals may alternatively be used, although two terminals 408 in connection with the passages 414 . 418 are shown.

Die Einlaßpassagen 411 haben Dimensionen, welche dem Fluid gestatten, zu der Grenzschicht zu strömen, ohne einen großen Druckverlust entlang der Passagen 411 zu erzeugen. Die Einlaßpassagen 411 haben eine Breitendimension im Bereich von einschließlich 0,25- 5,00 mm, obwohl jegliche andere Breitendimensionen alternativ möglich sind. Weiterhin haben die Einlaßpassagen 411 eine Längendimension im Bereich von einschließlich 0,5 mm bis zum Dreifachen der Länge der Wärmequelle. Alternativ sind andere Längendimensionen möglich. Weiterhin erstreckt sich, wie oben ausgeführt ist, die Einlaßpassage 411 nach unten zu der oder etwas oberhalb der Höhe der Mikrokanäle 410, so daß das Fluid direkt zu den Mikrokanälen 410 kanalisiert wird. Die Einlaßpassagen 411 haben eine Höhendimension im Bereich von (einschließlich) 0,25-5,00 mm. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die Passagen 411 sich nicht nach unten bis zu den Mikrokanälen 410 erstrecken, und daß jegliche andere Höhendimensionen alternativ möglich sind. Es ist für einen Fachmann ersichtlich, daß die Einlaßpassagen 411, obwohl sie die gleichen Dimensionen aufweisen, alternativ unterschiedliche Dimensionen aufweisen können. Weiterhin haben die Einlaßpassagen 411 alternativ variierende Breiten, Querschnittsdimensionen und/oder Abstände zwischen benachbarten Fingern. Insbesondere hat die Einlaßpassage 411 Bereiche mit einer größeren Breite oder Tiefen wie auch Bereiche mit engeren Breiten und Tiefen entlang ihrer Länge. Die variierenden Dimensionen ermöglichen es, daß mehr Fluid an vorgegebene Grenzschicht-Heißstellenbereiche in der Grenzschicht 402 durch weitere Abschnitte geliefert wird, während die Strömung zu Grenzschicht-Warmstellenbereichen durch die engeren Abschnitte vermindert wird.The intake passages 411 have dimensions that allow the fluid to flow to the boundary layer without a large pressure drop along the passages 411 to create. The intake passages 411 have a width dimension ranging from 0.25 to 5.00 mm, although any other width dimensions are alternatively possible. Furthermore, the inlet passages 411 a length dimension ranging from 0.5 mm to three times the length of the heat source. Alternatively, other length dimensions are possible. Furthermore, as stated above, the inlet passage extends 411 down to or slightly above the height of the microchannels 410 so that the fluid goes directly to the microchannels 410 is channeled. The intake passages 411 have a height dimension in the range of (including) 0.25-5.00 mm. It will be apparent to those skilled in the art that the passages 411 Do not go down to the microchannels 410 extend and that any other height dimensions are alternatively possible. It will be apparent to one skilled in the art that the inlet passages 411 although they have the same dimensions, they may alternatively have different dimensions. Furthermore, the inlet passages 411 alternatively varying widths, cross-sectional dimensions and / or distances between adjacent fingers. In particular, the intake passage has 411 Areas with a greater width or depth as well as areas with narrower widths and depths along their length. The varying dimensions allow more fluid to reach predetermined interface hot spot areas in the boundary layer 402 is supplied through further sections while reducing the flow to boundary layer hot spot areas through the narrower sections.

Weiterhin haben die Auslaßpassagen 412 Dimensionen, welche es dem Fluid ermöglichen, ohne Erzeugung eines großen Druckabfalls entlang der Passagen 412 zur Grenzschicht zu strömen. Die Auslaßpassagen 412 haben eine Breitendimension im Bereich von einschließlich 0,25-5,00 mm, obwohl jegliche andere Breitendimensionen alternativ möglich sind. Weiterhin haben die Auslaßpassagen 412 eine Längendimension im Bereich von einschließlich 0,5 mm bis zum Dreifachen der Länge der Wärmequelle. Weiterhin erstrecken sich die Auslaßpassagen 412 nach unten zur Höhe der Mikrokanäle 410, so daß das Fluid leicht aufwärts in die Auslaßpassagen 412 strömt, nachdem es horizontal entlang den Mikrokanälen 410 geströmt ist. Die Einlaßpassagen 411 haben eine Höhendimension im Bereich von einschließlich 0,25-5,00 mm, obwohl jegliche andere Höhendimensionen alternativ möglich sind. Obwohl die Auslaßpassagen 412 die gleichen Dimensionen haben, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß die Auslaßpassagen 412 alternativ unterschiedliche Dimensionen haben können. Die Einlaßpassagen 412 haben alternativ variierende Breiten, Querschnittsdimensionen und/oder Abstände zwischen benachbarten Fingern.Furthermore, the outlet passages 412 Dimensions that allow the fluid to flow without generating a large pressure drop along the passages 412 to flow to the boundary layer. The outlet passages 412 have a width dimension in the range of 0.25-5.00 mm inclusive, although any other width dimensions are alternatively possible. Furthermore, the outlet passages 412 a length dimension ranging from 0.5 mm to three times the length of the heat source. Furthermore, the outlet passages extend 412 down to the height of the microchannels 410 so that the fluid rises slightly up into the outlet passages 412 after flowing horizontally along the microchannels 410 has flowed. The intake passages 411 have a height dimension in the range of 0.25-5.00 mm inclusive, although any other height dimensions are alternatively possible. Although the outlet passages 412 have the same dimensions, it will be apparent to those skilled in the art that the outlet passages 412 alternatively have different dimensions. The intake passages 412 alternatively have varying widths, cross-sectional dimensions and / or distances between adjacent fingers.

Die Einlaß- und Auslaßpassagen 411, 412 sind segmentiert und unterscheiden sich voneinander, wie in den 4 und 5 gezeigt ist, wobei sich das Fluid nicht zwischen den Passagen vermischt. Wie in 8 gezeigt ist, sind insbesondere zwei Auslaßpassagen längs der äußeren Ränder der Verteilerschicht 406 angeordnet, und eine Auslaßpassage 412 ist in der Mitte der Verteilerschicht 406 angeordnet. Weiterhin sind zwei Einlaßpassagen 411 an benachbarten Seiten der mittleren Auslaßpassage 412 ausgebildet. Diese besondere Konfiguration bewirkt, daß das in die Grenzschicht 402 eintretende Fluid über einen kurzen Abstand in der Grenzschicht 402 strömt, bevor es aus der Grenzschicht 402 durch die Auslaßpassage 412 herausströmt. Es ist jedoch für den Fachmann erkennbar, daß die Einlaßpassagen und Auslaßpassagen in irgendeiner anderen geeigneten Konfiguration positioniert werden können, und daß ihre Positionierung nicht auf die gezeigte und beschriebene Konfiguration beschränkt ist. Die Anzahl von Einlaß- und Auslaßfingern 411, 412 ist größer als drei innerhalb der Verteilerschicht 406, jedoch kleiner als zehn pro Zentimeter über die Verteilerschicht 406. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß jegliche andere Anzahl von Einlaßpassagen und Auslaßpassagen verwendet werden kann, und das die Anzahl nicht auf die gezeigte und beschriebene beschränkt ist.The inlet and outlet passages 411 . 412 are segmented and different from each other, as in the 4 and 5 is shown, wherein the fluid does not mix between the passages. As in 8th In particular, two outlet passages are shown along the outer edges of the manifold layer 406 arranged, and an outlet passage 412 is in the middle of the distribution layer 406 arranged. Furthermore, there are two intake passages 411 on adjacent sides of the middle outlet passage 412 educated. This particular configuration causes that in the boundary layer 402 entering fluid over a short distance in the boundary layer 402 flows before leaving the boundary layer 402 through the outlet passage 412 flows out. However, it will be apparent to those skilled in the art that the inlet passages and outlet passages may be positioned in any other suitable configuration, and that their positioning is not limited to the configuration shown and described. The number of inlet and outlet fingers 411 . 412 is greater than three within the distribution layer 406 but less than ten per centimeter across the manifold layer 406 , It will be apparent to those skilled in the art that any other number of inlet passages and outlet passages may be used, and that the number is not limited to those shown and described.

Die Verteilerschicht 406 ist an die Zwischenschicht (nicht gezeigt) gekuppelt, wobei die Zwischenschicht (nicht gezeigt) an die Grenzschicht 402 gekuppelt ist, um einen Drei-Etagen-Wärmetauscher 400 zu bilden. Auf die hier erwähnte Zwischenschicht wird oben bei der in 3B gezeigten Ausgestaltung Bezug genommen. Die Verteilerschicht 406 wird alternativ an die Grenzschicht 402 gekuppelt und über der Grenzschicht 402 positioniert, um einen Zwei-Etagen-Wärmetauscher 400 zu bilden, wie in 7A gezeigt ist. Die 6A6C zeigen schematische Querschnittsdarstellungen der bei einem Zwei-Etagen-Wärmetauscher an die alternative Verteilerschicht 406 gekuppelten Grenzschicht 402. Speziell zeigt 6A den Querschnitt des Wärmetauschers 400 entlang der Linie A-A in 5. Weiterhin zeigt 6B den Querschnitt des Wärmetauschers 400 entlang der Linie B-B, und 6C zeigt den Querschnitt des Wärmetauschers 400 entlang der Linie C-C in 5. Wie oben ausgeführt ist, erstrecken sich die Einlaß- und Auslaßpassagen 411, 412 von der Oberseite zur Unterseite der Verteilerschicht 406. Wenn die Verteilerschicht und die Grenzschicht 402 aneinandergekuppelt sind, sind die Einlaß- und Auslaßpassagen 411, 412 an der oder etwas oberhalb der Höhe der Mikrokanäle 410 in der Grenzschicht 402. Diese Konfiguration bewirkt, daß das Fluid aus den Einlaßpassagen 411 leicht durch die Mirkokanäle 410 strömt. Weiterhin bewirkt diese Konfiguration, daß das durch die Mikrokanäle strömende Fluid leicht bzw. ohne weiteres aufwärts durch die Auslaßpassagen 412 strömt, nachdem es durch die Mikrokanäle 410 geströmt ist.The distribution layer 406 is coupled to the intermediate layer (not shown) with the intermediate layer (not shown) to the barrier layer 402 is coupled to a three-tier heat exchanger 400 to build. On the here mentioned intermediate layer is above at the in 3B shown embodiment reference. The distribution layer 406 is alternatively to the boundary layer 402 coupled and over the boundary layer 402 positioned to a two-level heat exchanger 400 to form, as in 7A is shown. The 6A - 6C show schematic cross-sectional views of the in a two-level heat exchanger to the alternative distribution layer 406 coupled boundary layer 402 , Specially shows 6A the cross section of the heat exchanger 400 along the line AA in 5 , Further shows 6B the cross section of the heat exchanger 400 along the line BB, and 6C shows the cross section of the heat exchanger 400 along the line CC in 5 , As stated above, the inlet and outlet passages extend 411 . 412 from the top to the bottom of the manifold layer 406 , When the distribution layer and the boundary layer 402 are coupled to each other, are the inlet and outlet passages 411 . 412 at or slightly above the height of the microchannels 410 in the boundary layer 402 , This configuration causes the fluid from the inlet passages 411 easy through the Mirkokanäle 410 flows. Furthermore, this configuration causes the fluid flowing through the microchannels to easily pass upwardly through the outlet passages 412 flows after passing through the microchannels 410 has flowed.

Bei der alternativen Ausgestaltung ist die Zwischenschicht 104 (3B) zwischen der Verteilerschicht 406 und der Grenzschicht 402 positioniert, obwohl dieses in den Zeichnungsfiguren nicht gezeigt ist. Die Zwischenschicht 104 (3B) kanalisiert die Fluidströmung zu bestimmten vorgegebenen Grenzschicht-Heißstellenbereichen in der Grenzschicht 402. Weiterhin kann die Zwischenschicht 104 (3B) verwendet werden, um eine gleichförmige Strömung des in die Grenzschicht 402 eintretenden Fluids zu schaffen. Auch wird die Zwischenschicht 104 dafür verwendet, Fluid zu den Grenzschicht-Heißstellenbereichen in der Grenzschicht 402 zu verbringen, um die Heißstellen adäquat zu kühlen, und eine gleichförmige Temperatur an der Wärmequelle 99 zu erzeugen. Die Einlaß- und Auslaßpassagen 411, 412 sind nahe den oder oberhalb der Heißstellen der Wärmequelle 99 positioniert, um die Heißstellen adäquat zu kühlen, obwohl dieses nicht notwendig ist.In the alternative embodiment, the intermediate layer 104 ( 3B ) between the manifold layer 406 and the boundary layer 402 although not shown in the drawing figures. The intermediate layer 104 ( 3B ) channels the fluid flow to certain predetermined boundary layer hot spot areas in the boundary layer 402 , Furthermore, the intermediate layer 104 ( 3B ) can be used to create a uniform flow in the boundary layer 402 to create incoming fluid. Also, the intermediate layer 104 used to deliver fluid to the interface hot spot areas in the boundary layer 402 to adequately cool the hot spots, and a uniform temperature at the heat source 99 to create. The inlet and outlet passages 411 . 412 are near or above the hot spots of the heat source 99 to adequately cool the hot spots, although this is not necessary.

7A zeigt eine Explosionsdarstellung der alternativen Verteilerschicht 406 mit der alternativen Grenzschicht 102 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Grenzschicht 102 weist kontinuierliche Anordnungen von Mikrokanalwänden 110 auf, wie dieses in 3B gezeigt ist. Bei der allgemeinen Betriebsweise tritt Fluid, ähnlich zu der in 3B gezeigten Verteilerschicht 106, in die Verteilerschicht 406 am Fluidanschluß 408 in die Verteilerschicht 406 ein und strömt durch die Passage 414 sowie zu den Fluid-Fingern bzw. -Passagen 411 hin. Das Fluid tritt in die Öffnung der Einlaßfinger 411 ein und strömt entlang der Finger 411 in X-Richtung, wie durch Pfeile gezeigt ist. Weiterhin strömt das Fluid nach unten in Z-Richtung zu der Grenzschicht 402, welche unterhalb der Verteilerschicht 406 positioniert ist. Wie in 7A gezeigt ist, überquert das Fluid in der Grenzschicht 402 die Bodenfläche in X- und Y-Richtung der Grenzschicht 402 und führt einen Wärmeaustausch mit der Wärmequelle 99 durch. Das erwärmte Fluid tritt aus der Grenzschicht 402 durch Aufwärtsströmen in der Z-Richtung über die Auslaßfinger 412 aus, wobei die Auslaßfinger 412 das erwärmte Fluid zu der Passage 418 in der Verteilerschicht 406 in X-Richtung kanalisieren. Das Fluid strömt sodann längs der Passage 418 und verläßt den Wärmetauscher durch Ausströmen durch den Anschluß 409. 7A shows an exploded view of the alternative distribution layer 406 with the alternative boundary layer 102 according to the present invention. The boundary layer 102 has continuous arrangements of microchannel walls 110 on, like this one in 3B is shown. In the general Be For example, fluid occurs similar to that in FIG 3B shown distribution layer 106 , in the distribution layer 406 at the fluid connection 408 into the distribution layer 406 and flows through the passage 414 as well as to the fluid fingers or passages 411 out. The fluid enters the opening of the inlet fingers 411 and flows along the fingers 411 in the X direction, as shown by arrows. Furthermore, the fluid flows down in the Z direction to the boundary layer 402 , which are below the distributor layer 406 is positioned. As in 7A shown crosses the fluid in the boundary layer 402 the bottom surface in the X and Y direction of the boundary layer 402 and performs a heat exchange with the heat source 99 by. The heated fluid exits the boundary layer 402 by flowing up in the Z direction via the outlet fingers 412 from, with the Auslaßfinger 412 the heated fluid to the passage 418 in the distribution layer 406 Channel in the X direction. The fluid then flows along the passage 418 and leaves the heat exchanger by flowing out through the port 409 ,

Die Grenzschicht, wie sie in 7A gezeigt ist, weist eine Anzahl von Nuten 416 auf, welche zwischen gruppenförmigen Anordnungen von Mikrokanälen 410 angeordnet sind, und das Kanalisieren des Fluids zu und von den Passagen 411, 412 unterstützen. Insbesondere sind die Nuten 416A direkt unterhalb der Einlaßpassagen 411 der alternativen Verteilerschicht 406 angeordnet, wobei Fluid, welches in die Grenzschicht 402 über die Einlaßpassagen 411 eintritt, direkt zu den benachbart zu den Nuten 416A angeordneten Mikrokanälen kanalisiert wird. Demgemäß ermöglichen die Nuten 416A dem Fluid, direkt in speziell vorgesehene Strömungspfade von den Einlaßpassagen 411 kanalisiert zu werden, wie in 5 gezeigt ist. In ähnlicher Weise weist die Grenzschicht 402 Nuten 416B auf, welche direkt unterhalb der Auslaßpassagen 412 in Z-Richtung positioniert sind. Demgemäß wird Fluid, welches entlang der Mikrokanäle 410 zu den Auslaßpassagen hin strömt, horizontal zu den Nuten 416B und vertikal zu der Auslaßpassage 412 oberhalb der Nuten 416B kanalisiert.The boundary layer, as in 7A is shown has a number of grooves 416 which is between grouped arrays of microchannels 410 are arranged, and the channeling of the fluid to and from the passages 411 . 412 support. In particular, the grooves 416A directly below the inlet passages 411 the alternative distribution layer 406 arranged, wherein fluid, which in the boundary layer 402 over the intake passages 411 enters, directly to the adjacent to the grooves 416A channeled microchannels is channeled. Accordingly, the grooves allow 416A the fluid, directly into specially provided flow paths from the inlet passages 411 to be channeled as in 5 is shown. Similarly, the boundary layer 402 groove 416B on which directly below the outlet passages 412 are positioned in the Z direction. Accordingly, fluid passing along the microchannels 410 flows toward the outlet passages, horizontal to the grooves 416B and vertical to the outlet passage 412 above the grooves 416B channeled.

6A zeigt den Querschnitt eines Wärmetauschers 400 mit einer Verteilerschicht 406 und einer Grenzschicht 402. Insbesondere zeigt 6A die mit den Einlaßpassagen 411 verflochtenen bzw. ineinandergreifenden Auslaßpassagen 412, wobei Fluid durch die Einlaßpassagen 411 nach unten strömt und durch die Auslaßpassagen 412 nach oben strömt. Weiterhin strömt das Fluid, wie in 6A gezeigt ist, horizontal durch die Mikrokanalwände 410, welche zwischen den Einlaßpassagen und Auslaßpassagen angeordnet und durch die Nuten 416A und 416B separiert sind. Alternativ sind die Mikrokanalwände kontinuierlich ausgebildet (3B) und nicht durch Mikrokanäle 410 separiert. Wie in 6A gezeigt ist, haben die Einlaß- und/oder Auslaßpassagen 411, 412 an ihren Enden an Stellen nahe den Nuten 416 eine gekrümmte Fläche 420. Die gekrümmte Fläche 420 leitet Fluid, welches durch die Passage 411 nach unten strömt, zu den Mikrokanälen 410, welche benachbart zu der Passage 411 angeordnet sind. Demgemäß wird das in die Grenzschicht 102 eintretende Fluid einfacher bzw. „sanfter" zu den Mikrokanälen 410 geleitet, statt direkt zu den Nuten 416A zu strömen. In ähnlicher Weise unterstützt die gekrümmte Fläche 420 in den Auslaßpassagen 412 ein Richten des Fluids aus den Mikrokanälen 410 zu der Auslaßpassage 412. Bei einer alternativen Ausgestaltung, wie sie in 7B gezeigt ist, weist die Grenzschicht 402' die oben unter Bezugnahme auf die Verteilerschicht 406 (89) diskutierten Einlaßpassagen 411' und Auslaßpassagen 412' auf. Bei der alternativen Ausgestaltung wird Fluid von dem Anschluß 408' direkt der Grenzschicht 402' zugeführt. Das Fluid strömt entlang der Passage 414' zu den Einlaßpassagen 411'. Das Fluid strömt sodann in Querrichtung entlang den Mikrokanälen 410' und unterliegt einem Wärmeaustausch mit der Wärmequelle (nicht gezeigt), und strömt zu den Auslaßpassagen 412'. Das Fluid strömt dann entlang den Auslaßpassagen 412' zu der Passage 418', wobei das Fluid die Grenzschicht 402' über den Anschluß 409' verläßt. Die Anschlüsse 408', 409' sind in der Grenzschicht 402' ausgebildet und alternativ in der Verteilerschicht 406 (7A). 6A shows the cross section of a heat exchanger 400 with a distribution layer 406 and a boundary layer 402 , In particular shows 6A the one with the intake passages 411 interleaved outlet passages 412 , wherein fluid through the inlet passages 411 flows down and through the outlet passages 412 flows upwards. Furthermore, the fluid flows as in 6A shown horizontally through the microchannel walls 410 disposed between the inlet passages and outlet passages and through the grooves 416A and 416B are separated. Alternatively, the microchannel walls are formed continuously ( 3B ) and not through microchannels 410 separated. As in 6A is shown, have the inlet and / or outlet passages 411 . 412 at their ends in places near the grooves 416 a curved surface 420 , The curved surface 420 conducts fluid through the passage 411 flows down to the microchannels 410 which are adjacent to the passage 411 are arranged. Accordingly, that gets into the boundary layer 102 incoming fluid easier or "gentle" to the micro-channels 410 directed, instead of directly to the grooves 416A to stream. Similarly, the curved surface supports 420 in the outlet passages 412 directing the fluid out of the microchannels 410 to the outlet passage 412 , In an alternative embodiment, as in 7B is shown has the boundary layer 402 ' the above with reference to the manifold layer 406 ( 8th - 9 ) discussed inlet passages 411 ' and outlet passages 412 ' on. In the alternative embodiment, fluid is removed from the port 408 ' directly the boundary layer 402 ' fed. The fluid flows along the passage 414 ' to the intake passages 411 ' , The fluid then flows transversely along the microchannels 410 ' and undergoes heat exchange with the heat source (not shown) and flows to the outlet passages 412 ' , The fluid then flows along the outlet passages 412 ' to the passage 418 ' wherein the fluid is the boundary layer 402 ' over the connection 409 ' leaves. The connections 408 ' . 409 ' are in the boundary layer 402 ' formed and alternatively in the distribution layer 406 ( 7A ).

Es ist für einen Fachmann ersichtlich, daß der Wärmetauscher alternativ in einer vertikalen Position arbeiten kann, obwohl alle Wärmetauscher in der vorliegenden Anmeldung mit horizontaler Arbeitsweise gezeigt sind. Wenn die Wärmetauscher in der vertikalen Position arbeiten, sind sie alternativ so konfiguriert, daß jede Einlaßpassage über einer benachbarten Auslaßpassage positioniert ist. Demgemäß tritt das Fluid durch die Einlaßpassagen in die Grenzschicht ein und wird auf natürliche Weise zu einer Auslaßpassage kanalisiert. Es ist auch ersichtlich, daß jegliche andere Konfiguration der Verteilerschicht und Grenzschicht alternativ verwendbar ist, wenn der Wärmetauscher in einer vertikalen Position arbeiten soll.It is for a person skilled in the art that the heat exchangers alternatively can work in a vertical position, though all heat exchangers shown in the present application with horizontal operation are. When the heat exchangers working in the vertical position, they are alternatively configured that each Intake passage above one adjacent outlet passage is positioned. Accordingly, occurs the fluid through the inlet passages into the boundary layer and naturally becomes an outlet passage channeled. It will also be apparent that any other configuration the distribution layer and boundary layer is alternatively usable when the heat exchanger to work in a vertical position.

Die 8A8C zeigen Draufsichten auf andere Ausgestaltungen des Wärmetauschers gemäß der vorliegenden Erfindung. Insbesondere zeigt 8A eine Draufsicht auf eine alternative Verteilerschicht 206 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die 8B und 8C zeigen jeweils eine Draufsicht auf eine Zwischenschicht 204 und Grenzschicht 202. Weiterhin zeigt 9A einen Drei-Etagen-Wärmetauscher, welcher die alternative Verteilerschicht 206 verwendet, während 9B einen Zwei-Etagen-Wärmetauscher zeigt, welcher die alternative Verteilerschicht 206 verwendet.The 8A - 8C show plan views of other embodiments of the heat exchanger according to the present invention. In particular shows 8A a plan view of an alternative distribution layer 206 according to the present invention. The 8B and 8C each show a plan view of an intermediate layer 204 and boundary layer 202 , Further shows 9A a three-level heat exchanger, which is the alternative distribution layer 206 used while 9B shows a two-level heat exchanger, which is the alternative distribution layer 206 used.

Wie in 8A und 9A gezeigt ist, weist die Verteilerschicht 206 mehrere Fluidanschlüsse 208 auf, welche horizontal und vertikal konfiguriert sind. Alternativ sind die Fluidanschlüsse 208 diagonal oder in irgendeiner anderen Richtung bezüglich der Verteilerschicht 206 positioniert. Die Fluidanschlüsse 208 sind an ausgewählten Stellen der Verteilerschicht 206 positioniert, um Fluid effizient an die vorgegebenen Grenzschicht-Heißstellenbereiche des Wärmetauschers 200 zu liefern. Die mehreren Fluidanschlüsse 208 schaffen einen signifikanten Vorteil, weil Fluid direkt von einem Fluidanschluß zu einem bestimmten Grenzflächen-Heißstellenbereich geliefert werden kann, ohne daß dabei dem Wärmetauscher 200 ein signifikanter Druckabfall hinzugefügt wird. Weiterhin sind die Fluidanschlüsse 208 in der Verteilerschicht 206 auch so positioniert, daß sie dem Fluid ermöglichen, an den Grenzschicht-Heißstellenbereichen über den geringsten Abstand zum Auslaßanschluß 208 zu strömen, so daß das Fluid eine gleichförmige Temperatur annimmt, während ein minimaler Druckverlust zwischen den Einlaß- und Auslaßanschlüssen 208 erfolgt. Weiterhin unterstützt die Verwendung der Verteilerschicht 206 ein Stabilisieren einer Zwei-Phasen-Strömung innerhalb des Wärmetauschers 200, wenn sie die Strömung über die Grenzschicht 202 gleichförmig verteilt. Es sei darauf verwiesen, daß der Wärmetauscher 200 alternativ mehr als eine Verteilerschicht 206 aufweisen kann, wobei eine Verteilerschicht 206 das Fluid in den und aus dem Wärmetauscher 200 leitet, während eine andere Verteilerschicht (nicht gezeigt) das Ausmaß der Fluidzirkulation zu dem Wärmetauscher 200 steuert. Alternativ zirkulieren alle der mehreren Verteilerschichten 206 Fluid zu ausgewählten entsprechenden Grenzschicht-Heißstellenbereichen in der Grenzschicht 202.As in 8A and 9A is shown has the manifold layer 206 several fluid connections 208 on, which are configured horizontally and vertically. Alternatively, the fluid connections 208 diagonal or in any other direction with respect to the manifold layer 206 positioned. The fluid connections 208 are at selected points of the distribution layer 206 positioned to efficiently deliver fluid to the predetermined boundary layer hot spot areas of the heat exchanger 200 to deliver. The multiple fluid connections 208 provide a significant advantage because fluid can be delivered directly from a fluid port to a particular interface hot spot area without affecting the heat exchanger 200 a significant pressure drop is added. Furthermore, the fluid connections 208 in the distribution layer 206 Also positioned to allow the fluid to be at the interface hot spot areas the least distance from the outlet port 208 to flow so that the fluid assumes a uniform temperature, while a minimal pressure loss between the inlet and outlet ports 208 he follows. It also supports the use of the distribution layer 206 stabilizing a two-phase flow within the heat exchanger 200 when they cross the flow over the boundary layer 202 uniformly distributed. It should be noted that the heat exchanger 200 alternatively more than one distribution layer 206 may have, wherein a distribution layer 206 the fluid in and out of the heat exchanger 200 while another manifold layer (not shown) directs the amount of fluid circulation to the heat exchanger 200 controls. Alternatively, all of the multiple distribution layers circulate 206 Fluid to selected corresponding boundary layer hot spot areas in the boundary layer 202 ,

Die alternative Verteilerschicht 206 hat Querdimensionen, welche eng mit den Dimensionen der Grenzschicht 202 übereinstimmen. Weiterhin hat die Verteilerschicht 206 die gleichen Dimensionen wie die Wärmequelle 99. Alternativ ist die Verteilerschicht 206 größer als die Wärmequelle 99. Die vertikalen Dimensionen der Verteilerschicht 206 liegen innerhalb des Bereiches von 0,1 und 10 mm. Weiterhin sind die Öffnungen in der Verteilerschicht 206, welche die Fluidanschlüsse 208 aufnehmen, innerhalb eines Bereiches zwischen 1 mm und der gesamten Breite oder Länge der Wärmequelle 99.The alternative distribution layer 206 has transverse dimensions, which are closely related to the dimensions of the boundary layer 202 to match. Furthermore, the distributor layer has 206 the same dimensions as the heat source 99 , Alternatively, the distribution layer 206 bigger than the heat source 99 , The vertical dimensions of the manifold layer 206 are within the range of 0.1 and 10 mm. Furthermore, the openings are in the manifold layer 206 which the fluid connections 208 within a range between 1 mm and the entire width or length of the heat source 99 ,

10A zeigt eine perspektivische Darstellung einer Ausgestaltung der Grenzschicht 302 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 10A gezeigt ist, weist die Grenzschicht 302 eine Anzahl von Säulen 303 auf, welche sich von der Bodenfläche 301 der Grenzschicht 302 nach oben erstrecken. Weiterhin zeigt 10A eine mikroporöse Struktur 301, welche an der Bodenfläche der Grenzschicht 302 ausgebildet ist. Es ist ersichtlich, daß die Grenzschicht 302 nur die mikroporöse Struktur 301 aufweisen kann, wie auch eine Kombination der mikroporösen Struktur mit einem anderen Merkmal der Grenzschicht (z.B. Mikrokanäle, Säulen etc.). 10A shows a perspective view of an embodiment of the boundary layer 302 according to the present invention. As in 10A is shown has the boundary layer 302 a number of columns 303 on which is different from the bottom surface 301 the boundary layer 302 extend upwards. Further shows 10A a microporous structure 301 , which are at the bottom surface of the boundary layer 302 is trained. It can be seen that the boundary layer 302 only the microporous structure 301 as well as a combination of the microporous structure with another feature of the interface (eg, microchannels, columns, etc.).

Die Grenzschicht 302 weist die Säulen 303 statt Mikrokanälen auf gemäß der Fluidströmung von den Einlaßöffnungen zu den diese umgebenden Auslaßöffnungen in der Verteilerschicht 302 (12A). Wie weiter unten in weiteren Einzelheiten diskutiert wird, strömt das Fluid nach unten zu der Grenzschicht 302 über eine Anzahl von Einlaßöffnungen, wobei das Fluid sodann aus der Grenzschicht 302 über eine Anzahl von Auslaßöffnungen austritt, welche unter einem optimalen Abstand zu den Einlaßöffnungen beabstandet sind. In anderen Worten, strömt das Fluid von jeder Einlaßöffnung zu der am nächsten gelegenen Auslaßöffnung. Bei dieser Ausgestaltung ist jede Einlaßöffnung durch Auslaßöffnungen umgeben. Demgemäß strömt das in die Grenzschicht 302 eintretende Fluid in Richtung zu den umgebenden Auslaßöffnungen. Demgemäß schaffen die Säulen 303 in der Grenzschicht 302 eine ausreichende Wärmeübertragung auf das Fluid und ermöglichen es dem Fluid mit einem geringen Druckverlust von den Einlaßöffnungen zu den Auslaßöffnungen zu strömen.The boundary layer 302 has the columns 303 instead of microchannels in accordance with the fluid flow from the inlet ports to the surrounding outlet ports in the manifold layer 302 ( 12A ). As will be discussed in more detail below, the fluid flows down to the boundary layer 302 via a number of inlet ports, the fluid then leaving the boundary layer 302 exits through a number of outlet openings, which are spaced at an optimum distance from the inlet openings. In other words, the fluid flows from each inlet port to the nearest outlet port. In this embodiment, each inlet opening is surrounded by outlet openings. Accordingly, this flows into the boundary layer 302 entering fluid toward the surrounding outlet ports. Accordingly, the columns create 303 in the boundary layer 302 sufficient heat transfer to the fluid and allow the fluid to flow with a low pressure loss from the inlet openings to the outlet openings.

Die Grenzschicht 302 weist eine dichte Anordnung von hohen, nahe benachbart angeordneten Säulen 303 auf, welche sich senkrecht von der Bodenfläche 301 aus erstrecken und mit der Bodenfläche der Verteilerschicht in Kontakt sind. Alternativ sind die Säulen 303 nicht in Kontakt mit der Bodenfläche der Verteilerschicht. Weiterhin erstreckt sich wenigstens eine der Säulen 303 alternativ unter einem Winkel zur Bodenfläche 301 der Grenzschicht 302. Die Säulen 303 stehen auch in gleichem Abstand zueinander entlang der Grenzschicht 302, so daß die Wärmeübertragungsmöglichkeiten der Grenzschicht 302 über die Bodenfläche 301 gleichförmig sind.The boundary layer 302 has a dense array of tall, closely spaced columns 303 on which is perpendicular to the floor surface 301 extend out and in contact with the bottom surface of the manifold layer. Alternatively, the columns 303 not in contact with the bottom surface of the manifold layer. Furthermore, at least one of the columns extends 303 alternatively at an angle to the ground surface 301 the boundary layer 302 , The columns 303 are also equally spaced along the boundary layer 302 , so that the heat transfer possibilities of the boundary layer 302 over the floor area 301 are uniform.

Alternativ stehen die Säulen 303 nicht in einem gleichen Abstand zueinander, wie dieses in 10B gezeigt ist, in welcher die Säulen 303 in der Mitte der Grenzschicht 302 weiter voneinander entfernt sind als die Säulen 303 an den Rändern. Diese Säulen 303 sind abhängig von den Dimensionen der Wärmequelle 99 zueinander beabstandet, sowie abhängig von dem auf das Fluid ausgeübten Strömungswiderstand und der Größe und Stellen der Heißstellen und der Wärmeflußdichte von der Wärmequelle 99. Beispielsweise bietet eine geringere Dichte der Säulen 303 der Strömung einen geringeren Widerstand, jedoch auch eine geringere Oberfläche für eine Wärmeübertragung von der Grenzschicht 302 auf das Fluid. Es wird darauf verwiesen, daß die Konfiguration der nicht-periodisch mit gegenseitigem Abstand angeordneten Säulen 303, die bei der Ausgestaltung in 10B gezeigt ist, hierauf nicht beschränkt ist, und daß andere Anordnungen abhängig von den Bedingungen der Wärmequelle wie der gewünschten Betriebsweise des Kühlsystems möglich sind.Alternatively, stand the columns 303 not at an equal distance from each other, like this one in 10B is shown, in which the columns 303 in the middle of the boundary layer 302 are farther apart than the columns 303 on the edges. These pillars 303 are dependent on the dimensions of the heat source 99 spaced from each other, and depending on the flow resistance applied to the fluid and the size and locations of the hot spots and the heat flow density from the heat source 99 , For example, provides a lower density of the columns 303 the flow has a lower resistance, but also a lower surface for heat transfer from the boundary layer 302 on the fluid. It should be noted that the configuration of the non-periodically spaced columns 303 that in the design in 10B is shown, is not limited thereto, and that other arrangements depending on the conditions of the heat source as the desired operation of the cooling system are possible.

Weiterhin sind die Säulen 303 bevorzugt als Zylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, wie dieses in 10A gezeigt ist, um dem Fluid zu ermöglichen, von den Einlaßöffnungen zu den Auslaßöffnungen mit einem geringsten Widerstand zu strömen. Die Säulen 303 können jedoch alternativ andere Formen aufweisen einschließlich – ohne hierauf beschränkt zusein – Säulen 303B mit quadratischem Querschnitt (10B), Rautenquerschnitt, elliptischem Querschnitt 303C (10C), hexagonalem Querschnitt 303D (10D) oder eine andere Form. Weiterhin kann die Grenzschicht 302 alternativ eine Kombination von unterschiedlich geformten Säulen entlang der Bodenfläche 301 aufweisen.Furthermore, the columns 303 preferably designed as a cylinder with a circular cross section, as this in 10A is shown to allow the fluid to flow from the inlet ports to the outlet ports with a least resistance. The columns 303 however, may alternatively have other shapes, including but not limited to columns 303B with square cross section ( 10B ), Diamond cross section, elliptical cross section 303C ( 10C ), hexagonal cross-section 303D ( 10D ) or another form. Furthermore, the boundary layer 302 alternatively, a combination of differently shaped columns along the bottom surface 301 exhibit.

Beispielsweise kann die Grenzschicht 302 eine Anzahl von Anordnungen rechtwinkliger Flossen bzw. Rippen 303E aufweisen, wie in 10E gezeigt ist, welche radial zueinander in ihrer betreffenden Anordnung angeordnet sind. Weiterhin kann die Grenzschicht 302 mehrere Säulen 303B aufweisen, die zwischen den Anordnungen rechtwinkliger Rippen 303E angeordnet sind. Bei einer Ausgestaltung sind die offenen kreisförmige Bereiche innerhalb der radial angeordneten rechtwinkligen Rippen 303E unterhalb jeder Einlaßöffnung angeordnet, wobei die Rippen 303E die Strömung zu den Auslaßöffnungen unterstützten. Demgemäß unterstützen die radial angeordneten Rippen 303E die Strömung dabei, den Druckabfall zu minimalisieren, während sie eine annähernd gleichförmige Verteilung des Kühlfluids durch die Grenzschicht 302 ermöglichen. Abhängig von der Größe und relativen Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnungen gibt es viele mögliche Konfigurationen der Säulen und/oder Rippen, und die Auswahl der optimalen Anordnung der Grenzschicht 302 hängt davon ab, ob das Flu id einer Ein-Phasen-Strömung oder einer Zwei-Phasen-Strömung unterworfen wird. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß die verschiedenen Konfigurationen der Säulen bzw. Stifte 303 bei jeder der hier diskutierten Ausgestaltungen und Variationen verwendet werden kann.For example, the boundary layer 302 a number of arrays of right-angled fins 303E have, as in 10E is shown, which are arranged radially to each other in their respective arrangement. Furthermore, the boundary layer 302 several columns 303B have, between the arrangements of right-angled ribs 303E are arranged. In one embodiment, the open circular regions are within the radially disposed rectangular ribs 303E arranged below each inlet opening, wherein the ribs 303E supported the flow to the outlet openings. Accordingly, the radially disposed ribs assist 303E the flow thereby minimizing the pressure drop while providing an approximately uniform distribution of the cooling fluid through the boundary layer 302 enable. Depending on the size and relative location of the inlet and outlet ports, there are many possible configurations of the columns and / or fins, and the selection of the optimal arrangement of the boundary layer 302 depends on whether the fluid is subjected to a single-phase flow or a two-phase flow. It will be apparent to those skilled in the art that the various configurations of the pillars 303 can be used in any of the embodiments and variations discussed herein.

11 zeigt eine weggebrochene perspektivische Ansicht eines Drei-Etagen-Wärmetauschers 200 mit der alternativen Verteilerschicht 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 11 gezeigt ist, ist der Wärmetauscher 200 in separate Bereiche aufgeteilt, abhängig von der entlang des Körpers der Wärmequelle 99 erzeugten Wärmemenge. Die unterteilten Regionen sind durch die vertikale Zwischenschicht 204 und/oder Mikrokanal-Wandmerkmale 210 in der Grenzschicht 202 separiert. Es ist jedoch für den Fachmann erkennbar, daß die in 11 gezeigte Anordnung nicht auf die gezeigte Konfiguration beschränkt ist, und lediglich beispielhaften Zwecken dient. Der Wärmetauscher 200 wird an eine oder mehrere Pumpen gekuppelt, wobei eine Pumpe an die Einlässe 208A und eine andere Pumpe an den Einlaß 208B gekuppelt ist. 11 shows a broken away perspective view of a three-level heat exchanger 200 with the alternative distribution layer 200 according to the present invention. As in 11 is shown is the heat exchanger 200 divided into separate areas, depending on the heat source along the body 99 amount of heat generated. The subdivided regions are through the vertical interlayer 204 and / or microchannel wall features 210 in the boundary layer 202 separated. However, it will be apparent to those skilled in the art that the in 11 shown arrangement is not limited to the configuration shown, and serves only exemplary purposes. The heat exchanger 200 is coupled to one or more pumps, with a pump to the inlets 208A and another pump to the inlet 208B is coupled.

Wie in 3 gezeigt ist, hat die Wärmequelle 99 eine Heißstelle im Bereich A und eine Warmstelle im Bereich B, wobei die Heißstelle im Bereich A mehr Wärme erzeugt als die Warmstelle im Bereich B. Es ist ersichtlich, daß die Wärmequelle 99 alternativ mehr als eine Heißstelle und als eine Warmstelle an irgendeiner Stelle zu einer vorgegebenen Zeit aufweisen kann. Da die Stelle A bei dem Beispiel eine Heißstelle ist und mehr Wärme an der Stelle A auf die Grenzschicht 202 oberhalb der Stelle A überträgt (in 11 als Grenzschicht-Heißstellenbereich A bezeichnet), wird mehr Fluid und/oder ein höheres Ausmaß von Flüssigkeitsströmung an dem Grenzflächen-Heißstellenbereich A in dem Wärmetauscher 200 vorgesehen, um die Stelle A in adäquater Weise zu kühlen. Obwohl der Grenzschicht-Heißstellenbereich B größer als der Grenzschicht-Heißstellenbereich A dargestellt ist, ist ersichtlich, daß die Grenzschicht-Heißstellenbereiche A und B wie auch jegliche andere Grenzschicht-Heißstellenbereiche des Wärmetauschers 200 jegliche Größe und/oder Konfiguration relativ zueinander aufweisen können.As in 3 shown has the heat source 99 a hot spot in area A and a hot spot in area B, the hot spot in area A producing more heat than the hot spot in area B. It can be seen that the heat source 99 alternatively, may have more than one hot spot and as a hot spot at any one point at a given time. Since the point A in the example is a hot spot and more heat at the point A on the boundary layer 202 above point A transmits (in 11 referred to as boundary layer hot spot area A), more fluid and / or a higher level of liquid flow becomes at the interface hot spot area A in the heat exchanger 200 provided to cool the point A in an adequate manner. Although the boundary layer hot spot area B is shown to be greater than the boundary layer hot spot area A, it can be seen that the boundary layer hot spot areas A and B as well as any other boundary layer hot spot areas of the heat exchanger 200 may have any size and / or configuration relative to each other.

Alternativ tritt das Fluid, wie in 11 gezeigt ist, in den Wärmetauscher über Fluidanschlüsse 208 ein und wird zu dem Grenzschicht-Heißstellenbereich A durch Strömen entlang der Zwischenschicht 204 zu den Einströmleitungen 205A gerichtet. Das Fluid strömt sodann durch die Einströmleitungen 205A in Z-Richtung in den Grenzschicht-Heißstellenbereich A der Grenzschicht 202. Das Fluid strömt zwischen den Mikrokanälen 210A, wobei Wärme von der Stelle A auf das Fluid durch Leitung durch die Grenzschicht 202 übergeht. Das erwärmte Fluid strömt entlang der Grenzschicht 202 in dem Grenzschicht-Heißstellenbereich A zum Auslaßanschluß 209A, wo das Fluid den Wärmetauscher 200 verläßt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß jegliche Anzahl von Einlaßanschlüssen 208 und Auslaßanschlüssen 209 für einen bestimmten Grenzschicht-Heißstellenbereich oder eine Anzahl von Grenzschicht-Heißstellenbereichen verwendet werden kann. Weiterhin kann der Auslaßanschluß 209A alternativ an jeder anderen Stelle vertikal positioniert werden, einschließlich der Verteilerschicht 209B, jedoch hierauf nicht begrenzt, obwohl der Auslaßanschluß 209A nahe der Grenzschicht 202A gezeigt ist.Alternatively, the fluid enters as in 11 is shown in the heat exchanger via fluid connections 208 and becomes the interface hot spot area A by flowing along the intermediate layer 204 to the inflow lines 205A directed. The fluid then flows through the inflow lines 205A in the Z direction in the boundary layer hot spot area A of the boundary layer 202 , The fluid flows between the microchannels 210A , wherein heat from the point A to the fluid through conduction through the boundary layer 202 passes. The heated fluid flows along the boundary layer 202 in the boundary layer hot spot area A to the outlet port 209A where the fluid is the heat exchanger 200 leaves. It will be apparent to those skilled in the art that any number of inlet ports 208 and outlet connections 209 can be used for a particular boundary layer hot spot area or a number of boundary layer hot spot areas. Furthermore, the outlet port 209A alternatively, be positioned vertically at any other location, including the manifold layer 209B but not limited thereto, although the outlet port 209A near the boundary layer 202A is shown.

In ähnlicher Weise hat die Wärmequelle 99 bei dem in 11 gezeigten Beispiel eine Warmstelle an der Stelle B, welche weniger Wärme erzeugt als die Stelle A der Wärmequelle 99. Fluid, welches durch den Anschluß 208B eintritt, wird zu dem Grenzschicht-Heißstellenbereich B durch Strömen entlang der Zwischenschicht 204B zu den Einströmleitungen 205B geleitet. Das Fluid strömt sodann durch die Einströmleitungen 205B in Z-Richtung nach unten in den Grenzschicht-Heißstellenbereich B der Grenzschicht 202. Das Fluid strömt zwischen den Mikrokanälen 210 in X- und Y-Richtung, wobei Wärme, welche durch die Wärmequelle an der Stelle B erzeugt wird, auf das Fluid übertragen wird. Das erwärmte Fluid strömt entlang der gesamten Grenzschicht 202B im Grenzschicht-Heißstellenbereich B aufwärts zum Auslaßanschluß 209B in Z-Richtung über die Ausströmleitungen 205B in der Zwischenlage 204, wobei das Fluid den Wärmetauscher 200 verläßt.Similarly, the heat source has 99 at the in 11 shown example, a hot spot at the point B, which generates less heat than the point A of the heat source 99 , Fluid passing through the port 208B enters the boundary layer hot spot area B by flowing along the intermediate layer 204B to the inflow cables 205B directed. The fluid then flows through the inflow lines 205B in the Z direction down into the boundary layer hot spot area B of the boundary layer 202 , The fluid flows between the microchannels 210 in the X and Y directions, wherein heat generated by the heat source at the point B is transferred to the fluid. The heated fluid flows along the entire boundary layer 202B in the boundary layer hot spot area B up to the outlet port 209B in the Z direction via the discharge lines 205B in the liner 204 wherein the fluid is the heat exchanger 200 leaves.

Alternativ weist der Wärmetauscher 200, wie in 9A gezeigt ist, eine dampfdurchlässige Membran 214 auf, welche über der Grenzschicht 202 positioniert ist. Die wärmedurchlässige Membran 214 ist in dichtendem Kontakt mit den inneren Seitenwänden des Wärmetauschers 200. Die Membran ist so konfiguriert, daß sie mehrere kleine Öffnungen aufweist, welche es entlang der Grenzschicht 202 erzeugtem Dampf ermöglichen, durch den Anschluß 209 zu entweichen. Die Membran 214 ist außerdem hydrophob konfiguriert, um zu verhindern, daß flüssiges Fluid, welches entlang der Grenzschicht 202 strömt, durch die Öffnungen der Membran 214 gelangen kann. Weitere Details der dampfdurchlässigen Membran 114 sind in der anhängigen U.S. Anmeldung S.N. 10/366 128 vom 12. Februar 2003 „WAVER ESCAPE MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER" beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen wird.Alternatively, the heat exchanger 200 , as in 9A is shown, a vapor permeable membrane 214 on which over the boundary layer 202 is positioned. The heat-permeable membrane 214 is in sealing contact with the inner side walls of the heat exchanger 200 , The membrane is configured to have a number of small apertures along the boundary layer 202 allow generated steam through the connection 209 to escape. The membrane 214 is also hydrophobic configured to prevent liquid fluid flowing along the boundary layer 202 flows through the openings of the membrane 214 can get. Further details of the vapor-permeable membrane 114 are described in pending US application SN 10/366 128 of Feb. 12, 2003 "WAVER ESCAPE MICROCHANNEL HEAT EXCHANGER", which is hereby incorporated by reference.

12A zeigt eine Explosionsdarstellung des Wärmetauschers 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. 12B zeigt eine Explosionsdarstellung eines alternativen Wärmetauschers 300' gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in den 12A und 12B gezeigt ist, weisen die Wärmetauscher 300, 300' die Grenzschicht 302, 302' und die daran gekuppelte Verteilerschicht 306, 306' auf. Wie oben ausgeführt ist, ist der Wärmetauscher 300, 300' an die (nicht gezeigte) Wärmequelle gekuppelt oder alternativ voll in die Wärmequelle integriert (z.B. in einen Mikroprozessor eingebettet). Es ist für einen Fachmann ersichtlich, daß die Grenzschicht 302, 302' im wesentlichen eingeschlossen ist und in 12A nur zu exemplarischen Darstellungszwecken gesondert gezeigt ist. Bevorzugt weist die Grenzschicht 302, 302' eine Mehrzahl von Säulen 303 auf, die entlang der Bodenfläche 301 angeordnet sind. Weiterhin haben die Säulen alternativ irgendeine beliebige Form, wie dieses unter Bezugnahme auf die 10A10E diskutiert worden ist, und/oder bestehen aus radial angeordneten Rippen 303E. Es sei nochmals darauf verwiesen, daß die Grenzschicht 302 alternativ andere Merkmale als die oben erwähnten aufweisen kann (z.B. Mikrokanäle, aufgerauhte Flächen). Die Grenzschicht 302 wie auch die Merkmale innerhalb der Schicht bzw. Lage 302 haben außerdem bevorzugt die gleichen thermischen Leitfähigkeitseigenschaften, wie oben diskutiert worden ist und nicht erneut diskutiert wird. Obwohl die Grenzschicht 302 verglichen mit der Verteilerschicht 306 kleiner gezeigt ist, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß die Grenzschicht 302 und die Verteilerschicht 306 relativ zueinander und zu der Wärmequelle 99 jegliche andere Größe aufweisen können. Die verbleibenden Merkmale der Grenzschicht 302, 302' haben die gleichen Eigenschaften wie die oben beschriebenen Grenzschichten und werden nicht detaillierter beschrieben. 12A shows an exploded view of the heat exchanger 300 according to the present invention. 12B shows an exploded view of an alternative heat exchanger 300 ' according to the present invention. As in the 12A and 12B is shown, the heat exchanger 300 . 300 ' the boundary layer 302 . 302 ' and the manifold layer coupled thereto 306 . 306 ' on. As stated above, the heat exchanger is 300 . 300 ' coupled to the (not shown) heat source or alternatively fully integrated into the heat source (eg embedded in a microprocessor). It will be apparent to one skilled in the art that the boundary layer 302 . 302 ' is essentially included and in 12A is shown separately for illustrative purposes only. Preferably, the boundary layer 302 . 302 ' a plurality of columns 303 on that along the bottom surface 301 are arranged. Furthermore, the pillars alternatively have any shape, such as this with reference to FIGS 10A - 10E has been discussed, and / or consist of radially arranged ribs 303E , It should again be noted that the boundary layer 302 may alternatively have features other than those mentioned above (eg, microchannels, roughened surfaces). The boundary layer 302 as well as the characteristics within the layer or position 302 also preferably have the same thermal conductivity properties as discussed above and will not be discussed again. Although the boundary layer 302 compared with the distributor layer 306 is smaller, it will be apparent to those skilled in the art that the boundary layer 302 and the distribution layer 306 relative to each other and to the heat source 99 may have any other size. The remaining features of the boundary layer 302 . 302 ' have the same properties as the boundary layers described above and will not be described in more detail.

Allgemein minimalisiert der Wärmetauscher 300 den Druckabfall innerhalb des Wärmetauschers unter Verwendung der Anlieferungskanäle 322 in der Verteilerschicht 306. Die Anlieferungskanäle 322 sind innerhalb der Verteilerschicht 306 vertikal positioniert und versorgen die Grenzschicht 302 vertikal mit Fluid, um den Druckabfall in dem Wärmetauscher 300 zu reduzieren. Wie oben ausgeführt worden ist, wird ein Druckabfall in dem Wärmetauscher 300 erzeugt bzw. erhöht durch das über eine wesentliche Zeit und/oder einen erheblichen Abstand entlang der Grenzschicht in X- und Y-Richtung strömende Fluid. Die Verteilerschicht 306 minimalisiert die Strömung in der X- und Y-Richtung indem sie das Fluid zwingt, vertikal durch mehrere Anlieferungskanäle 322 zur Grenzschicht 302 zu strömen. Mit anderen Worten, zahlreiche individuelle Fluidströmungen werden direkt von oben auf die Grenzschicht 302 aufgegeben. Die Anlieferungskanäle 322 sind in einem optimalen Abstand zueinander positioniert, um dem Fluid zu ermöglichen, nur minimal in der X- und Y-Richtung und vertikal aufwärts aus der Grenzschicht 302 zu strömen, daher bewirkt die Kraft individueller Fluidpfade von den optimal positionierten Kanälen 322 auf natürliche Weise, daß das Fluid in einem aufwärts gerichteten Fluidpfad von der Grenzschicht 302 wegströmt. Weiterhin maximalisieren die individuellen Kanäle 322 die Aufteilung der Fluidströmung zwischen den bzw. in die diversen Kanäle 322 in der Grenzschicht 302 und reduzieren hierdurch den Druckverlust in dem Wärmetauscher 300 während die Wärmequelle 99 effektiv gekühlt wird. Weiterhin ermöglicht die Konfiguration des Wärmetauschers 300, daß der Wärmetauscher 300 bezüglich seiner Größe kleiner ausgebildet werden kann als andere Wärmetauscher, weil das Fluid nicht über größere Abstände in der lateralen X- und Y-Richtung zu strömen braucht, um die Wärmequelle 99 adäquat zu kühlen.Generally, the heat exchanger minimizes 300 the pressure drop within the heat exchanger using the delivery channels 322 in the distribution layer 306 , The delivery channels 322 are inside the distribution layer 306 vertically positioned and provide the boundary layer 302 vertically with fluid to the pressure drop in the heat exchanger 300 to reduce. As stated above, there is a pressure drop in the heat exchanger 300 generated or increased by the flowing over a substantial time and / or a considerable distance along the boundary layer in the X and Y direction fluid. The distribution layer 306 minimizes flow in the X and Y directions by forcing the fluid vertically through multiple delivery channels 322 to the boundary layer 302 to stream. In other words, numerous individual fluid flows are made directly from the top of the boundary layer 302 given up. The delivery channels 322 are positioned at an optimum distance from each other to allow fluid, only minimally in the X and Y directions and vertically upwards out of the boundary layer 302 therefore, the force of individual fluid paths will result from the optimally positioned channels 322 naturally, that the fluid in an upward fluid path from the boundary layer 302 flows away. Furthermore, the individual channels maximize 322 the distribution of fluid flow between or in the various channels 322 in the boundary layer 302 and thereby reduce the pressure loss in the heat exchanger 300 while the heat source 99 is effectively cooled. Furthermore, the configuration of the heat exchanger allows 300 in that the heat exchanger 300 can be made smaller in size than other heat exchangers, because the fluid does not need to flow over larger distances in the lateral X and Y directions to the heat source 99 to cool adequately.

Die in 12A gezeigte Verteilerschicht 306 weist zwei individuelle Niveaus auf. Insbesondere enthält die Verteilerschicht 306 ein Niveau 308 und ein Niveau 312. Das Niveau 308 ist an die Grenzschicht 302 und das Niveau 312 gekuppelt. Obwohl 12A darstellt, daß das Niveau 312 oberhalb des Niveaus 308 positioniert ist, ist von einem Fachmann erkennbar, daß das Niveau 308 alternativ oberhalb des Niveaus 312 positioniert sein kann. Es ist von einem Fachmann auch erkennbar, daß alternativ jede Anzahl von Niveaus gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann.In the 12A shown distribution layer 306 has two individual levels. In particular, the distribution layer contains 306 a level 308 and a level 312 , The level 308 is at the boundary layer 302 and the level 312 coupled. Even though 12A represents that level 312 above the level 308 is positioned by a person skilled in the art that the level 308 alternatively above of the level 312 can be positioned. It will also be apparent to one skilled in the art that, alternatively, any number of levels may be provided in accordance with the present invention.

Die in 12B gezeigte alternative Verteilerschicht 306 weist drei individuelle Niveaus auf. Insbesondere enthält die Verteilerschicht 306 ein Zirkulationsniveau 304', ein Niveau 308', und ein Niveau 312'. Das Zirkulationsniveau 304' ist an die Grenzschicht 302' gekuppelt wie auch das Niveau 308'. Das Niveau 308' ist an das Zirkulationsniveau 304' und das Niveau 312' gekuppelt. Obwohl 12B zeigt, daß das Niveau 312' über dem Niveau 308' positioniert ist, ist es von einem Fachmann erkennbar, daß das Niveau 308' alternativ oberhalb des Niveaus 312 angeordnet sein kann. Es ist von einem Fachmann auch erkennbar, daß jegliche Anzahl von Niveaus alternativ gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann.In the 12B shown alternative distribution layer 306 has three individual levels. In particular, the distribution layer contains 306 a circulation level 304 ' , a level 308 ' , and a level 312 ' , The circulation level 304 ' is at the boundary layer 302 ' coupled as well as the level 308 ' , The level 308 ' is at the circulation level 304 ' and the level 312 ' coupled. Even though 12B shows that the level 312 ' above the level 308 ' is positioned, it is obvious from a person skilled in the art that the level 308 ' alternatively above the level 312 can be arranged. It will also be appreciated by those skilled in the art that any number of levels may alternatively be provided in accordance with the present invention.

12C zeigt eine perspektivische Darstellung des Zirkulationsniveaus 304' gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Zirkulationsniveau 304' weist eine Oberseite 304A' und eine Bodenfläche 304B' auf. Wie in den 12B und 12C gezeigt ist, weist das Zirkulationsniveau 304' diverse Öffnungen 322' auf, welche sich durch das Zirkulationsniveau 304' erstrecken. Bei einer Ausgestaltung verlaufen die Austrittsöffnungen der Öffnungen 322' bündig zur Bodenfläche 304B'. Alternativ erstrecken sich die Öffnungen 322' bis unter die Bodenfläche 304B', um Fluid näher an die Grenzschicht 302' heranzubringen. Weiterhin weist das Zirkulationsniveau 304' zahlreiche Öffnungen 324' auf, welche sich durch das Zirkulationsniveau 304' von der Oberseite 304A' zur Bodenseite 304B' erstrecken und als zylindrische Vorsprünge in Z-Richtung über einen vorgegebenen Abstand vorstehen. Es ist für einen Fachmann erkennbar, daß die Öffnungen 322', 324' sich alternativ unter einem Winkel durch das Zirkulationsniveau erstrecken können und nicht vollständig vertikal verlaufen müssen. Wie oben ausgeführt ist, ist bei einer Ausgestaltung die Grenzschicht 302' (12B) an die Bodenfläche 304B' des Zirkulationsniveaus 304' gekuppelt. Demgemäß tritt Fluid in die Grenzschicht 302' durch Strömen nur durch die Öffnungen 322' in Z-Richtung ein und tritt aus der Grenzschicht 302' durch Strömen nur durch die Öffnungen 324' in Z-Richtung aus. Wie oben erwähnt ist, wird in die Grenzschicht 302' über die Öffnungen 322' eintretendes Fluid separat zu dem die Grenzschicht 302' über die Öffnungen 324' durch das Zirkulationsniveau 304' verlassende Fluid gehalten. 12C shows a perspective view of the circulation level 304 ' according to the present invention. The circulation level 304 ' has a top 304A ' and a floor area 304B ' on. As in the 12B and 12C is shown, indicates the circulation level 304 ' various openings 322 ' which is due to the circulation level 304 ' extend. In one embodiment, the outlet openings of the openings extend 322 ' flush with the floor surface 304B ' , Alternatively, the openings extend 322 ' to below the floor area 304B ' to get fluid closer to the boundary layer 302 ' in bringing. Furthermore, the circulation level 304 ' numerous openings 324 ' which is due to the circulation level 304 ' from the top 304A ' to the bottom side 304B ' extend and protrude as cylindrical projections in the Z direction over a predetermined distance. It will be apparent to one skilled in the art that the openings 322 ' . 324 ' Alternatively, they may extend at an angle through the circulation level and need not extend completely vertically. As stated above, in one embodiment, the boundary layer 302 ' ( 12B ) to the floor surface 304B ' of the circulation level 304 ' coupled. Accordingly, fluid enters the boundary layer 302 ' by flowing only through the openings 322 ' in the Z direction and exits the boundary layer 302 ' by flowing only through the openings 324 ' in Z direction. As mentioned above, in the boundary layer 302 ' over the openings 322 ' entering fluid separately to the boundary layer 302 ' over the openings 324 ' by the circulation level 304 ' leaving leaving fluid.

Wie in 12C gezeigt ist, hat ein Teil der Öffnungen 324' bevorzugt zylindrische Teile, welche sich von der Oberseite 304A' in Z-Richtung von dem Zirkulationsniveau 304' erstrecken, so daß Fluid durch die Öffnungen 324' direkt zu dem Korridor 326' in dem Niveau 312' (12F und 12G) strömt. Bevorzugt sind die zylindrischen Vorsprünge wie in 12C kreisförmig, doch können sie alternativ auch jegliche andere Form aufweisen. Entlang der Grenzschicht 302' strömt das Fluid jedoch von jeder Öffnung 322' zu der benachbarten Öffnung 324' in lateralen und vertikalen Richtungen. Es ist bevorzugt, daß die Öffnungen 322' und die Öffnungen 324' thermisch zueinander isoliert sind, so daß Wärme von dem erwärmten Fluid, welches die Grenzschicht 302' durch die Verteilerschicht 306 verläßt, das gekühlte Fluid nicht beeinflußt, welches durch die Verteilerschicht 306' zur Grenzschicht 302' strömt.As in 12C shown has a part of the openings 324 ' preferably cylindrical parts extending from the top 304A ' in the Z direction from the circulation level 304 ' extend so that fluid through the openings 324 ' directly to the corridor 326 ' in the level 312 ' ( 12F and 12G ) flows. Preferably, the cylindrical projections are as in 12C circular, but they can alternatively have any other shape. Along the boundary layer 302 ' However, the fluid flows from each opening 322 ' to the adjacent opening 324 ' in lateral and vertical directions. It is preferred that the openings 322 ' and the openings 324 ' are thermally insulated from each other so that heat from the heated fluid, which is the boundary layer 302 ' through the distributor layer 306 leaves, which does not affect the cooled fluid passing through the manifold layer 306 ' to the boundary layer 302 ' flows.

12D zeigt eine Ausgestaltung des Niveaus 308 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 12D gezeigt ist, enthält das Niveau 308 eine Oberseite 308A und eine Unterseite 308B. Bevorzugt ist die Unterseite 308B des Niveaus 308 direkt an die Grenzschicht 302 angekuppelt, wie in 12A gezeigt ist. Das Niveau 308 weist einen ausgenommenen Korridor 320 auf, welcher diverse Fluid-Anlieferungskanäle 322 aufweist, welche bevorzugt Fluid zu der Grenzschicht 302 liefern. Der ausgenommene Korridor 320 ist in abgedichtetem Kontakt mit der Grenzschicht 302, wobei das Fluid, welches die Grenzschicht 302 verläßt, in dem Korridor 320 um die Kanäle 322 herum und zwischen diesen strömt und durch den Anschluß 314 ausströmt. Es sei darauf verwiesen, daß aus der Grenzschicht 302 austretendes Fluid nicht in die Anlieferungskanäle 322 eintritt. 12D shows an embodiment of the level 308 according to the present invention. As in 12D shown contains the level 308 a top 308A and a bottom 308B , The underside is preferred 308B of the level 308 directly to the boundary layer 302 hitched as in 12A is shown. The level 308 has a recessed corridor 320 on which various fluid delivery channels 322 which preferably has fluid to the boundary layer 302 deliver. The exempted corridor 320 is in sealed contact with the boundary layer 302 , wherein the fluid, which is the boundary layer 302 leaves, in the corridor 320 around the channels 322 around and between them and through the connection 314 flows. It should be noted that from the boundary layer 302 escaping fluid not in the delivery channels 322 entry.

12E zeigt eine perspektivische Darstellung der Unterseite einer alternativen Ausgestaltung des Niveaus 308' gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Niveau 308' weist eine Oberseite 308A' und eine Unterseite 308B' auf, wobei die Unterseite des Niveaus 308B' direkt an das Zirkulationsniveau 304' (12C) angekuppelt ist. Das Niveau 308' weist bevorzugt einen Anschluß 314', einen Korridor 320' und eine Mehrzahl von Öffnungen 322', 324' in der Bodenseite 308B' auf. Es ist für einen Fachmann erkennbar, daß das Niveau 308' jegliche Anzahl von Anschlüssen und Korridoren aufweisen kann. Die Öffnungen 322', 324' in 12E sind so konfiguriert, daß sie dem Zirkulationsniveau 304' gegenüberliegen bzw. zugewandt sind. Wie in 12E gezeigt ist, leiten die Öffnungen 322' Fluid, welches in den Korridor 320' eintritt so, daß es in die Grenzschicht 302' strömt, während die Öffnungen 324' Fluid direkt von der Grenzschicht 302' so leiten, daß es zu dem Niveau 312' strömt. Die Öffnungen 324' erstrecken sich vollständig durch den Korridor 320' in dem Niveau 308'. Die Öffnungen 324' sind individualisiert und separiert, so daß sich durch die Öffnungen 324' strömendes Fluid nicht vermischt oder in Kontakt kommt mit dem Fluid, welches durch die den Öffnungen 324' zugeordneten Zylinder strömt. Die Öffnungen 324' sind auch individualisiert, um sicherzustellen, daß Fluid, welches durch jede Öffnung 324' eintritt, entlang des durch die Öffnungen 324' geschaffenen Strömungspfades strömt. Bevorzugt sind die Öffnungen 324 vertikal ausgebildet. Daher wird das Fluid vertikal durch einen erheblichen Abschnitt der Verteilerschicht 306' kanalisiert. Es ist ersichtlich, daß das gleiche für die Öffnungen 322' gilt, insbesondere in einem Fall, in welchem das Niveau zwischen der Grenzschicht und dem Niveau positioniert ist. 12E shows a perspective view of the underside of an alternative embodiment of the level 308 ' according to the present invention. The level 308 ' has a top 308A ' and a bottom 308B ' on, taking the bottom of the level 308B ' directly to the circulation level 304 ' ( 12C ) is coupled. The level 308 ' preferably has a connection 314 ' a corridor 320 ' and a plurality of openings 322 ' . 324 ' in the bottom side 308B ' on. It is obvious to a person skilled in the art that the level 308 ' may have any number of terminals and corridors. The openings 322 ' . 324 ' in 12E are configured to match the circulation level 304 ' are facing or facing each other. As in 12E is shown, direct the openings 322 ' Fluid entering the corridor 320 ' so that it enters the boundary layer 302 ' flows while the openings 324 ' Fluid directly from the boundary layer 302 ' so direct it to the level 312 ' flows. The openings 324 ' extend completely through the corridor 320 ' in the level 308 ' , The openings 324 ' are individualized and separated, so that through the openings 324 ' flowing fluid does not mix or come in contact with the fluid passing through the orifices 324 ' associated cylinder flows. The openings 324 ' are also individualized to ensure that Fluid passing through each opening 324 ' enters, along the through the openings 324 ' created flow path flows. The openings are preferred 324 formed vertically. Therefore, the fluid becomes vertical through a substantial portion of the manifold layer 306 ' channeled. It can be seen that the same for the openings 322 ' is true, especially in a case where the level between the boundary layer and the level is positioned.

Obwohl die gezeigten Öffnungen bzw. Löcher die gleiche Größe haben, können die Öffnungen 322 unterschiedliche bzw. variierende Durchmesser entlang einer Länge aufweisen. Beispielsweise können die am Anschluß 314 angeordneten Löcher 322 einen kleineren Durchmesser aufweisen, um die durch sie hindurch erfolgende Fluidströmung zu beschränken. Die kleineren Löcher 322 zwingen demgemäß das Fluid durch die Öffnungen 322 nach unten zu strömen, welche weiter von dem Anschluß 314 entfernt sind. Diese Variation der Durchmesser der Löcher 322 ermöglicht eine gleichmäßigere Teilung des Fluids in die Grenzschicht 302. Es ist für einen Fachmann erkennbar, daß die Durchmesser der Löcher 322 alternativ variiert werden können, um ein gezieltes Kühlen in bekannten Grenzschicht-Heißstellenbereichen der Grenzschicht 302 vorzunehmen. Es ist für den Fachmann erkennbar, daß die obige Diskussion auch auf die Öffnungen 324' anwendbar ist, wobei die Dimensionen der Öffnungen 324' variieren oder unterschiedlich sind, um ein gleichförmiges Ausströmen von der Grenzschicht 302 zu bewirken.Although the apertures shown are the same size, the apertures may be 322 have different or varying diameters along a length. For example, at the connection 314 arranged holes 322 have a smaller diameter to restrict the fluid flow therethrough. The smaller holes 322 accordingly force the fluid through the openings 322 to flow down, which continues from the port 314 are removed. This variation of the diameter of the holes 322 allows a more even division of the fluid into the boundary layer 302 , It will be apparent to one skilled in the art that the diameters of the holes 322 alternatively, may be varied to provide selective cooling in known boundary layer hot spots of the boundary layer 302 make. It will be apparent to those skilled in the art that the above discussion also applies to the apertures 324 ' applicable, the dimensions of the openings 324 ' vary or are different in order to uniformly flow out of the boundary layer 302 to effect.

Bei einer Ausgestaltung führt der Anschluß 314 Fluid zu dem Niveau 308 und der Grenzschicht 302. Der Anschluß 314 in 12D erstreckt sich bevorzugt von der Oberfläche 308A durch einen Abschnitt des Körpers des Niveaus 308 zu dem Korridor 320. Alternativ erstreckt sich der Anschluß 314 zu dem Korridor 320 von der Seite oder von dem Boden des Niveaus 308. Es ist bevorzugt, daß der Anschluß 314 an den Anschluß 315 in dem Niveau 312 gekuppelt ist (12A12B). Der Anschluß 314 führt zu dem Korridor 320, welcher eingeschlossen ist, wie in 12C gezeigt ist, oder ausgenommen, wie in 12D gezeigt ist. Der Korridor 320 dient bevorzugt dazu, Fluid von der Grenzschicht 302 zu dem Anschluß 314 zu kanalisieren. Der Korridor 320 kanalisiert alternativ Fluid von dem Anschluß 314 zu der Grenzschicht 302.In one embodiment, the connection leads 314 Fluid to the level 308 and the boundary layer 302 , The connection 314 in 12D preferably extends from the surface 308A through a section of the body of the level 308 to the corridor 320 , Alternatively, the terminal extends 314 to the corridor 320 from the side or bottom of the level 308 , It is preferred that the terminal 314 to the connection 315 in the level 312 is coupled ( 12A - 12B ). The connection 314 leads to the corridor 320 which is included as in 12C is shown or excluded, as in 12D is shown. The corridor 320 preferably serves to remove fluid from the boundary layer 302 to the connection 314 to channel. The corridor 320 Alternatively, it channels fluid from the port 314 to the boundary layer 302 ,

Wie in 12F und 12G gezeigt ist, ist der Anschluß 315 in dem Niveau 312 bevorzugt zu dem Anschluß 314 ausgerichtet und kommuniziert mit diesem. Unter Bezugnahme auf 12a tritt Fluid bevorzugt in den Wärmetauscher 300 über einen Anschluß 316 ein und strömt durch den Korridor 328 nach unten zu den Verteilerkanälen 322 in dem Niveau 308, gegebenenfalls zu der Grenzschicht 302. In bezug auf 12B tritt Fluid alternativ in den Wärmetauscher 300' bevorzugt über den Anschluß 315' ein und strömt durch den Anschluß 314' in dem Niveau 308' und gegebenenfalls zur Grenzschicht 302'. Der Anschluß 315 in 12F erstreckt sich bevorzugt von der Oberseite 312a aus durch den Körper des Niveaus 312. Alternativ erstreckt sich der Anschluß 315 von einer Seite des Niveaus 312. Alternativ enthält das Niveau 312 keinen Anschluß 315, wobei das Fluid in den Wärmetauscher 300 über den Anschluß 314 (12D und 12E) eintritt. Weiterhin weist das Niveau 312 einen Anschluß 316 auf, welcher bevorzugt das Fluid zu dem Korridor 328' kanalisiert. Es ist für einen Fachmann erkennbar, daß das Niveau jegliche Anzahl von Anschlüssen und Korridoren aufweisen kann. Der Korridor 328 kanalisiert bevorzugt Fluid zu den Anlieferungskanälen 322 und gegebenenfalls zu der Grenzschicht 302.As in 12F and 12G shown is the connection 315 in the level 312 preferably to the terminal 314 aligned and communicates with this. With reference to 12a Fluid preferably enters the heat exchanger 300 via a connection 316 and flows through the corridor 328 down to the distribution channels 322 in the level 308 , optionally to the boundary layer 302 , In relation to 12B Alternatively, fluid enters the heat exchanger 300 ' preferably over the connection 315 ' and flows through the connection 314 ' in the level 308 ' and optionally to the boundary layer 302 ' , The connection 315 in 12F preferably extends from the top 312a out through the body of the level 312 , Alternatively, the terminal extends 315 from one side of the level 312 , Alternatively, the level contains 312 no connection 315 , wherein the fluid in the heat exchanger 300 over the connection 314 ( 12D and 12E ) entry. Furthermore, the level indicates 312 a connection 316 which prefers the fluid to the corridor 328 ' channeled. It will be apparent to one skilled in the art that the level may include any number of terminals and corridors. The corridor 328 preferably channels fluid to the delivery channels 322 and optionally to the boundary layer 302 ,

12G zeigt eine perspektivische Unterseitenansicht einer alternativen Ausgestaltung des Niveaus 312' gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Niveau 312' ist bevorzugt an das Niveau 308' in 12E gekuppelt. Wie in 12F gezeigt ist, weist das Niveau 312' einen ausgenommenen Korridorbereich 328' innerhalb des Körpers auf, welcher entlang der Bodenseite 312B' angeordnet ist. Der ausgenommene Korridor 328' kommuniziert mit dem Anschluß 316', wobei Fluid direkt von dem ausgenommenen Korridor 328' zu dem Anschluß 316' strömt. Der ausgenommene Korridor 328' ist über der Oberseite 308A' des Niveaus 308' positioniert, um dem Fluid eine freie Aufwärtsströmung von den Öffnungen 324' zu dem Korridor 328' zu ermöglichen. Der Umfang des ausgenommenen Korridors 320' und der Bodenfläche 312B' ist gegen die Oberseite 308A' des Niveaus 312' abgedichtet, so daß das gesamte Fluid aus den Öffnungen 324' über den Korridor 328' zu dem Anschluß 316' strömt. Jede der Öffnungen 330' in der Bodenfläche 312B' ist ausgerichtet zu und kommuniziert mit einer entsprechenden Öffnung 321' in dem Niveau 308' (12E), wobei die Öffnungen 330' so positioniert sind, daß sie bündig mit der Oberseite 308A' des Niveaus 308' (12E) abschließen. Alternativ haben die Öffnungen 330 einen Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser der entsprechenden Öffnung 324' ist, wobei sich die Öffnungen 324' durch die Öffnungen 330 in den Korridor 328' erstrecken. 12G shows a bottom perspective view of an alternative embodiment of the level 312 ' according to the present invention. The level 312 ' is preferred to the level 308 ' in 12E coupled. As in 12F shown is the level 312 ' a recessed corridor area 328 ' inside the body, which is along the bottom side 312B ' is arranged. The exempted corridor 328 ' communicates with the connection 316 ' where fluid is directly from the gutted corridor 328 ' to the connection 316 ' flows. The exempted corridor 328 ' is over the top 308A ' of the level 308 ' positioned to allow the fluid a free upward flow from the openings 324 ' to the corridor 328 ' to enable. The extent of the recessed corridor 320 ' and the floor area 312B ' is against the top 308A ' of the level 312 ' sealed so that all the fluid from the openings 324 ' over the corridor 328 ' to the connection 316 ' flows. Each of the openings 330 ' in the floor area 312B ' is aligned with and communicates with a corresponding opening 321 ' in the level 308 ' ( 12E ), with the openings 330 ' are positioned so that they are flush with the top 308A ' of the level 308 ' ( 12E ) to lock. Alternatively have the openings 330 a diameter slightly larger than the diameter of the corresponding opening 324 ' is, taking care of the openings 324 ' through the openings 330 in the corridor 328 ' extend.

12H zeigt eine Querschnittsdarstellung des Wärmetauschers gemäß 12A entlang den Linien H-H gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 12H gezeigt ist, ist die Grenzschicht 302 an eine Wärmequelle 99 gekuppelt. Wie oben ausgeführt ist, ist der Wärmetauscher 300 alternativ integral mit der Wärmequelle 99 als eine Komponente ausgebildet. Die Grenzschicht 302 ist an die Unterseite 308B des Niveaus 308 gekuppelt. Weiterhin ist das Niveaus 312 bevorzugt an das Niveau 308 gekuppelt, wobei die Oberseite 308A des Niveaus 308 gegen die Unterseite 312B des Niveaus 312 abgedichtet ist. Der Umfang des Korridors 320 des Niveaus 308 kommuniziert mit der Grenzschicht 302. Weiterhin kommuniziert der Korridor 328 in dem Niveau 312 mit den Öffnungen 322 in dem Niveau 308. Die Bodenseite 312B des Niveaus 312 ist gegen die Oberfläche 308A des Niveaus 308 abgedichtet, so daß es nicht zwischen den beiden Niveaus 308, 312 zu Fluidleckagen kommt. 12H shows a cross-sectional view of the heat exchanger according to 12A along the lines HH according to the present invention. As in 12H is shown is the boundary layer 302 to a heat source 99 coupled. As stated above, the heat exchanger is 300 alternatively integral with the heat source 99 formed as a component. The boundary layer 302 is at the bottom 308B of the level 308 coupled. Furthermore, this is the level 312 preferably at the level 308 coupled, being the top 308A of the level 308 against the bottom 312B of the level 312 is sealed. The size of the corridor 320 of the level 308 communicates with the boundary layer 302 , The corridor continues to communicate 328 in the level 312 with the openings 322 in the level 308 , The bottom side 312B of the level 312 is against the surface 308A of the level 308 sealed so that it is not between the two levels 308 . 312 comes to fluid leaks.

Die 12I zeigt einen Querschnitt des alternativen Wärmetauschers gemäß 12B entlang den Linien I-I gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 12I gezeigt ist, ist die Grenzschicht 302' an eine Wärmequelle 99' angekuppelt. Die Grenzschicht 302' ist an die Bodenfläche bzw. Unterseite 304B' des Zirkulationsniveaus 304' gekuppelt. Auch ist das Zirkulationsniveau 304 an das Niveau 308' gekuppelt, wobei die Oberseite 304A' des Zirkulationsniveaus 304' gegen die Unterseite 308B' des Niveaus 308' abgedichtet ist. Weiterhin ist das Niveau 312' bevorzugt an das Niveau 308' gekuppelt, wobei die Oberseite 308A' des Niveaus 308' gegen die Unterseite 312B' des Niveaus 312' abgedichtet ist. Der Umfang des Korridors 320' des Niveaus 308' kommuniziert mit den Öffnungen in der Oberfläche 304A' des Zirkulationsniveaus 304', so daß Fluid zwischen den beiden Niveaus nicht durch Leckagen entweichen kann. Weiterhin kommuniziert der Umfang des Korridors 328' in dem Niveau 312' mit den Öffnungen in der Oberseite 308A' des Zirkulationsniveaus 308', so daß Fluid nicht zwischen den beiden Niveaus durch Leckage entweicht.The 12I shows a cross section of the alternative heat exchanger according to 12B along the lines II according to the present invention. As in 12I is shown is the boundary layer 302 ' to a heat source 99 ' hitched. The boundary layer 302 ' is at the bottom surface or underside 304B ' of the circulation level 304 ' coupled. Also, the circulation level 304 to the level 308 ' coupled, the top 304A ' of the circulation level 304 ' against the bottom 308B ' of the level 308 ' is sealed. Still, the level is 312 ' preferably at the level 308 ' coupled, the top 308A ' of the level 308 ' against the bottom 312B ' of the level 312 ' is sealed. The size of the corridor 320 ' of the level 308 ' communicates with the openings in the surface 304A ' of the circulation level 304 ' so that fluid between the two levels can not escape through leaks. Furthermore, the scope of the corridor communicates 328 ' in the level 312 ' with the openings in the top 308A ' of the circulation level 308 ' so that fluid does not escape between the two levels due to leakage.

Während des Betriebes tritt gekühltes Fluid in den Wärmetauscher 300 durch den Anschluß 316 in das Niveau 312' ein, wie in den 12A und 12H durch Pfeile gezeigt ist. Das gekühlte Fluid strömt durch den Anschluß 316 nach unten zu dem Korridor 328 und strömt nach unten zu der Grenzschicht 302 über die Verteilerkanäle 322. Das gekühlte Fluid im Korridor 320 mischt sich nicht und kommt nicht in Kontakt mit jeglichem erwärmten Fluid, welches den Wärmetauscher 300 verläßt. Das in die Grenzschicht 302 einströmende Fluid unterliegt einem Wärmeaustausch und nimmt die von der Wärmequelle 99 erzeugte Wärme auf. Die Öffnungen 322 sind optimal so angeordnet, daß das Fluid über den geringstmöglichen Abstand in X- und Y-Richtung in der Grenzschicht 302 strömt, um den Druckabfall in dem Wärmetauscher 300 zu minimalisieren, während es die Wärmequelle 99 wirksam kühlt. Das erwärmte Fluid strömt sodann aufwärts in Z-Richtung aus der Grenzschicht 302 zum Korridor 320 in dem Niveau 308. Das erwärmte Fluid, welches aus der Verteilerschicht 306 austritt, mischt sich nicht und kommt nicht in Kontakt mit gekühltem Fluid, welches in die Verteilerschicht 306 eintritt. Das erwärmte Fluid strömt nach dem Eintritt in den Korridor 320 zu den Anschlüssen 314 und 315 und tritt aus dem Wärmetauscher 300 aus. Es ist für einen Fachmann ersichtlich, daß das Fluid alternativ entgegen dem in den 12A und 12H gezeigten Weg strömen kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.During operation, cooled fluid enters the heat exchanger 300 through the connection 316 in the level 312 ' like in the 12A and 12H shown by arrows. The cooled fluid flows through the port 316 down to the corridor 328 and flows down to the boundary layer 302 over the distribution channels 322 , The cooled fluid in the corridor 320 does not mix and does not come into contact with any heated fluid containing the heat exchanger 300 leaves. That in the boundary layer 302 inflowing fluid undergoes heat exchange and removes that from the heat source 99 generated heat. The openings 322 are optimally arranged so that the fluid over the smallest possible distance in the X and Y direction in the boundary layer 302 flows to the pressure drop in the heat exchanger 300 to minimize it while the heat source 99 effectively cools. The heated fluid then flows upwardly in the Z direction from the boundary layer 302 to the corridor 320 in the level 308 , The heated fluid coming from the manifold layer 306 exits, does not mix and does not come in contact with cooled fluid which enters the manifold layer 306 entry. The heated fluid flows into the corridor after entering 320 to the connections 314 and 315 and exits the heat exchanger 300 out. It will be apparent to one skilled in the art that the fluid may alternatively be used in the manner contemplated in U.S. Pat 12A and 12H flowed away, without departing from the scope of the present invention.

Bei der alternativen Betriebsweise, wie sie durch Pfeile in den 12B und 12I gezeigt ist, tritt gekühltes Fluid durch den Anschluß 316' in das Niveau 312' des Wärmetauschers 300' ein. Das gekühlte Fluid strömt durch den Anschluß 315' nach unten zu dem Anschluß 314' in dem Niveau 308'. Das Fluid strömt sodann in den Korridor 320' und strömt nach unten zu der Grenzschicht 302' über die Öffnungen 322' in dem Zirkulationsniveau 304'. Die gekühlte Flüssigkeit in dem Korridor 320' mischt sich jedoch nicht mit erwärmten Fluid, welches den Wärmetauscher 300' verläßt, und kommt auch nicht mit diesem in Kontakt. Das in die Grenzschicht 302' eintretende Fluid wird einem Wärmeaustausch unterworfen und nimmt die in der Wärmequelle 99 erzeugte Wärme auf. Wie weiter unten diskutiert ist, sind die Öffnungen 322' und 324' so angeordnet, daß das Fluid über die optimale kürzeste Entfernung entlang der Grenzschicht 302' von jeder Öffnung 322' zu einer benachbarten Öffnung 324' strömt, um den dazwischen erfolgenden Druckabfall zu reduzieren, während sie die Wärmequelle 99 wirksam kühlt. Das erwärmte Fluid strömt sodann aufwärts in Z-Richtung von der Grenzschicht 302' durch das Niveau 308' über die diversen Öffnungen 324 zum Korridor 328' des Niveaus 312'. Das erwärmte Fluid mischt sich nicht und kommt nicht in Kontakt mit einem gekühlten Fluid, welches in die Verteilerschicht 306' eintritt, wenn es durch die Öffnungen 324' nach oben strömt. Das erwärmte Fluid strömt nach dem Eintritt in den Korridor 328' in dem Niveau 312' zum Anschluß 316' und verläßt den Wärmetauscher 300'. Es ist für einen Fachmann erkennbar, daß das Fluid alternativ entgegen der in den 12B und 12I gezeigten Strömungsrichtungen strömen kann, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.In the alternative mode of operation, as indicated by arrows in the 12B and 12I is shown, cooled fluid passes through the port 316 ' in the level 312 ' of the heat exchanger 300 ' one. The cooled fluid flows through the port 315 ' down to the terminal 314 ' in the level 308 ' , The fluid then flows into the corridor 320 ' and flows down to the boundary layer 302 ' over the openings 322 ' in the circulation level 304 ' , The cooled liquid in the corridor 320 ' However, does not mix with heated fluid, which is the heat exchanger 300 ' leaves, and does not come in contact with this. That in the boundary layer 302 ' Incoming fluid is subjected to heat exchange and takes in the heat source 99 generated heat. As discussed below, the openings are 322 ' and 324 ' arranged so that the fluid over the optimal shortest distance along the boundary layer 302 ' from every opening 322 ' to an adjacent opening 324 ' flows to reduce the intervening pressure drop while it is the heat source 99 effectively cools. The heated fluid then flows upwardly in the Z direction from the boundary layer 302 ' through the level 308 ' over the various openings 324 to the corridor 328 ' of the level 312 ' , The heated fluid does not mix and does not come in contact with a cooled fluid entering the manifold layer 306 ' enters when passing through the openings 324 ' flows upwards. The heated fluid flows into the corridor after entering 328 ' in the level 312 ' to the connection 316 ' and leaves the heat exchanger 300 ' , It will be apparent to one of ordinary skill in the art that the fluid may alternatively be used in opposition to that described in U.S. Pat 12B and 12I flow directions shown can flow without departing from the scope of the present invention.

In der Verteilerschicht 306 sind die Öffnungen 322 so angeordnet, daß der Abstand, über welchen das Fluid in der Grenzschicht 302 strömt, minimalisiert wird, während eine adäquate Kühlung der Wärmequelle 99 erfolgt. Bei der alternativen Verteilerschicht 306' sind die Öffnungen 322' und 324' so angeordnet, daß der Abstand, über welchen das Fluid in der Grenzschicht 302' strömt, minimalisiert ist, während eine adäquate Kühlung der Wärmequelle 99 erfolgt. Insbesondere schaffen die Öffnungen 322', 324' wesentliche vertikale Fluidpfade, so daß die Strömung in X- und Y-Querrichtung im Wärmetauscher 300 minimalisiert wird. Demgemäß reduzieren die Wärmetauscher 300, 300' die Distanz erheblich, über welche das Fluid strömen muß, um die Wärmequelle 99 adäquat zu kühlen, was wiederum den innerhalb des Wärmetauschers 300, 300' erzeugten Druckabfall erheblich reduziert.In the distribution layer 306 are the openings 322 arranged so that the distance over which the fluid in the boundary layer 302 flows, is minimized while adequately cooling the heat source 99 he follows. In the alternative distribution layer 306 ' are the openings 322 ' and 324 ' arranged so that the distance over which the fluid in the boundary layer 302 ' flows, is minimized while adequately cooling the heat source 99 he follows. In particular, create the openings 322 ' . 324 ' significant vertical fluid paths, so that the flow in the X and Y transverse direction in the heat exchanger 300 is minimized. Accordingly, the heat exchangers reduce 300 . 300 ' the distance considerably over which the fluid must flow to the heat source 99 to cool adequately, which in turn inside the heat exchanger 300 . 300 ' generated pressure drop significantly reduced.

Die spezielle Anordnung und die Querschnittsgrößen der Öffnungen 322 und/oder der Öffnungen 324 hängen von einer Mehrzahl von Faktoren ab einschließlich – jedoch nicht hierauf beschränkt – der Strömungsbedingungen, der Temperatur, der von der Wärmequelle 99 erzeugten Wärme und der Strömungsrate des Fluids. Es wird darauf verwiesen, daß es ersicht lich ist, obwohl die folgende Diskussion sich auf Öffnungen 322 und 324 bezieht, daß auch nur Öffnungen 322 oder 324 vorgesehen sein können.The special arrangement and the cross-sectional sizes of the openings 322 and / or the openings 324 depend on a number of factors, including, but not limited to, the flow conditions, the temperature, that of the heat source 99 generated heat and the flow rate of the fluid. It is to be understood that it is apparent, though the following discussion is directed to apertures 322 and 324 relates that even only openings 322 or 324 can be provided.

Die Öffnungen 322, 324 sind zueinander unter einem optimalen Abstand angeordnet, wobei der Druckabfall minimalisiert wird, wenn die Wärmequelle 99 adäquat auf eine gewünschte Temperatur gekühlt wird. Diese Anordnung und optimale Distanz der Öffnungen 322 und/oder der Öffnungen 324 bei dieser Ausgestaltung gestattet auch eine unabhängig Optimierung der Öffnungen 32, 324 und Fluidpfade allgemein durch die Grenzschicht 302 durch einen Wechsel der Dimensionen und Orte der individuellen Öffnungen. Weiterhin vergrößert die Anordnung der Öffnungen bei dieser Ausgestaltung ebenfalls signifikant die Aufteilung der Gesamtströmung, welche in die Grenzschicht eintritt, wie auch den Umfang des durch das Fluid gekühlten Bereiches, welche durch jede Öffnung 322 eintritt.The openings 322 . 324 are arranged at an optimum distance from each other, whereby the pressure drop is minimized when the heat source 99 adequately cooled to a desired temperature. This arrangement and optimal distance of the openings 322 and / or the openings 324 In this embodiment also allows an independent optimization of the openings 32 . 324 and fluid paths generally through the boundary layer 302 by changing the dimensions and locations of the individual openings. Furthermore, the arrangement of the openings in this embodiment also significantly increases the distribution of the total flow entering the boundary layer as well as the circumference of the fluid cooled area passing through each opening 322 entry.

Bei einer Ausgestaltung sind die Öffnungen 322, 324 in einer alternierenden Konfiguration bzw. einem „Schwarzweißmuster" in der Verteilerschicht 306 angeordnet, wie in den 13 und 14 gezeigt ist. Jede der Öffnungen 322, 324 ist durch den geringsten Abstand voneinander separiert, welchen das Fluid in dem „Schwarzweißmuster" zurücklegen muß. Die Öffnungen 322, 324 müssen jedoch um einen Abstand voneinander separiert werden, der groß genug ist, um zu gewährleisten, daß die Kühlflüssigkeit der Grenzschicht 302 über eine ausreichende Zeit zugeführt wird. Wie die 13 und 14 zeigen, ist bevorzugt vorgesehen, daß eine oder mehrere der Öffnungen 322 benachbart zu einer entsprechenden Anzahl von Öffnungen bzw. umgekehrt so vorgesehen sind, daß das in die Grenzschicht 302 eintretende Fluid den wenigstens erforderlichen Abstand entlang der Grenzschicht 302 zurücklegt, bevor es die Grenzschicht 302 verläßt. Demgemäß ist es, wie in den Figuren gezeigt ist, bevorzugt, daß die Öffnungen 322, 324 radial um einander herum verteilt angeordnet sind, um dabei behilflich zu sein, daß das Fluid über den geringst erforderlichen Abstand von einer Öffnung 322 zu der nächsten Öffnung 324 strömt. Beispielsweise tritt Fluid, wie in 13 gezeigt ist, in die Grenzschicht 302 über eine spezielle Öffnung 322 ein und strömt über den Pfad mit gering stem Widerstand zu einer benachbarten Öffnung 324. Weiterhin haben die Öffnungen 322, 324 bevorzugt eine Kreisform, obwohl die Öffnungen jegliche andere Form aufweisen können.In one embodiment, the openings 322 . 324 in an alternating configuration or "black and white" pattern in the distribution layer 306 arranged as in the 13 and 14 is shown. Each of the openings 322 . 324 is separated by the smallest distance that the fluid must travel in the "black-and-white pattern." The openings 322 . 324 However, they must be separated by a distance which is large enough to ensure that the cooling liquid of the boundary layer 302 is supplied over a sufficient time. As the 13 and 14 show, it is preferably provided that one or more of the openings 322 adjacent to a corresponding number of openings or vice versa are provided so that in the boundary layer 302 entering fluid the least required distance along the boundary layer 302 travels before there is the boundary layer 302 leaves. Accordingly, as shown in the figures, it is preferable that the openings 322 . 324 are distributed radially around each other to help in that the fluid over the least necessary distance from an opening 322 to the next opening 324 flows. For example, fluid occurs as in 13 is shown in the boundary layer 302 over a special opening 322 and flows over the path with minimal resistance to an adjacent opening 324 , Furthermore, the openings have 322 . 324 preferably a circular shape, although the openings may have any other shape.

Weiterhin können die Öffnungen alternativ nicht von irgendeinem der Niveaus der Verteilerschicht 306 vorstehen, wie oben ausgeführt ist, obwohl die in den Figuren gezeigten Öffnungen 324 von dem Zirkulationsniveau 304 oder den Niveaus 308, 312 als zylindrische Teile vorstehen. Es ist ebenfalls bevorzugt, daß die Verteilerschicht 306 abgerundete Flächen aufweist um die Bereiche, wo das Fluid die Richtung wechselt, um dabei behilflich zu sein, den Druckabfall in dem Wärmetauscher 300 zu reduzieren.Further, alternatively, the openings may not be from any of the levels of the manifold layer 306 protrude, as stated above, although the openings shown in the figures 324 from the circulation level 304 or the levels 308 . 312 project as cylindrical parts. It is also preferred that the distribution layer 306 Rounded surfaces around the areas where the fluid changes direction to help, the pressure drop in the heat exchanger 300 to reduce.

Die optimale Abstandskonfiguration wie auch die Dimensionen der Öffnungen 322, 324 hängen von der Temperatur ab, welcher das Fluid entlang der Grenzschicht 302 ausgesetzt ist. Es ist ebenfalls wichtig, daß die Querschnittsdimensionen für die Flüssigkeitspfade in den Öffnungen 322, 324 groß genug sind, um den Druckabfall in dem Wärmetauscher 300 zu reduzieren. Für den Fall, daß das Fluid entlang der Grenzschicht 302 nur eine Ein-Phasen-Strömung ausführt, ist jede Öffnung 322 bevorzugt durch mehrere benachbarte Öffnungen 324 in einer symmetrischen hexagonalen Anordnung umgeben, wie in 13 gezeigt ist. Weiterhin ist es bei einer Ein-Phasen-Strömung bevorzugt, daß die Anzahl der Öffnungen in dem Zirkulationsniveau 304 annähernd gleich ist. Weiterhin haben die Öffnungen 322, 324 für eine Ein-Phasen-Strömung bevorzugt den gleichen Durchmesser. Es ist für einen Fachmann erkennbar, daß andere Anordnungen wie auch jegliche Verhältnisse der Öffnungen 322, 324 alternativ möglich sind.The optimal spacing configuration as well as the dimensions of the openings 322 . 324 depend on the temperature of the fluid along the boundary layer 302 is exposed. It is also important that the cross-sectional dimensions for the liquid paths in the openings 322 . 324 are large enough to reduce the pressure drop in the heat exchanger 300 to reduce. In the event that the fluid along the boundary layer 302 is only one-phase flow, is every opening 322 preferably by a plurality of adjacent openings 324 surrounded in a symmetrical hexagonal arrangement, as in 13 is shown. Furthermore, in a single-phase flow, it is preferable that the number of orifices in the circulation level 304 is approximately equal. Furthermore, the openings have 322 . 324 for a single-phase flow, preferably the same diameter. It will be apparent to one skilled in the art that other arrangements as well as any ratios of openings 322 . 324 alternatively possible.

Für den Fall, bei dem das Fluid entlang der Grenzschicht 302 einer Zwei-Phasen-Strömung unterliegt, sind nicht-symmetrische Anordnungen der Öffnungen 322, 324 bevorzugt, um sich der Beschleunigung des Zwei-Phasen-Fluids anzupassen. Es können jedoch auch symmetrische Anordnungen der Öffnungen 322, 324 für eine Zwei-Phasen-Strömung vorgesehen sein.In the case where the fluid along the boundary layer 302 is subject to two-phase flow are non-symmetrical arrangements of the openings 322 . 324 preferred to adapt to the acceleration of the two-phase fluid. However, symmetrical arrangements of the openings may also be used 322 . 324 be provided for a two-phase flow.

Beispielsweise können die Öffnungen 322, 324 in dem Zirkulationsniveau 304 symmetrisch angeordnet sein, wobei die Öffnungen 324 größere Öffnungen als die Öffnungen 322 aufweisen. Alternativ kann die hexagonale symmetrische Anordnung, wie sie in 13 gezeigt ist, in dem Zirkulationsniveau 204 für eine Zwei-Phasen-Strömung verwendet werden, wobei mehr Öffnungen 324 als Öffnungen 322 in dem Zirkulationsniveau 304 vorhanden sind.For example, the openings 322 . 324 in the circulation level 304 be arranged symmetrically, with the openings 324 larger openings than the openings 322 exhibit. Alternatively, the hexagonal symmetric arrangement as shown in FIG 13 is shown in the circulation level 204 be used for a two-phase flow, with more openings 324 as openings 322 in the circulation level 304 available.

Es sei darauf verwiesen, daß die Öffnungen 322, 324 in dem Zirkulationsniveau alternativ angeordnet werden können, um Heißstellen der Wärmequelle 99 zu kühlen. Demgemäß werden beispielsweise zwei Öffnungen 322 alternativ unmittelbar benachbart zueinander in dem Zirkulationsniveau 304 vorgesehen, wobei beide Öffnungen 322 nahe einem oder oberhalb eines Grenzschicht-Heißstellenbereiches positioniert werden. Es ist ersichtlich, daß die geeignete Anzahl von Öffnungen 324 benachbart zu beiden Öffnungen 322 positioniert ist, um den Druckabfall in der Grenzschicht 302 zu reduzieren. Demgemäß versorgen die beiden Öffnungen 322 den Grenzschicht-Heißstellenbereich mit Kühlflüssigkeit, um ihn, wie oben ausgeführt worden ist, einer gleichförmigen, im wesentlichen gleich großen Temperatur zu unterwerfen.It should be noted that the openings 322 . 324 in the circulation level may alternatively be arranged to heat the heat source 99 to cool. Accordingly, for example, two openings 322 alternatively immediately adjacent to each other in the circulation level 304 provided, with both openings 322 be positioned near or above a boundary layer hot spot area. It can be seen that the appropriate number of openings 324 adjacent to both openings 322 is positioned to reduce the pressure drop in the boundary layer 302 to reduce. Accordingly, the two openings supply 322 the boundary layer hot spot area with cooling liquid to subject it, as stated above, a uniform, substantially equal temperature.

Wie oben ausgeführt ist, hat der Wärmetauscher 300 signifikante Vorteile gegenüber anderen Wärmetauschern. Die Konfiguration des Wärmetauschers 300 wird alternativ aufgrund der Reduzierung des Druckverlustes, welcher durch die vertikalen Fluidpfade bewirkt wird, alternativ mit einer Pumpe mit entsprechend geringer Leistung betrieben. Weiterhin gestattet die Konfiguration des Wärmetauschers 300 eine unabhängige Optimierung des Einlasses und der Fluidpfade entlang der Grenzschicht 302. Weiterhin gestatten die separaten Niveaus eine den Kundenwünschen gerechte Ausbildung, um die Gleichförmigkeit der Wärmeübertragung, die Verringerung des Druckabfalls und die Dimensionen der darin enthaltenen individuellen Komponenten zu optimieren. Die Konfiguration des Wärmetauschers 300 reduziert auch den Druckabfall in Systemen, in welchen das Fluid einer Zwei-Phasen-Strömung unterliegt, und kann dabei in Ein-Phasen- und Zwei-Phasen-Systemen verwendet werden. Weiterhin ermög licht der Wärmetauscher zahlreiche unterschiedliche Herstellungsverfahren und ermöglicht eine Einstellung der Komponentengeometrie für Toleranzzwecke.As stated above, the heat exchanger has 300 significant advantages over other heat exchangers. The configuration of the heat exchanger 300 Alternatively, due to the reduction of the pressure loss caused by the vertical fluid paths, alternatively, it is operated with a correspondingly low power pump. Furthermore, the configuration of the heat exchanger allows 300 an independent optimization of the inlet and the fluid paths along the boundary layer 302 , Furthermore, the separate levels allow customization to optimize the uniformity of heat transfer, the reduction in pressure drop, and the dimensions of the individual components contained therein. The configuration of the heat exchanger 300 also reduces pressure drop in systems in which the fluid undergoes two-phase flow, and can be used in single-phase and two-phase systems. Furthermore, the heat exchanger made possible numerous different production methods and allows adjustment of the component geometry for tolerance purposes.

Die Einzelheiten darüber, wie der Wärmetauscher 100 wie auch die individuellen Schichten bzw. Lagen in dem Wärmetauscher 100 herzustellen sind, werden unten diskutiert. Die folgende Diskussion bezieht sich auf die Wärmetauscher gemäß der vorliegenden Erfindung, obwohl dabei ausdrücklich auf den Wärmetauscher 100 in 3B und darin enthaltene individuelle Lagen bzw. Schichten der Einfachheit halber ausdrücklich Bezug genommen wird. Es ist für einen Fachmann auch ersichtlich, daß die Herstellungsdetails, obwohl sie in bezug auf die vorliegende Erfindung beschrieben sind, alternativ auch auf konventionelle Wärmetauscher wie auch auf Zwei- und Drei-Etagen-Wärmetauscher angewendet werden können, welche einen Einlaßanschluß und einen Auslaßanschluß verwenden, wie dieses in den 1A1C gezeigt ist.The details about how the heat exchanger 100 as well as the individual layers in the heat exchanger 100 are discussed below. The following discussion refers to the heat exchangers according to the present invention, although expressly referring to the heat exchanger 100 in 3B and individual layers or layers contained therein are expressly referred to for the sake of simplicity. It will also be apparent to one skilled in the art that the manufacturing details, although described in relation to the present invention, may alternatively be applied to conventional heat exchangers as well as to two and three deck heat exchangers employing an inlet port and an outlet port like this in the 1A - 1C is shown.

Bevorzugt hat die Grenzschicht einen thermischen Expansionskoeffizienten (CTE), welcher gleich oder annähernd gleich zu demjenigen der Wärmequelle 99 ist. Demgemäß dehnt sich die Grenzschicht bevorzugt gemäß der Wärmequelle 99 aus und zieht sich gemäß dieser zusammen. Alternativ kann das Material der Grenzschicht 302 einen CTE aufweisen, welcher unterschiedlich zu dem CTE des Wärmequellenmaterials ist. Eine aus einem Material wie Silizium hergestellte Grenzschicht 302 hat einen CTE, welcher demjenigen der Wärmequelle 99 entspricht, und weist eine hinreichend große thermische Leitfähigkeit auf, um eine adäquate Wärmeübertragung von der Wärmequelle 99 auf das Fluid zu bewirken. Es können jedoch auch andere Materialien alternativ für die Grenzschicht 302 verwendet werden, welche CTEs aufweisen, welche der Wärmequelle 99 entsprechen.Preferably, the boundary layer has a thermal expansion coefficient (CTE) equal to or approximately equal to that of the heat source 99 is. Accordingly, the boundary layer preferably expands according to the heat source 99 and pulls together according to this. Alternatively, the material of the boundary layer 302 have a CTE different from the CTE of the heat source material. A boundary layer made of a material such as silicon 302 has a CTE, which is that of the heat source 99 corresponds to and has a sufficiently high thermal conductivity to allow adequate heat transfer from the heat source 99 to effect on the fluid. However, other materials may alternatively be used for the boundary layer 302 which have CTEs which are the heat source 99 correspond.

Die Grenzschicht hat bevorzugt eine hohe thermische Leitfähigkeit, um eine ausreichende Leitung zwischen der Wärmequelle 99 und dem entlang der Grenzschicht 302 strömenden Fluid zu ermöglichen, so daß die Wärmequelle 99 nicht überhitzt wird. Die Grenzschicht be steht bevorzugt aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit von 100 W/m-K. Es ist jedoch für einen Fachmann ersichtlich, daß die Grenzschicht 302 eine thermische Leitfähigkeit von mehr oder weniger als 100 W/m-K aufweisen kann und hierauf nicht beschränkt ist.The boundary layer preferably has a high thermal conductivity to provide sufficient conduction between the heat source 99 and along the boundary layer 302 allow flowing fluid, so that the heat source 99 not overheated. The boundary layer is preferably made of a material having a high thermal conductivity of 100 W / mK. However, it will be apparent to one skilled in the art that the boundary layer 302 may have a thermal conductivity of more or less than 100 W / mK and is not limited thereto.

Um die bevorzugte hohe thermische Leitfähigkeit zu erzielen, ist die Grenzschicht bevorzugt aus Kupfer hergestellt. Alternativ besteht die Grenzschicht aus irgendeinem anderen Material einschließlich – jedoch nicht hierauf beschränkt – einzeln-kristalliner-dielektrischer Materialien, Metalle, Aluminium, Nickel, einem Halbleitersubstrat wie Silizium, Kovar, Graphit, Diamant, Verbundstoffen und jeglichen anderen geeigneten Legierungen. Ein alternatives Material der Grenzschicht 302 ist gemustert bzw. gegossen mit einem organischen Maschenwerk.In order to achieve the preferred high thermal conductivity, the barrier layer is preferably made of copper. Alternatively, the barrier layer is made of any other material including, but not limited to, single crystalline dielectric materials, metals, aluminum, nickel, a semiconductor substrate such as silicon, kovar, graphite, diamond, composites, and any other suitable alloys. An alternative material of the boundary layer 302 is patterned or cast with an organic meshwork.

Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf spezifische Ausgestaltungen beschrieben worden, und zwar unter Einbeziehung von Details, um das Verständnis der Prinzipien der Konstruktion und Betriebsweise der Erfindung verständlich zu machen. Insoweit sollen Bezugnahmen auf spezifische Ausgestaltungen und Details den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche nicht beschränken. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß Modifikationen bezüglich der zu Erläuterungszwecken gewählten Ausgestaltungen möglich sind, ohne von dem Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen.The The present invention is made with reference to specific embodiments been described, including details to the understanding the principles of construction and operation of the invention understandable close. In that regard, references to specific embodiments and details do not limit the scope of the appended claims. It is for the One skilled in the art will recognize that modifications in terms of for explanatory purposes selected Embodiments possible without departing from the spirit and scope of the invention.

ZusammenfassungSummary

Es sind eine Struktur und ein Verfahren zum Herstellen einer Mikrostruktur zur Verwendung in einem Wärmetauscher offenbart. Der Wärmetauscher enthält eine Verteilerschicht bzw. -lage und einen mikrostrukturierten Bereich. Die Verteilerschicht enthält eine Struktur, um ein Fluid an den mikrostrukturierten Bereich zu liefern. Der mikrostrukturierte Bereich ist aus mehreren mit Fenstern versehenen Lagen aus wärmeleitenden Lagen gebildet, durch welche eine Vielzahl von Mikroöffnungen durch einen nassen Ätzprozeß gebildet sind. Die Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen wird sodann zusammengekuppelt, um eine Verbund-Mikrostruktur zu bilden. There is disclosed a structure and method for making a microstructure for use in a heat exchanger. The heat exchanger contains a distribution layer and a mi cro-structured area. The manifold layer includes a structure to deliver a fluid to the microstructured area. The microstructured region is formed of a plurality of windowed layers of thermally conductive layers through which a plurality of microapertures are formed by a wet etching process. The plurality of windowed layers are then coupled together to form a composite microstructure.

Claims (43)

Verfahren zum Herstellen eines Mikrostrukturen aufweisenden Wärmetauschers mit folgenden Schritten: a. Bilden einer Vielzahl von Mikroöffnungen durch eine Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen unter Verwendung eines Material entfernenden Verfahrens, um eine Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen zu bilden; und b. Zusammenkuppeln der mit Fenstern versehenen Lagen, um eine geschichtet zusammengesetzte Verbund-Mikrostruktur zu bilden.Method for producing a microstructure having heat exchanger with the following steps: a. Forming a plurality of micro-openings by a plurality of heat-conducting Layers using a material removal process to form a plurality of windowed layers; and b. Coupling the windowed layers to one layered composite composite microstructure to form. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitenden Lagen Kupfer enthalten.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the heat conductive layers Copper included. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen durch Hartlöten zusammengekuppelt wird.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the plurality of windowed layers are coupled together by brazing becomes. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 3, wobei das Löten mit einem Silber enthaltenden Lötmaterial erfolgt.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 3, with soldering with a silver-containing soldering material he follows. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 3, wobei eine oder mehrere der Lagen vor dem Löten mit einem Lötmaterial plattiert werden.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 3, wherein one or more of the layers before soldering with a solder material be clad. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend einen Schritt eines Ausrichtens von Öffnungen in jeder der mehreren mit Fenstern versehenen Lagen vor dem Zusammenkuppeln der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, further comprising a step of aligning openings in each of the plurality of windowed layers prior to coupling together the plurality of windowed layers. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei das Material entfernende Verfahren ein isotropisches nasses Ätzverfahren ist.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the material removing process is an isotropic wet etching process is. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 7, wobei das isotropische nasse Ätzverfahren aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche ein fotochemisches Bearbeiten bzw. Abtragen, ein chemisches Masken-Ätzen, ein elektro chemisches Masken-Ätzen, ein Elektroätzen und ein elektrochemisches Mikrobearbeiten umfaßt.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 7, wherein the isotropic wet etching process selected from a group which is a photochemical processing or ablation, a chemical Mask etching, an electrochemical mask etching, an electric etching and electrochemical micromachining. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei die Verbund-Mikrostruktur ein Mikro-Maschengitter aufweist.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the composite microstructure comprises a micro-mesh. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei der Schritt eines Bildens von Mikroöffnungen durch jede der mehreren wärmeleitenden Lagen unter Verwendung eines Material entfernenden Prozesses ein Bilden eines ersten Mikromusters in einer ersten Seite jeder wärmeleitenden Lage und ein Bilden eines zweiten Mikromusters in einer zweiten Seite jeder wärmeleitenden Lage umfaßt.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the step of forming micro-openings through each of the plurality of heat-conducting Layers using a material removing process Forming a first micropattern in a first side of each thermally conductive one Location and forming a second micropattern in a second Side of each thermally conductive layer includes. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten Mikromuster komplementär sind, um kontinuierliche Mikrokanäle in der wärmeleitenden Lage zu bilden.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 10, wherein the first and second micropatterns are complementary, around continuous microchannels in the heat-conducting Able to form. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 10, wobei die ersten und zweiten Mikromuster so ausgebildet sind, daß sie eine sich überlappende Mikromaschenstruktur in der wärmeleitenden Lage bilden.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 10, wherein the first and second micropatterns are formed that she an overlapping one Micromesh structure in the heat-conducting Make up position. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei die Verbund-Mikrostruktur eine Vielzahl von Mikrokanälen aufweist.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the composite microstructure comprises a plurality of microchannels. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitenden Lagen eine Dicke zwischen etwa 50 und etwa 250 μ haben.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the heat conductive layers have a thickness between about 50 and about 250 μ. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 1, wobei die in den wärmeleitenden Lagen gebildeten Mikroöffnungen Dimensionen zwischen etwa 50 und etwa 300 μ aufweisen.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein in the heat-conducting Laying micro-openings formed Have dimensions between about 50 and about 300 μ. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers mit einer wärmeleitenden Struktur aus einem Material mit einem hohen Oberflächen-/Volumen-Verhältnis (HSVRM) mit folgenden Schritten: a. Vorsehen einer aus einem ersten Material bestehenden Deckelstruktur; b. Ankuppeln einer Verteilerstruktur an die Deckelstruktur, wobei die Verteilerstruktur aus einem zweiten Material hergestellt und so ausgebildet ist, daß sie ein Kühlfluid verteilt; c. Bilden einer Vielzahl von Mikroöffnungen durch eine Mehrzahl von aus einem wärmeleitenden Material bestehenden, wärmeleitenden Lagen unter Verwendung eines Material entfernenden Verfahrens, um eine Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen zu bilden; d. Zusammenkuppeln der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen, um eine HSVRM-Verbundstruktur zu bilden, welche das wärmeleitende Material enthält, wobei die in jeder der mehreren wärmeleitenden Lagen gebildete HSVRM-Struktur so ausgebildet ist, daß die HSVRM-Verbundstruktur gebildet wird, wenn die wärmeleitenden Lagen zusammengekuppelt sind; e. Ankuppeln der HSVRM-Verbundstruktur an die Verteilerstruktur und die Deckelstruktur, so daß die Verteilerstruktur so ausgebildet bzw. angeordnet ist, daß sie Fluid an die HSVRM-Struktur liefert; und f. Zusammenkuppeln einer flachen bzw. ebenen Basisstruktur aus einem dritten Material mit der HSVRM-Verbundstruktur, der Verteilerstruktur und der Deckelstruktur, um einen Mikro-Wärmetauscher zu bilden.A method of manufacturing a micro heat exchanger having a heat conductive structure of high surface area to volume ratio (HSVRM) material comprising the steps of: a. Providing a cover structure consisting of a first material; b. Coupling a manifold structure to the lid structure, wherein the manifold structure is made of a second material and configured to distribute a cooling fluid; c. Forming a plurality of microapertures through a plurality of heat conductive layers made of a thermally conductive material using a material removing method to form a plurality of windowed layers; d. Coupling together the plurality of windowed layers to form an HSVRM composite structure forming the thermally conductive material, wherein the HSVRM structure formed in each of the plurality of heat conductive sheets is formed so as to form the HSVRM composite structure when the heat conductive sheets are coupled together; e. Coupling the HSVRM composite structure to the manifold structure and the lid structure such that the manifold structure is configured to deliver fluid to the HSVRM structure; and f. Coupling a flat base structure of a third material to the HSVRM composite structure, the manifold structure, and the lid structure to form a micro heat exchanger. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei das wärmeleitende Material Kupfer ist.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, wherein the thermally conductive Material is copper. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die Deckelstruktur, die Verteilerstruktur, die Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen und die ebene Basistruktur sämtlichst durch Hartlöten zusammengekuppelt werden.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, wherein the cover structure, the distributor structure, the plurality of windowed layers and the planar base structure sämtlichst by brazing be coupled together. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 18, wobei das Löten mit einem Silber enthaltenden Lötmaterial erfolgt.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 18, wherein the soldering with a silver-containing soldering material he follows. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, weiterhin enthaltend einen Schritt eines Ausrichtens von Öffnungen in jeder der mehreren mit Fenstern versehenen Lagen vor dem Zusammenkuppeln der mit Fenstern versehenen Lagen.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, further comprising a step of aligning of openings in each of the plurality of windowed layers prior to coupling together the windowed layers. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die Mikroöffnungen in den wärmeleitenden Lagen durch einen isotropischen nassen Ätzprozess gebildet werden.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, wherein the micro-openings in the heat-conducting Layers are formed by an isotropic wet etching process. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 21, wobei der Material entfernende Prozeß aus einer Gruppe ausgewählt ist, welche ein fotochemisches Bearbeiten bzw. Abtragen, ein chemisches Masken-Ätzen, ein elektro chemisches Masken-Ätzen, ein Elektroätzen und ein elektrochemisches Mikrobearbeiten umfaßt.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 21, wherein the material removing process from a Group is selected, which a photochemical processing or ablation, a chemical Mask etching, an electrochemical mask etching, an electric etching and electrochemical micromachining. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die HSVRM-Verbundstruktur eine Mikro-Maschenausbildung aufweist.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, wherein the HSVRM composite structure is a micro-mesh formation having. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 23, wobei das Bilden der Mikroöffnungen durch jede der mehreren wärmeleitenden Lagen durch ein Material entfernendes Verfahren das Bilden eines ersten Mikromusters in einer ersten Seite jeder wärmeleitenden Lage und das Bilden eines zweiten Mikromusters in einer zweiten Seite jeder wärmeleitenden Lage umfaßt.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 23, wherein forming the microapertures through each of the plurality thermally conductive Laying by a material removing method forming a first micropattern in a first side of each thermally conductive Location and forming a second micropattern in a second Side of each thermally conductive Location includes. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 24, wobei die ersten und zweiten Mikromuster komplementär ausgebildet sind, um kontinuierliche Mikrokanäle in der wärmeleitenden Lage zu bilden.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 24, wherein the first and second micropatterns are complementary are to form continuous microchannels in the heat-conducting layer. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 24, wobei die ersten und zweiten Mikromuster so ausgebildet sind, daß sie eine sich überlappende Mikromaschenstruktur in der wärmeleitenden Lage bilden.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 24, wherein the first and second micropatterns are formed that she an overlapping one Micromesh structure in the heat-conducting Make up position. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die HSVRM-Verbundstruktur eine Vielzahl von Mikrokanälen aufweist.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, wherein the HSVRM composite structure comprises a plurality of microchannels having. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, weiterhin enthaltend den Schritt eines Feinschlichtens der ebenen Basisstruktur.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, further comprising the step of finishing the planar basic structure. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, weiterhin enthaltend eine Ausbildung einer Mehrzahl von Fluidanschlüssen in der Deckelstruktur.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, further comprising a formation of a plurality of fluid connections in the lid structure. Verfahren zum Herstellen eines Mikro-Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die Anzahl und Dicke der Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen, welche die HSVRM-Verbundstruktur bilden, so gewählt sind, daß sie den Druckverlust und die thermischen Widerstandscharakteristika des Mikro-Wärmetauschers optimieren.Method for manufacturing a micro heat exchanger according to claim 16, wherein the number and thickness of the plurality of heat-conducting Layers showing the HSVRM composite structure form, so chosen they are the pressure loss and the thermal resistance characteristics of the micro heat exchanger optimize. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die wärmeleitenden Lagen eine Dicke zwischen etwa 50 und etwa 250 μ aufweisen.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 16, wherein the heat-conducting layers have a thickness between about 50 and about 250 μ. Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschers nach Anspruch 16, wobei die in den wärmeleitenden Lagen ausgebildeten Mikroöffnungen Dimensionen zwischen etwa 50 und etwa 300 μ aufweisen.A method of manufacturing a heat exchanger according to claim 16, where in the heat-conducting Lay trained micro-openings Have dimensions between about 50 and about 300 μ. Mikrostrukturierter Wärmetauscher mit mehreren wärmeleitenden Lagen, welche jeweils eine Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen aufweisen, die durch Entfernung von Material von ihnen gebildet worden sind, wobei die Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen ausgerichtet ist und die Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen zusammengekuppelt ist, um eine HSVRM-Struktur zu bilden, wobei jede längliche Öffnung in einer ersten wärmeleitenden Lage mit mehr als drei länglichen Öffnungen von wenigstens einer benachbarten wärmeleitenden Lage kommuniziert.A microstructured heat exchanger having a plurality of heat conductive layers each having a plurality of elongate micro-openings formed by removing material therefrom, wherein the plurality of elongate micro-openings are aligned and the plurality of heat-conductive layers are coupled together to form an HSVRM structure each elongate opening being in a first heat conducting layer having more than three elongated openings of at least one communicates adjacent heat conductive layer. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 33, wobei die wärmeleitenden Lagen Kupfer enthalten.Microstructured heat exchanger according to claim 33, the thermally conductive Layers of copper included. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 33, wobei die mit Fenstern versehenen Lagen durch Hartlöten zusammengekuppelt sind.Microstructured heat exchanger according to claim 33, wherein the windowed layers are coupled together by brazing are. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 33, wobei die Materialentfernung isotropisch ist.Microstructured heat exchanger according to claim 33, the material removal is isotropic. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 33, wobei die Anzahl und Dicke der Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen so gewählt ist, daß der Druckabfall und die thermischen Widerstandscharakteristika des mikrostrukturierten Wärmetauschers optimiert sind.Microstructured heat exchanger according to claim 33, wherein the number and thickness of the plurality of heat conductive layers is selected that the pressure drop and the thermal resistance characteristics of the microstructured heat exchanger are optimized. Mikrostrukturierter Wärmetauscher mit einer Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen, welche jeweils eine Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen aufweisen, die durch Materialabtrag gebildet sind, wobei die Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen ausgerichet ist und die Mehrzahl von wärmeleitenden Lagen zusammengekuppelt ist, um eine HSVRM-Struktur zu bilden, wobei jede längliche Öffnung in einer ersten wärmeleitenden Lage mit nur einer länglichen Öffnung einer benachbarten wärmeleitenden Lage kommuniziert.Microstructured heat exchanger with a plurality of thermally conductive Layers, each containing a variety of elongated micro-openings which are formed by material removal, wherein the plurality of oblong microopenings is aligned and the plurality of heat conductive layers coupled together is to form a HSVRM structure, with each elongated opening in a first heat-conducting Location with only one elongated opening one adjacent heat-conducting Location communicates. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 38, wobei die Vielzahl von länglichen Mikroöffnungen in jeder der mehreren wärmeleitenden Lagen gleich ist.Microstructured heat exchanger according to claim 38, being the variety of elongated ones microopenings in each of the several heat-conducting Layers is the same. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 38, wobei die Materialentfernung isotropisch ist.Microstructured heat exchanger according to claim 38, the material removal is isotropic. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 38, wobei die mit Fenstern versehenen Lagen durch Hartlöten zusammengekuppelt sind.Microstructured heat exchanger according to claim 38, wherein the windowed layers are coupled together by brazing are. Mikrostrukturierter Wärmetauscher nach Anspruch 38, wobei die Anzahl und Dicke der mehreren wärmeleitenden Lagen so gewählt sind, daß sie den Druckverlust und die thermischen Widerstandscharakteristika des mikrostrukturierten Wärmetauschers optimieren.Microstructured heat exchanger according to claim 38, wherein the number and thickness of the plurality of heat conductive layers are selected that she the pressure loss and the thermal resistance characteristics of the microstructured heat exchanger. Verfahren zum Herstellen eines Mikrostrukturen aufweisenden Wärmetauschers mit folgenden Verfahrensschritten: a. Bilden einer Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen unter Verwendung eines Material abscheidenden bzw. absetzenden Verfahrens, wobei die mit Fenstern versehenen Lagen ein wärmeleitendes Material enthalten und eine Vielzahl von Mikroöffnungen aufweisen; und b. Zusammenkuppeln der Mehrzahl von mit Fenstern versehenen Lagen, um eine Verbund-Mikrostruktur zu bilden.Method for producing a microstructure having heat exchanger with the following process steps: a. Forming a plurality of windowed layers using a material separating or settling method, with the windows provided layers a thermally conductive Containing material and having a plurality of micro-openings; and b. Coupling together the plurality of windowed layers, to form a composite microstructure.
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