JP2008511995A - Fluid pumping cooling system and cooling method - Google Patents
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Abstract
流体ポンピング冷却システム及び冷却方法を提供する。流体ポンピング冷却システム及び冷却方法は、新たな相対振幅を有する移流抵抗、対流抵抗及び流体ポンピングシステムの抵抗を拡散する拡散抵抗を含む。また、流体ポンピング冷却システム及び冷却方法は、作動流体の化学的組成の調整を含み、具体的には、単位質量当たりの流体熱容量への感度が高まるに従って、組成及び粘性を調整する。 A fluid pumping cooling system and method are provided. The fluid pumping cooling system and cooling method includes advection resistance having a new relative amplitude, convection resistance and diffusion resistance that diffuses the resistance of the fluid pumping system. The fluid pumping cooling system and method also includes adjusting the chemical composition of the working fluid, specifically adjusting the composition and viscosity as the sensitivity to fluid heat capacity per unit mass increases.
Description
本発明は、冷却装置の分野に関する。詳しくは、本発明は、流体ポンピング冷却システムに関する。 The present invention relates to the field of cooling devices. In particular, the present invention relates to a fluid pumping cooling system.
現在の流体ポンピング冷却システムでは、図１に示すように、「温度バジェット」の合計、すなわちピークデバイス温度（ＴＤｅｖｉｃｅ，ｐｅａｋ）と、冷却流体インレットの温度（Ｔｆｌｕｉｄ，ｉｎｌｅｔ）との間の差分が、４個の個別の抵抗を介して流れる流体の総熱エネルギ（q(W)）として消費される。 In current fluid pumping cooling systems, as shown in FIG. 1, the difference between the sum of the “temperature budget”, ie the peak device temperature (T Device, peak ), and the temperature of the cooling fluid inlet (T fluid, inlet ). Is consumed as the total heat energy (q (W)) of the fluid flowing through the four individual resistors.
図１は、例示的な流体ポンピング冷却システムの抵抗モデルを示している。デバイス／取付抵抗（ＲＤｅｖｉｃｅ ａｎｄ ａｔｔａｃｈ）は、かなりの量ｑ（Ｗ）の熱エネルギを消散する。なお、デバイス／取付抵抗は、本発明に関連しないため、ここでは、詳細には説明しない。拡散抵抗（Ｒｓｐｒｅａｄ）は、小さいデバイスからより大きい熱交換器（ｈｘ）に熱が拡散する際の抵抗である。Ｒｓｐｒｅａｄは、熱交換器ｈｘの面積とデバイスの面積との比に従って増加する。対流抵抗（Ｒｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎ）は、熱交換器ｈｘの壁面から流体に熱を伝導する際の抵抗である。この値は、対流係数をｈとし、熱交換器ｈｘ内の総濡れ面積をＡとして、１／ｈＡに等しい。この抵抗は、水力直径（ｄ）の最小箇所の寸法の値が増加すると大きく増加する。 FIG. 1 shows a resistance model for an exemplary fluid pumping cooling system. The device / attachment resistance (R Device and attach ) dissipates a significant amount of thermal energy (q). Note that device / mounting resistance is not relevant to the present invention and will not be described in detail here. The diffusion resistance (R spread ) is the resistance at which heat diffuses from a small device to a larger heat exchanger (hx). R spread increases according to the ratio of the area of the heat exchanger hx to the area of the device. The convection resistance (R convection ) is a resistance when conducting heat from the wall surface of the heat exchanger hx to the fluid. This value is equal to 1 / hA, where h is the convection coefficient and A is the total wetting area in the heat exchanger hx. This resistance greatly increases as the value of the dimension of the minimum portion of the hydraulic diameter (d) increases.
また、図１の移流抵抗（Ｒａｄｖｅｃｔｉｏｎ）は、流体が熱交換器ｈｘを流れる際の流体の加熱を考慮した抵抗であり、流量をｍとし、単位質量当たりの比熱容量をｃとし、定数０．５をＣとして、Ｃ／ｍｃによって表される。既知の熱交換器は、冷却されるデバイスの面積の２倍から４倍の比較的大きい寸法に設計される。これらの寸法によって、Ｒｓｐｒｅａｄ値が比較的大きくなる。また、既知の熱交換器は、通常０．３ｍｍ以上の大きい内部部品を備える。これらの寸法によって、Ｒｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎの値が比較的大きくなる。ここで、Ｒｓｐｒｅａｄ及びＲｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎの値が大きいと、流体ポンピングシステムの効率が悪くなる。 Further, advection resistance (R advection) of FIG. 1 is a fluid considering heating of the fluid when flowing through the heat exchanger hx resistance, the flow rate is m, the specific heat capacity per unit mass and is c, the constant 0 .5 is represented by C / mc. Known heat exchangers are designed with relatively large dimensions of 2 to 4 times the area of the device to be cooled. These dimensions result in a relatively large R spread value. Also, known heat exchangers usually have large internal parts of 0.3 mm or more. With these dimensions, the value of R convection becomes relatively large. Here, if the values of R spread and R convection are large, the efficiency of the fluid pumping system deteriorates.
図２は、現在の流体ポンピングシステム２０の抵抗モデルを示している。上述したように、現在の流体ポンピングシステム２０は、冷却されるデバイスの２〜４倍の寸法を有する熱交換器を用いる。したがって、この設計は、拡散抵抗２２が大きく、又は、拡散抵抗２２は、表面積比率（熱交換器ｈｘ／冷却されるデバイス）の増加に伴って増加する。更に、現在の流体ポンピングシステム２０は、水力直径（ｄ）が大きい。熱交換器ｈｘのｄが増加すると、総濡れ面積Ａは減少し、この結果、Ｒｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎの式１／ｈＡに基づき、対流抵抗２４が大きくなる。 FIG. 2 shows a resistance model of the current fluid pumping system 20. As noted above, current fluid pumping systems 20 use heat exchangers that have dimensions that are two to four times the size of the device being cooled. Thus, this design has a large diffusion resistance 22 or the diffusion resistance 22 increases with increasing surface area ratio (heat exchanger hx / device to be cooled). Furthermore, the current fluid pumping system 20 has a large hydraulic diameter (d). When d of the heat exchanger hx increases, the total wetted area A decreases, and as a result, the convection resistance 24 increases based on the R convection equation 1 / hA.
現在の流体ポンピングシステム２０は、ｄの値が大きいので（且つ、Ａの値が非常に小さいので）、抵抗連鎖のこの部分で多くの温度バジェットが消費される。この点で、総温度バジェットの範囲内に収めるためには、現在の流体ポンピングシステム２０は、移流抵抗２６を非常に小さくする必要がある。したがって、Ｒａｄｖｅｃｔｉｏｎの式Ｃ／ｃｍに基づき、流量ｍを非常に大きくすることによって、Ｒａｄｖｅｃｔｉｏｎを大幅に低減できる。勿論、このためには、流体ポンピングシステム２０のポンプに対する要求が厳しくなる。 The current fluid pumping system 20 has a large value of d (and the value of A is very small), so a lot of temperature budget is consumed in this part of the resistance chain. In this regard, the current fluid pumping system 20 requires the advection resistance 26 to be very small in order to be within the total temperature budget. Therefore, based on the equation C / cm of R advection, by the flow rate m is very large, it is possible to significantly reduce the R advection. Of course, this makes the demand on the pump of the fluid pumping system 20 severe.
また、従来の流体ポンピング冷却システムは、有効に作動するために、例えば、低温での凍結を回避するために、特定の流体を必要とする。このような流体としては、高濃度のエチレングリコール、プロピレングリコール又はこれに類する流体がある。このような流体は、熱容量が小さく、粘性が高いという特性を有し、流量が低減されたシステムでは十分に機能しない。 Conventional fluid pumping cooling systems also require specific fluids to operate effectively, for example, to avoid freezing at low temperatures. Such fluids include high concentrations of ethylene glycol, propylene glycol or similar fluids. Such fluids have the characteristics of low heat capacity and high viscosity and do not work well in systems with reduced flow rates.
本発明は、流体ポンピング冷却システム及び冷却方法を提供する。流体ポンピング冷却システム及び冷却方法は、新たな相対振幅を有する移流抵抗、対流抵抗及び流体ポンピングシステムの抵抗を拡散する拡散抵抗を含む。また、流体ポンピング冷却システム及び冷却方法は、作動流体の化学的組成の調整を含み、具体的には、単位質量当たりの流体熱容量への感度が高まるに従って、組成及び粘性を調整する。 The present invention provides a fluid pumping cooling system and cooling method. The fluid pumping cooling system and cooling method includes advection resistance having a new relative amplitude, convection resistance and diffusion resistance that diffuses the resistance of the fluid pumping system. The fluid pumping cooling system and method also includes adjusting the chemical composition of the working fluid, specifically adjusting the composition and viscosity as the sensitivity to fluid heat capacity per unit mass increases.
本発明の一側面においては、デバイスを冷却する流体ポンピング冷却システムは、デバイスに接触する接触層を有し、デバイスを冷却する熱交換器と、インレット温度及びアウトレット温度を有し、熱交換器の接触層をポンピングする流体とを備え、アウトレット温度とインレット温度との間の差は、熱交換器内の流体の最高温度と、インレット温度との間の差の３０％以上である。 In one aspect of the invention, a fluid pumping cooling system for cooling a device has a contact layer in contact with the device, a heat exchanger for cooling the device, an inlet temperature and an outlet temperature, The difference between the outlet temperature and the inlet temperature is 30% or more of the difference between the maximum temperature of the fluid in the heat exchanger and the inlet temperature.
流体ポンピング冷却システムは、更に、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数のマイクロチャネルを備えていてもよい。複数のマイクロチャネルは、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。流体ポンピング冷却システムは、更に、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数のピラーを備えていてもよい。複数のピラーは、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。 The fluid pumping cooling system may further comprise a plurality of microchannels configured in a predetermined pattern along the contact layer and having a size in the range of 15-300 μm. The plurality of microchannels may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater. The fluid pumping cooling system may further comprise a plurality of pillars configured in a predetermined pattern along the contact layer and having a size in the range of 15 to 300 μm. The plurality of pillars may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater.
流体ポンピング冷却システムは、更に、接触層上に配設され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数の孔を有する微孔構造を備えていてもよい。微孔構造の複数の孔は、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。デバイスに接触する接触層の第１の表面積は、接触層に接触するデバイスの第２の表面積の１５０％以下であってもよい。熱交換器の平均温度における流体の粘性は、水の粘性の１５０％未満であってもよい。熱交換器の平均温度における流体の単位質量当たりの熱容量は、水の単位質量当たりの熱容量の８０％以上であってもよい。流体は、質量の少なくとも９０％が水からなっていてもよい。 The fluid pumping cooling system may further comprise a microporous structure having a plurality of holes disposed on the contact layer and having a size in the range of 15-300 μm. The plurality of pores of the microporous structure may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater. The first surface area of the contact layer that contacts the device may be 150% or less of the second surface area of the device that contacts the contact layer. The viscosity of the fluid at the average temperature of the heat exchanger may be less than 150% of the viscosity of water. The heat capacity per unit mass of fluid at the average temperature of the heat exchanger may be 80% or more of the heat capacity per unit mass of water. The fluid may comprise water at least 90% of its mass.
本発明の他の側面として、流体ポンピング冷却システムによってデバイスを冷却する冷却方法は、熱交換器の接触層とデバイスとの間で拡散抵抗を低減するステップと、接触層をポンピングし、インレット温度及びアウトレット温度を有する流体と、熱交換器の接触層との間で対流抵抗を低減するステップと、移流抵抗を増加させるステップと、流体の組成を、単位質量当たりの熱容量を増加させ、粘性を低減するように調整するステップとを有し、アウトレット温度とインレット温度との間の差は、熱交換器内の流体の最高温度と、インレット温度との間の差の３０％以上である。 In another aspect of the present invention, a cooling method for cooling a device with a fluid pumping cooling system includes reducing diffusion resistance between a contact layer of a heat exchanger and the device, pumping the contact layer, inlet temperature and Reducing the convection resistance between the fluid having the outlet temperature and the contact layer of the heat exchanger, increasing the advection resistance, the composition of the fluid, increasing the heat capacity per unit mass and reducing the viscosity The difference between the outlet temperature and the inlet temperature is 30% or more of the difference between the maximum temperature of the fluid in the heat exchanger and the inlet temperature.
対流抵抗を低減するステップは、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数のマイクロチャネルを形成するステップを有していてもよい。複数のマイクロチャネルは、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。対流抵抗を低減するステップは、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数のピラーを形成するステップを有していてもよい。複数のピラーは、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。 The step of reducing the convection resistance may include a step of forming a plurality of microchannels configured in a predetermined pattern along the contact layer and having a size in the range of 15 to 300 μm. The plurality of microchannels may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater. The step of reducing the convection resistance may include a step of forming a plurality of pillars configured in a predetermined pattern along the contact layer and having a size in a range of 15 to 300 μm. The plurality of pillars may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater.
対流抵抗を低減するステップは、接触層上に配設され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数の孔を有する微孔構造を形成するステップを有していてもよい。微孔構造の複数の孔は、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。拡散抵抗を低減するステップは、デバイスに接触する接触層の第１の表面積を、接触層に接触するデバイスの第２の表面積の１５０％以下に縮小するステップを有していてもよい。流体の組成を調整するステップは、熱交換器の平均温度における流体の粘性を、水の粘性の１５０％未満に低減するステップを有していてもよい。流体の組成を調整するステップは、熱交換器の平均温度における流体の単位質量当たりの熱容量を、水の単位質量当たりの熱容量の８０％以上に増加させるステップを有していてもよい。流体は、質量の少なくとも９０％が水から構成されていてもよい。 The step of reducing the convection resistance may include the step of forming a microporous structure having a plurality of holes disposed on the contact layer and having a size in the range of 15 to 300 μm. The plurality of pores of the microporous structure may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater. Reducing the diffusion resistance may include reducing the first surface area of the contact layer in contact with the device to 150% or less of the second surface area of the device in contact with the contact layer. Adjusting the composition of the fluid may comprise reducing the viscosity of the fluid at the average temperature of the heat exchanger to less than 150% of the viscosity of the water. The step of adjusting the composition of the fluid may include increasing the heat capacity per unit mass of the fluid at the average temperature of the heat exchanger to 80% or more of the heat capacity per unit mass of water. The fluid may comprise water at least 90% of its mass.
本発明の更なる側面として、デバイスを冷却する流体ポンピング冷却システムは、熱交換器の接触層とデバイスとの間で拡散抵抗を低減する拡散抵抗低減手段と、接触層をポンピングされ、インレット温度及びアウトレット温度を有する流体と、熱交換器の接触層との間で対流抵抗を低減する対流抵抗低減手段と、移流抵抗を増加させる移流抵抗増加手段と、流体の組成を、単位質量当たりの熱容量を増加させ、粘性を低減するように調整する流体組成調整手段とを備え、アウトレット温度とインレット温度との間の差は、熱交換器内の流体の最高温度と、インレット温度との間の差の３０％以上である。 As a further aspect of the present invention, a fluid pumping cooling system for cooling a device comprises diffusion resistance reducing means for reducing diffusion resistance between the contact layer of the heat exchanger and the device, the contact layer being pumped, the inlet temperature and The convection resistance reducing means for reducing the convection resistance between the fluid having the outlet temperature and the contact layer of the heat exchanger, the advection resistance increasing means for increasing the advection resistance, the composition of the fluid, and the heat capacity per unit mass. Fluid composition adjusting means for adjusting to increase and reduce the viscosity, the difference between the outlet temperature and the inlet temperature is the difference between the maximum temperature of the fluid in the heat exchanger and the inlet temperature. 30% or more.
対流抵抗低減手段は、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数のマイクロチャネルを形成するマイクロチャネル形成手段を備えていてもよい。複数のマイクロチャネルは、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。対流抵抗低減手段は、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数のピラーを形成するピラー形成手段を備えていてもよい。複数のピラーは、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。 The convection resistance reducing unit may include a microchannel forming unit configured to form a plurality of microchannels configured in a predetermined pattern along the contact layer and having a size in a range of 15 to 300 μm. The plurality of microchannels may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater. The convection resistance reducing means may be provided with pillar forming means for forming a plurality of pillars configured in a predetermined pattern along the contact layer and having a size in the range of 15 to 300 μm. The plurality of pillars may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater.
対流抵抗低減手段は、接触層上に配設され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有する複数の孔を有する微孔構造を形成する微孔構造形成手段を備えていてもよい。微孔構造の複数の孔は、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有していてもよい。拡散抵抗低減手段は、デバイスに接触する接触層の第１の表面積を、接触層に接触するデバイスの第２の表面積の１５０％以下に縮小する面積縮小手段を備えていてもよい。 The convection resistance reducing means may include micropore structure forming means that is disposed on the contact layer and forms a micropore structure having a plurality of holes having a size in the range of 15 to 300 μm. The plurality of pores of the microporous structure may have a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or greater. The diffusion resistance reducing unit may include an area reducing unit that reduces the first surface area of the contact layer in contact with the device to 150% or less of the second surface area of the device in contact with the contact layer.
流体組成調整手段は、熱交換器の平均温度における流体の粘性を、水の粘性の１５０％未満に低減する粘性低減手段を備えていてもよい。流体組成調整手段は、熱交換器の平均温度における流体の単位質量当たりの熱容量を、水の単位質量当たりの熱容量の８０％以上に増加させる単位質量増加手段を備えていてもよい。流体は、質量の少なくとも９０％が水から構成されていてもよい。 The fluid composition adjusting unit may include a viscosity reducing unit that reduces the viscosity of the fluid at the average temperature of the heat exchanger to less than 150% of the viscosity of water. The fluid composition adjusting means may include unit mass increasing means for increasing the heat capacity per unit mass of the fluid at the average temperature of the heat exchanger to 80% or more of the heat capacity per unit mass of water. The fluid may comprise water at least 90% of its mass.
本発明の更なる側面として、集積回路を冷却するための集積回路冷却装置は、集積回路に接触する接触層であって、集積回路に接触する接触層の表面積は、接触層と集積回路との間の拡散抵抗が低減されるように接触層に接触する集積回路の第２の表面積の１５０％以下である、集積回路を冷却する熱交換器と、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさと、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比とを有し、対流抵抗を低減する複数のマイクロチャネルと、流体が移流抵抗を増加させるように熱交換器をポンピングされる流体とを備え、流体は、質量の少なくとも９０％が水からなる。熱交換器の平均温度における流体の粘性は、水の粘性の１５０％未満であってもよい。熱交換器の平均温度における流体の単位質量当たりの熱容量は、水の単位質量当たりの熱容量の８０％以上であってもよい。 As a further aspect of the present invention, an integrated circuit cooling device for cooling an integrated circuit is a contact layer in contact with the integrated circuit, and the surface area of the contact layer in contact with the integrated circuit is determined between the contact layer and the integrated circuit. A heat exchanger that cools the integrated circuit that is less than 150% of the second surface area of the integrated circuit that contacts the contact layer so as to reduce diffusion resistance between the integrated circuit and a predetermined pattern along the contact layer Pumping heat exchangers with a plurality of microchannels having a size in the range of 15-300 μm and a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or more to reduce convection resistance and fluid to increase advection resistance Wherein the fluid comprises at least 90% of the mass of water. The viscosity of the fluid at the average temperature of the heat exchanger may be less than 150% of the viscosity of water. The heat capacity per unit mass of fluid at the average temperature of the heat exchanger may be 80% or more of the heat capacity per unit mass of water.
本発明の更なる側面として、デバイスを冷却する流体ポンピング冷却システムは、接触層を含む熱交換器がデバイスに接触し、デバイスに接触する接触層の第１の表面積が、接触層に接触するデバイスの第２の表面積の１５０％以下であることによって低減される拡散抵抗と、接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有し、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有する複数のマイクロチャネルを形成することによって低減される対流抵抗と、流体の流量が減少するように熱交換器を介して流体をポンピングすることによって増加される移流抵抗とを有し、流体は、質量の少なくとも９０％が水からなる。この流体は、水であってもよい。 As a further aspect of the present invention, a fluid pumping cooling system for cooling a device includes a device in which a heat exchanger including a contact layer is in contact with the device, and the first surface area of the contact layer in contact with the device is in contact with the contact layer. The diffusion resistance is reduced by being 150% or less of the second surface area, and the surface area is configured with a predetermined pattern along the contact layer and has a size in the range of 15 to 300 μm and 1000 m −1 or more. It has convection resistance that is reduced by forming a plurality of microchannels with a volume-to-volume ratio and an advection resistance that is increased by pumping the fluid through a heat exchanger so that the flow rate of the fluid is reduced. However, at least 90% of the mass of the fluid is water. This fluid may be water.
本発明の好ましい実施の形態を図３に示す。本発明の好ましい実施の形態は、新たな相対振幅（relative magnitude）を有する移流抵抗３６、対流抵抗３４及び流体ポンピングシステム（pumped fluidic system：ＰＦＳ）３０の抵抗を拡散する拡散抵抗３２を含み、拡散抵抗３２により、ポンプの流量を低減し、この結果、ポンプの消費電力を削減することができる。これらの抵抗の新たな相対振幅は、後述するように、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有するマイクロ熱交換器ｈｘによって実現される。更に、図３に示すように、本発明の好ましい実施の形態のＰＦＳ３０のマイクロ熱交換器ｈｘは、拡散抵抗３２及び対流抵抗３４を低減し、この結果、温度バジェットの消費を抑制する。この抑制によって、移流抵抗３６を高くすることができる。 A preferred embodiment of the present invention is shown in FIG. The preferred embodiment of the present invention includes a diffusive resistor 32 that diffuses the resistance of an advection resistor 36, convection resistor 34 and a pumped fluidic system (PFS) 30 having a new relative magnitude. The resistor 32 reduces the flow rate of the pump, and as a result, the power consumption of the pump can be reduced. The new relative amplitude of these resistors is realized by a micro heat exchanger hx having a size in the range of 15 to 300 μm, as will be described later. Further, as shown in FIG. 3, the micro heat exchanger hx of the PFS 30 according to the preferred embodiment of the present invention reduces the diffusion resistance 32 and the convection resistance 34, thereby suppressing the consumption of the temperature budget. By this suppression, the advection resistance 36 can be increased.
移流の式Ｃ／ｍｃにおいて、ｍは、流量を表し、流量ｍを減少させると、移流抵抗３６が高くなる。ここで、この移流抵抗３６は、総温度バジェットが費やされるまで高められる。このように、実際には、拡散抵抗３２及び対流抵抗３４を小さくすることにより、流量ｍが小さいマイクロ熱交換器ｈｘを用いることができ、これにより、移流抵抗３６を大きくでき、この結果、ポンプの仕事量を低減し、したがって、より効率的なＰＦＳ３０を実現できる。 In the advection equation C / mc, m represents a flow rate, and when the flow rate m is decreased, the advection resistance 36 increases. Here, the advection resistance 36 is increased until the total temperature budget is consumed. Thus, in practice, by reducing the diffusion resistance 32 and the convection resistance 34, it is possible to use the micro heat exchanger hx having a small flow rate m, thereby increasing the advection resistance 36. As a result, the pump Therefore, a more efficient PFS 30 can be realized.
本発明のマイクロ熱交換器ｈｘは、マイクロ熱交換器ｈｘの冷却面のサイズが、マイクロ熱交換器ｈｘによって冷却されるデバイスの表面のサイズの１５０％以下となるように、マイクロ熱交換器ｈｘの冷却面のサイズを縮小することによって拡散抵抗３２を低減する。上述したように、対流抵抗３４は、１／ｈＡで表され、ｈは、対流係数であり、Ａは、マイクロ熱交換器ｈｘの総濡れ面積である。この対流抵抗３４は、現在の流体ポンピングシステムに対してマイクロ熱交換器ｈｘの濡れ面積が広くなるにつれて減少する。マイクロ熱交換器ｈｘの濡れ面積は、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有するピラー、孔及び／又はチャネルを組み込み、及び１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を実現することによって増加する。以下、マイクロ熱交換器ｈｘの構造について、更に詳細に説明する。 The micro heat exchanger hx of the present invention includes a micro heat exchanger hx such that the size of the cooling surface of the micro heat exchanger hx is 150% or less of the size of the surface of the device cooled by the micro heat exchanger hx. The diffusion resistance 32 is reduced by reducing the size of the cooling surface. As described above, the convection resistance 34 is represented by 1 / hA, h is a convection coefficient, and A is a total wetting area of the micro heat exchanger hx. This convective resistance 34 decreases as the wet area of the micro heat exchanger hx increases relative to current fluid pumping systems. The wet area of the micro heat exchanger hx is increased by incorporating pillars, holes and / or channels having a size in the range of 15-300 μm and achieving a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or higher. Hereinafter, the structure of the micro heat exchanger hx will be described in more detail.
上述した本発明の実施の形態を明確にするために、本発明の実施の形態に基づくマイクロ熱交換器ｈｘの構造及び動作を説明する。なお、以下に示す熱交換器の説明は、本発明が適用される設計の一例を示しているに過ぎず、本発明に基づくシステム及び方法は、本発明の好ましい実施の形態に必要な寸法を有する如何なる熱交換器にも適用できることは明らかである。 In order to clarify the above-described embodiment of the present invention, the structure and operation of the micro heat exchanger hx based on the embodiment of the present invention will be described. It should be noted that the following description of the heat exchanger is merely an example of a design to which the present invention is applied, and the system and method according to the present invention have the dimensions necessary for a preferred embodiment of the present invention. Obviously, it can be applied to any heat exchanger that it has.
熱交換器は、包括的に言えば、好ましくは熱源に接触する接触層の選択的な領域に流体を通過させることによって、熱源から発生した熱エネルギを捕捉する。詳しくは、流体は、熱交換器内の圧力低下を小さく保ちながら、熱源に亘って、温度均一性を実現するように、ホットスポット及びホットスポットの周囲の領域を冷却するために接触層に特定の領域に流される。後述する様々な実施形態で説明するように、熱交換器は、マニホルド層内で複数のアパーチャ、チャネル及び／又はフィンガを用いて、並びに中間層内の導管を用いて、接触層の選択されたホットスポット領域に及びこの領域から流体を流通及び循環させる。これに代えて、熱交換器は、ホットスポットに流体を直接流入させ、及びホットスポットから流体を流出させることによって、効果的に熱源を冷却するために所定の位置に特別に配置された幾つかのポートを備えていてもよい。 The heat exchanger generally captures thermal energy generated from the heat source, preferably by passing the fluid through selective areas of the contact layer that contact the heat source. Specifically, the fluid is identified in the contact layer to cool the hot spot and the area around the hot spot so as to achieve temperature uniformity across the heat source while keeping the pressure drop in the heat exchanger small. Shed in the area. As described in the various embodiments described below, the heat exchanger is selected for the contact layer using a plurality of apertures, channels and / or fingers in the manifold layer and using conduits in the intermediate layer. Fluid is circulated and circulated to and from the hot spot area. Alternatively, heat exchangers are specially placed in place to cool the heat source effectively by allowing fluid to flow directly into and out of the hot spot. You may have the port of.
図４Ａは、本発明に基づく好ましいマニホルド層１０６の平面図である。詳しくは、マニホルド層１０６は、図４Ｂに示すように、上面１３０及び底面１３２に加えて、４つの側面を備えている。なお、図４Ａでは、マニホルド層１０６の機能を適切に表し、説明するために、上面１３０を取り除いて示している。図４Ａに示すように、マニホルド層１０６は、一連のチャネル又は流路１１６、１１８、１２０、１２２と、これらの流路内に形成された流体ポート１０８、１０９とを備える。図４Ｂに示すように、フィンガ１１８、１２０は、マニホルド層１０６のボディを完全に貫通して、Ｚ方向に延びている。これに代えて、図４Ａに示すように、フィンガ１１８、１２０は、マニホルド層１０６の一部に形成され、Ｚ方向に延び、アパーチャを有していてもよい。更に、流路１１６、１２２を、マニホルド層１０６の一部に延びるように形成してもよい。インレットの流路（以下、インレットチャネル又は単にチャネルともいう）１１６とアウトレットの流路（以下、アウトレットチャネル又は単にチャネルともいう）１２０間の残りの領域１０７は、上面１３０から底面１３２まで延び、マニホルド層１０６のボディを構成している。 FIG. 4A is a plan view of a preferred manifold layer 106 in accordance with the present invention. Specifically, the manifold layer 106 includes four side surfaces in addition to the top surface 130 and the bottom surface 132, as shown in FIG. 4B. In FIG. 4A, the upper surface 130 is removed to appropriately represent and explain the function of the manifold layer 106. As shown in FIG. 4A, the manifold layer 106 includes a series of channels or channels 116, 118, 120, 122 and fluid ports 108, 109 formed in these channels. As shown in FIG. 4B, the fingers 118, 120 extend completely through the body of the manifold layer 106 in the Z direction. Alternatively, as shown in FIG. 4A, the fingers 118 and 120 may be formed in a part of the manifold layer 106, extend in the Z direction, and have an aperture. Further, the flow paths 116 and 122 may be formed so as to extend to a part of the manifold layer 106. The remaining region 107 between the inlet flow path (hereinafter also referred to as the inlet channel or simply channel) 116 and the outlet flow path (hereinafter also referred to as the outlet channel or simply channel) 120 extends from the top surface 130 to the bottom surface 132, and the manifold It constitutes the body of the layer 106.
図４Ａに示すように、流体は、インレットポート１０８を介してマニホルド層１０６に入り、インレットチャネル１１６に沿って流れ、チャネル１１６からＸ方向及びＹ方向として示す幾つかの方向に分岐する幾つかのフィンガ１１８に流れ込み、これにより、接触層１０２の選択された領域に流体が供給される。フィンガ１１８は、異なる所定の方向に形成されており、熱源のホットスポット及びその近傍の領域に対応する接触層１０２の位置に流体を供給する。接触層１０２のこれらの位置を、以下では、接触層ホットスポット領域（interface hot spot regions）と呼ぶ。フィンガ１１８、１２０は、時間的に動かない及び変動する接触層ホットスポット領域を冷却するように構成されている。図４Ａに示すように、チャネル１１６、１２２及びフィンガ１１８、１２０は、マニホルド層１０６において、Ｘ方向及びＹ方向に配置される。このようにチャネル１１６、１２２及びフィンガ１１８、１２０を様々な方向に形成することにより、流体を輸送し、熱源９９のホットスポットを冷却し、及び／又はマイクロチャネル熱交換器（以下、単に熱交換器ともいう）１００内の圧力低下を最低限とすることができる。 As shown in FIG. 4A, fluid enters the manifold layer 106 through the inlet port 108, flows along the inlet channel 116, and branches out of the channel 116 in several directions, indicated as the X and Y directions. It flows into the finger 118, which supplies fluid to selected areas of the contact layer 102. The fingers 118 are formed in different predetermined directions and supply fluid to the position of the contact layer 102 corresponding to the hot spot of the heat source and the area in the vicinity thereof. These locations of the contact layer 102 are hereinafter referred to as contact hot spot regions. The fingers 118, 120 are configured to cool the contact layer hot spot area that does not move and fluctuates in time. As shown in FIG. 4A, the channels 116, 122 and the fingers 118, 120 are arranged in the manifold layer 106 in the X direction and the Y direction. By forming channels 116, 122 and fingers 118, 120 in various directions in this manner, fluid is transported, hot spots of heat source 99 are cooled, and / or microchannel heat exchangers (hereinafter simply referred to as heat exchange). The pressure drop in 100 can also be minimized.
フィンガ１１８、１２０の構成及び寸法は、冷却する必要がある熱源９９のホットスポットに応じて決定される。マニホルド層１０６は、ホットスポットの位置及び各ホットスポット又はその近傍で発生する熱量に基づき、フィンガ１１８、１２０が接触層１０２内の接触層ホットスポット領域上又はその近傍に配置されるように構成される。マニホルド層１０６は、熱交換器１００と循環冷却装置３０内で実質的な圧力低下を生じさせることなく、単相流の流体及び／又は二相流の流体を接触層１０２に循環させる。接触層ホットスポット領域に流体を輸送することにより、接触層ホットスポット領域に隣接した熱源の領域と同様に、接触層ホットスポット領域の温度が均一になる。 The configuration and dimensions of the fingers 118, 120 are determined according to the hot spot of the heat source 99 that needs to be cooled. Manifold layer 106 is configured such that fingers 118 and 120 are located on or near the contact layer hot spot area in contact layer 102 based on the location of the hot spots and the amount of heat generated at or near each hot spot. The The manifold layer 106 circulates the single-phase flow fluid and / or the two-phase flow fluid to the contact layer 102 without causing a substantial pressure drop in the heat exchanger 100 and the circulating cooling device 30. By transporting the fluid to the contact layer hot spot region, the temperature of the contact layer hot spot region is uniform, as is the region of the heat source adjacent to the contact layer hot spot region.
チャネル１１６及びフィンガ１１８の数及び寸法は、多くの要因に基づいて決定される。一実施形態においては、インレットフィンガ１１８とアウトレットフィンガ１２０は、同じ幅を有する。これに代えて、インレットフィンガ１１８及びアウトレットフィンガ１２０は、異なる幅を有していてもよい。フィンガ１１８、１２０の幅は、好ましくは、０．２５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下の範囲とする。一実施の形態においては、インレットフィンガ１１８とアウトレットフィンガ１２０は、同じ長さ及び深さを有する。これに代えて、インレットフィンガ１１８及びアウトレットフィンガ１２０は、異なる長さ及び深さを有していてもよい。他の実施形態においては、インレットフィンガ１１８及びアウトレットフィンガ１２０は、フィンガの長さに沿って様々な幅を有していてもよい。インレットフィンガ１１８及びアウトレットフィンガ１２０の長さ寸法は、０．５ｍｍ以上熱源の長さ寸法の三倍以内の範囲内に形成するとよい。更に、フィンガ１１８、１２０は、０．２５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下の範囲内の高さ又は深さを有するように形成するとよい。更に、マニホルド層１０６内では、１ｃｍ当たり１０本未満又は３０本以上のフィンガを設ける。なお、マニホルド層において、１ｃｍ当たり、１０本〜３０本のフィンガを設けてもよいことは、当業者には明らかである。 The number and size of the channels 116 and fingers 118 are determined based on a number of factors. In one embodiment, inlet finger 118 and outlet finger 120 have the same width. Alternatively, the inlet finger 118 and the outlet finger 120 may have different widths. The widths of the fingers 118 and 120 are preferably in the range of 0.25 mm to 0.50 mm. In one embodiment, inlet finger 118 and outlet finger 120 have the same length and depth. Alternatively, the inlet finger 118 and the outlet finger 120 may have different lengths and depths. In other embodiments, inlet finger 118 and outlet finger 120 may have various widths along the length of the finger. The length dimension of the inlet finger 118 and the outlet finger 120 is preferably formed within a range of 0.5 mm or more and within three times the length dimension of the heat source. Furthermore, the fingers 118 and 120 are preferably formed to have a height or depth within a range of 0.25 mm to 0.50 mm. Further, in the manifold layer 106, less than 10 or 30 or more fingers are provided per 1 cm. It should be apparent to those skilled in the art that 10 to 30 fingers may be provided per 1 cm in the manifold layer.
また、本発明においては、熱源のホットスポットの冷却を最適化するために、フィンガ１１８、１２０及びチャネル１１６、１２２の形状を不等間隔の配置としてもよい。熱源９９全体に亘って均一な温度を実現するためには、流体への熱伝達の空間的分布を、熱発生の空間的分布に一致させる。流体は、接触層に沿って、マイクロチャネル熱交換器１００内を接触層１０２に沿って流れるにつれて、その温度は上昇し、二相流の条件の下では、蒸気に変化し始める。したがって、流体は、著しく膨張し、この結果、流速が著しく速くなる。接触層１０２から流体への熱伝達率は、通常、流体の流速が速くなると高くなる。したがって、熱交換器１００に流体を流入し及び流出させるフィンガ１１８、１２０及びチャネル１１６、１２２の断面の寸法を調整することによって、流体への熱伝達率を調整することができる。この効果は、単相流でも得られる。 In the present invention, the shapes of the fingers 118 and 120 and the channels 116 and 122 may be arranged at unequal intervals in order to optimize the cooling of the hot spot of the heat source. In order to achieve a uniform temperature across the heat source 99, the spatial distribution of heat transfer to the fluid is matched to the spatial distribution of heat generation. As the fluid flows along the contact layer and within the microchannel heat exchanger 100 along the contact layer 102, its temperature increases and under two-phase flow conditions it begins to change to vapor. Thus, the fluid expands significantly, resulting in a significantly faster flow rate. The heat transfer coefficient from the contact layer 102 to the fluid usually increases as the fluid flow rate increases. Accordingly, by adjusting the cross-sectional dimensions of the fingers 118, 120 and the channels 116, 122 that allow the fluid to flow into and out of the heat exchanger 100, the heat transfer rate to the fluid can be adjusted. This effect is also obtained with a single phase flow.
例えば、インレットの近傍でより高い熱が発生する熱源に対しては、特別なフィンガを設計することもできる。更に、液体と蒸気の混合が予想される領域については、フィンガ１１８、１２０及びチャネル１１６、１２２の断面積を大きくした方が有利である場合がある。図には示さないが、フィンガの断面積をインレット側で小さくすることによって、流体の流速を速めることもできる。また、特別なフィンガ又はチャネルの断面積を下流のアウトレット側で大きくすることにより、流体の流速を遅めることもできる。フィンガ又はチャネルをこのように設計することにより、熱交換器内の、二相流における液体から蒸気への変化による流体の体積、加速度及び速度が増加する領域において、圧力低下を最小化でき、及びホットスポットの冷却を最適化できる。 For example, a special finger can be designed for a heat source that generates higher heat near the inlet. Further, for areas where liquid and vapor mixing is expected, it may be advantageous to increase the cross-sectional area of fingers 118, 120 and channels 116, 122. Although not shown in the drawing, the flow velocity of the fluid can be increased by reducing the cross-sectional area of the finger on the inlet side. It is also possible to slow the fluid flow rate by increasing the cross-sectional area of the special finger or channel on the downstream outlet side. By designing the fingers or channels in this way, the pressure drop can be minimized in the heat exchanger in the region where the fluid volume, acceleration and velocity increase due to the liquid to vapor change in the two-phase flow, and Hot spot cooling can be optimized.
更に、フィンガ１１８、１２０及びチャネル１１６、１２２を、それらの長さに沿って、一時的に広く、続いて再び狭く設計することにより、マイクロチャネル熱交換器１００内の異なる所望の位置で流体の流速を速めることができる。これに代えて、熱源９９全体に亘って予想される熱放散分布に熱伝達率を合わせるために、フィンガ１１８、１２０及びチャネル１１６、１２２の寸法を大から小、小から大と幾度も変化させることが適切である。調整することが適切である場合もある。なお、フィンガとチャネルの寸法の変化に関する説明は、この実施形態に限定されず、後に説明する他の実施形態にも同様に適用することができる。 Furthermore, by designing the fingers 118, 120 and the channels 116, 122 temporarily wide along their length and then again narrow, fluid flow at different desired locations within the microchannel heat exchanger 100 is achieved. The flow rate can be increased. Instead, the dimensions of the fingers 118, 120 and channels 116, 122 are varied from large to small and from small to large many times to match the heat transfer coefficient to the expected heat dissipation distribution throughout the heat source 99. Is appropriate. It may be appropriate to adjust. Note that the description regarding the change in the dimensions of the fingers and the channel is not limited to this embodiment, and can be similarly applied to other embodiments described later.
これに代えて、図４Ａに示すように、マニホルド層１０６は、インレットフィンガ１１８内に１つ以上のアパーチャ１１９を備えている。３層の熱交換器１００では、インレットフィンガ１１８に沿って流れる流体は、アパーチャ１１９を介して、中間層１０４に流れ込む。更に、図４Ａに示すように、マニホルド層１０６は、アウトレットフィンガ１２０内にアパーチャ１２１を備えている。２層の熱交換器１００では、中間層１０４から流れ出る流体は、アパーチャ１２１を介して、アウトレットフィンガ１２０に流れ込む。 Instead, as shown in FIG. 4A, the manifold layer 106 includes one or more apertures 119 in the inlet finger 118. In the three-layer heat exchanger 100, the fluid flowing along the inlet fingers 118 flows into the intermediate layer 104 through the aperture 119. Further, as shown in FIG. 4A, the manifold layer 106 includes an aperture 121 in the outlet finger 120. In the two-layer heat exchanger 100, the fluid flowing out from the intermediate layer 104 flows into the outlet finger 120 through the aperture 121.
インレットフィンガ１１８及びアウトレットフィンガ１２０は、アパーチャを有さない開流路となっている。マニホルド層１０６の底面１３２は、３層の熱交換器１００では、中間層１０４の上面に当接し、２層の熱交換器１００では、接触層１０２に当接する。したがって、３層の熱交換器１００では、流体は、中間層１０４とマニホルド層１０６の間を自由に流れる。流体は、中間層１０４の導管１０５によって、適切な接触層ホットスポット領域に適切に出入りするように流される。当業者には明らかなように、導管１０５は、後述するように、フィンガ１１８、１２０に直接整列するように配設してもよく又は３層の熱交換器１００内の他の場所に配設してもよい。 The inlet finger 118 and the outlet finger 120 are open channels that do not have an aperture. The bottom surface 132 of the manifold layer 106 contacts the upper surface of the intermediate layer 104 in the three-layer heat exchanger 100, and contacts the contact layer 102 in the two-layer heat exchanger 100. Thus, in the three layer heat exchanger 100, fluid flows freely between the intermediate layer 104 and the manifold layer 106. Fluid is flowed through the conduit 105 of the intermediate layer 104 to properly enter and exit the appropriate contact layer hot spot area. As will be appreciated by those skilled in the art, the conduit 105 may be arranged to align directly with the fingers 118, 120, as described below, or elsewhere in the three-layer heat exchanger 100. May be.
図４Ｂは、マニホルド層１０６を有する３層の熱交換器１００を示しているが、これに代えて、熱交換器１００は、マニホルド層１０６と、接触層１０２とからなる２層構造を有していてもよく、この場合、流体は、中間層１０４を介さず、マニホルド層１０６と接触層１０２の間を直接行き来する。ここに示すマニホルド層１０６、中間層１０４及び接触層１０２の構成は、例示的なものであり、本発明の構成は、ここに示す構成に限定されないことは当業者には明らかである。 FIG. 4B shows a three-layer heat exchanger 100 having a manifold layer 106, but instead, the heat exchanger 100 has a two-layer structure comprising a manifold layer 106 and a contact layer 102. In this case, the fluid flows directly between the manifold layer 106 and the contact layer 102 without going through the intermediate layer 104. It will be apparent to those skilled in the art that the configurations of the manifold layer 106, the intermediate layer 104, and the contact layer 102 shown here are exemplary, and the configuration of the present invention is not limited to the configuration shown here.
図４Ｂに示すように、中間層１０４は、好ましくは、中間層１０４自体を貫通して延びる複数の導管１０５を備えている。流入導管（inflow conduit）１０５は、マニホルド層１０６から接触層１０２の指定された接触層ホットスポット領域に流体を流通させる。同様に、導管１０５は、接触層１０２からアウトレットポート１０９に流体を流通させる。このようにして、中間層１０４は、接触層１０２から、マニホルド層１０６に連結されたアウトレットポート１０９への流体の輸送を提供している。 As shown in FIG. 4B, the intermediate layer 104 preferably comprises a plurality of conduits 105 extending through the intermediate layer 104 itself. An inflow conduit 105 circulates fluid from the manifold layer 106 to a designated contact layer hot spot area of the contact layer 102. Similarly, the conduit 105 allows fluid to flow from the contact layer 102 to the outlet port 109. In this manner, the intermediate layer 104 provides fluid transport from the contact layer 102 to an outlet port 109 coupled to the manifold layer 106.
導管１０５は、多くの因子に基づいて、所定のパターンで中間層１０４内に配設される。これらの因子とは、以下に限定されるものではないが、接触層ホットスポット領域の位置、接触層ホットスポット領域において熱源９９を適切に冷却するために必要な流量、流体の温度等である。他の部分の幅は、最大で数ｍｍに設計されるが、導管１０５は、１００μｍの幅を有することが好ましい。なお、導管１０５は、少なくとも上述した因子に基づいて、この他の寸法に形成してもよい。中間層１０４の各導管１０５は、同じ形状及び／又は寸法を有しているが、この条件は、必ずしも必要ではないことは、当業者には明らかである。例えば、上述したフィンガ１１８、１２０と同様に、導管１０５は、この実施形態に代えて、様々に変化する長さ及び／又は幅を有していてもよい。或いは、導管１０５は、中間層１０４を通して一定の深さ又は高さを有していてもよい。これに代えて、導管１０５は、異なる深さを有していてもよく、例えば、中間層１０４の厚さ方向において、台形又はノズル形の形状を有していてもよい。 The conduit 105 is disposed in the intermediate layer 104 in a predetermined pattern based on a number of factors. These factors include, but are not limited to, the position of the contact layer hot spot region, the flow rate necessary to appropriately cool the heat source 99 in the contact layer hot spot region, the temperature of the fluid, and the like. The width of the other part is designed to be several mm at the maximum, but the conduit 105 preferably has a width of 100 μm. The conduit 105 may be formed in other dimensions based on at least the factors described above. It will be apparent to those skilled in the art that each conduit 105 of the intermediate layer 104 has the same shape and / or dimensions, but this condition is not necessary. For example, similar to the fingers 118, 120 described above, the conduit 105 may have varying lengths and / or widths instead of this embodiment. Alternatively, the conduit 105 may have a constant depth or height through the intermediate layer 104. Alternatively, the conduit 105 may have different depths, for example, may have a trapezoidal or nozzle shape in the thickness direction of the intermediate layer 104.
中間層１０４は、好ましくは、導管１０５が垂直になるように、熱交換器１００内で水平に配置される。これに代えて、中間層１０４は、以下に限定されるものではないが、斜めに又は湾曲させる等、熱交換器１００内で他の如何なる方向に配置してもよい。これに代えて、導管１０５は、中間層１０４内で、水平に、斜めに、湾曲させて、又は他の如何なる方向に配置してもよい。更に、中間層１０４は、好ましくは、熱交換器１００の全長に沿って、水平に延び、これにより、中間層１０４は、接触層１０２をマニホルド層１０６から完全に分離し、これにより流体を強制的に導管１０５に流通させてもよい。これに代えて、熱交換器１００の一部は、マニホルド層１０６と接触層１０２の間に中間層１０４を含まず、これにより、マニホルド層１０６と接触層１０２の間で流体を自由に行き来させるようにしてもよい。更に、これに代えて、中間層１０４は、マニホルド層１０６と接触層１０２の間で垂直に延び、独立した別の中間層領域を形成するようにしてもよい。これに代えて、中間層１０４は、マニホルド層１０６から接触層１０２までに完全には延びていなくてもよい。 The intermediate layer 104 is preferably disposed horizontally within the heat exchanger 100 such that the conduit 105 is vertical. Alternatively, the intermediate layer 104 may be arranged in any other direction within the heat exchanger 100, such as, but not limited to, oblique or curved. Alternatively, the conduit 105 may be disposed horizontally, diagonally, curved, or in any other direction within the intermediate layer 104. Further, the intermediate layer 104 preferably extends horizontally along the entire length of the heat exchanger 100 so that the intermediate layer 104 completely separates the contact layer 102 from the manifold layer 106, thereby forcing the fluid. Alternatively, it may be circulated through the conduit 105. Alternatively, a portion of the heat exchanger 100 does not include the intermediate layer 104 between the manifold layer 106 and the contact layer 102, thereby allowing fluid to flow freely between the manifold layer 106 and the contact layer 102. You may do it. Further alternatively, the intermediate layer 104 may extend vertically between the manifold layer 106 and the contact layer 102 to form another independent intermediate layer region. Alternatively, the intermediate layer 104 may not extend completely from the manifold layer 106 to the contact layer 102.
図４Ｂは、本発明に基づく接触層１０２の好ましい実施形態の斜視図である。図４Ｂに示すように、接触層１０２は、底面１０３と、好ましくは、複数のマイクロチャネル壁１１０とを備え、マイクロチャネル壁１１０の間の領域は、流体の流路に沿って、流体を流し、又は流通させる。底面１０３は、好ましくは、平坦であり、熱源９９からの十分な熱輸送を実現する高い熱伝導率を有している。これに代えて、底面１０３は、特定の位置に流体を集め、又は特定の位置から流体を退けるために設計された凹面（troughs）及び／又は凸面（crests）を備えていてもよい。マイクロチャネル壁１１０は、図３Ｂに示すように、好ましくは、平行に形成され、これにより、流体は、好ましくは、流路に沿って、マイクロチャネル壁１１０間を流れる。これに代えて、各マイクロチャネル壁１１０を非平行に構成してもよい。 FIG. 4B is a perspective view of a preferred embodiment of the contact layer 102 in accordance with the present invention. As shown in FIG. 4B, the contact layer 102 includes a bottom surface 103 and preferably a plurality of microchannel walls 110, and the region between the microchannel walls 110 allows fluid to flow along the fluid flow path. Or distribute. The bottom surface 103 is preferably flat and has a high thermal conductivity that realizes sufficient heat transport from the heat source 99. Alternatively, the bottom surface 103 may comprise troughs and / or crests designed to collect fluid at a particular location or to retreat fluid from a particular location. The microchannel walls 110 are preferably formed in parallel, as shown in FIG. 3B, so that fluid flows between the microchannel walls 110, preferably along the flow path. Alternatively, each microchannel wall 110 may be configured non-parallel.
また、これに代えて、上述した因子に基づき、他の如何なる適切な構成でマイクロチャネル壁１１０を構成してもよいことは、当業者には明らかである。更に、マイクロチャネル壁１１０は、接触層１０２内の圧力低下又は圧力差を最低限とするための寸法を有していてもよい。また、以下に限定されるものではないが、ピラー（pillars）２０３（図５）、粗い表面、例えば、焼結金属及びシリコン泡（silicon foam）２１３（図４）等の微孔性構造又はこれらの組合せ等、マイクロチャネル壁１１０以外の他の構造を用いてもよいことは明らかである。図５は、変形例として、ピラー２０３及び多孔構造としての泡２１３の両方が形成された接触層２０２を示している。なお、ここでは、例示的に、図４Ｂに示す平行なマイクロチャネル壁１１０を用いて、本発明における接触層１０２を説明する。 Alternatively, it will be apparent to those skilled in the art that instead of this, the microchannel wall 110 may be configured in any other suitable configuration based on the factors described above. Further, the microchannel wall 110 may have dimensions to minimize pressure drop or pressure differential within the contact layer 102. Also, but not limited to, pillars 203 (FIG. 5), rough surfaces such as sintered metal and silicon foam 213 (FIG. 4) or the like It is obvious that other structures other than the microchannel wall 110 may be used, such as a combination of the above. FIG. 5 shows a contact layer 202 in which both pillars 203 and bubbles 213 as a porous structure are formed as a modification. Here, by way of example, the contact layer 102 in the present invention will be described using the parallel microchannel walls 110 shown in FIG. 4B.
図４Ｂでは、マニホルド層１０６のボディ内のチャネル１１６、１２２及びフィンガ１１８、１２０を示すために、マニホルド層１０６の上面を切り取って示している。ここでは、高い熱を発生する熱源９９の位置をホットスポットとし、これより低い熱を発生する熱源９９の位置をウォームスポットとする。図４Ｂに示すように、熱源９９は、ホットスポット領域である位置Ａと、ウォームスポット領域である位置Ｂとを有する。ホットスポット及びウォームスポットに当接する接触層１０２の領域は、接触層ホットスポット領域として示されている。すなわち、図３Ｂに示すように、接触層１０２は、位置Ａ上の接触層ホットスポット領域Ａと、位置Ｂ上の接触層ホットスポット領域Ｂとを含む。 In FIG. 4B, the top surface of the manifold layer 106 is cut away to show the channels 116, 122 and fingers 118, 120 in the body of the manifold layer 106. Here, the position of the heat source 99 that generates high heat is defined as a hot spot, and the position of the heat source 99 that generates lower heat is defined as a warm spot. As shown in FIG. 4B, the heat source 99 has a position A that is a hot spot area and a position B that is a warm spot area. The area of the contact layer 102 that contacts the hot spot and the warm spot is shown as the contact layer hot spot area. That is, as shown in FIG. 3B, the contact layer 102 includes a contact layer hot spot region A on the position A and a contact layer hot spot region B on the position B.
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、流体は、まず、好ましくは、１つのインレットポート１０８を介して、熱交換器１００に流入する。そして、流体は、好ましくは１つのインレットチャネル１１６に流入する。これに代えて、熱交換器１００は、２つ以上のインレットチャネル１１６を備えていてもよい。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、インレットポート１０８からインレットチャネル１１６に沿って流れる流体は、まず、フィンガ１１８Ｄに分岐する。更に、インレットチャネル１１６の残りの部分に沿って流れる流体は、フィンガ１１８Ｂ及びフィンガ１１８Ｃ等の個々のフィンガに注ぎ込まれる。 As shown in FIGS. 4A and 4B, the fluid first flows into the heat exchanger 100, preferably via one inlet port. The fluid then preferably flows into one inlet channel 116. Alternatively, the heat exchanger 100 may include two or more inlet channels 116. As shown in FIGS. 4A and 4B, the fluid flowing from the inlet port 108 along the inlet channel 116 first branches to the finger 118D. Further, fluid flowing along the remainder of the inlet channel 116 is poured into individual fingers, such as fingers 118B and fingers 118C.
図４Ｂに示す具体例では、流体をフィンガ１１８Ａに注ぎ込むことによって、接触層ホットスポット領域Ａに流体を供給する。すなわち、流体は、フィンガ１１８Ａを介して、中間層１０４に流れ下る。流体は、好ましくは、フィンガ１１８Ａの下に配設されたインレット導管１０５Ａを介して、接触層１０２に流れ込み、熱源９９と熱交換を行う。流体は、図３Ｂに示すように、マイクロチャネル壁１１０に沿って移動するが、流体は、接触層１０２に沿って、他の如何なる方向に移動してもよい。次に、加熱された流体は、導管１０５Ｂを介して、アウトレットフィンガ１２０Ａに流れ上がる。同様に、流体は、フィンガ１１８Ｅ、１１８Ｆを介して、中間層１０４に、Ｚ方向に流れ下る。次に、流体は、Ｚ方向に、インレット導管１０５Ｃを介して、接触層１０２に流れ下る。そして、加熱された流体は、接触層１０２からアウトレット導管１０５Ｄを介してアウトレットフィンガ１２０Ｅ、１２０Ｆに、Ｚ方向に流れ上がる。熱交換器１００は、アウトレットフィンガ１２０を介して、マニホルド層１０６で加熱された流体を取り除き、アウトレットフィンガ１２０は、アウトレットチャネル１２２に連結されている。アウトレットチャネル１２２により、流体は、好ましくは、１つのアウトレットポート１０９を介して、熱交換器から流出される。 In the example shown in FIG. 4B, the fluid is supplied to the contact layer hot spot region A by pouring the fluid into the finger 118A. That is, the fluid flows down to the intermediate layer 104 through the fingers 118A. The fluid preferably flows into the contact layer 102 via the inlet conduit 105A disposed under the finger 118A and exchanges heat with the heat source 99. The fluid moves along the microchannel wall 110 as shown in FIG. 3B, but the fluid may move along the contact layer 102 in any other direction. The heated fluid then flows up to outlet finger 120A via conduit 105B. Similarly, the fluid flows down to the intermediate layer 104 in the Z direction via fingers 118E, 118F. The fluid then flows down to the contact layer 102 in the Z direction via the inlet conduit 105C. Then, the heated fluid flows in the Z direction from the contact layer 102 to the outlet fingers 120E and 120F via the outlet conduit 105D. The heat exchanger 100 removes the fluid heated in the manifold layer 106 via the outlet fingers 120, which are connected to the outlet channels 122. Through the outlet channel 122, the fluid preferably exits the heat exchanger via one outlet port 109.
また、好ましくは、流入及び流出導管１０５は、適切な接触層ホットスポット領域上に直接又は略々直接、配設され、熱源９９のホットスポットに流体を直接供給する。更に、圧力低下を最低限とするために、各アウトレットフィンガ１２０は、好ましくは、特定の接触層ホットスポット領域に対応する各インレットフィンガ１１９の近傍に配設される。このように、流体は、インレットフィンガ１１８Ａを介して接触層１０２に流入し、接触層１０２の底面１０３に沿って、接触層１０２からアウトレットフィンガ１２０Ａに最短の距離を移動する。流体が底面１０３に沿って移動する距離により、不要な量の圧力低下を発生させることなく、熱源９９から熱が適切に取り除かれることは明らかである。更に、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、フィンガ１１８に沿って流れる流体の圧力低下を減少させるために、フィンガ１１８、１２０内のコーナ部分は、好ましくは、曲面となるように形成する。 Also preferably, the inflow and outflow conduits 105 are disposed directly or nearly directly over a suitable contact layer hotspot area to supply fluid directly to the hotspots of the heat source 99. Further, in order to minimize pressure drop, each outlet finger 120 is preferably disposed in the vicinity of each inlet finger 119 corresponding to a particular contact layer hot spot area. Thus, the fluid flows into the contact layer 102 via the inlet finger 118A and travels the shortest distance from the contact layer 102 to the outlet finger 120A along the bottom surface 103 of the contact layer 102. It is clear that the distance that the fluid travels along the bottom surface 103 properly removes heat from the heat source 99 without causing an unnecessary amount of pressure drop. Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, in order to reduce the pressure drop of the fluid flowing along the finger 118, the corner portions in the fingers 118, 120 are preferably formed to be curved.
当業者には明らかなように、図４Ａ及び図４Ｂに示すマニホルド層１０６の構成は、例示的なものに過ぎない。マニホルド層１０６内のチャネル１１６とフィンガ１１８の構成は、以下に限定されるものではないが、接触層ホットスポット領域の位置、接触層ホットスポット領域への及び接触層ホットスポット領域からの流体の流量、接触層ホットスポット領域の熱源が発生する熱量等の多くの要因に依存する。チャネル１１６及びフィンガ１１８は、他の如何なる構成により実現してもよい。 As will be apparent to those skilled in the art, the configuration of manifold layer 106 shown in FIGS. 4A and 4B is merely exemplary. The configuration of the channels 116 and fingers 118 in the manifold layer 106 is not limited to the following, but includes the location of the contact layer hot spot region, the flow rate of fluid to and from the contact layer hot spot region. It depends on many factors such as the amount of heat generated by the heat source in the contact layer hot spot region. Channel 116 and finger 118 may be implemented in any other configuration.
図４Ｂに示すように、本発明の好ましい実施の形態では、接触層１０２内にマイクロチャネル壁１１０を設ける。上述したように、対流抵抗を適切に低減させるために、マイクロチャネル壁１１０の大きさは、１５〜３００μｍの範囲内とし、マイクロチャネルの表面積対体積の比は、１０００ｍ−１以上とする。勿論、このような寸法範囲を有さないマイクロチャネルを備える更なる実施の形態も本発明の範囲に含まれる。 In a preferred embodiment of the present invention, a microchannel wall 110 is provided in the contact layer 102, as shown in FIG. 4B. As described above, in order to appropriately reduce the convection resistance, the size of the microchannel wall 110 is in the range of 15 to 300 μm, and the surface area to volume ratio of the microchannel is 1000 m −1 or more. Of course, further embodiments comprising microchannels not having such a dimension range are also included in the scope of the present invention.
また、図５に示す更なる実施の形態では、好ましい実施の形態のマイクロチャネル壁１１０（図４Ｂ）に代えて、例えば、ピラー２０３又は例えば、焼結金属及びシリコン泡２０１等である粗い表面又は微小孔構造を設ける。更に、これらの代替要素は、マイクロチャネル壁１１０の代わりに用いてもよく、又は他の接触層２０２と組み合わせて用いてもよい。更に、これらの代替要素をマイクロチャネル壁１１０と組み合わせて用いてもよい。勿論、上述した代替要素又はこれらの組合せは、本発明の好ましい実施の形態において述べた大きさ及び表面積対体積の比に基づいて形成される。 Further, in a further embodiment shown in FIG. 5, instead of the microchannel wall 110 (FIG. 4B) of the preferred embodiment, for example, a pillar 203 or a rough surface such as a sintered metal and silicon foam 201 or the like or A micropore structure is provided. Further, these alternative elements may be used in place of the microchannel wall 110 or in combination with other contact layers 202. In addition, these alternative elements may be used in combination with the microchannel wall 110. Of course, the alternative elements described above or combinations thereof are formed based on the size and surface area to volume ratios described in the preferred embodiment of the present invention.
また、所望の相対的抵抗レベルを実現するためには、本発明の好ましい実施の形態の流体ポンピングシステムで使用される流体組成が重要である。具体的には、所望の相対的抵抗レベルの達成には、熱容量及び粘性が重要になる。好ましい実施の形態として開示したマイクロ寸法を用いることによって、ポンピング圧力低下が著しく大きくなることがある。流体の流量を小さくすると、性能は、熱吸収特性に大きく影響する単位質量当たりの流体熱容量に非常に敏感になる。 Also, the fluid composition used in the fluid pumping system of the preferred embodiment of the present invention is important to achieve the desired relative resistance level. Specifically, heat capacity and viscosity are important in achieving the desired relative resistance level. By using the micro dimensions disclosed as the preferred embodiment, the pumping pressure drop can be significantly increased. When the fluid flow rate is reduced, the performance becomes very sensitive to the fluid heat capacity per unit mass, which greatly affects the heat absorption characteristics.
したがって、所望の相対的抵抗レベルでシステムを適切に動作させるために、単位質量当たり熱容量が非常に大きく（熱を効率的に吸収する）、粘性が低い（マイクロ熱交換器ｈｘにおける圧力低下を低減する）流体が必要である。したがって、熱交換器の平均温度において、水の粘性の１５０％以上の粘性を有し、水の熱容量の８０％以上の熱容量を有する流体を用いることが好ましい。また、本発明の好ましい実施の形態は、流体は、質量の少なくとも９０％が水から構成することが好ましい。 Therefore, in order to properly operate the system at the desired relative resistance level, the heat capacity per unit mass is very large (absorbs heat efficiently) and the viscosity is low (reducing pressure drop in the micro heat exchanger hx) Fluid) is required. Therefore, it is preferable to use a fluid having a viscosity of 150% or more of the viscosity of water and a heat capacity of 80% or more of the heat capacity of water at the average temperature of the heat exchanger. In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that at least 90% of the mass of the fluid is water.
図６は、本発明の好ましい実施の形態として、流体ポンピング冷却システムによって効率的にデバイスを冷却する方法４００のフローチャートを示している。方法４００は、ステップ４１０から開始され、このステップ４１０において、流体ポンピングシステムにおける相対的な拡散抵抗を低減する。これは、冷却されるデバイスの表面に対して、マイクロ熱交換器ｈｘの冷却面のサイズを限定することによって実現される。デバイスに接触する接触層の表面積は、好ましくは、冷却されるデバイスの表面積の１５０％以下とする。ステップ４２０では、マイクロ熱交換器ｈｘの総濡れ面積を増加させることによって流体ポンピングシステムの相対的な対流抵抗を低減する。これは、マイクロ熱交換器ｈｘ内のマイクロチャネルの大きさを、好ましくは、１５〜３００μｍの範囲に縮小し、表面積対体積の比を１０００ｍ−１とすることによって達成される。 FIG. 6 shows a flowchart of a method 400 for efficiently cooling a device with a fluid pumping cooling system as a preferred embodiment of the present invention. Method 400 begins at step 410, where the relative diffusion resistance in the fluid pumping system is reduced. This is achieved by limiting the size of the cooling surface of the micro heat exchanger hx relative to the surface of the device to be cooled. The surface area of the contact layer in contact with the device is preferably no more than 150% of the surface area of the device to be cooled. In step 420, the relative convection resistance of the fluid pumping system is reduced by increasing the total wetting area of the micro heat exchanger hx. This is achieved by reducing the size of the microchannel in the micro heat exchanger hx, preferably in the range of 15-300 μm, and a surface area to volume ratio of 1000 m −1 .
図６のステップ４３０では、流体ポンピングシステムの相対的な移流抵抗を増加させる。これは、好ましくは、移流抵抗をＣ／ｍｃとして、流量ｍを低減することによって実現される。ここで、Ｃは、約０．５の定数であり、ｃは、単位質量当たりの比熱容量である。この方法４００の最後のステップ４４０では、流体が比較的、高い熱容量及び低い粘性を有するように、流体ポンピングシステム内の流体組成を調整する。熱交換器の平均温度における流体の粘性は、好ましくは、水の粘性の１５０％未満であり、熱交換器の平均温度における流体の単位質量当たりの熱容量は、好ましくは、水の単位質量当たりの熱容量の８０％以上である。これらの値は、好ましくは、流体の質量の少なくとも９０％を水から構成することによって実現される。 In step 430 of FIG. 6, the relative advection resistance of the fluid pumping system is increased. This is preferably achieved by reducing the flow rate m, where advection resistance is C / mc. Here, C is a constant of about 0.5, and c is a specific heat capacity per unit mass. In the final step 440 of the method 400, the fluid composition in the fluid pumping system is adjusted so that the fluid has a relatively high heat capacity and low viscosity. The viscosity of the fluid at the average temperature of the heat exchanger is preferably less than 150% of the viscosity of the water, and the heat capacity per unit mass of the fluid at the average temperature of the heat exchanger is preferably per unit mass of water. 80% or more of the heat capacity. These values are preferably realized by constituting at least 90% of the mass of the fluid from water.
本発明の構成及び動作原理を明瞭に説明するために、様々な詳細を含む特定の実施の形態を用いて本発明を説明した。このような特定の実施の形態の説明及びその詳細は、特許請求の範囲を限定するものではない。本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、例示的に選択された実施の形態を変更できることは、当業者には明らかである。特に、本発明のデバイスは、幾つかの異なる手法で実現でき、複数の異なる外観を有することができることは当業者には明らかである。 The present invention has been described in terms of specific embodiments, including various details, in order to provide a clear explanation of the structure and operating principles of the invention. Such descriptions of specific embodiments and details thereof are not intended to limit the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art that the exemplary embodiments selected can be modified without departing from the spirit and scope of the invention. In particular, it will be apparent to those skilled in the art that the device of the present invention can be implemented in several different ways and can have multiple different appearances.
Claims (38)
ａ．上記デバイスに接触する接触層を有し、該デバイスを冷却する熱交換器と、
ｂ．インレット温度及びアウトレット温度を有し、上記熱交換器の接触層をポンピングする流体とを備え、
上記アウトレット温度とインレット温度との間の差は、上記熱交換器内の流体の最高温度と、上記インレット温度との間の差の３０％以上であることを特徴とする流体ポンピング冷却システム。 In a fluid pumping cooling system that cools a device,
a. A heat exchanger having a contact layer in contact with the device and cooling the device;
b. A fluid having an inlet temperature and an outlet temperature and pumping the contact layer of the heat exchanger;
The fluid pumping cooling system, wherein the difference between the outlet temperature and the inlet temperature is 30% or more of the difference between the maximum temperature of the fluid in the heat exchanger and the inlet temperature.
ａ．熱交換器の接触層とデバイスとの間で拡散抵抗を低減するステップと、
ｂ．接触層をポンピングし、インレット温度及びアウトレット温度を有する流体と、上記熱交換器の接触層との間で対流抵抗を低減するステップと、
ｃ．移流抵抗を増加させるステップと、
ｄ．上記流体の組成を、単位質量当たりの熱容量を増加させ、粘性を低減するように調整するステップとを有し、
上記アウトレット温度とインレット温度との間の差は、上記熱交換器内の流体の最高温度と、上記インレット温度との間の差の３０％以上であることを特徴とする冷却方法。 In a cooling method for cooling a device by a fluid pumping cooling system,
a. Reducing diffusion resistance between the contact layer of the heat exchanger and the device;
b. Pumping the contact layer to reduce convective resistance between a fluid having an inlet temperature and an outlet temperature and the contact layer of the heat exchanger;
c. Increasing the advection resistance;
d. Adjusting the composition of the fluid to increase the heat capacity per unit mass and reduce the viscosity,
The cooling method, wherein the difference between the outlet temperature and the inlet temperature is 30% or more of the difference between the maximum temperature of the fluid in the heat exchanger and the inlet temperature.
ａ．熱交換器の接触層とデバイスとの間で拡散抵抗を低減する拡散抵抗低減手段と、
ｂ．接触層をポンピングされ、インレット温度及びアウトレット温度を有する流体と、上記熱交換器の接触層との間で対流抵抗を低減する対流抵抗低減手段と、
ｃ．移流抵抗を増加させる移流抵抗増加手段と、
ｄ．上記流体の組成を、単位質量当たりの熱容量を増加させ、粘性を低減するように調整する流体組成調整手段とを備え、
上記アウトレット温度とインレット温度との間の差は、上記熱交換器内の流体の最高温度と、上記インレット温度との間の差の３０％以上であることを特徴とする流体ポンピング冷却システム。 In a fluid pumping cooling system that cools a device,
a. Diffusion resistance reducing means for reducing the diffusion resistance between the contact layer of the heat exchanger and the device;
b. Convection resistance reducing means for reducing convection resistance between a fluid pumped through the contact layer and having an inlet temperature and an outlet temperature, and the contact layer of the heat exchanger;
c. Advection resistance increasing means for increasing advection resistance;
d. Fluid composition adjusting means for adjusting the composition of the fluid so as to increase the heat capacity per unit mass and reduce the viscosity;
The fluid pumping cooling system, wherein the difference between the outlet temperature and the inlet temperature is 30% or more of the difference between the maximum temperature of the fluid in the heat exchanger and the inlet temperature.
ａ．上記集積回路に接触する接触層であって、該集積回路に接触する該接触層の表面積は、該接触層と該集積回路との間の拡散抵抗が低減されるように該接触層に接触する該集積回路の第２の表面積の１５０％以下である、該集積回路を冷却する熱交換器と、
ｂ．上記接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさと、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比とを有し、対流抵抗を低減する複数のマイクロチャネルと、
ｃ．流体が移流抵抗を増加させるように上記熱交換器をポンピングされる流体とを備え、
上記流体は、質量の少なくとも９０％が水からなる集積回路冷却装置。 In an integrated circuit cooling device for cooling an integrated circuit,
a. A contact layer in contact with the integrated circuit, wherein a surface area of the contact layer in contact with the integrated circuit is in contact with the contact layer such that a diffusion resistance between the contact layer and the integrated circuit is reduced; A heat exchanger for cooling the integrated circuit that is less than or equal to 150% of the second surface area of the integrated circuit;
b. A plurality of microchannels configured in a predetermined pattern along the contact layer, having a size in the range of 15-300 μm and a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or more, and reducing convective resistance;
c. A fluid pumping the heat exchanger such that the fluid increases advection resistance,
The fluid is an integrated circuit cooling device in which at least 90% of the mass is water.
ａ．接触層を含む熱交換器がデバイスに接触し、該デバイスに接触する接触層の第１の表面積が、該接触層に接触するデバイスの第２の表面積の１５０％以下であることによって低減される拡散抵抗と、
ｂ．上記接触層に沿って所定のパターンで構成され、１５〜３００μｍの範囲の大きさを有し、１０００ｍ−１以上の表面積対体積の比を有する複数のマイクロチャネルを形成することによって低減される対流抵抗と、
ｃ．上記流体の流量が減少するように熱交換器を介して流体をポンピングすることによって増加される移流抵抗とを有し、
上記流体は、質量の少なくとも９０％が水からなる流体ポンピング冷却システム。 In a fluid pumping cooling system that cools a device,
a. A heat exchanger that includes a contact layer is in contact with the device and the first surface area of the contact layer that contacts the device is reduced by not more than 150% of the second surface area of the device that contacts the contact layer. Diffusion resistance,
b. Convection reduced by forming a plurality of microchannels configured in a predetermined pattern along the contact layer, having a size in the range of 15-300 μm and having a surface area to volume ratio of 1000 m −1 or more. Resistance,
c. Advection resistance increased by pumping fluid through a heat exchanger so that the fluid flow rate is reduced;
The fluid pumping cooling system, wherein the fluid comprises at least 90% of its mass of water.
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