Устройство и способ регулирования температуры

Использование: для изготовления и использования микроканалов с газом. Сущность изобретения заключается в том, что система охлаждения содержит: микроканал, содержащий по меньшей мере основание и боковой элемент, причем основание и боковой элемент сконфигурированы с образованием по меньшей мере части впускного отверстия и выпускного отверстия; и газ, содержащий составляющую частицу, причем прохождение газа через микроканал вызвано путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление; при этом микроканал сконфигурирован таким образом, что через него может проходить поток газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала; при этом основание выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, листовой меди, графена и пиролитического графита; при этом боковой элемент выбран из ряда материалов для бокового элемента, состоящего из: алюминиевой фольги, медной фольги, графена и пиролитического графита; и при этом боковой элемент имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, и при этом микроканал с толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образован частично размещением бокового элемента на основании. Технический результат: обеспечение возможности создания микроканалов для регулирования температуры газа. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

[001] Данная заявка притязает на приоритет по предварительной заявке на патент США №61/708619, поданной 1 октября 2012 года, содержание которой включено в данный документ полностью путем ссылки. Данная заявка является родственной совместно рассматриваемой заявке на патент США №12/585981, поданной 30 сентября 2009 года, содержание которой включено путем ссылки и которая сама притязает на преимущество по предварительной заявке на патент США №61/101227, поданной 30 сентября 2008 года. Данная заявка также является родственной совместно рассматриваемой РСТ-заявке № PCT/US 11/37369, поданной 20 мая 2011 года, содержание которой включено путем ссылки и которая сама притязает на преимущество по предварительной заявке на патент США №61/347446, поданной 23 мая 2010 года.

Область техники, к которой относится изобретение

[002] Материалы, компоненты и способы, предлагаемые в соответствии с настоящим изобретением, относятся к области изготовления и применения микроканалов с газом, где микроканалы конфигурированы таким образом, чтобы регулировать температуру газа.

Предпосылки создания изобретения

[003] Объем текучей среды, такой как воздух, может характеризоваться температурой и давлением. Если рассматривать его как совокупность составляющих частиц, включающих, например, молекулы кислорода и азота, то объем текучей среды при определенной температуре можно понимать как распределение скоростей составляющих частиц. Это распределение может характеризоваться в общем случае средней скоростью, которая может быть связана функциональной зависимостью с температурой газа.

[004] Внутренняя атомная и молекулярная структура составляющих частиц, которая может представлять область допустимых внутренних энергетических состояний, может также влиять на распределение температур газа. На область допустимых внутренних энергетических состояний, связанных с атомом или молекулой, в свою очередь, могут влиять геометрия и характеристики окружающей ее среды.

Краткое изложение сущности изобретения

[005] Согласно одной особенности изобретения система охлаждения может быть конфигурирована с возможностью прохождения в ней потока газа через микроканал. Система может содержать микроканал, и микроканал может содержать, по меньшей мере, основание и боковой элемент, причем основание и боковой элемент могут быть конфигурированы с образованием, по меньшей мере, части впускного отверстия и выпускного отверстия. Газ может содержать составляющую частицу, причем может быть вызвано прохождение газа через микроканал посредством создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление. Кроме того, микроканал может быть конфигурирован с возможностью прохождения в нем потока газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала. Более того, основание может быть выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, графена, пиролитического графита и листовой меди, и боковой элемент может быть выбран из ряда материалов, состоящего из: графена, пиролитического графита, алюминиевой фольги и медной фольги. Кроме того, толщина бокового элемента может находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, при этом микроканал толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм частично образован посредством размещения бокового элемента на основании. При этом газ может содержать воздух. Впускное отверстие может иметь значение площади поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; при этом выпускное отверстие может иметь площадь поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2. Линейное расстояние между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала может иметь значение в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м. Система может содержать по меньшей мере один дополнительный центрированный микроканал со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрировано с впускным отверстием, и второе выпускное отверстие центрировано с выпускным отверстием.

[006] Согласно другой особенности изобретения способ охлаждения может включать обеспечение микроканалом, содержащим, по меньшей мере, основание и боковой элемент, в котором основание и боковой элемент могут быть конфигурированы с образованием, по меньшей мере, части впускного отверстия и выпускного отверстия. Способ охлаждения также может включать обеспечение газом, содержащим составляющую частицу, и создание потока газа от впускного отверстия к выпускному отверстию в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала, путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, причем первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению, и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление. Кроме того, основание может быть выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, графена, пиролитического графита и листовой меди, и боковой элемент может быть выбран из ряда материалов для бокового элемента, состоящего из: графена, пиролитического графита, алюминиевой фольги и медной фольги. В дополнение к этому, боковой элемент может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, в результате чего микроканал с толщиной стенки в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм частично образован посредством размещения бокового элемента на основании. При этом газ может содержать воздух. Впускное отверстие может иметь значение площади поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; при этом выпускное отверстие может иметь площадь поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2. Линейное расстояние между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала может иметь значение в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м. Способ может дополнительно включать обеспечение по меньшей мере одним дополнительным центрированным микроканалом со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрируют с впускным отверстием, и второе выпускное отверстие центрируют с выпускным отверстием.

[007] Согласно следующей особенности изобретения система охлаждения может быть конфигурирована таким образом, чтобы в ней мог проходить поток газа через микроканал. Система может содержать микроканал, и микроканал может содержать, по меньшей мере, основание с выступающим вверх боковым элементом, при этом основание и выступающий вверх боковой элемент могут быть конфигурированы с образованием, по меньшей мере, части впускного отверстия и выпускного отверстия. Газ может содержать составляющую частицу, причем может быть вызвано прохождение газа через микроканал путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению, и второе давление вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление. Кроме того, микроканал может быть конфигурирован с обеспечением возможности прохождения в нем потока газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала. Более того, основание может быть выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, графена, пиролитеческого графита и листовой меди. В дополнение к этому, выступающий вверх боковой элемент может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, причем микроканал с толщиной стенки в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образован из основания частично, по меньшей мере, посредством одного из следующего ряда: выдавливанием, тиснением, чеканкой, штамповкой, пробиванием отверстий, перфорированием и резкой с точным формообразованием заготовки. При этом газ может содержать воздух. Впускное отверстие может иметь значение площади поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; при этом выпускное отверстие может иметь площадь поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2. Линейное расстояние между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала может иметь значение в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м. Система может содержать по меньшей мере один дополнительный центрированный микроканал со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрировано с впускным отверстием, и второе выпускное отверстие центрировано с выпускным отверстием.

[008] Согласно еще одной особенности изобретения способ охлаждения может включать обеспечение микроканалом, содержащим, по меньшей мере, основание и выступающий вверх боковой элемент, при этом основание и выступающий вверх боковой элемент могут быть конфигурированы с образованием, по меньшей мере, части впускного отверстия и выпускного отверстия. Способ охлаждения также может включать обеспечение газом, содержащим составляющую частицу, и создание потока газа от впускного отверстия к выпускному отверстию в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала, путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению, и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление. Кроме того, основание может быть выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, графена, пиролитического графита и листовой меди. В дополнение к этому, выступающий вверх боковой элемент может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, при этом микроканал с толщиной стенки от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образуют из основания частично, по меньшей мере, посредством одного из следующего ряда: выдавливанием, тиснением, чеканкой, штамповкой, пробивкой отверстий, перфорированием и резкой с точным формообразованием заготовки. При этом газ может содержать воздух. Впускное отверстие может иметь значение площади поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; при этом выпускное отверстие может иметь площадь поперечного сечения в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2. Линейное расстояние между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала может иметь значение в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м. Способ может дополнительно включать обеспечение по меньшей мере одним дополнительным центрированным микроканалом со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрируют с впускным отверстием, и второе выпускное отверстие центрируют с выпускным отверстием.

[009] Дополнительные задачи и преимущества изобретения будут изложены в следующей ниже части описания и, отчасти, станут очевидны из описания или станут понятны при применении на практике вариантов осуществления изобретения. Задачи и преимущества изобретения будут реализованы и достигнуты с помощью элементов и комбинаций, конкретно указанных в прилагаемой формуле изобретения.

[010] Следует понимать, что и приведенное выше общее описание и следующее ниже подробное описание носят иллюстративный характер и служат только в целях пояснения, а не ограничения изобретения, определяемого формулой изобретения.

Краткое описание чертежей

[011] На фиг. 1 представлены два вида, демонстрирующих основание и расположение боковых элементов для образования иллюстративных микроканалов согласно изобретению;

[012] на фиг. 2 представлены два вида, демонстрирующие основание и боковые элементы по фиг. 1 с дополнительным основанием, расположенные таким образом, что образован ряд иллюстративных микроканалов согласно изобретению;

[013] на фиг. 3 представлено два вида, демонстрирующих основание с выступающими вверх боковыми элементами, которые образуют ряд иллюстративных микроканалов согласно изобретению;

[014] на фиг. 4 представлено два вида, демонстрирующих основание и боковые элементы, расположенные согласно фиг. 3, с дополнительным основанием, расположенным таким образом, что образован ряд иллюстративных микроканалов согласно изобретению; и

[015] на фиг. 5 представлен вид сбоку микроканала, конфигурированного с возможностью прохождения в нем потока газа согласно изобретению, вместе с устройством для создания потока через микроканал.

Описание вариантов осуществления изобретения

[016] Ниже подробно рассмотрены предлагаемые варианты осуществления (иллюстративные варианты осуществления) настоящего изобретения, особенности которых показаны на прилагаемых чертежах. Там, где это возможно, во всех чертежах одинаковые или схожие детали обозначены одинаковыми позициями.

[017] На фиг. 1 представлены два вида, демонстрирующие основание 110 и расположение боковых элементов 120 для образования ряда иллюстративных микроканалов согласно изобретению. На фиг. 1 в нижней части представлен вид «сверху», демонстрирующий расположение боковых элементов 120 на основании 110, и на фиг. 1 в верхней части представлен вид «сбоку», демонстрирующий расположение боковых элементов 120 на основании 110. Для ссылки, ось 145 задает направление «x» и направление «z» для фигуры в верхней части, и ось 155 задает направление «x» и направление «y» для фигуры в нижней части. Материал основания 110 может быть представлен листовым алюминием, анодированным алюминием, алюминием с тефлоновым покрытием, алюминием с лакокрасочным покрытием, графеном, пиролитическим графитом, листовой медью и/или любым другим теплопроводным материалом, являющимся сравнительно гладким и плоским. Материал боковых элементов 120 может быть представлен алюминиевой фольгой, медной фольгой, фольгами других металлов, графеном, пиролитическим графитом и любым другим теплопроводным материалом, являющимся сравнительно гладким и плоским. В показанном на фиг. 1 направлении «z» боковой элемент 120 может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм.

[018] Как видно из фиг. 1, форма боковых элементов 120 может быть выбрана таким образом, что образуется микроканал, поперечное сечение которого постепенно увеличивается по мере того как газ движется (например) в отрицательном направлении «y». Однако показанная форма не является единственно возможной. Общее поперечное сечение микроканала может быть выполнено таким, что оно имеет макроскопические линейные размеры в направлении «x» (то есть метры) и меньшие линейные размеры в направлении «y» (то есть 0,5-500 мкм). В проекции фигуры, показанной в верхней части на фиг. 1, поперечное сечение микроканала, показанное «ближайшим» к обозреваемому краю, изображено большим по величине, чем поперечное сечение микроканала, наиболее удаленное от обозреваемого края. Толщина боковых элементов 120, измеренная в направлении «z», может быть равна приблизительно 15 мкм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм. Ширина 125 впускного отверстия (то есть переменная «w<» на фиг. 1) в направлении «x» между расположенными определенным образом боковыми элементами 120 на фиг. 1 может быть равна 10 мм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мкм до нескольких сантиметров. Ширина 115 выпускного отверстия (то есть переменная «w>» на фиг. 1) в направлении «x» между расположенными определенным образом боковыми элементами 120 на фиг. 1 может быть равна 20 мм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мкм до нескольких сантиметров. Длина основания 110 и бокового элемента 120 в направлении «у» вообще может находиться в диапазоне от 1 мм до длин, исчисляемых в метрах. Однако при длинах порядка сотен миллиметров и более в направлении «у» для сохранения толщины отверстия микроканала в диапазоне 0,5 мкм - 500 мкм (независимо от того, впускное это отверстие или же выпускное отверстие) для микроканала может потребоваться опора. Кроме того, согласно настоящему изобретению, размеры микроканала в направлении «z» от впуска до выпуска не обязательно должны оставаться постоянными по высоте и могут изменяться как в направлении вдоль оси «y», так и в направлении вдоль оси «x» в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм. (Следует отметить, что как фиг. 1, так и все из фигур фиг. 2-5 не обязательно выполнены с соблюдением масштаба).

[019] Как показано на фиг. 2, сверху устройства, изображенного на фиг. 1, может быть размещено дополнительное основание 210 для того, чтобы сформировать ряд микроканалов с шириной 125 впускного отверстия (переменная «w<») и шириной 115 выпускного отверстия (переменная «w>»). Из-за размеров боковых элементов 120 в направлении «z» размер микроканалов в направлении «z» равен приблизительно 15 мкм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм. Сформированные микроканалы, согласно изобретению, могут сохранять приблизительно один и тот же размер по оси «z» вдоль длины в направлении оси «x», или размер по оси «z» может изменяться в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм как вдоль направления оси «x», так и вдоль направления оси «y». Полная ширина всего устройства 200 в направлении оси «x» может составлять от 40 мм до 100 мм или, при необходимости, в зависимости от применения, может составлять от приблизительно меньше 1 мм до многих метров и может даже доходить до километров. То есть специалисту в данной области техники должно быть понятно, что размер прибора по оси «x» может изменяться в зависимости от применения. Характерная (типичная) ширина устройства, достаточная для того, чтобы он поместился внутри корпуса полупроводникового прибора, может быть определена по оси «x» корпуса полупроводникового прибора (например, миллиметры). Однако в стойках для компьютерных серверов могут использоваться устройства, соразмерные стойке. Размер вдоль оси «x» более крупногабаритного оборудования типа промышленных кондиционеров воздуха, представляющего область использования изобретения, может составлять десятки метров.

[020] Основание 210 может быть прикреплено к основанию 110 с образованием устройства 200 с использованием эпоксидной смолы и/или адгезивов химического отверждения. Специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что нанесение эпоксидной смолы и/или адгезива химического отверждения может быть осуществлено во избежание отрицательного влияния на размер микроканалов в направлении «z». Эпоксидная смола и/или адгезив химического отверждения могут быть нанесены, например, в виде тонкой пленки. Когда поверхности основания 210 и основания 110 достаточно гладкие и плоские, для скрепления основания 210 с основанием 110 также могут использоваться сварка, пайка твердым припоем и склеивание металла с металлом, и к частям прикладывается достаточное по величине давление для образования пути теплоотвода без дополнительного теплового сопротивления воздушных зазоров. Кроме того, могут быть также использованы крепежные детали, такие как штифты, заклепки, винты и болты.

[021] Согласно другому варианту осуществления изобретения на фиг. 3 представлены два вида, демонстрирующих основание 310 и расположение выступающих из него вверх боковых элементов, которые образуют ряд иллюстративных микроканалов 330 согласно изобретению. На фиг. 3 в нижней части представлен вид «сверху», демонстрирующий расположение боковых элементов на основании 310, и на фиг. 3 в верхней части представлен вид «сбоку», демонстрирующий расположение выступающих вверх боковых элементов на основании 310. Для ссылки, ось 345 задает направление «x» и направление «z» для фигуры в верхней части, и ось 355 задает направление «x» и направление «у» для фигуры в нижней части. Материал основания 310 может быть представлен листовым алюминием, анодированным алюминием, алюминием с тефлоновым покрытием, алюминием с лакокрасочным покрытием, графеном, пиролитическим графитом, листовой медью или любым другим теплопроводным материалом, являющимся относительно гладким и плоским. Материал основания 310 может также заключать в себе полученные выдавливанием профили в виде трубок, изготовленные из теплопроводных металлов, графена, пиролитического графита, углеродных нанотрубок, полимеров или других теплопроводных материалов. В тех случаях, когда материал основания 310 заключает в себе трубки, внутренний диаметр трубок может находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм. В общем случае (то есть независимо от того, трубки это или что-либо иное), материал выступающих вверх боковых элементов может быть таким же, как и материал основания 310, при этом микроканалы 330 формируют путем выдавливания, тиснения, чеканки, штамповки, пробивания отверстий и/или перфорирования и/или могут быть вырезаны с точным формообразованием заготовки с сохранением целостности конструктивных особенностей микроканалов.

[022] Как видно из фиг. 3, форма микроканалов 330 может быть выбрана таким образом, чтобы их поперечное сечение постепенно увеличивалось по мере продвижения газа (например) в отрицательном направлении «у». Однако показанная форма не носит ограничительный характер. Общее поперечное сечение микроканала может быть выполнено макроскопического размера, например, имеющим ширину в направлении «x» более 1 мм при высоте по оси «z» от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм (тогда как общая длина устройства по оси «x» исчисляется в метрах). В проекции фигуры, показанной в верхней части на фиг. 3, поперечное сечение микроканала, показанное «ближайшим» к обозреваемому краю, изображено большим по величине, чем поперечное сечение микроканала, наиболее удаленное от обозреваемого края. Толщина микроканалов 330, измеренная в направлении «z», может быть равна приблизительно 15 мкм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм. Ширина 325 впускного отверстия (то есть переменная «w<» на фиг. 3) в направлении «x» между выступающими вверх боковыми элементами на фиг. 3 может быть равна 10 мм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мм до нескольких сотен миллиметров. Отдельный микроканал может иметь длину по оси «у» порядка сотен миллиметров до возникновения необходимости в опоре для микроканала, чтобы сохранить толщину отверстия микроканала в диапазоне 0,5 мкм - 500 мкм. Кроме того, согласно настоящему изобретению, высота отверстия микроканала по оси «z» не обязательно должно оставаться постоянной и может изменяться как вдоль оси x, так и вдоль оси у от 0,5 мкм до 500 мкм. Как описано выше, длина по оси «x» может быть выбрана для конкретной области применении. Примерами устройств, длина которых по оси «x» может исчисляться в миллиметрах, могут служить устройства, конфигурированные для встраивания в корпуса для полупроводниковых приборов, и примерами устройств, длина которых исчисляется в метрах, могут служить устройства, предназначенные для теплообменников промышленных систем кондиционирования воздуха. Ширина 315 выпускного отверстия (то есть переменная «w>» на фиг. 3) в направлении «x» между выступающими вверх боковыми элементами на фиг. 3 может быть равна 20 мм, но вообще может находиться в диапазоне от приблизительно 1 мм до сотен миллиметров.

[023] Как видно из фиг. 4, для того, что сформировать ряд микроканалов 330 с шириной 325 впускного отверстия (переменная «w<») и шириной 315 выпускного отверстия (переменная «w>»), сверху устройства, изображенного на фиг. 3, может быть помещено дополнительно основание 410. Размер ряда микроканалов 330 в направлении «z» может быть равен приблизительно 15 мкм, но вообще он может находиться в диапазоне приблизительно от 0,5 мкм до 500 мкм. Полная ширина всего устройства 400 в направлении «x» может составлять от 40 мм до 100 мм или приблизительно от 1 мм до метров или более (например, километров), в зависимости от области применения. То есть длина всего устройства по оси «x» может быть выбрана в соответствии с областью применения. Например, устройства, длина которых исчисляется миллиметрами, могут использоваться с корпусами для полупроводниковых приборов, и устройства, длина которых исчисляется в метрах, могут использоваться с теплообменниками промышленной системы кондиционирования воздуха.

[024] Основание 410 может быть прикреплено к основанию 310 с образованием устройства 400 с использованием эпоксидной смолы и/или адгезивов химического отверждения. Специалисту в области техники, к которой относится изобретение, должно быть понятно, что нанесение эпоксидной смолы и/или адгезива химического отверждения может быть осуществлено во избежание отрицательного влияния на размер микроканалов в направлении «z». Эпоксидная смола и/или адгезив химического отверждения могут быть нанесены, например, в виде тонкой пленки. Когда поверхности основания 410 и основания 310 достаточно гладкие и плоские, для скрепления основания 410 с основанием 310 также могут использоваться сварка, пайка твердым припоем и склеивание металла с металлом, и к частям прикладывается достаточное по величине давление для образования пути теплоотвода без дополнительного теплового сопротивления воздушных зазоров. Кроме того, могут быть также использованы крепежные детали, такие как штифты, заклепки, винты и болты.

[025] На фиг. 5 изображено устройство 500 с микроканалом 530 (или рядом микроканалов), выполненное согласно изобретению. На фиг. 5 также показан газ 540 и направление 520 потока, вызывающего охлаждение в устройстве 500. Устройство 560 представляет собой любое устройство, которое может создавать поток между впускным отверстием 531 микроканала 530 и выпускным отверстием 532 микроканала 530.

[026] Устройство 560 может включать вентиляторы, в том числе микровентиляторы, воздуходувки, насосы, в том числе микронасосы, естественные источники, такие как атмосферный ветер и тепловые воздушные потоки, сильфоны и любое другое устройство, применяемое для создания перепада давления.

[027] Другие варианты осуществления изобретения станут очевидны для специалистов в данной области техники в результате ознакомления с описанием изобретения и применения на практике описанных здесь вариантов осуществления изобретения. Например, согласно изобретению, общая форма микроканалов и соотношение ширины впускного отверстия и ширины выпускного отверстия, показанное на фиг. 1-5, является лишь иллюстративным и не носит ограничительный характер. Согласно изобретению микроканал, выполненный в соответствии с настоящим изобретением, может иметь в поперечном сечении самые различные формы при том, что форма поперечного сечения может изменяться вдоль длины микроканала, и к тому же возможны самые различные соотношения размеров впускного и выпускного отверстий. В совместно рассматриваемой заявке на патент США №12/585981, поданной 30 сентября 2009 года, содержание которой включено путем ссылки, описаны иллюстративные варианты формы поперечного сечения, впускных отверстий и выпускных отверстий в соответствии с настоящим изобретением. Кроме того, микроканал (или ряд микроканалов) в соответствии с настоящим изобретением может иметь макроскопические конструктивные особенности, такие как иллюстративные макроскопические геометрические параметры, описанные в совместно рассматриваемой РСТ-заявке № PCT/US 11/37369, поданной 20 мая 2011 года, содержание которой включено путем ссылки. Более того, система согласно настоящему изобретению может быть конфигурирована таким образом, что будет иметь ряд слоев устройства, причем каждый слой устройства соответствует, например, устройству с одним или несколькими микроканалами, изображенными на фиг. 1-5. Более конкретно, система с рядом слоев устройства может соответствовать, в общем случае, ряду устройств 200 и/или устройств 400, наложенных друг на друга в виде стопы. Имеется в виду, что описание изобретения и примеры его осуществления должны рассматриваться исключительно как носящие иллюстративный характер, при этом действительные объем и сущность изобретения определяются приведенной ниже формулой изобретения.

1. Система охлаждения, содержащая:

микроканал, содержащий по меньшей мере основание и боковой элемент, причем основание и боковой элемент сконфигурированы с образованием по меньшей мере части впускного отверстия и выпускного отверстия; и

газ, содержащий составляющую частицу, причем прохождение газа через микроканал вызвано путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление;

при этом микроканал сконфигурирован таким образом, что через него может проходить поток газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала;

при этом основание выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, листовой меди, графена и пиролитического графита;

при этом боковой элемент выбран из ряда материалов для бокового элемента, состоящего из: алюминиевой фольги, медной фольги, графена и пиролитического графита; и

при этом боковой элемент имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, и при этом микроканал с толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образован частично размещением бокового элемента на основании.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что газ содержит воздух.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что величина площади поперечного сечения впускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; и

при этом величина площади поперечного сечения выпускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2.

4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что величина линейного расстояния между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала находится в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м.

5. Система по п. 1, дополнительно содержащая по меньшей мере один дополнительный центрированный микроканал со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрировано с впускным отверстием и второе выпускное отверстие центрировано с выпускным отверстием.

6. Способ охлаждения, включающий:

обеспечение микроканалом, содержащим по меньшей мере основание и боковой элемент, причем основание и боковой элемент конфигурируют с образованием по меньшей мере части впускного отверстия и выпускного отверстия;

обеспечение газом, содержащим составляющую частицу;

создание потока газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала, путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление;

при этом основание выбирают из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, листовой меди, графена и пиролитического графита;

при этом боковой элемент выбирают из ряда материалов для бокового элемента, состоящего из: алюминиевой фольги, медной фольги, графена и пиролитического графита; и

при этом боковой элемент имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, и при этом микроканал толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образуют частично размещением бокового элемента на основании.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что газ содержит воздух.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что величина площади поперечного сечения впускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; и

при этом величина площади поперечного сечения выпускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что величина линейного расстояния между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала находится в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м.

10. Способ по п. 6, дополнительно включающий обеспечение по меньшей мере одним дополнительным центрированным микроканалом со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрируют с впускным отверстием и второе выпускное отверстие центрируют с выпускным отверстием.

11. Система охлаждения, содержащая:

микроканал, содержащий по меньшей мере основание с выступающим вверх боковым элементом, причем основание и выступающий вверх боковой элемент сконфигурированы с образованием по меньшей мере части впускного отверстия и выпускного отверстия; и

газ, содержащий составляющую частицу, причем прохождение газа через микроканал вызвано путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление;

при этом микроканал сконфигурирован таким образом, что через него может проходить поток газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала;

при этом основание выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, листовой меди, графена и пиролитического графита; и

при этом выступающий вверх боковой элемент имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, и при этом микроканал с толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образован из основания, частично по меньшей мере одним из следующего ряда: выдавливанием, тиснением, чеканкой, штамповкой, пробиванием отверстий, перфорированием и резкой с точным формообразованием заготовки.

12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что газ содержит воздух.

13. Система по п. 11, отличающаяся тем, что величина площади поперечного сечения впускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; и

при этом величина площади поперечного сечения выпускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что величина линейного расстояния между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала находится в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м.

15. Система по п. 11, дополнительно содержащая по меньшей мере один дополнительный центрированный микроканал со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, причем второе впускное отверстие центрировано с впускным отверстием и второе выпускное отверстие центрировано с выпускным отверстием.

16. Способ охлаждения, включающий:

обеспечение микроканалом, содержащим по меньшей мере основание с выступающим вверх боковым элементом, причем основание и выступающий вверх боковой элемент конфигурируют с образованием по меньшей мере части впускного отверстия и выпускного отверстия;

обеспечение газом, содержащим составляющую частицу;

создание потока газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала, путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление;

при этом основание выбирают из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, листовой меди, графена и пиролитического графита; и

при этом выступающий вверх боковой элемент имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, и при этом микроканал с толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образуют из основания частично по меньшей мере одним из следующего ряда: выдавливанием, тиснением, чеканкой, штамповкой, пробивкой отверстий, перфорированием и резкой с точным формообразованием заготовки.

17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что газ содержит воздух.

18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что величина площади поперечного сечения впускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2; и

при этом величина площади поперечного сечения выпускного отверстия находится в диапазоне значений площади поперечного сечения от приблизительно 0,5×10-12 м2 до приблизительно 20×10-5 м2.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что величина линейного расстояния между впускным отверстием и выпускным отверстием вдоль длины микроканала находится в диапазоне от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 10 м.

20. Способ по п. 16, дополнительно включающий обеспечение по меньшей мере одним дополнительным центрированным микроканалом со вторым впускным отверстием и вторым выпускным отверстием, при этом второе впускное отверстие центрируют с впускным отверстием и второе выпускное отверстие центрируют с выпускным отверстием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электронных вычислительных устройств, предназначенных для обработки данных. Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является повышение эффективности охлаждения вычислительного блока электронного вычислительного устройства.

Изобретение относится к области охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Технический результат - повышение интенсивности отвода теплоты от плавящегося вещества во время паузы в работе элемента РЭА.

Изобретение относится к радиоэлектронике, в частности к области охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), работающих в режиме повторно-кратковременных тепловыделений.

Изобретения относятся к авиационной технике. Способ воздушного охлаждения тепловыделяющей аппаратуры, расположенной снаружи летательных аппаратов, включает тепловой контакт между тепловыделяющими поверхностями аппаратуры и воздушными термоплатами (2), движение атмосферного воздуха через проточные полости (14) воздушных термоплат, формирование зоны для прохождения и распределения потока атмосферного воздуха через проточные полости (14) воздушных термоплат.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при охлаждении электронного и микроэлектронного оборудования. Способ охлаждения электронного и микроэлектронного оборудования реализуется за счет использования конденсатора пара в качестве пленкоформирователя, обеспечивающего формирование тонких безволновых пленок жидкости высокой равномерности и качества.

Изобретение относится к устройству для охлаждения полупроводникового кристалла (111). Охлаждающее устройство для полупроводникового кристалла (111) содержит радиатор (112), термически соединенный с полупроводниковым кристаллом (111) для рассеивания тепла, корпус (150), к которому прикреплен радиатор (112), причем радиатор расположен в корпусе (150), первый канал (153) потока текучей среды для обеспечения принудительного потока текучей среды внутри корпуса (150) и из него и тракт потока текучей среды, выполненный с возможностью направления текучей среды в первом направлении между первым каналом (153) потока текучей среды и радиатором (112), а также для направления потока текучей среды вдоль радиатора (112) во втором направлении из корпуса (150) или в него, отличном от первого направления.

Охлаждающее устройство 1, использующее пульсирующую текучую среду для охлаждения объекта, содержащее: преобразователь 2, имеющий мембрану, выполненную с возможностью генерирования волн давления с рабочей частотой fw, и полость 4, заключающую первую сторону мембраны.

Изобретение относится к теплообменной аппаратуре для охлаждения электронных модулей. .

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано на литографических операциях при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Использование: для изготовления и использования микроканалов с газом. Сущность изобретения заключается в том, что система охлаждения содержит: микроканал, содержащий по меньшей мере основание и боковой элемент, причем основание и боковой элемент сконфигурированы с образованием по меньшей мере части впускного отверстия и выпускного отверстия; и газ, содержащий составляющую частицу, причем прохождение газа через микроканал вызвано путем создания перепада давления между первым давлением и вторым давлением, при этом первое давление газа вблизи впускного отверстия равно атмосферному давлению и второе давление газа вблизи выпускного отверстия является более низким, чем атмосферное давление; при этом микроканал сконфигурирован таким образом, что через него может проходить поток газа от впускного отверстия до выпускного отверстия в первом направлении, по существу перпендикулярном поперечному сечению микроканала; при этом основание выбрано из ряда материалов для основания, состоящего из: листового алюминия, анодированного алюминия, алюминия с тефлоновым покрытием, алюминия с лакокрасочным покрытием, листовой меди, графена и пиролитического графита; при этом боковой элемент выбран из ряда материалов для бокового элемента, состоящего из: алюминиевой фольги, медной фольги, графена и пиролитического графита; и при этом боковой элемент имеет толщину в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм, и при этом микроканал с толщиной в диапазоне от приблизительно 0,5 мкм до приблизительно 500 мкм образован частично размещением бокового элемента на основании. Технический результат: обеспечение возможности создания микроканалов для регулирования температуры газа. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх