(57)【要約】【課題】流体分配メカニズムを有するフレキシブルな冷却板を提供する。【解決手段】冷却板ベースが提供される。冷却板は、冷却板の遠位端に位置する流体入口領域と、冷却板の遠位端とは反対側の近位端に位置する流体出口領域と、を含む。また、冷却板は、流体入口領域と流体出口領域との間に位置するフィン領域を含む。フィン領域は、冷却板ベースのベース表面から延在する。さらに、冷却板は、流体入口領域において複数の突起を有する。複数の突起の各々は、流体入口領域から放射状に広がって、フィン領域を横切る複数の流路を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却板ベースであって、
冷却板の遠位端に位置する流体入口領域と、
前記冷却板の前記遠位端とは反対側の近位端に位置する流体出口領域と、
前記流体入口領域と前記流体出口領域との間に位置するフィン領域であって、前記冷却板ベースのベース表面から延在するフィン領域と、
前記流体入口領域に位置する複数の突起であって、前記複数の突起の各々は、前記流体入口領域から放射状に広がって、前記フィン領域を横切る流路を形成する、複数の突起と、
を備えることを特徴とする冷却板ベース。
【請求項２】
前記複数の突起は中心軸を有し、前記複数の突起の各々は、前記中心軸に対して対称であることを特徴とする請求項１に記載の冷却板ベース。
【請求項３】
前記フィン領域は複数の壁領域を備え、前記複数の壁領域の各々は、フィン領域の隙間によって分離されることを特徴とする請求項２に記載の冷却板ベース。
【請求項４】
前記流路は、前記複数の壁領域の周りに等間隔に配置されることを特徴とする請求項３に記載の冷却板ベース。
【請求項５】
前記フィン領域の下方の前記冷却板ベースの前記ベース表面は、２ミリメートル以下の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の冷却板ベース。
【請求項６】
前記フィン領域の下方の前記冷却板ベースの前記ベース表面は、伝導性の可撓性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の冷却板ベース。
【請求項７】
冷却装置であって、
ラジエータと、
少なくとも２つの流体管によって前記ラジエータに接続された冷却板であって、冷却板ベースを備える冷却板と、を備え、
前記冷却板ベースは、
前記冷却板の遠位端に位置する流体入口領域と、
前記冷却板の前記遠位端とは反対側の近位端に位置する流体出口領域と、
前記流体入口領域と前記流体出口領域との間に位置するフィン領域であって、前記冷却板ベースのベース表面から延在するフィン領域と、
前記流体入口領域に位置する複数の突起であって、前記複数の突起の各々は、前記流体入口領域から放射状に広がって、前記フィン領域を横切る流路を形成する、複数の突起と、
を備えることを特徴とする冷却装置。
【請求項８】
前記冷却板は、前記冷却板ベースを覆うように構成された冷却板カバーをさらに備え、前記冷却板カバーは、前記流体入口領域と位置合わせされた流体入口開口と、前記流体出口領域と位置合わせされた流体出口開口と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
【請求項９】
サーバデバイスであって、
少なくとも１つの電子コンポーネントと、
前記少なくとも１つの電子コンポーネントに接続された冷却装置と、を備え、
前記冷却装置は、
ラジエータと、
少なくとも２つの流体管によって前記ラジエータに接続された冷却板であって、冷却板ベースを備える冷却板と、を備え、
前記冷却板ベースは、
前記冷却板の遠位端に位置する流体入口領域と、
前記冷却板の前記遠位端とは反対側の近位端に位置する流体出口領域と、
前記流体入口領域と前記流体出口領域との間に位置するフィン領域であって、前記冷却板ベースのベース表面から延在するフィン領域と、
前記流体入口領域に位置する複数の突起であって、前記複数の突起の各々は、前記流体入口領域から放射状に広がって、前記フィン領域を横切る流路を形成する、複数の突起と、
を備えることを特徴とするサーバデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱デバイスの冷却に関し、特に、本発明は、改良された液体ベースの冷却システムを用いてサーバアプリケーションを冷却する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの拡大によるデータストレージ及び高帯域通信の急速な成長によって、データセンタにおける密な相互接続システムの必要性が増加している。これらのデータセンタは、通常、数列のラックのサーバで構成されている。これらのサーバは、データセンタ内の他のサーバと高帯域通信を行う必要がある。高帯域通信は、シールドされた電気ケーブル（shielded electrical cables）、又は、益々増加するアクティブ光ケーブル（active optical cables）によってサポートされる。アクティブ光ケーブルは、より長い伝送距離と、より高い伝送帯域幅と、をサポートする。アクティブ光ケーブルは、通常、ケーブルの少なくとも一端のトランシーバに組み込まれた光学エンジンを有する。光学エンジンは、電気信号を光信号（送信［Ｔｘ］関数）に変換し、光信号を電気信号（受信［Ｒｘ］関数）に変換する。電子ラックは、数百又は数千の相互接続を有し、各相互接続が生成する熱を電子ラックから除去する必要がある。この熱を除去することができないと、電子ラック内の他のコンポーネントの相互接続の劣化を加速させ、及び／又は、早期の故障（premature failure）をもたらす場合がある。これにより、高速通信デバイスに冷却システムを設けて、相互接続部の高熱の除去及び高密度パッケージを促進する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
冷却板ベースを提供する。冷却板は、冷却板の遠位端に配置された流体入口領域と、冷却板の遠位端とは反対側の近位端に配置された流体出口領域と、を含む。また、冷却板は、流体入口領域と流体出口領域との間に配置されたフィン（fin）領域を含む。フィン領域は、冷却板ベースのベース表面から延在する。また、冷却板は、複数の突起を流体入口領域に含む。複数の突起の各々は、流体入口領域から放射状（radiate）に配置され、フィン領域を横切る流路を形成する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
いくつかの実施形態では、各突起は、中心軸に対して対称とすることができる。フィン領域は、複数の壁領域を有し、各壁領域は、フィン領域ギャップによって分離される。いくつかの実施形態では、流路は、壁領域の周りに等間隔に配置される。
【０００５】
いくつかの実施形態では、フィン領域の真下の冷却板ベースのベース表面は、２ミリメートル以下の厚さを有する。或いは、フィン領域の真下の冷却板ベースのベース表面は、熱伝導性の可撓性材料で形成される。
【０００６】
また、冷却装置が提供される。冷却装置は、ラジエータと、少なくとも２つの流体管によってラジエータに接続された冷却板と、を含む。冷却板は、冷却板ベースを含むことができる。上述したように、冷却板ベースは、冷却板の遠位端に位置する流体入口領域と、冷却板の近位端（つまり、遠位端とは反対側の端部）に位置する流体出口領域と、を含むことができる。また、冷却板は、流体入口領域と流体出口領域との間に配置されたフィン領域を含む。フィン領域は、冷却板ベースのベース表面から延在する。さらに、冷却板は、突起を流体入口領域に含む。複数の突起の各々は、流体入口領域から放射状に配置され、フィン領域を横切る流路を形成する。
【０００７】
いくつかの実施形態では、冷却板は、冷却板ベースを覆うように構成された冷却板カバーも含む。冷却板カバーは、流体入口領域に位置合わせされた流体入口開口と、流体出口領域に位置合わせされた流体出口開口と、を含む。冷却板は、電子コンポーネントに接続することができる。
【０００８】
サーバデバイスも提供される。上述したように、サーバデバイスは、電子コンポーネントと、冷却装置と、を含む。
【０００９】
本発明のさらなる特徴及び利点は、以下の説明に記載され、一部は、説明から明らかになり、また、本明細書で開示されている原理を実施することで習得することができる。本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲で特に指摘されている装置の手段及び組み合わせによって実現及び取得することができる。本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から十分に明らかになり、又は、本明細書に記載された原理の実施により習得することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の冷却板によれば、相互接続部の高熱の除去及び高密度パッケージを促進することができる。
【００１１】
本発明の上述した利点及び特徴と他の利点及び特徴とが得られる方法を説明するために、上記の原理のより具体的な説明を、添付の図面に示す特定の実施形態を参照することによって行う。これらの図面は、本発明の例示的な態様のみを示しており、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明の原理は、以下の図面を参照して、さらなる特徴及び詳細と共に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】従来技術において一般的に知られている従来の冷却装置を示す図である。
【図１Ｂ】従来技術において一般的に知られている、図１Ａの冷却装置の従来の冷却板を示す図である。
【図１Ｃ】従来技術において一般的に知られている、図１Ｂの冷却板の冷却板ベースの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による例示的な冷却板の分解図である。
【図３】本発明の一実施形態による例示的な冷却板ベースを示す図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態によるＡ−Ａ断面を有する図２の冷却板の組み立て図である。
【図４Ｂ】本発明の一実施形態による図４Ａの冷却板のＡ−Ａ断面を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による例示的な冷却板ベースの平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による冷却板のＡ−Ａ断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付の図面を参照して本発明を説明する。図面において、類似又は同様の要素を示すために同様の符号が用いられている。図面は縮尺通りに示されておらず、これらは、本発明を単に例示するために提供されている。本発明のいくつかの態様を、例示的な用途を参照して以下に説明する。本発明の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細、関係及び方法が示されていることを理解されたい。しかし、当業者であれば、１つ以上の特定の詳細無しに又は他の方法を用いて本発明を実施することができることを容易に認識するであろう。他の例では、本発明が曖昧になるのを防ぐために、周知の構造又は動作を詳細に示していない。いくつかの動作が異なる順序で、及び／又は、他の動作や事象と同時に発生し得るので、本発明は、示された動作や事象の順序によって限定されない。さらに、本発明による方法を実施するために、示された全ての動作や事象が必要とされているわけではない。
【００１４】
図１Ａは、従来技術において知られている従来の冷却装置１００を示す図である。従来の冷却装置１００は、ラジエータ２０と、冷却板７０と、を含むことができる。ラジエータ２０は、液体チューブ３０，４０によって冷却板７０に接続することができる。当技術分野において一般的に理解されるように、従来の冷却装置１００は、ラジエータ２０と冷却板７０との両方の間で水を移動させる閉ループ冷却システムである。冷却板７０は、発熱デバイス（図示省略）に熱的に接続されている。この例の説明のために、発熱デバイスは、サーバデバイス内の電子コンポーネントとすることができる。閉ループ冷却システムは、様々な用途に用いることができることを理解されたい。
【００１５】
水が冷却板７０を通過すると、水は、発熱デバイスと冷却板７０との熱的結合によって温められる。温水は、液体チューブ３０を介してラジエータ２０に圧送される。ラジエータ２０は、ファン２５を収容する。ファン２５は、ラジエータ２０を通過する水の熱を対流によって除去するように構成されている。冷却された水は、液体チューブ４０を介して冷却板７０に戻される。冷却板７０の適用は、熱を除去するためのコンポーネント特有の解決策を提供する。
【００１６】
図１Ｂは、冷却板７０の内部構造を示す図である。冷却板７０は、遠位端８１と、反対側の近位端８２と、を有する。冷却板７０の向きは、例示目的でのみ提供される。冷却板７０は、様々な配置で配向することができ、近位端及び遠位端は、見る人に対して相対的であることが理解される。結果として、方向は、制限することを意図していない。冷却板７０は、その遠位端８１に流体入口領域７１を含む。流体入口領域７１は、液体チューブ４０（図１Ａ）に接続されている。また、冷却板７０は、近位端８２に流体出口領域７３を含む。図１Ｂは、冷却板７０を通過する流体を示している。流体は、単一の点で冷却板７０に進入し、フィン領域９０を通過する。
【００１７】
図１Ｃは、従来技術において一般的に知られている７０の断面図である。また、図１Ｃは、冷却板７０と発熱コンポーネント６０との間の接触を示している。フィン領域９０は、冷却板７０のベース表面８９から延在する。フィン領域９０は、通常、均一であり、流体が最終的に発熱コンポーネント６０を冷却するためのより大きな接触面を提供する。
【００１８】
図１Ｂに戻ると、流体入口領域７１は、単一の入口点又は開口である。流体が流体入口領域７１を介して冷却板７０に流入すると、流体は、主にフィン領域９０の中間領域を流れる。フィン領域９０の側部は、中間領域よりも受け入れる流体の量が少ない。本明細書で示すように、主に領域への流体の流れは、逆渦（reverse vortex）を生成する。その結果、冷却板全体の効率が低下する。
【００１９】
一時的に図１Ｃを参照すると、冷却板７０及び発熱コンポーネント６０は、概して、直接熱接触している。しかし、発熱コンポーネント６０の形状が不均一（non-uniform shape）である場合、発熱コンポーネント６０と冷却板７０との間に隙間が生じる。隙間を覆って熱伝導性を高めるように熱グリース（Thermal grease）５１が設けられる。厚いグリースは、発熱コンポーネント上での様々な表面の凹み（indentions）があるところに設けられる。しかし、グリースが厚くなると熱伝導性が悪くなるので、冷却板全体の効率が悪くなる。
【００２０】
本発明の実施形態は、図１Ａの冷却装置に組み込まれる特有な設計の冷却板を提供する。冷却板は、流体入口領域の前方に流れ分配メカニズムを含み、流体の流れをフィン領域全体に誘導し、均等に分配することができる。開示されるメカニズムは、平均流体体積をフィン領域に分離する。均一な流体の流れは、フィン効率を向上させる。また、本発明の実施形態は、電子コンポーネントとの均一な熱接触を生成し、冷却板の効率を改善するために、フレキシブルな冷却板ベースを提供する。開示される実施形態を、図２〜図６に関連して以下に説明する。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態による例示的な冷却板２００の分解図である。冷却板２００は、冷却板カバー２３０と、冷却板ベース２６０と、を含む。冷却板カバー２３０は、冷却板ベース２６０を覆うことができる。冷却板２００は、組み立てられると、発熱コンポーネント６０に接触する。特に、冷却板ベース２６０の底面は、発熱コンポーネント６０に熱接触する。冷却板２００は、遠位端２８１と、近位端２８２と、を含む。
【００２２】
冷却板カバー２３０は、遠位端２８１において流体入口開口２３１を含み、近位端２８２において流体出口開口（図示省略）を含む。冷却板ベース２６０は、冷却板カバー２３０の流体入口開口２３１に隣接する流体入口領域２６１を含むことができる。また、冷却板ベース２６０は、冷却板カバー２３０の流体出口開口に隣接する流体出口領域２６３を含むことができる。さらに、冷却板ベース２６０は、流体入口領域２６１と流体出口領域２６３との間にフィン領域２９０を含む。冷却板ベース２６０は、流体入口領域２６１に隣接する流体分配メカニズム２６５を含むことができる。流体分配メカニズム２６５は、図１に関連して説明した逆流を抑制するのに役立つことを理解されたい。しかし、フィン領域２９０は、同様の構成を有し同様の機能を提供することができる。例えば、流体分配メカニズム２６５及びフィン領域２９０を均一な構造とすることができる。或いは、フィン領域２９０を、流体分配メカニズム２６５に類似する形状で構成することができる。このように、フィン領域２９０を、長方形及び円柱形のフィンのマトリクス配列（matrix arrangement）の代わりに、細長い壁で構成することができる。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態による例示的な冷却板ベース２６０を示す図である。上述したように、冷却板ベース２６０は、流体入口領域２６１に隣接する流体分配メカニズム２６５を含むことができる。冷却板ベース２６０は、ベース表面２６２を含むことができる。流体分配メカニズム２６５は、流路を形成するようにベース表面２６２から延在する複数の突起２６７を含むことができる。いくつかの実施形態において、突起２６７は、５つ以上の流路を形成することができる。各突起２６７は、流体入口領域２６１から放射状に配置され、フィン領域２９０を横切る流路を形成する。
【００２４】
冷却板ベース２６０の平面図を一時的に参照すると、図５に示すように、ベース表面から延在する突起２６７は、中心軸Ａ−Ａを有する。各突起２６７は、中心軸Ａ−Ａに対して対称であり、流路を形成する。流路は、フィン領域２９０の周りに等間隔に配置される。複数の突起２６７の他の方向が考えられ、本明細書に組み込まれる。例えば、いくつかの実施形態において、突起２６７は、発熱コンポーネント６０の共通の形状プロファイルに基づいて方向付けられる。本実施形態において、より多くの流体の流れをフィン領域２９０の外側領域に向けるように、流路を隔てることができる。
【００２５】
図４Ａは、本発明の一実施形態によるＡ−Ａ断面を有する冷却板２００の組み立て図である。図４Ｂは、Ａ−Ａ断面で見られる冷却板２００内の流体の流れを示す図である。フィン領域２９０は、複数列のフィンを含むことができる。例示目的として、フィン領域２９０は、四列のフィンを含むことができる。フィン領域２９０は、３つの領域Ｂ，Ｃ，Ｄを含むことができる。領域Ｂは、流体入口領域２６１に最も近い第１列のフィンを有する。領域Ｄは、流体出口領域２６３に最も近い第２列のフィンを有する。領域Ｃは、領域Ｂと領域Ｄとの間に位置する１つ以上の列のフィンを有する。領域Ｂと領域Ｄに位置するフィンは、領域Ｃの内側の列のフィンとは異なる配置を有することができる。領域Ｂ，Ｃ，Ｄは、冷却板のパフォーマンスを最適化するために、異なるフィン間隔を含む。図４Ｂの領域Ａは、図３の流体分配メカニズム２６５に対応している。
【００２６】
図６は、本発明の一実施形態による、Ａ−Ａ断面における冷却板ベース２６０を示す図である。いくつかの実施形態において、フィンの列を隙間αだけ離間させて、冷却板ベース２６０のフレキシブル性を高めることができる。いくつかの実施形態において、冷却パフォーマンスを最適化するために、隙間αを１〜２ミリメートルとすることができる。さらに、フィン領域２９０の下方の冷却板ベース２６０のベース表面２６２は、２ミリメートルまでの厚さΔを有することができる。ベース表面２６２のこの厚さΔは、冷却板ベース２６０のフレキシブル性を促進する。別の実施形態において、フィン領域２９０の下方の冷却板ベース２６０のベース表面２６２は、熱伝導性の可撓性材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、ベース表面２６２は、アルミニウム又は銅から形成されてもよい。理想的な熱伝導性の可撓性材料は、効率的なコストで優れた熱性質を有することを理解されたい。
【００２７】
以上、本発明の様々な実施形態について説明してきたが、当業者には、より広い態様において本発明から逸脱することなく変更及び修正を行うことが可能であることが明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、本発明の真の趣旨及び範囲内にあるこのような変更及び修正の全てを網羅することである。上述した説明及び添付の図面に記載されている事項は、限定としてではなく、例示としてのみ提供されている。本発明の実際の範囲は、先行技術に基づく適切な視点で見た場合に、特許請求の範囲で定義されることを意図している。
【００２８】
本明細書で用いられる用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本発明を限定することを意図していない。本明細書で使用されているように、「一」、「１つの」、「この」という単数形は、文脈が他のことを明確に示さない限り、複数形も含むことを意図している。さらに、「含む」、「有する」やこれらの変化形が、詳細な説明及び／又は特許請求の範囲に用いられており、このような用語の意味は、「備える」という用語と同様に包括的であることを意図している。
【００２９】
特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語）は、当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。さらに、一般的に使用される辞書において定義されるような用語は、関連技術の文脈におけるこれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであり、本明細書において明示的に定義されない限り、理想化された意味又は過度に形式的な意味で解釈されない。
【符号の説明】
【００３０】
２０…ラジエータ
２５…ファン
３０，４０…液体チューブ
５１…熱グリース
６０…発熱コンポーネント
７０，２００…冷却板
７１，２６１…流体入口領域
７３，２６３…流体出口領域
８１，２８１…遠位端
８２，２８２…近位端
８９，２６２…ベース表面
９０，２９０…フィン領域
１００…冷却装置
２３０…冷却板カバー
２３１…流体入口開口
２６０…冷却板ベース
２６５…流体分配メカニズム
２６７…突起
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ…領域
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2020107885.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２】
2020107885.tif 000006
【図３】
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【図４Ａ】
2020107885.tif 000008
【図４Ｂ】
2020107885.tif 000009
【図５】
2020107885.tif 000010
【図６】
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