(57)【要約】      （修正有）【課題】コールドプレートアセンブリの幾何学的エンベロープを縮小するとともに、コールドプレートアセンブリの総部品数および重量を減少させる。【解決手段】コールドプレートアセンブリを通して流体を連通させる方法は、上部流体通路Ｂフィン構造体４６の層から、チャネルおよび中間仕切板４８の入口開口部を通して連通し、流体通路Ａ閉鎖バー５０に設けられた傾斜面を下って下部流体通路Ａフィン構造体５２における下部仕切板５４に隣接して流れる。【選択図】図６
2011211192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体ポートを備える内蔵のヘッダを有し、前記流体ポートは、流体通路Ａフィン構造体を含む第１の層における流体通路閉鎖バーに設けられた流体出口を通して、流体通路Ｂフィン構造体を含む第２の層における流体通路Ｂフィン構造体と流体的に連通していることを特徴とするコールドプレートアセンブリ。
【請求項２】
前記流体出口は、傾斜面を含むことを特徴とする請求項１記載のコールドプレートアセンブリ。
【請求項３】
前記流体出口はステップ付きの面を含むことを特徴とする請求項１記載のコールドプレートアセンブリ。
【請求項４】
ポートと、
前記ポートに取り付けられた上部端面板と、
上部端面板に取り付けられるとともに、前記ポートと連通する開口部を含む上部仕切板と、
上部仕切板に取り付けられているとともに、流体通路Ｂフィン構造体と流体通路Ｂチャネルとを含む流体通路Ｂ閉鎖バーと、
流体通路Ａフィン構造体を含むとともに、流体通路Ｂチャネルと連通する流体通路Ａ閉鎖バー出口を定める流体通路Ａ閉鎖バーと、
流体通路Ｂ閉鎖バーと流体通路Ａ閉鎖バーとの間に取り付けられているとともに、流体通路Ａ閉鎖バー出口と連通する第１の開口部と、前記ポートと連通する第２の開口部と、を含む中間仕切板と、を備えることを特徴とするコールドプレートアセンブリ。
【請求項５】
流体通路Ａ閉鎖バー出口は、傾斜面を含むことを特徴とする請求項４記載のコールドプレートアセンブリ。
【請求項６】
前記流体通路Ａ閉鎖バー出口は、ステップ付きの面を含むことを特徴とする請求項４記載のコールドプレートアセンブリ。
【請求項７】
下部仕切板が、中間仕切板の反対側で流体通路Ａ閉鎖バーに取り付けられていることを特徴とする請求項４記載のコールドプレートアセンブリ。
【請求項８】
下部仕切板に取り付けられた下部端面板をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のコールドプレートアセンブリ。
【請求項９】
コールドプレートに内蔵されたヘッダを通して流体を連通させることを含み、内蔵されたヘッダは、流体出口と共通のコールドプレートの層を通る流体入口を通して流体を連通させることを特徴とするコールドプレートを通して流体を連通させる方法。
【請求項１０】
傾斜面に沿って第２の層から第１の層に流体を導くことをさらに含み、第１の層は、入口ポートを通して最初に流体を受け取り、第２の層は、続いて第１の層から流体を受け取ることを特徴とする請求項９記載のコールドプレートを通して流体を連通させる方法。
【請求項１１】
ステップ付きの面に沿って第２の層から第１の層に流体を導くことをさらに含み、第１の層は、入口ポートを通して最初に流体を受け取り、第２の層は、続いて第１の層から流体を受け取ることを特徴とする請求項９記載のコールドプレートを通して流体を連通させる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱伝達装置に関し、特にコールドプレートアセンブリに関する。
【０００２】
本発明は、米国政府の援助を受けて、契約番号第ＮＮＪ０６ＴＡ２５Ｃ号に基づいて米国航空宇宙局とともになされたものである。従って、米国政府は、本発明に対して特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロプロセッサ、グラフィックスプロセッサおよび他のモジュールを含む高速電子部品の動作は熱を発生させる。この熱は効率的な動作のためには取り除く必要がある。熱を取り除くことにより、例えば、動作温度が低くなり、動作速度、計算機能力および信頼性が高くなる。
【０００４】
コールドプレートは、取り付けられた部品に熱伝達機能を提供する液冷構造体である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
コールドプレートに液体を連通させるヘッダは、一般に、メインコールドプレートに取りつけられた独立した部品である。ヘッダによって、全体的な幾何学的エンベロープが拡大してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な形態によるコールドプレートを通して流体を連通させる方法は、内蔵のヘッダを通して流体を連通させることを含む。本発明の種々の特徴は、開示されている限定的でない実施例の以下の詳細な説明によって当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】コールドプレートアセンブリと構造パネル全体の分解図である。
【図２】コールドプレートアセンブリの斜視図である。
【図３】コールドプレートアセンブリに内蔵されたヘッダを備える入口ポートを通る図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】コールドプレートアセンブリに内蔵されたヘッダを備える出口ポートの拡大図である。
【図５】図１のコールドプレートアセンブリと構造パネルの斜視図である。
【図６】図２の線６−６に沿った断面図である。
【図７】上部流体通路層におけるコールドプレートアセンブリの部分組立図である。
【図８】上部流体通路層と下部流体通路層との間の中間仕切板におけるコールドプレートアセンブリの部分組立図である。
【図９】下部流体通路層におけるコールドプレートアセンブリの部分組立図である。
【図１０】上部流体通路層の上の上部仕切板の高さにおけるコールドプレートアセンブリの部分組立図である。
【図１１】図２の線６−６に沿った内蔵されたヘッダの限定的でない他の実施例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、コールドプレートアセンブリ２０を概略的に示している。コールドプレートアセンブリ２０は、一般に、支持パネル２２に取り付けられている。支持パネル２２は、フレーム２８とハニコムコアなどのコア３０を間に挟む上部表面板２４Ａと下部表面板２４Ｂとによって構成することができる。支持パネル２２は、一般に、接着剤によって上部表面板２４Ａと下部表面板２４Ｂとをフレーム２８とコア３０に接着することで組み立てられる。コールドプレートアセンブリ２０は、締結具、接着剤、またはこれらの種々の組合せによって、支持パネル２２以外の種々の部品にも取り付けることができる。
【０００９】
コールドプレートアセンブリ２０は、一般に、上部端面板４０、上部仕切板４２、流体通路Ｂ閉鎖バー４４、（概略的に図示された）流体通路Ｂフィン構造体４６、中間仕切板４８、流体通路Ａ閉鎖バー５０、（概略的に図示された）流体通路Ａフィン構造体５２、下部仕切板５４および下部端面板５６を含む。限定的でない一実施例では、上部端面板４０は、公称厚さ０．０４インチ（１ｍｍ）の３００４アルミニウム（３００４  Ａｌｕｍｉｎｕｍ）で製造可能であり、上部仕切板４２は、公称厚さ０．０１６インチ（０．４ｍｍ）のＣＴ−２３などのろう付け材料またはマルチクラッド（Ｍｕｌｔｉｃｌａｄ）合金で製造可能であり、流体通路Ｂ閉鎖バー４４は、公称厚さ０．０５インチ（１．３ｍｍ）の６９５１アルミニウム（６９５１  Ａｌｕｍｉｎｕｍ）で製造可能であり、流体通路Ｂフィン構造体４６は、公称厚さ０．００５インチ（０．１３ｍｍ）の６９５１アルミニウムで製造可能であり、中間仕切板４８は、公称厚さ０．０１６インチ（０．４ｍｍ）のＣＴ−２３などのろう付け材料またはマルチクラッド合金で製造可能であり、流体通路Ａ閉鎖バー５０は、公称厚さ０．０５インチ（１．３ｍｍ）の６９５１アルミニウムで製造可能であり、流体通路Ａフィン構造体５２は、公称厚さ０．００５インチ（０．１３ｍｍ）の６９５１アルミニウムで製造可能であり、下部仕切板５４は、公称厚さ０．０１６インチ（０．４ｍｍ）のＣＴ−２３などのろう付け材料またはマルチクラッド合金で製造可能であり、下部端面板５６は、公称厚さ０．０４インチ（１ｍｍ）の３００４アルミニウムで製造可能である。種々の材料および公称厚さを代わりに使用することもできる。
【００１０】
仕切板４２，４８，５４は、ろう付け工程中に溶解して板４０〜５６の間に一体のアセンブリを形成するろう付け合金を含む。他の接合方法または組立方法も代わりにもしくは追加で使用可能である。
【００１１】
一般に、上部端面板４０が上部仕切板４２にろう付けされ、上部仕切板４２が上部端面板４０と流体通路Ｂ閉鎖バー４４と流体通路Ｂフィン構造体４６にろう付けされ、流体通路Ｂ閉鎖バー４４が上部仕切板４２と中間仕切板４８にろう付けされ、流体通路Ｂフィン構造体４６が上部仕切板４２と中間仕切板４８にろう付けされ、中間仕切板４８が流体通路Ｂフィン構造体４６と流体通路Ｂ閉鎖バー４４と流体通路Ａフィン構造体５２と流体通路Ａ閉鎖バー５０にろう付けされ、流体通路Ａ閉鎖バー５０が中間仕切板４８と下部仕切板５４にろう付けされ、流体通路Ａフィン構造体５２が中間仕切板４８と下部仕切板５４にろう付けされ、下部仕切板５４が流体通路Ａフィン構造体５２と流体通路Ａ閉鎖バー５０と下部端面板５６にろう付けされるようにアセンブリが一体にろう付けされる。
【００１２】
図２を参照すると、第１の入口ポート３４Ａ−１と第２の入口ポート３４Ａ−２とを備える入口ヘッダアセンブリ３２Ａが、コールドプレートアセンブリ２０に流体を連通させる。第１の入口ポート３４Ａ−１と第２の入口ポート３４Ａ−２とは、最初は単一の層を通して第１の流体層および第２の流体層とそれぞれ流体的に連通している（図３参照）。一般的に知られているように（図５に概略的に示すように）流体装置３８を通して流体を循環させるために、流体はそれぞれの流体層から第１の出口ポート３４Ｂ−１と第２の出口ポート３４Ｂ−２とを備える出口ヘッダアセンブリ３４Ｂを通して連通する。ここでは出口ヘッダアセンブリ３４Ｂの単一の出口ポートに関して詳細に説明するが、入口ヘッダアセンブリ３２Ａの少なくとも１つのポートもここで説明するように実質的に形成することができる。これに関する詳細な説明は省略する。
【００１３】
図６を参照すると、第２の入口ポート３４Ａ−２（図３参照）は、出口ポート３４Ｂ−２と連通する前に、まず下部流体層である通路Ａと連通してから上部流体層である通路Ｂと連通する。すなわち、上部流体通路Ｂ層から流体出口ポート３４Ｂ−２へ連通する流体は、実際には流体通路Ａ閉鎖バー５０内の下部流体通路Ａ層に最初に連通するが、独立した流体層を定める流体通路Ａフィン構造体５２には連通しない。上部流体通路Ｂ層が内蔵のヘッダ流れのために必要なクリアランスを提供するので、下部流体通路Ａ層は同様の流体通路を必要としない。
【００１４】
上部流体通路Ｂフィン構造体４６の層から、流体はチャネル４４Ｃ（図７参照）および中間仕切板４８の入口開口部４８Ｉ（図８参照）を通して連通する。流体は、流体通路Ａ閉鎖バー５０に設けられた傾斜面５０Ｒ（図９参照）を下って下部流体通路Ａフィン構造体５２における下部仕切板５４に隣接して流れるように連通するが、流体通路Ａ閉鎖バー５０によって下部流体通路Ａフィン構造体５２から分離される。すなわち、流体通路Ａ閉鎖バー５０は、上部流体通路Ｂ層から流体流れを受け入れるが、この流体を下部流体通路Ａフィン構造体５２に連通させない。
【００１５】
傾斜面５０Ｒからの流体は、続いて、中間仕切板４８の中間仕切板出口開口部４８Ｏ（図８参照）を通して上向きに連通し、続いて、流体通路Ｂ閉鎖バー４４に設けられた整列した出口４４Ｏ（図７参照）に連通する。整列した出口４４Ｏからの流体は、上部仕切板４２の整列した開口部４２Ｏ（図１０参照）を通して連通し、上部端面板４０に隣接して上部仕切板４２に取り付けられた出口ポート３４Ｂ−２を通して出る。
【００１６】
他の限定的でない実施例では、傾斜面５０Ｒがステップ５０Ｓに置き換えられる（図１１参照）。種々の他の幾何学的構成を代わりにあるいは追加して設けることもできる。
【００１７】
内蔵のヘッダにより流体通路Ａ閉鎖バーおよび流体通路Ｂ閉鎖バーの領域を使用して隣接する高さから流体を連通させることによって、これまでの外付けのヘッダの必要性がなくなる。つまり、流体は出口ポート３４Ｂを通して出る前に上部流体層から下部流体層へと連通する。この構成により、傾斜面によって隣接する下部層に流体が戻るため、流体が出るのと同じ層に流体入口ポートを連通させることが可能になる。これにより、コールドプレートアセンブリ２０の全体的な幾何学的エンベロープが縮小される。流体の入口および出口のための独立した外付けのヘッダアセンブリがないため外付けのヘッダ部品がなくなり、総部品数および重量が減少する。さらに、故障するおそれのある領域として外付けのヘッダ領域がなくなるので、構造的により強固なコールドプレートアセンブリが得られる。
【００１８】
図面において対応部および相当部には同一番号を付している。また、特定の部品構成を実施例に開示したが、他の構成も本発明において有用である。
【００１９】
特定のステップの順序を開示、説明および請求の範囲に記載したが、これらのステップは、特に記載がない限りどのような順序で実施してもよく、分割することも組み合わせることもでき、それでもなお本発明において有用である。
【００２０】
上述の説明は限定的なものではなく、例示的なものである。種々の限定的でない実施例を開示したが、当業者であれば、上述の教示に照らした種々の改良および変更も添付の請求項の範囲内に含まれることが分かるであろう。よって、添付の請求項の範囲内であれば、具体的に記載された以外の方法で本発明を実施できる。このため、真の範囲および内容を判断するには添付の請求項の検討が必要である。
【符号の説明】
【００２１】
２０…コールドプレートアセンブリ
３２Ａ…入口ヘッダアセンブリ
３４Ａ−１…第１の入口ポート
３４Ａ−２…第２の入口ポート
３４Ｂ…出口ヘッダアセンブリ
３４Ｂ−１…第１の出口ポート
３４Ｂ−２…第２の出口ポート
【図１】
2011211192.tif 000003
【図２】
2011211192.tif 000004
【図３】
2011211192.tif 000005
【図４】
2011211192.tif 000006
【図５】
2011211192.tif 000007
【図６】
2011211192.tif 000008
【図７】
2011211192.tif 000009
【図８】
2011211192.tif 000010
【図９】
2011211192.tif 000011
【図１０】
2011211192.tif 000012
【図１１】
2011211192.tif 000013