(57)【要約】熱交換装置であって、熱放散要素の熱流束を受けるように設計される熱伝達接触面と、熱伝達接触面の実質的に反対側にある少なくとも第１の能動表面上に、注入口および放出口が位置する流れ通路と、を持つ熱交換層と、上蓋を有する筐体と、交互の供給および排出の実質的平行経路であって、熱交換層の第１の能動表面と流体的に連通する第２の能動表面上の開口部を持ち、それぞれが、装置からの冷媒供給のための、あるいは冷媒を排出するための少なくとももう一つの開口部を持つ経路と、を備えるマニホールドと、を備える熱交換装置。マニホールドと熱交換層が連結され、および冷媒流体がマニホールドを通して供給される場合に、局部的Ｕ型の流れの形が、局部的に熱伝達接触面の方へおよび熱伝達接触面から離れて、熱交換層の中で確立される。【選択図】図１
2008507129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換装置であって、
熱伝導材料から作られ、熱放散要素の熱流束を受けるように設計される熱伝達接触面と、注入口および放出口が、前記熱伝達接触面の実質的に反対側にある少なくとも第１の能動表面上に位置する流れ通路と、を持つ熱交換層と、
上蓋を有する筐体を備えるマニホールドと、交互の供給および排出の実質的に平行な経路であって、聞く交換層の前記第１の能動表面と流体的に連通するための第２の能動表面上の開口部を持ち、各々が前記装置からの冷媒供給のための、あるいは前記冷媒を排出するための少なくとももう一つの開口部を持つ経路と、を備え、
それによって前記マニホールドおよび前記熱交換層が連結され、および冷媒流体が前記マニホールドを通して供給される場合に、局部的Ｕ型の流れの形が、局部的方法で前記熱伝達接触面の方へおよび前記熱伝達接触面から離れて、前記熱交換層内に確立される、
ことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記熱交換層の少なくとも一部と前記マニホールドの少なくとも一部が、１ブロック内に一体化される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記熱伝導材料が、アルミニウムおよび銅を含む材料の群から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記冷媒流体が、気体、空気、液体、水および二相の流体、を含む群から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記冷媒流体が、予冷される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記マニホールドの供給経路が、高圧冷媒流体供給手段に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
排出開口部が、前記装置から熱い冷媒流体を排出するために、前記上蓋上に位置する、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記マニホールドが、前記筐体の一つ以上の側面から前記高圧供給手段まで接続される、ことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記マニホールドの排出経路が、前記周囲の冷媒流体の吸込みのために低圧の供給源に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
供給経路の開口部が、前記周囲から新しい冷媒流体を受けるために前記上蓋上に位置する、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記マニホールドが、前記筐体の一つ以上の側面から前記低圧の供給源まで接続される、ことを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記冷媒流体が、前記マニホールドの第１の側面から前記マニホールドに供給され、かつ前記マニホールドの第２の側面から排出される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記装置を通して前記冷媒流体を駆動するために圧力差異を設けるための駆動供給源が、送風機、ダイアゴナル送風機、ブロワ、ポンプ、コンプレッサ、吸引ポンプ、を含む群から選択される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
前記熱交換層が、それの中に設けられる複数のＵ型の冷却管であって、各々が前記冷媒流体の流入を受けるための注入口部分を持つ冷却管、を持つブロックと、前記冷媒流体を排出するための、前記注入口部分に実質的に平行な放出口部分と、その間の接続部分と、を備え、各冷却管の前記注入口および前記放出口が、前記少なくとも第１の能動表面上に分布し、
それによって前記マニホールドと前記熱交換層が連結され、かつ冷媒流体が前記マニホールドを通して供給される場合に、前記冷媒流体が、局部的な方法で前記熱伝達接触面の方へおよび前記熱伝達接触面から離れて前記複数のＵ型の管を通過する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記能動表面が、千鳥状であり、それによって、前記冷却管の前記注入口および前記冷却管の前記放出口が、前記第１の能動表面の２つの平面に位置し、前記平面の一つが、前記第２の平面に対して持ち上げられる、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記冷却管の前記注入口領域が、前記冷却管の前記放出口領域に対して、異なる長さである、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記冷却管が、１ｍｍ以下の直径を持つ、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記冷却管が、１０ｍｍ以下の高さを持つ、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記冷却管の前記注入口および放出口によって占められる総面積が、前記第１の能動表面の総面積の５０ないし８５パーセントの間に達する、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記ブロックが、少なくとも２つの隣接した下位層から作られ、第１の下位層が、各冷却管の前記注入口および放出口部分を形成する複数の通過管を備え、第２の下位層が、前記冷却管の前記接続部分である複数のくぼみを備える、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記冷却管の注入口および放出口が、交互の行内に配置される、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記冷却管の注入口および放出口が、鏡面対称で配置される隣接した２つの行内に配置される、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
注入口および放出口が、千鳥状の構成で配置される、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２４】
冷却管の注入口の対が、隣接しており、かつ前記マニホールドの供給経路と流体的に連通しており、および、冷却管の放出口の対が、隣接しており、かつ前記マニホールドの排出経路と流体的に連通している、ことを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記冷却管が、様々な密度で前記能動表面上に分布する、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２６】
前記冷却管が、細長い注入口および放出口部分を持つ、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２７】
一つ以上の接続部分が、各冷却管の前記注入口および前記放出口部分を接続する、ことを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】
前記熱交換層の前記接続部分が、複数の経路を備え、前記経路の各々が、冷却管の行の注入口および放出口部分の行と流体的に連通し、それによって、冷媒流体が通過される場合に、局部的、空気力学的に分離された、Ｕ型の流れの形が前記熱交換層内に確立される、ことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２９】
前記熱交換層が、複数の露出するＵ型の冷却管を備え、各冷却管の前記注入口および前記放出口が、前記少なくとも第１の能動表面に分布し、
それによって、前記マニホールドおよび前記熱交換層が連結され、かつ冷媒流体が前記マニホールドを通して供給される場合に、前記冷媒流体が、前記装置が露出する流体媒質の冷却を容易にする、前記複数のＵ型の管を通過する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３０】
前記熱交換層が、前記マニホールドの前記第２の能動表面に面した伸長開口によって複数の実質的に平行の細長い冷却経路を画成する、複数の実質的に平行の細長い冷却フィンを備え、それによって前記マニホールドおよび前記熱交換層が連結され、かつ冷媒流体が前記マニホールドを通して供給される場合、局部的、空気力学的に分離された、Ｕ型の流れの形が、局部的方法で前記熱伝達接触面の方へ、および前記熱伝達接触面から離れて、前記熱交換層内に確立される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記マニホールドの前記経路が、前記熱交換層の前記冷却フィンに対して実質的に直角である、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置の前記熱交換層が、熱放散装置の熱分散部材と一体化される、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
前記装置の前記熱交換層が、熱放散装置の表面と一体化される、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
前記冷却フィンの前記高さおよび前記冷却経路の前記奥行きが、０．１ないし数ミリメートルの間の範囲内にある、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
前記冷却フィンの前記密度が、ｃｍにつき５ないし１００フィンの間の範囲内にある、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
前記マニホールド経路の前記密度が、前記冷却フィンの前記密度の５０ないし５パーセントの間の範囲内にある、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【請求項３７】
前記マニホールド経路の前記高さが、２ないし２０ミリメートルの間の範囲内にある、ことを特徴とする請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却（あるいは加熱）システムに関する。特に本発明は、熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロエレクトロニクス部品、例えばチップ、ダイオード、レーザ光源および他のこの種の装置の寸法の継続的な縮小およびトランジスタ立上り時間の減少は、実装業界に膨大な課題を提示する。将来のマイクロエレクトロニクス素子の効果的な近々の利用を容易にするために、第１および第２のレベルの実装の設計および性能は、現在の最新式の技術に関する顕著な改善を必要とする。ｃｍ２につき１００ワットを超える様々なマイクロエレクトロニクス素子の熱流量が、従来技術において現在検討されている。
マイクロエレクトロニクス素子を冷却するための様々な解決策が文献内に示唆され、および公知技術である。以下のものは、空気冷却装置の実例である。
【０００３】
米国特許番号４，４４７，８４２（Ｂｅｒｇ）において、電子チップ用のフィンのある熱交換器および冷却組立品が発表された。それは、電子チップ上に搭載される一対の熱交換フィンを特徴とし、それぞれ溝を通しておよび冷却モジュールの経路に突き出し、およびそのモジュールの冷却面との接触を保つ。
米国特許番号４，５３５，３８６（Ｆｒｅｙ他）において、電子部品用の自然対流冷却装置が、開示された。電子部品は、筐体の内部を前部区画と後部区画に分離する内部チムニーの開口部で、筐体の底部に搭載されるようになっていた。内部チムニーは、電子部品から筐体の最上部まで上昇する加熱された空気を管で送る役目を果たす。加熱された空気を冷却するために、熱交換器がその筐体の最上部に配置され、下方へのより冷たい空気の移動に結びつき、およびしたがって筐体内で自然空気乱流を確立する。
【０００４】
別の冷却装置が、米国特許番号４，１５８，８７５において発表された（Ｔａｊｉｍａ他）。この発明では、２つの壁の管構成によって、電子部品の空冷が達成され、それによって熱生成電子部品の長さに対して高角度の方向に、冷媒として、空気が導入される。
米国特許番号４，８３７，６６３（Ｚｕｓｈｉ他）内に、電子機器のための冷却装置が開示された。それは、それぞれ冷やされるべき回路基板、気流を生じさせるためのブロワおよびマザーボード間に気流を導くための管を持つ複数のマザーボードを含んでいた。
現在まで冷却装置は、電子部品からより高い割合の熱放散が考慮される場合十分に効率的でなく、技術が高性能パラメータを有する、続いてより高い熱放散を伴う、マイクロ電子装置の導入に進むにつれて、より効率的な冷却装置の必要性がある。
【０００５】
本発明の一目的は、高性能な装置を冷却するための新奇な熱交換装置を提供することである。
本発明の別の目的は、冷却および加熱使途双方のための、高効率のこの種の熱交換装置を提供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、装置が高性能な装置と接触してそれを配置することによって、あるいは流体媒体（液体あるいは気体）に、その熱伝達表面を浸すことによって、熱を交換するように設計されている、冷却および加熱使途のための高効率のこの種の熱交換装置を提供することである。
本発明の別の目的は、気体（例えば空気）あるいは液体（例えば水）が冷媒流体として使われる、この種の高効率の熱交換装置を提供することである。
【発明の開示】
【０００６】
したがって本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱交換装置が提供され、この装置は、
熱伝導材料から作られ、熱伝達接触面と、その注入口および放出口が熱交換接触面の実質的に反対側にある少なくとも第１の能動表面上に位置する流れ流路とを持つ、熱交換層と、
上蓋を有する筐体と、交互の供給および排出の実質的平行経路であって、熱交換層の第１の能動表面と流体的に連通するための第２の能動表面上の開口部を持ち、それぞれが、装置からの冷媒供給のための、あるいは冷媒を排出するための少なくとももう一つの開口部を持つ経路と、を備えるマニホールドと、を備え、
それによって、マニホールドと熱交換層が連結され、および冷媒流体がマニホールドを通して供給される場合、局部的なＵ型の流れの形が、熱伝達接触面の方へ、および熱伝達接触面から離れて、熱交換層の中で確立される。
【０００７】
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱交換層の少なくとも一部およびマニホールドの少なくとも一部が、１ブロック内に一体化される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱伝導材料が、アルミニウムおよび銅を含む材料の群から選択される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、流体冷媒が、気体、空気、液体、水および二相の流体、を含む群から選択される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、流体冷媒が、予め冷却される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールドの供給経路が、高圧冷媒流体供給手段に接続される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、排出開口部が、冷媒流体を装置から排出するために、上蓋上に位置する。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールドが筐体の一つ以上の側面から高圧供給手段に接続される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールドの排出経路が、周囲の冷媒流体の吸込みのために、低圧の供給源に接続される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、供給経路の開口部が、周囲の冷媒流体を受けるために上蓋上に位置する。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールドが筐体の一つ以上の側面から低圧の供給源に接続される。
【０００８】
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷媒流体がマニホールドの第１の側面からマニホールドに供給され、およびマニホールドの第２の側面から排出される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、装置を通して冷媒流体を駆動するために圧力差異を提供するための駆動供給源が、送風機、ダイアゴナル送風機、ブロワ、ポンプ、コンプレッサ、吸引ポンプを含む群から選択される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱交換層が、その中に形成された複数のＵ型の冷却管を持つブロックを備え、各々の冷却管が、冷媒流体の流入を受けるための注入口部分と、注入口部分と実質的に平行の冷媒流体を排出するための放出口部分と、その間の接続部分とを持ち、各々の冷却管の注入口および放出口が、前記少なくとも第１の能動表面に分布し、それによって、マニホールドおよび熱交換層が連結され、および冷媒流体がマニホールドを通して供給される場合に、冷媒流体が、熱伝達接触面の方へ、および熱伝達接触面から離れて複数のＵ型の管を通過する。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、能動表面が千鳥状であり、それによって、冷却管の注入口および冷却管の放出口が、２つの平面に位置し、前記平面の一つは、第２の平面に対して持ち上げられる。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管の垂直注入口領域が、冷却管の垂直放出口領域に対して、異なる長さである。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管が、１ｍｍより大きくない直径を持つ。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管が、１０ｍｍより大きくない高さを持つ。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管の注入口および放出口によって占められる総面積が、第１の能動表面の総面積の５０から８５パーセントの間に達する。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、ブロックが、少なくとも２つの隣接した下位層から作られ、第１の下位層が、各冷却管の注入口および放出口部分を形成する複数の通過管を備え、および第２の下位層が、冷却管の接続部分である複数のくぼみを備える。
【０００９】
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管の注入口および放出口が、交互の行内に配置される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管の注入口および放出口が、隣接した対の行内に配置される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、注入口および放出口が、千鳥状構成で配置される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管の注入口の対が隣接しており、およびマニホールドの供給経路と流体的に連通しており、冷却管の放出口の対が隣接しており、およびマニホールドの経路と流体的に連通している。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管が、様々な密度で能動表面に分布する。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却管が、細長い注入口および放出口部分を持つ。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、一つ以上の接続部分が、各冷却管の注入口と放出口部分を連結する。
【００１０】
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱交換層の接続部分が、複数の経路を備え、各々の経路が、冷却管の行の注入口および放出口部分の行と流体的に連通し、それによって、冷媒流体が通過される場合、局部的な、空気力学的に分離された、Ｕ型の流れの形が熱交換層内に確立される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱交換層が、複数の露出するＵ型の冷却管を備え、各々の冷却管が、冷媒流体の流入を受けるための注入口部分と、注入口部分と実質的に平行の、冷媒流体を排出するための放出口部分と、その間の接続部分と、を持ち、各冷却管の注入口および放出口が、前記少なくとも第１の能動表面上に分布し、それによって、マニホールドと熱交換層が連結され、かつ冷媒流体がマニホールドを通して供給される場合、冷媒流体が、装置が露出する流体媒質の冷却を容易にする複数のＵ型の管を通過する。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、熱交換層が、マニホールドの第２の能動表面に面する伸長開口によって、複数の実質的に平行の延長経路を画成する複数の実質的に平行の冷却フィンを備え、それによって、マニホールドおよび熱交換層が連結され、かつ冷媒流体がマニホールドを通して供給される場合、局部的な、空気力学的に分離された、Ｕ型の流れの形が、熱伝達接触面の方へおよび熱伝達接触面から離れて、熱交換層内に確立される。
【００１１】
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールドの経路が、熱交換層の冷却フィンに対して実質的に直角である。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、装置の熱交換層が、熱放散装置の熱分散部材と一体化される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、装置の熱交換層が、熱放散装置の表面と一体化される。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却フィンの高さが、０．１ミリメートルから数ミリメートルまでの間の範囲にある。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、冷却フィンの密度が、ｃｍにつき５から１００フィンまでの間の範囲にある。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールド経路の密度が、冷却フィンの密度の５０パーセントから５パーセントまでの間の範囲にある。
さらに、本発明のいくつかの好適な実施態様に従って、マニホールド経路の高さが、２ミリメートルから２０ミリメートルまでの間の範囲にある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、一般的に熱交換装置に関し、特に電子部品（例えばＰＣのＣＰＵおよびメインフレームあるいはサーバーのＣＰＵ、小さい領域で熱を多く消費する電気光学部品、および他の多目的の熱放散電子部品）を冷却することを使用目的とされる熱交換装置に関する。この後、本発明の熱交換器が加熱使途に対しても実施されることができるにもかかわらず、我々は冷却使途だけを参照する。
原則として、本発明のいくつかの好適な実施態様に従う熱交換装置は、少なくとも２つの表面を持つブロックを備える。１つの表面は、例えば、熱放散要素に、および能動表面の実質的に反対側に、それを取り付けることによって、熱流束（ＨＴ（熱伝達）表面と称されるべき）を受ける。このブロックは、熱交換器本体を構成し、およびそれの中に形成される複数の小型冷却管を有する、熱伝導材料でできており、各々の冷却管が、冷媒流体の流入のための注入口および冷媒流体を排出するための放出口を持つ。冷却管は、（能動表面と称されるべき）熱伝達表面（あるいは複数の表面）の一般に実質的に反対側にあるブロック表面あるいは表面上に、分布する。冷却管は、各々の冷却管中を通過される冷媒流体による、局部的熱交換を可能にするために、少なくとも注入口および放出口の近くの部分で、能動表面に実質的に垂直に向きを定められる。冷媒流体供給源が、冷却管を通して冷媒流体を駆動するように、各々の冷却管の注入口に流体的に接続される（選択的に一体化されたマニホールドによって）。
【００１３】
本発明の熱交換装置は、また、加熱と冷却の両方とも、汎用産業熱交換用途に対して効果的に使われることができる大規模装置とすることができる。本願明細書では、特に冷却を参照するが、熱交換は両方を取扱うので、加熱用途にもまた適用可能である。
本発明に従う冷却装置の一主態様は、特定の熱交換必要条件を満たす熱交換装置の様々な配置の実現である。
本発明の熱交換装置の重要な一態様は、公知技術の熱伝導材料（例えば、アルミニウムあるいは銅）でできており、複数の管を組み込み、本体の外面全体を有意に増加させる本体を備える、熱交換器の提供である。
【００１４】
本発明の別の主要な態様は、本体から熱を取得しておよびそれを排出するための管を通しての冷媒気体あるいは流体の流れの準備である。
本発明の好ましい実施態様に従う熱交換器装置の概念を例示する図１ａを参照し、ここでは、内部Ｕ−管が、実装されている。
本発明の好ましい実施態様に従う熱交換装置１０の基本セルは、本発明の熱交換器の主本体部１２の小さい部分を備え（ここでは矩形のブロックの形で表されるが、形状は変化させることができる）、本体内に形成される２本のＵ−管１４とともに、熱伝導材料から作られている。各管は、注入口１６および放出口１８を持つ。両方が、１０の能動表面１７上に位置する。冷却されるべき対象の熱流束１１は、１２の底面であるＨＴ−表面１９から来ている。
【００１５】
図１ａ内に示される基本セルの対のＵ−管はＵ型であるが、他の一般的な形状もまた可能である。「Ｕ型の」によって、本発明の目的のために、冷媒を熱交換装置の接触面に向け、および次いでそこから離れるように向けることを容易にするあらゆる形状を、意味する。これは、例えば、Ｕ−形状、Ｊ形状、Ｖ−形状、などを含むことができる（が、文字形状を使用することに限定されない）。
熱交換冷媒流体（加熱あるいは冷却のための）は、気体（例えば空気、ヘリウムあるいは窒素、しかし他の冷媒気体もまた使われることができる）あるいは液体（例えば、水、石油、しかし、他の液体冷媒もまた使われることができる）とすることができるが、Ｕ−管中を通過され、熱を交換し（吸収しあるいは排出する）、および次いでＵ−管から排出される。本発明のために、「冷却」によって、冷却および加熱の双方を、換言すればあらゆる熱伝達あるいは熱交換を意味する。
冷媒は、また、流体の混合物を備えることができ、単相あるいは二相の流体が導入されることができ、および、また、熱伝達を高めるための位相変化を含むことができる。熱交換能動表面１７の上に、高密度に分布する複数のＵ−管の内部表面全体（例えば図３ｄを参照）が、本発明の熱交換器に伴う熱除去の高い潜在力を形成する。
熱交換器が熱放散装置（例えばＣＰＵ）と隣接している場合、熱交換が行われ、およびＱ（１１）によって示されるその装置からの熱流束は、熱伝達（ＨＴ）表面１９を通して、本体１２に入る。冷媒がＵ−管中を通過するにつれて、それは熱を吸収しておよびそれを排出する。
【００１６】
図１ｂは、Ｆｉｇ．１ａ内に示される基本セル１４の平面図を例示する。図１ｃは、Ｆｉｇ．１ａ内に示される基本セル１４の断面図を例示する。実際上は、Ｕ型の管は、それを通過する管によって貫かれる第１のブロック１３および対応する凹形くぼみ（へこみ）の第２のブロック１５を形成すること、およびＵ型の管が形成されるようにこの２ブロックを一緒に連結すること、によって容易に製作されることができることに注意されたい。
Ｕ−管の断面面積およびそれらの形状は、下流に変化させることができる。図１ｄは、本発明の別の好ましい実施態様に従って、矩形の形状を持つＵ−管１４ｃおよび１４ｄの全体図を例示し、ここで、Ｕ−管１４ｄ（注入口１６と放出口１８の間の連結流路）は、より丸い形状を持つ。両方の管実施態様（１４ｃおよび１４ｄ）は、矩形の断面を持つ。この種のＵ−管は、例えば図１ｆに示すように複数の平行プレートを取り付けることによって形成されることができ、能動表面１７およびＨＴ−表面１９の双方に対して垂直な概略の方向に向きを定め、ここで、プレート１３ｖはそれらの間にＵ−管、細い供給経路（４４）および細い排出経路（４６）をおおい、および中間の分割板１５ｖが、細い供給経路（４４）および細い排出経路（４６）だけをおおう。
Ｕ−管１４ｅの立体版が図１ｄ内に示され、Ｕ−管の中央線（その断面に関して）が平面に帰属しないかもしれないことを示す。
本発明の別の好ましい実施態様に従う熱交換器装置を例示する図２ａを参照し、ここで、外部Ｕ−管が、実装される。本発明のこの種類の熱交換器は、それが、その流体内に浸されるそのＵ−管とともに配置されるので、流体からの熱を取り除くことができる。
本発明の別の好ましい実施態様に従う熱交換装置２０の基本セルは、熱交換器の本体２２の小部分を備え（ここでは矩形のボックスの形で表されているが形状は変化してもよい）、好ましくは本体内に形成される２つの外部のＵ−管２４を備える熱伝導材料から作られる。各Ｕ−管は注入口２６および放出口２８を持ち、両方とも、２０の能動表面２７上に位置する。この場合には、Ｕ−管２４はＨＴ−表面２９から延在して露出し、熱流束Ｑ（２１）は、大部分は２４の外面を通して吸収される。
【００１７】
図２ｂは、図２ａ内に示される基本セル２４の平面図を例示する。図１ｃは、図２ａ内に示される基本セル１４の断面図を例示する。底部からだけでなく、また、周囲のスペースからも熱流束Ｑを処理する点で、図２ａ内に図示された態様の利点をわかることができる。雰囲気（あるいは他の気体あるいは流体）が本発明の装置を使用して冷却され、あるいは加熱される必要がある場合、この実施態様の使用が推奨される。
図３ａ‐３ｄは、本発明の好ましい実施態様に関して、単一熱交換器装置内でＵ−管の数を増加することの可能な原則を例示するが、一方同時に、熱交換器装置の重量は、比較的一定に保たれるが、熱交換器装置の複数のＵ−管の内部表面積全体は、実質的に増加されるというような方法でＵ−管寸法が縮小される。図３ａにおいて、熱交換器装置３０ａは、図１内に示されるものに類似した２本のＵ−管を有する１つの基本セルから成る。図３ａは、８本のＵ−管を持つより高密度の熱交換器装置３０ｂを示す。実際、装置３０ｂは、４個の基本セルを含む。装置３０ａおよび３０ｂは類似した寸法および厚さであるが、３０ｂのＵ−管は２倍小さく、一方、Ｕ−管の数は４倍に増加される。したがって、熱交換器装置３０ｂの内部表面積は、３０ａに対して２倍に増加される。同様に、熱交換器装置３０ｃ（図３ｃ）は６４本のＵ−管を持ち、熱交換器装置３０ｃの内部表面積は３０ａに対して４倍に増加される。熱交換器装置３０ｄ（図３ｄ）は１２８本のＵ−管を持ち、熱交換器装置３０ｄの内部表面積は３０ａに対して８倍に増加される。
明確化の理由で、図３ａ−ｄ内の点線は、Ｕ−管の放出口を描画するために用いたもので、それは以下の図内に必要に応じて更に適用された。
ますます高密度配置に向かうと、非常に大きな数のますます小さいＵ−管が、本発明の熱交換器装置内に形成されることができる。一般的にＣＰＵ冷却（普遍性を減じずに）に対して、Ｕ−管注入口及び放出口直径は、０．８ｍｍから０．１６ｍｍまでの間にあり、および、したがって、５０から１２００ほどの注入口および放出口が、１平方センチメートル内に形成される（また、図１２内に示される表を参照）。
管の寸法を小型化された大きさに減少することが、熱交換本体の実質的により大きい内部表面を形成することは明白である。「内部表面」によって、冷媒と接触するようになる本体の表面全体が意味される。明らかに、表面が大きくなればなるほど冷媒への（あるいはからの）熱伝達がより効率的になるが、また、圧力損失も本発明の熱交換器装置の最適化に関して考慮されることができる。
【００１８】
図４ａは、本発明の好ましい実施態様に従う熱交換装置の概略図平面図を例示する。本実施態様において、冷媒の一体化された供給および排出流路が示される。多数のＵ−管を持つ熱交換器４０（例えば図５ａを参照）は、ツリーのような流路を通して冷媒を受けとり、ここで各々のｕ−管は、４０の能動表面１７に取り付けられた複数の細い一体化された経路４４の一つによって供給される。細い供給経路４４は、空気（あるいは他の冷媒）供給源、例えば送風機、ブロワあるいは所定の圧力降下で所定の質量流量を供給するポンプに連結される主供給マニホールド４２に接続される。選択的に、排出流路が設けられることができ、それによって、各々のｕ−管が、４０の能動（上部）表面１７に取り付けた複数の細い一体化された経路４６の一つに接続されたツリーのような流路が使われる。細い排出経路４６は、すでに加熱された冷媒を取り除く主排出マニホールド４８に、好ましくは雰囲気まで、あるいは更に遠くまで接続される（加熱された冷媒は再循環されず、したがって、装置に対する何の加熱効果も持たないことを意味する）。
代わりに、吸引ポンプあるいはその他の吸込み装置が、本発明の熱交換器を通して冷媒を駆動する圧力降下を形成するのに用いることができる。その場合、排出流路が設けられなければならず（例えば、周囲の空気を吸引し、および冷媒として使用する場合）、追加供給経路は任意選択だけになる。強調されなければならないことは、いくつかの用途では、供給経路への入口でブロワ（あるいはポンプ）および排出経路の出口で吸引手段が、使われることができる、ことである。
図４ｂは、図４ａ内に表示される供給および排出流路の別の概略平面図である。主供給マニホールド４２は複数の細い供給経路４４に流体的に接続され、経路４４は熱交換器装置５０の各々の注入口１６に流体的に接続される。主排出マニホールド４８は複数の細い排出経路４６に流体的に接続され、経路４６は熱交換器装置５０の各々の放出口１６に流体的に接続される。この配置において、Ｕ−管の２つの隣接した行の注入口１６が並置されて、１本の供給経路を通して供給され、したがって細い供給経路の数を半分に削減し、および、同じことが排出経路に関して有効である。排出および細い供給経路は、同じ層内に両方とも設けられることができ、したがって３層の構造を示すことに注意されたい。
図４ｂの細い供給経路４４および４６は、図４ｃに示すように一様な断面分布を設けることによって設計されることができる。しかし、圧力損失を低下させるために、本発明の好ましい実施態様に関して、図４ｄおよび図４ｅに示すように、細い供給経路に対して収束断面分布、および細い排出経路に対して発散断面分布を設けることが有利である。図４ｄにおいて、断面４４ａおよび４６ａは、一定の高さを保つ一方、経路４４および４６の幅を変えることによって分布し、および図４ｅにおいて、断面は、経路４４および４６の幅および高さの両方を変えることによって分配される。以下のコメントは、図４ｃ−ｅのより良い理解に役立つ。
発散および収束は、流れの方向に関連している。
交差流れ平面における断面（４４ａおよび４６ａの）の各対の面積は一定であり、したがって、それはどのように４４および４６の間に面積を分配するべきかの、トレードオフ問題である。
斜めの線におおわれた断面は、経路の固体端である。
図４ｃ−ｅ内に示される全ての経路の細長い矩形開口は、類似している（図４ｂもまた参照）。注意すべきは、これらの経路が、本発明の熱交換器装置の能動表面に面しており、および、冷却管の注入口および放出口に流体的に接続されることである。
【００１９】
図５ａは、供給流路および排出開口部を含む本発明の好ましい実施態様に関する、熱交換器装置の断面図を例示する。この実施態様は、３つの取り付けられたブロックから成っており、管を通過する第１のブロック１３、対応する凹形くぼみ（両方とも複数のＵ−管を形成する）の第２のブロック１５、および、第３のものは、複数の細い供給経路４４および排出用の開口部５５を含むブロック５４である。ここで、細い供給経路４４がＵ−管１４の注入口１６に接続され、および、加熱された冷媒がブロック５４の表面５６から排出される。しかし、別の層の追加（５９、明瞭さの理由で図内に添付されていないが、実際は、それは取り付けられる）によって、排出流路が容易に設けられることができ、したがって、４−層状構造を形成する。
図５ｂは、図４ａの供給流路の３次元図を例示する。それは、細い供給経路４４に流体的に連結されるＵ−管の複数の注入口１６および主供給マニホールド４２に流体的に連結される複数の経路４４を示す、さかさまの図面である。
【００２０】
図６ａは、本発明の好ましい実施例に従うＵ−管に基づく熱交換装置６０ａを表し、ボード６８上の電子部品６６（ＣＰＵ）の上に搭載され、導電材料でできている熱分散部材６４ａが、６６と６０ａ（６０ａのＵ−管ブロック６２は、実際６４ａに取り付けられる）の間に存在する。これは細い経路の２つのレベルを示している概略図面であり、ここで、Ｕ−管ブロック６２に取り付けられ、および各々のＵ−管の注入口に流体的に連結される細い供給経路ブロック４４によって、新鮮空気供給が送られる。Ｕ−管放出口から出てくる熱い空気は、４４の上の細い排出経路ブロック４６によって排出される。主新鮮空気供給マニホールド４２は、４４の各々の細い供給経路に流体的に連結され、主排出マニホールド４８は、４６の各々の細い排出経路に流体的に連結され、ここで、経路４６は任意の所望のスペースに、好ましくは遠い環境に、熱い空気を排出することができる。
図６ｂは、本発明の別の好ましい実施態様に従うＵ−管に基づく熱交換装置６０ｂを表し、ボード６８上の電子部品６６（ＣＰＵ）の上に搭載され、熱分散部材６４が６６と６０ｂの間に配置される。装置６０ｂは図４ａに示すように細い経路（４４＋４６）の１層を使用する点でだけ図６ａの装置６０ａと異なり、したがって、６０ａに対して６０ｂの全幅を減少させる。
図６ｃは、本発明の別の好ましい実施態様に従うＵ−管に基づく熱交換装置６０ｃを表し、ボード６８上の電子部品６６（ＣＰＵ）の上に搭載され、熱分散部材６４ｂが６６と６０ｃの間に配置される。６０ｃは図６ａの装置６０ａに類似した構造を持つが、熱分散部材６４ｂは６６と比べて大きな寸法を持つ。したがって、６２の寸法もまた、拡大される。普遍性を減じずに、６６の上部表面積と６０ｃの有効面積（すなわち図１のＨＴ−表面１９）との間の典型的な比率は、ＣＰＵ冷却の場合には８：１ほどとすることができる。
図６ｄは本発明の好ましい実施態様に従う平面構成６０ｄを例示し、ここで、平坦な熱交換装置６２が平坦な電子部品６６（例えば、ＣＰＵ）の上に搭載され、平坦な熱分散部材６４がそれらの間に配置される。これは一般的な構成であり、ここで、６２のＨＴ−表面１９および能動表面１７は平坦であるが、図６ｅに示すように、非平面構成の他の選択肢もまた可能である。図６ｅは、本発明の別の好ましい実施態様に従う非平面構成６０ｅを例示し、２台の平坦な熱交換装置６２が、平坦な電子部品６６（例えば、ＣＰＵ）の上に、ある傾斜角で搭載され、およびそれらの間に熱分散部材６４が搭載され、６４は「ＣＰＵ側」から平坦であり、６２が搭載される２つの傾斜ＨＴ−表面１９を持つ。
図６ｆは、本発明の好ましい実施態様に従う熱交換装置６０ｆの断面図を例示し、本発明の別の好ましい実施態様に従って、２つの継ぎ合わされたブロック１３及び１５（図１を参照）から造られる。この断面図は、複数のＵ−管１４の行を含む。ここで、Ｕ−管の注入口および放出口の双方が、６０ｆの能動領域１７に位置する。しかし図６ｇは、本発明の別の好ましい実施態様に従って、２つの継ぎ合わされたブロック１３及び１５から造られた熱交換装置６０ｇの断面図を例示する。この断面図は、文字Ｊに似た形状の複数のＵ−管１４ａの行を含み、ここで、各々のＵ−管の放出口につながる管は注入口から延在する管と比べて有意に長い。したがって、熱交換装置６０ｇの能動表面は、２つのレベル、Ｕ−管の注入口が位置される１７ｂおよびＵ−管の放出口が位置される１７ａを持つ。１７ａおよび１７ｂは共に平行で、図６ｆと同様に、ＨＴ−表面１９に対抗する。さらに、この構造は、細長い空孔６３（すなわち図面の平面に対して垂直な方向の長い空孔）を形成し、したがって、ブロック１３は細い供給経路（空孔６３を意味する）を含む一体構造であるが、細い排出経路を含むことができるカバーが追加されなければならない。別の任意選択は、１７ａの各２つの放出口６５ａが一つ（６５ｂ）に統合されるよりも、２つの放出口管を連結し、したがって圧力損失を低下させることである。図６ｈは、本発明の別の好ましい実施態様に従う、２つの連結されたブロック１３及び１５から造られた熱交換装置６０ｈの断面図を例示する。この断面図は、文字「Ｖ」のような形状の複数のＵ−管１４ｂの行を含み、熱交換装置６０ｇの能動表面１７は、千鳥状であり、非連続性の平面を示す。
図６ｇは、本発明の別の好ましい実施態様に従って、２つの継ぎ合わされたブロック１３及び１５から造られた熱交換装置６０ｇの断面図を例示する。この断面図は、複数のＪに似た冷却管１４ａの行を含み、各々のＵ−管の放出口管は各々のＵ−管の注入口管と比べて長い。
【００２１】
図７ａは、本発明の好ましい実施態様に従う熱交換装置７０の平面図、すなわち７０の能動表面１７を例示する。この実施態様では、２つの近いＵ−管が、反対側の行に配置され、したがって、各Ｕ−管注入口１６が、２つの注入口の行に帰属し、および、各Ｕ−管放出口１８が、２つの放出口の行に帰属する。したがって、図７ｂに示すように、細い経路の数は、２倍で減少されることができる。図７ｂは、本発明の好ましい実施態様に従って、図７ａのＵ−管配置に対する、供給および排出流路を例示し、ここで、細い供給経路４２が、熱交換器装置７２に新しい冷媒を供給し、および、この配置において、２本の主供給マニホールド４４が、７２の対向する側面にあるので、各々の経路が２本のＵ−管注入口の行の半分に流体的に接続される。この配置において、圧力降下は、（１）  それが冷媒をＵ−管の２つの行に供給する場合（図７ａを参照）、４２の断面積の増大のために、および（２）  ２本の主供給マニホールド４２を設ける場合、４２を通して質量流量を半分に減少することによって、著しく減少することができる。７２の放出口行は、細い排出経路４６に流体的に連結されることができ、および４６の各々が、主排出マニホールド４８に流体的に接続されることができる。
【００２２】
図８ａは、本発明の別の好ましい実施態様に従う、熱交換装置８０の平面図、すなわち８０の能動表面１７を例示する。この実施態様では、Ｕ−管は４つの四半分に配置され、ここで、各々の四半分において、Ｕ−管の配置は図７ａ内に示される配置に類似している。この種の配置は、図８ｂに示すように全ての側面から細い供給経路４２を設けるための任意選択を提供する。
図９ａ−９ｃは、本発明の好適な実施態様に従う、いくつかの実装アプローチを例示する。図９ａは、矩形の基本セル配置９２を示し、Ｕ−管１４の注入口１６および放出口１８の両方の面積全体が、熱交換装置９３内に設けられる際、能動表面１７の半分未満を占める。図９ｂは、矩形の基本セル配置９４を示し、Ｕ−管１４の注入口１６および放出口１８の両方の面積全体が、熱交換装置９５内に設けられる際、能動表面１７の半分超を占める。この種の矩形の配置では、Ｕ−管注入口および放出口の全体の面積は、９５の能動表面１７の約６６％に制限される。しかし、図９ｃは、千鳥状の（あるいは六角形の）基本セル配置９６を示し、Ｕ−管１４の注入口１６および放出口１８の面積は、熱交換装置９７内に設けられる際、能動表面１７の半分を非常に超える面積を占める。この種の千鳥状の配置では、Ｕ−管注入口および放出口の全体の面積は、９７の能動表面１７の約８０％まで増大されることができる。
【００２３】
図１０ａは、熱生成要素１００（例えば、ＣＰＵ）の上面熱流束が均一でない典型的な場合を例示し、および、特に、過熱部が限られた領域１０２に存在し、そこで熱流束が１００の平均的熱流束に対して著しく集中的な場合を例示する。したがって、一様でない熱交換器装置が、図１０ｂに示すように設計されることができる。図１０ｂは、特別なＵ−管配置を備えた、本発明の好ましい実施態様に従う熱交換装置１０４を例示する。１０４の能動領域１７の大部分（すなわち領域１０８）において、Ｕ−管の低密度配置が設けられるが、１７の限られた領域１０６で、Ｕ−管の高密度配置が、図１０ａ内に示される熱生成要素１００の過熱部に一致して局部的な高熱除去性能を供するために設けられる。
本発明の熱交換器装置は、異なる作動状態で作動されることができ、および作動圧力に対して単位面積あたりの熱除去に関する性能の増大を供することができる。この熱交換器装置は、冷媒液体の熱容量に関して理想的な熱交換器であるが、実際的なシステム考察から、普遍性を減じずに、最適化された熱交換器装置は、理想的な冷却潜在力の７５−１００％の範囲内にある冷却効率に到達することができる。図１２は、３００Ｋの温度ギャップ（すなわち熱生成要素とより冷たい空気との間の温度ギャップ）における、空気冷却のための圧力供給に関して最適化された熱交換器装置の性能のシミュレートされたプロトタイプ結果を示す。初期の最適化考察（Ｕ−管を通しての圧力損失の最小化）のために、Ｕ−管の注入口および放出口の全体の面積が、熱交換器装置の能動領域の７０％を占める場合に対する結果が得られた。圧力供給が大きければ大きいほど、単位面積当たりの熱伝達は著しくより低くなることがはっきりわかる。事実上、最高数ミリバール（１ミリバール＝  １００パスカル）の給気が、最高１０  ｗａｔｔｓ／ｃｍ２の熱伝達率が冷却必要条件を満たす、デスクトップＣＰＵ冷却（送風機および小さいブロワ）に対して典型的であり、および最高数十ミリバールの給気が、デスクトップメインフレームおよびサーバー（すなわち多数のＣＰＵを有するシステム）の冷却に対して典型的である（冷却の課題がＣＰＵ冷却専用だけではない、ブレードサーバーおよび通信向けのサーバーを含む）。しかし、より大きな気圧供給における単位面積あたり冷却性能の極めて大きな熱除去の潜在力が、図１２からはっきり見られ、特に熱伝達向上が、流体の流れ膨張の圧縮可能な効果のために存在する、圧縮性流れ（３００  ｍｂａｒより上の）において見られる。冷媒の事前冷却が熱除去性能を高めることができることが、強調されなければならない。加えて、強調されなければならないことは、冷媒は任意の実際的な液体であることができ、空気だけでなく、例えば、本発明の熱交換器装置に使用される冷媒として、高圧水を使用する場合、３０００  ｗａｔｔｓ／ｃｍ２以上の熱伝達率が提供されることができることである。
【００２４】
シミュレートされた結果（図１２に示すように）は、最適化された熱交換器装置の設計で使われることができる、様々な指標もまた提供する。図１２は、冷媒（空気）の圧力供給を増大するための最適化されたデータの表を示す。強調されなければならないことは、この表で示されるデータは、設計のためのガイドラインとして使用する標準値であるが、システムおよび小型性考察に関する、多くの実際的な用途に対して、最適化された幾何学的なパラメータ（Ｄ−直径およびＬ‐長さなど、図１２ａを参照）を２倍以上変えるだけで、十分に機能する熱交換器装置を提供することができる、ということである。シミュレートされた結果がはっきりと示すことは、
圧力が増大するにつれて、Ｕ−管の注入口／放出口直径Ｄは最適熱交換器設計のために減少されなければならない。
圧力が増大するにつれて、Ｕ−管の注入口／放出口管の長さＬは最適熱交換器設計のために増大されなければならない（Ｕ型の管に対して、Ｌは管の高さであり、すなわち、底部側面の部分を無視して管全体の長さの約半分）。
したがって、圧力（供給された流体冷媒の）が増大するにつれて、比率Ｌ／Ｄは迅速に増大しなければならない。
Ｄが減少されるにつれて、単位面積あたりより多数のＵ−管（表内の列「Ｎ」を参照）が、最適熱交換器設計を獲得するために設けられなければならない。
・図１３内に示される性能グラフに類似して、圧力が増大するにつれて、熱伝達率（ＨＴ）は著しく増大される。
・最適化が示唆するのは、圧力が増大されおよびＤが減少するにつれて、冷却の完全な潜在力に関する熱除去（ＨＴｅｆｆ）の効率（すなわちＵ−管出口における冷媒温度が熱生成要素の温度と等しい理想的な冷却）は、理想的な値から２−２３％低下する可能性があることである。それは、その効率を向上しようと試みる場合、圧力損失が増大されるにつれて、質量流量が減少し、および、全体の効果が、熱除去性能（与えられた圧力供給において）を低下させている、という事実による。
【００２５】
注意すべきは、単語「直径」によって、本願明細書の文脈において、注入口および放出口のあらゆる形状に関連し、および特に図１２に関して、それは、表面上の直径に関連がある（それが更に下流で異なる場合であっても）ことである。
本発明の熱交換システムの好ましい実施態様に関して、図１１は、メインフレームあるいはサーバーに熱除去を供するための典型的な冷却装置（ブレード−サーバーあるいは通信任務に使用するサーバーを含む）を例示する。例えばサーバーにおいて複数のＣＰＵが、１つのシステム内に組立てられ、および、それは、例えば他の熱生成要素、例えばビデオカード、グラフィックチップ（あるいはグラフィックエンジン）、同じく広帯域の通信カードおよび中央電源装置などの追加的な冷却の必要性を伴う場合がある。図１１は、複数のマザーボード（「ブレード」である）が、各々が１つのあるいはいくつかのＣＰＵおよび選択的に他の熱放散要素を備えた、ブレード−サーバー構造を例示する。マザーボードは、１つの筐体（あるいは引き出し）内に実質的に平行に、垂直に組立てられる。一般的に、ブレード−サーバシステムは、１つのフレーム内で上下に搭載されるいくつかの筐体ラックを含むことができる。説明を簡単にするため、冷却装置２００は１つの筐体だけのいくつかのブレード２１０を含み、それの各々は、それの上に本発明の一体化された熱交換器を持つ１台のＣＰＵ２０１を含む（注意すべきは、複数のＣＰＵおよび追加的な熱生成要素が、１つのブレード内に組み込まれることができることである）。各々の熱交換器は、新鮮空気供給のための主供給経路２０３および主排出経路２０２を持つ。各々のブレード２１０から来ている複数の主供給経路２０３が、給気装置２３０、例えば一つ以上の空気ブロワに中央供給配管２１３を通して流体的に接続される。すでに述べられたように、吸引ポンプのような吸込み装置が冷媒（代わりにあるいはさらに）を駆動するために用いることができる。任意選択の空気処理装置２８０もまた、設けられることができる。２８０は、フィルタおよび乾燥システムの様な、事前冷却装置を含むことができる。ブロワ質量流量は、全体の冷却必要性と両立する。空気−処理装置２８０が供給された空気（あるいはその他の冷媒）の予冷に使われることができ、および、汚染物質からそれを濾過することができる。加えて、ブロワは外部の領域に搭載されることができ、あるいはサーバー領域で雑音レベルを低下させるために音響的に保護されることができる。各々のブレード２１０から来ている複数の主排出経路２０２が、中央排出給配管２１２に流体的に接続される。部屋壁２１４を横断しておよび外部の雰囲気に熱い空気を排出するために２１２の出口２１５を外側に配置することは、任意選択である。主給配管２１２および２１３は、一般的な熱絶縁シールドおよび材料を使用して、熱的に絶縁されることができる。中央電源２５０を冷却するための二次側給配管２４０もまた、含まれることができる。加えて、入力いくつかの温度センサおよびＩ／Ｏ信号、すなわち給気装置２３０および２８０との通信を持つ、中央熱管理あるいは制御装置２６０が設けられることができる。それは、また、ＣＰＵ内部で一体化された熱管理のためにＣＰＵに接続されることができる。ブレード−サーバーの熱管理は、低出力要素によって発生する残りの熱を消散するための送風機２７０を組み込むことができ、あるいは、放出口２７５を通して外部の冷却風を供給し、それは、給気２３０にあるいは他の独立した空気−供給手段に接続されることができる。
【００２６】
図１４ａ−ｅ内に示される本発明の別の好ましい実施態様に関する放熱部の第２の種類。Ｕ−管に基づく熱交換器装置に類似して、内部冷却管の全体の領域は、大きさを縮小しておよびより多くの冷却管を追加する場合、膨張的に増大されることができ、および、同様に、縮小のルールは、管の全体の容量が一定に保たれるフラクタルのようなルールである。しかし、Ｕ−管上の底部である熱交換器装置は、以下の方法で図１４ａ−ｅ内に説明される交換器装置と異なるトポロジである。Ｕ−管の注入口および放出口が熱交換器装置の能動表面に配置され、および、熱交換器装置の能動表面が、熱交換器装置のＨＴ−表面の実質的に反対側にある一方、図１４ａ−ｅ内に記載される交換器装置の冷却管の注入口および放出口は、実質的に対向する表面に配置され、および、これらの２つの表面は、図１４ａ−ｅ内に記載される熱交換器装置のＨＴ−表面に対して実質的に垂直である。
図１４ａは、以下Ｉ−管と称する直線の冷却管に基づく、本発明のさらにもう一つの好ましい実施態様に従う熱交換器装置１４０の平面図を例示する。装置１４０は、装置１４０の底部１５２上に搭載される短い穿孔された冷却フィン１４１を持ち、それらの間に一体化された細い供給経路１４４および細い排出経路１４６が形成される。マニホールド１４４は主供給マニホールド１４２に流体的に接続され、マニホールド１４６は主排出マニホールド１４８に流体的に接続される。冷却フィン１４１は、熱交換器装置１４０の底部１５２およびＨＴ−表面１４９（図１４ｂを参照）に対して垂直であり、および、フィン１４１の各々は、多数の冷却管１５４を含む、すなわちＩ−管はフィンを通り抜ける。図１４ｂは、１つの冷却フィン１４１の断面図（断面ＡＡを参照）を例示する。熱生成要素からの熱流束（Ｑ）は、フィン底部１５２のＨＴ−表面１４９から来る。冷却フィン１４１は、複数のＩ−管１５４を備える。このＩ−管配置の基本セル１５５は、１つのＩ−管１５４を含み、および熱伝導材料から作られる。普遍性を減じずに、期待されたＣＰＵ冷却課題に対して冷却フィン１４１の典型的な高さ（Ｈ）は４−２０ミリメートルであり、Ｉ−管１５４の長さ（Ｌ）は数ミリメートルである。図１４ｃは、装置１４０のＩ−管１５４の縮小のルールを明らかにし、配置１５１ａは、係数２で縮小された３つの基本セル１５５を用いて形成され、および、細い配置１５１ｂは、係数２で縮小された４つの基本セル１５５を用いて形成される（配置１５１ａおよび１５１ｂは、同じ面積を持つ）。この縮小原理は、図３ａ−ｄに関して上文に概説される縮小原理に類似しており、したがって、穿孔された微細部分を有する熱交換器装置１４０は、ほとんどの詳細において類似しており、特に熱交換過程に関して、図１内に記載された熱交換器装置に、およびより詳細において図３から図１３のそれらに類似している。
【００２７】
マニホールド１４４から来ている新鮮空気が、細いカーブする矢印によって例示するように、マニホールド１４６に「スラローム」進路でＩ−管１５４中に入り込む場合、熱交換過程（図１４ａを参照）が行われている。一部の熱交換器装置の例証となる立体的図が、図１４ｄ内に与えられ、ＨＴ−表面１４９および冷却フィン１４１を有するベースプレート１５２が１５２の表面の最上部上に搭載される。この図において、細い供給経路１４４および細い排出経路１４６が、冷却フィン１４１の間に形成されることがはっきりわかる。図１４ｅは、例えばＣＰＵ（１６２）などの熱生成装置の上に搭載される熱交換器装置１４０を例示する。ＣＰＵ  １６２は、ボード１６４上に搭載される。ＨＴ−表面１４９が接触面である１４０と１６２の間に熱分散部材１６６が、任意選択で形成される。この断面図は冷却フィン１４１およびマニホールド１４４および１４６を示し、マニホールド１４４および１４６は、上蓋１６８が形成される際に、閉じ込められ、かつ閉鎖されている。
本発明の熱交換器装置は、新鮮空気（あるいは他の冷媒流体）供給管および温風排出管が熱生成要素の接触面に対して、垂直に実装されるので、高い熱除去率を成し遂げることができ、かつ、固有の局部的性質を持つ。垂直管配置のこの原理に基づいて、図１５−２６に記載されるように、より多くの種類の熱交換装置が形成されることができる。
本発明の好ましい実施態様に従って、図１５は複数の垂直冷却管（すなわちＵ−管３９０）を持つ熱交換装置３００を例示する。熱交換装置３００は、流体（例えば空気などの冷媒）が３００の中に注がれる密閉した装置である。それは、流れを駆動する真空源を用いると、流れが周囲の空気から直接に吸引されることができ、あるいは、流れを駆動する圧力源を用いると、熱い空気が周囲に直接排出される、ことを意味する。しかし、図１５において、すでに、上で述べられたように、注入口側および放出口側の双方が管で送られることができる。複数のＵ−管３００が繰り返された順序で配置され、各２つの行が、鏡面対称で配置される。装置３００は、２つの層、層３１２および層３１４から組立てられることができる。層３１２が、熱交換装置３００を細いマニホールド装置４００に接続することを目的とする上面３１０を持つ。層３１４が、熱生成要素（全ての図内で文字Ｑによって象徴される）に、熱交換装置３００を取り付けることを目的とする界面接触面３１６を持つ。各々のＵ−管３９０が、垂直供給管３２０および垂直排出管３３０を、両方とも装置３００の層３１２内に持つ。Ｕ−管３９０は、装置３００の層３１４内に、短い水平管３４０（すなわち、３２０と３３０の間の接続管３４０）を持つ。熱交換装置３００を動作させるために、細いマニホールド装置４００が、新鮮空気（あるいは他の冷媒）を供給するためにおよび熱い空気を排出するために、装置３００の表面３１０の最上部に形成される。装置４００は、複数の水平供給経路４２０および排出経路４３０を持ち（すなわち垂直管３２０および３３０に対して実質的に直角の）、交互の順序で配置され、各々の経路が、管３２０あるいは３３０の２つの行に流体的に接続される。装置３００は実際、上で述べられた実施態様に類似した実施態様であるが、後述するようにこの後本発明の熱交換器装置の追加的な変種を例示する役目をする。
【００２８】
図１６は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、大部分は装置３００に類似している熱交換装置３０１を例示する。熱交換装置は、異なる垂直Ｕ−管（要素３９１）を備えており、いくつかのＵ−管が水平方向「Ｙ」に対して係合される（流体的に接続される）（４本のＵ−管の係合が、図１６内に例示される）。要素３９１は、細長い供給管３２１および細長い排出管３３１を持つ。高い熱除去率を形成するために、要素３９１は、いくつかの短い水平管３４１（すなわち、３２１と３３１の間の接続管３４１）を持つ。４本の接続管が、図１６内に例示される。しかし、冷却性能を更に改善するために、より多くの接続管３４１が、同じスペース内に形成されることができる。他の詳細は、図１５に関して与えられた記述に類似している。
図１７は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、大部分は装置３００に類似している熱交換装置３０２を例示する。熱交換器装置３０２は、複数の細長いＵ−管３９２を備えている。各々のＵ−管３９２は細長い供給管３２２、細長い排出管３３２および細長い接続管３４２を持ち、細長いＵ−管を示す。細長いＵ−管３０２の寸法が縮小されない限り、熱交換装置３０２は、熱交換のための減少した内部表面を持つ。装置３０２は、費用効果および製造考察に関して有益に設けられることができる。他の詳細は、図１５に関して与えられる記述に類似している。
【００２９】
図１８は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、３０１の１種類である熱交換装置３０３を例示する。熱交換器装置３０３は、Ｕ−管の行が係合された垂直Ｕ−管構成３９４（要素３９４）を備えている。要素３９４は細長い供給管３２３および細長い排出管３３３を持ち、両方とも、装置３０３の片側から反対側まで延在する。高い熱除去率を形成するために、要素３９４は複数の短い水平管３４３（すなわち３２３と３３３の間の接続管３４３）を持つ。他の詳細は、図１６に関して与えられる記述に類似している。
図１９は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、熱交換装置３０４、すなわち装置３０３の変更された１種類を例示する。熱交換装置３０４は、Ｕ−管の行が係合された垂直Ｕ−管構成３９３（要素３９３）を備えている。要素３９３は細長い供給管３２４および細長い排出管３３４を持ち、両方とも、装置３０４の片側から反対側まで延在する。高い熱除去率を形成するために、要素３９３は複数の短い水平管３４４（すなわち３２４と３３４の間の接続管３４４）を持つ。装置３０４と３０３の間の差異は、接続管３４４が熱除去率を高めるために、より広い層３１４内に深く形成されることである。他の詳細は、図１８に関して与えられる記述に類似している。
別の任意選択は、図２０内に示される水平方向「Ｘ」に、長い接続流路を形成することによってＵ−管を係合することである。（「Ｘ」は、図１６内に示される水平方向「Ｙ」に対して直角である）。本発明の好ましい実施態様に従って、図２０は、複数の垂直冷却管（すなわちＵ−管５９０）を持つ熱交換装置５００を例示する。熱交換装置５００は、流体（すなわち冷媒、例えば空気）が５００の中に注がれる密閉した装置である。それは、流れを駆動する真空源を用いると、流れが周囲の空気から直接に吸引されることができ、あるいは、流れを駆動する圧力源を用いると、熱い空気は周囲に直接排出されることを意味する。細いマニホールド装置は図２０内に示されないが、それは図１５内に示される装置４００に類似していることができる。複数のＵ−管５９０が、繰り返された順序で配置され、各２行が鏡面対称で配置される。装置５００は、２つの層、層５１２および層５１４から組立てられることができる。層５１２は、熱交換装置５００を細いマニホールド装置４００に接続することを目的とする上面５１０を持つ。層５１４は、熱生成要素（文字Ｑで象徴される）に、熱交換装置５００を取り付けることを目的とする界面接触面５１６を持つ。各々のＵ−管５９０は、両方とも装置５００の層５１２内に、垂直供給管５２０および垂直排出管５３０を持つ。装置５００の片側から反対側まで延在する係合経路５４０によって、各「Ｘ」行のＵ−管５９０が、接続される。注意するべきは、装置４００の細いマニホールドが、Ｙ方向に沿って整列配置され、および、装置５００の係合経路５４０がＸ方向に沿って整列配置され、したがって、互いに交差することである。係合経路５４０が、装置５００の層５１４内に形成される。注意するべきは、経路５４０が垂直管５２０および５３０を流体的に接続することである。本発明に関して強調することが非常に重要なのは、係合経路５４０がＵ−管５９０のＸ−行の供給管５２０および排出管５３０の両方に流体的に接続されるにもかかわらず、流れ自体は、局部的なＵ型の流れの形に結びつく空気力学の力を受けることである。例えば、装置３００の場合にあるように、方向を変えるように流れを導くために、固体壁を形成することは必要でない。これは、熱交換器装置５００の場合起こったことであり、そこでは対称性制約のために、冷媒（例えば空気）が図２０に示すように「Ｕ−流れ」パターンを形成することを強いられる（下部の断面のＵ−矢印を参照）。実際、熱交換器装置５００の中に出現する流れの形は、熱交換器装置３００（流れが物理的な管を通して導かれる）の中に出現する流れの形に実質的に類似している。
【００３０】
図２１は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、熱交換装置５０１を例示し、それは装置５００の変更された１種類である。ここで、Ｕ−管５９１のＸ−行は、実質的に平行である（熱交換器装置５００内に実装された鏡面対称順序の２つの行とは異なり）。したがって、Ｕ−管５９１のＸ−行は、交互の垂直管、５３１のそばに５２１を含む。ここで再度、係合経路５４１が、Ｕ−管５９１のＸ−行の供給管５２１および排出管５３１に流体的に接続され、および、対称性制約のために、冷媒（例えば空気）は図２１に示すように「Ｕ−流れ」パターンを形成することを強いられる。しかし、装置５０１に対して垂直管５９１の交互の配置を設けると、流れは圧縮され、したがって、Ｕ−流れの形は装置５００（図２１で下部の断面の高密度Ｕ−矢印を参照）に対して２倍になる。他の詳細は、図１８に関して与えられる記述に類似している。
熱交換装置５０１に基づいて、垂直供給および排出管のない熱交換の変更された種類を形成し、それにもかかわらず、複数の空気力学的に引き起こされたＵ−流れの形によって局部的な熱伝達を確立することは、任意選択である。例えば装置５０１の層５１２を除去する（すなわち、５２１および５３１を除去する）ことによって、それは実行されることができる。したがって、低コストのおよび小型の熱交換器装置が、層５１４（係合経路５４１と共に）および細いマニホールド装置４００から組立てられることができる。この種の熱交換器装置は、「交差経路」熱交換器装置としてこの後参照される。本発明に関して強調することが非常に重要なのが、交差経路熱交換器装置は、また、固有の局部的な性質の高性能熱交換を供することの基本的な原則に基づき、熱生成要素の接触平面に関して、新鮮空気供給および熱い空気排出が垂直に実行される（すなわち熱交換器装置内部で垂直Ｕ−流れの形を位置させることによって）ことである。
【００３１】
図２２は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、交差経路熱交換器装置１０００が、２つの層（６００および７００）から組立てられることを例示する。装置６００は、熱伝導材料（例えば銅あるいはアルミニウム）でできているソリッド構造である。それは、熱分散部材８２０に面する底部６１０を持つ。熱分散部材８２０は、熱生成要素８１０に取り付けられる。装置６００は、複数の細長い冷却フィン６２０（６１０および６２０は、単一固体装置として作られることができる）、同じく側壁６１２および６１４を持つ。側壁６１４は、複数の平行のフィン（６２０）の間に画成される細長い冷却経路６２２を閉鎖する。
装置７００は、新鮮空気（空気は両方向から供給されることができる−圧力損失を低下させ、および冷却均一性を高めるために、図２３を参照）および複数の交差排出経路７３０を供給するために、装置７００の側壁７１２内に形成される入口７２２を持つ複数の交差供給経路７２０（装置６００の冷却経路６２２に関して）を持つ。ここで示される場合において、熱い空気は、装置７００の上蓋７１０に位置する細長い放出口を通して、上の方へ直接排出される。装置７００は、複数の分割壁７４０（すなわち７２０と７３０の間の）および７４０と平行の側壁７１４を持つ。装置７００は、熱伝導材料（例えば銅あるいはアルミニウム）から作られることができるが、必要熱除去率が単に装置１０００の装置６００だけによって得られる場合には、それは非金属材料、低導電材料および熱的絶縁材料からさえ作られることができる。
【００３２】
図２３ａは、図２２内に示される交差経路熱交換器装置１０００内部で形成される局部的なＵ−流れの形を例示する。装置７００の交差供給経路７２０の新鮮空気は、より高い圧力に保たれ、装置６００の各２つの冷却フィン６２０の間に形成される冷却経路６２２を通してだけ、装置７００の交差排出経路７３０に、通過することができ、そして次に、熱い空気は、装置７００の上蓋７１０で形成される伸長開口を通して、上の方へ直接排出される。交差経路構成の結果として、局部的な性質の多くの（および実質的に小型の）Ｕ−流れの形が、形成される。実際、もしＮ個の冷却経路が、装置６００内に形成され、およびＭ個の交差経路が、装置７００内に形成されるならば、ＭＸＮ個だけの小型のＵ−流れの形が装置１０００の全ての領域にわたって形成される。
図２３ｂは、交差経路熱交換器装置１０００内部の、流れの追加的な状況を例示する。この例では、新鮮空気は７２２（図２２を参照）を介して装置１０００の両面（７２１ａおよび７２１ｂ）から供給される。空気は、比較的低速度で装置７００の交差供給経路７２０に沿って、水平に流れており、したがって、圧力は実質的に一様である。壁７２５は、２つの対向する流れの向きを分離するために用いることができる。なお、対称性によってそれが停滞ラインであるので、それは当然達成されることができる。装置７００の交差排出経路７３０（分割壁７４０によって隠された）に向けての通過が装置６００（すなわち細い通路）の冷却経路６２２を通してあるにつれて、流れは、下向きに加速され、かつ非常により高い速度で６２２内に通過し、次いで、流れは装置７００の交差排出経路７３０に向かって上の方へ向きを変え、熱い空気は周囲のスペースに解放される（破線の矢印によって示されるように）。圧力降下を最適化するために、この構成において、交差供給経路７２０は、交差排出経路７３０より広くなることができる。
【００３３】
図２４は、本発明の別の好ましい実施態様に従って、２台の装置（６００および７００）から組立てられる交差経路熱交換器装置１０００の追加的な図を例示する。装置６００は、底部６１０および複数の細長い冷却フィン６２０、同じく側壁６１２および６１４を持つ熱交換層である。側壁６１４は、各２つの平行のフィン６２０の間に形成される複数の細長い冷却経路６２２を閉鎖する。一般的に、いくつかの市販の熱放散電子部品に関する熱除去必要条件に対して、冷却経路（６２２）幅は１ｍｍないし０．１ｍｍとすることができ、フィン６２０厚さは類似して、あるいはそれの半分とすることができる。したがって、各ｃｍ内に、一般的に、５ないし５０ほどの平行冷却経路が、装置６００内に形成されることができる。冷却フィン６２０の高さ（およびしたがって、冷却経路６２２の高さ）は、一般的に数ミリメートルから１０分の１ミリメートルまで変化することができる。
装置７００は、装置７００の両方の側壁７１２内に形成され、両方の方向から新鮮空気を供給するための、入口７２２を持つ複数の交差供給経路７２０、および複数の交差排出経路７３０を持つマニホールドである。熱い空気は、装置７００の上蓋７１０に位置する細長い放出口を通して、上の方へ直接排出される。装置７００は、複数の分割壁７４０（すなわち７２０および７３０の間の）および側壁７１４（７４０と平行）を持つ。供給７２０および排出７３０交差経路は、圧力損失を低下させ、かつ冷却均一性を高めるために、装置６００の冷却経路６２２と比べて著しくより広くておよび高い。装置６００は、熱貫流を高めるために、熱伝導性材料から作られることができるが、大部分の熱吸収が装置６００で行われるので、それはまた、非金属および絶縁材料からさえ作られることができる。
【００３４】
図２５ａ−ｃは、本発明の好適な実施態様に従って、熱生成要素（例えばＣＰＵ）を冷却するための、交差経路熱交換器装置のいくつかの実装を例示する。図２５ａにおいて、熱生成要素８１０は、熱分散部材８２０を備えている。交差経路熱交換器装置（すなわち冷却フィンを備えた装置６００ａおよび交差供給および排出経路を備えた装置７００）は、標準の単体の熱交換器装置構成９００ａとして８２０の上に組立てられる。この場合には、フィンの典型的な高さは、数ｍｍである。
図２５ｂにおいて、熱生成要素８１０は、冷却経路（６００ｂ）が８２０の接触面上の一体化された層として形成される熱分散部材８２０を備えている。したがって、交差経路熱交換器装置の一部（すなわち冷却経路層６００ｂ）が、８２０の上に設けられ、および、補完部分（７００）が交差経路熱交換器装置構成９００ｂを完成するために独立型の装置として供給される。この場合において、フィンの典型的な高さは、１ｍｍ未満である。
図２５ｃにおいて、熱生成要素８１０は、熱生成要素８１０の上面上の一体化された層として形成される細い冷却経路（６００ｃ）を設けられる。したがって、交差経路熱交換器装置の一部（すなわち冷却経路層６００ｃ）が、８２０の上に設けられ、および、補完部分（７００）が交差経路熱交換器装置構成９００ｃを完成するために独立型の装置として供給される。この場合には、フィンの典型的な高さは、０．２ｍｍ未満である。８１０より上に細い冷却フィン層を造るためにＭＥＭＳ技術を適用することは、可能である）。
【００３５】
本発明の熱交換器装置は、固体対象物と熱を交換することができるがまた、気体あるいは液体とも交換することができる。
冷却あるいは加熱流体は、低圧の供給源（一般的に２ｍｂａｒ未満の）、中程度の圧力源（一般的に２００ｍｂａｒ未満の）あるいは高圧供給源（一般的に２００ｍｂａｒを超える、更には５ｂａｒｓを超える）から供給されることができる。気体および液体双方が、冷媒として使われることができ、および、冷媒の熱容量がより大きくなればなるほど、冷却する潜在力が、より大きくなる。
一般的に言って、供給圧力が大きくなればなるほど、冷却あるいは熱交換の潜在力が大きくなる。冷媒の密度が大きくなればなるほど、冷却の潜在力が大きくなる。
一般的に言って、冷媒の質量−流量がより大きくなればなるほど、冷却する潜在力が、より大きくなる。冷媒が熱生成要素の温度（ΔＴ）に関して、より冷たくなればなるほど、冷却の潜在力が大きくなる。
一般的に言って、熱交換器内部冷却管の全体の表面がより大きくなればなるほど、冷却する潜在力が、より大きくなる。一般的に言って、熱交換器構造材料の熱伝導率がより大きくなればなるほど、冷却する潜在力が、より大きくなる。良い熱伝導材料の実例は、アルミニウムあるいは銅、同じく高い熱伝導率を持つ非金属材料である。
本願明細書に述べられるパラメータのいくつかが従属のパラメータであることは強調されなければならない。
【００３６】
冷却される対象物は、平坦であるいは湾曲されることができ、および、対応して、熱交換器の対向表面（ＨＴ−表面）の形状は、それに適切に適合するように、および、熱抵抗のない熱流束を可能にするように同じ形状である。本発明のいくつかの好適な実施態様において、熱交換器は一様な幅とすることができる。他の実施態様において、それは一様でない幅を持つことができる。
本発明の熱交換器は、熱生成要素と同じ寸法、あるいは熱生成要素より大きいあるいはより小さい（当然より大きな熱交換器が好ましい）、非常に異なる寸法を持つ小型の装置として設計されることができる。
本発明の好ましい実施態様において、熱交換器装置が、その側面の寸法に関して比較的小さな幅を持つ薄い矩形のユニットとして設計されることができる。これは、通常の電子チップを小型に冷却するのに適しているように見える。
この明細書の全体にわたって用語「熱交換装置」および「熱交換層」および放熱器が代わりとして用いられることに留意されたい。時には、「熱交換装置」が用いられる場合、文脈に依存して、それはまた、マニホールドを含む。
この明細書内に記載される実施態様および添付された図の記述は、その適用範囲を限定することなく、本発明のより良い理解のためにのみ適することは、明白なはずである。
従来技術の当業者が本願明細書を読みとった後に、本発明によってなお適用されるであろう添付された図および上に記述された実施態様に対する調整あるいは補正をなすことができる、こともまた明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明をより十分に理解し、かつその実際的な用途を理解するために、以下の図が提供され、およびこの後参照される。図は、実例としてだけ与えられ、および、本発明の適用範囲を決して限定しないことは留意する必要がある。同様な部品は、同様な参照番号によって示される。
【図１ａ】本発明の好ましい一実施態様に従う２本の内部Ｕ−管を持つ熱交換器装置の基本セルの例示。
【図１ｂ】図１ａの基本セルの平面図の例示。
【図１ｃ】図１ａの基本セルの断面図の例示。
【図１ｄ−ｆ】矩形断面のＵ−管および実施の例示的な方法の例示。
【図２ａ】本発明の別の好ましい実施態様に従う２本の外部のＵ−管を持つ熱交換器装置の基本セルの例示。
【図２ｂ】図２ａの基本セルの平面図の例示。
【図２ｃ】図２ａの基本セルの断面図の例示。
【図３ａ−ｄ】同時にそれらの寸法を縮小するが、熱交換器装置内でＵ−管の数を増大させるルールの例示。
【図４ａ】本発明の別の好ましい実施態様に従う供給および排出冷媒流路を持つ熱交換装置の概略図平面図の例示。
【図４ｂ】図４ａ内に示される冷却供給および排出配置の概略図平面図の例示。
【図４ｃ−ｅ】細い供給および排出経路の選択できるいくつかの構造物の例示。
【図５ａ】本発明の別の好ましい一実施態様に従う熱交換装置の局部的冷却供給および排出経路の断面図。
【図５ｂ】図４ａ（さかさまに）内に示される冷媒供給流路の概略図３Ｄの例示。
【図６ａ】４層の構造物を持つ類似した寸法を持つ電子部品（例えばＣＰＵ）の上に搭載される本発明の好ましい一実施態様に従う、熱交換装置。
【図６ｂ】３層の構造物を持つ類似した寸法を持つ電子部品（例えばＣＰＵ）の上に搭載される本発明の好ましい一実施態様に従う、熱交換装置。
【図６ｃ】熱交換装置に関してより小さい寸法を持つ電子部品（例えばＣＰＵ）の上に搭載される本発明の別の好ましい一実施態様に従う４−層熱交換装置の例示。
【図６ｄ−ｅ】本発明の好ましい一実施態様に従う、熱生成要素上部の熱交換装置の任意選択の構成の例示。
【図６ｆ−ｈ】本発明の好ましい一実施態様に従う、熱交換装置の能動表面に関する、Ｕ−管設計の任意選択の形状の例示。
【図７ａ】本発明の好ましい一実施態様に従う、熱交換装置のＵ−管の典型的な配置の例示。
【図７ｂ】本発明の好ましい一実施態様に従う、図７ａの熱交換装置のための提案された冷媒供給および排出配管の例示。
【図８ａ】本発明の別の好ましい一実施態様に従う、熱交換装置のＵ−管の多帯配置の例示。
【図８ｂ】本発明の好ましい実施態様に従う、図８ａの熱交換装置のための提案された冷媒供給および排出配管の例示。
【図９ａ−ｃ】いくつかの本発明の好ましい実施態様に従う様々なＵ−管の基本セル配置の例示。
【図１０ａ】一般的にその部品上の他の区域と比べて熱い、局部化された過熱部を伴う電子部品の例示。
【図１０ｂ】対応する様々な密度（図１０ａの部品に対して）を有する、熱交換装置の提案されたＵ−管配置の例示。
【図１１】本発明の好ましい一実施態様に従う、複数のＵ−管熱交換装置に基づくサーバーの冷却装置の例示。
【図１２】異なる供給圧力に対して最適化されたＵ−管を持つ熱交換器装置の仮想試作シミュレーションから生まれた最適化されたデータを示す表。
【図１２ａ】図１２内に示される表と関連するパラメータＬおよびＤを規定する図。
【図１３】異なる供給圧力に対して最適化されたＵ−管を持つ熱交換器装置の算出された最適化された熱除去を示すグラフ。
【図１４ａ】本発明のさらにもう一つの好ましい実施態様に従う通し管（Ｉ−管）を持つ熱交換器装置の例示。
【図１４ｂ】図１４ａ（図１４ａの断面ＡＡ）内に示される熱交換器装置の単一冷却フィンの例示。
【図１４ｃ】図１４ａ内に示される熱交換器装置の冷却フィンの細密なおよび粗い密度を伴う、Ｉ−管配置の例示。
【図１４ｄ】図１４ａ内に示される熱交換器装置の３次元図の例示。
【図１４ｅ】図１４ａ内に示される、熱生成要素（例えばＣＰＵ）の上に搭載される熱交換器装置の断面図の例示。
【図１５】本発明の好ましい一実施態様に従う、Ｕ−管熱交換装置の例示。
【図１６】本発明の別の好ましい一実施態様に従う、係合したＵ−管構成を持つ熱交換装置の例示。
【図１７】本発明の別の好ましい一実施態様に従う、細長いＵ−管を有する熱交換装置の例示。
【図１８】図１７内に示されるものに類似した、細いマニホールドが、本発明の別の好ましい一実施態様に従って、熱交換装置の片側からもう一つの側まで延在する、熱交換装置の例示。
【図１９】図１８内に示されるものに類似した、本発明の別の好ましい一実施態様に従って、より深く水平接続管が設けられる、熱交換装置の例示。
【図２０】交差経路が、本発明の好ましい一実施態様に従って、局部的Ｕ型の流れの形を確立するために熱交換装置の下部の層に設けられる、熱交換装置の例示。
【図２１】図２０内に示されるものに類似するが、本発明の好ましい一実施態様に従って、垂直供給管および垂直排出管の交互の行を伴う熱交換装置の例示。
【図２２】本発明の好ましい一実施態様に従う、熱交換装置内の交差経路の全体図の例示。
【図２３ａ−ｂ】図２２内に示される交差経路熱交換装置に関連した、いくつかの流体の流れ状況の図式的表示。
【図２４】本発明の好ましい一実施態様に従って、図２２内に示される熱交換装置の交差経路の平面図および断面図の例示。
【図２５ａ】本発明の好ましい構造に従う、単体の交差経路熱交換装置の可能な実装の例示。
【図２５ｂ】本発明の別の好ましい構造に従って、冷却フィンが熱分散部材の上に一体化される、交差経路熱交換器の可能な別の実装の例示。
【図２５ｃ】本発明の別の好ましい構造に従って、冷却フィンが熱生成装置の上に一体化される、交差経路熱交換器の可能な別の実装の例示。
【図１ａ】
2008507129.tif 000003
【図１ｂ】
2008507129.tif 000004
【図１ｃ】
2008507129.tif 000005
【図１ｄ】
2008507129.tif 000006
【図１ｅ】
2008507129.tif 000007
【図１ｆ】
2008507129.tif 000008
【図２ａ】
2008507129.tif 000009
【図２ｂ】
2008507129.tif 000010
【図２ｃ】
2008507129.tif 000011
【図４ａ】
2008507129.tif 000012
【図４ｃ】
2008507129.tif 000013
【図４ｄ】
2008507129.tif 000014
【図４ｅ】
2008507129.tif 000015
【図５ａ】
2008507129.tif 000016
【図５ｂ】
2008507129.tif 000017
【図６ｂ】
2008507129.tif 000018
【図６ｄ】
2008507129.tif 000019
【図６ｅ】
2008507129.tif 000020
【図６ｆ】
2008507129.tif 000021
【図６ｇ】
2008507129.tif 000022
【図６ｈ】
2008507129.tif 000023
【図１１】
2008507129.tif 000024
【図１２】
2008507129.tif 000025
【図１２ａ】
2008507129.tif 000026
【図１４ａ】
2008507129.tif 000027
【図１４ｃ】
2008507129.tif 000028
【図１４ｄ】
2008507129.tif 000029
【図１４ｅ】
2008507129.tif 000030
【図１５】
2008507129.tif 000031
【図１６】
2008507129.tif 000032
【図１７】
2008507129.tif 000033
【図１８】
2008507129.tif 000034
【図１９】
2008507129.tif 000035
【図２０】
2008507129.tif 000036
【図２１】
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【図２２】
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【図２３ａ】
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【図２３ｂ】
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【図２４】
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【図２５ａ】
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【図２５ｂ】
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【図２５ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１３】
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【図１４ｂ】
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【国際調査報告】
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