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CN110874127A - 具有流体管道的热传递装置 - Google Patents

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CN110874127A
CN110874127A CN201910822579.2A CN201910822579A CN110874127A CN 110874127 A CN110874127 A CN 110874127A CN 201910822579 A CN201910822579 A CN 201910822579A CN 110874127 A CN110874127 A CN 110874127A
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Abstract

本发明提供了一种热传递装置，该热传递装置具有本体和限定在本体中的流体管道。本体具有热传递表面，该热传递表面构造成以与目标部件接触的方式安置。流体管道构造成用于将流体输送通过本体，并且流体管道热联接至热传递表面。流体管道构造成使得：在第一接合部处，流体管道分支成第一通道和第二通道，第一通道和第二通道沿着流体管道的初始部分彼此相邻且大致彼此平行地延伸；第一通道和第二通道在初始部分的端部处彼此分离开，使得第一通道和第二通道中的每一者形成蛇形路径；并且第一通道和第二通道在第二接合部处合并。由第一通道和第二通道形成的蛇形路径朝向大致相反的方向延伸。

Description

具有流体管道的热传递装置
交叉引用
本专利申请要求于2018年9月4日提交的欧洲专利申请No.1 8315027.5的优先权。
技术领域
本技术涉及具有流体管道的热传递装置。
背景技术
散热是计算机系统的重要考虑因素。值得注意的是，计算机系统的许多部件——比如处理器(也被称为中央处理器(CPU))——产生热并因此需要冷却以避免性能下降和在某些情况下的失效。此外，随着技术进步的发展，处理器不仅变得更高效，而且还具有更大的相关热设计功耗(TDP)(即，冷却系统应该驱散的由处理器产生的最大热量)。
存在许多用于促进计算机系统中的散热的解决方案。在这些解决方案中包括散热器，该散热器依赖于热传递介质(例如，气体或液体)来带走由计算机系统的特定部件产生的热。例如，作为水冷散热器的水冷头热联接至待冷却的部件(例如，处理器)，并且水循环通过水冷头(water block)中的管道以吸收来自部件的热。当水流出水冷头时，由水吸收的热也会流出。
然而，水冷头易于堵塞，并且在某些情况下生产成本可能昂贵，因为水冷头的制造可能是耗时的。另外，处理器和其他此类部件的日益增加的冷却需求对水冷头提出了挑战。此外，常规水冷头通常仅在以相对高的水流量并且以高压操作时才有效，并且因此需要具有相应高静压头的泵系统(用于将水给送至水冷头)。
因此，需要一种能够减轻这些缺点中的至少一些缺点的热传递装置。
发明内容
本技术的目的是改善现有技术中存在的至少一些不便之处。
根据本技术的一个方面，提供了一种用于对计算机系统的中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)中的一者进行冷却的水冷头，该水冷头包括：
本体，该本体具有构造成以与CPU和GPU中的一者接触的方式安置的热传递表面；
流体管道，该流体管道限定在本体中并且构造用于将流体输送通过本体，流体管道热联接至热传递表面，流体管道具有入口和出口，流体管道构造成使得：
在第一接合部处，流体管道分支成第一通道和第二通道，第一通道和第二通道沿着流体管道的初始部分彼此相邻且大致彼此平行地延伸；
第一通道和第二通道在初始部分的端部处彼此分离开，使得第一通道和第二通道中的每一者形成蛇形路径，由第一通道形成的蛇形路径朝向第一方向延伸，由第二通道形成的蛇形路径朝向与第一方向大致相反的第二方向延伸；
第一通道和第二通道在第二接合部处合并；并且
第一通道和第二通道中的每一者沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案。
根据本技术的另一方面，提供了一种热传递装置。该热传递装置包括本体，本体具有构造成以与目标部件接触的方式安置的热传递表面。该热传递装置还包括流体管道，该流体管道限定在本体中并且构造成用于将流体输送通过本体。流体管道热联接至热传递表面。流体管道具有入口和出口。流体管道构造成使得：在第一接合部处，流体管道分支成第一通道和第二通道，第一通道和第二通道沿着流体管道的初始部分彼此相邻且大致彼此平行地延伸；第一通道和第二通道在初始部分的端部处彼此分离开，使得第一通道和第二通道中的每一者形成蛇形路径，由第一通道形成的蛇形路径朝向第一方向延伸，由第二通道形成的蛇形路径朝向与第一方向大致相反的第二方向延伸；并且第一通道和第二通道在第二接合部处合并。
在一些实施方式中，第一接合部是流体管道的入口。
在一些实施方式中，第二接合部是流体管道的出口。
在一些实施方式中，第一通道和第二通道中的每一者沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案。
在一些实施方式中，第一通道和第二通道中的每一者的宽度是恒定的。
在一些实施方式中，第一通道和第二通道中的每一者的宽度在1mm与4mm之间，包括1mm和4mm。
在一些实施方式中，由第一通道和第二通道中的每一者形成的蛇形路径限定了多个纵向延伸部段，所述多个纵向延伸部段彼此平行并且彼此横向间隔开。
在一些实施方式中，多个纵向延伸部段包括最靠近第一接合部的最内侧纵向延伸部段和最远离第一接合部的最外侧纵向延伸部段。
在一些实施方式中，入口居中地位于第一通道的最外侧纵向延伸部段与第二通道的最外侧纵向延伸部段之间。
在一些实施方式中，出口与入口在横向上对准。
在一些实施方式中，第一通道和第二通道从第二接合部沿相反方向延伸。
在一些实施方式中，本体具有第一本体部分和固定至第一本体部分的第二本体部分。流体管道由第一本体部分和第二本体部分限定。第一通道和第二通道中的每一者的路径由第一本体部分限定。
在一些实施方式中，入口和出口限定在第二本体部分中。
在一些实施方式中，第一本体部分和第二本体部分彼此焊接。
在一些实施方式中，热传递装置是水冷头。
在一些实施方式中，水冷头呈大致矩形。
本技术的实施方式各自均具有上述目的和/或方面中的至少一个目的和/或方面，但不一定具有所有这些目的和/或方面。应当理解的是，通过试图获得上述目的而得到的本技术的某些方面可能不满足该目的和/或可能满足本文未具体叙述的其他目的。
根据以下描述、附图和所附权利要求，本技术的实施方式的附加的和/或替代性的特征、方面和优点将变得明显。
附图说明
为了更好地理解本技术以及本技术的其他方面和进一步的特征，将参照与附图结合使用的以下描述，在附图中：
图1是热联接至计算机系统的处理器的热传递装置的立体图；
图2是图1的联接至处理器的热传递装置的右侧正视图；
图3是图1的热传递装置的基部的俯视平面图，其示出了热传递装置的流体管道；
图4是根据另一实施方式的热传递装置的基部的俯视平面图，其中，流体管道以不同的方式构造；
图5是根据另一实施方式的热传递装置的基部的俯视平面图，其中，由流体管道形成的路径是螺旋形的；
图6是热传递装置的实施方式的立体图，其中，热传递装置的覆盖部旋拧至基部；
图7是根据图4的实施方式的变型的热传递装置的基部的俯视平面图；
图8是根据图4的实施方式的另一变型的热传递装置的基部的俯视平面图；以及
图9是根据图5的实施方式的变型的热传递装置的基部的俯视平面图。
具体实施方式
图1图示了用于冷却目标部件105的热传递装置10。在该示例中，目标部件105是计算机系统100的中央处理单元(CPU)并且安装至计算机系统100的主板102。在使用中，CPU105产生大量的热，并且如已知的那样，可以受益于冷却。可以预期的是，目标部件105可以是任何其他合适的发热部件(例如，图形处理单元(GPU))或布置在热传递装置10与发热部件之间的中间部件。如将在下面详细描述的，在该实施方式中，热传递装置10是水冷头(即，使用水作为用于传递热的流体介质的散热器)，并且在本文中将被这样称呼。然而，可以预期的是，在其他实施方式中可以使用除水之外的流体。
水冷头10具有本体12，本体12包括彼此固定的两个本体部分13、14。本体部分13、14可以分别被认为是覆盖部13和基部14。本体12(以及本体12的覆盖部13和基部14中的每一者)是矩形的，其中，覆盖部13和基部14具有相同的长度和宽度，使得当覆盖部13固定至基部14时，如图1所示，覆盖部13的端部和基部14的端部基本上彼此平齐。在该实施方式中，覆盖部13和基部14由铜制成并且彼此焊接。更具体地，覆盖部13钎焊在基部14上。在其他实施方式中，覆盖部13和基部14可以冷焊或激光焊接在一起。覆盖部13和基部14的焊接在不使用任何密封构件(例如，封装件)的情况下防止了流体从水冷头10泄漏。此外，覆盖部13和基部14的焊接允许使用较少的元件——比如螺钉或其他紧固件——将覆盖部13和基部14保持在一起。
水冷头10热联接至CPU 105以对CPU 105进行冷却。更具体地，本体12具有安置成与CPU 105接触的外部热传递表面20(该外部热传递表面20是基部14的下表面)。如图2所示，热传递表面20安置成与CPU 105的上表面接触以从CPU 105吸收热。在某些情况下，在热传递表面20与CPU 105之间可以布置有热贴片，该热贴片施加至热传递表面20或CPU105的上表面，以通过确保热传递表面20与CPU 105的上表面之间的接触的连续性来改善热传递表面20与CPU 105的上表面之间的热传递。在其他情况下，可以使用具有用于确保热传递表面20与CPU 105的上表面之间的接触的连续性的适当的热导率的任何其他介质来代替导热贴片。
水冷头10具有限定在本体12中的流体管道30，以用于通过流体管道30输送水。更具体地，流体管道30由覆盖部13和基部14两者的表面限定。值得注意的是，形成在基部14的上表面24中的连续凹部15限定了由流体管道30形成的路径。
流体管道30热联接至热传递表面20，使得当水在流体管道30中流动时，由热传递表面20吸收的热随后被流体管道30中流动的水吸收。水经由入口32接纳到流体管道30中并经由出口34从流体管道30排放。入口32和出口34两者都限定在覆盖部13中(即，水经由覆盖部13进入和离开本体12)。如图1和图2所示，入口32流体连接至管16，水通过管16给送到流体管道30中。类似地，管18流体连接至出口34以将水从流体管道30排出。在该实施方式中，管16、18是铜管并且焊接至本体12的外表面22(即，覆盖部13的外表面)。
流体管道30形成了从入口32到出口34的路径，以便沿着该路径导引水流。如将在下面更详细描述的，由流体管道30形成的特定路径可以对CPU 105提供更有效的冷却。
由流体管道30形成的路径起始于流体管道30的入口32处，该入口32在横向上居中在水冷头10上。也就是说，如图3中最佳所示，入口32居中地位于水冷头10的横向端部(并且因此基部14的横向端部29、31)之间。流体管道30在入口32处分支成两个通道361、362，使得流体管道30内的流体流在两个通道361、362之间分开。这可以引起流体管道30内的流体的层流，该层流使流体在其流过流体管道30时的压降减小。如将在下面进一步描述的，通道361、362在出口34处再次合并在一起。然而，在流体管道30的在入口32与出口34之间的跨度中，通道361、362彼此流体分离，使得来自两个通道361、362的水流在到达出口34之前不会混合。
可以预期的是，在替代性实施方式中，使流体管道30分支成两个通道361、362的接合部可以位于除入口32之外的位置。例如，流体管道30可以在位于入口32的下游的接合部(即，沿着流体管道30的路径、远离入口32的位置)处分支成两个通道361、362。类似地，可以预期的是，在替代性实施方式中，使两个通道361、362合并在一起的接合部可以位于出口34的上游。
在该实施方式中，流体管道30的路径(其包括通道361、362中的每一者的路径)由基部14独立于覆盖部13限定。换句话说，当覆盖部13限定流体管道30的一部分(从而覆盖其敞开上部)时，流体管道30内的水流方向由加工在基部14的上表面24中的凹部15限定。就其本身而言，覆盖部13具有对凹部15的敞开上部进行封闭的下平坦表面(除了入口32和出口34处之外)。
通道361、362沿着流体管道30的初始部分38彼此相邻且彼此平行地延伸，流体管道30的初始部分38起始于通道361、362开始的接合部处(即，在该实施方式中，起始于入口32处)。初始部分38是流体管道30的除了通道361、362在出口34处再次合并时以外通道361、362彼此最接近的一部分。在初始部分38的端部处，通道361、362彼此分开，使得通道361、362中的每一者形成“蛇形”路径。通道361、362的蛇形路径朝向大致相反的横向方向延伸(即，一个朝向横向端部29延伸，而另一个朝向相反的横向端部31延伸)。蛇形路径在本文中被定义为形成至少一个S形曲线的路径。更具体地，由通道361、362中的每一者形成的蛇形路径包括多个纵向延伸部段，所述多个纵向延伸部段基本上纵向延伸并且通过环状部段连接。例如，通道361具有多个纵向延伸部段401至407，所述多个纵向延伸部段401至407彼此平行并且彼此横向间隔开，纵向延伸部段401至407中的相邻的纵向延伸部段通过环状部段441至446连接。纵向延伸部段401是纵向延伸部段401至407中的最内侧的纵向延伸部段(即，最远离横向端部31)并且是初始部分38的一部分。纵向延伸部段407是纵向延伸部段401至407中的最外侧的纵向延伸部段(即，最靠近横向端部31)。
类似地，通道362具有彼此平行的多个纵向延伸部段421至427，其中，纵向延伸部段421至427中的相邻的纵向延伸部段通过环状部段461至466连接。纵向延伸部段421是纵向延伸部段421至427中的最内侧的纵向延伸部段(即，最远离横向端部29)并且是初始部分38的一部分。纵向延伸部段427是纵向延伸部段421至427中的最外侧的纵向延伸部段(即，最靠近横向端部29)。
将注意的是，通道361、362的纵向延伸部段401至407、421至427具有大约相同的长度。这使得热传递能力更均匀地分布在水冷头10的整个热传递表面20上。
通道361、362的最内侧纵向延伸部段401、421沿着流体管道30的初始部分38彼此相邻且彼此平行地延伸。这样，最内侧的纵向延伸部段401、421与如上所述地在横向上居中在基部14的横向端部29、31(以及因此水冷头10的横向端部)之间的入口32在横向上对准。入口32也居中地位于通道361的最外侧纵向延伸部段407与通道362的最外侧纵向延伸部段427之间。
在该实施方式中，通道361、362中的每一者沿着其跨度的大部分限定正弦图案。也就是说，通道361、362中的每一者沿着该通道361、362的跨度的至少一半具有近似于正弦函数的重复图案。在这种情况下，沿着由通道361、362形成的蛇形路径的纵向延伸部分401至407、421至427限定了正弦图案。由于水流贴合(engages)由正弦图案限定的曲线，因此由通道361、362限定的正弦图案改变了通道361、362内的水流的方向。此外，应注意的是，由于宽度不受由正弦图案限定的曲线的影响，因此通道361、362具有恒定的宽度(即，通道361、362中每一者的相对壁之间的距离沿其跨度是一致的)。
特别地，在该实施方式中，通道361、362中的每一者的宽度为大约2mm。在其他实施方式中，通道361、362中的每一者的宽度可以在1mm与4mm之间，包括1mm和4mm。与具有通过放电加工制成的“微”通道的一些常规水冷头相对比，通道361、362的这种相对较大的宽度允许使用简单且快速的制造方法来制造水冷头10。值得注意的是，水冷头10的通道361、362可以使用具有适当直径的工具(例如，通过铣削机)加工。因此，这产生用于生产水冷头10的更经济的制造过程。此外，通道361、362的相对较大的宽度可以有助于限制通道361、362内的水流的压降，以及限制通道361、362的结垢。
在其他实施方式中，通道361、362可以具有任何其他合适的尺寸，只要其便于通道361、362内的流动状态并且可以比如使用具有旋转刀具的机床(例如，铣削机或槽刨机)容易地加工。
与通道361、362是线性的(即，直的)情况相比，由通道361、362限定的正弦图案有利地增大了通道361、362的壁的接触面积。这种增大的接触面积引起改善的热传递。正弦图案还产生导致水与通道361、362的壁之间的更大摩擦的流动扰动，这也改善了水与通道361、362的壁之间的热传递，并且此外，限制了通道361、362内的结垢率和堵塞，同时与通道361、362是线性的情况相比，产生有限增大的压降。
在最外侧纵向延伸部段407、427的端部(即，最外侧纵向延伸部段407、427的沿着流体管道30最靠近出口34的相应端部)处，通道361、362分叉成基本上横向地(即，垂直于最外侧纵向延伸部段407、427)朝向彼此延伸，并且然后在出口34处合并。这样，通道361、362从出口34沿相反方向延伸。应注意，出口34与入口32在横向上对准，使得出口34在基部14的端部29、31之间在横向上居中。
可以预期的是，在替代性实施方式中，使两个通道361、362合并的接合部可以位于除了出口34之外的位置。例如，两个通道361、362可以在位于出口34的上游的接合部(即，沿着流体管道30的路径远离出口34的位置)处合并。
如图3所示，流体管道30的上述构型允许将相对较冷的水引导至目标区域106。目标区域106对应于CPU 105的最热区。也就是说，目标区域106是水冷头10的下述区域：该区域在水冷头10安装在CPU 105上时覆盖CPU 105的在操作期间呈现最高温度的点。这样，目标区域106可以由于暴露于尽可能冷的水而受益。
为此目的，沿着流体管道30在入口32与目标区域106之间的距离被制得相对较小，因为入口32是流体管道30内流动的水因为热基本上尚未传递至水而最冷的位置。特别地，入口32居中地位于横向端部29、31之间，以便与目标区域106在横向上对准并且因此与目标区域106相对靠近，同时允许流体管道30与热传递表面20的大部分区域重叠。作为流体管道30的使在流体管道30中流动的水由于其靠近入口32而最冷的一部分的初始部分38与目标区域106重叠，以便在水吸收大量热之前相对较快地将冷水从入口32带至目标区域106。相反，在许多常规水冷头的构型中，流体管道的入口和出口位于水冷头的相对的拐角处，并且因此水在到达与要冷却的其他部件或CPU的最热区相对应的区域之前行进了相当大的距离(例如，在蛇形路径中)。因此，当最初的冷水到达与CPU的最热区相对应的区域时，大量的热已经传递至水，从而使得在从CPU的最热区吸收热时的效率较低。
流体管道30的这种构型以及下面关于流体管道30的其他实施方式描述的那些构型允许水冷头10在相对低的流量和低压下有效地操作且具有水流中的有限压降。此外，由于水冷头10的较低的流量和压力操作参数，对水冷头10进行给送所需的泵与该泵用于对仅在高流量和高压下有效地操作的常规水冷头进行给送的情况相比可以具有较低的静压头。替代性地或另外地，水冷头10的较低的流量和压力操作参数可以允许单个泵对多个水冷头比如水冷头10进行给送。这在比如例如在储存有需要冷却的多个服务器的数据中心中必须对多个部件进行冷却的情况下特别有用。
另外，在诸如数据中心的实施方案的示例中，水冷头10的有效操作所需的较低的流量和压力也可以延续至水冷头10所联接的水循环系统。因此，水循环系统中的水流也经受减小的压降。此外，还可以减少水在数据中心的水循环系统中循环时所处的管道的直径，尽管引起水流中的压降的增大，但是这产生了成本更低且更容易安装的更紧凑的水循环系统。另外，由于水循环系统被较小地增压，因此水循环系统中泄漏的风险也降低。此外，由于流量较低，由水冷头10收集的热导致水循环系统的温度升高，这可以更方便地设计和操作与水循环系统联接以释放由水冷头10收集的热的热交换器(例如，冷却器、干式冷却器、板式热交换器)。类似地，水循环系统中的这种温度升高可能导致高的出口温度，这可能易于热的价值化(valorization)(例如在冬天使建筑物变暖)。此外，在诸如数据中心的实施方案中的某些示例中，注意到水冷头10可以在高达50℃的高入口温度下操作，由此数据中心的水循环系统的水冷却器可以被更优选的直接冷却解决方案(例如，干式冷却器)代替，这降低了与水冷却器的实施方案相关的成本和能量消耗。
参照图4，将描述水冷头10的替代性实施方式。在该实施方式中，上述实施方式的流体管道30被流体管道130代替。如将要注意的是，由基部14限定的流体管道130形成的路径与上述流体管道30形成的路径不同。
流体管道130热联接至热传递表面20，使得当水在流体管道130中流动时，由热传递表面20吸收的热随后被流体管道130中流动的水吸收。水经由入口132接纳到流体管道130中并经由出口134从流体管道130排放。入口132和出口134两者都被限定在覆盖部13中(即，水经由覆盖部13进入和离开本体12)。
由流体管道130形成的路径起始于流体管道130的入口132处，该入口132通常位于矩形水冷头10的拐角处。也就是说，入口132位于基部14的纵向端部25与横向端部31的相交部附近。流体管道130在入口32处分支成两个通道1361、1362，使得流体管道130内的流体流在两个通道1361、1362之间分开。如上所述，这可以引起流体管道130内的流体的层流，该层流使流体在其流过流体管道130时的压降减小。通道1361、1362沿着流体管道130的跨度的至少大部分彼此平行地延伸。更具体地，在该实施方式中，通道1361、1362从入口132到出口134彼此平行且彼此相邻地延伸。如将在下面进一步描述的，通道1361、1362在出口134处再次合并在一起。然而，在流体管道130的在入口132和出口134之间的跨度中，通道1361、1362彼此流体分离，使得来自两个通道1361、1362的水流在到达出口134之前不会混合。
可以预期的是，在替代性实施方式中，流体管道130可以分支成多于两个的通道。例如，流体管道可以分支成三个通道或四个通道。
此外，可以预期的是，在替代性实施方式中，使流体管道130分支成两个通道1361、1362的接合部可以位于除入口132之外的位置。例如，流体管道130可以在位于入口132下游的接合部(即，沿着流体管道130的路径远离入口132的位置)处分支成两个通道1361、1362。类似地，可以预期的是，在替代性实施方式中，使两个通道1361、1362合并在一起的接合部可以位于出口134的上游。
流体管道130形成“蛇形”路径。如上所述，蛇形路径在本文中定义为形成至少一个S形曲线的路径。更具体地，流体管道130限定多个纵向延伸部段1401至1407，所述多个纵向延伸部段1401至1407彼此平行并且彼此横向间隔开，其中，纵向延伸部段1401至1407中的相邻的纵向延伸部段通过环状部段1441至1446连接。通过延伸，流体管道130的通道1361、1362沿着蛇形路径(即，沿着纵向延伸部段1401至1407和环状部段1441至1446)大致彼此平行地延伸。
入口132位于纵向延伸部段1401处，并且出口134位于纵向延伸部段1407处，使得入口132和出口134分别位于在横向上最远离的纵向延伸部段1401至1407(即，彼此横向间隔最远的纵向延伸部段1401至1407)处。此外，入口132和出口134通常位于(如图4所示，具有偶数个环状部段1441至1446的)矩形水冷头10的在对角线上相对的拐角处。因此，尽管在此未示出，但是在该实施方式中，管16、18将在对应的在对角线上相对的拐角处(与图1中所示的不同)连接至覆盖部13，以连接至入口132和出口134。如图7所示，在替代性实施方式中，入口132和出口134可以位于与同一纵向端部25相邻的在横向上相对的拐角处。在这样的实施方式中，环状部段144x的数量将不是偶数的(参见图7中的环状部段1441至1445)。
此外，可以预期的是，在替代性实施方式中，两个通道1361、1362可以在位于入口132与出口134之间的中间接合部处合并在一起，使得在流体管道130再次分成两个通道1461、1462之前，流体管道130在中间接合部的下游限定单个通道。例如，如图8所示，纵向延伸部段1401至1403横向地定位在入口132与中间接合部JCT1之间。两个通道1361、1362沿着纵向延伸部段1401至1403和将纵向延伸部段1401至1403相互连接的环状部段1441、1442中的每一者延伸。在中间接合部JCT1处，两个通道1361、1362合并成单个通道155，该单个通道155独自限定了流体管道130的从中间接合部JCT1到位于中间接合部JCT1下游的另一中间接合部JCT2的路径。流体管道130限定多个纵向延伸部段1451至1453，所述多个纵向延伸部段1451至1453彼此平行且彼此横向间隔开，并且所述多个纵向延伸部段1451至1453在中间接合部JCT1、JCT2之间延伸。单个通道155沿着纵向延伸部段1451至1453和将纵向延伸部段1451至1453相互连接的环状部段延伸。纵向延伸部段1451至1453大致横向地居中在横向端部29、31之间，并且限定了流体管道130的热传递优先于压降的有限区域。这可能在例如CPU 105的发热在该CPU 105的中央处最大的情况下是有益的。流体管道130在位于中间接合部JCT1下游的中间接合部JCT2处再次分支成两个通道1461、1462。在中间接合部JCT2与出口134之间，流体管道130限定了纵向延伸部段1404至1406，所述纵向延伸部段1404至1406类似于前述纵向延伸部段1401至1403彼此平行定位并且彼此横向间隔开。两个通道1461、1462沿着纵向延伸部段1404至1406和将纵向延伸部段1404至1406相互连接的环状部段1443、1444中的每一者延伸。两个通道1461、1462以与通道1361、1362类似的方式构造——值得注意的是，两个通道1461、1462沿着其跨度的至少大部分(即，大部分或全部)彼此平行地延伸，并且通道1461、1462中的每一者还沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案。通道1461、1462在位于中间接合部JCT2下游的出口134处合并。如以上关于图4所讨论的，出口134位于相对于入口132在对角线上相对的拐角处。在替代性实施方式中，如以上关于图7所讨论的，入口132和出口134可以位于与同一纵向端部25相邻的在横向上相对的拐角处。
通道1361、1362中的每一者沿着其跨度的大部分限定正弦图案。也就是说，通道1361、1362中的每一者沿着所述通道1361、1362的跨度的至少一半具有近似于正弦函数的重复图案。在这种情况下，沿着流体管道130的蛇形路径的纵向延伸部段1401至1407限定正弦图案。由于水流贴合由正弦图案限定的曲线，因此由通道1361、1362限定的正弦图案改变了通道1361、1362内的水流的方向。此外，应注意的是，由于宽度不受由正弦图案限定的曲线的影响，因此通道1361、1362具有恒定的宽度(即，通道1361、1362中的每一者的相对壁之间的距离沿着其跨度是一致的)。特别地，在该实施方式中，通道1361、1362中的每一者的宽度为2mm。在其他实施方式中，通道1361、1362中的每一者的通道的宽度可以在1mm与4mm之间。在其他实施方式中，通道1361、1362可以具有任何其他合适的尺寸，只要其便于通道1361、1362内的流动状态并且可以比如使用具有旋转刀具的机床(例如，铣削机或槽刨机)容易地加工。
如在前述实施方式中，当覆盖部13和基部14彼此固定时，流体管道130由覆盖部13和基部14限定。此外，在该实施方式中，流体管道130的路径(其包括通道1361、1362中的每一者的路径)由基部14独立于覆盖部13限定。换句话说，尽管覆盖部13限定了流体管道130的一部分(从而覆盖其敞开上部)，但是流体管道30内的水流的方向由加工到基部14的上表面24中的凹部115限定。就其本身而言，覆盖部13具有对凹部115的敞开上部进行封闭的下平坦表面(除了入口132和出口134处之外)。参照图5，将对水冷头10的另一替代性实施方式进行描述。在该实施方式中，流体管道30由流体管道230代替。如将要指出的，由基部14限定的流体管道230形成的路径不同于上述流体管道30、130形成的路径。
流体管道230热联接至热传递表面20，使得当水在流体管道230中流动时，由热传递表面20吸收的热随后被流体管道230中流动的水吸收。水经由入口232接纳到流体管道230中并经由出口234从流体管道230排放。入口232和出口234两者都限定在覆盖部13中(即，水经由覆盖部13进入和离开本体12)。
由流体管道230形成的路径起始于流体管道230的入口232处，该入口232通常位于矩形水冷头10的中央(即，在水冷头10的横向端部和纵向端部之间在横向和纵向上居中)。入口232的中央位置允许将冷水引导至水冷头10的中央，这在CPU 105的最需要被冷却的位置居中地定位的情况下可能是有益的。值得注意的是，水将沿着流体管道230在中央入口232处最冷(因为水尚未由于循环通过流体管道230的可估计的跨度而吸收热)，并且因此CPU 105的中央(即，与入口232对准的位置)处的热传递将是显著的。
流体管道230在入口232处分支成两个通道2361、2362，使得流体管道230内的流体流在两个通道2361、2362之间分开。如上所述，这可以引起流体管道230内的流体的层流，该层流使流体在其流过流体管道230时的压降减小。通道2361、2362沿着流体管道230的跨度的至少大部分彼此平行地延伸。更具体地，在该实施方式中，通道2361、2362从入口232到出口234平行地延伸。如下面将进一步描述的，通道2361、2362在出口234处再次合并在一起。然而，在流体管道230的在入口232与出口234之间的跨度中，通道2361、2362彼此流体分离，使得来自两个通道2361、2362的水流在到达出口234之前不会混合。
可以预期的是，在替代性实施方式中，流体管道230可以分支成多于两个通道。例如，流体管道可以分支成三个通道或四个通道。
此外，可以预期的是，在替代性实施方式中，使流体管道230分支成两个通道2361、2362的接合部可以位于除入口232之外的位置。例如，如图9所示，流体管道230可以在位于入口232下游的接合部JCT(即，沿着流体管道230的路径远离入口232的位置)处分支成两个通道2361、2362。该构型对于优先考虑流体管道230的给定区域处的热传递可能是有利的。例如，在如图9中所描绘的该构型中，从入口232到接合部JCT的区域中的热传递可以大于流体管道230的其余部分中的热传递，同时在流体管道230的该有限区域中引起水中的一些压降(因为水流在该区域中不分成两个通道2361、2362)。类似地，可以预期的是，在替代性实施方式中，使两个通道2361、2362合并在一起的接合部可以位于出口234的上游。
通道2361、2362中的每一者具有恒定的宽度(即，通道2361、2362中的每一者的相对壁之间的距离沿其跨度是均匀的)。特别地，在该实施方式中，通道2361、2362中的每一者的宽度为2mm。在其他实施方式中，通道2361、2362中的每一者的通道的宽度可以在1mm与4mm之间。在其他实施方式中，通道2361、2362可以具有任何其他合适的尺寸，只要其便于通道2361、2362内的流动状态并且能够比如使用具有旋转刀具的机床(例如，铣削机或槽刨机)容易地加工。
流体管道230形成以入口232为中心的大致矩形的螺旋路径。更具体地，流体管道230的路径起始于入口232处并且随着该路径围绕入口232旋转而进一步远离入口232延伸。流体管道230的螺旋路径终止于出口234处，该出口234定位在由流体管道230形成的螺旋路径的外周缘处。具体地，流体管道230的螺旋路径由流体管道230的环形部段2501至2505形成。环形部段2501至2505同心地围绕入口232。最内侧环形部段2501最靠近入口232，最外侧环形部段2505最远离入口232。特别地，出口234位于最外侧环形部段2505处。由于出口234通常位于矩形水冷头10的拐角处，因此流体管道230的螺旋路径几乎遍布水冷头10的整个区域(即，基部14的上表面24中的凹部215跨越基部14的大部分长度和宽度)。
在该实施方式中，流体管道230的矩形螺旋路径是大致方形的(即，流体管道230的长度和宽度大约相似)。然而，在一些情况下，流体管道230的螺旋路径的长度大于其宽度。这可以更好地适应CPU 105(或要冷却的其他部件)的矩形形状。
流体管道230的螺旋路径不包括许多紧密曲线(即，大多数曲线——如果不是所有曲线——的曲率半径相对较大)，这有利于并加速了凹部215在基部14中的加工。此外，螺旋路径的曲线的曲率半径可以随曲线相对于入口232的距离成比例地增大。也就是说，螺旋路径的曲线离中央入口232越远，其曲率半径越大。
如在前述实施方式中，当覆盖部13和基部14彼此固定时，流体管道230由覆盖部13和基部14限定。此外，在该实施方式中，流体管道230的路径(其包括通道2361、2362中的每一者的路径)由基部14独立于覆盖部13限定。换句话说，尽管覆盖部13限定了流体管道230的一部分(从而覆盖其敞开上部)，但是流体管道230内的水流的方向由加工到基部14的上表面24中的凹部215限定。就其本身而言，覆盖部13具有对凹部215的敞开上部进行封闭的下平坦表面(除了入口132和出口134处之外)。
在一些实施方式中，覆盖部和基部可以以不同的方式彼此固定。例如，如图6所示，覆盖部13’和基部14’通过紧固件19(例如，螺钉)彼此固定。在这样的实施方式中，覆盖部13’具有穿过该覆盖部13’以用于接纳紧固件19的孔，并且基部14’具有对应的接纳开口(未示出)，该接纳开口具有螺纹以接纳紧固件19。覆盖部13’与基部14’之间可以接纳有密封构件(例如，垫圈)，以防止从流体管道(该流体管道可以具有上面关于流体管道30、130、230所讨论的构型中的任何构型)内泄漏。此外，在该实施方式中，覆盖部13’由聚合材料制成(基部14’仍然由铜制成)。例如，覆盖部13’可以是注射成型部件。在该实施方式中，管16、18也由聚合材料制成。树脂可以对管16、18与覆盖部13’之间的接合处进行密封。
虽然上面已经将热传递装置10描述为被构造成用于从目标部件105吸收热，但是可以想到的是，在替代性实施方式中，热传递装置10可以用于将热传递至目标部件105(在这种情况下，目标部件不是CPU)。
根据本技术的一些非限制性实施方式实现的热传递装置10可以如以下编号的条款中所呈现的来表示。
条款1.一种热传递装置(10)，包括：本体(12)，所述本体(12)具有热传递表面(20)，所述热传递表面(20)构造成以与目标部件(105)接触的方式安置；流体管道(230)，所述流体管道(230)限定在所述本体(12)中并且构造成用于将流体输送通过所述本体(12)，所述流体管道(230)热联接至所述热传递表面(20)，所述流体管道(230)具有入口(232)和出口(234)，其中：所述流体管道(230)形成大致螺旋路径；所述入口(232)定位在所述螺旋路径的中央处；在第一接合部处，所述流体管道(230)分支成至少两个通道(2361、2362)，所述至少两个通道(2361、2362)在所述流体管道(230)的跨度的至少大部分上大致彼此平行地延伸；并且所述至少两个通道(2361、2362)在第二接合部处合并。
条款2.根据条款1所述的热传递装置，其中，所述第一接合部是所述流体管道(230)的所述入口(232)。
条款3.根据条款1或2所述的热传递装置，其中，所述第二接合部是所述流体管道(230)的所述出口(234)。
条款4.根据条款1至3中的任一项所述的热传递装置，其中，所述螺旋路径是大致方形螺旋路径。
条款5.根据条款1至4中的任一项所述的热传递装置，其中，所述出口(234)定位在由流体管道(230)形成的所述螺旋路径的外周缘处。
条款6.根据条款1至5中的任一项所述的热传递装置，其中，所述至少两个通道(2361、2362)中的每一者的宽度是恒定的。
条款7.根据条款6所述的热传递装置，其中，所述至少两个通道(2361、2362)中的每一者的宽度在1mm与4mm之间，包括1mm和4mm。
条款8.根据条款1至7中的任一项所述的热传递装置，其中：所述本体(12)包括第一本体部分(14)和固定至所述第一本体部分(14)的第二本体部分(13)；所述流体管道(230)由所述第一本体部分(14)和所述第二本体部分(13)限定；所述至少两个通道(2361、2362)中的每一者的路径由所述第一本体部分(14)限定。
条款9.根据条款8所述的热传递装置，其中，所述入口(232)和所述出口(234)限定在所述第二本体部分(13)中。
条款10.根据条款8所述的热传递装置，其中，所述第一本体部分(14)和所述第二本体部分(13)彼此焊接。
条款11.根据条款1至10中的任一项所述的热传递装置是水冷头。
条款12.根据条款11所述的热传递装置，其中，所述水冷头呈大致矩形。
条款13.一种热传递装置(10)，包括：本体(12)，所述本体(12)具有热传递表面(20)，所述热传递表面(20)构造成以与目标部件(105)接触的方式安置；流体管道(130)，所述流体管道(130)限定在所述本体(12)中并且构造成用于将流体输送通过所述本体(12)，所述流体管道(130)热联接至所述热传递表面(20)，所述流体管道(130)具有入口(132)和出口(134)，其中：所述流体管道(130)形成蛇形路径；在第一接合部处，所述流体管道(130)分支成至少两个通道(1361、1362)，所述至少两个通道(1361、1362)沿着由所述流体管道(130)形成的所述蛇形路径大致彼此平行地延伸；所述至少两个通道(1361、1362)中的每一者沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案；并且所述至少两个通道(1361、1362)在第二接合部处合并。
条款14.根据条款13所述的热传递装置，其中，所述第一接合部是所述流体管道(130)的所述入口(132)。
条款15.根据条款13或14所述的热传递装置，其中，所述第二接合部是所述流体管道(130)的所述出口(134)。
条款16.根据条款13至15中的任一项所述的热传递装置，其中：由所述流体管道(130)形成的所述蛇形路径限定了多个纵向延伸部段(1401至1407)，所述多个纵向延伸部段(1401至1407)彼此平行并且彼此横向间隔开；所述多个纵向延伸部段(1401至1407)包括所述纵向延伸部段(1401至1407)中的在横向上最远离的第一纵向延伸部段(1401)和第二纵向延伸部段(1407)；所述第一接合部位于所述第一纵向延伸部段(1401)处；并且所述第二接合部位于所述第二纵向延伸部段(1407)处。
条款17.根据条款13至16中的任一项所述的热传递装置，其中，所述至少两个通道(1361、1362)中的每一者的宽度是恒定的。
条款18.根据条款17所述的热传递装置，其中，所述至少两个通道(1361、1362)中的每一者的宽度在1mm与4mm之间，包括1mm和4mm。
条款19.根据条款13所述的热传递装置，其中：所述第二接合部是位于所述第一接合部的下游的第一中间接合部(JCT1)；所述流体管道(130)在位于所述第一中间接合部(JCT1)与所述出口(134)之间的第二中间接合部(JCT2)处分支成其他至少两个通道(1461、1462)；在所述第一中间接合部(JCT1)与所述第二中间接合部(JCT2)之间，所述流体管道(130)限定多个纵向延伸部段(1451至1453)，所述多个纵向延伸部段(1451至1453)彼此平行并且彼此横向间隔开，所述流体管道(130)具有沿着所述纵向延伸部段(1451至1453)延伸的单个通道(155)；所述纵向延伸部段(1451至1453)大致横向地居中在所述本体(12)的横向端部之间；所述其他至少两个通道(1461、1462)在第四接合部处合并。
条款20.根据条款19所述的热传递装置，其中，所述其他至少两个通道(1461、1462)中的每一者沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案。
条款21.根据条款13至20中的任一项所述的热传递装置，其中，所述流体管道(130)的所述蛇形路径从所述入口(132)延伸至所述出口(134)。
条款22.根据条款13至19中的任一项所述的热传递装置，其中：所述本体(12)包括第一本体部分(14)和固定至所述第一本体部分(14)的第二本体部分(13)；所述流体管道(130)由所述第一本体部分(14)和所述第二本体部分(13)限定；所述至少两个通道(1361、1362)中的每一者的路径由所述第一本体部分(14)限定。
条款23.根据条款22所述的热传递装置，其中，所述入口(132)和所述出口(134)限定在所述第二本体部分(13)中。
条款24.根据条款22所述的热传递装置，其中，所述第一本体部分(14)和所述第二本体部分(13)彼此焊接。
条款25.根据条款13至22中的任一项所述的热传递装置是水冷头。
条款26.根据条款25所述的热传递装置，其中，所述水冷头呈大致矩形。
条款27.根据条款26所述的热传递装置，其中，所述入口(132)和所述出口(134)大致位于矩形的所述水冷头的在对角线上相对的拐角处。
条款28.根据条款26所述的热传递装置，其中，所述入口(132)和所述出口(134)大致位于矩形的所述水冷头的在横向上相对的拐角处。
对本领域技术人员来说，对本技术的上述实施方式的改型和改进可以变得明显。前面的描述意在是示例性的而非限制性的。因此，本技术的范围意在仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (20)

1.一种用于对计算机系统的中央处理单元(CPU)和图形处理单元(GPU)中的一者进行冷却的水冷头，所述水冷头包括：
本体，所述本体具有热传递表面，所述热传递表面构造成以与CPU和GPU中的一者接触的方式安置；
流体管道，所述流体管道限定在所述本体中并且构造用于将流体输送通过所述本体，所述流体管道热联接至所述热传递表面，所述流体管道具有入口和出口，所述流体管道构造成使得：
在第一接合部处，所述流体管道分支成第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道沿着所述流体管道的初始部分彼此相邻且大致彼此平行地延伸；
所述第一通道和所述第二通道在所述初始部分的端部处彼此分离开，使得所述第一通道和所述第二通道中的每一者形成蛇形路径，由所述第一通道形成的蛇形路径朝向第一方向延伸，由所述第二通道形成的蛇形路径朝向与所述第一方向大致相反的第二方向延伸；
所述第一通道和所述第二通道在第二接合部处合并；并且
所述第一通道和所述第二通道中的每一者沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案。
2.根据权利要求1所述的水冷头，其中，所述第一接合部是所述流体管道的所述入口。
3.根据权利要求1所述的水冷头，其中，所述第二接合部是所述流体管道的所述出口。
4.根据权利要求1所述的水冷头，其中，所述第一通道和所述第二通道中的每一者的宽度是恒定的。
5.根据权利要求4所述的水冷头，其中，所述第一通道和所述第二通道中的每一者的宽度在1mm与4mm之间，包括1mm和4mm。
6.根据权利要求1所述的水冷头，其中：
由所述第一通道和所述第二通道中的每一者形成的蛇形路径限定了多个纵向延伸部段，所述多个纵向延伸部段彼此平行并且彼此横向间隔开；以及
所述多个纵向延伸部段包括最靠近所述第一接合部的最内侧纵向延伸部段和最远离所述第一接合部的最外侧纵向延伸部段。
7.根据权利要求6所述的水冷头，其中，所述入口居中地位于所述第一通道的最外侧纵向延伸部段与所述第二通道的最外侧纵向延伸部段之间。
8.根据权利要求7所述的水冷头，其中，所述出口与所述入口在横向上对准。
9.根据权利要求1所述的水冷头，其中，所述第一通道和所述第二通道从所述第二接合部沿相反方向延伸。
10.根据权利要求1所述的水冷头，其中：
所述本体包括第一本体部分和固定至所述第一本体部分的第二本体部分；
所述流体管道由所述第一本体部分和所第二本体部分限定；并且
所述第一通道和所述第二通道中的每一者的路径由所述第一本体部分限定。
11.根据权利要求10所述的水冷头，其中，所述入口和所述出口限定在所述第二本体部分中。
12.根据权利要求10所述的水冷头，其中，所述第一本体部分和所述第二本体部分彼此焊接。
13.根据权利要求1所述的水冷头，其中，所述水冷头呈大致矩形。
14.根据权利要求6所述的水冷头，其中：
所述多个纵向延伸部段中的每个纵向延伸部段限定所述第一通道和所述第二通道的正弦图案；并且
由所述多个纵向延伸部段中的每个纵向延伸部段限定的正弦图案与由所述多个纵向延伸部段中的相邻的纵向延伸部段限定的正弦图案叠置。
15.一种热传递装置，包括：
本体，所述本体具有热传递表面，所述热传递表面构造成以与目标部件接触的方式安置；
流体管道，所述流体管道限定在所述本体中并且构造用于将流体通过所述本体，所述流体管道热联接至所述热传递表面，所述流体管道具有入口和出口，所述流体管道构造成使得：
在第一接合部处，所述流体管道分支成第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道沿着所述流体管道的初始部分彼此相邻且大致彼此平行地延伸；
所述第一通道和所述第二通道在所述初始部分的端部处彼此分离开，使得所述第一通道和所述第二通道中的每一者形成蛇形路径，由所述第一通道形成的蛇形路径朝向第一方向延伸，由所述第二通道形成的蛇形路径朝向与所述第一方向大致相反的第二方向延伸；并且
所述第一通道和所述第二通道在第二接合部处合并。
16.根据权利要求15所述的热传递装置，其中，所述第一接合部是所述流体管道的所述入口。
17.根据权利要求15所述的热传递装置，其中，所述第二接合部是所述流体管道的所述出口。
18.根据权利要求15所述的热传递装置，其中，所述第一通道和所述第二通道中的每一者沿着其跨度的至少大部分限定正弦图案。
19.根据权利要求15所述的热传递装置，其中，所述第一通道和所述第二通道中的每一者的宽度是恒定的。
20.根据权利要求19所述的热传递装置，其中，所述第一通道和所述第二通道中的每一者的宽度在1mm与4mm之间，包括1mm和4mm。
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