專利名稱：用于高可靠性電子器件的叉流式冗余空氣冷卻方法
用于高可靠性電子器件的叉流式冗余空氣冷卻方法
相關(guān)申請(qǐng)
本申"i青涉及David Hartung的題為 "Method for Electronics Equipment Cooling Having Improved EMI Control and Reduced Weight" 的申請(qǐng)?zhí)枮?11/249258的美國專利申請(qǐng)，其整個(gè)內(nèi)容在此引入以作參考。
背景技術(shù)：
包括高功率耗(dissipating )散集成電路的電子組件(electronic assembly ) 在操作時(shí)產(chǎn)生熱。 一般需要驅(qū)散這些熱，或更精確地轉(zhuǎn)移熱能遠(yuǎn)離電子組件，
在 一 些應(yīng)用中，僅僅可使用熱輻射和自由空氣的元件誘導(dǎo) (component-induced)對(duì)流，以有效地"冷卻"電子組件。此外，可使用諸 如散熱片這樣的結(jié)構(gòu)可以用于傳導(dǎo)熱能離開電子組件。
然而， 一些電子組件如此設(shè)計(jì)和/或一些電子組件被應(yīng)用處于緊密接近其 它電子組件和/或環(huán)繞環(huán)境中，使得在沒有使用被引導(dǎo)流過電子組件的氣流以 使得電子組件獲得熱能離開電子組件進(jìn)入氣流的對(duì)流傳熱的情況下，不可能 驅(qū)散或以其它方式轉(zhuǎn)移足夠量的熱能離開電子組件，以確保電子組件在使用 期間不會(huì)過熱。例如，緊湊的主機(jī)計(jì)算機(jī)(main frame computer)經(jīng)常采用 冷卻風(fēng)扇以將空氣吸入其中容納有電子元件的計(jì)算機(jī)內(nèi)部。通常使用冷卻風(fēng) 扇或引導(dǎo)氣流從電子元件上方流過的其它方法，以冷卻應(yīng)用在商用和/或軍用 飛行器上的電子組件。在這點(diǎn)上，典型的現(xiàn)代商用飛行器具有大量的例如在 飛行器的機(jī)身內(nèi)的高精密電子元件。因?yàn)轱w行器內(nèi)空間有限，這些元件一般 擠在一起使得需要冷卻氣流/空氣流動(dòng)以冷卻電子組件，從而確保在它們所暴 露的周圍溫度中它們不會(huì)過熱。(特別是當(dāng)飛行器在南煒度下的跑道上位于 太陽下時(shí)，飛行器機(jī)身的內(nèi)部將變得非常熱。)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)確定在流過/越過電子組件的氣流被終止或減小(例如，由于冷卻風(fēng)扇或其它空氣驅(qū)動(dòng)器失效)的情況下，電子組件可能過熱并且失效， 或必須關(guān)閉電子組件以避免損壞組件。當(dāng)飛行器在天空中時(shí)，這種情況往往 不可接受。盡管這是事實(shí)，但仍希望采用氣流以冷卻電子組件。因而，本發(fā) 明人已經(jīng)確定需要開發(fā)電子組件冷卻系統(tǒng)，其確保電子組件在產(chǎn)生流過/越過 電子組件的氣流的裝置失效和/或氣流意外停止或有效地減小的情況下不會(huì) 過熱。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，公開了一種電子組件冷卻系統(tǒng)，其包括具有模塊 外殼壁的模塊外殼組件、第一空氣驅(qū)動(dòng)器、第二空氣驅(qū)動(dòng)器和位于模塊外殼 壁前面的電子組件，其中電子組件冷卻系統(tǒng)適合于將來自電子組件的熱能從 模塊外殼壁前面?zhèn)鲗?dǎo)到模塊外殼壁的后面，其中電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引 導(dǎo)由第 一 空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在模塊外殼壁前面流過模塊外殼壁，以經(jīng)由 對(duì)流傳熱有效地冷卻電子組件，并且其中電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo)由第 二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在模塊外殼壁后面流過模塊外殼壁，以將來自電子 組件傳導(dǎo)的熱能從模塊外殼壁前面?zhèn)魉偷侥K外殼壁后面并經(jīng)由對(duì)流傳熱 傳送到第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣，從而有效地冷卻電子組件。


圖1示出了用于航空器的本發(fā)明的示例性實(shí)施例。 圖2示出了圖1中的壁的特寫^L圖。
圖3示出了采用支撐件的本發(fā)明的另 一 實(shí)施例。
圖4示出了采用支撐件并采用鰭狀物的本發(fā)明的再一實(shí)施例。
圖5示出了采用支撐件的本發(fā)明的再一實(shí)施例。
圖6示出了采用支撐件的本發(fā)明的再一實(shí)施例。
圖7示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例，其中模塊外殼組件處于有效地獨(dú)立模 塊化形式。
圖8示出了采用支撐件和鰭的本發(fā)明的再一實(shí)施例。其中支撐件和/或壁 由高阻抗材料制成。
圖9示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例，其中多個(gè)電子組件容納在模塊外殼中。
圖10示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例。
圖11-15示出了本發(fā)明的另外的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，如圖l所示，電子組件冷卻系統(tǒng)100包括模
塊外殼組件110,其具有安裝在模塊外殼壁200上的電子組件120,例如高 功率耗散集成電路元件。在本發(fā)明的此實(shí)施例中，模塊外殼組件110位于氣 流通道170中，使得氣體流過/圍繞/越過一些或所有模塊外殼組件110。在圖 l的實(shí)施例中，高功率耗散集成電路/電子組件120直接安裝在模塊外殼壁200 上，并且模塊外殼壁構(gòu)造成穿過壁200傳導(dǎo)由電子組件120產(chǎn)生的熱能，并 且由于通道170中的氣流410，電子組件120可經(jīng)由離開壁200的熱能(從 電子組件120傳導(dǎo)到壁200)的對(duì)流傳熱而冷卻。也就是，由于壁200的熱 傳導(dǎo)特性并且由于空氣通道170中的沿壁200氣流，其具有通過對(duì)流傳熱冷 卻集成電路的效果(因?yàn)殡娮咏M件120的熱能可在操作期間容易地傳導(dǎo))， 電子組件120可被有效地冷卻。
如圖1所示，管道150和160分別允許空氣進(jìn)入和離開模塊外殼組件110 的內(nèi)部。進(jìn)入管道150并因而進(jìn)入模塊外殼組件110的空氣，在其流過電子 組件120時(shí)，其也具有經(jīng)由對(duì)流傳熱冷卻電子組件120的效果。
在圖1中介紹的實(shí)施例中，氣流被相互分開，并通過獨(dú)立的風(fēng)扇(也稱 為空氣驅(qū)動(dòng)器)驅(qū)動(dòng)。因而，如果兩股氣流中的一股停止或意外地減小時(shí)， (例如由于兩個(gè)風(fēng)扇中的 一個(gè)失效)另外的 一股氣流將仍然以足夠有效地冷 卻工作期間的電子組件120的方式繼續(xù)，以獲得冷卻系統(tǒng)中一定水平的超靜 定性。
現(xiàn)在將對(duì)說明如何使用本發(fā)明實(shí)施例的示例性情況進(jìn)行說明，隨后詳細(xì) 描述本發(fā)明的 一些實(shí)施例。
在其中使用圖1中的本發(fā)明實(shí)施例的第一示例性的情況中，需要以這樣 的方式對(duì)流冷卻高功率耗散集成電路元件，使得允許使用主要對(duì)流冷卻和冗 余且獨(dú)立的備用對(duì)流冷卻。在此示例性的情況中，采用了多個(gè)分開的氣流路 徑，以供應(yīng)空氣從而冷卻集成電路。這些路徑彼此分開并且具有獨(dú)立的空氣 驅(qū)動(dòng)器以沿路徑驅(qū)動(dòng)空氣，使得如果一個(gè)空氣供應(yīng)失效了 ，集成電路仍可被 有效地冷卻。
參考圖1,可容易地看到，空氣通道170與由管道150、模塊外殼組件 110的內(nèi)部和管道160形成的空氣通道分開。在第一示例性的實(shí)施例中，諸 如風(fēng)扇這樣的空氣驅(qū)動(dòng)器400驅(qū)動(dòng)空氣圍繞所有或部分的模塊外殼組件110，此外諸如風(fēng)扇這樣的空氣驅(qū)動(dòng)器300驅(qū)動(dòng)空氣穿過模塊外殼組件110。 這些空氣驅(qū)動(dòng)器是獨(dú)立的，因而如果這些空氣驅(qū)動(dòng)器中的一個(gè)失效了，并且 空氣分別停止流過或圍繞模塊外殼組件110，或減少到不足以保持電子組件 的冷卻的水平，其它的空氣驅(qū)動(dòng)器將繼續(xù)驅(qū)動(dòng)空氣分別地流過或圍繞模塊外 殼組件110。此外，在第一示例性的實(shí)施例中，電子組件冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使 得只要模塊外殼組件暴露于兩股氣流中的僅一股中(例如兩個(gè)空氣驅(qū)動(dòng)器中 的一個(gè)失效)，電子組件120仍將被充分地冷卻。
再參考圖1,在此情況中可使用的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括模塊外殼組 件]IO，其位于例如由商用客機(jī)上的空氣管道形成的空氣路徑170中。通過 打開管道門130并采用安裝件140將模塊外殼組件IIO連接到管道門130, 此模塊外殼組件110可放置到空氣管道170中。如圖l所示，模塊外殼組件 IIO跨在管道門130上。在關(guān)閉管道門130之前，模塊外殼組件可以以有效 地氣密性方式連接到管道150和160 (管道150和160可通過穿過管道170 的壁的開口插入)，使得空氣可流過管道150,流過模塊外殼組件IIO并流過 管道160，由此進(jìn)入和離開管道170沒有有效地"泄露"到管道170中。一 旦管道門130關(guān)閉，其可被密封使得獲得有效的氣密性密封，因而允許空氣 沿管道170流動(dòng)并從管道150、模塊外殼組件110和管道160上方/周圍流過， 而基本沒有進(jìn)入任何上述組件。在操作期間，風(fēng)扇300和400分別驅(qū)動(dòng)空氣 穿過和圍繞模塊外殼組件110。在此示例性的情況中，設(shè)計(jì)使得如果空氣驅(qū) 動(dòng)器400失效，和/或由于某些原因(例如管道170的壁內(nèi)大規(guī)模的泄漏或破 裂)由空氣驅(qū)動(dòng)器400驅(qū)動(dòng)的空氣410被阻止流過(或顯著地慢下來)模塊 外殼組件110的壁200,那么空氣310將經(jīng)由管道150和160仍流過模塊外 殼組件110,并且此氣流將有效地不受空氣410的失效的影響而流過模塊外 殼組件110。相反地，例如在空氣驅(qū)動(dòng)器300失效并因而停止驅(qū)動(dòng)空氣(或 減小空氣速度)流過模塊外殼組件110的情況下，此失效不會(huì)顯著地對(duì)受驅(qū) 動(dòng)流過模塊外殼組件110的外部的空氣410產(chǎn)生不利影響。總而言之，倘若 合適地設(shè)計(jì)電子組件冷卻系統(tǒng)，那么電子組件120仍將有效地被冷卻并保持 可操作。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明的各種實(shí)施例的 一些細(xì)節(jié)。
圖2示出了圖1中的模塊外殼組件110的模塊外殼壁200的示例性實(shí)施 例。在此，電子組件120與模塊外殼壁200有效地?zé)醾鲗?dǎo)連通。也就是，當(dāng)電子組件120由于工作而加熱時(shí)，其以足夠的速度將來自電子組件120的熱 能傳導(dǎo)到壁200 (當(dāng)然假設(shè)這兩個(gè)元件之間的溫度差使得熱傳導(dǎo)能夠進(jìn)行)， 使得電子組件120可由于壁后面的氣流而被冷卻。在此實(shí)施例中，電子組件 冷卻系統(tǒng)適合于有效地將來自模塊外殼壁的第 一側(cè)210的熱能傳導(dǎo)到模塊外 殼壁的第二側(cè)220。在圖2的實(shí)施例中，這意味著熱能可穿過壁200從一側(cè) 210傳導(dǎo)到模塊外殼壁200的另一側(cè)220。從圖2中可看到，由第一空氣驅(qū) 動(dòng)器400驅(qū)動(dòng)的第 一氣流410被引導(dǎo)流過壁200的第二側(cè)220上的模塊外殼 壁200的表面225。在此實(shí)施例中，結(jié)合電子組件120的壁200的設(shè)計(jì)使得 以如下的方式可從電子組件120充分地傳導(dǎo)熱能穿過壁200,即當(dāng)足夠的氣 流410在壁200的第二側(cè)220上流動(dòng)時(shí)，即使氣流310在壁200的第 一側(cè)210 上受到阻止或減小，仍可足夠有效地防止集成電路過熱。另外，參考圖2, 氣流310被充分引導(dǎo)到壁200的側(cè)210上集成電路120上方，以即使當(dāng)?shù)诙?氣流410不存在或減少時(shí)仍可有效地防止集成電路過熱。因而，在一股氣流 失效或被減少的情況下，集成電路或其它的電子組件120仍將不會(huì)過熱。圖3示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中電子組件120處于附著于模塊外 殼壁的電子組件支撐件500上。在此實(shí)施例中，電子組件冷卻系統(tǒng)適合于傳 導(dǎo)熱能穿過電子組件支撐件500并離開電子組件支撐件500穿過模塊外殼壁 200。在圖4中，鰭狀物600延伸穿過壁200。在圖4中，鰭狀物600直接連 接到電子組件120并穿過支撐件500。然而，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，鰭 狀物600不是直接連接到電子組件120，而是替代地直接連接到支撐件500, 其反過來直接連接到電子組件120。(應(yīng)注意到詞語"連接"意味著以熱傳導(dǎo) 的方式連接。)從圖4中可看出，密封材料205插入到壁200的開口中。在 本發(fā)明的一些實(shí)施例中，密封材料205可以是高導(dǎo)熱性材料(例如，低熱阻 抗材料)，但在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，其可以不是高導(dǎo)熱性材料(例如，其可具有高熱阻抗)。應(yīng)注意到在本發(fā)明的 一些實(shí)施例中，電子組件支撐件是獨(dú)立于壁200的 部件，但在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，電子組件支撐件與壁200成為整體。僅 為了示例而非限制，圖5示出了后面這種方式的電子組件支撐件500的例子。從圖5中可看到，在一些實(shí)施例中采用螺釘類型的機(jī)構(gòu)以將電路插件安 裝在模塊組件內(nèi)。當(dāng)然，還可采用底板/預(yù)制插件引導(dǎo)件(module card guide ), 以在安裝期間確保連接器針腳對(duì)準(zhǔn)并保護(hù)連接器。此外，在一些實(shí)施例中模塊組件經(jīng)由螺釘組件緊固安裝到底板上。圖6示出了本發(fā)明的再一示例性的實(shí)施例，其采用了電子組件支撐件500,其中電子組件支撐件形成壁200的一部分。在此實(shí)施例中，電子組件 支撐件500構(gòu)造成將來自電子組件120的熱能從壁的一側(cè)(壁的前側(cè))傳導(dǎo) 到壁的另一側(cè)(壁的后側(cè))，因而模塊外殼組件由此適合于將熱能從模塊外 殼壁的第一側(cè)傳導(dǎo)到模塊外殼壁的第二側(cè)。本發(fā)明的再一實(shí)施例從圖7中可見。圖7中的操作原理大體上與圖1中 的一樣。然而,為了示例，圖7的實(shí)施例與圖1的不同之處在于，代替將模 塊外殼組件110置于管道170中或?qū)⑵浔┞对谕獠?，全部圍繞或側(cè)圍繞氣流 /空氣流動(dòng)410,模塊外殼組件110分叉成兩部分/腔，其相對(duì)于彼此被有效地 空氣密封。這兩部分至少由壁200分開。第一部分/腔212容納電子組件120。 第二部分222處于壁200的后面。管道150引導(dǎo)來自空氣驅(qū)動(dòng)器300的空氣 進(jìn)入模塊外殼組件110的部分212內(nèi)，該空氣驅(qū)動(dòng)器300例如是壓縮機(jī)300 和/或壓縮的空氣罐和/或風(fēng)扇等。該空氣從管道160離開。因而允許空氣流 過電子組件120，由此有效地冷卻電子組件120。管道170引導(dǎo)獨(dú)立于空氣驅(qū)動(dòng)器300的空氣驅(qū)動(dòng)器400的空氣進(jìn)入模塊 外殼組件110的部分222內(nèi)，該空氣驅(qū)動(dòng)器400例如是壓縮機(jī)和/或壓縮的空 氣罐和/或風(fēng)扇等。該空氣從管道175離開。由此，空氣允許流過壁200。容 易理解，因?yàn)殡娮咏M件冷卻系統(tǒng)適合于允許熱能從電子組件200所處的壁 200的一側(cè)(前側(cè))傳導(dǎo)到壁的相對(duì)側(cè)(壁的后側(cè))，實(shí)現(xiàn)了如關(guān)于圖1的實(shí) 施例描述的有效的冗余冷卻。圖7的實(shí)施例可用于高度模塊化的系統(tǒng)中，其中模塊外殼組件110可處 于任何位置(例如，其不必安裝在吹出冷空氣經(jīng)過模塊外殼組件的管道內(nèi)) 并且空氣軟管/管道可連接到模塊外殼組件。從圖7中可見，模塊外殼組件IIO可包括與電子組件120電通訊的輸入 輸出裝置700。圖7還示出了安裝件140,其能夠使模塊外殼組件110連接 到具有適合于連接到安裝件140的匹配安裝件的結(jié)構(gòu)。因而，在使用根據(jù)圖 7的裝置的實(shí)施例中，模塊外殼組件IIO例如可用三個(gè)簡單的步驟安裝在航 空器上首先，將模塊外殼組件連接到采用安裝件140的航空器的結(jié)構(gòu)上； 第二，在兩位置處將空氣源連接到模塊外殼組件110，以及第三，安置與航 空器的其它部件特別是其它電子元件電通訊的輸入/輸出裝置。在選擇的附加步驟中，排氣管可在管道160和175處連接到模塊外殼組件。如圖7所示的 此實(shí)施例，允許容易地替換模塊外殼組件110，且由于沒有使用如圖l所示 的較大的管道組件，可大大減輕重量。在本發(fā)明的再一實(shí)施例中，空氣可再循環(huán)流過模塊外殼組件。即，電子 組件冷卻系統(tǒng)可以是封閉系統(tǒng)，其中氣流穿過部件212循環(huán)，并且與氣流流 過腔220的情況相同。在該實(shí)施例中，再循環(huán)空氣在流過外殼IIO后被引導(dǎo) 流過具有足夠?qū)崽匦缘墓艿?，使得離開模塊外殼組件的加熱空氣在再次進(jìn) 入模塊組件之前被有效地冷卻，因而確保電子組件不會(huì)由于不斷地增加的空 氣溫度而過熱。圖8示出了本發(fā)明的再一實(shí)施例，其中電子組件定位在連接到模塊外殼 壁200的支撐件500上。在圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，支撐件500和/ 或壁200可以是具有低熱能傳導(dǎo)特性(即高熱阻抗)的材料。該實(shí)施例可采 用鰭組件610以將離開電子組件120的熱傳導(dǎo)穿過模塊外殼壁200到模塊外 殼壁200的另一側(cè)220,此處其可由氣流410冷卻。在例如用于包裝目的、 電子組件處于離壁200 —距離的情況下可采用該實(shí)施例。在本發(fā)明的其它實(shí) 施例中，根據(jù)圖8的設(shè)計(jì)可用于增加導(dǎo)熱性，即使當(dāng)支撐件500和壁200適 合于將來自電子組件120的熱能傳導(dǎo)到壁200的遠(yuǎn)側(cè)220。應(yīng)注意到在此使用的術(shù)語"管道"意味著廣義術(shù)語。此術(shù)語包括傳統(tǒng)概 念的管道(例如可用于中央空氣系統(tǒng)的中央空氣管道)以及非傳統(tǒng)的管道。 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，術(shù)語"管道"包括當(dāng)空氣受到空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)時(shí)， 允許將空氣從一個(gè)位置引導(dǎo)到另外的位置從而獲得對(duì)流傳熱的任何裝置或 組件。在此使用的詞語"有效地泄漏，，和其派生詞意味著泄漏足夠小或無關(guān)緊 要以至于本發(fā)明可實(shí)施，使得電子組件可如在此的公開一樣被有效地冷卻。 在這點(diǎn)上，電子組件應(yīng)被認(rèn)為是被有效地冷卻/有效熱傳導(dǎo)(或在此使用的這 些詞語的派生)應(yīng)被認(rèn)為在電子組件在預(yù)期的周圍溫度下可工作足夠的時(shí)間 而沒有過熱時(shí)發(fā)生。應(yīng)注意到圖1-8的實(shí)施例應(yīng)認(rèn)為是在電子組件冷卻系統(tǒng)中可使用，該系 統(tǒng)適合于引導(dǎo)由第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在模塊外殼壁前面流過模塊外 殼壁，以經(jīng)由對(duì)流傳熱有效地冷卻電子組件，其中電子組件冷卻系統(tǒng)適合于 引導(dǎo)由第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在模塊外殼壁后面流過模塊外殼壁，以經(jīng)由熱傳導(dǎo)將來自電子組件傳導(dǎo)的熱能從模塊外殼壁前面?zhèn)鲗?dǎo)到模塊外殼壁 后面由第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣，從而經(jīng)由對(duì)流傳熱有效地冷卻電子組 件。應(yīng)注意到雖然圖1的實(shí)施例示出了氣流基本上平行于彼此行進(jìn)，但其它 的實(shí)施例可采用垂直和/或正交于彼此的氣流。僅為了示例，參考圖1,氣流310可分別沿頁面往里/往外進(jìn)入和離開模塊110,代替氣流310所示的流動(dòng)。 進(jìn)一步通過例子，氣流310可從上部進(jìn)入模塊110，并從下部離開(或相反)， 或氣流410可從上部引導(dǎo)到下部或相反。應(yīng)注意到本發(fā)明的 一些實(shí)施例可被實(shí)施，而沒有在模塊外殼組件的上方 和/或下方用于第一氣流的壓力通風(fēng)系統(tǒng)(plenum),用于第二氣流的壓力通 風(fēng)或備用風(fēng)扇空氣供應(yīng)可以使用壓力通風(fēng)系統(tǒng)。為了示例，下部壓力通風(fēng)系 統(tǒng)可用于向上通風(fēng)。對(duì)于飛行器安裝，可采用頂部表面罩以防止水和雜質(zhì)進(jìn) 入電子模塊中。如果設(shè)計(jì)僅采用一股氣流，那么可獲得減小的機(jī)殼空間。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，模塊將接地以獲得模塊和地面之間的低阻 抗。例如，在一些實(shí)施例中，可采用5毫歐姆接地連接。圖11描述了本發(fā)明的再一實(shí)施例，其中示出了模塊外殼組件1110，其 具有穿過外殼行進(jìn)的空氣和越過外殼行進(jìn)的空氣。圖12描述了根據(jù)本發(fā)明 的再一實(shí)施例的模塊外殼1120的一部分的截面圖，其中壁1200將非碰撞氣 流與碰撞(impinging)氣流分開。圖13描述了根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的 模塊外殼1130的一部分的截面圖，其中壁1200和散熱片/散熱器1235將非 碰撞氣流與碰撞氣流分開。圖14描述了根據(jù)本發(fā)明的再一 實(shí)施例的模塊1140的 一部分和模塊1150 的一部分的截面圖，其中模塊1150的鄰近外部的外封裝表面(例如另一模 塊外殼的壁)用作用于模塊1140的非碰撞空氣的引導(dǎo)表面/上邊界。圖15 描述了根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例的模塊1160的一部分和模塊1170的一部分 的截面圖，其中模塊之間的區(qū)域用作用于非碰撞空氣的引導(dǎo)表面/邊界。即， 在圖15的實(shí)施例中，非碰撞空氣在^t塊1170和1160之間共享。應(yīng)注意到本發(fā)明的一些實(shí)施例也可用于陸地車輛和海上運(yùn)載工具。還應(yīng) 注意到本發(fā)明的一些或所有實(shí)施例可采用與本申請(qǐng)同一日期申請(qǐng)的David Hartimg的題為 "Method for Electronics Equipment Cooling Having Improved EMI Control and Reduced Weight"(上文已提及)的美國專利申請(qǐng)的教導(dǎo)。由于本發(fā)明的公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi) 還有其它的實(shí)施例和修改。因而，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開可得到的落入本
權(quán)利要求
1. 一種電子組件冷卻系統(tǒng)，包括具有模塊外殼壁的模塊外殼組件；第一空氣驅(qū)動(dòng)器；第二空氣驅(qū)動(dòng)器；和位于所述模塊外殼壁前面的電子組件；其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于將來自所述電子組件的熱能從所述模塊外殼壁前面?zhèn)鲗?dǎo)到所述模塊外殼壁后面；其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo)由所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁前面流過模塊外殼壁，以經(jīng)由對(duì)流傳熱有效地冷卻所述電子組件；并且其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo)由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁后面流過模塊外殼壁，以將來自所述電子組件傳導(dǎo)的熱能從所述模塊外殼壁前面?zhèn)魉偷剿瞿K外殼壁后面并經(jīng)由對(duì)流傳熱傳送到所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣，從而有效地冷卻所述電子組件。
2. 如權(quán)利要求1所述的組件，其中由所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并在所述模塊外殼壁前面流過模塊外殼壁的空氣與由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)并 在所述模塊外殼壁后面流過模塊外殼壁的空氣以氣密方式有效地隔離。
3. 如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述模塊外殼組件包括至少由所述 模塊外殼壁以有效地氣密的方式隔開的第一腔和第二腔，其中所述電子組件 位于所述第一腔內(nèi)，其中所述第 一腔包括適合于接收由所述第 一空氣驅(qū)動(dòng)器 驅(qū)動(dòng)的空氣的開口 ，并且其中所述第二腔包括適合于接收由所述第二空氣驅(qū) 動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣的開口。
4. 如權(quán)利要求3所述的組件，其中所述組件還包括分別從至少所述第 一空氣驅(qū)動(dòng)器和第二空氣驅(qū)動(dòng)器延伸的第一管道和第二管道。
5. 如權(quán)利要求4所述的組件，其中所述第一腔包括適合于允許由所述 第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)進(jìn)入所述第一腔的空氣離開所述第一腔的開口 ，并且其 中所述第二腔包括適合于允許由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)進(jìn)入所述第二腔 的空氣離開所述第二腔的開口 。
6. 如權(quán)利要求1所述的組件，其中所述電子組件與下述兩者中的至少一個(gè)有效的導(dǎo)熱連通(i)根據(jù)所述電子組件的透視圖的所述模塊外殼壁的 后表面；和(ii)位于所述模塊外殼壁后面的元件。
7. 如權(quán)利要求6所述的組件，其中所述電子組件與所述模塊外殼壁的 后表面有效地導(dǎo)熱連通，并且其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo)由所述 第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣流向所述模塊外殼壁的后表面。
8. 如權(quán)利要求6所述的組件，其中所述電子組件與位于所述模塊外殼 壁后面的元件有效地導(dǎo)熱連通。
9. 如權(quán)利要求6所述的組件，其中所述電子組件與位于所述模塊外殼 壁后面的元件有效地導(dǎo)熱連通，并且其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo) 由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣流向位于所述模塊外殼壁后面的所述元 件。
10. 如權(quán)利要求6所述的組件，其中適合于支撐所述電子組件的支撐件 位于所述電子組件和所述壁之間，所述支撐件適合于將來自所述電子組件的 熱能有效地傳導(dǎo)到所述壁。
11. 如權(quán)利要求l所述的組件，其中由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器有效驅(qū)動(dòng)的 空氣不接觸所述電子組件。
12. —種航空器，包括 機(jī)身；和根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子組件冷卻系統(tǒng)。
13. 如權(quán)利要求12所述的航空器，其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)包括與 所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器氣體連通的空氣管道，其中所述空氣管道適合于引導(dǎo)由 所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁后面流過模塊外殼壁，以 將來自所述電子組件傳導(dǎo)的熱能從所述模塊外殼壁前面?zhèn)魉偷剿瞿K外 殼壁后面并經(jīng)由對(duì)流傳熱傳送到所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣，從而有效 地冷卻所述電子組件。
14. 如權(quán)利要求13所述的航空器，其中所述模塊外殼組件的壁大體位 于所述空氣管道的內(nèi)部。
15. 如權(quán)利要求12所述的航空器，其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)包括與 所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器氣體連通的第一空氣管道，其中該空氣管道適合于引導(dǎo) 由所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁前面流過模塊外殼壁， 以經(jīng)由對(duì)流傳熱有效地冷卻所述電子組件，其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)包括與所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器氣體連通的第二空氣管道，其中所述第二空氣管道適 合于引導(dǎo)由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁后面流過模 塊外殼壁，以將來自所述電子組件傳導(dǎo)的熱能從所述模塊外殼壁前面?zhèn)魉偷?所述模塊外殼壁后面并經(jīng)由對(duì)流傳熱傳送到所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空 氣，從而有效地冷卻所述電子組件。
16. —種航空器，包括 機(jī)身；和根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子組件冷卻系統(tǒng)；其中所述模塊外殼組件直接或間接地連接到所述機(jī)身。
17. —種航空器，包括 具有環(huán)境控制系統(tǒng)的機(jī)身；和 根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子組件冷卻系統(tǒng)；其中當(dāng)周圍空氣的總氣壓由所述環(huán)境控制系統(tǒng)控制時(shí)，所述電子組件冷 卻系統(tǒng)適合于保持腔內(nèi)的總氣壓比周圍空氣的總氣壓高。
18. —種電子組件冷卻系統(tǒng)，包括 模塊外殼組件，其包括模塊外殼壁；和電子組件支撐件，其至少為下列中的一個(gè)(i)所述模塊外殼壁的一 部分；(ii)連接到所述模塊外殼壁；和(m)穿過所述模塊外殼壁延伸； 第一空氣驅(qū)動(dòng)器；和 第二空氣驅(qū)動(dòng)器；其中所述模塊外殼組件適合于將熱能從所述模塊外殼壁的第一側(cè)傳導(dǎo) 到所述模塊外殼壁的第二側(cè)；其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo)由所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的 空氣在所述模塊外殼壁的第 一側(cè)上流過模塊外殼壁；并且其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于引導(dǎo)由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的 空氣在所述模塊外殼壁的第二側(cè)上流過模塊外殼。
19. 如權(quán)利要求18所述的組件，其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于傳 導(dǎo)熱能穿過所述電子組件支撐件并離開所述電子組件支撐件穿過所述模塊 外殼壁。
20. 如權(quán)利要求1所述的電子組件冷卻系統(tǒng)，其中所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于在引導(dǎo)由所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁前面 流過模塊外殼壁，而沒有引導(dǎo)由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在所述模塊 外殼壁后面流過模塊外殼壁的情況下，有效地冷卻所述電子組件，并且其中 所述電子組件冷卻系統(tǒng)適合于在引導(dǎo)由所述第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在 所述模塊外殼壁后面流過模塊外殼壁，而沒有引導(dǎo)由所述第 一 空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)的空氣在所述模塊外殼壁前面流過模塊外殼壁的情況下，有效地冷卻所述 電子組件。
21. —種提供電子組件的備用冷卻的方法，包括 引導(dǎo)第一氣流流向電子組件，所述第一氣流由第一空氣驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生，其中單獨(dú)所述第一氣流就足夠有效地冷卻所述電子組件；引導(dǎo)第二氣流流過與所述電子組件導(dǎo)熱連通的表面，所述第二氣流由獨(dú)立于所述第一空氣驅(qū)動(dòng)器的第二空氣驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生，其中單獨(dú)的所述第二氣流 就足夠有效地冷卻所述電子組件。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，還包括有效地保持所述兩股氣流之間 的隔離，該隔離被有效地氣密。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于高可靠性電子器件的叉流式冗余空氣冷卻方法。一種電子組件冷卻系統(tǒng)，其包括具有模塊外殼壁的模塊外殼組件。該系統(tǒng)包括第一空氣驅(qū)動(dòng)器、第二空氣驅(qū)動(dòng)器和位于模塊外殼壁前面的電子組件。該系統(tǒng)將來自電子組件的熱能從模塊外殼壁前面?zhèn)鲗?dǎo)到模塊外殼壁的后面，并引導(dǎo)由第一空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在模塊外殼壁前面流過模塊外殼壁，以經(jīng)由對(duì)流傳熱冷卻電子組件。該系統(tǒng)引導(dǎo)由第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣在壁后面流過模塊外殼壁，以將來自電子組件傳導(dǎo)的熱能從模塊外殼壁前面?zhèn)魉偷侥K外殼壁后面并經(jīng)由對(duì)流傳熱傳送到第二空氣驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的空氣，從而冷卻電子組件。
文檔編號(hào)H05K7/20GK101288356SQ200680038276
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者戴維·哈滕格 申請(qǐng)人:通用電氣航空系統(tǒng)有限責(zé)任公司