TWI295726B - Method and apparatus for achieving temperature uniformity and hot spot cooling in a heat producing device - Google Patents

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1295726 五、發明說明（1) 相關申請 本專利申請在共同美國臨時專利申請序號6 / 4 6 2， 2 4 5，2 0 0 3，4，11提出之標題為π環狀加強板保護器及可 移除擴張器LID”之35U· S· C· 119(e)之下宣布優先權，該 專利以參考方式併入此間。本專利申請亦在共同美國專利 申請序號60/42 3，0 0 9 (e)，20 0 2.，11，1提出，標題為，，以 微通道吸熱器供軟性液體傳輸及熱點冷卻之方法，，之 35U.S.C.119(e)下宣布優先權，該專利以參考方式併入此 間。此外，本專利申請在共同美國臨時專利申請序號 60/442，383，20 03，1，24提出之標題為”cpu冷卻之最佳 板翼片熱交換器”之35U· S· C· 119(e)之下宣布優先權，該 專利以參考方式併入此間。此外，本申請在美國共同臨時 專利申請序號60/455，729，2003，3，17出之標題為’’具 多孔構型之微通道熱交換器裝置及其製造方法，，之3 5 U · S · C · 11 9 (e)之下宣布優先權該專利以參考方式併入此 間。 發明範圍 本發明關於冷卻生熱裝置之方法及裝置，特別關於降 低溫度差及達到熱源中熱點冷卻之方法及裝置。 發明背景 自1 9 8 0年代早期之引進，微通道吸熱器已顯示高通量 冷卻應用上之潛力，並為工業界使用。但，現有微通道包 括傳統之平行通道安排，其無法最佳冷卻生熱裝置因空間 變化之熱負荷。此種生熱裝置有一區域產生較其他區域更

1295726 五、贫明說明（2) ----_ 此等較熱區域稱為”埶， 昆點"。最簡單事“、、、』’熱源之產生較少熱之區 多埶 / #、、、 域稱"溫點"。最簡單事例中热' ’熱源之產 制器，其具有較熱源之其他二：：J熱源，-區’如微控 源表面之變化之熱通量可引:又冋熱通里。此外，跨熱 形成多個熱點。 起沿熱源表面之溫度差，因此 所-第明有多個熱點之熱源99之透視圖。如第1Α圖 熱點之週邊區具有較非執勢以有較，之熱通量，接近 源材料熱之傳輸所致”因為經熱 週邊，其溫度較虛線外區域線：區域為熱點之 繞區限定為熱點，稱為介因此，熱點區及中間圍 說明對Ϊ源"無任何熱點區，如第1B圖所示。第以圖 况明/口一對齊曲線盔埶 乐1 β圖 X及γ方向以距離Α茶私…，"…源99之透視圖，曲線代表在 無任何熱點，枯ί Γ之溫度變化。雖然第1β圖中之熱源 邊緣及四週有：熱傳播使熱源99之中央較熱源99之 習知技藝：：以熱通量。此由第1β圖之曲線顯示出。 卻方面=面:;rr於冷卻熱源，而未集中熱點冷 因此需亜_曰上i 用各種設計护：如芬、有…、交換器之液體冷卻迴路系統，其利 需者為-且；ϋ卻方法以達成熱源之溫度均-性。所 計及控制器之液體冷卻迴路系統，利用不同設 .^ 法以達成熱源中之有效冷卻。 來發明概述 本發明之-特性為指向控制與熱交換器之熱交換表面 1295726 五、發明說明（3) 接觸之熱源溫度之方法， 面對齊。該方法方含傳輸 面，該第一溫度與熱源沿 包含自交換表面傳輸第二 沿熱源降低溫度差。 本發明之另一特性指 度。該熱交換器包括一第 第一層之構型為與第一層 換器包 型為與 層沿第一平面對齊 液體自 層，及傳輸 源降低溫度 本發明 源之溫度。 度。熱交換 觸，並構型 型為沿一第 少一入口路 液體。執$ 尚包含至少 合至至少一 至少一幫浦 在一實 構型與第_ 構型與第_ 。該熱 及至第 差 其中該熱交換表面實際上沿一平 一第一溫度之液體至熱交換器表 熱父換表面貫施熱父換。該方法 溫度液體，其中該液體傳輸後可 向一熱交換器供控制熱源之溫 一層’其實際上與熱源接觸。該 流動之液體實施熱交換，該第一 父換器包含一第二層耦合至第一 一層。該熱交換器之構型為沿熱 另一特性導向密封閉合迴路 該系統包括至少一熱交換器 器尚包括一介 為沿至少一熱 一平面 徑傳輸 面層，其實際 交換路徑傳輪 。該熱交換器尚包括 液體， 換器之構型為 一幫浦以流通 及沿至少 出 熱交換器。系 ’及至少^一孰 〆 4、、、 施例中，第二 平面垂直。第 平面垂直，其 在熱源中達成 液體通過迴路 統尚包含至少 交換器。 層尚含複數個 二層尚包括複 中該入口及出 系統，其可控制熱 以供控制熱源之溫 上與熱交換器接 液體，該介面層構 一支管層，其沿至 口路控移除出口之 溫度均一性。系統 。該至少一幫浦耦 一熱拒斥器耦合至 入口液體路徑，其 數個出口路經，其 口路徑安排為彼此 1295726 五、發明說明（4) 平行。在另一實施例中， 、 徑，其構型與第一平面垂=一】尚包含複數個入口液體路 體路徑，其構型與第—面二第二層亦包括複數個出口液 此為不平行關係。在另—^ ^ 中該入口及出口路徑彼 準，其有至少一第-埠，·第二層尚包含第-位 具有至少一第二埠之第二/立構傳輸液體至第一位準至 位準傳輸液體至第二蜂了 = f二第二位準之構型為自第〜 液體分別流動。 立中之液體與自第二▲準中 以上實施例中，液 轉移。液體沿至少一液體路轸二相或單相與二相間之 該路徑構型為可施加理押 = 括一長度尺寸及一液壓^ ^甘 至液體❶液體路徑包 尺寸變化。液體尺寸為可喟敕^ ^液壓尺寸隨流體長度 業條件之改變。本發明。:^應熱交換器中—或多作 定位置至少-理想特性。；偵測沿液體路徑之預 理想區至第一流通路徑。躲I V ^沿熱父換表面之第一 二理想區至第二流通路徑液導向沿熱交換表面之第 各自獨立流動。熱交換表面中之：：：徑與第二流通路徑 具有理想熱傳導率以控制孰阻抗。1二，選，區之構型可 可包括複數個熱轉移裝置二1丄，二^二換器表面之構型 轉移'置:轉移。熱交換表面之一部分被粗糙至一理相粗 糙度以控，至少-液體及熱阻抗。至少一轉移裝置尚包括 -柱體’-微通遏及/或一微多孔結構。熱交換表面包 理想數目之熱轉移結構配置在每一單位㈣，

1295726 五、發明說明（5) 體之液體阻抗。在一實施例中，液體阻抗以選擇微多孔結 構中之適當微孔尺寸及適當之微孔容積分數而最佳。在另 一實施例中，液體阻抗以選擇每單位面積之適當柱體數目 及適當之柱體容積分數而最佳。在另一實施例中，液體阻 抗以選擇至少一微通道之適當液壓直徑而最佳。熱轉移裝 置有一長度尺寸，其可為最佳以控制對液體之液體阻抗。 熱轉移裝置之至少一部分之尺寸予以最佳化以控制對液體 之液體阻抗。或者二或多個熱轉移裝置間之距離予以最佳 :匕：；制液=阻抗。或者，一塗層加在至少-熱轉移裝 以控制至少一熱及液體阻抗。至少-熱 r。：ΐ ί:i Γ 予以最佳化以控制熱及液體之阻 二 乂 w體止兀件沿液體路徑構型，直中至少一 體阻止元件可控制阻抗。 ，、甲玍夕 机 液體壓力加以調整，以押f；者’沿液體路徑之預定位置之 亦可在流體路徑之預定^番，夜體之瞬時溫度。液體之流速 度。 、 置加以調整以控制液體瞬時溫 本發明其他優點及特 ^ 之詳細說明後可更為清楚在檢討以下較佳及備選實施例 本發明詳細說明 通常本發明之一閉八。 操作以捕捉自熱源由液迴路液體系統與一熱交換器共同 區域而產生熱能。特通過與熱源接觸之介面層之選擇 介面層中之特殊區域，=丄液體可被導向一或二相流體至 差，而能維持熱交換哭:部熱點及降低跨熱源之溫度 此外，達到涵蓋最

第12頁 r攻佳壓力降 1295726

五、發明說明（6) 小溫度梯度之溫度均 性 ’該溫度梯度係在任何埶 動發生。此外，在熱源中達到溫度均一 」源中自 蓋最小之溫度梯度，如第1 B圖所示。因、去…、…點時涵 囚此，達到、、田 性包括降低熱源中之較熱_，較溫區域及較冷^ ^ 之溫度差。如下所述，熱交換器及本發明之閉合迴= 利用不同設計概念及控制方法以達到熱源之溫度均—=扁 對精於此技藝人士甚為明顯，雖然本發明之微通道熱 交，器之說明及討論與在一裝置中冷卻熱點位置有關，^亥 熱交換器亦可用於在一裝置加熱一冷點位置，以達到熱源 中溫度均一性。應注意，雖然本發明以一微通道熱交換器 說明，本發明可用於其他應用，並不限於本處之討論。 第2 A圖說明密封閉合迴路冷卻系統3 〇之略圖，該系統 包括本發明之熱交換器1 〇 〇。此外，第2 B圖說明另一密封 閉合迴路冷卻系統3 〇 ’之略圖，該系統包括微通道熱交換 裔1 00’ ，其具有多個埠1 〇8(，i 〇^耦合至多個幫浦32，及一 變向活瓣33’ 。變向活瓣33,及多個幫浦32,供應一個以上 之液體流至熱交換器100，。應瞭解，系統30，30,亦可併 入’未示於圖中，更多組件而不限於所示之構型。 如第2A圖所示，液體埠108，1 09耦合至液體線38，該 線搞合至幫浦3 2及熱凝聚器3 0。該幫浦3 2將閉合迴路3 0中 之液體幫出及流通。在一實施例中，一均勻恆值量之液體 流經各液體埠1 0 8r，進入及排出熱交換器1〇〇。或 者’可變液體流量經熱交換器1 0 0，之入口及出口埠1 〇 8， 1 09在一定時進入及排出。此外，如第2Β圖所示二或多個

第13頁 1295726___ 五、發明說明（7) 幫浦3 2，提供液體經一或多個活瓣3 3，至數個指定之入口蜂 1 0 8。甚為明顯，第2八圖及第28圖所示之結構僅為代表 性。任何數目幫浦及液體埠可被提供v 如第2A-2B圖所示’一或多個偵感器130耦合至熱交換 器100及/或熱源99 亥積感态130提供熱交換器10Q之作業 條件資訊至一動態偵感及控制模組34。控制模組34轉合至 幫浦3 2 ’及/或熱交換器1 0 0 ’，以動態控制進入及排出熱交 換器1 0 0 ’之液體流速及液體量，以響應自一或多個摘感器 1 3 0接收之關於熱改變之資訊，熱點位置，流速，液體溫 度’液體壓力及系統3 0之一般作業之資訊。例如，控制模 組34開始二幫浦32,之作業以響應一熱點位置中熱量I之增、

，。應注意’偵感及控制模組3 4可應用在二冷卻系統，如 第2A - 2B圖所示。 V =佳瞭解本發明之設計觀念及方法，纟閉合迴路液 对^之太恭3〇,中利用數個熱交換器，及構型為包括以下 細；揭示特性。以下說明之每一熱交換器特點及 提出，伊，^同專利申請序號Cool_01301，2〇〇3，1〇，6 方法及^置Γ供冷卻一生熱裝置之有效垂直液體輸送之 藝人士甚為明顯亥，專士利以參考方式併入此間。對精於此技 交換器，可應用本發明不限於序號Cool — 〇1301說明之熱_ 器。 〜 於任何其他適當熱交換器或所用之吸熱 介面層1〇2(箓 換能力至以適參、t 4A圖）較佳與熱源接觸，及提供熱交 ▽部熱源9 9。或者’介面層1 〇 2與熱源統

第14頁 1295726 五、發明綱⑻ 一 a 起為組件。或者，介面層102併入熱擴張器（未示 出），熱擴張器可耦合至或與熱源統合一起。熱交換器1〇〇 之介面層102可使液體流通其上。介面層1〇2可使自、熱源99 經傳導及對流傳輸熱至液體。介面層包括任何數目^相似 或不同之熱轉移裝置，如下所討論。應注意，精於此技藝 者甚為明顯，熱轉移裝置不限於以討論之形狀，可併入二 他適當形狀及設計。、y/ 八 第3A圖說明本發明具有數個微通道丨1〇配置其上之介 面層102之透視圖。微通道丨1〇可使液體沿全介面層及/或 介面熱點區之選擇熱點位置實施熱交換，以冷卻熱源99。 微通道壁110自介面層之底表面垂直延伸，及較佳構型為% 平行如第3 A圖所示。或者，微通道壁丨丨〇構型為非平行。 第3B圖說明本發明具有數個不同熱轉移裝置於其上之 介面層302之透視圖。介面層1〇2，包括多個微通道1〇9，其 中之二通道為相同形狀及一通道111有一部分延伸較其他 部分為高。此外，介面層1〇2，包括不同高度配置其上之 個柱體132，134。如第3B圖所示，柱體134自介面層3〇2之 底表面垂直延伸至一預定高度，甚至為介面層1〇2，之全言 度。柱體132垂直延伸較柱體丨34為少之量。柱體134可有巧 任何形狀包括但不限於方形（第3B圖），菱形（未示出），浐 圓形（未示出），六角形（未示出），圓形或其他形狀。介 層可有不同形狀柱體之組合。此外，第3B圖說明配置在介 面層1 0 2 ’之底表面之微多孔結構丨3 6。 ；丨 較佳為，本發明之熱交換器1〇〇較熱源99為大。在熱

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1295726 五、發明說明19) 父2裔1 0 0較熱源9 9為大之情況下，將存在一突出部分。 該犬出尺寸為熱源99之外壁與熱交換器1〇〇之内液體通道 壁之間之最遠距離。在較佳實施例中，該突出尺寸之範圍 在及包括0-5mm單相，及〇 — 1 5_二相液體。此外，本發明 之介面層102較佳有一厚度尺寸在及包括〇·3 —〇7min單相， 二相液體為0. 3-1. 〇mm。 在熱父換器之實施例中，其利用微多孔結構丨3 6配置 在介面層1 0 2上’該微多孔結構丨3 6之平均微孔尺寸在及包 括1 0-20 0微米單相及雙相液體。此外，微多孔結構136之 多孔性在及包括5 〇 %至8 〇 %單相及二相。微多孔結構1 3 6之 高度在及包括0.25-2.00mm單相及二相。 在一實施例中，其利用沿介面層1〇2之柱體132，134 (以下稱為132)及/或微通道109，m，113(以下稱為 109)，本發明之該介面層1〇2有一厚度範圍在及包括〇.3 一 〇· 7mm單相液體，雙相液體為〇· 3-l 〇mifl。此外，至少一柱 體1 3 2之面積範圍在及包括（1 〇微米）2及（丨〇 〇微米y單相及 二相。此外，至少二柱體132及/或微通道1〇9間之分隔距 離之面積在及包括10-150微米單相及二相。微通道1〇9之 I度尺寸在及包括10 - 1〇〇微米單相及二相。微通道丨〇9及/ 或柱體132之咼度尺寸在及包括50-800微米單相液體，及 50微米至2mm供二相液體。對精於此技藝人士而言，其他 尺寸亦屬可行。 例如第3%圖所示，介面層102”包括數組矩形翼片 1 36 ’其與其各別組成徑向配置。此外，介面層302包括數 1295726 五、發明說明（10) 個fe體1 3 4配置在矩形翼片1 3 6各組之間。甚為明顯，介面 層102可包括一型式之熱轉移裝置或不同熱轉移裝置之組 合（即，微通道，柱體，微多孔結構）。 、、 i )介面層102較佳有一高熱傳導率，其可使熱源99盥沿 介面層302流動之液體間之溫度差最小。介面層較佳由具 有高熱傳導率l00W/mk之材料所製。熱轉移裝置較佳具 至少為10W/mk之熱傳導率特性。但對精於此技藝人士甚為 明顯，介面層102及熱轉移裝置可具有較佳量之熱傳導率’、、、 ^多或少之熱傳導率，但不受限於此。關於介面層及埶傳 ¥裝置之細節揭示於共同專利申請序 2 0 0 3、γ 10，6提出，標題為”供冷卻生熱裝置之有效垂直液 體輸达之方法及裝置，，，該專利以參考方式併入此間。 本發明之冷卻系統3 〇 (第2A圖）及熱交換器丨〇 〇利用各 種方法及叹计以達到溫度岣一性，及有效冷卻熱源g g，中 之空間及時間上之熱點。第4A圖說明本發明熱交換器i 〇 〇 ;4A圖所示，支管層106之頂奏面，分立體以 二：在支管層106本體中之通道ιΐ6手指部ιΐ8， 置之。熱源99，中產生更多熱之位置及包圍該位 备曰7 m ^ ;丨面熱點區，而熱源99中之產生較少 熱：ϊ之位置被指定為、、w赴r 干户衍目，里區。如第4A圖所示，熱源99’顯 不在位置A及B具有執愛上卜 化人 μ ……、占^。如第4Α圖所示，介面層1〇2包 括介面熱點區A，其位於刼 ^ ^ 赴π ^ # +為熱點位置A及介面熱點區B之上， σ亥熱點區配置在熱點位置B之 如第4 Α圖所示，访轉句 /夜體攻初經入口埠1 0 8進入熱交換

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态，但一個以上之入口埠亦可考慮。液體於是流入入口通 迢116。如第4A圖，第4B圖所示，自入口璋^沿入口通道 116流動之液體首先分支至手指部1181)。此外，繼續沿入 口通道11 6其餘部分流動之液體流動至各別手指部丨i8B， UL，液體經由至手指部118人而被供應至介面熱點 區A，其中該液體在z方向向下流動通過手指部n8A至中間 層104。液體於是經介面層1〇4 t之手指部1184流動，該介 面層位於手指部118A之下，最後流至介面層1〇2。該液體 ^佳沿微通運1 1 0傳輸如里_所示，並與熱源99，實施熱 又換。加熱之液體於是以z方向通過導管105B向上傳輸至丨 出口手指部120A。 同理，液體以Z方向通過手指部丨丨8 E及丨丨8 F向下流至 中間層104。液體於是以Z方向通過入口導管1〇5(：流至介面 ，102。加熱之液體於是以z方向自中間層1〇2通過出口導 管105D向上流動至出口手指部12〇E及12〇1?。該熱交換器 100經出口手指部12〇將在支管層1〇6中之加熱液體移除， 出口手扣部120與出口通道122相通。出口通道122可使液 體經一或多個出口璋i 09流出熱交換器i 〇〇。^〆 第5圖說明本發明熱交換器2 〇 〇之另一實▲例之透視 圖，。如第5圖所示，熱交換器2〇〇分為數區，視沿熱源 " 本體產生熱之量而定。分開之區由垂直中間層204及/ 或介面層202中之微通道壁210所分隔。或者，介面層2〇2 中區域由垂直壁分開，其沿介面層與中間層2 〇 4之間延 伸，如第5圖之虛線所示。但，對精於此技藝者甚為明

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五、發明說明（12) 顯，第5圖中之總成不限於所示之構型，僅為舉例目 熱源99在A位置有一熱點及一溫點於β，位置立 Α’中之熱點較位置Β’之溫點產生更多熱。甚為明顯，敎源 99可在任何位置及時間有一個以上之熱點及/或溫點。’、 準此，更多液體及液體流之較高流迷可提供至熱交換器 2 00中之熱點區Α，，以適當冷卻位置A，。甚為明顯，雖^ 介面熱點區Β，顯示較介面熱點區Α，為大，介面熱點區α,”、、， β及熱父換器2 0 0中之任何其他介面熱點區彼此間可為任 何形狀及構型。在一實施例中，熱交換器2〇〇耦合至二 多個幫浦如第5圖所示，每一幫浦32,（第2Β圖）提3供其一 或多個液體迴路於熱交換器2〇〇中。或者，每一幫浦 3 2’（第2Β圖）貢獻至可活辦3 3,控制之液體迴路。在另一奋 施例中:熱交換器2 0 0耦合至一幫浦32(第以圖）〆 貝 、、如第5圖所示，液體經液體埠2〇8Α進入熱交換器， 亚被沿中間層2〇4Α之流動導向介面熱點區a進入導管 =5A。液體於是以z方向自導管2〇5A向下流動進入介面層 2之介面熱點區A。液體在微通道21 0A之間流動，因此曰， 位置A’之熱經介面層202中之傳導而轉移至液體。加埶 液體沿^面熱點區A，介面層202流動向出口埠2〇9A，^體 在該處流出熱交換器2 0 0。精於此技藝者瞭解，任何數目_丨 之入口埠20 8及出口埠2〇9可供一特殊介面熱點 面熱點區使用。 ▲ ;1 置A， 同理^第5圖中之熱源99,在位置β，有一溫點，其較位 產生較夕之熱。經璋2 0 8 B進入之液體被沿中間層2 〇 4 β

第19頁 I295726 五、 發明說明（13) 以Γ@介s人點β’區’流至進人導f 2Q5B。液體於是 R ° /;,L下進入液體導管205Β介面層202之介面熱點區

B。液體流動並沿微通道21〇傳輸，因此，熱源在位置B，產 之熱被轉移至液體。加熱之液體沿介面熱點β，中之全介 面層2^4Β机動’及以z方向經中間層2〇4中之出口液體導管 205Β流向上方至出口埠2〇9Β。液體於是經出口埠2〇9β流出 熱交換器2 0 0。 \J 在一實施例中，熱交換器200耦合至閉合迴路系統30 (第2A圖)中之一幫浦32。在另一實施例中，熱交換器2〇〇 耦合至多個幫浦32’ ’ 一組輸入埠2〇8八及輸出埠2〇9A耦合 至一幫浦（幫浦1)，而另一組輸入埠208B及出口埠2〇98耦 合至另一幫浦32(幫浦2)。或者，活3,（第2β圖）可導引 不同量之液體至埠208Α及208Β。 熱父換器2 0 0在一實施例中設計可保持流量之理想部 分分開，俾自一幫浦之液體不致與自另一幫浦之液體混 合。因此，熱交換器20 0中有一個以上之獨立液體迴路流 通。特別是’第5圖中之熱交換器2()()有_獨立液體迴路至 介面熱點區Α’，及另-獨立液體迴路至介面熱點Β，。如 以下詳述，熱交換器200中之獨立迴路係用達成溫度均一 性及有效冷卻熱源99’中之熱點。獨立液體迴路可用以供 應恆量之液體至一或多個介面熱點區及介面層之其餘 分。 〇 第6圖說明本發明熱交換器30。另—實施例 〆 第6圖中之支管卿包括三各別位準。支管層3〇6特：包 1295726

五、發明說明（14) 括流通位準304，入口位準3 08及出口位準3 流通位準304，而介面層3 02直接耦合至入口位不: 第6圖之箭頭所示，冷卻之液體經出口 0 , c ^ 饥羊312中之入口埠 315進入熱交換器3〇〇。冷卻之液體由入口 =口：準3〇8中之入口埠液體之後進入走廊32〇'及以； 方向經流通位準304入口孔隙322向下流至 谊7 /¾ ό \J L· ° 但入口走廊320中之冷卻液体不與排出熱交換器3〇〇中之加 ，之液體混合或接觸。進入介面層3 0 2之液體與固體材料 貝她熱父換，及吸收熱源9 9產生之熱。入口孔隙3 2 2及出 口孔隙3 2 4之安排可使自每一入口孔隙3 2 2至相鄰出口孔隙 3 2 4沿介面層3 〇 2之液體傳輸一最佳較短之距離。入口孔隙 與出口孔隙間之最佳距離可降低其間之壓力降及保持有效

冷卻熱源9 9。加熱之液體於是以z方向，自介面層3 〇 2經數 出口孔隙324通過入口位準308，向上傳輸至出口位準312 中之出口走廊328。或者，加熱之液體以Z方向自介面層 302向上傳輸直接至出口位準3丨2中之328。加熱之液體進 入出口位準3 1 2中之出口走廊3 2 8後，流向出口埠3 1 6再流 出熱交換器3 0 0。加熱之液體不致與進入支管層30 6之任何 冷卻液體，在排出熱交換器3 〇 〇時混合或接觸。甚舞明 顯，液體如第6圖中箭頭所示之流動亦可反向。 第7A圖說明本發明熱交換器之另一實施例之透視圖。 第7A圖中之支管層40 6包括複數個交織或交叉之平行液體 手指部411，412，其可使單相及雙相液體流至介面層 402，而不致在熱交換器4〇〇及系統3〇，3〇,（第2A - 2B圖）中

第21頁 1295726 五、發明說明（15) 卷生大壓力IV 在另一貫施例中，入口手指部4 1 1 與出口手指部4 1 2在熱交換器4 〇 〇交互安排。 作業中，液體在液體埠4〇8進入支管層4〇6並傳輸通過 通道414流至液體手指部或通道411，液體進入入口手指部 4 1 1之開口及以X方向流動手指部4丨i之全長，如箭頭所 示。此外，液體以z方向向下流至介面層4〇2。如第7A圖所 示，介面層402中之液體以χ&γ方向沿底表面橫向流動， 並與熱源9 9貫施熱父換。加熱之液體經以ζ方向向上流經 出口手指部4 1 2排出介面層4 〇 2，由出口手指部4丨2以χ及丫 方向傳輸加熱之液體至支管層4〇6中之通道418。液體於是 沿通道4 1 8經流出埠4 〇 9而排出熱交換器。 ’丨 如上所述，閉合液體迴路3〇，3〇,（第2Α —2β圖）及熱交 換器100可構型為冷卻熱源99中之熱點及/或達到熱源99中 全，溫度均一性。在一實施例中，本發明經由應用液體之 較高流速及/或較冷液體至介面熱點區而有效冷卻該埶 ，。此點已與熱交換器100，20 0，3〇〇，4〇〇於第4 — 7A、圖中 說明如上。為清晰理由，當提到以上討論之熱交換器時， 以^討論將參考熱交換器丨〇〇。但，如需要提及特殊熱交 換器時’對應該熱交換器之參考號碼將予註明。 達到熱源9 9中溫度均一性及有效冷卻熱點之方法為控4 =熱交換器ί〇0中液壓及熱阻抗。或者，另一方法以降低 溫度差友達到有效冷卻熱點為將熱交換器丨〇 〇構型為使其 在沿支官層106，介面層102及/或中間層104具有可變液壓 阻抗。或者’另一降低溫度變化及達到熱源99中溫度均一

第22頁 1295726 五、發明說明（16) ----- 性之方法為利用多個幫浦或傳輸不同量之液體流自一 個幫浦，以獨立冷卻介面層丨〇 2中特定理想區域。/夕 第8 A圖說明經熱交換器流通之液體遭受之液壓或 阻抗之圖形。在第4A圖之例中顯示，熱交換器1〇〇有一// 面熱點區顯示於圖形之左側，經一介面溫點區顯示於圖形 之右側。對精於此技藝人士甚為明顯，第8 A圖中之阻抗圖 之討論亦可應用於任何其他熱交換器，而不限於第“ ^ ; 之熱交換器100。雖然第8A圖中僅顯示一熱點及温點阻°抗 分支，應瞭解，任何數目之熱點及較冷點分支均可考虞 如第8 A圖所示，液體經入口 5 〇 〇進入及流經支管層"丨〇 6 (第4 A圖）。支管層1 〇 6中液體路徑之特性及構型具有原始 液壓阻抗’以R hqT-MANFqLD502 及R WARM_MANIFQLD504 代表（/換言 之，液體在流向介面層1 〇 2時在支管層1 〇 6受到 HOT- MANIFLD 5 〇 2及R WARMJANIFOLD 5 〇 4。同理’液體流經中間層1 〇 4 (第 4A圖），在中間層104中之液體路徑之構型固有某些液壓阻 抗’以R h〇t_intermediate 5 0 6 及R WARM_INTERMEDIATE 508 代表。因此，夜 體在k向；丨面層102日^*受到阻抗R HCT_INTERMEDIATE 50 6及R WARM_ INTERMEDIATE 5 0 8。液體流至及沿介面層1 0 2 (第4 A圖）流動時，介 面層1 0 2中液體路徑之構型受到某些阻抗，以R Η()τ_ INTERFACE 5 1 〇及R WARM-INTERFACE 512代表’液體在介面層102中受到f 阻抗R HOT-INTERFACE 5 1 〇及R WARM-INTERFACE 512。加熱之液體於疋向上 流動通過中間層1 0 4及支管層1 〇 6，因此加熱之液體受到随 抗R h〇t-inte_diate514 ’R warm_int_ediate 516 及R HC)T_MANIF〇LD518 ’ 及 R 520於中間層104及支管層106中。加熱之液體於

第23頁 1295726 五、發明說明（17) 是經出口 5 2 2流出熱交換器1 〇 〇。 第8B圖說明液體在流通熱交換器丨〇 〇時所受到之液壓 阻抗之阻抗圖。雖然第8B圖僅顯示一個熱點及溫點阻抗分 支’應瞭解任何數目之熱點及溫點均可考慮。第8 B圖中之 阻抗圖觀心上與第8 A圖之阻抗分支相同，雖然二個液體幫 浦耦合至熱父換1 〇 〇。如第8B圖所示，幫浦工使液體流通 至熱點’而流通至介面熱點區之液體在熱交換器中受到各 別阻抗。同理，幫浦2流通液體至較冷區（溫點），流自及 至較冷區之液體在熱交換中受到各別阻抗。

關於第8 A圖，本發明之熱交換器丨〇 〇可構型為使液壓 及熱阻抗可獨立或集體受到控制，以降低溫度差及達成熱 交換器中之溫度均一性及有效熱點冷卻。例如，系统 30’（第2B圖）中可利用多個幫浦，因此較多較冷液體被傳 輸至熱點區，及較少及/或較溫液體傳輸至溫點區。因 此，熱交換器100構型為沿熱點分支具有一較低液壓阻抗R h〇t-MAnIF〇ld5 02，R h〇tmntermediate 5〇6，R _—⑽㈣似51〇，而熱交換 器之構型分支具有較高之阻抗R ，R WA.=麵1ate:^ 傳輪，熱點之液體受到較溫區為佳之熱交換及熱吸收，如 以下洋細說明。 ^此點特別顯示於第5圖之熱交換器2 0 0及第8B圖中之阻 ，其中’ 一幫浦（幫浦1 )流通液體至介面區A，另一幫 敍六捣通液體至介面區B。雖然自多幫浦之液體可在 …又、时〇中之任何點混合，二液體線在熱交換器2 0 0中

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被保持分開。因此，在熱交換器2〇 〇中建立多個獨立之冷 邠迴路，因此熱源冷卻及疼體流特性可以控制以達到有效 冷卻及降低溫度變化。ν/ ^ 控制或改變液壓及熱阻抗之方法及設計將於以下詳 述。應注意，液壓阻抗可在熱交換器中之任何層或位準加 以控制，熱阻抗可在介面層加以控制。此外，對精於此技 藝者甚為明顯，任何組合之方法及設計均可併入系統及熱 父換為中’以降低溫度差及在熱源9 9器中達到溫度均一 性。 X - - 支管層1 0 6及中間層1 〇 4中之各別特性及設計可獨立戋· 集體改變’以控制熱交換器1 〇 〇中之液壓阻抗。支管層6 * 中’手指部118，120及通道116，112之形狀及剖面積^尺寸 加以配合以提供特殊液壓阻抗。在中間層丨〇 4中，導管1 〇 5 之形狀及剖面積尺寸加以配合以提供特定理想之液壓阻 抗。例如，支管層1 〇 6中之特別手指部11 8，1 2 〇較佳具有 一較大剖面積尺寸於介面熱點區上方位置，在溫介面區上 方之該手指部1 1 8，1 20有一較小剖面積尺寸。此種剖面積 變化可改進熱點區之冷卻能力。如第4B圖所示，通道 、 116，122之液壓尺寸或寬度可沿支管層1〇6之長度上予以 變化。在一實施例中，通道116，122之較大液壓尺寸位於· 介面熱點區之上，通道116，122之較窄液壓尺寸位於較冷 區之上。因此，通過熱點之液體流較通過溫點之液體流^ 任何時間為多。在一實施例中，如第4B圖及第7B圖所示， 通道及/或手指部具有固定或可變液壓尺寸，該等尺寸係

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永久設計於支管層106中。或者，可變液壓通道及/或手指 部可動態調整，如以下所詳述。./ 手指部118，120及通道116，122冬垂直尺寸亦可為可 變以配合熱源99中之熱點冷卻及溫度均一性。支管層1〇6 中之通道116，122及手指部118，120具有較長側壁^使更 多液體直接垂直傳輸至介面層。對照之下，支管層丨〇6中 之手指部並無垂直壁，其向下延伸至介面層1〇2以使更多 液體跨介面層水平傳輸直接衝擊介面層丨〇2。例如，在介 面熱點區上方之手指部1丨8，丨2 〇之一部分具有較特殊手指 部11 8，1 2 0之另一部分為長之側壁。因此，較長之側壁可 使更多液體更直接加在介面熱點區之集中區，而較短之側 壁可使液體加在介面層之較大區域。應注意，上述改變手 才曰=118，120及通道116，122之尺寸之討論亦可應用在其 他實施例中，並不限於上述討論之實施例。 此外’熱交換器1 〇 〇亦可設計為控制介面層丨〇 2中之液 體阻抗R INTERFACE以適應熱源99之溫度均一性及熱點冷 部2較佳為，介面層丨〇2中之熱轉移裝置，其位於介面熱 點區之上或附近，應具有較介面層丨〇 2其他區之熱轉移裝 置為少液壓阻抗。因此，更多液體可通過介面熱點區，較 通過介面層之其他區在任何時間為多，因為較少液壓阻抗 出現在介面熱點區。 介面層102中一液體路徑之液壓阻抗彳由熱轉移裝置‘ 之’夜壓尺寸隶佳化予以控制。例如，微通道11 0之液塵直 徑為可控制，以控制沿微通道1 1 0長度之液體流速。因

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此’介面層1 02令之一或多個微通道在介面熱點區較微通 ^ 1 1 0之其餘σ卩分有較大之直徑。因此，較大直徑之微通 這110較具有更大阻抗之小直徑之微通道11 0可使更多液體 傳輸至介面熱點區。或者，柱體134之配置彼此分開以便 在液體沿^面層流動時，控制液壓阻抗之量。因此在介面 熱點區之每一柱體134可配置在較溫點區上方之柱體更遠 處、’，在固定時間，流過介面熱點區之液體較流過溫點區 者為多。甚為明顯，液壓直徑之尺寸應予以最佳化，因介 面層102中建立之壓力降之量及熱轉移裝置提供之傳導之 表面面積之量。 一 沿介面層1 之液體路徑中之液壓阻抗，如使液體路 徑，度最佳化則可改變。盡人皆知，液壓阻抗之量隨液體 路心·長度增加而增加。因此，液體路徑長度可予以最佳— ^匕’以使沿介面層丨〇2之液壓阻抗最小，同時維持液體之 C力特性。在一例中，位於介面熱點區之微通道11 〇 與值於溫熱點區之微通道具有較小之通道長度。因此，液 體傳輸於介面熱點區之液體較沿通道1 1 〇傳輸一較短距 離’及在排出介面層之前受到較少之液壓阻抗，而較長微 通道11 0迫使液體傳輸一較長距離，及在沿介面層流動^夺 使，體逐漸加熱。應注意，雖然液體路徑長度為單相液體 而最佳化，微通道1 1 〇之長度亦可增長以誘導二相液體— 流，如以下詳述。 在另一實施例中，熱交換器1 0 0可構型為控制介面層 1 〇2中之熱傳導率特性，以配合熱源中溫度均一性及熱^

第27頁 1295726 五、發明說明（21) 冷卻。上述之熱傳輪裝置 輸熱至液體之能力 之可構型為控制自熱傳輸裝置傳 構型A且右,入am因此熱傳輸裝置及界面層102本身可 稱i為具有在介面層中吝個/ 率，&入置，其具有較高之熱傳導 年心；丨面層102之其他位置為高。 在介面層102及埶僂輪奘罢7 用，Α ^ ® έ i t似、 羞置中之控制熱傳導率之應 用為利用自具有對應熱傳導率值之適當材料。例如益任 ::之熱源99將在中心產生較高熱通量如ιβ所示。為 、 /又巧 『生，如苐1B圖所示，介面層102 及/或熱傳輸裝置予以形成卩提供較高傳導率於介面層！ 〇2 之中〜。此外’介面層1 〇 2及/或熱傳導裝置〗丨〇之熱傳導 特性自申心逐漸降低，故全熱源99得以均一之溫度冷卻。 此外，熱父換益1 〇 〇中之熱阻抗亦可由選擇性調整介 面層102中之熱傳導裝置之表面與體積比值而予以控制。 增加裝置或介面層102本身之表面與體積比值，裝置及/或 介面層102之熱阻抗得以降低。在介面層1〇2中增加表面與 體積比值之一例包括，構型介面層102使具有單位面積之 較面熱傳輸特性密度。如第3 B圖所示，微通道1 1 Q，1 1 1之 位置彼此相近，而微通道11 3則與微通道1 1 0，1丨丨遠離。 微通道11 G及11 1將可提供較遠離之微通道1 i 3較少之熱阻 抗至液體，此係因為介面層102’中之熱傳輸裝置之較大表 面與體積比值之故。在一應用中，其中之微孔結構丨3 6 (第 3 B圖）配置在介面層1 〇 2 ’之上，微孔結構之熱阻抗由利用 較小之微孔尺寸而降低。 如第3 C圖之另一例中，熱源9 9在每一角落有一熱點。

第28頁 1295726 五、發明說明（22)~" _ " ^ ' "" 因此，介面層102，在每一角落有一介面熱點區，如第3C 圖所不。介面層1 〇 2 ’，可構型為沿介面層丨〇 2，，之外角落降 低熱阻抗’以達成熱源9 9中之溫度均一性。介面層 1 02’，因此有多個柱體134位於接近底表面丨〇1之外邊緣， 因而％小密度之柱體1 34位於接近中心之處，如第；3C圖所 示。較大密度之柱體134因此提供較大之表面與體積比值 及在介面層1 0 2 ,之外角中較低之熱阻抗。應注意第3C圖 之設計僅為舉例，並不限於所示之設計。應注意，柱體 1 3 4之尺寸及體積可予以最佳化以使沿介面之液體阻抗不 致較熱阻抗為大。 在介面層1 0 2中增加表面與體積比之另一例為設計熱，丨 轉移裝置110在或接近介面熱點區，使其有一垂直尺寸大 於"面層102中之其餘面積中之其它裝置之垂直尺寸。如 第3B圖所示，熱源99沿其本體之半有一大熱點。準此，為 達成99之有效冷卻，微通道ni及柱體丨34在接近介面層 102之前半處有一大垂直高度，而微通道U1及柱體132在 接近介面層102之後半處有一較小垂直高度。' 在二相液體想定中，熱轉移裝置之表面與體積比可由 修改該裝置之形狀’以使其有較大與液體接觸之表面積而 增加。例如，第9圖中之微通道6 〇 〇包括一縱向孔隙6 〇 4延· 伸進入壁6 0 0之一側。此外^ep包括一缺口 6〇6自6〇2 本體切割。微通道60 0中之扣液體提供更多之表面 積與液體接觸。同理，柱體602中缺口 6 0 6提供額外之表面 積與液體接觸。額外之表面積提供更多空間以轉移熱至液

第29頁 1295726 五、發明說明（23) 體，因此降低介面層中之敎日> <熟阻^几。自孔隙6 0 4及缺口 6 0 6之 額外表面積可降低過教及與古為咖 …、次徒同在熱點附近二相液體流之穩 定濟騰。甚為明顯，熱轉移裝置亦可具有其他構型以提供 增加之表面積至液體，及增加之表面特性於微通道6〇〇及 柱體6 02，第9圖中為範例。 在二相液體想定巾，熱轉、多裝置可構型為在需要更多 熱轉移之處，使熱轉移表面為粗糙至某一程度。粗糙之表 面可造成袋裝物以自其中液體起泡沫，因此沿表面之表面 張力保持氣泡於粗糙表面。例如，改變微通道壁1 1 〇之粗 糙度，沿微通道壁1 1 0之表面張力改變，因此增加或降低 啟動液體彿騰之蒸氣壓力數量。粗糙之表面需要較少之蒸 氣壓力以啟動沸騰，平滑之表面需要更大蒸氣壓力啟動I弗 騰。在二相液體中，介面熱點區需要沸騰以有效冷卻熱 點，如下所詳述。因此，熱轉移裝置110及介面層102可有 一粗糙表面以有效冷卻熱點。 介面層1 0 2中之理想表面利用傳統表面改變法，即施 加塗層於理想表面加以粗糙化。加在介面層丨〇2及/或熱轉 移裝置11 0之表面塗層可改變表面之表面張力。此外，表 面塗層施加後可改變接觸角，二相液體以該角與表面接 觸。表面塗層之材料最佳與加在介面層及/或熱轉移裳置 之相同材料，該材料具有熱傳導率10W/mk。或者，表面、塗 層之材料與介面層102之材料不同。 除改變熱及液壓阻抗以控制熱交換器之冷卻能力外， 熱交換器1 0 0亦可經由利用液體之溫度相關黏度特性達至,j

1295726 五、發明說明（24) 溫度均一性及 度隨溫度增加 之阻抗變小。 區更多液體， 在一實施 設計中 因此自 時，液 輸液體 黏度較 其他區 液體沸 加。在 液體加 施，設 轉移裝 如以下 中之理 。特別 熱點轉 體之黏 至介面 小之液 。雖然 騰及蒸 一實施 速而補 計液體 置之間 討論者 想區域 Π冷卻。如此技藝所熟知，多數 而降低，目此當液體溫度增加時，之黏 因此介面層1〇2中之較熱區自然、液體流 此係因為降低之液壓組抗及黏度之故較冷 ，中，本發明之熱交換器丨〇〇利用此。 ^之^ 取初導引液體至介面熱點區， 自使液體溫度增加。當液體溫度增加 ::低，例^，熱交換器1〇〇可構型為先傳 曰102,較熱區，以增加液體溫度。加熱而 體以較快之液體流速率傳輸至介面層丨〇2之 ^體已加熱以降低其黏度，液體之加熱可使 氣化，因而使沿介面層1〇2之壓力降大幅增 例中’熱交換器1 〇〇以限制液體流動及防止 償潛在之壓力降。此舉可利用不同方法實 路徑具有極窄之微孔，通道及/或空間於熱 或利用上述之多個幫浦。在另一實施例中， ’故意使液體沸騰以進一步冷卻介面層丨0 2 u ί另一貫施例中，本發明之熱交換器1 0 〇包括一内活 瓣，構以達到溫度均一性及實施熱源99之有效冷卻。熱交 換抑1 0 〇>中之内活瓣機構控制液體流至介面層1 〇 2中之選擇 區。熱交換器1 〇〇中内活瓣機構沿液體路徑之液壓及熱阻 ί + 系統3〇，3〇,（第2Α_2Β®)理想有效冷卻。對精 ； 只甚為明顯’熱交換器1 〇 〇之内活瓣機構可系統

第31頁 1295726 五、發明說明（25) 3 0，3 0 ’控制液體流速及流進熱交換器丨〇 〇之流量。此外， 内活瓣機構亦可利用以控制相特性及熱交換器丨〇 〇中之壓 力及黏度相關之液體特性。 第4B圖及第7B圖說明具有内活瓣機構其中之支管層 106，106’之另一實施例。如第4B圖所示，支管層log，包 括沿通道壁1 1 6 ’接近入口埠1 〇 8，之可膨賬活瓣1 2 4，，及另 一可膨脹活瓣1 2 6 ’沿入口通道11 6，之角落延伸。此外，支 管層106’包括一可膨脹活瓣128,於出口手指部之中。第4β 圖所示之活瓣124’ ，128,顯示可以膨賬，而活瓣126，顯示 可收縮。液體在活瓣1 2 4 ’’’ 1 2 8 ’受到較高阻抗，因為液 體通過降低之液體路徑尺寸。除限制液體流於活瓣124，位 置外，膨賬之活瓣124’亦可控制液體速度及流入入口通道 116’其於部分之液體量。例如，當活瓣124，收縮時，液體 在孔隙11 9 ’處之液體量將增加，因為在活瓣丨2 4，之液體路 徑尺寸增加之故。出口手指部12〇，中之膨脹活瓣128，亦可 控制液體流速及流量，其係傳輸至出口手指部12〇,其餘部 份之流量。第4B圖所示之活瓣126，活瓣124，提供較之^ 壓阻抗，雖然活瓣126,亦可膨脹以增加液體之液壓阻技^。 如第7B圖所示，支管層40 6，包括可膨脹活瓣424，， 428’耦合至入口、手-部411，之側壁。此外，支管層4〇6，包 括一可膨脹活瓣42d耦合至出口手指部412，之一側。隨然 第4B圖，第7B圖所示之活瓣顯示為完全膨脹或收縮，活瓣 4 2 4之一部分可彼此獨立膨脹或收縮。例如第7 β圖所示， 活瓣424’之一側膨脹而活瓣424，之另一側則收縮。對比之

1295726 五、發明說明（26) 下，活瓣第7B圖之活瓣426，實際上為膨脹，而全活瓣 4 2 8 ’為收縮。雖未示出，可膨脹活瓣係交互沿支管層中之 液體路徑及通道配置。雖未示出，一或多個活瓣可構型於 第6圖中之熱交換器3 0 0之孔隙322，324中。或者，可膨脹 活瓣可構型於中間層1〇4中之導管1 〇5中。或者，可膨脹活 瓣可沿介面層1 0 2構型。此外，活瓣可均勻沿壁表面配 置，如第7B圖之活瓣428’所示。活瓣可非均勻配置在壁表 面，如數腫塊或其他形狀突出物，其可各自膨脹或收縮。 各別突出物形狀之活瓣可交互使用以選擇性增加介面層 2之表面與體積比。應注意，固定及可變活瓣亦可用於 第6圖中之實施例，雖然並未示出。 在一實施例中，可膨脹活瓣為一形狀記憶體合金或差 =膨脹元件。在另一實施例中，可膨脹活瓣為一傳統或 ^活瓣。可知脹活瓣可由溫度驅動之雙材料所製，其 ^貞感溫度變化及自動收縮或膨脹以響應溫度差異。可ς 亦可由溫度氣動材料製成。活瓣亦可為一膽構型， 膨兩膨服ΐ數之可膨服有機材料。另一實施例中，可 ^ ::瓣為電谷性活瓣’其主動在收縮及膨脹狀態下偏轉 乂限制或傳輸液體至理想區域。 如上所述，冷卻系統3 0，q η ,,姑 器100中之偵感器13。以動態控制（用熱交換

圖)及/或熱交換器内或外多個幫浦32,、(第2B -特性，其中一或多個熱點位;^ :卩：熱源99亦有 而故找 ?. 夏因熱源9 9貫施之不同任務 而改變。此外，熱源99亦有一特 ^ ^ m ^个门饮韌 符ft，其中因熱源99實施之

1295726 五、發明說明（27) 不同任務而使一或多個熱點之熱通量改變。偵感器1 3 0提 供資訊至控制模組3 4，包括流入介面熱點區之液體流速， 介面熱點區及熱源99之介面層102之溫度及液體溫度。 為達成溫度均一性及有效控制冷卻熱源99以應付使空 間與時間之熱通量改變，系統3 〇，3 0，包括一偵感及控制 模組3 4 ’ 3 4 ’（第2 A - 2 B圖），其動態改變進入熱交換器1 〇 〇 之液體流量及/或液體流速以響應偵感器1 3 〇提供之資訊。 第2A圖及第2B圖說明熱交換器1〇〇，其具有多個偵感 器1 3 0 ’ 1 3 0 ’被置於其中以偵感熱源9 9之條件及提供其他 資吼至控制模組3 4，3 4 ’ 。在一實施例中，多個偵感器1 3 〇 置於介面層102中及/或熱源99中之任何理想位置。如第 2A-2B圖所示，偵感器130，13〇，及控制模組34，34，亦耦 合至一或多個幫浦32’（第2A-2B圖），偵感器13〇提供至控 制模組34之資訊主動控制幫浦32。複數個偵感器13〇，麵合 至控制模組34，，該控制模組34,較佳置於自熱交換器丨〇〇 =上游，如第2A-2B圖所示。或者’控制模組以配置在閉 二迴J系統3:中J任何位置。例如，一以低功率 時，將增加幫浦之輸出，因此造特二之溫度增加資訊 ^ ^ ( ,2B « ^ ^ ^ ^ 部多個活瓣之情況下，偵感哭丨3 〇，…、又、态1 0 〇内部和外 制液體之流量經-或多個活；至理2制模組38’亦可控 圖中可膨脹活瓣426,可構型為膨^熱點區。例如’第7B 13〇提#tfm。 &為私脹或收縮以響應偵感器

1295726 五、發明說明（28) __ 除上述方法及設計利用於义 1 0 0亦可利用壓力相關沸騰點 毛明之系統外，熱交換器 效熱源99中熱點之冷卻。視埶六件以達到溫度均一性及有 性，較佳使介面熱點區之液^人換器1 〇 〇中液體之流動特 以單相液體而言較佳為^ =到單相或雙相沸騰條件。 高流速傳輸至介面熱點區。以-上缚之設計將較冷液體以 之混合氣，有效冷卻熱點—方:^液體而言如蒸氣或液體 效控制熱點。盡人皆知，二柏^ μ使液體在熱點沸騰以有 没七士、x .. σι 0 , 、之體之溫度及沸點與液體之 歷力成正比。特別是，當液體ψ ^ ^ 及沸點增加。對比之下，液靜由 又 u ^ ^ 7 ^ 欣體中壓力降低時，液體之溫度 及’弗”、、占降低。熱交換器1 0 0利用此 αα , -v L V-^ / ^ ^ a ^ 〜用此一早相或雙相液體之壓 力/溫度現象以有效控制埶點，芬、各,χ w ”、、點及達到熱源99中之溫度均 一性0 以單相液体言，熱交換器丨00之構型為傳輸較低壓力 及溫度之液體至理想熱點區，因此熱交換器丨〇〇可同時傳 輸液體至介面層102之其他部方，其為相當高之壓力與溫 度。使熱點受到較低溫度液體之液體可有校冷卻熱點為理 想溫度，而較高溫度液體將冷卻溫點或較冷點至一理想溫 度。事實上，單相液體可由導引適當溫度之液體至介^層 1 〇 2中之理想位置，以在熱源9 9中達成溫度均一性，以有H 效冷卻該位置為理想溫度 以二相液體言，本發明之熱交換器1 〇 〇構型為利用上 述之相同溫度—壓力現象傳輸液體。特別是，本發明之熱 父換Is 1 0 0供應低壓液體至介面熱點區以有意製造一壓力

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降於介 體之加 係，液 此，熱 體至介 壓力之 點區接 降。結 顯，同 源9 9中 面熱點 速增加 體壓力 交換器 面熱點 液體至 觸時被 果，二 一理論 溫度均一性 區、。盡人皆知，二相液體之沸騰因為二相液 大幅壓力降。如上述之壓力—溫度關 之下降將造成與對應壓力降之溫度降低。準 1。〇〇可構型為傳輸已為相當低壓力之二相液 區。此外，熱交換器1 0 0可構型為傳輸較高 介面層102之較冷區。較低液體在與介面熱 加熱，並以較低沸點沸騰，因而產生壓力' 相液體為較冷及更有效冷卻熱點。甚為明 可應用於使二相液體變為單相液體以達到熱 一在另一實施例中，本發明之熱交換器1 〇 〇利用單相及 二相液體之多個作業點，以沿全熱源9 9之溫度均一性。第 2圖说明一耦合至微晶片之典型熱交換器中壓力降對液體 流速曲線圖。如第1 〇圖所示，沿介面層i 〇2流動之液體壓 力隨流速線性增加。當液體流速降低時，液體受到沸騰及 二相液體流動。當液體流速在沸騰時降低，液體壓力非線 性增加。此外，在較低流速時，液體壓力大幅增加，其中 較低流速之液體開始消失。 如上所述，液體壓力與液體溫度成正比。此外，如第 1 0圖所示，液體壓力與液體流速有關。因此，液體之溫度· 與沸點可經控制液體之流速及/或壓力而予以控制。

本發明之熱交換器1 0 0利用多液體條件以有效達成熱 源9 9中之溫度均一性。熱交換器丨〇 〇之構型可經由利用幫 浦3 2以操縱理想區域之液體而控制液體之冷卻效應（第2 A

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圖）。或者，熱父換器100可利用多幫浦32，（第2B圖），經 由操縱理心區域之/夜體流速及/或壓力以控制液體冷卻效 應0 熱父換器1 0 0特別控制理想液體路徑中之液體壓力及 流速，以在介面層102之特定區產生不同之理想效應。如 第10圖中曲線，以流速低於30ml/分鐘實施熱交換之液體 流將受到二相流動。對比之下，以流速高於4〇ml/分鐘流 動之液體將為液體方式及保留在單相。例如，參考第5 圖，熱源99在位置A有一熱點區及在位置β有一溫點區。在 此特例中，熱交換器2GG不允許流人介面熱點區八之液體與 流入介面熱點區B之液體接觸。精於此技藝者瞭解，數液 體路徑不須分開。因此，所有液體流 1〇〇中之壓力及熱阻抗方式，使沿熱交換器二：=理 想增加或降低。應注意，此處討論之熱交換器200為舉例 目的，其可應用於任何熱交換器及熱源99中之任何數目 熱點或溫點。 、如上述之溫度與壓力關係，受到單相及二相間轉移之 液，流因液體彿騰產生之壓力降而降低溫度。準此，熱交 換為2 0 0傳輸—相液體至介面熱點A，及同時傳輸單相液體 士介面溫點B以使全熱源99為均一溫度。本發明之熱交換龜 器200可完成此效應，即以較低流速傳輸加壓液體至介面 熱點區A、，及以向同壓力而較高速率傳輸液體至介面溫點 區B即可達成。在本例中，熱交換器2 〇 〇以i ps 土，流速 2 0ml/分鐘傳輸液體至介面熱點區A，因此液體有二相特

1295726 五、發明說明（31) 性。同時，熱交換器2〇〇以1 psi，流速4Oml /分鐘傳輸液 體至介面溫點B，因此液體有一單相特性。 液體之流速以任何上述之液壓阻抗之設計與方法加以 控制。例如，介面層丨〇2中之熱轉移裝置以控制介面層丨〇2 之液體ML而支持不同流速。準此，手指部，通道及孔隙之 構型可予最佳化以控制液體流速。或者，熱交換器丨〇 〇之 構型為利用上述之控制液體流之熱阻抗，以提供液體之有 效熱轉移。或者，熱交換器1 0 0耦合至多個幫浦，因此多 個幫浦32’流通在熱交換器1〇〇中具有不同作業條件之獨立 ，體堤路。應注意，相同現象可應用於熱交換器1 0 0，使 '流速不變’而理想液體路徑之壓力可改變或加以控制以達 到相同效應。 本發明已以併入細節之特定實施例說明，以便瞭解本 發明之結構及作業之原理。特定實施例及細節之參考無限 制f f明申請專利範圍之意。精於此技藝者可瞭解，選擇 之貝％例可作修改以為說明目的而不致有悖本發明之精神 與範圍。

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圖式簡單說明 第1A圖說明具有多個熱點之熱源透視圖。 第1 B圖說明具有均勻加熱之典型熱源之溫度位置曲線。 第2A圖說明本發明併入微通道熱交換器之閉合迴路冷卻系 統之略圖。 第2 B圖說明本發明併入具有多個幫浦之微通道熱交換器閉 合迴路冷卻系統之略圖。 第3 A圖說明說明具有數個微通道配置其上之介面層之透視 圖。

第3B圖說明具有數個不同熱轉移裝置配置其上及不同尺寸 之介面層之透視圖。 第3C圖說明具有可變密度之數個微柱體配置其上之介面層 之透視圖。 第3D圖說明具有數個微柱體及翼片配置其上之介面層之透 視圖。 第4 A圖說明本發明耦合至熱源之熱交換器之實施例之立體 圖0 第4B圖說明本發明耦合至熱源之可變可移動手指部之熱交 換器之一實施例之頂視圖。 第5圖說明本發明熱交換器之另一實施例之立體透視圖 第6圖說明本發明熱交換器之另一實施例之立 第7A圖說明本發明熱交換器之另一實施例之 ° 第7B圖說明本發明搞合至熱源之可變可移動 部之執交 換器之一實施例之頂視圖。 a。 ’ 第8Α圖說明由-幫浦流通至本發明之熱交mu㈣量

第39頁 1295726 圖式簡單說明 之熱阻抗之略圖。 第8B圖說明由多個幫浦流通至本發明熱交換器之液體流量 之熱阻抗之略圖。 第9圖說明本發明具有立體特性之微柱體及微通道透視 圖。 第1 0圖說明液體經熱交換器流通之壓力與流速之圖解。 元件符號說明： 3 0、3 0 ’ 密封閉合迴路冷卻系統 100、100’、200、300、400 熱交換器 32、32’ 幫浦 34、34’ 、38， 控制模組 33， 、124， 、124，’ 、126’ 、128， 、424， 、426、426，、 4 2 8 ’ 活瓣 38 液體線 99、99’ 、99’ ’ 熱源 102、102，、102π、202、302、402 介面層 104 、 204 、 204Α 、 204Β 中間層 101 底表面 105、105Β 導管 105C 入口導管 105D 出口導管 i 106、106， 、30 6、40 6、406， 支管層 108、 108，、109、109’ 液體埠（入 口埠） 109、 111、113、210、600 微通道 110 微通道（熱轉移裝置）116’通道壁 1 16、122 通道 132、134 柱體 118 、118A 、118B 、118C 、118D 、118E 、118F 、120

第40頁 1295726 圖式簡單說明 手指部 119、 322 、 324 、 604 孔隙 120 > 120， 、 120A 、 120E 、120F 出 口手指部 122 出口通道 130、 13 0’ 偵感器 136 微多孔結構 204 垂直中間層 204B 全介面層 2 0 5A 、205B 導管 210A 微通道 A、A， 、B、B’ 位置（介面熱點區） 2 08A 、208B 輸入埠（入 口埠） 2 0 9 > 209A 、 209B 出口 埠 304 流通位準 308 入口位準 312 出口位準 315 入口埠 316 流向出口埠 320 入口走廊 322 入口孔隙 324 出口孔隙 328 出口走廊 408 液體埠 409 流出埠 411 入口手指部 412、 412’ 出口手 指部 414 ^ 418 通道 500 入口 502 ^ H0T-MANF0LD 504 ^ WARM-MANIFOLD 506 ^HOT-INTERMEDIATE 508 ^WARM-INTERMEDIATE 510 ^HOT-INTERFACE 512 ^WARM-INTERFACE 514 ^hot-intermediate 516 ^ WARM-INTERMEDIATE 518 ^HOT-MANIFOLD 520 ^WARM-MANIFOLD 522 出口 602 柱體 606 缺口 t

P

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Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 頃蜻委員明示，本_修正後是否變更原實t 1 . 一種控制與熱交換器之熱交換表面接觸之熱源之溫度之 方法，其中該熱交換表面大致上沿一平面對齊，該方法包 含： a. 傳輸一可選擇的、可變流量的第一溫度之液體至該熱 交換表面上的一或多個預定位置，其中該第一溫度液體與 熱源沿熱交換表面實施熱交換； b. 自熱交換表面傳輸第二溫度液體，其中該液體之傳輸 可最小化沿熱源之溫度差。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該液體為單相流動 條件。 3 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該液體為二相流動 條件。 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中該液體之至少一部 分在熱交換器中實施單相與二相流動條件間之轉移。 5 .如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一溫度液體及 第二溫度液體大致上與平面成垂直傳輸。 6.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含沿至少一液 體路徑傳輸液體，該路徑構型為可施加液體一理想液體阻 抗以控制液體於理想溫度。 7 .如申請專利範圍第6項之方法，其中該液體沿一戚多個 液體路徑傳輸，其中每一液體路徑包括一流體長度尺寸及 一液壓尺寸。 8 .如申請專利範圍第7項之方法，其中該液體路徑之液壓 尺寸隨流體長度尺寸變化。

   第42頁 1295726 w六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第8項之方法，進一步包含構型液壓尺 寸為可調整以響應熱交換器中之一或多個作業條件，其中 該可調整液壓尺寸經構型以用於控制液壓阻抗。 1 0 .如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含耦合裝置以 在沿液體路徑之一預定位置偵出至少一理想特性。 1 1.如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： a. 沿熱交換表面之第一理想區，導引流體之第一部分至 第一流通路徑； ； b. 沿熱交換表面之第二理想區，導引液體之第二部分至 第二流通路徑，其中該第一流通路徑與第二流通路徑分別 流動以隶小化熱源之溫度差。 1 2.如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含構型熱交換 表面中之一或多個選擇面積使具有理想熱傳導率以控制局 部熱阻抗。 1 3.如申請利範圍第7項之方法，進一步包含構型熱交換表 面使包括複數個熱傳輸裝置於其上，其中之熱轉移在液體 與複數個熱傳輸裝置之間。 1 4.如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含將熱交換表 面之至少一部分粗糙化至一理想粗糙度以控制液體及熱阻 抗中之至少一者。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中至少一熱轉移裝 置進一步包含一柱體。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中至少一熱轉移裝 置進一步包含一微通道。

   第43頁 1295726 >六、申請專利範圍 1 7 .如申請專利範圍第1 3項之方法，其中至少一熱轉移裝 置進一步包含一微多孔結構。 1 8 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中至少一柱體具有 一面積尺寸在及包括（1 0微米）2及（1 0 0微米）乏範圍。 1 9 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中至少一柱體具有 一高度尺寸在及包括50微米及2mm之範圍。 2 0 .如申請專利範圍第1 5項之方法，其中至少二柱體彼此 由一空間尺寸分開，該空間尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米範 圍。 2 1 .如申請專利範圍第16項之方法，其中至少一微通道有 一面積尺寸在及包括（1 0微米）2及（1 0 0微米）範圍。 2 2 .如申請專利範圍第1 6項之方法，其中至少一微通道有 一高度尺寸在及包括5 0微米及2 m m之範圍。 2 3 .如申請專利範圍第1 6項之方法，其中至少二微通道彼 此由一空間尺寸分開，該空間尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米範 圍。 2 4.如申請專利範圍第1 6項之方法，其中至少一微通道具 有一寬度尺寸在及包括10 - 15 0微米之範圍。 2 5 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該微多孔結構之 多孔性在及包括5 0 % - 8 0 %之範圍。 2 6 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該微多孔結構平 均微孔尺寸在及包括1 0 - 2 0 0微米之範圍。 2 7 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該微多孔結構有 一高度尺寸在及包括0.25-2. 0 0 mm範圍。

   第44頁 1295726 六、申請專利範圍 2 8.如申請專利範圍第1 3項之方法，其中一理想數目之熱 轉移裝置配置在每單位面積上以控制液體阻抗。 2 9.如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該液體阻抗係經 由在微多孔結構中選擇適當微孔尺寸及適當微孔體積而予 以最佳化。 3 0.如申請專利範圍第28項之方法，其中液體阻抗係經由 在單位面積中選擇一適當數目之柱體及適當柱體體積而予 以最佳化。 3 1.如申請專利範圍第2 8項之方法，其中該液體阻抗經選 擇至少一微通道之適當液壓直徑而予以最佳化。 3 2.如申請專利範圍第1 7項之方法，其中該液體阻抗由選 擇微多孔結構之適當多孔性而予以最佳化。 3 3.如申請專利範圍第15項之方法，其中之液體阻抗由選 擇至少二柱體間之適當空間尺寸而予以最佳化。 3 4.如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含熱轉移裝 置之長度尺寸最佳化以控制至液體之液體阻抗。 3 5.如申請專利範圍第13項之方法，進一步包含熱轉移装 置至少一部分之至少一尺寸之最佳化，以控制至液體之液 體阻抗。 3 6.如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含二或多個 熱轉移裝置間距離之最佳化，以控制至液體之液體阻抗。 3 7.如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含施加一塗 層在複數個熱轉移裝置之至少一個之至少一部分，以控制 熱及液體阻抗中之至少一者。

   1295726 六、申請專利範圍 3 8 .如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含最佳化至 少一熱轉移裝置之表面積，以控制至液體之液體阻抗。 3 9 .如申請專利範圍第1 3項之方法，進一步包含沿液體路 徑構型至少一流體阻止元件，其中至少一流體阻止元件控 制一阻抗。 4 0 .如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含沿液體路徑 之預定位置調整液體壓力，以控制液體之瞬時溫度。 4 1 .如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含沿流體路徑 之預定位置調整液體之流速，以控制液體之瞬時溫度。 4 2. —種熱交換器，用以控制熱源溫度，包含： a. —第一層，其與熱源接觸，及構型為實施與第一層流 動之液體之熱交換，該第一層沿第一平面對齊；及 b. —第二層，其耦合至該第一層，用以傳輸可選擇流量 之液體至該第一層的一或多個預定位置，及自第一層傳輸 液體，其中該第一層的一或多個預定位置與熱源之一或多 個預定位置相對應，且其中該熱交換器之構型可最小化沿 熱源之溫度差。 4 3 .如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，其中該第二層尚 包含： a. 複數個入口液體路徑構型為大致上與第一平面垂直； 及 b. 複數個出口路徑構型為大致上與第一平面垂直，其中 該入口及出口路徑彼此成平行排列。 4 4 ·如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，其中該第二層尚

   1295726 “六、申請專利範圍 包含： a. 複數個入口液體路徑構型為大致上與第一平面垂直； 及 b. 複數個出口路徑構型為大致上與第一平面垂直，其中 該入口及出口路徑彼此為非平行排列。 4 5 .如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，其中該第二層尚 包含： a. —第一位準具有至少一第一埠，構型為傳輸液體至第 一位準；及

   b. —第二位準具有至少一第二埠，該第二位準構型為自 第一位準傳輸液體至第二埠，其中該第一位準中之液體與 第二位準中之液體分別流動。 4 6 .如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，其中該液體為單 相流動條件。 4 7 .如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，其中之液體為二 相流動條件。 4 8 .如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，其中至少一部分 液體在熱交換器中受到單相與二相流動條件間之轉移。

   4 9 .如申請專利範圍第4 2項之熱交換器，進一步包含至少 一液體路徑經構型以施加一理想液體阻抗至液體，以控制 在一理想位置之液體溫度。 5 0 .如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該至少一液 體路徑位於第一層。 5 1.如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該至少一液

   第47頁 1295726 六、申請專利範圍 體路徑位於第二層。 5 2.如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該至少一液 體路徑位於第一及第二層間之第三層。 5 3.如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該液體路徑 包括一流動長度尺寸及液壓尺寸。 5 4.如申請專利範圍第53項之熱交換器，其中該液壓尺寸 在一理想位置與流動長度尺寸成非一致，以控制至液體之 液體阻抗。 5 5.如申請專利範圍第49項之熱交換器，進一步包含至少 一可膨脹活瓣耦合至液體路徑之一壁，其中該至少一可膨 脹活瓣之構型可調整以響應一或多個作業條件，以可變控 制液體阻抗。 5 6.如申請專利範圍第49項之熱交換器，進一步包含一或 多個偵感器位於沿液體路徑之一預定位置，其中該一或多 個偵感器提供關於熱源溫度之資訊。 5 7.如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該液體路徑 之一部分係導至沿第一層之第一流通路徑，其中在第一流 通路徑中之液體與第一層中之第二流通路徑中之液體分別 流動。 5 8.如申請專利範圍第49項之熱交換器，其中一或多個在 第一層中之選擇面積構型為具有理想熱傳導率，以控制至 液體之熱阻抗。 5 9.如申請專利範圍第49項之熱交換器，其中第一層尚包 含複數個配置其上之熱轉移裝置。

   第48頁 1295726 六、申請專利範圍 6 0 .如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置尚包含一柱體。 6 1 .如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置尚包含一微通道。 6 2 .如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置尚包含一微多孔結構。 6 3.如申請專利範圍第60項之熱交換器，其中至少一柱體 具有一面積尺寸在及包括（1 0微米）2及（1 0 0微米）乏範圍。 6 4.如申請專利範圍第6 0項熱交換器，其中至少一柱體具 有一高度尺寸在及包括50微米及2mm之範圍。 6 5 .如申請專利範圍第6 0項之熱交換器，其中至少二柱體 彼此由一空間尺寸分隔，該尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米範 圍。 6 6 .如申請利範圍第6 1項之熱交換器，其中至少一微通道 有一面積尺寸在及包括（10微米）2及（100微米）乏範圍。 6 7 .如申請專利範圍第6 1項之熱交換器，其中至少一微通 道具有一高度尺寸在及包括5 0微米及2 m m之範圍。 6 8 .如申請專利範圍第6 1項之熱交換器，其中至少二微通 道由一空間尺寸彼此分隔，該尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米之 範圍。 6 9 .如申請專利範圍第6 1項之熱交換器，其中至少一微通 道有一寬度尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米之範圍。 7 0 .如申請專利範圍第6 2項之熱交換器，其中該微多孔結 構之多孔度在及包括5 0 % - 8 0 %之範圍。

   第49頁 1295726 六、申請專利範圍 7 1.如申請專利範圍第6 2項之熱交換器，其中該微多孔結 構有一平均微孔尺寸在及包括1 0 - 2 0 0微米範圍。 7 2.如申請專利範圍第62項之熱交換器，其中該微多孔結 構有一高度尺寸在及包括0.2 5 -2.0 0111111之範圍。 7 3.如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中至少該第一 層之一部分構型為具有理想之粗糙度以控制液體阻抗。

   74.如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中一理想數目 之熱轉移裝置配置在每一單位面積以控制至液體之液體阻 抗。 7 5.如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置之長度尺寸構型為可控制至液體之液體阻抗。 7 6.如申請專利範圍第59項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置之高度尺寸構型為可控制至液體之液體阻抗。 7 7.如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中一或多個熱 轉移裝置配置在自一相鄰之熱轉移裝置之適當距離以控制 至液體之液體阻抗。

   7 8.如申請專利範圍第59項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置之至少一部分包括一塗層於其上，其中該塗層控制 至液體之熱阻抗。 7 9.如申請專利範圍第5 9項之熱交換器，其中至少一熱轉 移裝置構型有一適當表面積，以控制至液體之液體阻抗。 8 0.如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該液體路徑 尚包含至少一流體阻止元件，延伸進入液體路徑以控制至 液體之液體阻抗。

   第50頁 .1295726 ^六、申請專利範圍 8 1 .如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該液體路徑 之構型可在一預定位置調整液體壓力，以控制液體之溫 度。 8 2 .如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該液體路徑 可在理想位置調整液體壓力以控制液體之瞬時溫度。 8 3 .如申請專利範圍第4 9項之熱交換器，其中該液體路徑 在液體至少一部分調整流速以控制液體溫度。 8 4. —種密封閉合迴路系統，用以控制熱源之溫度，該系 統包含： a. 至少一熱交換器，用以傳輸一可選擇的、可變流量的 第一溫度之液體至熱源的一或多個預定位置以控制熱源之 溫度，其中該熱交換器構型可最小化熱源中之溫度差； b. 至少一幫浦，用以流通液體通過迴路，該至少一幫浦 耦合至至少一熱交換器；及 c. 至少一熱拒斥器，ίΐ合至至少一幫浦及至少一熱交換 器。 8 5 .如申請專利範圍第8 4項之系統，該至少一熱交換器尚 包含： a. —介面層大致上與熱源接觸，其構型可沿至少一熱交 換路徑傳輸液體，該介面層沿第一平面構型；及 b. —支管層以沿至少一入口路徑傳輸入口液體，及沿至 少一出口路徑移除出口液體。 8 6 .如申請專利範圍第8 5項之系統，其中該支管層尚包含： a.複數個入口手指部與入口液體路徑相通，該複數個入

   第51頁 1295726 六、申請專利範圍 口手指部構型為大致上與第一平面垂直；及 b.複數個出口手指部與出口液體路徑相通，該複數個出 口手指部構型為大致上與第一平面垂直，其中該入口及出 口手指部彼此成平行排列。 8 7.如申請專利範圍第8 5項之系統，其中該支管層尚包含： a. 複數個入口手指部與入口液體路徑相通，該複數個入 口手指部之構型大致上與第一平面垂直；及 b. 複數個出口手指部與出口液體路徑相通，該複數個出 口手指部之構型大致上與第一平面垂直，其中該入口及出 口手指部彼此以非平行關係排列。 8 8.如申請專利範圍第8 5項之系統，其中該支管層尚包含： a. —第一位準具有複數個液體路徑配置在彼此間之最隹 距離；及 b. —第二位準構型可傳輸液體自出口液體路徑至第二 埠，其中在第一位準之液體與在第二位準之液體分別流 動。 8 9.如申請專利範圍第8 4項之系統，其中該液體為單相流 動條件。 9 0.如申請專利範圍第8 4項之系統，其中該液體為二相流 動條件。 9 1.如申請專利範圍第8 4項之系統，其中該液體至少一部 分在熱交換器中受到單相及二相液體流條件間之轉移。 9 2.如申請專利範圍第8 5項之系統，其中該熱交換器施加 一液體阻抗至液體以控制熱交換器中理想位置之液體流

   第52頁 1295726 六、申請專利範圍 速。 9 3 .如申請專利範圍第9 2項之系統，其中每一入口液體路 徑及出口液體路徑包括一各別流體長度尺寸及一液壓尺 寸。 9 4 .如申請專利範圍第9 3項之系統，其中該液壓尺寸與流 體長度尺寸為不一致以控制至液體之液壓阻抗。

   9 5 .如申請專利範圍第9 2項之系統，進一步包含至少一可 膨脹活瓣在熱交換器中沿一壁耦合，其中至少一可膨脹活 瓣構型為可以調整以響應一或多個作業條件，以可變控制 至液體之液壓阻抗。 9 6 .如申請專利範圍第8 4項之系統，尚包含一或多個偵感 器配置在熱交換器中之預定位置，其中一或多個福感器提 供關於熱源冷卻之資訊。 9 7 .如申請專利範圍第8 5項之系統，其中該液體入口路徑 之一部份沿介面層被導至第一流通路徑，其中第一流通路 徑中之液體與介面層中之第二流通路徑中之液體分別流 動。

   9 8 .如申請專利範圍第9 2項之系統，其中介面層中之一或 多個選擇區域之構型可具有理想熱傳導率以控制至液體之 熱阻抗。 9 9 .如申請專利範圍第9 2項之系統，其中該介面層尚含複 數個配置於其上之熱轉移裝置。 1 0 0 .如申請專利範圍第9 9項之系統，其中至少一熱轉移裝 置尚含一柱體。

   第53頁 1295726 、六、申請專利範圍 1 ◦ 1 .如申請專利範圍第9 9項之系統，其中該至少一熱轉移 裝置尚含一微通道。 1 0 2 .如申請專利範圍第9 9項之系統，其中至少一熱轉移裝 置尚含一微多孔結構。 1 0 3 .如申請專利範圍第1 0 0項之系統，其中至少一柱體有 一面積尺寸在及包括（1 0微米）2及（1 0 0微米）範圍。 1 0 4 .如申請專利範圍第1 0 0項之系統，其中至少一柱體有 一高度尺寸在及包括5 0微米及2 m m之範圍。 1 0 5 .如申請專利範圍第1 0 0項之系統，其中至少二柱體彼 此由一空間尺寸分開，該尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米之範 圍。 1 0 6 .如申請專利範圍第1 0 1項之系統，其中至少一微通道 具有一面積尺寸在及包括（1 〇微米）2及（1 〇 〇微米）2範圍。 10 7.如申請專利範圍第101項之系統，其中至少一微通道 有一高度尺寸在及包括5 0微米及2 m m之範圍。 1 0 8 .如申請專利範圍第1 0 1項之系統，其中至少二微通道 間由一空間尺寸彼此分開，該尺寸在及包括1 0 - 1 5 0微米範 圍。 1 0 9 .如申請專利範圍第1 0 1項之系統，其中至少一微通道 有一寬度尺寸在及包括10-15 0微米範圍。 1 1 0 .如申請專利範圍第1 0 2項之系統，其中該微多孔結構 有一多孔度在及包括50% - 80%。 1 1 1 .如申請專利範圍第1 0 2項之系統，其中該微多孔結構 有一平均微孔尺寸在及包括1 0 - 2 0 0微米之範圍。

   第54頁 1295726 、六、申請專利範圍 1 1 2.如申請專利範圍第1 02項之系統，其中該微多孔結構 有一高度尺寸在及包括0.2 5 -2. 0 0mm之範圍。 113. 如申請專利範圍第99項之系統，其中至少介面層之一 部分構型為具有理想粗糙度以控制至液體之液體阻抗。 114. 如申請專利範圍第99項之系統，其中一理想數目之熱 轉移裝置配置在每單位面積中，以控制至液體之液體阻 抗。 1 1 5.如申請專利範圍第9 9項之系統，其中至少一熱轉移裝 置之長度尺寸構型為可控制至液體之液體阻抗。 1 16.如申請專利範圍第99項之系統，其中該熱轉移裝置之 高度尺寸構型為可控制至液體之液體阻抗。 117. 如申請專利範圍第99項之系統，其中一或多個熱轉移 裝置配置在自相鄰熱轉移裝置適當距離以控制至液體之液 體阻抗。 118. 如申請專利範圍第99項之系統，其中至少一熱轉移裝 置之至少一部分包括一塗層於其上，其中該塗層可提供至 液體之液體阻抗之理想數量。 1 1 9.如申請專利範圍第9 9項之系統，其中至少一熱轉移裝 置之構型可具有一適當表面積以控制至液體之液體阻抗。 12 0.如申請專利範圍第92項之系統，其中至少一液體路徑 尚包含至少一流體阻止元件延伸進入液體路徑，以控制至 液體之液體阻抗。 1 21.如申請專利範圍第9 2項之系統，其中至少一入口及出 口路徑構型為可沿流動路徑之一預定位置調整液體壓力以

   第55頁 1295726 六、申請專利範圍 控制液體之溫度。 1 2 2 .如申請專利範圍第9 2項之系統，其中至少一入口及出 口路徑可在理想位置調整液體壓力以控制液體溫度。 1 2 3 .如申請專利範圍第9 2項之系統，其中至少一入口及出 口路徑可調整液體之至少一部分之流速以控制液體溫度。 1 2 4. —種熱交換器，用以控制一熱源溫度，包含： a. —第一層，其與該熱源實質接觸，及經構型為實施在 該與第一層中流動之液體之熱交換，該第一層沿一第一平 面對齊；及 b. —第二層，耦合至該第一層，用以傳輸可選擇流量之 液體至該第一層的一或多個預定位置，及自該第一層傳輸 液體，其中該第一層的一或多個預定位置與該熱源之一或 多個預定位置相對應，且其中該熱交換器係經構型以最小 化沿熱源之溫度差，其中該熱交換器與一熱源相對應。 1 2 5 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，其中該第二層 尚包含： a, 複數個入口液體路徑，經構型為大致上與該第一平面 垂直；及 b. 複數個出口路徑，經構型為大致上與該第一平面垂 直，其中該入口及出口路徑彼此成平行排列。 1 2 6 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，其中該第二層 尚包含： a.複數個入口液體路徑，經構型為大致上與該第一平面 垂直；及

   第56頁 1295726 六、申請專利範圍 b.複數個出口路徑，經構型為大致上與該第一平面垂 直，其中該入口及出口路徑彼此為非平行排列。 1 2 7 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，其中該第二層 尚包含二 a. —第一位準，其具有至少一第一璋，經構型為傳輸液 體至第一位準；及 b. —第二位準，其具有至少一第二埠，該第二位準係經 構型為自該第一位準傳輸液體至該第二埠，其中該第一位 準中之液體與該第二位準中之液體分別流動。

   1 2 8 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，其中該液體係 在單相流動條件。 1 2 9 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，其中該液體係 在二相流動條件。 1 3 0 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，其中至少一部 分液體在熱交換器中受到單相與二相流動條件間之轉移。 1 3 1 .如申請專利範圍第1 2 4項之熱交換器，進一步包含至 少一液體路徑，其經構型以施加一理想液體阻抗至液體， 以將該液體的溫度控制在一理想位置。

   1 3 2 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中該至少一 液體路徑位於第一層。 1 3 3 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中該至少一 液體路徑位於第二層。 1 3 4 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中該至少一 液體路徑位於第一及第二層間之一第三層。

   第57頁 1295726 六、申請專利範圍 13 5.如申請專利範圍第131項之熱交換器，其中該液體路 徑包括一流動長度尺寸及一液壓尺寸。 1 3 6 .如申請專利範圍第1 3 5項之熱交換器，其中該液壓尺 寸在一理想位置與該流動長度尺寸成非一致，以控制至該 液體之液體阻抗。 1 37.如申請專利範圍第1 31項之熱交換器，進一步包含至 少一可膨脹活瓣，其耦合至該液體路徑之一壁，其中該至 少一可膨脹活瓣係經構型可調整以響應一或多個作業條 件，以可變控制液體阻抗。 1 3 8 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，進一步包含一 或多個偵感器，其位於沿該液體路徑之一預定位置，其中 該一或多個偵感器提供與該熱源的溫度有關之資訊。 1 3 9 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中該液體路 徑之一部分係導至沿該第一層之一第一流通路徑，其中在 該第一流通路徑中之液體與在該第一層中之第二流通路徑 中之液體係分別流動。 1 4 0 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中在第一層 中一或多個經選擇區域係經構型為具有一理想熱傳導率， 以控制至液體之一熱阻抗。 141.如申請專利範圍第131項之熱交換器，其中該第一層 更包含複數個配置於其上之熱轉移裝置。 1 4 2 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中該等熱轉 移裝置至少其中之一更包含一柱體。 1 4 3 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中該至少一

   第58頁 1295726 -六、申請專利範圍 熱轉移裝置更包含一微通道。 144.如申請專利範圍第141項之熱交換器，其中該至少一 熱轉移裝置更包含一微多孔結構。 1 4 5 .如申請專利範圍第1 4 2項之熱交換器，其中該至少一 柱體具有一面積尺寸，其在（1 0微米）2及（1 0 0微米）乏範圍 内且包括（1 0微米）2及（1 0 0微米）2。 1 4 6 .如申請專利範圍第1 4 2項熱交換器，其中該至少一柱 體具有一高度尺寸，其在50微米及2mm之範圍内且包括50 微米及2mm。 1 4 7 .如申請專利範圍第1 4 2項之熱交換器，其中至少二柱 體彼此由一空間尺寸所分隔，該空間尺寸在1 0 - 1 5 0微米範 圍内且包括1 0微米及1 5 0微米。 1 4 8 .如申請利範圍第143項之熱交換器，其中該至少一微 通道具有一面積尺寸，其在（1 〇微米）2及（1 〇 〇微米）乏範圍 内且包括（1 0微米）2及（1 0 0微米）2。 1 4 9 .如申請專利範圍第1 4 3項之熱交換器，其中該至少一 微通道具有一高度尺寸，其在50微米及2mm之範圍内且包 括5 0微米及2mm。 1 5 0.如申請專利範圍第1 4 3項之熱交換器，其中至少二微 通道由一空間尺寸彼此分隔，該空間尺寸在1 0 - 1 5 0微米之 範圍内且包括1 0微米及1 5 0微米。 1 5 1.如申請專利範圍第1 4 3項之熱交換器，其中至少一微 通道有一寬度尺寸，其在1 〇 - 1 5 0微米之範圍内且包括1 0微 米及1 5 0微米。

   第59頁 1295726 -六、申請專利範圍 1 5 2 .如申請專利範圍第1 4 3項之熱交換器，其中該微多孔 結構之多孔度，其在5 0 % - 8 0 %之範圍内且包括5 0 %及8 0 %。 1 5 3 .如申請專利範圍第1 4 4項之熱交換器，其中該微多孔 結構有一平均微孔尺寸，其在1 〇 - 2 0 0微米範圍内且包括1 0 微米及2 0 0微米。 154.如申請專利範圍第144項之熱交換器，其中該微多孔 結構有一高度尺寸，其在0.2 5 - 2. 0 0 m m之範圍内且包括 0 · 2 5 m m及 2 · ◦ 0 m m 〇 1 5 5 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中至少該第 一層之一部分係經構型為具有一理想之粗糙度以控制液體 阻抗。 1 5 6 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中一理想數 目之熱轉移特徵配置在每一單位面積以控制至液體之液體 阻抗。 1 5 7.如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中至少一熱 轉移特徵之一長度尺寸係經構型為可控制至液體之液體阻 抗。 1 5 8 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中該熱轉移 特徵之一高度尺寸係經構型為可控制至液體之液體阻抗。 1 5 9 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中一或多個 熱轉移特徵配置在自一相鄰之熱轉移特徵之一適當距離， 以控制至液體之液體阻抗。 1 6 0 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中至少一熱 轉移特徵之至少一部分包括於其上的一塗層，其中該塗層

   第60頁 1295726 六、申請專利範圍 控制至液體之熱阻抗。 1 6 1 .如申請專利範圍第1 4 1項之熱交換器，其中至少一熱 轉移特徵係經構型為具有一適當表面積，以控制至液體之 液體阻抗。 1 6 2 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中該液體路 徑更包含至少一流體阻止元件，其延伸進入該液體路徑以 控制至液體之液體阻抗。

   16 3.如申請專利範圍第1 31項之熱交換器，其中該液體路 徑係經構型為可在調整一預定位置的液體壓力，以控制液 體之一溫度。 16 4.如申請專利範圍第131項之熱交換器，其中該液體路 徑調整該液體在一理想位置的一壓力，以控制液體之一瞬 時溫度。 1 6 5 .如申請專利範圍第1 3 1項之熱交換器，其中該液體路 徑可調整該液體至少一部分的一流速，以控制該液體的一 溫度。

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