[发明专利]冷却装置、系统和方法

说明书

技术领域

在此描述的多种实施例一般地涉及用来冷却电子设备的冷却装置、系统和方法。

背景技术

已经开发了存热和去热的冷却机制来处理热部件周围的温度情况，这种热部件包括在诸如温度通常达到约200℃的井下环境的高温位置中工作的电子设备。尽管存热冷却可在短期内有效，但是当预期在高温下工作时间很长时，许多设计者采取去热冷却策略。

当去热冷却部件用于井下环境中时，会产生若干问题。例如，单级部件不能保持大的热梯度。多级部件在市场上不能买到。即使使用了多级部件，由部件吸收的热量(以及工作热量)会在吸收点附近被返回，导致对流热流回正被冷却的物体。由于种种原因，所以需要给在井下环境中工作的电子设备提供改进的温度管理解决方案。

附图说明

图1示出根据本发明的多种实施例的一装置和系统；

图2示出根据本发明的多种实施例的另一装置和系统；

图3示出根据本发明的多种实施例的若干系统；

图4是示出根据本发明的多种实施例的若干方法的流程图；以及

图5是根据本发明的多种实施例的物品的框图。

具体实施方式

在一些实施例中，诸如热电冷却器(TEC)的第一去热冷却部件的冷端可热联接至热部件，该热部件诸如包括电子设备的热敏部件。然后在诸如热管的热导管中引起热梯度。这可通过将热导管的冷端热联接至第一去热冷却部件的热端并将第二去热冷却部件(也可包括TEC)的冷端联接至热导管的热端来实现。以此方式，热量被“拉”出电子设备，而不是被“推”入水池或一些其它的存储机构中。在一些实施例中，第二去热冷却部件的热端可以热联接至主散热器，诸如耐压外壳的外壁，其包括用于井下钻井和测井工作中的绝热抽空罐。

对于本文来说，“存热冷却部件”是一种吸收并存储热量而不是排出热量的部件。“去热冷却部件”是一种工作成将热量主动地排到环境中的部件。在一些实施例中，去热冷却部件可包括诸如TEC那样的电动冷却装置。

图1示出根据本发明的装置100和系统110，它们都可以上述的方式来工作。例如，装置100可包括第一去热冷却部件114，该第一去热冷却部件114热联接至一个或多个热部件118，这些热部件11包括热敏部件(例如电子设备)和生热部件(例如电源、变压器、连接器和蓝宝石硅设备)。装置100可包括诸如热管那样的热导管122，该热导管122热联接至第一去热冷却部件114的热端126。装置100还可包括具有冷端134的第二去热冷却部件130，该冷端134热联接至热导管122的热端138从而在热导管122中引起热梯度G。在一些实施例中，装置100可包括诸如冷板那样的集热器142，其设置在热部件118和第一去热冷却部件114的冷端146之间。在一些实施例中，可使用多于两个去热冷却部件114、130和多于一个热导管122，从而形成冷却“链”(例如，第一(初始)冷却部件可用第一热导管联接至第二冷却部件，而第二冷却部件可用第二热导管联接至第三(最终)冷却部件)。

第二去热冷却部件130(在冷却链中也可包括最终冷却部件)的热端可热联接至一个或多个主散热部件160。主散热部件可包括能够热联接至周围环境中的去热流体的任何人造机构，该去热流体诸如钻探泥浆和用在钻井中的其它流体。因此，主散热器可包括耐压外壳、测井工具外壳、或其部分和/或部件。

第一和第二去热冷却部件114、130可包括任何类型的去热冷却部件。例如，去热冷却部件114、130中的任一个或两个可选自，包括但不限于：热电冷却设备、热离子冷却设备、热声冷却设备和磁冷却设备。热导管122也可包括一种去热冷却部件，并且假如包括热管的话它可再分成至少两种大体类型：固定热导率的热管和可变热导率的热管。

固定热导率的热管不限于固定的工作温度；其温度可根据热负荷和散热条件而变化。然而，没有固有的温度控制能力。管子可以是实心的或空心的，且可装有可汽化的流体(例如汽相热管)。热导率可大于约50Btu/(h·ft²··ft)而保持基本恒定。固定热导率的热管可沿任一方向传递热量，在较宽的温度范围内工作，且包括无动力类型的去热冷却部件。