CN102713787A

CN102713787A - 具有多个蒸汽室的散热件

Info

Publication number: CN102713787A
Application number: CN2010800624556A
Authority: CN
Inventors: J.P.弗兰斯; S.N.安东尼; J.R.艾伦
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2012-10-03
Also published as: GB2491733A; US20120012281A1; DE112010004802T5; WO2011093852A1; GB201212820D0; GB2491733B

Abstract

公开了一种散热件。该散热件包括具有至少一个蒸汽室（208、408）的底座（102、402），所述至少一个蒸汽室（208、408）包含具有第一激活点的流体。该底座具有包含具有第二激活点的流体的至少一个蒸汽室（212、412）。第一激活点不同于第二激活点。

Description

具有多个蒸汽室的散热件

背景技术

计算机系统和服务器产生大量的热。在这些系统中产生的热的相当一部分来自安装在该系统中的单独电子组件，例如中央处理单元（CPU）。散热件（heat sink）通常被安装到所述组件以帮助去除由该组件产生的热。随着组件的芯片密度已增加，由组件产生的热也已经增加。

某些组件根据系统的当前需求在不同的功率水平下操作。当组件以全功率操作时，其可以产生大量的热。当以较低功率操作时，或者在处于待机操作模式时，与高功率条件相比，可以显著地减少所产生的热量。构造在组件的所有操作条件下高效地去除热的散热件已变成挑战。

附图说明

图1是本发明的示例实施例中的散热件100。

图2是本发明的示例实施例中的散热件100的等距剖面图。

图3a是本发明的示例实施例中的散热件100的截面顶视图。

图3b是本发明的示例实施例中的散热件100的截面侧视图。

图4a是本发明的示例实施例中的散热件400的截面顶视图。

图4b是本发明的示例实施例中的散热件401的截面顶视图。

图4c是本发明的示例实施例中的散热件402的截面顶视图。

图4d是本发明的示例实施例中的散热件403的截面顶视图。

图4e是本发明的示例实施例中的来自图4d的散热件403的截面侧视图。

具体实施方式

图1～4及以下说明描述了特定示例以教导本领域的技术人员如何实施和使用本发明的最佳模式。出于教导本发明的原理的目的，已经简化或省略了某些常规方面。本领域的技术人员将认识到落在本发明的范围内的来自这些示例的变体。本领域的技术人员将认识到可以以各种方式来组合下述特征以形成本发明的多个变体。结果，本发明不限于下述特定示例，而是仅仅由权利要求及其等价物来限制。

图1是本发明的示例实施例中的散热件100。散热件100包括底座或主体102和多个翼片104。散热件100可以由具有高导热率的任何材料构成，所述材料例如铜、铂、铝、铁等。翼片104是在底座102的顶面上形成的，并平行成行地定位，在所述翼片之间具有间隙。在操作中，通常迫使空气通过平行的成行翼片之间的间隙以从散热件100去除热。

散热件100通常位于要求冷却的组件（例如组件106）之上。在本发明的某些示例实施例中，散热件100的底部可以具有腔体，其尺寸被确定为接受组件106，使得组件106在组件106的顶部和四个侧面上接触散热件100。可以将热油脂放置在组件106与散热件100之间以增加这两个部分之间的热耦合。

图2是本发明的示例实施例中的散热件100的等距剖面图。底座102形成第一蒸汽室208。第一蒸汽室208是矩形的且基本上填充底座102。位于第一蒸汽室208内部的是两个空心辅助（secondary）结构210。这两个空心结构形成两个密封的辅助蒸汽室212。在本发明的一个示例实施例中，第一蒸汽室208的容积大于这两个辅助蒸汽室212的组合容积。第一蒸汽室208包含具有第一沸点的流体。这两个辅助蒸汽室212包含具有第二不同沸点的流体。在本发明的一个示例实施例中，第一蒸汽室208中的流体的沸点高于这两个辅助蒸汽室212中的流体的沸点。

在操作中，当组件106以较低功率或在待机模式下操作时，组件106将耗散第一功率量。当组件106在高功率模式下操作时，组件106将耗散更高的第二功率量。通常，由组件106耗散的更高功率量将对应于散热件的底座处的更高温度。当辅助蒸汽室212包含具有比第一蒸汽室208中的流体低的沸点的流体时，辅助蒸汽室中的流体将在组件的较低功率或待机操作模式下沸腾。随着组件耗散更多的功率，辅助蒸汽室中的流体可以饱和（即从不变得冷到足以凝结）。一旦饱和，则蒸汽室中的流体具有传递热的较低能力。第一蒸汽室中的流体（具有较高沸点）将随着组件的温度增加而开始沸腾。这样，辅助蒸汽室中的流体在较低功率操作期间跨散热件传递来自组件的热。随着组件的温度增加，第一蒸汽室内部的流体被用来跨散热件传递来自组件的热。

图3a是本发明的示例实施例中的散热件100的截面顶视图。散热件100包括第一蒸汽室208和两个辅助蒸汽室212。组件106位于散热件100下面。图3b是本发明的示例实施例中的散热件100的截面侧视图。图3a和3b中的箭头318、320、322和324示出蒸汽室208内部的第一流体的流动。随着组件106变热，第一流体开始直接在组件106上方沸腾。随着第一流体沸腾并变成蒸汽，蒸汽如箭头318（图3b）所示地上升。蒸汽如箭头320所示地跨蒸汽室208的顶部移动。随着蒸汽跨蒸汽室208的顶部流动，包含在该蒸汽中的热被传递至散热件100的顶部中。流过翼片104的空气从散热件100去除热。随着第一流体向散热件100的顶部中传递热，蒸汽冷却并如箭头322所示地凝结回为流体。冷却的流体流回到组件106，如箭头324所示，以再次开始冷却循环。

这两个辅助蒸汽室212内部的第二流体遵循类似流动模式。在所述蒸汽室位于组件106之上的地方，该流体沸腾，且随着所述蒸汽室移动离开组件106，蒸汽凝结。当这两个辅助蒸汽室212中的第二流体具有比第一蒸汽室208中的第一流体低的沸点时，第二流体将在比第一流体低的温度下激活（activate）并沸腾。

在本发明的一个示例实施例中，第一和第二蒸汽室内部的流体可以是具有不同沸点的不同工作流体。例如，第一蒸汽室中的流体可以是水且辅助蒸汽室内部的流体可以是酒精。在本发明的另一示例实施例中，第一和第二蒸汽室内部的流体可以是相同的工作流体，但可以用不同体积和压力的该流体来填充不同的蒸汽室以调整不同蒸汽室中的流体的沸点以在不同的功率和温度下激活。在本发明的另一示例实施例中，不同的蒸汽室可以具有独特的表面处理和/或芯吸结构，其修改包含在蒸汽室中的流体的激活点。在本发明的一个示例实施例中，第一激活点可以在35～65℃范围内，并且第二激活点可以在60～80℃范围内。

示出了散热件100，其中辅助蒸汽室212被分成具有两个单独容积的两个单独部分（参见图2和3）。在本发明的某些示例实施例中，辅助蒸汽室可以包括一个或多个单独容积。图4a是本发明的示例实施例中的散热件400的截面顶视图。散热件400具有填充散热件底座402的第一蒸汽室408。单个辅助蒸汽室412被成形为星形并在组件406上居中。用具有第一沸点或激活点的流体填充第一蒸汽室408。用具有第二、不同沸点或激活点的流体填充第二蒸汽室412。

图4b是本发明的示例实施例中的散热件401的截面顶视图。散热件401具有填充散热件底座402的第一蒸汽室408。四个辅助蒸汽室412被定位于第一蒸汽室408内部。这四个辅助蒸汽室的端部位于组件406之上。用具有第一沸点或激活点的流体填充第一蒸汽室408。用具有第二、不同沸点或激活点的流体填充这四个辅助蒸汽室412。在本发明的某些示例实施例中，辅助蒸汽室可以包括被放置在第一蒸汽室408内部的热管，该热管的冷端部位于组件406之上。在其它示例实施例中，辅助蒸汽室可以是被形成到散热件底座402中的结构。

在本发明的某些示例实施例中，可以将第一蒸汽室分成不止一个容积。图4c是本发明的示例实施例中的散热件402的截面顶视图。散热件402具有被分成三个单独容积（408a、408b和408c）的第一蒸汽室408。散热件402还具有被分成两个单独容积的辅助蒸汽室412。用具有第一沸点或激活点的流体填充第一蒸汽室408的这三个单独容积。用具有第二、不同沸点或激活点的流体填充这两个辅助蒸汽室412。

图4d是本发明的示例实施例中的散热件403的截面顶视图。散热件403具有被分成四个单独部分或容积的第一蒸汽室408和被分成两个单独部分或容积的辅助蒸汽室412。第一蒸汽室408的这四个部分被形成为垂直于组件406的长轴的单独平行列。第一蒸汽室的单独部分中的两个被放置在组件406的每个端部之上，其它两个容积被放置在组件406的中心之上。辅助蒸汽室412的这两个部分被形成为垂直于组件406的长轴的单独平行列。辅助蒸汽室的这两个单独容积被放置在第一蒸汽室的两个端部容积与第一蒸汽室的两个中心容积之间。在本发明的一个示例实施例中，第一蒸汽室的这四个单独部分包括四个单独热管，每个具有拥有相同沸点或激活点的流体。辅助蒸汽室的这两个单独容积包括具有相同沸点或激活点的两个单独热管，其中，第一蒸汽室中的流体的沸点不同于辅助蒸汽室中的流体的沸点。如能够由图4c和4d看到的，可以不将辅助蒸汽室包含在第一蒸汽室内部。

图4e是本发明的示例实施例中的来自图4d的散热件403的截面侧视图。散热件403包括底座402、翼片404、蒸汽室408和蒸汽室412。散热件403位于组件406之上。蒸汽室408和蒸汽室412位于在组件406上居中的室或腔体中。蒸汽室408是具有第一激活温度的四个热管。蒸汽室412是具有第二、不同激活温度的两个热管。在本发明的一个示例实施例中，第一激活温度高于第二激活温度。

在本发明的某些示例实施例中，要冷却的组件可以具有不止两个不同的功率水平。例如，组件可以具有待机模式、低功率操作点和高功率操作点。在本发明的该示例实施例中，可以存在具有不同沸点或激活点的三个或更多蒸汽室。例如，在图4c中，具有拥有第一沸点的流体的第一蒸汽室可以包括容积408b。具有拥有第二沸点的流体的第二蒸汽室可以包括容积408a和408c。具有拥有第三沸点的流体的第三蒸汽室可以包括两个单独容积412。

Claims

1.一种散热件，包括：

底座（102、402）；

在所述底座内部的至少一个蒸汽室（208、408），其具有拥有第一激活点的流体；

在所述底座内部的至少一个蒸汽室（212、412），其具有拥有第二激活点的流体，其中，所述第一激活点不同于所述第二激活点。

2.权利要求1的散热件，其中，具有第一激活点的流体和具有第二激活点的流体是相同流体。

3.权利要求1和2的散热件，其中，在底座内部的具有拥有第一激活点的流体的所述至少一个蒸汽室（208、408）的容积大于在底座内部的具有拥有第二激活点的流体的所述至少一个蒸汽室（212、412）的容积。

4.权利要求1、2和3的散热件，其中，所述第一激活点高于所述第二激活点。

5.权利要求1、2、3和4的散热件，其中，在底座内部的具有拥有第二激活点的流体的所述至少一个蒸汽室（212、412）被包含在底座内部的具有拥有第一激活点的流体的所述至少一个蒸汽室（208、408）内部。

6.权利要求1、2、3、4和5的散热件，其中，在底座内部的具有拥有第二激活点的流体的所述至少一个蒸汽室（212、412）包括至少一个热管。

7.权利要求1、2、3、4、5和6的散热件，其中，在底座内部的具有拥有第一激活点的流体的所述至少一个蒸汽室（212、412）包括至少一个热管。

8.权利要求1、2、3、4、5、6和7的散热件，其中：第一激活点在60和80℃之间且第二激活点在35和65℃之间。

9.权利要求1、2、3、4、5、6、7和8的散热件，还包括：

在底座内部的具有拥有第三激活点的流体的至少一个蒸汽室，其中，所述第三激活点不同于所述第一或第二激活点。

10.一种用于冷却组件的方法，包括：

在第一温度下使被安装在所述组件上的散热件中的第一蒸汽室内部的流体激活；

在第二温度下使被安装在所述组件上的所述散热件中的第二蒸汽室内部的流体激活，其中，所述第一温度不同于所述第二温度。

11.权利要求10的用于冷却组件的方法，其中，第一蒸汽室内部的流体是与第二蒸汽室内部的流体不同的流体。

12.权利要求10和11的用于冷却组件的方法，其中，第一蒸汽室的容积大于第二蒸汽室的容积。

13.权利要求10、11和12的用于冷却组件的方法，其中，所述第一蒸汽室和所述第二蒸汽室是热管。

14.权利要求10、11、12和13的用于冷却组件的方法，其中，所述第二蒸汽室被分成至少两个部分。

15.权利要求10、11、12、13和14的用于冷却组件的方法，还包括：

在第三温度下使被安装在所述组件上的所述散热件中的第三蒸汽室内部的流体激活，其中，所述第三温度不同于所述第一或第二温度。