DE112006000645T5 - Systeme für eine verbesserte passive Flüssigkeitskühlung - Google Patents

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Abstract

System, das umfaßt:
einen Verdampfer, der umfaßt:
eine erste Seite zum Aufnehmen von Wärme;
eine zweite Seite; und
eine oder mehrere Rippen, die von der zweiten Seite vorstehen; und
einen Kondensator, der umfaßt:
eine Innenfläche, die eine Höhlung und eine oder mehrere Nuten definiert;
ein erstes Ende, das mit dem Verdampfer derart gekoppelt ist, daß die eine oder mehrere Rippen des Verdampfers innerhalb der Höhlung angeordnet sind; und
ein zweites Ende, wobei die eine oder mehrere Nuten sich zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Kondensators erstrecken.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • Passive Vorrichtungen zur Flüssigkeitskühlung, wie zum Beispiel Wärmerohre, werden oft zum Entfernen von Wärme aus elektronischen Komponenten verwendet. Eine Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) und/oder eine andere elektronische Komponente können zum Beispiel Wärme auf ein oder mehrere Wärmerohre übertragen. Eine Flüssigkeit innerhalb der Wärmerohre kann die Wärme aufnehmen und im Ergebnis dessen eine Phasenänderung erfahren (z.B. sieden). Die Wärmerohre können oft so ausgelegt werden, daß der erhitzte Dampf sich von der elektronischen Komponente wegbewegt und durch Übertragen der Wärme auf eine Wärmesenke oder eine andere Vorrichtung gekühlt wird. Das Kühlen bewirkt, daß der Dampf in den flüssigen Zustand zurückkehrt, und die Wärmerohre können so ausgelegt werden, daß die Flüssigkeit zu einer Fläche in der Nähe der elektronischen Komponente zurückfließt, um so wieder Wärme aufzunehmen und den Kühlkreislauf fortzusetzen.
  • Da jedoch elektronische Komponenten ständig größere Mengen an Wärme erzeugen und der Raum, der für Kühllösungen verfügbar ist, weiterhin kleiner wird, sind also typische Wärmerohre und/oder passive Flüssigkeitskühlungslösungen möglicherweise nicht zum Entfernen angemessener Mengen von Wärme von den elektronischen Komponenten geeignet.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Blockdiagramm eines Systems.
  • 2A ist eine perspektivische Darstellung eines Verdampfers gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 2B ist eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines Verdampfers gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 3A ist eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines Kondensators gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 3B ist eine perspektivische Endansicht eines Kondensators gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 4 ist eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines Systems gemäß einigen Ausführungsformen.
  • 5 ist ein Blockdiagramm eines Systems gemäß einigen Ausführungsformen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Mit Bezug zuerst auf 1 wird ein Blockdiagramm eines Systems 100 gezeigt. Die verschiedenen Systeme, die hierin beschrieben werden, sind zur Erläuterung dargestellt, nicht jedoch zur Einschränkung der beschriebenen Ausführungsformen. Verschiedene Arten, Gestaltungen, Mengen und Anordnungen der Systeme, die hierin beschrieben werden, können verwendet werden, ohne vom Geltungsbereich einiger Ausführungsformen abzuweichen. Es können weniger oder mehr Komponenten als in den Systemen, die hierin beschrieben werden, verwendet werden, ohne von einigen Ausführungsformen abzuweichen.
  • Das System 100 kann zum Beispiel eine elektronische Vorrichtung 102 (wie zum Beispiel einen Prozessor, eine Speichervorrichtung, einen Spannungsregler usw.), einen Verdampfer 110, einen Kondensator 130 und/oder eine Wärmesenke 150 umfassen. In einigen Konfigurationen kann die elektronische Vorrichtung 102 Wärme erzeugen und/oder Wärme auf den Verdampfer 110 übertragen. Der Verdampfer 110 kann zum Beispiel an die elektronische Vorrichtung 102 zum Aufnehmen und/oder Entfernen von Wärme aus der elektronischen Vorrichtung 102 angeschlossen sein. Wärme kann in einigen Konfigurationen durch Leitung aus der elektronischen Vorrichtung 102 zum Verdampfer 110 wandern (wie z.B. durch die Wellenlinien in 1 dargestellt).
  • In einigen Konfigurationen kann der Verdampfer 110 Wärme auf den Kondensator 130 übertragen. Der Verdampfer 110 kann zum Beispiel Wärme auf eine Flüssigkeit in Kontakt mit dem Verdampfer 110 und/oder dem Kondensator 130 übertragen. Die Flüssigkeit kann zum Beispiel in einer Höhlung liegen (in 1 nicht dargestellt), die durch den Verdampfer 110 und/oder den Kondensator 130 definiert wird. Gemäß einigen Konfigurationen kann der Verdampfer 110 bewirken, daß die Flüssigkeit durch Übertragen von Wärme auf die Flüssigkeit eine Phasenänderung (z.B. von Flüssigkeit zu Dampf) erfährt. Der erhitzte Dampf kann dann zum Beispiel in den und/oder durch den Kondensator 130 strömen (wie z.B. durch die Wellenlinien dargestellt).
  • In einigen Konfigurationen kann der erhitzte Dampf zu einem Abschnitt des Kondensators 130 strömen, der an die Wärmesenke 150 angeschlossen ist. Die Wärmesenke 150 kann zum Beispiel eine Wärmesenke und/oder Radiator sein, die so ausgelegt sind, daß sie Wärme austreiben und/oder ableiten. In dem Fall, daß die Wärmesenke 150 Rippen (in 1 nicht dargestellt) zum Ableiten von Wärme umfaßt, kann zum Beispiel der erhitzte Dampf Wärme (z.B. über den Kondensator 130) auf die Rippen der Wärmesenke 150 übertragen. Das Kühlen des Dampfes (d.h. die Übertragung von Wärme vom Dampf auf die Wärmesenke 150) kann bewirken, daß der Dampf eine Phasenänderung zurück zur flüssigen Form erfährt. Die Flüssigkeit kann dann zum Beispiel zurück zum Verdampfer 110 strömen, um den Kreislauf der passiven Kühlung fortzusetzen.
  • In einigen Konfigurationen kann der Verdampfer 110 und/oder der Kondensator 130 ein Wärmerohr 160 umfassen. Das Wärmerohr 160 kann zum Beispiel ein typisches Wärmerohr sein, das zum Entfernen von Wärme aus der elektronischen Vorrichtung 102 verwendet wird. In einigen Konfigurationen können mehrere Wärmerohre 160 zum Entfernen von Wärme aus der elektronischen Komponente 102 verwendet werden. Die mehreren Wärmerohre 160 können zum Beispiel dafür ausgelegt sein, Wärme auf einen Kern der Wärmesenke 150 zu übertragen. Die Wärmesenke 150 kann zum Beispiel einen hohlen Kern definieren (nicht dargestellt), in dem die verschiedenen Wärmerohre 160 (und/oder Kondensatoren 130 derselben) zumindest teilweise angeordnet sind. Mehrere Wärmerohrkondensatoren 130 können in einigen Konfigurationen verbunden sein, so daß sie in den hohlen Kern der Wärmesenke 150 passen und/oder Wärme in denselben übertragen. In einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel in dem Fall, bei dem das Wärmerohr 160 ein typisches Wärmerohr umfaßt, können der Kondensator 130 und der Verdampfer 110 dieselbe Komponente oder Vorrichtung sein oder umfassen. Typische Wärmerohre 160 können zum Beispiel keinen separaten Verdampfer 110 umfassen.
  • Wendet man sich 2A und 2B zu, so wird eine perspektivische Darstellung eines Verdampfers 210 bzw. eine perspektivische Querschnittsansicht des Verdampfers 210 gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer 210 dem Verdampfer 110, der in Verbindung mit 1 beschrieben wird, ähnlich sein. Der Verdampfer 210 kann zum Beispiel dafür ausgelegt sein, Wärme von einer elektronischen Komponente zu entfernen und/oder Wärme auf eine Flüssigkeit in Kontakt mit dem Verdampfer 210 zu übertragen. In einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer 210 eine erste Seite 212 aufweisen, um Wärme aufzunehmen, und/oder eine zweite Seite 214 aufweisen, um Wärme bereitzustellen. Die zweite Seite 214 kann gemäß einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Rippen 216 umfassen, die eine oder mehrere Spalte und/oder Kanäle 218 dazwischen definieren. In einigen Ausführungsformen können die Kanäle 218 ein oder mehrere Keimbildungsmerkmale 220 umfassen, die die Phasenänderung einer Flüssigkeit in Kontakt mit der zweiten Seite 214 erleichtern. Der Verdampfer 210 kann auch oder alternativ eine erste Fläche 222 und/oder eine zweite Fläche 224 zum Anschluß an einen Kondensator und/oder eine andere Kühlsystemkomponente umfassen. In einigen Ausführungsformen können weniger oder mehr Komponenten, als in 2A und/oder 2B gezeigt, im Verdampfer 210 enthalten sein.
  • Der Verdampfer 210 kann gemäß einigen Ausführungsformen an eine Wärmequelle und/oder eine elektronische Vorrichtung oder Komponente angeschlossen sein, wie zum Beispiel die elektronische Vorrichtung 102 (in 2A oder 2B nicht dargestellt). Die erste Seite 212 von Verdampfer 210 kann zum Beispiel an einen Prozessor und/oder eine andere elektronische Komponente angeschlossen sein. In einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer 210 aus einem Material konstruiert sein, wie zum Beispiel Kupfer, das die Wärmeleitung von der ersten Seite 212 zur zweiten Seite 214 des Verdampfers 210 erleichtert. Wärme, die von einer elektronischen Komponente auf die erste Seite 212 übertragen wird, kann zum Beispiel durch den Verdampfer 210 zur zweiten Seite 214 (und/oder zu anderen Flächen des Verdampfers 210) geleitet werden. In einigen Ausführungsformen kann die zweite Seite 214 in Kontakt mit einer Flüssigkeit (nicht dargestellt) sein. Die zweite Seite 214 kann zum Beispiel Wärme auf die Flüssigkeit übertragen, damit die Flüssigkeit zum Sieden gebracht wird und/oder anderweitig eine Phasenänderung erfährt. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Rippen 216 auf der zweiten Seite 214 die Oberfläche der zweiten Seite 214 vergrößern, was die Menge der Flüssigkeit erhöht, die von der zweiten Seite 214 des Verdampfers 210 im wesentlichen gleichzeitig erwärmt werden kann. Mit anderen Worten, können die Rippen 216 eine gleichförmigere und/oder effizientere Wärmeübertragung von der zweiten Seite 214 des Verdampfers 210 auf die Flüssigkeit ermöglichen.
  • In einigen Ausführungsformen können die Spalte und/oder Kanäle 218, die zwischen benachbarten Rippen 216 gebildet sind, dafür ausgelegt werden, die Übertragung von Wärme auf die Flüssigkeit weiter zu erleichtern und/oder die Phasenänderung der Flüssigkeit zu erleichtern. Die Rippen 216 können zum Beispiel mit geringem Abstand angeordnet sein, wodurch die Kanäle 218 sehr eng sind. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Kanäle 218 im wesentlichen vier Zehntel eines Millimeters bis zu anderthalb Millimeter weit sein. Die enge Breite der Kanäle 218 kann gemäß einigen Ausführungsformen den Verdampfungswiderstand reduzieren, zum Beispiel durch Erleichtern der Bildung kleinerer Dampfblasen innerhalb der Flüssigkeit und/oder durch wesentliches Begrenzen der Bildung größerer Dampfblasen. Die Rippen 216 und/oder die Kanäle 218 können auch oder alternativ das Auftreten ungünstiger Temperaturgradienten reduzieren und/oder die Temperaturdifferenz reduzieren, die zur Bildung von Dampfblasen erforderlich ist.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen können die Rippen 216 und/oder die Kanäle 218 auch oder alternativ den Transport von Flüssigkeit zum, vom, innerhalb und/oder auf dem Verdampfer 210 erleichtern. In dem Fall, daß die Kanäle 218 im wesentlichen gerade, parallel und/oder eng sind, können die Kanäle 218 zum Beispiel den kapillaren Dochttransport der Flüssigkeit zu den mittleren Abschnitten (z.B. den heißesten Abschnitten) des Verdampfers 210 hin erleichtern. In einigen Ausführungsformen kann der Dochttransport ungeachtet der Ausrichtung des Verdampfers 210 zur Schwerkraft auftreten. Auch wenn die Kanäle 218 zum Beispiel senkrecht zur Schwerkraft ausgerichtet sind, kann die Enge der Kanäle 218 der Flüssigkeit ermöglichen, durch Kapillarwirkung über die Oberfläche der zweiten Seite 214 des Verdampfers 210 transportiert zu werden. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Kanäle 218 auch oder alternativ parallel zur Schwerkraft ausgerichtet werden, um den Flüssigkeitstransport zu erleichtern.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen können der Verdampfer 210 und/oder die Kanäle 218 auch oder alternativ die Keimbildungsmerkmale 220 aufweisen. Die Keimbildungsmerkmale 220 können zum Beispiel Dellen oder Vertiefungen innerhalb der Kanäle 218 sein oder umfassen. In einigen Ausführungsformen können die Keimbildungsmerkmale 220 eine oder mehrere konische Vertiefungen innerhalb der Kanäle 218 umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Keimbildungsmerkmale 220 die benachbarte Flüssigkeit höheren Temperaturen aussetzen, um die Bildung von Dampfblasen zu erleichtern und/oder einen Ort zur Bildung von Dampfblasen bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jede Anzahl, Art und/oder Anordnung von Keimbildungsmerkmalen 220 im Verdampfer 210 und/oder auf der zweiten Seite 214 desselben enthalten sein. Im Verdampfer 210 gemäß einigen Ausführungsformen können zum Beispiel weniger oder mehr Keimbildungsmerkmale 220, als in 2A und/oder 2B gezeigt, enthalten sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer 210 kann auch oder alternativ die erste Fläche 222 und/oder die zweite Fläche 224 zum Anschluß des Verdampfers 210 an einen Kondensator und/oder eine andere Kühlsystemkomponente umfassen. Die erste Fläche 222 kann zum Beispiel ein Abschnitt der zweiten Seite 214 sein, auf den sich die Rippen 216 nicht hinderlich auswirken. Die erste Fläche 222 kann in einigen Ausführungsformen verwendet werden, um an ein oder mehrere Merkmale eines Kondensators angeschlossen zu werden. Analog kann die zweite Fläche 224 dafür ausgelegt werden, an einen Kondensator angeschlossen zu werden. Eine Wand und/oder Oberfläche eines Kondensators kann zum Beispiel an die im wesentlichen ebenen Oberflächen angeschlossen werden, die durch die erste und/oder zweite Fläche 222, 224 definiert werden. In einigen Ausführungsformen kann eine beliebige Zahl und/oder Art von Bindungs- und/oder Befestigungsmitteln auch oder alternativ an die Flächen 222, 224 angeschlossen werden. Es kann zum Beispiel ein Klebstoff, Lot, Wärmegrenzflächenmaterial, Befestigungsmittel, O-Ring und/oder eine andere Vorrichtung an die Flächen 222, 224 und/oder zwischen den Flächen 222, 224 und einen Kondensator und/oder eine andere Kühlsystemkomponente angeschlossen werden, um das Anschließen des Kondensators und/oder einer Komponente an den Verdampfer 210 zu erleichtern.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel der in 2B gezeigten, kann eine Nut 226 und/oder ein anderes Merkmal auf jeder der oder beiden Flächen 222, 224 enthalten sein. Die Nut 226 kann zum Beispiel dafür ausgelegt werden, einen O-Ring und/oder ein anderes Befestigungsmittel aufzunehmen, um das Anschließen des Verdampfers 210 an einen Kondensator zu erleichtern und/oder eine Dichtung dazwischen zu erzeugen. In einigen Ausführungsformen kann die Dichtung, die zwischen dem Verdampfer 210 und dem Kondensator erzeugt wird, eine hydraulische und/oder hermetische Dichtung sein oder umfassen, so daß sie die Flüssigkeit im wesentlichen innerhalb des Bereichs enthält, der der zweiten Seite 214 des Verdampfers 210 benachbart ist (z.B. innerhalb einer Höhlung, die durch den Verdampfer 210 und/oder den Kondensator definiert wird). Gemäß einigen Ausführungsformen kann jede Größe und/oder Form des Verdampfers 210 genutzt werden. Mit anderen Worten, können andere Formen und/oder Konfigurationen auch oder alternativ in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen genutzt werden, obwohl der Verdampfer 210, der in 2A und 2B gezeigt wird, eine kreisrunde und/oder scheibenförmige Gestalt definiert.
  • Wendet man sich nun 3A und 3B zu, so wird eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines Kondensators 330 bzw. eine perspektivische Endansicht des Kondensators 330 gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 330 dem Kondensator 130, der in Verbindung mit 1 beschrieben wird, ähnlich sein. Der Kondensator 330 kann in einigen Ausführungsformen ein erstes Ende 332 und/oder ein zweites Ende 334 umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 330 auch oder alternativ eine Höhlung 336 definieren. In einigen Ausführungsformen kann eine oder mehrere Nuten 338 in einer Höhlung 336 angeordnet sein. Die Nuten 338 können zum Beispiel auf einer Innenwand 340 des Kondensators 330 angeordnet sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 330 auch oder alternativ eine erste Fläche 342 und/oder eine zweite Fläche 344 umfassen, von denen jede oder beide zum Anschluß des Kondensators 330 an einen Verdampfer und/oder eine andere Kühlsystemkomponente verwendet werden können. In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 330 eine Breite und/oder einen Durchmesser 346 definieren und/oder kann eine Außenwand 348 umfassen. In einigen Ausführungsformen können weniger oder mehr Komponenten, als in 3A und/oder 3B gezeigt, im System 300 enthalten sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator 330 eine Flüssigkeit (nicht dargestellt) in einer Höhlung 336 enthalten. Die Flüssigkeit kann zum Beispiel von einem Verdampfer, wie zum Beispiel dem Verdampfer 110, 210 (in 3A oder 3B nicht dargestellt), nahe dem ersten Ende 332 von Kondensator 330 erwärmt werden. Der Verdampfer kann gemäß einigen Ausführungsformen an das erste Ende 332 des Kondensators 330 angeschlossen werden. Die erste Fläche 342 und/oder die zweite Fläche 344 kann zum Beispiel an eine oder mehrere Flächen und/oder Abschnitte des Verdampfers angeschlossen werden. In einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer an den Kondensator 330 angeschlossen werden, um eine Abdichtung der Höhlung 336 in der Nähe des ersten Endes 332 zu bilden. Die Dichtung kann zum Beispiel das Zurückhalten der Flüssigkeit in der Höhlung 336 erleichtern. In einigen Ausführungsformen (obwohl in 3A nicht gezeigt) kann die Höhlung 336 auch oder alternativ nahe dem zweiten Ende 334 des Kondensators 330 abgedichtet sein.
  • Die Flüssigkeit, die durch den Verdampfer in der Nähe des ersten Endes 332 von Kondensator 330 erwärmt wird, kann im Ergebnis der Erwärmung eine Phasenänderung in einen Dampf erfahren. Gemäß einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel in dem Fall, bei dem der Kondensator 330 senkrecht in Bezug auf die Schwerkraft ausgerichtet ist, kann der Dampf durch einen mittleren Abschnitt der Höhlung 336 zum zweiten Ende 334 des Kondensators 330 hin aufsteigen. In einigen Ausführungsformen kann der Dampf abgekühlt werden, während er entlang der Länge des Kondensators 330 strömt. Die Außenwand 348 des Kondensators 330 kann zum Beispiel innerhalb einer Höhlung einer Wärmesenke angeordnet sein (nicht dargestellt) und/oder kann eine oder mehrere Rippen umfassen, die daran angeschlossen sind (ebenfalls nicht dargestellt). Der Kondensator 330 (und/oder das zweite Ende 334 desselben) kann gemäß einigen Ausführungsformen luftgekühlt werden und/oder er kann anderweitig Wärme aus dem Dampf entfernen. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmesenke auch oder alternativ das zweite Ende 334 von Kondensator 330 abdichten, um das Auslaufen der Flüssigkeit aus der Höhlung 336 im wesentlichen zu verhüten.
  • Der gekühlte Dampf kann in einigen Ausführungsformen eine Phasenänderung zurück zu einer Flüssigkeit erfahren und kann zurück zum ersten Ende 332 des Kondensators 330 strömen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Flüssigkeit durch die Nuten 338 fließen. In dem Fall, daß der Kondensator 330 senkrecht bezüglich der Schwerkraft ausgerichtet ist, können zum Beispiel die Nuten 338 senkrechte Kanäle bereitstellen, in denen die Flüssigkeit kondensieren kann (z.B. aus dem Dampfzustand) und/oder durch welche die Flüssigkeit zum ersten Ende 332 fließen kann (z.B. zurück zum Verdampfer). In einigen Ausführungsformen können die Nuten 338 gefräst, geschnitten und/oder andere Weise in die Innenwand 340 des Kondensators 330 eingebracht werden. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Nuten 338 durch einen oder mehrere Vorsprünge, Rippen und/oder durch andere Merkmale mit der Innenwand 340 des Kondensators 330 verbunden werden.
  • In einigen Ausführungsformen können die Nuten 338 die Trennung der Dampfströmung zum zweiten Ende 334 und der Flüssigkeitsströmung zurück zum ersten Ende 332 des Kondensators 330 erleichtern. Mit anderen Worten, können die Nuten 338 für eine effizientere Kühlung durch Reduzieren der Störungen zwischen den bidirektionalen Flüssigkeitsströmungen innerhalb der Höhlung 336 sorgen. Die Trennung der Ströme kann ungeachtet der Ausrichtung des Kondensators 330 zur Schwerkraft auftreten. Falls der Kondensator 330 horizontal bezüglich der Schwerkraft ausgerichtet ist, kann zum Beispiel der Dampf durch den mittleren Abschnitt der Höhlung 336 und/oder durch eine oder mehrere Nuten 338 mit größerer Steigung strömen, während die Flüssigkeit durch die Nuten 338 mit niedrigerer Steigung und/oder durch eine oder mehrere Nuten 338 mit höherer Steigung strömen kann. In einigen Ausführungsformen können die Nuten 338 dafür ausgelegt werden, für eine Kapillarwirkung zu sorgen, um die Flüssigkeit durch Dochtwirkung zurück zum ersten Ende 332 zu transportieren. Auf diese Weise kann die Flüssigkeit zum Beispiel selbst durch Nuten 338 fließen, die entgegen der Schwerkraft ausgerichtet sind (z.B. in denen die Flüssigkeit anderenfalls heraustropfen kann). In einigen Ausführungsformen kann die Flüssigkeit durch die Nuten 338 fließen, während der Dampf durch den mittleren und/oder andere Abschnitte der Höhlung 336 strömen kann.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Durchmesser 346 von Kondensator 330 auch oder alternativ dafür ausgelegt werden, für eine erhöhte Kühlungseffizienz zu sorgen. Der Durchmesser 346 von Kondensator 330 kann zum Beispiel beträchtlich größer als der eines typischen Wärmerohres sein. In einigen Ausführungsformen kann zum Beispiel der Durchmesser 346 des Kondensators 330 etwa 10 bis 40 mm betragen (im Gegensatz zu etwa 4 bis 10 mm für normale Wärmerohre). Gemäß einigen Ausführungsformen kann der große Durchmesser 346 von Kondensator 330 die Trennung der Flüssigkeitsströmungswege innerhalb der Höhlung 336 erleichtern und/oder eine effektivere Kühlung des Kondensators 330 und/oder des Dampfes fördern. Der große Durchmesser 346 von Kondensator 330 kann zum Beispiel zumindest teilweise innerhalb eines hohlen Kerns einer Wärmesenke (nicht dargestellt) angeordnet sein, um Wärme auf den Kern der Wärmesenke zu übertragen.
  • Der Kondensator 330 mit einem einzigen großen Durchmesser 346 kann in einigen Ausführungsformen eine normale Anordnung von mehreren Wärmerohren ersetzen, die zum Übertragen von Wähne auf den Kern eines Wärmetauschers angeschlossen sind. Der Kondensator 330 mit einem einzigen großen Durchmesser 346 kann effizienter als die normale Wärmerohrnutzung sein, indem die Größe der Oberfläche erhöht wird, die zur Übertragung von Wärme auf die Wärmesenke verwendet wird, und/oder indem die Notwendigkeit der Bindung mehrerer Wärmerohre, die zu einem größeren thermischen Widerstand führt, reduziert wird. Analog kann in dem Fall, daß die Rippen (nicht dargestellt) angekoppelt werden, um Wärme aus dem Kondensator 330 zu entfernen, der größere Durchmesser 346 für eine größere Fläche sorgen, an die die Rippen angekoppelt werden können. Die erhöhte Kopplungsfläche kann zum Beispiel die Zahl der Rippen vergrößern, die an den Kondensator 330 angekoppelt werden können und dementsprechend die thermische Effizienz des Kondensators 330 erhöhen.
  • Wendet man sich nun 4 zu, so wird eine perspektivische Querschnittsdarstellung eines Systems 400 gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann das System 400 eine Kühllösung sein oder umfassen, wie zum Beispiel ein passives Flüssigkeitskühlsystem. Das System 400 kann zum Beispiel einen Verdampfer 410 umfassen. Der Verdampfer 410 kann eine erste Seite 412 zum Aufnehmen von Wärme, eine zweite Seite 414 zum Bereitstellen von Wärme, eine oder mehrere Rippen 416, einen oder mehrere Kanäle 418, ein oder mehrere Keimbildungsmerkmale 420 und/oder eine erste Fläche 422 und/oder eine zweite Fläche 424 umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das System 400 auch oder alternativ einen Kondensator 430 umfassen. Der Kondensator 430 kann ein erstes Ende 432 und/oder ein zweites Ende 434 umfassen.
  • Der Kondensator 430 kann auch eine Höhlung 436 definieren und/oder eine oder mehrere Nuten 438 umfassen, die auf einer Innenwand 440 angeordnet sind. Der Kondensator 430 kann auch oder alternativ eine erste Fläche 442 und/oder eine zweite Fläche 444 zum Anschluß an den Verdampfer 410 und/oder eine Außenwand 448 zum Übertragen von Wärme vom Kondensator 430 umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Komponenten 410, 412, 414, 416, 418, 420, 422, 424, 430, 432, 434, 436, 438, 440, 442, 444, 448 des Systems 400 in der Konfiguration und/oder in ihrer Funktionalität den ähnlich bezeichneten Komponenten, die in Verbindung mit einer der 1, 2A, 2B, 3A und/oder 3B beschrieben werden, ähnlich sein. In einigen Ausführungsformen können weniger oder mehr Komponenten, als in 4 gezeigt, im System 400 enthalten sein.
  • In einigen Ausführungsformen kann das System 400 dafür ausgelegt sein, Wärme von einer elektrischen Komponente und/oder Vorrichtung (in 4 nicht dargestellt) zu entfernen. Der Verdampfer 410 kann zum Beispiel angeschlossen sein, um Wärme von der elektrischen Vorrichtung über die erste Seite 412 des Verdampfers 410 aufzunehmen. Die Wärme, die über die erste Seite 412 des Verdampfers 410 aufgenommen wurde, kann dann zum Beispiel durch den Verdampfer 410 zur zweiten Seite 414 geleitet werden. Die zweite Seite 414 kann zum Beispiel, wie in 4 gezeigt, innerhalb der Höhlung 436 (zumindest teilweise) angeordnet sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann eine Flüssigkeit (nicht dargestellt) auch oder alternativ in der Höhlung 436 angeordnet sein. Die Flüssigkeit kann zum Beispiel Wärme von der zweiten Seite 414 des Verdampfers 410 aufnehmen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann die zweite Seite 414 des Verdampfers die Rippen 416 und/oder die Kanäle 418 umfassen. Die Wärme, die von der elektrischen Vorrichtung aufgenommen wird, kann zum Beispiel effizienter über die Rippen 416 auf die Flüssigkeit übertragen werden. In einigen Ausführungsformen können die Rippen 416 für einen gleichförmigeren Temperaturgradienten innerhalb der Flüssigkeit in Kontakt mit dem Verdampfer 410 sorgen. Die Kanäle 418 zwischen den Rippen 416 können gemäß einigen Ausführungsformen relativ eng sein (z.B. können die Rippen 416 mit dichtem Abstand angeordnet sein). Die engen Kanäle 418 können zum Beispiel das Wachstum kleiner Dampfblasen fördern, was die Effizienz der Phasenänderung der Flüssigkeit erhöht. In einigen Ausführungsformen können die Keimbildungsmerkmale 420 auch oder alternativ die Bildung von Dampfblasen fördern und/oder die Temperatur reduzieren, die zur Bildung von Dampfblasen erforderlich ist. Die Keimbildungsmerkmale 420 können zum Beispiel konische Vertiefungen innerhalb der Kanäle 418 umfassen, die Orte für die Dampfblasenkeimbildung bereitstellen und/oder die die örtliche Flüssigkeit höheren Temperaturen von der zweiten Seite 414 des Verdampfers 410 aussetzen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann der erwärmte Dampf von der zweiten Seite 414 des Verdampfers 410 (und/oder von einem Ort in der Nähe der zweiten Seite 414) und/oder vom ersten Ende 432 des Kondensators 430 zum zweiten Ende 434 des Kondensators 430 strömen. In einigen Ausführungsformen kann der Dampf durch die mittleren Abschnitte der Höhlung 436 strömen. Der Dampf kann dann zum Beispiel abgekühlt werden und/oder anderweitig in der Nähe des zweiten Endes 434 von Kondensator 430 kondensiert werden. Die Außenwand 448 von Kondensator 430 kann zum Beispiel mit einer oder mehreren Rippen und/oder anderen Kühlvorrichtungen verbunden werden, die Wärme aufnehmen können, um das zweite Ende 434 des Kondensators 430 zu kühlen. In einigen Ausführungsformen kann die Außenwand des Kondensators 430 innerhalb eines Kerns einer Wärmesenke angeordnet sein (nicht dargestellt) und/oder kann eine oder mehrere Rippen umfassen, die daran direkt angeschlossen sind (ebenfalls nicht dargestellt).
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann jeder Abschnitt der Außenwand 448 mit der Kühlung des Kondensators 430 und/oder des Dampfes verbunden sein. Die Rippen und/oder die Wärmesenke können sich zum Beispiel nach außen und/oder bis zum ersten Ende 432 des Kondensators 430 erstrecken. Dementsprechend kann der Dampf innerhalb der Höhlung 436 kondensieren und/oder (z.B. zumindest teilweise) in einem Bereich der Höhlung 436 gekühlt werden, der von der zweiten Seite 414 des Verdampfers 410 abgetrennt ist. In einigen Ausführungsformen kann ein Teil des Dampfes an einem Abschnitt der Innenwand 440 gekühlt, kondensiert und/oder in seiner Phase zurück zu einer Flüssigkeit verwandelt werden. Das Kühlen des Kondensators 430 und/oder des Dampfes kann zum Beispiel derart ausgelegt werden, daß im wesentlichen der ganze Dampf bis zu dem Zeitpunkt, an dem er das zweite Ende 434 erreicht und/oder in dessen Nähe ist, kondensiert, gekühlt oder in seiner Phase geändert wird. Gemäß einigen Ausführungsformen kann im wesentlichen die gesamte Kühlung des Dampfes am zweiten Ende 434 des Kondensators 430 und/oder in der Nähe desselben ausgeführt werden. In einigen Ausführungsformen kann der kondensierte und/oder gekühlte Dampf in die flüssige Form zurückkehren und kann zurück zum ersten Ende 432 des Kondensators 430 und/oder zur zweiten Seite 414 des Verdampfers 410 strömen. Die Flüssigkeit kann kondensieren, zum Beispiel auf, innerhalb der und/oder in der Nähe der Nuten 438 und/oder kann die Nuten 438 nutzen, um zurück zum Verdampfer 410 zu strömen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Nuten 438 die Dampf- und Flüssigkeitsströmung innerhalb der Höhlung 436 ermöglichen, so daß sie im wesentlichen getrennt bleiben. Die Flüssigkeit kann entlang der Innenwand 440 des Kondensators 430 und/oder innerhalb der Nuten 438 strömen, während zum Beispiel der Dampf im mittleren und/oder in den restlichen Abschnitten der Höhlung 436 strömen kann. Bei einigen Ausrichtungen des Systems 400 können die Nuten 438 für eine Kapillarwirkung sorgen, um die Flüssigkeit zurück zum Verdampfer 410 zu transportieren. Analog können die Rippen 416 und/oder die Kanäle 418 des Verdampfers 410 für einen Kapillarwirkungstransport für die Flüssigkeit sorgen, um den Rücklauf der Flüssigkeit zur zweiten Seite 414 des Verdampfers 410 zu erleichtern.
  • Der Kondensator 430 und der Verdampfer 410 können in einer Weise angeschlossen werden, die bekannt oder ausführbar ist oder wird. In einigen Ausführungsformen können die erste und/oder zweite Fläche 422, 424 von Verdampfer 410 an die erste und/oder zweite Fläche 442, 444 des Kondensators 430 angeschlossen werden. Die erste Fläche 442 des Kondensators 430 kann zum Beispiel eine Fläche zwischen benachbarten Nuten 438 sein oder dieselbe umfassen. In einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel in dem Fall, daß die Nuten 438 zwischen Vorsprüngen von der Innenwand 440 gebildet sind, kann die erste Fläche 442 die Endfläche der Vorsprünge sein oder dieselben umfassen, die an die erste Fläche 422 des Verdampfers 410 angeschlossen werden können. Mit anderen Worten, können die Nuten 438 sich im wesentlichen vom ersten Ende 432 bis zum zweiten Ende 434 des Kondensators 430 erstrecken und/oder können sich zum Boden und/oder der Basis der Rippen 416 hin erstrecken. Gemäß einigen Ausführungsformen können sich die Nuten 438 bis zur Oberseite der Rippen 416 erstrecken und/oder kann die erste Fläche 442 nicht an die erste Fläche 422 des Verdampfers 410 angeschlossen werden.
  • In einigen Ausführungsformen können die Nuten 438, Rippen 416, Kanäle 418 und/oder Keimbildungsmerkmale 420 in einer Weise konfiguriert werden, die bekannt oder ausführbar ist oder wird. Die Rippen 416 können nicht die gesamte zweite Seite 414 des Verdampfers 410 abdecken und/oder die Nuten 438 können nur auf einem Abschnitt der Innenwand 440 bereitgestellt werden. In einigen Ausführungsformen können weniger oder mehr Nuten 438, Rippen 416, Kanäle 418 und/oder Keimbildungsmerkmale 420, als in 4 gezeigt, im System 400 bereitgestellt sein.
  • Wendet man sich 5 zu, so wird ein Blockdiagramm eines Systems 500 gemäß einigen Ausführungsformen gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann das System 500 den Systemen 100, 400, die in Verbindung mit 1 und/oder 4 beschrieben werden, ähnlich sein. Das System 500 kann zum Beispiel einen Prozessor 502, eine Speichervorrichtung 504, einen Verdampfer 510, einen Kondensator 530 und/oder eine Wärmesenke 550 umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen können die Komponenten 502, 510, 530, 550 des Systems 500 in der Konfiguration und/oder in ihrer Funktionalität den ähnlich bezeichneten Komponenten, die in Verbindung mit einer der 1, 2A, 2B, 3A, 3B und/oder 4 beschrieben werden, ähnlich sein. In einigen Ausführungsformen können weniger oder mehr Komponenten, als in 5 gezeigt, im System 500 enthalten sein.
  • Der Prozessor 502 kann jede Zahl von Prozessoren sein oder umfassen, die von einer beliebigen Art oder Konfiguration von Prozessor, Mikroprozessor und/oder Prozessorteil sein können, der bekannt oder verfügbar ist oder wird. In einigen Ausführungsformen können andere elektronische und/oder elektrische Vorrichtungen an Stelle des Prozessors 502 oder zusätzlich zu demselben verwendet werden. Der Prozessor 502 kann zum Beispiel jede Vorrichtung, jedes Objekt und/oder jede Komponente sein oder umfassen, die Wärme erzeugt, speichert und/oder das Entfernen von Wärme erfordert. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 502 ein XScale®-Prozessor sein, wie zum Beispiel ein Intel® PXA270 XScale®-Prozessor.
  • Der Speicher 504 kann gemäß einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Magnetspeichervorrichtungen, wie zum Beispiel Festplatten, eine oder mehrere optische Speichervorrichtungen und/oder Festkörperspeicher sein oder umfassen. Der Speicher 504 kann zum Beispiel Anwendungen, Programme, Prozeduren und/oder Module speichern, die Befehle speichern, welche vom Prozessor 502 ausgeführt werden sollen. Der Speicher 504 kann gemäß einigen Ausführungsformen jede Art von Speicher für die Speicherung von Daten umfassen, wie zum Beispiel einen Eindatenraten-Direktzugriffsspeicher (SDR-RAM), einen Doppeldatenraten-Direktzugriffsspeicher (DDR-RAM) oder einen programmierbaren Nur-Lese-Speicher (PROM).
  • In einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 502 Wärme erzeugen, während er Befehle ausführt, die im Speicher 504 gespeichert sind. Gemäß einigen Ausführungsformen muß diese Wärme vom Prozessor 502 entfernt werden, um dem Prozessor 502 das ordnungsgemäße Funktionieren zu ermöglichen und/oder um thermische Schäden an Prozessor 502 zu verhüten. In einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer 510 angeschlossen sein, um Wärme vom Prozessor 502 zu entfernen. Der Verdampfer 510 kann zum Beispiel die Wärme auf eine Flüssigkeit in einer Höhlung (in 5 nicht dargestellt) übertragen, die durch den Verdampfer 510 und/oder den Kondensator 530 definiert wird. Der Verdampfer 510 kann in einigen Ausführungsformen Rippen, Kanäle und/oder Keimbildungsmerkmale (in 5 nicht dargestellt) umfassen, um die Übertragung von Wärme auf die Flüssigkeit zu erleichtern. Die Flüssigkeit kann auf Grund des Wärmeaustauschs zum Sieden und/oder Verdampfen gebracht werden und kann (z.B. als Dampf) vom Prozessor 502 und/oder dem Verdampfer 510 wegströmen.
  • Der Kondensator 530 kann gemäß einigen Ausführungsformen zumindest teilweise innerhalb der Wärmesenke 550 angeordnet sein. Der Dampf kann zum Beispiel beim Erreichen einer Fläche des Kondensators 530 in der Nähe der Wärmesenke 550 gekühlt und/oder zurück in eine flüssige Form kondensiert werden. In einigen Ausführungsformen kann der Dampf Wärme durch den Kondensator 530 und in die Wärmesenke 550 transportieren. Die Wärmesenke 550 kann dann zum Beispiel die Wärme ableiten und/oder vom Kondensator 530 entfernen. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmesenke 550 jede Art von Wärmetauscher, der bekannt oder ausführbar ist oder wird, sein oder umfassen. Die Wärmesenke 550 kann zum Beispiel ein typischer gerippter, luftgekühlter Wärmetauscher sein. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 550 an den Kondensator 530 angeschlossen und/oder in denselben integriert sein. Der Kondensator 530 kann zum Beispiel eine oder mehrere Rippen (nicht dargestellt) umfassen, um das Kühlen des Dampfes zu erleichtern.
  • In einigen Ausführungsformen kann jede oder können alle Kühlkomponenten 510, 530, 550 Komponenten sein oder umfassen, die denen ähnlich sind, die hierin beschrieben werden. Gemäß einigen Ausführungsformen kann jede oder können alle Kühlkomponenten 510, 530, 550 auch oder alternativ eine oder mehrere herkömmliche Vorrichtungen umfassen, um die geforderte Funktionalität der bestimmten Komponente auszuführen. Die Wärmesenke 550 kann zum Beispiel in einigen Ausführungsformen eine typische Wärmesenke und/oder Radiatorvorrichtung sein. In einigen Ausführungsformen kann die Wärmesenke 550 ein hohler Kern sein oder denselben definieren, um Wärme aufzunehmen. Der Kondensator 530 und der Verdampfer 510 können zum Beispiel einen passiven Flüssigkeitskühlungskern umfassen, um den hohlen Kern der Wärmesenke auszufüllen und Wärme dorthin zu übertragen. Gemäß einigen Ausführungsformen, wie sie hierin beschrieben werden, kann die Konfiguration des Kondensators 530 und des Verdampfers 510 für eine verbesserte Entfernung von Wärme (z.B. vom Prozessor 502 und/oder Flächen in der Nähe desselben) und/oder eine verbesserte Effizienz im Vergleich zu typischen passiven Flüssigkeitskühlvorrichtungen sorgen.
  • Die mehreren Ausführungsformen, die hierin beschrieben werden, dienen nur dem Zweck der Erläuterung. Andere Ausführungsformen können mit Modifizierungen und Änderungen ausgeführt werden, die nur durch die Ansprüche beschränkt sind.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Gemäß einigen Ausführungsformen können Systeme für eine verbesserte passive Flüssigkeitskühlung bereitgestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann ein System einen Verdampfer und einen Kondensator umfassen. Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Verdampfer eine erste Seite zum Aufnehmen von Wärme, eine zweite Seite und eine oder mehrere Rippen, die von der zweiten Seite vorragen, aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann der Kondensator eine Innenfläche, die eine Höhlung und eine oder mehrere Nuten definiert, ein erstes Ende, das mit dem Verdampfer derart gekoppelt ist, daß die eine oder mehrere Rippen des Verdampfers innerhalb der Höhlung angeordnet sind, und ein zweites Ende umfassen, wobei die eine oder mehrere Nuten sich zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Kondensators erstrecken.

Claims (20)

  1. System, das umfaßt: einen Verdampfer, der umfaßt: eine erste Seite zum Aufnehmen von Wärme; eine zweite Seite; und eine oder mehrere Rippen, die von der zweiten Seite vorstehen; und einen Kondensator, der umfaßt: eine Innenfläche, die eine Höhlung und eine oder mehrere Nuten definiert; ein erstes Ende, das mit dem Verdampfer derart gekoppelt ist, daß die eine oder mehrere Rippen des Verdampfers innerhalb der Höhlung angeordnet sind; und ein zweites Ende, wobei die eine oder mehrere Nuten sich zumindest teilweise zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Kondensators erstrecken.
  2. System nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehrere Rippen im wesentlichen parallel sind.
  3. System nach Anspruch 1, wobei die eine oder mehrere Rippen mit Abstand angeordnet sind, so daß sie einen oder mehrere Kanäle zwischen benachbarten Rippen bilden.
  4. System nach Anspruch 3, wobei der eine die oder mehreren Kanäle ungefähr 0,4 mm bis 1,5 mm breit sind.
  5. System nach Anspruch 3, wobei eine oder mehrere Dellen innerhalb des einen oder mehrerer Kanäle angeordnet sind.
  6. System nach Anspruch 5, wobei die eine oder mehrere Dellen eine oder mehrere konische Vertiefungen in einem Boden der Kanäle zwischen benachbarten Rippen umfassen.
  7. System nach Anspruch 1, wobei der Kondensator eine Längenabmessung, die sich zwischen dem ersten und zweiten Ende des Kondensators erstreckt, und eine Breitenabmessung senkrecht zur Längenabmessung aufweist, wobei die Breitenabmessung ungefähr 10 mm bis 40 mm beträgt.
  8. System nach Anspruch 1, das ferner umfaßt: eine oder mehrere Rippen, die an den Kondensator gekoppelt sind und sich von demselben aus erstrecken.
  9. System nach Anspruch 1, das ferner umfaßt: eine Wärmesenke, die mit dem Kondensator gekoppelt ist.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Wärmesenke eine zweite Höhlung definiert und der Kondensator zumindest teilweise innerhalb der zweiten Höhlung angeordnet ist.
  11. System nach Anspruch 10, wobei der Kondensator die zweite Höhlung im wesentlichen ausfüllt.
  12. System nach Anspruch 10, wobei die Wärmesenke eine radiale Wärmesenke ist, die zweite Höhlung eine zylindrische Höhlung ist, der Kondensator im wesentlichen zylindrisch und der Verdampfer scheibenförmig ist.
  13. System, das umfaßt: einen Prozessor; einen Doppeldatenraten-Speicher in Kommunikation mit dem Prozessor; einen Verdampfer, der umfaßt: eine erste Seite zum Aufnehmen von Wärme vom Prozessor; eine zweite Seite; und eine oder mehrere Rippen, die von der zweiten Seite vorstehen; und einen Kondensator, der umfaßt: eine Innenfläche, die eine Höhlung und eine oder mehrere Nuten definiert; ein erstes Ende, das mit dem Verdampfer derart gekoppelt ist, daß die eine oder mehrere Rippen des Verdampfers innerhalb der Höhlung angeordnet sind; und ein zweites Ende, wobei die eine oder mehrere Nuten sich zumindest teilweise zwischen dem ersten und zweiten Ende des Kondensators erstrecken.
  14. System nach Anspruch 13, das ferner umfaßt: einen Wärmetauscher, der zum Entfernen von Wärme aus dem Kondensator angeschlossen ist.
  15. System nach Anspruch 14, wobei die Wärmesenke eine zweite Höhlung definiert und der Kondensator zumindest teilweise innerhalb der zweiten Höhlung angeordnet ist.
  16. System nach Anspruch 15, wobei der Kondensator die zweite Höhlung im wesentlichen ausfüllt.
  17. System nach Anspruch 15, wobei die Wärmesenke eine radiale Wärmesenke ist, die zweite Höhlung der Wärmesenke im wesentlichen zylindrisch ist, der Kondensator im wesentlichen zylindrisch ist, die Höhlung des Kondensators im wesentlichen zylindrisch und der Verdampfer im wesentlichen scheibenförmig ist.
  18. System nach Anspruch 13, wobei die eine oder mehrere Rippen im wesentlichen parallel sind.
  19. System nach Anspruch 13, wobei die eine oder mehrere Rippen mit Abstand angeordnet sind, so daß sie einen oder mehrere Kanäle zwischen benachbarten Rippen bilden.
  20. System nach Anspruch 19, wobei eine oder mehrere Dellen innerhalb des einen oder mehrerer Kanäle angeordnet sind.
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