TW202301962A - 用於浸沒式冷卻電腦的系統與方法 - Google Patents

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Abstract

一種浸沒冷卻熱管理系統包括熱耦合到發熱電子部件的熱管。熱管在通道的第一縱向端部處具有入口並且在通道的相對的第二縱向端部處具有出口。發熱電子部件在入口與出口之間與通道縱向地熱耦合。相對於重力方向，通道的出口高於入口。

Description

用於浸沒式冷卻電腦的系統與方法
本揭示係關於用於浸沒式冷卻電腦的系統及方法。
計算裝置可以在使用期間產生大量熱。在繁重的處理或使用負載期間，計算部件可以容易受到熱的損害，並且通常需要冷卻系統來將部件溫度維持在安全範圍中。由於液體工作流體具有與空氣或氣體冷卻相比更多的熱質量，因此液體冷卻可以高效地冷卻部件。藉由允許蒸發的流體上升出液體，液體工作流體可以維持在較低溫度下。冷卻液體中的蒸氣可以不利地影響工作流體的冷卻效能。蒸氣可以冷凝並且返回到浸沒槽。
在一些實施例中，一種浸沒冷卻熱管理系統包括熱耦合到發熱電子部件的熱管。熱管在通道的第一縱向端部處具有入口並且在通道的相對的第二縱向端部處具有出口。發熱電子部件在入口與出口之間與通道縱向地熱耦合。相對於重力方向，通道的出口高於入口。
在一些實施例中，一種熱管理系統包括浸沒腔室、在浸沒腔室中定位的工作流體、發熱部件、及熱管。工作流體具有液相及氣相。發熱部件在工作流體的液相中定位並且固定到基板。熱管在第一縱向端部處具有入口並且在相對的第二縱向端部處具有出口。熱管連接到基板並且在基板上定位，使得發熱電子部件在入口與出口之間縱向地定位以加熱工作流體的液相的一部分並且引起穿過熱管的工作流體的縱向流動。
在一些實施例中，一種熱管理系統包括浸沒腔室、在浸沒腔室中定位的工作流體、第一發熱電子部件、第二發熱電子部件、及熱管。工作流體具有液相及氣相，並且氣相定義在液相之上的頂部空間。第一發熱部件在工作流體的液相中定位並且固定到基板。熱管在第一縱向端部處具有入口並且在相對的第二縱向端部處具有出口。熱管連接到基板並且在基板上定位，使得第一發熱電子部件在入口與出口之間縱向地定位以加熱工作流體的液相的一部分並且引起穿過熱管的工作流體的縱向流動。第二發熱部件在工作流體的液相中定位並且固定到熱管外部且靠近入口的基板，使得工作流體的縱向流動冷卻第二發熱電子部件。
提供此發明概要來以簡化形式介紹將在下文實施方式中進一步描述的概念選擇。此發明概要不意欲識別要求保護的標的的關鍵特徵或必要特徵，亦不意欲用作輔助來決定要求保護的標的的範疇。
額外特徵及優點將在以下描述中闡述，並且部分將從該描述清楚，或可藉由實踐本文的教示來獲知。本揭示的特徵及優點可藉由在隨附的申請專利範圍中特別指出的儀器及組合來實現及獲得。本揭示的特徵將從以下描述及隨附申請專利範圍更完全顯而易見，或可藉由實踐如後文闡述的揭示來獲知。
本揭示大體係關於用於電子裝置或其他發熱部件的熱管理的系統及方法。浸沒腔室圍繞液體工作流體中的發熱部件，該液體工作流體從發熱部件傳導熱以冷卻發熱部件。由於工作流體從發熱部件吸收熱，工作流體的溫度升高。在一些實施例中，工作流體蒸發，從而將蒸氣引入工作流體的液體。
在大規模計算中心（諸如雲端計算中心、資料處理中心、資料儲存中心、或其他計算設施）中，浸沒冷卻系統為各種操作負載下的許多計算部件提供有效熱管理方法。在一些實施例中，浸沒冷卻系統包括在浸沒腔室中的工作流體及用於從工作流體的蒸氣提取熱的冷凝器。冷凝器隨後將工作流體的氣相冷凝為液相並且使液體工作流體返回到浸沒腔室。在一些實施例中，液體工作流體從發熱部件吸收熱，並且一或多個流體導管將浸沒腔室外部的熱液體工作流體導引至較低溫度的輻射器或區域以冷卻液體工作流體。
第1圖所示的習知浸沒冷卻系統100包括浸沒槽102，該浸沒槽含有浸沒腔室104及浸沒腔室104中的冷凝器106。浸沒腔室104含有工作流體，該工作流體具有液體工作流體108及蒸氣工作流體110部分。液體工作流體108產生浸沒浴112，其中定位複數個發熱部件114以加熱支撐件116上的液體工作流體108。
現參見第2圖，根據本揭示的浸沒冷卻系統200包括界定其中定位有工作流體的浸沒腔室204的浸沒槽202。工作流體在液體工作流體208相與蒸氣工作流體210相之間轉變以從浸沒腔室204中的高溫或發熱部件214移除熱。相對於氣體環境（例如，蒸氣工作流體210），液體工作流體208高有效地從發熱部件214接收熱，並且在轉變為蒸氣工作流體210之後，可以從浸沒槽202移除蒸氣工作流體210，藉由冷凝器206冷卻及冷凝以從工作流體提取熱，並且液體工作流體208可以返回到液體浸沒浴212。
在一些實施例中，液體工作流體208的浸沒浴212具有在液體工作流體208中定位的複數個發熱部件214。液體工作流體208圍繞發熱部件214的至少一部分及附接到發熱部件214的其他物件或部分。在一些實施例中，發熱部件214在一或多個支撐件216上的液體工作流體208中定位。支撐件216可支撐液體工作流體208中的一或多個發熱部件214並且允許工作流體在發熱部件214周圍移動。在一些實施例中，支撐件216係導熱的以從發熱部件214傳導熱。支撐件216可增加液體工作流體208可經由對流冷卻從其移除熱的有效表面積。
在一些實施例中，發熱部件214包括電子或計算部件或電源供應器。在一些實施例中，發熱部件214包括電腦裝置，諸如獨立個人電腦或伺服器葉片電腦。在一些實施例中，一或多個發熱部件214包括散熱板或附接到發熱部件214的其他裝置以傳導掉熱能並且有效地增加發熱部件214的表面積。在一些實施例中，發熱部件214包括電動馬達。
如所描述，液體工作流體208轉化為氣相需要輸入熱能來克服蒸發潛熱並且可係增加工作流體的熱容量並且從發熱部件移除熱的有效機制。因為蒸氣工作流體210在液體工作流體208中上升，蒸氣工作流體210可以從腔室的頂部空間中的浸沒腔室204提取。冷凝器206將蒸氣工作流體210的部分冷卻回液體工作流體208，從而從系統移除熱能並且將工作流體重新引入液體工作流體208的浸沒浴212中。冷凝器206將來自工作流體的熱能輻射或以其他方式轉儲到周圍環境中或管道中以將熱能從冷卻系統帶走。
在習知的浸沒冷卻系統中，將液體冷卻的冷凝器整合到浸沒槽及/或腔室中以有效地從工作流體移除熱能。在根據本揭示的一些實施例中，用於計算裝置的熱管理的浸沒冷卻系統200允許至少一個浸沒槽202及/或腔室204連接到外部冷凝器206並且與該外部冷凝器流體連通。在一些實施例中，浸沒冷卻系統包括蒸氣返回管線218及液體返回管線220，該蒸氣返回管線將浸沒槽202連接到冷凝器206並且允許蒸氣工作流體210從浸沒槽202及/或腔室204進入冷凝器206，該液體返回管線將浸沒槽202連接到冷凝器206並且允許液體工作流體208返回到浸沒槽202及/或腔室204。
蒸氣返回管線218可與工作流體的沸騰溫度相比較冷。在一些實施例中，蒸氣工作流體的一部分在蒸氣返回管線218中冷凝。在一些實施例中，蒸氣返回管線218可以一角度定向，使得蒸氣返回管線218不垂直於重力反向。取決於蒸氣返回管線218傾斜的方向，冷凝的工作流體可以隨後排放回到浸沒槽202或向前到冷凝器206。在一些實施例中，蒸氣返回管線218包括液體收集管線或閥，如放氣閥，該液體收集管線或閥允許將冷凝的工作流體收集及/或返回到浸沒槽202或冷凝器206。在一些實例中，浸沒冷卻系統200包括空氣冷卻的冷凝器206。空氣冷卻的冷凝器206可需要風扇或泵來強制在一或多個熱管或鰭片上方的周圍空氣將熱從冷凝器傳導到空氣。
在一些實施例中，蒸氣氣泡穿過液體工作流體的移動可以經由浸沒腔室中的液體工作流體中的流體阻力及/或相對柱狀壓力引起液體工作流體的流動。與熱傳遞到靜態液體工作流體相比，當液體工作流體在發熱部件上方流動時，液體工作流體更有效地對流冷卻發熱部件。例如，流動液體工作流體提供較薄邊界層，並且強制對流將更高效地抽空蒸氣氣泡並且防止膜沸騰。在具有過冷液體工作流體（例如，冷卻到沸騰溫度下）的實施例中，諸如在液體返回管線中的過冷冷凝，液體工作流體可以提供甚至更大的冷卻能力。
第3圖係具有熱管326的伺服器電腦324的透視圖，該熱管用於冷卻伺服器電腦324的發熱電子部件314。在一些實施例中，熱管326與發熱電子部件314熱耦合以引起液體工作流體308經過發熱電子部件314的散熱板328流動。發熱電子部件314，諸如中央處理單元(central processing unit; CPU)、圖形處理單元(graphical processing unit; GPU)、網路連接裝置、電源供應器、或另一相對高功率的電子部件與散熱板328熱耦合以隨著在操作期間產生熱來從發熱電子部件314移除熱。
在一些實施例中，熱管326熱耦合到發熱電子部件314。例如，熱管326可接觸發熱電子部件314。在一些實例中，熱管326可藉由在熱管326與發熱電子部件314之間定位的導熱膏熱耦合到發熱電子部件314。在一些實例中，熱管326可藉由在熱管326與發熱電子部件314之間定位的液相金屬熱耦合到發熱電子部件314。在一些實例中，熱管326可藉由在熱管326與發熱電子部件314之間定位的熱散佈器熱耦合到發熱電子部件314。在一些實施例中，熱管326可藉由在熱管326與發熱電子部件314之間定位並且接觸該熱管326及該發熱電子部件314的散熱板328而熱耦合到發熱電子部件314。
在一些實施例中，將散熱板328固定到發熱電子部件314，並且將熱管326固定到伺服器電腦324或其他計算裝置的基板330（諸如主機板）以在發熱電子部件314及散熱板328周圍定位熱管326。在一些實施例中，散熱板328與熱管326整合及/或係熱管326的一部分，使得將散熱板328及熱管326固定到發熱電子部件314。
在一些實施例中，計算裝置包括複數個發熱電子部件314並且少於全部的複數個發熱電子部件熱耦合熱管326。例如，熱管326可在計算裝置上定位以導引流體在CPU及GPU上方及/或經過CPU及GPU流動。在一些實施例中，僅一個發熱電子部件314或計算裝置的發熱電子部件的類型與熱管326熱耦合。例如，熱管326可在計算裝置上定位以導引流體僅在CPU上方流動及/或經過CPU流動。
熱管326具有位於熱管326的第一縱向端部處的入口332及位於熱管326的第二縱向端部處的出口334。在縱向方向上的通道336連接入口332及出口334以允許工作流體穿過熱管326流動並且從發熱電子部件314排放熱。在一些實施例中，熱管326在縱向方向上具有恆定的橫截面積。在一些實施例中，熱管326在縱向方向上的橫截面積變化。例如，隨著工作流體沸騰，熱管326的橫截面積可朝向出口334增加以適應其中的工作流體的體積增加。例如，隨著工作流體沸騰，熱管326的橫截面積可減小或朝向出口334漸縮以加速其中的工作流體的流動。
第4圖係具有與熱管426熱耦合的發熱電子部件414的浸沒腔室404的示意性表示。隨著發熱電子部件414加熱冷卻體積438中的液體工作流體408，液體工作流體408可沸騰。當液體工作流體408沸騰並且轉化為蒸氣工作流體410的氣泡時，在冷卻體積438中（並且在冷卻體積之上）的工作流體的柱的密度減小。例如，液體工作流體408可係蒸氣工作流體410的近似100倍或更緻密。熱管426限制工作流體在冷卻體積438中的移動並且僅允許工作流體的實質上垂直移動。在液體工作流體408係與蒸氣工作流體410相比緻密100倍的實例中，沸騰液體工作流體408的一部分以將冷卻體積438改變為50%的液體工作流體408及50%的蒸氣工作流體410使冷卻體積438的密度減小達49.5%。
蒸氣工作流體410的氣泡上升到發熱電子部件414之上的氣泡體積440中。在一些實施例中，氣泡的路徑藉由熱管426限制。在發熱電子部件414周圍的冷卻體積438及在含有氣泡的發熱電子部件414之上的氣泡體積440與發熱電子部件之下的液體體積442相比密度較小。圍繞熱管426的液體工作流體408的柱狀壓力444將壓力施加到熱管426中的流體以在熱管426中在縱向方向上移動流體。在熱管426外部的液體工作流體408相對於在熱管426內部的混合液體工作流體408及蒸氣工作流體410的相對柱狀壓力444在熱管426中的工作流體上產生淨力。隨著發熱電子部件414加熱並且沸騰熱管426中的液體工作流體408，熱管426中的蒸氣工作流體410的比例增加，此導致熱管426中的工作流體上的凈力增加，從而進一步加速熱管426中的工作流體以增加流體流動及冷卻能力。以此方式，熱管作為熱虹吸管操作，該熱虹吸管至少部分基於藉由發熱電子部件414產生的熱量來加速流體流動並且增加冷卻。
為了維持相對柱狀壓力444，發熱電子部件414可快速地沸騰液體工作流體。例如，發熱電子部件414可具有至少400瓦的峰值操作功率。在其他實例中，發熱電子部件414可具有至少600瓦的峰值操作功率。在其他實例中，發熱電子部件414可具有至少800瓦的峰值操作功率。在其他實例中，發熱電子部件414可具有至少1000瓦的峰值操作功率。
在一些實施例中，發熱電子部件414的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少攝氏0.10度(C)。例如，發熱電子部件的操作溫度可係60.1℃並且工作流體的沸騰溫度可係60℃。在一些實施例中，發熱電子部件414的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少1.0℃。在一些實施例中，發熱電子部件414的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少10℃。在一些實施例中，發熱電子部件414的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少15℃。在一些實施例中，發熱電子部件414的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少20℃。
現參見第5圖，在一些實施例中，熱管理系統500包括伺服器電腦524或具有固定到其的熱管526的其他計算裝置。如本文描述，在一些實施例中，將熱管526固定到主機板或計算裝置的其他基板530。在一些實施例中，將熱管526整合到散熱板中，將該散熱板固定到發熱電子部件514。來自發熱電子部件514的熱可沸騰熱管526中的液體工作流體508的一部分以加速穿過熱管526的工作流體。凈力至少部分基於相對柱狀壓力。
在一些實施例中，允許蒸氣工作流體510的蒸氣氣泡在離開熱管526的出口534之後在液體工作流體508中分散。在一些實施例中，熱管526延伸到液體工作流體508的液體位準546以限制熱管526中的蒸氣氣泡。藉由限制及/或防止氣泡在熱管526外部的移動，直到進入浸沒腔室504的頂部空間548，在熱管526中的工作流體的密度最小化。利用藉由熱管中限制的發熱電子部件514沸騰液體工作流體508產生的所有蒸氣氣泡，最大化相對柱狀壓力。由此，增加流體流動。
熱管526可藉由降低熱管526中的工作流體的密度來加速穿過其的工作流體。流體流動可以藉由使冷卻劑液體工作流體508從浸沒浴朝向發熱電子部件514流動來增加冷卻能力。在一些實施例中，伺服器電腦524或其他計算裝置的次級發熱電子部件550從吸入熱管的入口532中的液體工作流體508的流動接收額外冷卻。
次級發熱電子部件550可定位在熱管526之下及/或靠近熱管入口532的伺服器電腦524或其他計算裝置上（例如，在相同主機板或其他基板上）。熱管526將液體工作流體508吸入入口532中，並且靠近入口532的液體工作流體508的引起的流動可以冷卻靠近入口532的次級發熱電子部件550。
第6-1圖及第6-2圖分別係具有整合的散熱板628的熱管626的實施例的透視圖及橫截面圖。第6-1圖示出了移除熱管的頂表面的熱管626的實施例。熱管626可在散熱板628周圍放置或與散熱板628整合。在一些實施例中，散熱板628包括一或多個熱表面特徵以將熱從發熱電子部件耗散到熱管626內部的工作流體。熱表面特徵可包括鰭片652、桿、熱管、蒸氣腔室、網格、海綿、表面紋理、或增加散熱板628及/或熱管626的表面積及/或熱轉移速率的任何其他特徵。
在一些實施例中，熱表面特徵位於散熱板628及/或熱管626中以縱向地覆蓋發熱電子部件。例如，與發熱電子部件（諸如處理器）相比，熱管626可在縱向方向654上較長。熱表面特徵（例如，鰭片652）可僅位於散熱板及/或熱管的第一縱向部分656中，其中發熱電子部件經定位為從發熱電子部件接收及轉移熱。熱管626可缺乏熱表面特徵或在不接觸或重疊發熱電子部件的熱管626的第二縱向部分658上具有較少或較小熱表面特徵。消除或減少來自不接觸或重疊發熱電子部件的熱管626的第二縱向部分658的熱表面特徵可以減少工作流體上的阻力並且允許穿過熱管626的較快流體流動。
現參見第6-2圖，在一些實施例中，熱表面特徵從熱管626的內表面660突出到熱管626的內部區域662中以將熱轉移到其中的工作流體。熱表面特徵可能不接觸相對內表面（例如，與第6-2圖中的散熱板628相對）並且在熱管626中產生複數個通道。具有複數個封閉通道阻止液體流體流動並且可以增加熱管中乾涸的風險。
熱管可具有各種橫截面形狀的任一者（例如，垂直於縱向方向）。在一些實施例中，熱管具有為矩形、方形、三角形、五邊形、六邊形、其他正多邊形、彎曲、圓形、卵形、不規則、或其組合的橫截面形狀。例如，熱管可具有至少部分與一或多個熱表面特徵的形狀有關的橫截面形狀。第7圖係根據本揭示的熱管726的另一實施例的橫向截面圖。在至少一個實施例中，熱表面特徵係形成固定到散熱板的弧的傳導桿764（或縱向系列桿），而熱管726具有圓形的橫截面形狀以互補地遵循弧的曲線。
第8-1圖係根據本揭示的熱管826的另一實施例的橫向截面圖。在至少一個實施例中，熱表面特徵（例如，鰭片852）接觸內表面860的第一側面及內表面862的相對第二側面。在此種實施例中，熱表面特徵（諸如鰭片）可以產生隔離通道836，該等通道抑制橫向方向上的流體流動及乾涸風險。如第8-2圖中的鰭片852的側視圖中示出，在一些實施例中，熱表面特徵可在其中具有孔866以允許液體工作流體穿過熱管通道的橫向移動。
熱管可包括一或多個熱表面特徵以促進來自內表面的多於一個側面的液體工作流體的沸騰。在一些實施例中，諸如第9圖中的橫向截面圖所示，蒸氣腔室968在熱管926的內表面960上定位以從散熱電子部件914轉移及/或散佈熱。蒸氣腔室968跨內表面960的至少一部分從發熱電子部件914轉移熱以均勻地加熱液體工作流體908並且沸騰液體工作流體908。在一些實施例中，熱表面特徵在內表面960與發熱電子部件914相對的側面上定位，使得熱表面特徵的增加的表面積導致從靠近發熱電子部件914的較熱側面及與具有熱表面特徵的發熱電子部件914相對的較冷卻側面均勻地加熱液體工作流體908。在至少一個實施例中，諸如第9圖中示出，熱表面特徵（例如，蒸氣腔室968）在熱管中的至少一個縱向位置處位於所有內表面上。例如，熱管926的整個內表面960可係蒸氣腔室968。在一些實例中，蒸氣腔室968縱向地在其中定位發熱電子部件914的熱管926的縱向部分（例如，第6-1圖的第一縱向部分656）中定位，並且蒸氣腔室968在終止於其中定位發熱電子部件914的熱管926的縱向部分之後（例如，不在第6-1圖的第二縱向部分658中定位）之前包繞在內表面960周圍。
均勻地加熱液體工作流體908可同樣促進蒸發液體工作流體908，從而導致用蒸氣工作流體910的蒸氣氣泡夾帶液體工作流體908。因為在熱管926中的蒸氣工作流體910的移動（及較低密度）建立穿過熱管926的流動，沿熱管926向下的液體工作流體908的逆流將不利地影響熱管理系統的冷卻能力。在一些實施例中，熱管926具有足夠的橫截面積以允許流體流動並且防止乾涸，同時不具有過多橫截面積以允許液體工作流體908的逆流。在促進蒸氣工作流體910穿過橫截面積可以有助於防止逆流的同時，互補表面特徵亦可以限制熱管926的開口橫截面積並且促進夾帶。
例如，第10圖係具有互補熱表面特徵1052-1、1052-2的熱管1026的實施例的橫向截面圖。在一些實施例中，熱管1026在內表面的底側1060-1（靠近發電電子部件1014）上具有第一熱表面特徵1052-1並且在內表面的頂側1060-2上具有第二熱表面特徵1052-2。在內表面的相對或相鄰側面上的熱表面特徵1052-1、1052-2可係彼此互補的以為在內表面的底側1060-1上的第一熱表面特徵1052-1與在內表面的頂側1060-2上的第二熱表面特徵1052-2之間的通道1036維持實質上恆定的間隙1070。例如，從內表面的頂側1060-2突出的鰭片可在從內表面的底側1060-1突起的鰭片之間的間隔1072中定位。藉由使第一熱表面元件1052-1及第二熱表面特徵1052-2具有相同間隔1072，可維持恆定間隙1070。
現參見第11圖，根據本揭示的一些熱管理系統1100使用沸騰之後的工作流體密度的改變以在浸沒腔室1104中產生壓力差。在一些實施例中，熱管理系統1100使用浸沒腔室1104中的壓力差以從浸沒腔室1104的特定面積或體積導引或吸入液體工作流體1108。例如，如本文描述，熱管1126的入口1132的形狀可經選擇為跨一或多個次級發熱電子部件吸入液體工作流體1108。例如，擴口或寬入口1132可從跨伺服器電腦1124或其他計算裝置的較大面積吸入液體工作流體1108以主動地強制液體在次級發熱電子部件1150上方流動。在另一實例中，擴口或寬入口1132可將液體工作流體1108吸入熱管1126中，該熱管後續在流動方向上變窄以經由文土里效應(Venturi effect)加速流體來增加冷卻能力。
在一些實施例中，熱管1126的入口1132定位在浸沒腔室1104中以從浸沒腔室1104中的特定位置吸入液體工作流體1108。例如，入口1132可遠離伺服器電腦的次級發熱電子部件1150或浸沒腔室1104中的任何其他發熱電子部件朝向浸沒腔室1104的區域導引以吸入低溫的液體工作流體1108。在至少一個實例中，熱管1126的入口1132靠近液體返回管線1120的出口定位。返回液體工作流體1108（例如，從冷凝器1106返回）可在浸沒腔室1104中過冷到液體工作流體1108的溫度之下。在具有最冷液體工作流體的區域中定位的液體工作流體1108將向連接到熱管1126及/或與該熱管熱傳導的發熱電子部件提供更高效冷卻。
儘管熱管理系統的實施例已經關於通常相對於重力垂直定向以允許蒸氣氣泡上升的熱管描述，在一些實施例中，熱管及發熱電子部件的至少一部分可相對於重力成角度以允許蒸氣氣泡遠離熱管中的發熱電子部件上升。
第12圖示出了相對於重力傾斜以定位垂直地在發熱電子部件1214之上的熱管1226的至少一部分的伺服器電腦主機板或其他基板1230的實施例。隨著發熱電子部件1214沸騰熱管1226中的液體工作流體1208，蒸氣工作流體1210將在重力方向上上升並且遠離發熱電子部件1214的表面。儘管此可以限制及/或防止部件乾涸，相對於重力方向的過大傾斜角1274可以引起液體工作流體1208的逆流並且限制及/或防止夾帶。在一些實施例中，熱管1226及/或發熱電子部件1214相對於重力的傾斜角1274係在0°與10°之間。在一些實施例中，熱管1226及/或發熱電子部件1214相對於重力的傾斜角1274係小於5°。在一些實施例中，熱管1226及/或發熱電子部件1214相對於重力的傾斜角1274係小於2.5°。 工業適用性
本揭示大體係關於用於電子裝置或其他發熱部件的熱管理的系統及方法。浸沒腔室圍繞或部分圍繞液體工作流體中的發熱部件，該液體工作流體從發熱部件傳導熱以冷卻發熱部件。由於工作流體從發熱部件吸收熱，工作流體的溫度增加並且工作流體可蒸發，從而將蒸氣引入工作流體的液體中。蒸氣將歸因於在相對重力方向上的浮力而上升，從而上升離開液體工作流體並且進入液體工作流體之上的頂部空間。
根據本揭示的浸沒冷卻系統包括其中定位有工作流體的浸沒腔室。工作流體在液相與氣相之間轉變以從腔室中的熱或發熱部件移除熱。液相更有效地從部件接收熱，並且在轉變為氣相之後，工作流體可以冷卻及冷凝以在工作流體返回到較低溫度下的液體浸沒浴之前從工作流體提取熱。
在一些實施例中，液體工作流體的浸沒浴具有在液體工作流體中定位的複數個發熱部件。液體工作流體圍繞發熱部件及附接到發熱部件的其他物件或部分。在一些實施例中，發熱部件定位在一或多個支撐件上的液體工作流體中。在一些實例中，支撐件係計算裝置的主機板。支撐件可支撐液體工作流體中的一或多個發熱部件並且允許工作流體在發熱部件周圍移動。在一些實施例中，支撐件係導熱的以從發熱部件傳導熱。支撐件可增加工作流體可經由對流冷卻從其移除熱的有效表面積。在一些實施例中，一或多個發熱部件包括散熱板或附接到發熱部件的其他裝置以傳導掉熱能並且有效地增加發熱部件的表面積。
如所描述，液體工作流體轉化為氣相需要輸入熱能來克服蒸發潛熱並且可係增加工作流體的熱容量並且從發熱部件移除熱的有效機制。因為蒸氣在液體工作流體中上升，工作流體的氣相在腔室的上部蒸氣區域中累積。習知地，冷凝器將工作流體的蒸氣的部分冷卻回液相，從而從系統移除熱能並且將工作流體重新引入液體工作流體的浸沒浴中。冷凝器將來自工作流體的熱能輻射或以其他方式轉儲到周圍環境中或管道中以將熱能從冷卻系統帶走。
在一些實施例中，蒸氣氣泡穿過液體工作流體的移動可以經由浸沒腔室中的液體工作流體中的流體阻力及/或相對柱狀壓力引起液體工作流體的流動。在一些實施例中，液體工作流體接收直接圍繞發熱部件的工作流體的冷卻體積中的熱。冷卻體積係直接圍繞發熱部件的工作流體（包括液相及氣相兩者）的區域並且負責發熱部件的對流冷卻。在一些實施例中，冷卻體積係在發熱部件的5毫米(mm)內的工作流體的體積。
工作流體具有低於閾值溫度的沸騰溫度，在該溫度下發熱部件經歷熱損壞。例如，發熱部件可係高於攝氏100度(C)時經歷損壞的計算部件。在一些實施例中，工作流體的沸騰溫度小於發熱部件的閾值溫度。在一些實施例中，工作流體的沸騰溫度小於約90℃。在一些實施例中，工作流體的沸騰溫度小於約80℃。在一些實施例中，工作流體的沸騰溫度小於約70℃。在一些實施例中，工作流體的沸騰溫度小於約60℃。在一些實施例中，工作流體的沸騰溫度係至少約35℃。在一些實施例中，工作流體包括水。在一些實施例中，工作流體包括二醇。在一些實施例中，工作流體包括水及二醇的組合。在一些實施例中，工作流體係水溶液。在一些實施例中，工作流體係電子流體，諸如獲自3M的FC-72或FC-3284、或類似非傳導流體。在一些實施例中，工作流體係烴或醇。在一些實施例中，在工作流體中定位的浸沒冷卻系統的發熱部件、支撐件、或其他元件在其表面上具有成核位點，該等成核位點在工作流體的沸騰溫度下或低於工作流體的沸騰溫度時促進工作流體的蒸氣氣泡的成核。
在一些實施例中，熱管理系統包括與發熱電子部件熱耦合以引起液體工作流體經過發熱電子部件的散熱板流動的熱管。發熱電子部件，諸如中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、網路連接裝置、電源供應器、或另一相對高功率的電子部件與散熱板熱耦合以隨著產生熱來從發熱電子部件移除熱。
在一些實施例中，將散熱板固定到發熱電子部件，並且將熱管固定到計算裝置的基板（諸如主機板）以在發熱電子部件及散熱板周圍定位熱管。在一些實施例中，散熱板與熱管整合及/或係熱管的部分，使得將散熱板及熱管固定到發熱電子部件。
在一些實施例中，計算裝置包括複數個發熱電子部件並且少於全部的複數個發熱電子部件與熱管熱耦合。例如，熱管可在計算裝置上定位以導引流體在CPU及GPU上方及/或經過CPU及GPU流動。在一些實施例中，僅一個發熱電子部件或計算裝置的發熱電子部件的類型與熱管熱耦合。例如，熱管可在計算裝置上定位以導引流體僅在CPU上方及/或經過CPU流動。
熱管具有位於熱管的第一縱向端部處的入口及位於熱管的第二縱向端部處的出口。在縱向方向上的通道連接入口及出口以允許工作流體穿過熱管流動並且從發熱電子部件排放熱。在一些實施例中，熱管在縱向方向上具有恆定的橫截面積。在一些實施例中，熱管在縱向方向上的橫截面積變化。例如，隨著工作流體沸騰，熱管的橫截面積可朝向出口增加以適應其中的工作流體的體積增加。例如，隨著工作流體沸騰，熱管的橫截面積可朝向出口減小以加速其中的工作流體的流動。
隨著發熱電子部件加熱冷卻體積中的液體工作流體，液體工作流體可沸騰。當液體工作流體沸騰並且轉化為蒸氣工作流體的氣泡時，在冷卻體積中（並且在冷卻體積之上）的工作流體的柱的密度減小。例如，液體工作流體可係蒸氣工作流體的近似100倍或密度更高。熱管限制冷卻體積中的工作流體的移動並且僅允許工作流體的實質上垂直移動且使熱管中的兩相工作流體與熱管外部的液體工作流體的靜壓力隔離。在液體工作流體係與蒸氣工作流體相比緻密100倍的實例中，沸騰液體工作流體的一部分以將冷卻體積改變為50%的液體工作流體及50%的蒸氣工作流體使冷卻體積的密度減小達49.5%。
蒸氣工作流體的氣泡上升到發熱電子部件之上的氣泡體積中。在一些實施例中，氣泡的路徑藉由熱管限制。在發熱電子部件周圍的冷卻體積及在含有氣泡的發熱電子部件之上的氣泡體積與發熱電子部件之下的液體體積相比較不緻密。圍繞熱管的液體工作流體的柱狀壓力將壓力施加到熱管中的流體以在熱管中在縱向方向上移動流體。在熱管外部的液體工作流體相對於在熱管內部的混合的液體工作流體及蒸氣工作流體的相對柱狀壓力在熱管中的工作流體上產生淨力。隨著發熱電子部件加熱並且沸騰熱管中的工作流體，熱管中的蒸氣工作流體的比例增加，此導致熱管中的工作流體上的凈力增加，從而進一步加速熱管中的工作流體以增加流體流動及冷卻能力。以此方式，熱管作為熱虹吸管操作，該熱虹吸管至少部分基於藉由發熱電子部件產生的熱量來加速流體流動並且增加冷卻。
為了維持相對柱狀壓力，發熱電子部件可快速地沸騰液體工作流體。例如，發熱電子部件可具有至少400瓦的峰值操作功率。在其他實例中，發熱電子部件可具有至少600瓦的峰值操作功率。在其他實例中，發熱電子部件可具有至少800瓦的峰值操作功率。在其他實例中，發熱電子部件可具有至少1000瓦的峰值操作功率。
在一些實施例中，發熱電子部件的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少攝氏10度(C)。例如，發熱電子部件的操作溫度可係60℃並且工作流體的沸騰溫度可係50℃。在一些實施例中，發熱電子部件的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少15℃。在一些實施例中，發熱電子部件的操作溫度可係高於工作流體的沸騰溫度至少20℃。
在一些實施例中，熱管理系統包括伺服器電腦或具有固定到其的熱管的其他計算裝置。如本文描述，在一些實施例中，將熱管固定到主機板或計算裝置的其他基板。在一些實施例中，將熱管整合到散熱板中，將該散熱板固定到發熱電子部件。來自發熱電子部件的熱可沸騰熱管中的液體工作流體的一部分以加速穿過熱管的工作流體。凈力至少部分基於相對柱狀壓力。
在一些實施例中，允許蒸氣氣泡在離開熱管的出口之後在液體工作流體中分散。在一些實施例中，熱管延伸到液體工作流體的至少液體位準以限制熱管中的蒸氣氣泡。藉由限制及/或防止氣泡在熱管外部的移動，直到進入浸沒腔室的頂部空間，在熱管中的工作流體的密度最小化。利用藉由熱管中限制的發熱電子部件沸騰液體工作流體產生的所有蒸氣氣泡，最大化相對柱狀壓力。由此，增加流體流動。
熱管可藉由降低熱管中的工作流體的密度來加速穿過其的工作流體。流體流動可以藉由使冷卻劑液體工作流體從浸沒浴朝向發熱電子部件流動來增加冷卻能力。在一些實施例中，伺服器電腦或其他計算裝置的次級發熱電子部件從吸入熱管的入口中的液體工作流體的流動接收額外冷卻。
次級發熱電子部件可定位在熱管之下及/或靠近熱管入口的伺服器電腦或其他計算裝置上（例如，在相同主機板或其他基板上）。熱管將液體工作流體吸入入口中，並且靠近入口的液體工作流體的引起的流動可以冷卻靠近入口的次級發熱電子部件。
熱管可在散熱板周圍放置或與散熱板整合。在一些實施例中，散熱板包括一或多個熱表面特徵以將熱從發熱電子部件耗散到熱管內部的工作流體。熱表面特徵可包括鰭片、桿、熱管、蒸氣腔室、網格、海綿、表面紋理、或增加散熱板及/或熱管的表面積及/或熱轉移速率的任何其他特徵。
在一些實施例中，熱表面特徵位於散熱板及/或熱管中以縱向地覆蓋發熱電子部件。例如，與發熱電子部件（諸如處理器）相比，熱管可在縱向方向上更長。熱表面特徵可僅位於散熱板及/或熱管的第一縱向部分中，其中發熱電子部件經定位為從發熱電子部件接收及轉移熱。熱管可缺乏熱表面特徵或在不接觸或重疊發熱電子部件的熱管的縱向部分上具有較少或較小熱表面特徵。消除或減少來自不接觸或重疊發熱電子部件的熱管的縱向部分的熱表面特徵可以減少工作流體上的阻力並且允許穿過熱管的較快流體流動。
在一些實施例中，熱表面特徵從熱管的內表面突出到熱管的內部區域中以將熱轉移到其中的工作流體。熱表面特徵可能不接觸相對的內表面並且在熱管中產生複數個通道。具有複數個通道阻止液體流體流動並且可以增加熱管中乾涸的風險。
熱管可具有各種橫截面形狀的任一者（例如，垂直於縱向方向）。在一些實施例中，熱管具有為矩形、方形、三角形、五邊形、六邊形、其他正多邊形、彎曲、圓形、卵形、不規則、或其組合的橫截面形狀。例如，熱管可具有至少部分與一或多個熱表面特徵的形狀有關的橫截面形狀。在至少一個實施例中，熱表面特徵係形成固定到散熱板的弧的傳導桿（或縱向系列桿），而熱管具有圓形的橫截面形狀以互補地遵循弧的曲線。
在至少一個實施例中，熱表面特徵接觸內表面的第一側面及內表面的相對第二側面。在此種實施例中，熱表面特徵（諸如鰭片）可以產生隔離通道，該等通道抑制橫向方向上的流體流動及乾涸風險。熱表面特徵可在其中具有孔以允許液體工作流體穿過熱管通道的橫向移動。
熱管可包括一或多個熱表面特徵以促進來自內表面的多於一個側面的液體工作流體的沸騰。在一些實施例中，蒸氣腔室在熱管的內表面上定位以從散熱電子部件轉移及/或散佈熱。蒸氣腔室跨整個內表面（在橫截面中）從發熱電子部件轉移熱以等效地加熱液體工作流體並且沸騰液體工作流體。在一些實施例中，熱表面特徵在內表面與發熱電子部件相對的側面上定位，使得熱表面特徵的增加的表面積導致從靠近發熱電子部件的較熱側面及與具有熱表面特徵的發熱電子部件相對的較低溫側面等效加熱工作流體。
均勻地加熱液體工作流體可同樣促進蒸發液體工作流體，從而導致用蒸氣工作流體的蒸氣氣泡夾帶液體工作流體。因為在熱管中的蒸氣工作流體的移動（及較低密度）建立穿過熱管的流動，沿熱管向下的液體工作流體的逆流將不利地影響熱管理系統的冷卻能力。在一些實施例中，熱管具有足夠的橫截面積以允許流體流動並且防止乾涸，同時不具有過多橫截面積以允許液體工作流體的逆流。在促進蒸氣氣泡穿過橫截面積可以有助於防止逆流的同時，互補表面特徵亦可以限制熱管的開口橫截面積並且促進夾帶。
在一些實施例中，熱管在內表面的頂側上並且在內表面的底側上（靠近發熱電子部件）具有熱表面特徵。在相對或相鄰側面上的熱表面特徵可係彼此互補的以在內表面的頂側上的第一熱表面特徵與在內表面的底側上的第二熱表面特徵之間維持實質上恆定的間隙。例如，從內表面的頂側突出的鰭片可在從內表面的底側突起的鰭片之間的間隔中定位。
根據本揭示的熱管理系統使用沸騰之後的工作流體密度的改變以在浸沒腔室中產生壓力差。在一些實施例中，熱管理系統使用浸沒腔室中的壓力差以從浸沒腔室的特定面積或體積導引或吸入流體。例如，如本文描述，熱管的入口的形狀可經選擇為跨一或多個次級發熱電子部件吸入液體工作流體。例如，擴口或寬入口可從跨伺服器電腦或其他計算裝置的較大面積吸入液體工作流體以主動地強制液體在次級發熱電子部件上方流動。在另一實例中，擴口或寬入口可將液體工作流體吸入熱管中，該熱管後續在流動方向上變窄以經由文土里效應(Venturi effect)加速流體來增加冷卻能力。
在一些實施例中，熱管的入口定位在浸沒腔室中以從浸沒腔室中的特定位置吸入液體工作流體。例如，入口可遠離伺服器電腦的次級發熱電子部件或浸沒腔室中的任何其他發熱電子部件朝向浸沒腔室的區域導引以吸入冷卻劑液體工作流體。在至少一個實例中，熱管的入口靠近液體返回管線的出口定位。返回液體工作流體（例如，從冷凝器返回）可在浸沒腔室中過冷到液體工作流體的溫度之下。在具有最冷液體工作流體的區域中定位的液體工作流體將向連接到熱管及/或與該熱管熱傳導的發熱電子部件提供更有效冷卻。
儘管熱管理系統的實施例已經關於通常相對於重力垂直定向以允許蒸氣氣泡上升的熱管描述，在一些實施例中，熱管及發熱電子部件的至少一部分可相對於重力成角度以允許蒸氣氣泡遠離熱管中的發熱電子部件上升。
例如，伺服器電腦主機板或其他基板可相對於重力傾斜以定位垂直地在發熱電子部件之上的熱管的至少一部分。隨著發熱電子部件沸騰熱管中的液體工作流體，蒸氣工作流體將在重力方向上上升並且遠離發熱電子部件的表面。儘管此可以限制及/或防止部件乾涸，相對於重力方向的過大傾斜角可以引起液體工作流體的逆流並且限制及/或防止夾帶。在一些實施例中，熱管及/或發熱電子部件相對於重力的傾斜角係在0°與10°之間。在一些實施例中，熱管及/或發熱電子部件相對於重力的傾斜角係小於5°。在一些實施例中，熱管及/或發熱電子部件相對於重力的傾斜角係小於2.5°。
本揭示係關於根據至少在以下部分中提供的實例的用於冷卻電腦或計算裝置的發熱部件的系統及方法。
[A1]在一些實施例中，一種浸沒冷卻熱管理系統包括熱耦合到發熱電子部件的熱管。熱管在通道的第一縱向端部處具有入口並且在通道的相對的第二縱向端部處具有出口。發熱電子部件在入口與出口之間與通道縱向地熱耦合。相對於重力方向，通道的出口高於入口。
[A2]在一些實施例中，[A1]的熱管的橫向截面係多邊形。
[A3]在一些實施例中，[A1]或[A2]的熱管理系統包括在熱管的內表面上的至少一個熱表面特徵。
[A4]在一些實施例中，[A3]的熱表面在靠近發熱電子部件的熱管的內表面的底側上定位並且接觸該底側。
[A5]在一些實施例中，[A3]的熱表面在熱管中的至少一個縱向位置處在熱管的所有內表面上定位。
[A6]在一些實施例中，[A3]直至[A5]的任一者的熱表面特徵係蒸氣腔室。
[A7]在一些實施例中，[A1]直至[A6]的任一者的入口係擴口的。
[A8]在一些實施例中，[A1]直至[A7]的任一者的出口係漸縮的。
[A9]在一些實施例中，[A1]直至[A8]的任一者的熱管的橫向截面積在縱向方向上增加。
[B1]在一些實施例中，熱管理系統包括浸沒腔室、在浸沒腔室中定位的工作流體、發熱部件、及熱管。工作流體具有液相及氣相。發熱部件在工作流體的液相中定位並且固定到基板。熱管在第一縱向端部處具有入口並且在相對的第二縱向端部處具有出口。熱管連接到基板並且在基板上定位，使得發熱電子部件在入口與出口之間縱向地定位以加熱工作流體的液相的一部分並且引起穿過熱管的工作流體的縱向流動。
[B2]在一些實施例中，[B1]的工作流體具有在50℃與90℃之間的沸騰溫度。
[B3]在一些實施例中，[B1]或[B2]的發熱部件具有至少400瓦的峰值操作功率。
[B4]在一些實施例中，發熱部件的操作溫度係大於工作流體的沸騰溫度至少0.10℃。
[B5]在一些實施例中，[B1]直至[B4]的任一者的液相的密度係大於氣相的密度至少100倍或更多。
[C1]在一些實施例中，熱管理系統包括浸沒腔室、在浸沒腔室中定位的工作流體、第一發熱電子部件、第二發熱電子部件、及熱管。工作流體具有液相及氣相，並且氣相定義在液相之上的頂部空間。第一發熱部件定位在工作流體的液相中並且固定到基板。熱管在第一縱向端部處具有入口並且在相對的第二縱向端部處具有出口。熱管連接到基板並且在基板上定位，使得第一發熱電子部件在入口與出口之間縱向地定位以加熱工作流體的液相的一部分並且引起穿過熱管的工作流體的縱向流動。第二發熱部件定位在工作流體的液相中並且固定到熱管外部且靠近入口的基板，使得工作流體的縱向流動冷卻第二發熱電子部件。
[C2]在一些實施例中，[C1]的出口在頂部空間中定位。
[C3]在一些實施例中，[C1]或[C2]的第一發熱電子部件及第二發熱電子部件係計算裝置的一部分，並且入口遠離計算裝置定向。
[C4]在一些實施例中，第二發熱電子部件定位在熱管中。
[C5]在一些實施例中，[C1]直至[C4]的任一者的熱管理系統包括來自冷凝器的液體返回管線，並且入口朝向液體返回管線的出口定向。
[C6]在一些實施例中，[C1]直至[C5]的任一者的基板及熱管相對於重力方向以小於10度的傾斜角定向。
冠詞「一(a)」、「一(an)」、及「該(the)」意欲意味著在先前描述中存在一或多個元素。術語「包含(comprising)」、「包括(including)」、及「具有(having)」意欲為包括性的，並且表示可能存在與所列出的元件不同的額外元件。此外，應當理解，提及本揭示的「一個實施例」或「一實施例」不意欲解釋為排除存在亦整合記載的特徵的額外實施例。例如，關於本文的實施例描述的任何元素可與本文描述的任何其他實施例的任何元素組合。如將由本揭示的實施例涵蓋的領域中的一般技藝人士所瞭解，本文提及的數字、百分比、比率、或其他值意欲包括彼值、並且亦包括「約」或「近似」所提及值的其他值。所提及值應當由此足夠廣泛地解釋為涵蓋至少足夠靠近所提及值以執行期望功能或實現期望結果的值。所提及值至少包括在適宜的製造或生產製程中期望的變化，並且可包括在所提及值的5%內、1%內、0.1%內、或0.01%內的值。
本領域中的一般技藝人士應當鑒於本揭示認識到，等效結構並未脫離本揭示的精神及範疇，並且可在不脫離本揭示的精神及範疇的情況下產生本文揭示的實施例的各種改變、替代及更改。包括功能「構件加功能」條款的等效構造意欲涵蓋執行所記載功能的本文描述的結構，包括以相同方式操作的結構等效物、及提供相同功能的等效結構。申請人的明確意圖係不調用用於任何申請專利範圍的構件加功能或其他功能主張，除了其中詞語「用於…的構件」與相關聯的功能一起出現的彼等。落入請求項的含義及範疇內的實施例的每個添加、刪除、及修改將被請求項涵蓋。
應當理解，在前述描述中的任何方向或參考坐標系僅僅係相對方向或移動。例如，任何參考「前面」及「後面」或「頂部」及「底部」或「左邊」及「右邊」僅僅描述有關元件的相對位置或移動。
本揭示可以其他具體形式體現而不脫離其精神或特性。所描述的實施例被認為係說明性且不係限制性的。由此，本揭示的範疇藉由隨附申請專利範圍而非以上描述來指示。在申請專利範圍的等同物的意義及範圍內的改變將包含在其範疇內。
100:浸沒冷卻系統 102:浸沒槽 104:浸沒腔室 106:冷凝器 108:液體工作流體 110:蒸氣工作流體 112:浸沒浴 114:發熱部件 116:支撐件 200:浸沒冷卻系統 202:浸沒槽 204:浸沒腔室 206:冷凝器 208:液體工作流體 210:蒸氣工作流體 212:液體浸沒浴 214:發熱部件 216:支撐件 218:蒸氣返回管線 220:液體返回管線 222: 308:液體工作流體 314:發熱電子部件 324:伺服器電腦 326:熱管 328:散熱板 330:基板 332:入口 334:出口 336:通道 404:浸沒腔室 408:液體工作流體 410:蒸氣工作流體 426:熱管 438:冷卻體積 440:氣泡體積 442:液體體積 444:柱狀壓力 500:熱管理系統 504:浸沒腔室 508:液體工作流體 510:蒸氣工作流體 514:發熱電子部件 524:伺服器電腦 526:熱管 532:入口 534:出口 546:液體位準 548:頂部空間 550:次級發熱電子部件 626:熱管 628:散熱板 652:鰭片 654:縱向方向 656:第一縱向部分 658:第二縱向部分 660:內表面 662:內部區域 726:熱管 764:傳導桿 826:熱管 836:隔離通道 852:鰭片 860:內表面 866:孔 908:液體工作流體 910:蒸氣工作流體 914:發熱電子部件 926:熱管 960:內表面 968:蒸氣腔室 1014:發電電子部件 1026:熱管 1036:通道 1052-1:互補熱表面特徵 1052-2:互補熱表面特徵 1060-1:底側 1060-2:頂側 1070:間隙 1072:間隔 1100:熱管理系統 1104:浸沒腔室 1106:冷凝器 1108:液體工作流體 1120:液體返回管線 1124:伺服器電腦 1126:熱管 1132:入口 1150:次級發熱電子部件 1208:液體工作流體 1210:蒸氣工作流體 1214:發熱電子部件 1226:熱管 1274:傾斜角
為了描述可以獲得本揭示的上文記載及其他特徵的方式，更特定描述將藉由參考其具體實施例來呈現，該等實施例在附圖中示出。為了更好的理解，在各個附圖中類似元件已經藉由類似元件符號指定。儘管一些圖式可係示意性的或概念的誇張表示，至少一些圖式可按比例繪製。將理解，圖式描繪了一些示例實施例，實施例將經由使用附圖以額外的特異性及細節來描述及解釋，在附圖中：
第1圖係浸沒冷卻系統的側面示意性表示；
第2圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有外部冷凝器的浸沒冷卻系統的側面示意性表示；
第3圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有熱管的伺服器電腦的透視圖；
第4圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有柱狀壓力差的熱管理系統的示意性表示；
第5圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有複數個熱管的熱管理系統的示意性表示；
第6-1圖係根據本揭示的至少一個實施例的熱管的透視圖；
第6-2圖係第6-1圖的熱管的橫向截面圖；
第7圖係根據本揭示的至少一個實施例的圓形熱管的橫向截面圖；
第8-1圖係根據本揭示的至少一個實施例的鰭式熱管的橫向截面圖；
第8-2圖係第8-1圖的熱管的鰭片的側視圖；
第9圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有蒸氣腔室的熱管的橫向截面圖；
第10圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有互補熱表面特徵的熱管的橫向截面圖；
第11圖係根據本揭示的至少一個實施例的具有熱管的熱管理系統的示意性表示；以及
第12圖係根據本揭示的至少一個實施例的傾斜熱管及發熱電子部件的側視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
308:液體工作流體
314:發熱電子部件
324:伺服器電腦
326:熱管
328:散熱板
330:基板
332:入口
334:出口
336:通道

Claims (20)

  1. 一種浸沒冷卻熱管理系統，包含： 一熱管，在一通道的一第一縱向端部處具有一入口並且在該通道的一相對的第二縱向端部處具有一出口， 一發熱電子部件，在該入口與該出口之間與該通道縱向地熱耦合； 其中該熱管熱耦合到該發熱部件並且相對於一重力方向該出口高於該入口。
  2. 如請求項1所述的熱管理系統，其中該熱管的橫向截面係多邊形。
  3. 如請求項1所述的熱管理系統，進一步包含在該熱管的一內表面上的至少一個熱表面特徵。
  4. 如請求項3所述的熱管理系統，其中該至少一個熱表面特徵在靠近該發熱電子部件的該熱管的一內表面的一底側上定位並且接觸該底側。
  5. 如請求項3所述的熱管理系統，其中該至少一個熱表面特徵在該熱管中的至少一個縱向位置處在該熱管的所有該內表面上定位。
  6. 如請求項3所述的熱管理系統，其中該至少一個熱表面特徵係一蒸氣腔室。
  7. 如請求項1所述的熱管理系統，其中該入口係擴口的。
  8. 如請求項1所述的熱管理系統，其中該出口係漸縮的。
  9. 如請求項1所述的熱管理系統，其中該熱管的橫向截面積在該縱向方向上增加。
  10. 一種熱管理系統，包含： 一浸沒腔室； 一工作流體，在該浸沒腔室中定位，該工作流體具有一液相及一氣相； 一發熱電子部件，在該工作流體的該液相中定位並且固定到一基板；以及 一熱管，在一第一縱向端部處具有一入口並且在一相對的第二縱向端部處具有一出口，其中該熱管連接到該基板並且在該基板上定位，使得該發熱電子部件在該入口與該出口之間縱向地定位以加熱該工作流體的該液相的一部分並且引起工作流體穿過該熱管的一縱向流動。
  11. 如請求項10所述的熱管理系統，其中該工作流體的一沸騰溫度係在50℃與90℃之間。
  12. 如請求項10所述的熱管理系統，其中該發熱部件具有至少400瓦的一峰值操作功率。
  13. 如請求項10所述的熱管理系統，其中該發熱電子部件的一操作溫度係大於該工作流體的該沸騰溫度至少0.10℃。
  14. 如請求項10所述的熱管理系統，其中該液相的一密度大於該氣相的一密度至少100倍。
  15. 一種熱管理系統，包含： 一浸沒腔室； 一工作流體，在該浸沒腔室中定位，該工作流體具有一液相及一氣相，其中該氣相定義該液相之上的一頂部空間； 一第一發熱電子部件，在該工作流體的該液相中定位並且固定到一基板；以及 一熱管，在一第一縱向端部處具有一入口並且在一相對的第二縱向端部處具有一出口，其中該熱管連接到該基板並且在該基板上定位，使得該第一發熱電子部件在該入口與該出口之間在該熱管中縱向地定位以加熱該工作流體的該液相的一部分並且引起工作流體穿過該熱管的一縱向流動；以及 一第二發熱電子部件，在該工作流體的該液相中定位並且固定到該基板且靠近該入口，使得工作流體的該縱向流動冷卻該第二發熱電子部件。
  16. 如請求項15所述的熱管理系統，其中該出口在該頂部空間中定位。
  17. 如請求項15所述的熱管理系統，其中該第一發熱電子部件及該第二發熱電子部件係一計算裝置的一部分，並且該入口遠離該計算裝置定向。
  18. 如請求項15所述的熱管理系統，其中該第二發熱電子部件定位在該熱管中。
  19. 如請求項15所述的熱管理系統，進一步包含來自一冷凝器的一液體返回管線，其中該入口朝向該液體返回管線的一出口定向。
  20. 如請求項15所述的熱管理系統，其中該基板及熱管相對於一重力方向以小於10°的一傾斜角定向。
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