专利名称：用于电子设备的热虹吸管系统和服务器支架分总成的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于从电子设备排除热量的热虹吸管系统。
背景技术：
计算机用户经常关注计算机微处理器的 速度(例如，兆赫兹和千兆赫兹)。许多人忽视了此速度通常伴随的成本——较高的功率消耗。此功率消耗还将产生热量。这是因为，由简单的物理学定律可知，所有的功率必须寻求出路，而这个出路最終将是转化为热量。安装在单个母板上的一对微处理器可消耗几百瓦特或更多的功率。将此数字乘以几千(或几万)以说明大型数据中心内的诸多计算机，我们能够容易地理解可产生的热量的量。当我们将支持临界负载所需的所有外围设备合并时，数据中心的临界负载消耗的功率的影响通常将被复合。可使用许多技术来冷却位于服务器支架托盘上的电子设备(例如，处理器、存储器和其它发热设备)。例如，通过在设备上方提供冷却气流，可引起强制对流。位于设备附近的风扇、位于计算机服务器机房内的风扇和/或位干与电子设备周围的空气流体连通的通风管道内的风扇可迫使冷却气流流经含有所述设备的托盘上方。在一些情况下，服务器托盘上的一个或多个部件或设备可能位于托盘的不易冷却区域；例如，強制对流不是特别有效或不能提供强制对流的区域。不充分和/或不足冷却的结果可为托盘上的ー个或多个电子设备由于其温度超过最大额定温度而出现故障。尽管可将特定的冗余嵌入计算机数据中心、服务器支架甚至单个托盘，但是由于过热引起的设备故障在速度、效率和费用方面可达到巨大的成本。热虹吸管为使用可经历相变的流体来运行的热交換器。将液体形态的流体在汽化器中汽化，蒸汽形态的流体将热量从汽化器携帯至冷凝器。在冷凝器中，蒸汽冷凝，随后通过重力使液体形态的流体返回到汽化器。因此，流体在汽化器和冷凝器之间循环，而无需机械泵。
实用新型内容如上所述，电子设备(例如，如处理器和存储器等计算机部件)会产生热量。可使用热虹吸管系统从这样的电子设备中排除热量。尽管已提出一些用于从计算机部件排除热量的系统，但是服务器支架环境中可利用的有限空间向热虹吸管系统设计引入额外的挑战。此外，为了商业适用性，热虹吸管需要以高效率运行。将描述多种途径，这些途径可单独或组合使用以改善效率。冷凝器可具有多个垂直腔，但是没有顶盖以便装配在服务器支架的有限竖直空间内。冷凝器的内表面可包括能够减小冷凝器内液膜上热阻的起伏。可使用汽化器内的限流器以在汽化器内的汽化器与电子设备接触的区域形成液体薄层，从而减小汽化器的热阻。根据本实用新型的ー个方面，一种热虹吸管系统包括冷凝器和通过冷凝液管路流体耦合至所述冷凝器的汽化器。所述汽化器包括外壳，其具有通向所述冷凝液管路的开ロ ；吸液芯(wick)，其位于所述外壳内；以及限流器，其位于所述外壳内，被配置成限制エ作流体从冷凝液管路到吸液芯的一部分的流动。实施可包括下列特点中的一个或多个。外壳可具有底内表面，吸液芯可安置在底内表面上，且限流器可包括位于吸液芯和开口之间的底内表面上的流体不渗透性屏障。所述屏障可具有自其穿过的多个孔以允许所述工作流体流至所述吸液芯。穿过所述屏障的所述多个孔可邻近底内表面安置。底内表面可为平坦表面。流体不渗透性屏障可阻断工作流体，从而使所述工作流体汇聚在更接近所述开口的所述屏障的一侧。可配置限流器使得在所述屏障和所述开口之间的所述外壳的区域之上的所述工作流体的深度大于所述吸液芯的所述部分之上的工作流体的深度。流体不渗透性屏障可包围所述吸液芯的所述部分。外壳可包括顶内表面，并且在所述屏障和所述外壳的内顶面之间可存在间隙。蒸汽管路可将汽化器流体耦合至冷凝器，所述外壳中的通向所述蒸汽管路的开口可位于所述外壳的内顶面，并且所述外壳中的通向所述冷凝液管路的开口可位于所述外壳的内侧面。冷凝液管路可包括混合冷凝液和蒸汽输送管路，并且所述汽化器与所述冷凝器之间的流体耦合可包括所述混合冷凝液和蒸汽输送管路。根据本实用新型的另一方面，一种热虹吸管系统包括汽化器；冷凝器，其包括多个平行的垂直延伸腔，其中所述腔具有封闭顶端；以及冷凝液管路，其将所述冷凝器流体耦合至所述汽化器。实施可包括下列特点中的一个或多个。冷凝器可包括底盖和从所述底盖向上突出的多个冷凝管，并且所述多个平行的垂直延伸腔可位于所述多个冷凝管内。所述冷凝液管路可将所述冷凝器的底盖流体耦合至所述汽化器。冷凝器不包括顶盖。冷凝器可包括从所述冷凝管向外突出的多个导热片。冷凝管可垂直于所述底盖延伸，而导热片可平行于所述底盖延伸。冷凝器可包括主体，所述主体具有形成于其中的空腔以及位于所述空腔内的多个壁，其中所述多个壁将所述空腔分成所述多个平行的垂直延伸腔。所述多个垂直延伸腔可从中心通道横向延伸。所述多个垂直延伸腔的第一组可从所述中心通道的第一侧横向延伸，并且所述多个垂直延伸腔的第二组可从所述中心通道的对立第二侧横向延伸。多个导热片可从所述主体向外突出。所述多个导热片可从所述主体垂直突出。所述多个导热片可垂直于所述垂直延伸腔定向。根据本实用新型的另一方面，一种热虹吸管系统包括汽化器；冷凝器，其包括由大体上竖直内表面限定的内部体积；冷凝液管路，其将所述冷凝器流体耦合至所述汽化器。所述内表面包括在垂直于竖直第一轴的第二轴上向所述内部体积内部突出的起伏，所述起伏的顶点沿垂直于所述第一轴和第二轴的第三轴间隔开。实施可包括下列特点中的一个或多个。所述内部体积可具有沿所述第三轴的长和沿所述第二轴的宽，并且所述长大于所述宽。所述起伏的顶点可沿所述第三轴有规律地间隔开。所述起伏可具有介于O. Imm和Imm之间的沿所述第三轴的间距。所述起伏可具有介于O. Imm和Imm之间的沿所述第二轴的振幅。所述起伏可具有沿所述第三轴的间距和沿所述第二轴的振幅，且所述间距与所述振幅的比率介于约I : I至2 : I之间。所述起伏可为正弦波。所述起伏可为多个曲线段，其中dK/dS等于定值，其中K为所述起伏的曲率半径的倒数，而S为沿所述曲线段的距离。根据本实用新型的另一方面，一种热虹吸管系统包括汽化器；冷凝器，其包括连接到共用通道的多个平行腔；以及冷凝液管路，其将所述冷凝器的共用通道流体耦合至所述汽化器。所述冷凝器位于所述汽化器之上的高度，工作流体的液相填充所述冷凝液管路的内部体积的底部，液相的顶面相对于从所述冷凝器到所述汽化器的水平线具有非零角度，并且所述工作流体的汽相可穿过所述冷凝液管路的内部体积的顶部，所述顶部从所述冷凝器向所述汽化器延伸。根据本实用新型的另一方面，一种服务器支架分总成包括托盘，其配置用于可滑动插入服务器支架；母板，其安装于所述托盘上且放置在平面上，其中所述母板的下侧与所述托盘由间隙隔开；发热电子设备，其安装于所述母板的顶侧；以及热虹吸管系统。所述热虹吸管系统包括支承于所述发热电子设备上的汽化器和支承于所述托盘上且流体耦合至所述汽化器的冷凝器。所述汽化器具有邻近所述发热电子设备安置且热传导地耦合至所述发热电子设备的底面。所述冷凝器包括安置在所述母板平面上方的冷凝液收集器；以及从所述冷凝液收集器向下延伸到所述母板平面下方的多个导热片。风扇安装于所述托盘上且用于在所述母板上方和所述汽化器的散热片之间产生气流。实施可包括下列特点中的ー个或多个。可将第二发热电子设备安装在母板上，所述热虹吸管系统可包括第二汽化器，且所述第二汽化器可包括邻近所述第二发热电子设备·安置且热传导地耦合至所述第二发热电子设备的第二底面。所述托盘可被配置用于插入13英寸或19英寸的服务器支架。从所述托盘底部到所述导热片顶部的总高度最多可为6英寸。可实现下列优点中的ー个或多个。可将热虹吸管系统装配在服务器支架的有限水平和竖直空间。在汽化器内的汽化器与电子设备接触的区域可保持液体薄层，因此可减小汽化器从电子设备吸收热量的热阻。此外，可减小此区域溢流的可能性，因此可减小由于增大的热阻而引起的热虹吸管系统出现故障的可能性。冷凝器内表面的起伏可产生液体薄层，因此可减小冷凝器热阻，由此改善热虹吸管系统的热量辐射效率。附图和其后的描述提出一种或多种实施的细节。从所述描述、附图以及权利要求易于理解本实用新型的其它方面、特点和优点。
图I示出服务器支架和被配置成安装在所述支架内的服务器-支架分总成的侧视图；图2和图3示出服务器支架分总成的侧视图和顶视图；图4示出服务器支架分总成的透视图(但是省略了印刷电路板和发热元件以提供更多的框架的视图)；图5和图6示出来自热虹吸管系统的汽化器的横截面的顶视图和侧视图；图7示出来自热虹吸管系统的汽化器的部分剖面的透视图；图8和图9示出来自热虹吸管系统的冷凝器的横截面的侧视图；图10和图11示出图8和图9的热虹吸管系统的横截面的顶视图；图12示出来自热虹吸管系统的冷凝器的剖面的透视图；图13和图14示出冷凝器的另ー实施的横截面的顶视图和侧视图；图15示出其它冷凝器的剖面的透视图；以及图16是冷凝器内的腔的横截面的扩展顶视图。[0031]其中，各个附图中类似的参考符号表示类似的元件。
具体实施方式
本文论述了一种热虹吸管系统，其可用于从电子设备(例如，如处理器或存储器等计算装置的部件)排除热量。热虹吸管系统的汽化器与电子设备接触，从而使电子设备受到热传导的影响。因此，热虹吸管系统可充当电子设备的散热片，减小电子设备过热及随后出现故障的可能性。尤其，可将热虹吸管系统安装在服务器支架分总成上或与其集成以插入服务器支架。服务器支架分总成可含有或支持大量的发热电子设备，并且热虹吸管系统的汽化器可与所述电子设备中的一个或多个接触。此外，可将热虹吸管系统安装在电路卡总成、子卡和/或承载发热电子设备的其它电路板上。图I示出示例性系统100，其包括服务器支架105，例如，13英寸或19英寸的服务
器支架；以及安装在支架105内的多个服务器支架分总成110。尽管示出单个服务器支架105，但是服务器支架105可为系统100内的大量服务器支架中的一个，其中系统100可包括服务器群或含有各种支架安装计算机系统的协同定位设施。而且，尽管示出将多个服务器支架分总成110安装在支架105内，但是可仅存在单个服务器支架分总成。通常，服务器支架105界定多个插槽107，其中插槽107以有序和重复的方式排列在服务器支架105内，且各个插槽107为可放置和移除对应的服务器支架分总成110的支架内的空间。例如，月艮务器支架分总成可支承于从支架105的对立侧突出的轨道112上，并且轨道112可界定插槽107的位置。插槽和服务器支架分总成110可根据示出的水平布置(相对于重力)来定向。备选地，插槽107和服务器支架分总成110可垂直定向(相对于重力)，尽管这将要求汽化器和冷凝器结构的一些重构，如下文将描述。在插槽水平定向的地方，其可垂直堆叠在支架105中；而在插槽垂直定向的地方,其可水平堆叠在支架105中。作为例如大型数据中心的一部分，服务器支架105可提供数据处理和存储能力。在运行中，可将数据中心连接到网络，并且可接收并响应来自网络的各种请求以检索、处理和/或存储数据。在运行中，例如，服务器支架105通常促进网络上的与用户接口的信息通信，其中所述用户接口由请求服务的用户的web浏览器应用程序生成，且所述服务由在数据中心的计算机上运行的应用程序提供。例如，服务器支架105可提供或帮助提供使用web浏览器的用户访问因特网或万维网上的网站。服务器支架分总成110可为能够安装在服务器支架中的多种结构之一。例如，在一些实施中，服务器支架分总成Iio可为能够滑动插入服务器支架105的“托盘”或托盘总成。术语“托盘”非局限于任何特定的配置，而是可应用于母板、或附属于母板以将母板支撑于支架结构中的适当位置的其它相对平坦的结构。在一些实施中，服务器支架分总成110可为服务器机架或服务器机箱(例如，服务器柜)。在一些实施中，服务器支架分总成110可为硬盘驱动器罩。参照图2至图4，服务器支架分总成110包括框架或罩120 ;支承于框架120上的印刷电路板122，例如，母板；安装在印刷电路板122上的一个或多个发热电子设备124，例如，处理器或存储器；以及热虹吸管系统130。还可将一个或多个风扇126安装在框架120上。[0038]框架120可包括或简单地为平坦结构，其上可放置和安装母板122，从而使技师能够抓住框架120以将母板移动就位并使其保持在支架105内的适当位置。例如，可将服务器支架分总成110水平安装在服务器支架105中，例如，通过将框架120滑入插槽107，并安装在服务器支架分总成110的对立侧上的支架105中的一对轨道上方——很像将午餐托盘滑入自助餐厅支架。尽管图2和图3示出延伸到母板122下方的框架120，但是框架可具有其它形式(例如，通过将其实施为围绕母板的外围框架)或可消除框架从而使母板自身位于(例如，滑动啮合)支架105中。此外，尽管图2示出框架120为平板，但是框架120可包括从平板边缘向上突出的一个或多个侧壁121 (參看图4)，并且平板可为顶端封闭或顶端开放的柜或罩的底板。所示的服务器支架分总成110包括印刷电路板122，例如，母板，其上安装有多种部件，包括发热电子设备124。尽管示出一个母板122安装在框架120上，但是可将多个母板安装在框架120上，其取决于特殊应用程序的需要。在一些实施中，可将ー个或多个风扇126放置在框架120上，从而使空气在服务器支架分总成110的前沿(图3中的左侧)进入， 当将分总成110安装在支架105中时靠近支架105的前部，在所述母板上方和母板122上的一些发热部件上方流动(參看图4中的箭头A)，并且从服务器支架总成110的后沿(图3中的右侧)排出，当将分总成110安装在支架105时靠近支架105的后部。可通过托架127将ー个或多个风扇126固定至框架120。因此，风扇126可从框架120区域内吸出空气，并且在空气变暖后将其从支架105排出。可使母板122的下侧与框架120由间隙隔开。热虹吸管系统130包括汽化器132、冷凝器134以及将汽化器132连接到冷凝器134的冷凝液/蒸汽管路136。汽化器接触电子设备124，从而使热量通过热传导从电子设备124传递到汽化器132。具体地，汽化器132的底部与电子设备124的顶部相接触。在运行中，来自电子设备124的热量导致汽化器132中的工作流体汽化。随后，蒸汽穿过冷凝液/蒸汽管路136到达冷凝器134。通过ー个或多个风扇126吹送或吸引，热量从冷凝器134辐射入例如空气，该空气穿过冷凝器134，导致工作流体冷凝。如图2所示，冷凝器134可位于来自汽化器132的一个或多个风扇126中的一个或多个的对立侧。备选地或附加地，冷凝器134可位于与汽化器132相同的一个或多个风扇126中的ー个或多个的ー侧。如图2所示，冷凝液/蒸汽管路136处于细微(非零)角度，从而使重力导致冷凝后的工作流体流过冷凝液/蒸汽管路136回到汽化器132。因此，在一些实施中，冷凝液/蒸汽管路136的至少一部分非平行于框架120的主表面。例如，冷凝液/蒸汽管路136的冷凝器侧末端可高于冷凝液/蒸汽管路136的汽化器侧末端约1-5_，例如，2_。然而，冷凝液/蒸汽管路136还可为水平管，或甚至处于细微的负角(尽管正角可提供重力改善液体从冷凝器向汽化器流动的优点)。因为单个母板上可存在多个发热电子设备，因此母板上可存在多个汽化器，其中各个汽化器对应于单个电子设备。如图2所示，存在第一汽化器132和第二汽化器132以及第ー电子设备124和第二电子设备124。将第一汽化器连接到第二汽化器的冷凝液/蒸汽管路136可为水平的。在运行期间，冷凝器内的液体的顶面将位于汽化器内的顶面液体高度上方，例如，高出I至10mm。这可通过处于细微(正非零)角的冷凝液/蒸汽管路136来容易地实现，但是对于水平的或处于细微负角的冷凝液/蒸汽管路136，鉴于热虹吸管系统期望的热传输要求的工作流体的热和机械特性的适当选择仍可实现此高度差异。在运行期间，工作流体的液相可填充冷凝液/蒸汽管路136的内部体积的底部，其中所述底部从所述冷凝器向所述汽化器延伸，并且工作流体的汽相可穿过冷凝液/蒸汽管路136的内部体积的顶部，其中所述顶部从所述冷凝器向所述汽化器延伸。在一些实施中，冷凝器134可位于汽化器132之上的高度，使得工作流体的液相填充冷凝液/蒸汽管路136的内部体积的底部，并使得在运行期间，液相的顶面相对于从冷凝器132到汽化器134水平线具有非零角度，并且工作流体的汽相可穿过冷凝液/蒸汽管路136的内部体积的顶部，其中所述顶部从冷凝器132向汽化器134延伸。图2至图4示出具有多个汽化器132的热虹吸管系统130;各个汽化器132可接触不同的电子设备124，或者，例如，若电子设备特别大或具有多个发热区，则多个汽化器132可接触相同的电子设备。如图2至图4所示，可通过冷凝液/蒸汽管路136将多个汽化器132串联连接到冷凝器134，即，第一冷凝液/蒸汽管路将冷凝器连接到第一汽化器，而第二冷凝液/蒸汽管路将第一汽化器连接到第二汽化器。备选地，通过冷凝液/蒸汽管路
136可将多个汽化器132中的一些或全部并联连接到冷凝器134，即，第一冷凝液/蒸汽管路将冷凝器连接到第一汽化器，而第二冷凝液/蒸汽管路将冷凝器134连接到第二汽化器。串联实施的优点为更少的管道，而并联管道的优点为管道的直径可以较小。图2至图4示出热虹吸管系统130，其中将共用管路用于从冷凝器134流向汽化器132的冷凝液和从汽化器132流向冷凝器134的蒸汽两者。因此，在本实施中，汽化器132和冷凝器134之间的流体耦合包括混合冷凝液和蒸汽输送管路。在一些实施中，可存在用于蒸汽和冷凝液的单独管路。然而，混合冷凝液和蒸汽输送管路的潜在优点为可将管路连接到冷凝器的一侧，由此相对于具有用于蒸汽的单独管路的系统可减小系统的竖直高度，因为蒸汽管路通常耦合至或接近汽化器的顶部。冷凝液/蒸汽管路136可为例如铜或铝的管道或导管。图5至图7示出汽化器132，其包括对腔146进行封闭的外壳、吸液芯142和限流器150。外壳可包括基底140和固定至基底140的壳体144。外壳具有将腔146连接到冷凝液管路136的开口(或者，若存在多个管路136，则具有用于各个管路136的开口)，但是在其它方面，腔146可为密封的和不透流体的。限流器150被配置成限制工作流体从冷凝液管路136到吸液芯142的一部分的流动。在运行中，呈液体形态的工作流体160从冷凝液管路136流入腔146并且汇聚在限流器150的前方(参看图6)。限流器150允许小部分的工作流体穿过，在外壳的底内表面的有效区域(例如，在基底140的顶部)产生工作流体160的薄层162。通过产生工作流体的薄层162，可有效地减小汽化器的热阻(因为工作流体从薄层更易于汽化，实现更大的热传输)。基底140是由导热材料形成，例如，铜。外壳(例如，基底140的底部)可直接接触电子设备124，例如，电子设备124的顶面。备选地，通过导热接口材料141 (例如，如导热脂或胶等导热垫或层)可将外壳(例如，基底140的底部)连接到电子设备124(例如，电子设备124的顶面)。吸液芯142可形成于外壳的底内表面上，例如，基底140的顶面上。吸液芯142为导热区，其可将热量从基底140传输到工作流体160。此外，吸液芯142可被配置成通过毛细管作用吸取工作流体160。在一些实施中，吸液芯142可为基底140的顶面的多孔或粗糙区域。例如，吸液芯142可由结合到基底140的顶面的铜颗粒形成。例如，可将平均直径为25微米的铜颗粒在基底140的顶面上沉积至约O. 25mm的深度，且随后进行烧结。吸液芯142的其它可能性包括位于基底140上的多孔材料、基底140上的密纹或丝网吸液芯。除吸液芯142的粗糙之外，外壳的底内表面可为平坦表面。限流器150可为由流体不渗透性材料制成的屏障150a，其位于吸液芯142和通向冷凝液管路136的开ロ之间的外壳的底内表面上。屏障150a将外壳的底内表面划分成液态工作流体易于流入的第一部分152和限制工作流体流入的第二部分154。S卩，为了从第一部分152流到第二部分154，工作流体必须从屏障下方流过或穿过屏障。第一部分152可邻近通向所述冷凝液管路136的开ロ。第二部分154可直接安置在电子设备124的上方。因此，接收来自电子设备124的大部分热量的外壳的底内表面的有效区域可为其中产生工作流体的薄层162的区域。屏障150a可包围吸液芯142的部分或全部，从而使第二部分154可部分地或完全覆盖吸液芯142(当屏障150a被搁置在吸液芯142上时，仍可认为屏障150a是“包围”吸液芯142的一部分)。可选地，吸液芯142的ー些部分可延伸越过屏障150a进入第二部分 154。在图5至图7示出的实施中，屏障150a和第一部分152完全包围第二部分154，例如，水平面。然而，在一些实施中，第二部分154可邻接外壳，例如，邻接壳体144，从而使外壳的壁形成第二部分154的周长的一部分，其中屏障150a提供周长的其余部分。限流器150(例如，屏障150a)可具有多个孔156，其中多个孔156自其穿过以允许液态工作流体流入第二部分154。所述多个孔可邻近外壳的底内表面安置，例如，邻近基底140的顶面。基于工作流体的热性质和期望的热虹吸管系统的热传输来调整孔的尺寸，使得小部分的工作流体穿过屏障150a，在有效区域上产生工作流体160的层162。附加地或备选地，在屏障150a的一部分搁置在吸液芯142上的地方，通过吸液芯142自身可将エ作流体抽到屏障150a的下方。屏障150a阻断工作流体160，从而使一部分工作流体汇聚在更接近所述开ロ的屏障150a的ー侧，例如，在底内表面的第一部分152的上方。简而言之，配置限流器使得在屏障和开ロ之间的外壳区域之上(例如第一部分152之上)的工作流体的深度大于所述吸液芯的所述部分之上(例如第二部分154之上)的工作流体的深度。外壳包括顶内表面，例如，由壳体144提供。在屏障150a和顶内表面之间可存在间隙。从腔144到冷凝液管路136的开ロ可位于外壳的内侧面。例如，从腔144到冷凝液管路136的开ロ可邻近外壳的底内表面安置，例如，邻近基底140的顶面。若存在単独的蒸汽管路，则外壳中的通向所述蒸汽管路的开ロ可位于外壳的顶内表面中，例如，位于壳体144的顶板中，或位于壳体的ー侧内的位置垂直高于通向冷凝液管路136的开ロ之处。壳体144可为透明材料以实现对汽化器132内部的观察。尽管图5至图7所示的由基底142和壳体144组成的外壳为长方体，但是非要求如此，且外壳可为另ー种立体图形，例如圆柱体或一些其它形状。类似地，尽管外壳的底内表面的第一和第二部分152、154为矩形，但是其可为其它的简单多边形，例如凸多边形，或非自相交弯曲形状，例如圆或椭圆；并且第一和第二部分无需几何学上相似。冷凝器132包括多个腔和多个导热片。所述腔可平行且可垂直延伸。腔的顶端可封闭，即，不存在对腔的顶端进行互连的顶盖。[0057]图8至图12示出冷凝器134的第一实施，其包括主体170，具有形成于其中的空腔174 ;以及位于空腔内的多个壁172，其将空腔174分成多个平行的垂直延伸腔174a。腔174a可平行且可垂直延伸。腔174a的顶端可封闭，即，不存在对腔174a的顶端进行互连的顶盖。壁172充当冷凝表面并且通过主体将来自蒸汽的热量传导至散热片。空腔174还包括中心通道176，其具有通向主体170外部的开口，其中中心通道176耦合至冷凝液管路136。垂直延伸腔174a可从中心通道176横向延伸，而腔174a可平行于主体170的长轴延伸(即，主体的长大于其宽，且长轴沿主体的长)。中心通道176可垂直于长轴横向延伸。当冷凝器134安装于框架时，中心通道176可从主体170的前部向后部行进。垂直延伸腔174的第一组可从中心通道176的第一侧横向延伸，而所述多个垂
直延伸腔174的第二组可从中心通道176的对立第二侧横向延伸。尽管可为其它形状，但是主体170通常可为长方体。图8至图12示出冷凝器134的第一实施，其具有从主体170向外突出的多个导热片180。例如，散热片180可从主体170垂直突出。散热片170通常可为平坦的、窄的薄片。散热片180可彼此平行地从主体170突出，并且可以规则的间距沿正交于其平坦主表面的方向间隔开。在一些实施中，散热片180包括从主体170的顶面向上突出的至少第一多个散热片180a。在一些实施中，散热片180还包括从主体170的底面向下突出的第二多个散热片180b。当将冷凝器134安装于框架上时，可对散热片180进行定向以使其长平行延伸或通常平行于风扇产生的气流方向，例如，使其长从主体170的前部向后部行进。可对散热片180进行定向以使其长轴垂直于腔174a和/或主体170的长轴，或与其形成细微角。回到图2，可将冷凝器134置于框架120上，并且从主体170的底面向下突出的散热片180b可突出到母板122的平面下方。此可提高散热片的可用表面积以改善冷凝器134的散热效率。此还可有助于限制冷凝器134的竖直高度，从而使热虹吸管系统130与服务器支架环境中可用的有限高度相兼容。例如，从托盘底部到导热片顶部的总高度最多可为6英寸，例如，最多4英寸。图13至图15示出冷凝器134的第二实施，其还具有从主体170向外突出的多个导热片180。然而，在本实施中，垂直延伸腔174a从中心通道176垂直延伸。具体地，主体可包括底盖190，其含有中心通道176 ;以及多个管道192，其从底盖190垂直突出且含有垂直延伸腔174a。将冷凝液管路136流体耦合至冷凝器134的底盖190。各个腔174a可由其自身形成，且形成垂直延伸腔174a的边界的壁172可为管道192的壁。腔174a可垂直于主体170的长轴延伸。尽管垂直延伸腔174a连接到底盖190，但是腔174a的顶端可被封闭，即，冷凝器134不包括顶盖。散热片180可从主体170水平突出，例如，从管道192水平延伸。散热片180可平行于底盖190的长轴延伸。散热片180通常可为平坦的、窄的薄片。散热片180可彼此平行地从主体170突出，并且可以规则的间距沿正交于其平坦主表面的方向间隔开，例如垂直地间隔开。当将冷凝器134安装在框架上时，可对散热片180进行定向以使其长平行延伸或通常平行于风扇产生的气流方向，例如，使其长从主体170的前部向后部延伸。可对散热片180进行定向以使其长轴平行于腔174a的长轴。腔174a是长的，但可较短。[0066]在冷凝器的任一个实施中，冷凝器134的主体170和散热片180可由具有与铝相当或优于铝的良好热传导的材料形成，例如至少200W/mK。可使用镀镍将散热片180焊接到主体170，或可将散热片180铜焊至主体170。參照图11、图13和图16，可选地，可将冷凝器的至少ー些内表面纹理化，例如，结合空腔174的表面。纹理化可应用于冷凝器的任ー实施。空腔174提供由大体上竖直内表面限定的内部体积，例如，壁172之一的表面。内表面的纹理化可包括向所述内部体积内部突出的起伏。沿竖直第一轴，所述起伏可以是均匀的，并且沿垂直于竖直第一轴的第二轴可突出入内部体积。沿垂直于所述第一轴和第二轴的第三轴，起伏的顶点可例如以规则的间距间隔开。第三轴可平行于主体170和/或腔174a的长轴。各个腔174a可具有沿所述第三轴的长和沿所述第二轴的宽，其中长大于宽。所述起伏可以是平稳的，例如，在沿所述第ニ轴的表面内无中断。所述起伏可具有介于O. Imm和Imm之间的沿所述第三轴的间距，并且可具有介于 O.Imm和Imm之间的沿所述第二轴的振幅。在一些实施中，间距与振幅的比率介于约I : I至2 I之间。在一些实施中，起伏可形成正弦波。在一些实施中，起伏是由多个曲线段形成，其中dK/dS等于定值，其中K为起伏的曲率半径的倒数，而S为沿曲线段的距离。所述起伏也可具有其它形状。这些起伏可使形成于竖直内表面的冷凝后的工作流体薄膜变薄，由此减小冷凝器的热阻。工作流体可为具有低毒性的非传导性、不易燃流体，但是也可使用碳氢化合物，例如甲醇、こ醇或丙酮。可选择工作流体的成分和热虹吸管系统的内部压カ以在汽化器中提供近似地处于电子设备的预期运行温度的工作流体的沸点，例如，30-100°C左右，例如45_55°C。工作流体的示例包括由DuPont销售的Vextral XF>由3M销售的FlourinetElectronic Liquid FC-72 以及由 3M 销售的 Novec7100。热虹吸管系统130的整个内部(包括汽化器132、冷凝器134和蒸汽/冷凝液管路136的内部)为真空填充并且为密封的。可抽吸初始真空度以达到低于O. 05毫巴(5Pa)的内部绝对压强，从而自热虹吸管系统130中排除空气，随后可将工作流体引入热虹吸管系统 130。尽管上文已描述了服务器支架分总成，但是热虹吸管系统可用于在不作为服务器支架分总成的一部分的母板上安装有发热电子设备的热虹吸管系统的情况，例如，安装在台式计算机中的母板上；或者，可用于在母板上未安装发热电子设备的情況。上文已描述了本实用新型的大量实施方式。然而，应理解可做出各种修改，而不背离本实用新型的精神和范围。因此，其它实施方式也涵盖于所附的权利要求的范围内。
权利要求1.一种热虹吸管系统，其特征在于，包括 冷凝器；以及 通过冷凝液管路流体耦合至所述冷凝器的汽化器，所述汽化器包括外売，其具有通向所述冷凝液管路的开ロ ；吸液芯，其位于所述外壳内；以及限流器，其位于所述外壳内，被配置成限制工作流体从所述冷凝液管路到所述吸液芯的一部分的流动。
2.如权利要求I所述的热虹吸管系统，其特征在于所述外壳具有底内表面，所述吸液芯安置在所述底内表面上，并且所述限流器包括位于所述吸液芯和所述开ロ之间的所述底内表面上的流体不渗透性屏障。
3.如权利要求2所述的热虹吸管系统，其特征在于所述屏障具有自其穿过的多个孔以允许所述工作流体流至所述吸液芯。
4.如权利要求3所述的热虹吸管系统，其特征在于邻近所述底内表面安置穿过所述屏障的所述多个孔。
5.如权利要求2所述的热虹吸管系统，其特征在于所述底内表面为平坦表面。
6.如权利要求2所述的热虹吸管系统，其特征在于所述流体不渗透性屏障阻断所述工作流体，从而使所述工作流体汇聚在更接近所述开ロ的所述屏障的ー侧。
7.如权利要求2所述的热虹吸管系统，其特征在于配置所述限流器使得在所述屏障和所述开ロ之间的所述外壳的区域之上的所述工作流体的深度大于所述吸液芯的所述部分之上的所述工作流体的深度。
8.如权利要求2所述的热虹吸管系统，其特征在于所述流体不渗透性屏障包围所述吸液芯的所述部分。
9.如权利要求I所述的热虹吸管系统，其特征在于所述外壳包括顶内表面，且在所述屏障与所述外壳的所述内顶面之间存在间隙。
10.如权利要求9所述的热虹吸管系统，其特征在干，进ー步包括将所述汽化器流体耦合至所述冷凝器的蒸汽管路，其特征在干所述外壳中的通向所述蒸汽管路的开ロ位于所述外壳的内顶面，并且所述外壳中的通向所述冷凝液管路的开ロ位于所述外壳的内侧面。
11.如权利要求I所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝液管路包括混合冷凝液和蒸汽输送管路，且其中所述汽化器与所述冷凝器之间的流体耦合包括所述混合冷凝液和蒸汽输送管路。
12.—种热虹吸管系统，其特征在于，包括 汽化器； 冷凝器，其包括多个平行的垂直延伸腔，其中所述腔具有封闭顶端；以及 冷凝液管路，其将所述冷凝器流体耦合至所述汽化器。
13.如权利要求12所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝器包括底盖和从所述底盖向上突出的多个冷凝管，所述多个平行的垂直延伸腔位于所述多个冷凝管内。
14.如权利要求13所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝液管路将所述冷凝器的底盖流体耦合至所述汽化器。
15.如权利要求13所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝器不包括顶盖。
16.如权利要求13所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝器包括从所述冷凝管向外突出的多个导热片。
17.如权利要求16所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝管垂直于所述底盖延伸，而所述导热片平行于所述底盖延伸。
18.如权利要求12所述的热虹吸管系统，其特征在于所述冷凝器包括主体，所述主体具有形成于其中的空腔以及位于所述空腔内的多个壁，其中所述多个壁将所述空腔分成所述多个平行的垂直延伸腔。
19.如权利要求18所述的热虹吸管系统，其特征在于所述多个垂直延伸腔从中心通道横向延伸。
20.如权利要求19所述的热虹吸管系统，其特征在于所述多个垂直延伸腔的第一组从所述中心通道的第一侧横向延伸，而所述多个垂直延伸腔的第二组从所述中心通道的对立第二侧横向延伸。
21.如权利要求18所述的热虹吸管系统，其特征在干，进ー步包括从所述主体向外突出的多个导热片。
22.如权利要求21所述的热虹吸管系统，其特征在于所述多个导热片从所述主体垂直突出。
23.如权利要求22所述的热虹吸管系统，其特征在于所述多个导热片垂直于所述垂直延伸腔定向。
24.一种热虹吸管系统，其特征在于，包括 汽化器； 冷凝器，其包括由大体上竖直内表面限定的内部体积，其中所述内表面包括在垂直于竖直第一轴的第二轴上向所述内部体积内部突出的起伏，所述起伏的顶点沿垂直于所述第ー轴和第二轴的第三轴间隔开；以及 冷凝液管路，其将所述冷凝器流体耦合至所述汽化器。
25.如权利要求24所述的热虹吸管系统，其特征在于所述内部体积具有沿所述第三轴的长和沿所述第二轴的宽，并且所述长大于所述宽。
26.如权利要求24所述的热虹吸管系统，其特征在于所述起伏的顶点沿所述第三轴有规律地间隔开。
27.如权利要求26所述的热虹吸管系统，其特征在于所述起伏具有介于O.I和Imm之间的沿所述第三轴的间距。
28.如权利要求26所述的热虹吸管系统，其特征在于所述起伏具有介于O.I和Imm之间的沿所述第二轴的振幅。
29.如权利要求26所述的热虹吸管系统，其特征在于所述起伏具有沿所述第三轴的间距和沿所述第二轴的振幅，且所述间距与所述振幅的比率介于约I : I至2 : I之间。
30.如权利要求26所述的热虹吸管系统，其特征在于所述起伏包括正弦波。
31.如权利要求26所述的热虹吸管系统，其特征在于所述起伏包括多个曲线段，其中dK/dS等于定值，其中K为所述起伏的曲率半径的倒数，而S为沿所述曲线段的距离。
32.—种热虹吸管系统，其特征在于，包括 汽化器； 冷凝器，其包括连接到共用通道的多个平行腔；以及 冷凝液管路，其将所述冷凝器的共用通道流体耦合至所述汽化器，其中所述冷凝器位于所述汽化器之上的高度，具有填充所述冷凝液管路的内部体积的底部的工作流体的液相，使得在运行期间所述液相的顶面相对于从所述冷凝器到所述汽化器的水平线具有非零角度，并且所述工作流体的汽相可穿过所述冷凝液管路的内部体积的顶部，所述顶部从所述冷凝器向所述汽化器延伸。
33.一种服务器支架分总成，其特征在于，包括 托盘，其配置用于可滑动插入服务器支架； 母板，其安装于所述托盘上且放置在平面内，其中所述母板的下侧与所述托盘由间隙隔开; 发热电子设备，其安装于所述母板的顶侧； 热虹吸管系统，其包括支承于所述发热电子设备上的汽化器和支承于所述托盘上且流体耦合至所述汽化器的冷凝器，所述汽化器具有邻近所述发热电子设备安置且热传导地耦合至所述发热电子设备的底面，所述冷凝器包括安置在所述母板平面上方的冷凝液收集器和从所述冷凝液收集器向下延伸到所述母板平面下方的多个导热片；以及 风扇，其安装于所述托盘上且用于在所述母板上方和所述汽化器的散热片之间产生气流。
34.如权利要求33所述的分总成，其特征在于将第二发热电子设备安装在所述母板上且所述热虹吸管系统包括第二汽化器，其中所述第二汽化器包括邻近所述第二发热电子设备安置且热传导地耦合至所述第二发热电子设备的第二底面。
35.如权利要求33所述的分总成，其特征在于所述托盘被配置用于插入13英寸或19英寸的服务器支架。
36.如权利要求33所述的分总成，其特征在于从所述托盘底部到所述导热片顶部的总高度最多为6英寸。
专利摘要本实用新型涉及用于电子设备的热虹吸管系统和服务器支架分总成。具体地，该热虹吸管系统包括冷凝器和通过冷凝液管路流体耦合至所述冷凝器的汽化器。所述汽化器包括外壳，其具有通向所述冷凝液管路的开口；吸液芯，其位于所述外壳内；以及限流器，其位于所述外壳内，被配置成限制工储流体从冷凝液管路到吸液芯的一部分的流动。
文档编号G06F1/20GK202632192SQ201220038950
公开日2012年12月26日 申请日期2012年1月30日 优先权日2011年4月25日
发明者J·赖斯, B·戴利, J·斯波尔丁 申请人:谷歌公司