冷却装置、在其中使用的受热部和沸腾部、及制造沸腾部的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于冷却诸如电子部件的发热元件的冷却装置。更具体地说，本发明涉及一种用于使液相冷却剂沸腾以将液相冷却剂相变成气相冷却剂的沸腾部，涉及一种包含这种沸腾部的受热部，涉及一种具有这种受热部的相变冷却装置以及一种制造这种沸腾部的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，大量数据需要收集和处理。因此，大量信息在有限空间内处理。因此，诸如CPU(中央处理器)的电子部件的发热密度增加。电子部件不能有效地发挥其效果(性能)除非它们被冷却。在某些情况下，如果电子部件不被冷却，其将被损坏从而引起很多问题。已经提出将利用冷却剂的相变以运送和扩散热来冷却的冷却装置(下文中称为“相变冷却装置”)作为用于冷却具有高发热密度的电子部件的装置。
[0003]接着，将简要描述相变冷却装置的操作。相变冷却装置包括:受热部，该受热部从诸如CPU的电子部件的发热兀件接收热；散热部，该散热部通过利用冷却剂的相变使所运送的热发散；以及管，该管将受热部和散热部彼此连接。
[0004]受热部借助于导热油脂与发热元件热连接。散热部设有诸如冷却风扇的外设冷却器。因此，促进热从散热部发散到空气中。
[0005]在从发热元件接收热的受热部中，利用从发热元件传递的热使受热部中的液相冷却剂沸腾，使得液相冷却剂相变成气相冷却剂。当液相冷却剂相变成气相冷却剂时，冷却剂吸收其中的热量作为潜热。由于气相冷却剂具有比液相冷却剂低的密度，因此气相冷却剂由于其浮力而上升并通过气相管移动到散热部。由于浮力用于将气相冷却剂移动到散热部，因此散热部相对于受热部在竖直方向上必须位于其上方的位置处。
[0006]已移动到散热部的气相冷却剂借助于从外设冷却风扇输送的冷却空气将热发散到空气。因此，气相冷却剂相变成液相冷却剂。由于液相冷却剂具有比气相冷却剂高的密度，因此液相冷却剂由于重力而下降并通过液相管返回到受热部。返回的液相冷却剂被供以热并重新用于冷却剂的循环。
[0007]这样，相变冷却装置利用冷却剂的相变并因此可在没有任何泵的情况下使冷却剂循环。此外，能够通过相变运送的每单位质量的热量是通过使冷却剂的温度升高而运送热的方法(诸如水冷)来获得的每单位质量的热量的几百倍。因此，利用相变的方法适于运送和冷却具有较高热值的热。
[0008]虽然相变冷却装置适于运送和冷却具有较高热值的热，但最近电子设备的高致密化需要更高性能的相变冷却装置。为了将相变冷却装置用于高度致密化的电子设备，整个相变冷却装置尺寸不应该增大尺寸，由于电子设备只有有限区域用于冷却装置。因此，期望提高受热部而非散热部的性能，散热部非常依赖于散热面积。为了提高受热部的性能，重要的是，在不增加在沸腾部与气相冷却剂之间的温差的情况下使大量液相冷却剂沸腾，该沸腾部从发热元件接收热并使液相冷却剂沸腾成气相冷却剂。
[0009]在此之前已提出了具有小温差的各种沸腾装置。
[0010]例如，在专利文献I的图12(b)中，使用具有开口部的球形沸腾部结构。该结构具有能有效地沸腾的楔形部，以形成能有效地形成气泡核的不规则体。因此，为了改善，结构增加了所产生的气泡数目。通常，为了形成气泡核，气泡被该楔形部捕获，使得气泡将液膜压靠楔形部的内壁以使液膜更薄。薄化的液膜在小温差的情况下快速沸腾。因此，捕获气泡的楔形部用作气泡核产生部。
[0011]专利文献2的图5示出，鳍状沟槽结构的表面通过电镀等等被覆盖有薄多孔构件以便增加沟槽表面的摩擦。因此，气泡被捕获，使得那些气泡将液相冷却剂压靠沟槽的壁表面以形成薄液膜。当发热元件的热施加到在沟槽表面上的薄液膜时，液相冷却剂可快速沸腾，这提高了冷却能力。
[0012]现有技术文献
[0013]专利文献
[0014]专利文献I:JP-A-H10-47668(图 12(b) ；
[0023])
[0015]专利文献2 JP-A-Hl 1-330329(图 5 ；
[0035])
【发明内容】
[0016]发明要解决的问题
[0017]诸如CPU的发热元件取决于要处理的信息量具有变化的热值。当热值随着要处理的信息量变小而减小时，需要相应地通过降低由外部冷却风扇供应的冷却空气量来降低电力消耗。
[0018]然而，借助前述结构，产生的气泡的尺寸随着热值变化而变化。因此，可能气泡不被专利文献I的图12(b)所示的楔形部捕获或不被捕获在具有专利文献2的图5所示的薄多孔层的沟槽内，使得冷却能力下降。结果，即使发热元件的热值减小，冷却风扇等等所需的冷却电力不能降低。因此，存在电子设备持续需要高冷却电力的问题。
[0019]发明目的
[0020]本发明的目的是，即使发热元件具有较低热值，也要维持相变冷却装置的高冷却能力。
[0021]解决问题的手段
[0022]根据本发明的相变冷却装置的沸腾部包括具有鳍片的梳形结构和被设置在梳形结构的鳍片之间的底部上的多孔层。
[0023]发明的有利效果
[0024]本发明的第一有利效果是，可通过利用多孔层形成薄液膜来提高冷却能力。
[0025]本发明的第二有利效果是，由于即使在发热元件具有较低热值的情况下在多孔层中液膜也没有变厚，所以能够维持冷却能力。
【附图说明】
[0026]图1是示出根据本发明第一示例性实施例的冷却装置的构造的示意图；
[0027]图2是示出在图1中所示的冷却装置中使用的沸腾部的截面图；
[0028]图3是示出图2中所示的沸腾部中的多孔层的细节的截面图；
[0029]图4是说明在图2所示的沸腾部中沸腾时的多孔层的操作的截面图；
[0030]图5是示出在根据本发明的第二示例性实施例的冷却装置中使用的沸腾部的截面图；以及
[0031]图6是说明在发热元件具有较高热值的情况下的图5中所示的沸腾部的操作的截面图。
【具体实施方式】
[0032]现将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。
[0033][第一示例性实施例]
[0034]图1是示出根据本发明第一示例性实施例的相变冷却装置10的构造的局部截面图。图2是在图1中所示的相变冷却装置10中使用的沸腾部100的截面图。
[0035]首先，将会参照图1简要描述相变冷却装置10的构造和操作。相变冷却装置10包括:受热部30，该受热部30从发热元件20接收热；散热部40，该散热部40通过利用冷却剂的相变使运送的热发散；以及气相管50和液相管60，该气相管50和液相管60将受热部和散热部彼此连接。
[0036]在所示实施例中，发热元件20包括诸如CPU的电子部件。此外，发热元件20具有在水平方向上延伸的表面(上表面)20u。因此，受热部30具有在水平方向上延伸的受热表面30a，使得受热表面30a与发热元件20的表面(上表面)20u热连接(或接触)。
[0037]受热部30的受热表面30a借助于导热油脂等等与发热元件20的表面(上表面)20u热连接。在散热部40中，诸如冷却风扇70的冷却器设置在外部，以便促进热从散热部40发散到空气中。
[0038]从发热元件20接收热的受热部30在其中包括沸腾部100，该沸腾部100借助于从发热元件20传递的热使沸腾部100中的液相冷却剂80沸腾，以便将液相冷却剂80相变成气相冷却剂90。将会参照图2更详细地描述沸腾部100的构造。
[0039]当液相冷却剂80相变成气相冷却剂90时，冷却剂吸收其中的热作为潜热。由于气相冷却剂90具有比液相冷却剂80低的密度，因此气相冷却剂由于其浮力而上升，并通过气相管50移动到散热部40，如图1中的箭头A所示。由于浮力用于将气相冷却剂90移动到散热部40，因此散热部40相对于受热部30在竖直方向上必须位于其上方的位置处。
[0040]已移动到散热部40的气相冷