本發(fā)明涉及冷媒中間裝置、包含冷媒中間裝置的冷卻裝置以及冷卻方法，特別是涉及用于冷卻電子設(shè)備等的冷媒中間裝置、包含冷媒中間裝置的冷卻裝置及冷卻方法。

背景技術(shù)：

相變冷卻系統(tǒng)被認(rèn)為是用于電子設(shè)備等的高效冷卻系統(tǒng)的示例。在相變冷卻系統(tǒng)中，在諸如電子設(shè)備的熱源中所產(chǎn)生的熱使用冷媒的潛熱來(lái)接收和釋放。這種系統(tǒng)能夠使得冷媒由于冷媒蒸氣的浮力以及冷媒液的重力而在沒有任何動(dòng)力的情況下循環(huán)。因此，相變冷卻系統(tǒng)能夠在高效節(jié)能的情況下冷卻電子設(shè)備等。

由于采用相變冷卻系統(tǒng)的冷卻裝置(相變冷卻裝置)通過(guò)將來(lái)自加熱元件的熱傳遞給受熱單元中的冷媒液而冷卻加熱元件，因此填充與最大發(fā)熱量相對(duì)應(yīng)的大量冷媒液。由于因在受熱單元中接收熱而氣化的冷媒蒸氣卷入周圍的液相冷媒液上升，因此流有冷媒蒸氣的蒸氣管也包含相對(duì)較大量的冷媒液。然而，蒸氣管中所包含的冷媒液成為增大對(duì)冷媒蒸氣的流體阻力的因素。這就導(dǎo)致相變冷卻裝置的冷卻性能下降的問(wèn)題。

在專利文獻(xiàn)1中公開了解決這種問(wèn)題的技術(shù)。在專利文獻(xiàn)1中所公開的用于電子設(shè)備的沸騰冷卻裝置包括護(hù)套、冷卻液驅(qū)動(dòng)單元、散熱單元、儲(chǔ)罐以及連接這些元件的配管；并且封裝的冷媒在該裝置中循環(huán)。護(hù)套與構(gòu)成電子設(shè)備的一部分的發(fā)熱體熱連接，并且向在護(hù)套內(nèi)部循環(huán)的冷媒傳熱。冷卻液驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)在護(hù)套內(nèi)流動(dòng)的冷媒。散熱單元釋放從護(hù)套傳向外部的熱。儲(chǔ)罐中包含冷媒。

儲(chǔ)罐與護(hù)套的出口相連接，并且儲(chǔ)罐的內(nèi)部空間被多孔體分成氣液混合區(qū)域和冷媒液保持區(qū)域。儲(chǔ)罐的冷媒液保持區(qū)域被連接至散熱單元與冷卻液驅(qū)動(dòng)單元之間的配管，并且氣液混合區(qū)域通過(guò)與護(hù)套的用于氣液混合冷媒的供給口不同的開口部而連接至散熱單元。

根據(jù)專利文獻(xiàn)1中所公開的用于電子設(shè)備的沸騰冷卻裝置，這種構(gòu)造能夠防止液體粘附在連接護(hù)套與散熱器的配管內(nèi)，并且減少護(hù)套與散熱器之間的壓力損失。

[引用列表]

[專利文獻(xiàn)]

[ptl1]日本未審專利申請(qǐng)公布號(hào)2008-130746(第至段，圖1)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[技術(shù)問(wèn)題]

如上所述，構(gòu)造專利文獻(xiàn)1中所公開的相關(guān)的用于電子設(shè)備的沸騰冷卻裝置，其中，儲(chǔ)罐的冷媒液保持區(qū)域通過(guò)旁通管而被連接至散熱單元與冷卻液驅(qū)動(dòng)單元之間的配管。這就需要將分支管插入冷媒液的流路中；因此，存在配管結(jié)構(gòu)變復(fù)雜的問(wèn)題。

因此，如果在相變冷卻裝置中為防止冷卻性能下降而引入氣液分離結(jié)構(gòu)，則存在配管結(jié)構(gòu)變復(fù)雜的問(wèn)題。

本發(fā)明的目的在于，提供一種冷媒中間裝置、包含冷媒中間裝置的冷卻裝置以及冷卻方法，以解決如果在相變冷卻裝置中為防止冷卻性能下降而引入氣液分離結(jié)構(gòu)則使配管結(jié)構(gòu)變復(fù)雜的問(wèn)題。

[問(wèn)題解決方案]

根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的冷媒中間裝置包括：構(gòu)造成容納冷媒的冷媒容納部；設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第一流入部，氣相冷媒和第一液相冷媒通過(guò)該第一流入部流入；設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第一流出部，所述氣相冷媒通過(guò)該第一流出部流出；設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第二流入部，第二液相冷媒通過(guò)該第二流入部流入；以及設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第二流出部，所述第一液相冷媒和所述第二液相冷媒通過(guò)該第二流出部流出。

根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的包含冷媒中間裝置的冷卻裝置包括：受熱單元，其構(gòu)造成容納用于接收來(lái)自熱源的熱的冷媒；凝結(jié)單元，其構(gòu)造成使作為在受熱單元中氣化的氣態(tài)冷媒的氣相冷媒凝結(jié)并液化，并且生成第二液相冷媒；以及分別與所述受熱單元和所述凝結(jié)單元連接的冷媒中間裝置，其中，所述冷媒中間裝置位于所述受熱單元上方，并且包括：構(gòu)造成容納冷媒的冷媒容納部；設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第一流入部，氣相冷媒和第一液相冷媒通過(guò)該第一流入部流入；設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第一流出部，所述氣相冷媒通過(guò)該第一流出部流出；設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第二流入部，第二液相冷媒通過(guò)該第二流入部流入；以及設(shè)置于所述冷媒容納部的外周面的第二流出部，所述第一液相冷媒和所述第二液相冷媒通過(guò)該第二流出部流出。

根據(jù)本發(fā)明的示例性方面的冷卻方法包括：通過(guò)接收來(lái)自多個(gè)熱源的熱，生成氣態(tài)冷媒的氣相冷媒和液態(tài)冷媒的第一液相冷媒；匯聚由所述多個(gè)熱源中的每個(gè)所生成的所述氣相冷媒的氣流；分離所述第一液相冷媒；通過(guò)使所述氣相冷媒凝結(jié)且液化，生成第二液相冷媒；以及通過(guò)匯聚所述第二液相冷媒和所述第一液相冷媒而生成冷媒液，集聚所述冷媒液，并且再將所述冷媒液分流成多個(gè)流束，以及使從所述冷媒液分流的流束循環(huán)，以便相應(yīng)地從所述多個(gè)熱源接收熱。

[發(fā)明有益效果]

根據(jù)本發(fā)明的冷媒中間裝置、包含冷媒中間裝置的冷卻裝置以及冷卻方法，能夠在不使配管結(jié)構(gòu)復(fù)雜化的情況下引入氣液分離結(jié)構(gòu)，并且防止冷卻裝置的冷卻性能下降。

附圖說(shuō)明

[圖1a]

圖1a是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的示意性構(gòu)造的俯視圖。

[圖1b]

圖1b是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。

[圖2]

圖2是具有根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的相變冷卻裝置的示意圖。

[圖3a]

圖3a是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的示意性構(gòu)造的俯視圖。

[圖3b]

圖3b是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。

[圖4]

圖4是用于圖示根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的有益效果的剖視圖。

[圖5a]

圖5a是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的另一示意性構(gòu)造的俯視圖。

[圖5b]

圖5b是圖示根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的另一示意性構(gòu)造的側(cè)視圖。

[圖6a]

圖6a是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的再一示意性構(gòu)造的平面剖視圖。

[圖6b]

圖6b是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的再一示意性構(gòu)造的側(cè)剖視圖。

[圖7]

圖7是具有根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的相變冷卻裝置的示意圖。

[圖8]

圖8是具有根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的相變冷卻裝置的另一構(gòu)造的示意圖。

[圖9]

圖9是圖示相關(guān)的相變冷卻裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

將參照以下附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例實(shí)施例。

(第一示例實(shí)施例)

圖1a和圖1b是圖示根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)100的構(gòu)造的示意圖。圖1a是俯視圖，并且圖1b是側(cè)剖視圖。根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)(冷媒中間裝置)100包括構(gòu)造成容納冷媒的冷媒容納部110、氣液混合冷媒流入部(第一流入部)120、冷媒蒸氣流出部(第一流出部)130、凝結(jié)冷媒液流入部(第二流入部)140以及冷媒液流出部(第二流出部)150。

氣液混合冷媒流入部120被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且氣態(tài)冷媒和液態(tài)冷媒混合的氣液混合冷媒101流入氣液混合冷媒流入部120。冷媒蒸氣流出部130被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且氣液混合冷媒101中所包含的氣態(tài)冷媒的冷媒蒸氣(氣相冷媒)102通過(guò)冷媒蒸氣流出部130流出。凝結(jié)冷媒液流入部140被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且使冷媒蒸氣102凝結(jié)液化所致的凝結(jié)冷媒液(第二液相冷媒)103通過(guò)凝結(jié)冷媒液流入部140流入。冷媒液流出部150被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且凝結(jié)冷媒液103與氣液混合冷媒101中所包含的液態(tài)冷媒的混合冷媒液(第一液相冷媒)104一起通過(guò)冷媒液流出部150流出。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)100，流入冷媒容納部110中的氣液混合冷媒(氣相冷媒和第一液相冷媒)101中所包含的冷媒蒸氣102從冷媒蒸氣流出部130流出，并且混合冷媒液104與凝結(jié)冷媒液103一起從冷媒液流出部150流出。這使得能夠從氣液混合冷媒101中除去混合冷媒液104。因此，能夠防止對(duì)冷媒蒸氣的流體阻力增大，該流體阻力增大致使相變冷卻裝置的冷卻性能下降。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)100中，混合冷媒液104通過(guò)從凝結(jié)冷媒液流入部140向冷媒液流出部150的凝結(jié)冷媒液103的流路流回冷媒液側(cè)。這就無(wú)需再布置新的配管以及插入分支管。

如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)100，能夠在不增加制造成本的情況下引入氣液分離結(jié)構(gòu)，并且防止相變冷卻裝置的冷卻性能下降。

下面將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)100的相變冷卻裝置。

圖2圖示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)100的相變冷卻裝置1000的構(gòu)造。根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻裝置1000包括氣液分離結(jié)構(gòu)100、受熱單元1010以及凝結(jié)單元1020。氣液分離結(jié)構(gòu)100位于受熱單元1010上方。

受熱單元1010容納用于接收來(lái)自熱源的熱的冷媒。凝結(jié)單元1020使作為在受熱單元1010中氣化的氣態(tài)冷媒的冷媒蒸氣凝結(jié)液化并且生成凝結(jié)冷媒液。氣液分離結(jié)構(gòu)100分別與受熱單元1010和凝結(jié)單元1020相連接。

凝結(jié)單元1020通過(guò)主液管1110與氣液分離結(jié)構(gòu)100的凝結(jié)冷媒液流入部相連接。凝結(jié)單元1020通過(guò)主蒸氣管1210與氣液分離結(jié)構(gòu)100的冷媒蒸氣流出部相連接。受熱單元1010通過(guò)副液管1120與氣液分離結(jié)構(gòu)100的冷媒液流出部相連接。受熱單元1010通過(guò)副蒸氣管1220與氣液分離結(jié)構(gòu)100的氣液混合冷媒流入部相連接。

如圖1b所示，氣液混合冷媒流入部120和冷媒蒸氣流出部130能夠在冷媒容納部110的外周面上被布置成離開凝結(jié)冷媒液流入部140和冷媒液流出部150。更具體地，如圖2所示，在氣液分離結(jié)構(gòu)100安裝在相變冷卻裝置1000中的狀態(tài)下，氣液混合冷媒流入部120和冷媒蒸氣流出部130能夠被布置于凝結(jié)冷媒液流入部140和冷媒液流出部150上方。在此情況下，優(yōu)選地，使氣液混合冷媒流入部120和冷媒蒸氣流出部130位于通過(guò)凝結(jié)冷媒液103和混合冷媒液104的匯集所生成的冷媒液的界面上方，如圖1b所示。

如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)100的相變冷卻裝置1000，能夠在不增加制造成本的情況下引入氣液分離結(jié)構(gòu)，并且防止相變冷卻裝置的冷卻性能下降。

(第二示例實(shí)施例)

下面將對(duì)本發(fā)明的第二示例實(shí)施例予以描述。圖3a和圖3b圖示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200的構(gòu)造。圖3a是俯視圖，并且圖3b是側(cè)剖視圖。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200包括構(gòu)造成容納冷媒的冷媒容納部110、氣液混合冷媒流入部220、冷媒蒸氣流出部130、凝結(jié)冷媒液流入部140以及冷媒液流出部250。

氣液混合冷媒流入部220被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且氣態(tài)冷媒和液態(tài)冷媒混合的氣液混合冷媒101流入氣液混合冷媒流入部220。冷媒蒸氣流出部130被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且氣液混合冷媒101中所包含的氣態(tài)冷媒的冷媒蒸氣102通過(guò)冷媒蒸氣流出部130流出。凝結(jié)冷媒液流入部140被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且使冷媒蒸氣102凝結(jié)液化所致的凝結(jié)冷媒液103通過(guò)凝結(jié)冷媒液流入部140流入。冷媒液流出部250被設(shè)置于冷媒容納部110的外周面，并且由凝結(jié)冷媒液103與氣液混合冷媒101中所包含的液態(tài)冷媒的混合冷媒液104的匯集所致的冷媒液105通過(guò)冷媒液流出部150流出。

根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200包括多個(gè)氣液混合冷媒流入部220以及多個(gè)冷媒液流出部250。氣液分離結(jié)構(gòu)200在這一點(diǎn)上有別于根據(jù)第一示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)100。氣液分離結(jié)構(gòu)200包括單個(gè)冷媒蒸氣流出部130以及單個(gè)凝結(jié)冷媒液流入部140，正如根據(jù)第一示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)100的情形。

氣體與液體相比，密度更小而單位體積更大。因此，優(yōu)選地，冷媒蒸氣102從中通過(guò)流出的冷媒蒸氣流出部130的孔徑大于凝結(jié)冷媒液103從中通過(guò)流入的凝結(jié)冷媒液流入部140的孔徑。

這種構(gòu)造使得包含多個(gè)受熱單元的相變冷卻裝置能夠使用根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200。此外，如下文所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200具有將冷媒液105存儲(chǔ)于冷媒容納部110中的功能；因此，能夠?qū)?lái)自多個(gè)冷媒液流出部250的冷媒液均勻地供給到多個(gè)受熱單元。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200中，通過(guò)多個(gè)氣液混合冷媒流入部220流入冷媒容納部110中的氣液混合冷媒101中所包含的冷媒蒸氣102通過(guò)冷媒蒸氣流出部130流出。氣液混合冷媒101中所包含的混合冷媒液104與凝結(jié)冷媒液103一起通過(guò)多個(gè)冷媒液流出部250流出。這使得能夠從氣液混合冷媒101中除去混合冷媒液104。因此，能夠防止致使相變冷卻裝置的冷卻性能下降的對(duì)冷媒蒸氣的流體阻力增大。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200中，混合冷媒液104通過(guò)從凝結(jié)冷媒液流入部140向冷媒液流出部250的凝結(jié)冷媒液103的流路流回冷媒液側(cè)。這就無(wú)需再布置新的配管以及插入分支管。

下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200的有益效果。

圖4是圖示根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200的有益效果的側(cè)剖視圖。如圖4所示，包含混合冷媒液104的氣液混合冷媒101通過(guò)氣液混合冷媒流入部220流入冷媒容納部110。此時(shí)，具有較大密度的混合冷媒液104在重力作用下沉降并且聚集于冷媒容納部110的下部。這就使混合冷媒液104從氣液混合冷媒101中除去。

由除去混合冷媒液104所致的冷媒蒸氣102的氣流與通過(guò)多個(gè)氣液混合冷媒流入部220流入的冷媒蒸氣102的流匯聚，并通過(guò)冷媒蒸氣流出部130流出。由于冷媒蒸氣102中并不包含混合冷媒液104，能夠防止壓力損失增大。因此，能夠提高包含根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200的相變冷卻裝置的吸熱性能。

混合冷媒液104被存儲(chǔ)于冷媒容納部110的下部，并通過(guò)冷媒液流出部250流出?；旌侠涿揭?04再通過(guò)使冷媒液流出部250與構(gòu)成相變冷卻裝置的多個(gè)受熱單元相連接的配管而被分配到受熱單元的每個(gè)中。如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200使得能夠向每個(gè)受熱單元供給大量的冷媒液，因?yàn)闅庖夯旌侠涿?01中所包含的混合冷媒液104能夠被重復(fù)用于接收熱。此外，因?yàn)榛旌侠涿揭?04在氣液混合冷媒101的狀態(tài)被預(yù)熱，其在抵達(dá)受熱單元之際氣化并且吸收來(lái)自熱源的熱。這使得能夠提高相變冷卻裝置的吸熱效率。

如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200，能夠在不增加制造成本的情況下引入氣液分離結(jié)構(gòu)，并且防止相變冷卻裝置的冷卻性能下降。

圖3a和圖3b圖示出其中多個(gè)氣液混合冷媒流入部220位于冷媒容納部110的一側(cè)表面上的構(gòu)造。然而，該構(gòu)造不限于此，并且多個(gè)氣液混合冷媒流入部220可以如圖5a和圖5b所示那樣布置，使得沿氣液混合冷媒101的入流方向的直線彼此不相交。換言之，氣液分離結(jié)構(gòu)220能夠被構(gòu)造成使得任何一個(gè)氣液混合冷媒流入部220均未布置在與另一個(gè)氣液混合冷媒流入部相對(duì)的位置。這就能夠避免通過(guò)多個(gè)氣液混合冷媒流入部220流入的氣液混合冷媒101中所包含的冷媒蒸氣102的氣流妨礙與該流互相干涉的入流的狀況。即使在通過(guò)配管連接構(gòu)成相變冷卻裝置的多個(gè)受熱單元的情況下，這種構(gòu)造也能夠防止相變冷卻裝置的吸熱性能下降。

圖6a和圖6b圖示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)的另一構(gòu)造。圖6a是平面剖視圖，并且圖6b是側(cè)剖視圖。圖中所示的氣液分離結(jié)構(gòu)201包含在冷媒容納部?jī)?nèi)的具有多個(gè)開口孔的隔板260。

在此情況下，當(dāng)包含混合冷媒液的氣液混合冷媒101通過(guò)氣液混合冷媒流入部220流入冷媒容納部110時(shí)，混合冷媒液104在其本身的重量作用下沉降，流經(jīng)隔板260的開口孔，并且匯集于冷媒容納部110的下部中。相比之下，因?yàn)橥ㄟ^(guò)氣液混合冷媒流入部220流入的冷媒蒸氣102具有比液態(tài)冷媒的體積流量更大的體積流量，少量的冷媒蒸氣102流向下方，通過(guò)隔板260的開口孔。這使得能夠避免冷媒液在隔板260的下方因逆向流動(dòng)的冷媒蒸氣102而受阻于從凝結(jié)冷媒液流入部140流向冷媒液流出部250的狀況。因此，能夠提高包含氣液分離結(jié)構(gòu)201的相變冷卻裝置的吸熱性能。

(第三示例實(shí)施例)

下面將對(duì)本發(fā)明的第三示例實(shí)施例予以描述。圖7圖示出根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)的相變冷卻裝置2000的構(gòu)造。根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻裝置2000包括氣液分離結(jié)構(gòu)200、受熱單元1010以及凝結(jié)單元1020。氣液分離結(jié)構(gòu)200位于受熱單元1010上方。氣液分離結(jié)構(gòu)200的構(gòu)造類似于在包含氣液分離結(jié)構(gòu)201的第二示例性實(shí)施例中所述的構(gòu)造。

受熱單元1010包括多個(gè)單元，其中每個(gè)單元都容納用于接收來(lái)自熱源的熱的冷媒。凝結(jié)單元1020使在受熱單元1010中氣化的氣態(tài)冷媒的冷媒蒸氣凝結(jié)液化并且生成凝結(jié)冷媒液。氣液分離結(jié)構(gòu)200分別與多個(gè)受熱單元1010和凝結(jié)單元1020相連接。

如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的氣液分離結(jié)構(gòu)200具有多個(gè)氣液混合冷媒流入部220以及多個(gè)冷媒液流出部250。相比之下，氣液分離結(jié)構(gòu)200具有單個(gè)冷媒蒸氣流出部130以及單個(gè)凝結(jié)冷媒液流入部140。

主液管1110使凝結(jié)單元1020與氣液分離結(jié)構(gòu)200的凝結(jié)冷媒液流入部140相連接。主蒸氣管1210使凝結(jié)單元1020與氣液分離結(jié)構(gòu)200的冷媒蒸氣流出部130相連接。相比之下，多個(gè)副液管1120分別使多個(gè)受熱單元1010與氣液分離結(jié)構(gòu)200的多個(gè)冷媒液流出部250相連接。多個(gè)副蒸氣管1220分別使多個(gè)受熱單元1010與氣液分離結(jié)構(gòu)200的多個(gè)氣液混合冷媒流入部220相連接。

如上所述，根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻裝置2000被構(gòu)造成使得多個(gè)受熱單元1010通過(guò)多個(gè)副液管1120和多個(gè)副蒸氣管1220與單個(gè)氣液分離結(jié)構(gòu)200相連接。這種構(gòu)造能夠在氣液分離結(jié)構(gòu)200中從氣液混合冷媒101除去混合冷媒液104，匯集通過(guò)多個(gè)副蒸氣管1220流入的冷媒蒸氣的氣流，并且使冷媒液均勻地分布于多個(gè)受熱單元1010中。

此外，根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻裝置2000被構(gòu)造成使得單個(gè)凝結(jié)單元1020與多個(gè)受熱單元1010相連接，這能夠降低相變冷卻裝置的成本。

如果使單個(gè)凝結(jié)單元與多個(gè)受熱單元相連接，則流經(jīng)副蒸氣管1220中的一個(gè)的氣液混合冷媒中所包含的混合冷媒液能夠通過(guò)另一個(gè)副蒸氣管1220流入另一個(gè)受熱單元1010。已經(jīng)流入另一個(gè)副蒸氣管1220的混合冷媒液阻礙冷媒蒸氣的流通并且影響受熱單元1010的吸熱性能；因此吸熱的量變得不均等。這使得無(wú)法在受熱單元1010中實(shí)現(xiàn)所期望的吸熱性能。

然而，根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)200的相變冷卻裝置2000，能夠在氣液分離結(jié)構(gòu)200中從氣液混合冷媒除去混合冷媒液。這使得能夠防止混合冷媒液通過(guò)另一個(gè)副蒸氣管流入另一個(gè)受熱單元1010。

受熱單元1010包括多個(gè)蒸發(fā)單元，其中每個(gè)蒸發(fā)單元都與熱源熱連接并且存儲(chǔ)冷媒，并且所述多個(gè)蒸發(fā)單元能夠位于豎直方向上。更具體地，例如，用作熱源的多個(gè)服務(wù)器被堆疊在服務(wù)器機(jī)架中，并且布置在服務(wù)器機(jī)架的后門等上的包括蒸發(fā)單元的受熱模塊能夠用作受熱單元1010。氣液分離結(jié)構(gòu)200能夠位于服務(wù)器機(jī)架的上方，并且位于布置有受熱單元1010的后門的外部。

下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)200的相變冷卻裝置2000的構(gòu)造。

如圖3a和圖3b所示，冷媒容納部110能夠由長(zhǎng)方體形狀的容器構(gòu)成。在此情況下，多個(gè)氣液混合冷媒流入部220能夠位于容器的側(cè)面的上部上，并且單個(gè)冷媒蒸氣流出部130能夠位于容器的上面上。單個(gè)凝結(jié)冷媒液流入部140能夠位于容器的側(cè)面的下部上，并且多個(gè)冷媒液流出部250能夠位于容器的側(cè)面的下部和容器的底面中的至少一個(gè)上。

用于填充整個(gè)相變冷卻裝置2000的冷媒的量被設(shè)定成使得氣液分離結(jié)構(gòu)200的冷媒容納部110中所容納的冷媒液105的液面如圖3b所示在運(yùn)行狀況中保持恒定。冷媒蒸氣流出部130位于冷媒液105的液面上方，并且凝結(jié)冷媒液流入部140位于冷媒液105的液面之下。冷媒液105的液面根據(jù)每個(gè)受熱單元1010、主蒸氣管1210或者副蒸氣管1220中的壓力損失而波動(dòng)。冷媒液流出部250又位于容器的底面上，這樣即使冷媒液105的液面波動(dòng)，也能夠?qū)⒗涿揭?05通過(guò)冷媒液流出部250穩(wěn)定供給到每個(gè)受熱單元1010。

替選地，相變冷卻裝置2000能夠被構(gòu)造成如圖8所示包括具有由圓筒形配管構(gòu)成的冷媒容納部的氣液分離結(jié)構(gòu)202。氣液分離結(jié)構(gòu)202能構(gòu)造成使得其中多個(gè)氣液混合冷媒流入部220和單個(gè)冷媒蒸氣流出部130位于配管的上面上，并且單個(gè)凝結(jié)冷媒液流入部140和多個(gè)冷媒液流出部250位于配管的下面上。在此情況下，能夠使用常規(guī)的低價(jià)管道來(lái)制造氣液分離結(jié)構(gòu)202，這使得能夠顯著降低相變冷卻裝置2000的制造成本。

下面將進(jìn)一步詳細(xì)描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的包含氣液分離結(jié)構(gòu)的相變冷卻裝置2000的有益效果。

圖9圖示出用作比較例的相關(guān)的相變冷卻裝置3000，其中并不使用氣液分離結(jié)構(gòu)，而是借助于多個(gè)液管3100和多個(gè)蒸氣管3200使多個(gè)受熱單元3010與單個(gè)凝結(jié)單元3020相連接。在此情況下，布置成離開凝結(jié)單元3020較遠(yuǎn)的受熱單元3010經(jīng)受流入蒸氣管3200的冷媒蒸氣的壓力損失增大。這使得難以在多個(gè)受熱單元3010之間實(shí)現(xiàn)均一的吸熱性能。

相比之下，根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻裝置2000被構(gòu)造成如圖7和圖8所示使得冷媒液存儲(chǔ)于氣液分離結(jié)構(gòu)200、202中并且再將冷媒液分配給每個(gè)受熱單元1010。這使得能夠均衡用于將冷媒液供給到每個(gè)受熱單元1010的壓力并且均等地分配冷媒液。換言之，多個(gè)副蒸氣管1220與單個(gè)氣液分離結(jié)構(gòu)200相連接，這就能夠均衡多個(gè)氣液混合冷媒流入部220中的各個(gè)壓力。這使得令冷媒液流入副液管1120的每個(gè)中所需的壓力變得彼此相等。這就能夠消除每個(gè)受熱單元1010中的吸熱量的失衡并且提高吸熱性能。

下面將描述根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻方法。

在根據(jù)本示例性實(shí)施例的相變冷卻方法中，首先，通過(guò)接收來(lái)自多個(gè)熱源的熱，生成氣態(tài)冷媒與液態(tài)冷媒混合的氣液混合冷媒。然后，匯聚由多個(gè)熱源中的每個(gè)所生成的氣態(tài)冷媒的冷媒蒸氣的氣流。此時(shí)，分離作為氣液混合冷媒中所包含的液態(tài)冷媒的混合冷媒液。此后，通過(guò)使冷媒蒸氣凝結(jié)液化，生成凝結(jié)冷媒液，并且生成凝結(jié)冷媒液與混合冷媒液匯集的冷媒液。聚集冷媒液，然后將其分流成多個(gè)流束，以及使所分流的冷媒液的流束各自循環(huán)以便接收來(lái)自多個(gè)熱源的熱。

這使得能夠在不增加制造成本的情況下執(zhí)行冷媒的氣液分離，并且防止相變冷卻系統(tǒng)的冷卻性能下降。

在上文中，已使用上述示例性實(shí)施例為例對(duì)本發(fā)明予以描述。然而，本發(fā)明不限于上述示例性實(shí)施例。換言之，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的各個(gè)方面能夠適應(yīng)于本發(fā)明。

本申請(qǐng)是基于并請(qǐng)求于2014年9月26日提交的日本專利申請(qǐng)2014-196362的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其公開內(nèi)容通過(guò)引用整體并入本文。

【附圖標(biāo)記列表】

100、200、201、202氣液分離結(jié)構(gòu)

101氣液混合冷媒

102冷媒蒸氣

103凝結(jié)冷媒液

104混合冷媒液

105冷媒液

110冷媒容納部

120、220氣液混合冷媒流入部

130冷媒蒸氣流出部

140凝結(jié)冷媒液流入部

150、250冷媒液流出部

260隔板

1000、2000相變冷卻裝置

1010、3010受熱單元

1020、3020凝結(jié)單元

1110主液管

1210主蒸氣管

1120副液管

1220副蒸氣管

3000相關(guān)的相變冷卻裝置

3100液管

3200蒸氣管