用于熱虹吸的蒸發(fā)器部段結(jié)構(gòu)和冷凝器部段結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及熱虹吸裝置以及采用兩相流體來進(jìn)行冷卻的其他的熱傳遞裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]熱虹吸裝置廣泛地用于冷卻系統(tǒng)，比如集成電路和其他計(jì)算機(jī)電路。例如，美國專利公報2013/0104592公開了一種用于冷卻位于機(jī)柜或其他機(jī)殼中的電子部件的熱虹吸冷卻器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，熱虹吸裝置可以具有與逆流型冷凝器部段結(jié)合的閉環(huán)蒸發(fā)器部段。通常，熱虹吸裝置制成使得蒸發(fā)器部段和冷凝器部段兩者以逆流型模式操作，或者具有閉環(huán)流。逆流型裝置傾向于比閉環(huán)系統(tǒng)的效率低，但適合于某些應(yīng)用以及傾向于較低成本的系統(tǒng)。另一方面，閉環(huán)系統(tǒng)例如因?qū)Ｓ玫牧鲃勇窂胶推渌考赡芫哂写蟮恼w尺寸。通過使閉環(huán)蒸發(fā)器部段與逆流冷凝器部段結(jié)合，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其可以提供與標(biāo)準(zhǔn)的逆流裝置相比提高熱性能并且具有低的設(shè)備成本和小的系統(tǒng)總體尺寸。
[0004]例如，熱虹吸冷卻裝置可以包括具有至少一個蒸發(fā)通道的閉環(huán)蒸發(fā)器部段，所述至少一個蒸發(fā)通道具有入口和出口。蒸發(fā)器部段可以設(shè)置成接收熱并使至少一個蒸發(fā)通道中的液體蒸發(fā)以將蒸汽輸送至蒸發(fā)通道出口。液體返回路徑一一該液體返回路徑具有入口和出口一一可以將冷凝的液體輸送至至少一個蒸發(fā)通道入口，并且該液體返回路徑可以設(shè)置成使得冷凝液體的從液體返回路徑入口至液體返回路徑出口的向下流動與蒸汽的至蒸發(fā)通道出口的向上流動分開。因此，蒸發(fā)器部段與閉環(huán)流一起操作。該裝置的冷凝器部段可以包括至少一個冷凝通道，該冷凝器部段設(shè)置成接收來自至少一個蒸發(fā)通道的在冷凝通道中向上流動的蒸汽，并且設(shè)置成將熱從蒸汽傳遞至周圍環(huán)境以使蒸汽冷凝成液體，該液體在冷凝通道中向下流動至液體返回路徑入口。也就是說，冷凝器部段可以以逆流布置操作，在該逆流布置中蒸汽和冷凝的液體在相同的通道中流動。
[0005]在一些實(shí)施方式中，歧管可以將至少一個蒸發(fā)通道和液體返回路徑與至少一個冷凝通道流體連接。因此，歧管可以用作蒸汽/液體分隔件，使得進(jìn)入歧管中的蒸汽與歧管中的任何液體中分開并且流動進(jìn)入冷凝通道中。另一方面，歧管中的液體可以流動至液體返回路徑。在一些情況下，在歧管中，液體返回路徑入口定位在至少一個蒸發(fā)通道出口的下方，所以液體優(yōu)先地流動進(jìn)入液體返回路徑。
[0006]在一個實(shí)施方式中，蒸發(fā)器部段形成為扁平管，該扁平管在液體返回出口與至少一個蒸發(fā)通道入口連通的位置處被彎曲。例如，扁平管可以在液體返回出口與至少一個蒸發(fā)通道入口連通的位置處被彎曲以形成180度或其他角度的彎曲部。此外或替代地，扁平管的位于蒸發(fā)器通道出口處的出口端可以在出口端處繞沿著扁平管的長度的軸線被扭轉(zhuǎn)，并且/或者扁平管的位于液體返回路徑入口處的入口端可以在入口端處繞沿著扁平管的長度的軸線被扭轉(zhuǎn)。例如，扁平管的入口端和/或出口端可以繞軸線被扭轉(zhuǎn)90度。這種類型的布置可以允許簡化熱虹吸裝置的蒸發(fā)器部段與其他部段之間的連接，例如，在系統(tǒng)流動路徑中所需要的設(shè)置彎曲部的連接器被彎曲/扭轉(zhuǎn)的管部段省略和代替。
[0007]在本發(fā)明的另一方面中，熱虹吸裝置可以包括閉環(huán)冷凝器部段，該閉環(huán)冷凝器部段具有用于冷凝器部段的蒸汽供給路徑中的冷凝的液體的液體旁路或排出路徑。這種布置可以減少對關(guān)于在蒸汽供給路徑中形成的冷凝物的擔(dān)憂，例如允許蒸汽供給路徑以使得在蒸汽供給路徑中可以形成冷凝物的方式靠近設(shè)備的冷凝通道定位。例如，熱虹吸冷卻裝置包括具有至少一個蒸發(fā)通道的閉環(huán)蒸發(fā)器部段，所述至少一個蒸發(fā)通道具有入口和出口，并且該閉環(huán)蒸發(fā)器部段設(shè)置成接收熱并使至少一個蒸發(fā)通道中的液體蒸發(fā)以將蒸汽輸送至蒸發(fā)通道出口。液體返回路徑一一該液體返回路徑具有入口和出口一一可以將冷凝的液體輸送至至少一個蒸發(fā)通道。冷凝器部段可以具有蒸汽供給通道，該蒸汽供給通道設(shè)置成從至少一個蒸發(fā)通道的出口接收蒸汽并且將蒸汽輸送至至少一個冷凝通道的上端。至少一個冷凝通道可以設(shè)置成將熱從蒸汽傳遞至周圍環(huán)境以使蒸汽冷卻成液體，該液體在冷凝通道中向下流動至液體返回路徑入口。蒸汽供給通道可以攜帶蒸汽流，在冷凝通道中該蒸汽流與冷凝的液體流分開，而蒸汽供給通道也可以緊鄰于至少一個冷凝通道。這與具有類似的閉環(huán)冷凝器布置但具有與冷凝通道以物理的方式分開的蒸汽供給路徑的系統(tǒng)形成對照。通常，提供這種分開使得蒸汽供給中的蒸汽不會過早凝結(jié)，過早凝結(jié)已知會中斷熱虹吸系統(tǒng)中的周期性流動。然而，發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以緊鄰一個或更多個冷凝通道設(shè)置蒸汽供給路徑，而蒸汽供給路徑也可以被構(gòu)造成使得重力驅(qū)動的周期性流動不會被中斷。在一些實(shí)施方式中，例如，在蒸汽供給通道流體連接至蒸發(fā)器部段的出口的區(qū)域處可以設(shè)置有液體旁路或其他流動路徑，使得蒸汽供給通道中的冷凝物可以排放至歧管或該裝置的其他液體返回路徑。
[0008]例如，至少一個蒸發(fā)器通道的出口端可以插入或者以其他方式聯(lián)接至蒸汽供給通道，并且該聯(lián)接可以設(shè)置成使得蒸汽供給通道中向下流動的液體不會進(jìn)入至少一個蒸發(fā)器通道的出口端。替代地，出口端與蒸汽供給通道之間的聯(lián)接可以具有一個或更多個間隙或其他流動路徑，使得蒸汽供給通道中的液體可以繞過出口端并流動至該裝置的液體返回路徑。在一些實(shí)施方式中，歧管可以將液體返回路徑的入口與至少一個冷凝通道的底部流體連接，并且從蒸汽供給通道排出的任何液體均可以進(jìn)入歧管。因此，由于蒸汽路徑中的液體可以被移除，因而蒸汽供給通道可以被冷凝通道包圍而不會中斷熱虹吸裝置中的流動。例如，冷凝器部段可以具有多個平行的冷凝通道，并且蒸汽供給通道可以例如沿著冷凝器部段的中心線位于兩組冷凝通道之間。
[0009]在本發(fā)明的另一方面中，熱虹吸冷卻裝置包括具有至少一個蒸發(fā)通道的蒸發(fā)器部段，所述至少一個蒸發(fā)通道具有入口和出口并且設(shè)置成接收熱并使至少一個蒸發(fā)通道中的液體蒸發(fā)以將蒸汽輸送至蒸發(fā)通道出口。液體返回路徑一一該液體返回路徑具有入口和出口一一可以例如通過流體連接至蒸發(fā)通道入口的出口而將冷凝的液體輸送至至少一個蒸發(fā)通道。蒸發(fā)器部段可以形成為扁平管，該扁平管例如在液體返回出口與至少一個蒸發(fā)通道入口連通的位置處被彎曲呈大于或者小于180度。這樣的布置可以例如通過省略蒸發(fā)部段的部件之間的其他布置所需的一個或更多個連接進(jìn)一步簡化蒸發(fā)器部段。用于蒸發(fā)器部段的該彎曲的扁平管構(gòu)型也適用于冷凝器部段。例如，冷凝器部段可以至少一個冷凝器通道，該至少一個冷凝器通道具有入口和出口并且設(shè)置成傳遞熱并使至少一個冷凝器通道中的蒸汽冷凝以將冷凝的液體輸送至冷凝器通道出口。蒸汽供給路徑一一該蒸汽供給路徑具有入口和出口一一可以例如通過流體連接至冷凝器通道入口的出口而將蒸發(fā)的液體輸送至至少一個冷凝器通道的入口。冷凝器部段可以形成為扁平管，該扁平管例如在蒸汽供給路徑出口與至少一個冷凝器通道入口連通的位置處被彎曲呈大于或者小于180度。
[0010]在一些實(shí)施方式中，歧管可以流體連接至至少一個蒸發(fā)通道出口和液體返回路徑入口，并且在歧管中，液體返回路徑入口可以定位在至少一個蒸發(fā)通道出口的下方。這種構(gòu)造因可以使用單個歧管使蒸發(fā)器部段與冷凝器部段之間蒸汽連接和液體連接并且被用作蒸汽/液體分隔件，因而可以用于簡化裝置。
[0011 ]在一些實(shí)施方式中，扁平管的位于蒸發(fā)器通道出口處的出口端可以在出口端處繞沿著扁平管的長度的軸線被扭轉(zhuǎn)，和/或扁平管的位于液體返回路徑處的入口端可以在入口端處繞沿著扁平管的長度的軸線被扭轉(zhuǎn)。例如，扁平管的入口端和/或出口端可以繞軸線被扭轉(zhuǎn)90度。這種布置可以在不使用附加連接器的情況下允許蒸發(fā)器部段與熱虹吸裝置的其他部分之間的相對緊湊的連接。替代地，管端可以根據(jù)需要被扭轉(zhuǎn)以提供合適的緊湊且正確取向的連接。
[0012]在本發(fā)明的另一方面中，熱虹吸冷卻包括具有多個冷凝通道的冷凝器部段，所述多個冷凝通道設(shè)置成接收蒸發(fā)的液體并且設(shè)置成將熱從蒸發(fā)的液體傳遞至周圍環(huán)境以蒸發(fā)的液體冷凝成在冷凝通道中向下流動的液體。冷凝器部段可包括第一板和第二板，在第一板和第二板之間夾有通道限定構(gòu)件以形成多個冷凝器通道，其中，第一板和第二板限定了流體連接冷凝器通道的下端的下歧管。這樣的布置可以提供省略了諸如用于冷凝器通道的上端的端蓋之類的各種部件的簡單而有效的設(shè)計(jì)。在一些實(shí)施方式中，第一板和第二板限定了流體連接冷凝器通道的上端的上歧管，例如因此，冷凝器部段可以被用作閉環(huán)型裝置。替代性地或此外，通道限定構(gòu)件可以限定例如位于多組冷凝通道之間的蒸汽供給路徑。
[0013]在另一示例性實(shí)施方式中，熱虹吸冷卻裝置包括蒸發(fā)器部段，該蒸發(fā)器部段具有管和在管內(nèi)的軸向延伸的分隔壁以在管中將至少一個蒸發(fā)通道與液體返回路徑分隔開。軸向延伸分隔壁可以具有離開管的下端定位的底部端并且限定了用于至少一個