两相回路用具有简化装配的蒸发器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉一种用于毛细抽吸两相传热系统的蒸发器。
[0002]尤其是，本发明涉及到这种蒸发器的结构和装配，尤其是能对散热部件总体上所产生热能进行排放的蒸发器;尤其是，这些散热部件不仅仅包括电子处理器或者某些电子通讯装置。
【背景技术】
[0003]互联网数据交换领域的发展，导致服务器内需要巨大的计算和存储能力，以满足用户需求;尤其是，这些服务器通常都集中在被称为“数据中心”的中心内。
[0004]由于电路板内处理器的使用密度越来越高，这些“数据中心”内的服务器在电路板冷却方面的需求在不断地增长。
[0005]众所周知的是，可以利用空气循环或者液体流动的方式，来冷却服务器电路板的处理器。液体的循环要求使用一台或多台通风机或者一台或多台栗；而这些通风机或者栗容易产生故障，或者至少需要进行定期维护。
[0006]因此，最好使用无源系统，即配置有源栗，用于提取处理器内的热量;这类系统利用毛细抽吸现象来进行工作。这种系统已在文献US2003/051859中予以说明。但是，冷凝器仍然需要借助于通风机来工作;而且，布置在每台处理器上方的蒸发器的制造工艺复杂。因此，价格较为昂贵。此外，所述蒸发器的体积以及运行可靠性方面有待改进。
[0007]因此，便需要找到一种既能降低成本，但是又不影响其性能的蒸发器，以便用于毛细抽吸两相传热系统，以满足需要进行大规模制造的各种应用需求。
【发明内容】
[0008]为此，本发明尤其提出一种毛细抽吸两相传热系统用蒸发器，其包括:
[0009]-基板，其具有外缘以及接收热能的外表面，能够吸收从散热部件所散发的热量；所述外表面通常沿着临近散热部件的接口所在平面P延伸；
[0010]-主体，其具有底部、侧面部分；以及与基板的外缘相邻的边缘，从而确定出蒸发器的内部空间；
[0011]-多孔材料，其能形成毛细结构层，布置在基板和底部之间，通过基板、侧面部分和所述多孔材料来确定出第一腔室的位置，且通过底部、侧面部分和所述多孔材料确定出第二腔室的位置；
[0012]第一腔室用于容纳以气相为主的冷却流体，且包括气体管道用蒸发器出口；第二腔室用于容纳以液相为主的冷却流体，且包括液体管道用蒸发器入口；其特征在于，主体采用压接操作的方式组装在基板上;在所述压接操作期间，通过材料挤压，会在基板和主体之间形成密闭的结合。
[0013]这样，便可避免借助粘合、螺丝固定、铆接或焊接等操作手段，来获得蒸发器的密封装配。
[0014]通过这些手段，便可获得一种既特别易于装配，价格又不昂贵的蒸发器。装配流程容易掌握、可以自动化且具有重复性。因此，则可以考虑以较为便宜的价格来进行大规模制造。
[0015]此外，根据本发明的实施例中，还可以采用一种和/或其他如下布置:
[0016]-较为有利的是，其包括结合突出部分;所述突出部分是主体的整体组成部分，并往基板方向凸起，在压接期间能穿入多孔材料内，从而保证第一腔室和第二腔室之间毛细结构的密封性。换言之，毛细结构的密封性可以避免蒸汽绕过多孔材料而不进入第二腔室，从而避免损坏系统的性能。因此，可以采用相同的压接方式，来获得和另一腔室相同的密封性，以及让蒸发器具有相对于外界的整体密封性；
[0017]-结合突出部分是由突出边形成;所述突出边的截面呈含针状端;所述针状端朝向基板;这样，结合突出边便可轻易穿入多孔材料内；而且穿入的深度能让第一腔室和第二腔室之间具有良好的密封性；
[0018]-基板的外表面基本上是平坦的，且被配置成压住形成散热部件的电路板处理器。这样，所述蒸发器便尤其可以在电路板冷却系统中使用，尤其可以用来冷却安装在所述系统内的处理器或者中央处理器(CPU);
[0019]-在与平面P垂直方向上，蒸发器的厚度E小于35mm;这样，所述蒸发器便可轻而易举地集成到“1U”型服务器电路板处理器内，“1U”型服务器厚度约为45_;
[0020]-蒸发器的入口和出口布置在其中一个侧壁上，与平面P平行。这样，在于平面P垂直方向的体积不会因为入口、出口和流体管道而增加；
[0021]-基板包括朝内部凸起的突出部分;这些突出部分可以形成蒸汽收集槽，并起到对多孔材料进行固定的作用。这样便可以以非常简便且无需加工的方式来使用多孔层，这些蒸汽通道源自基板的形状；
[0022]-多孔材料可以形成与接口平面P相平行的恒定厚度层，从而可以使用十分便宜的多孔材料;可以以简单的方式将所述材料切割成合适的长度和宽度，无需其他准备工序；
[0023]-基板呈长方形；主体呈长方形，含形成侧面部分的四个侧面。以便于基板能够完全与所安装的处理器或者中央处理器(CPU)的几何外观相一致，而且主体具有易于制造的几何形状；
[0024]-基板为铜质；主体为不锈钢材质。这样，基板便具有极佳的传热系数和相应的延展性，从而便于进行压接操作;此外，主体的特征在于，具有一定的耐久性，以及可与相应流体兼容；
[0025]-主体包括布置在主体底部外表面上的散热片。这样，如果在第二液体腔室内形成气泡，则这些气泡可以在散热片的冷却作用下被重新冷凝；
[0026]-主体包括能固定在电路板上的固定装置；比如，与平面P平行并向侧面延伸的固定装置，优选钻孔型固定装置。这样便可以提高电路板上蒸发器的整体性能，并降低冷却运行时的总体成本；
[0027]-主体的边缘包括槽体;在压接期间，所述槽体内放置因基板外缘变形而产生的材料。这样，便可以优化基板和主体之间相互补充的外形，从而获得优良的压接质量，并保证蒸发器内部空间的密封性。
[0028]本项发明同样涉及到用来装配所述蒸发器的方法;其特征在于，所述方法包括如下步骤:
[0〇29] a_提供基板；
[0030]b_提供顶盖；
[0031 ] C-在基板上方布置一层多孔材料；
[0032]d-将顶盖压接在基板上，从而通过挤压材料在基板和主体之间形成密封的结合。
[0033]较为有利的是，通过让结合突出部分穿人多孔材料内，可同时保证两个腔室之间毛细结构的密封性。
[0034]最后，本项发明因此涉及到一种毛细抽吸两相传热系统，其包括前述类型的蒸发器。
【附图说明】
[0035]本项发明的其他优点和特征将在对优先实施方式的描述内容中出现；
[0036]该描述内容中将以参考和非限制性的方式给出参考附图。其中涉及到:
[0037]-图1为集成有根据本发明蒸发器的两相回路冷却系统的示意图总图；
[0038]-图2为集成有根据本发明蒸发器的冷却装置的透视图总图；
[0039]-图3为根据本发明蒸发器的横剖面图；
[0040]-图4为图3所示蒸发器主体的仰视图；
[0041 ]-图5和图6示出了以压接方式来获得蒸发器的实施方法；以及
[0042]-图7示出了涉及到基板和主体边缘的实施变化例。
[0043]在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的部件。
【具体实施方式】
[0044]皿给出了闭合两相回路冷却装置的实施例；其包括，蒸发器10、冷凝器模块8、第一液体导管40(即用于连接蒸发器出口和冷凝器模块入口的所谓“蒸汽”管)以及第二液体导管50(即用于连接冷凝器模块出口和蒸发器入口的所谓“流体”管)。
[0045]利用布置在蒸发器10内的多孔材料3的毛细作用，来保证两相工作流体的循环。所述多孔材料3可将第一腔室11和第二腔室12隔开;所述第一腔室与热源发生热接触，主要专门用来存放呈气相的工作流体;所述第二腔室背对蒸发器内的热源，主要专门用来存放呈液相的工作流体。
[0046]众所周知，蒸发器内所带来的热能会让液体转化为蒸汽，从而能吸收相当于工作流体蒸发的潜在热量的能量。因此产生的水蒸汽可以在压力作用下流入第一管道40内，并往冷凝器模块入口8a流动。在该处，工作流体要么直接将其热量传输到环境中，要么传输到增压管道中的其他液态流体18内(如前文所述，入口为18a，出口为18b);这是因为在传递出与潜在热能相对应的能量以后，工作流体重新呈液相。
[0047]位于冷凝器出口Sb处的液态流体，将在抽吸作用下，被多孔材料的毛细结构吸收；液相工作流体则将填充第二腔室和管道50。
[0048]所述毛细抽吸系统被视为是回路热管(LHP)或者毛细栗环(CPL)的首字母缩合词；所述系统不仅可以在无重力环境(太空)中使用，也可以在有重力的地面使用。
[0049]需要注意的是，图1中未提及垂直方向；因此，并无与蒸发器和冷凝器模块各自的方位和位置相关的特殊要求，目的在于根据所用流体的密度，需使毛细抽吸作用保持大于重力作用。
[0050]根据本发明，主要涉及到需要大范围或者大规模使用的地面系统，即需要进行极大规模的部件制造。在所述背景下，需要尽量降低系统部件的成本和生产费用，尤其是毛细蒸发器10的成本和生产费用。
[0051]本发明所述的实施例涉及到(但不仅限于)电路板，尤其是安装在电脑电路板、传统型服务器或者服务器电路板机箱内的处理器或者中央处理器(CPU)的冷却。依据@，给出了至少需要配置一台处理器9的电路板19的示意图。在所述配置中，电路板布置在水平位置，但是其也可以布置在垂直位置。
[0052]在处理器9上方，布置根据本发明的毛细蒸发器10，配置成用来按照前述两相毛细回路实施方法，来提取处理器9上所散发的热量。
[0053]冷凝器模块8是由液体/液体型换热器组成，优选交流型且众所周知类型的换热器，故此处不再赘述。水是较为典型的冷却器用冷却流体18;水温为室内的可用温度，或者接近室温，或者是稍经冷却。
[0054]如_所述，蒸发器包括，基板1，其专门用于沿着接口平面P与处理器9发生物理和化学接触;主体2，其与基板互补，可用形成密封壳，也被称为内部空间20;在所述空间内，布置有下文所