用于热虹吸的蒸发器部段结构和冷凝器部段结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及热虹吸装置以及采用两相流体来进行冷却的其他的热传递装置。
【背景技术】
[0002]热虹吸装置广泛地用于冷却系统，比如集成电路和其他计算机电路。例如，美国专利公报2013/0104592公开了一种用于冷却位于机柜或其他机壳中的电子部件的热虹吸冷却器。
【发明内容】
[0003]根据本发明的一个方面，热虹吸装置可以具有与逆流型冷凝器部段结合的闭环蒸发器部段。通常，热虹吸装置制成使得蒸发器部段和冷凝器部段两者以逆流型模式操作，或者具有闭环流。逆流型装置倾向于比闭环系统的效率低，但适合于某些应用以及倾向于较低成本的系统。另一方面，闭环系统例如因专用的流动路径和其他部件而可能具有大的整体尺寸。通过使闭环蒸发器部段与逆流冷凝器部段结合，发明人已经发现其可以提供与标准的逆流装置相比提高热性能并且具有低的设备成本和小的系统总体尺寸。
[0004]例如，热虹吸冷却装置可以包括具有至少一个蒸发通道的闭环蒸发器部段，所述至少一个蒸发通道具有入口和出口。蒸发器部段可以设置成接收热并使至少一个蒸发通道中的液体蒸发以将蒸汽输送至蒸发通道出口。液体返回路径一一该液体返回路径具有入口和出口一一可以将冷凝的液体输送至至少一个蒸发通道入口，并且该液体返回路径可以设置成使得冷凝液体的从液体返回路径入口至液体返回路径出口的向下流动与蒸汽的至蒸发通道出口的向上流动分开。因此，蒸发器部段与闭环流一起操作。该装置的冷凝器部段可以包括至少一个冷凝通道，该冷凝器部段设置成接收来自至少一个蒸发通道的在冷凝通道中向上流动的蒸汽，并且设置成将热从蒸汽传递至周围环境以使蒸汽冷凝成液体，该液体在冷凝通道中向下流动至液体返回路径入口。也就是说，冷凝器部段可以以逆流布置操作，在该逆流布置中蒸汽和冷凝的液体在相同的通道中流动。
[0005]在一些实施方式中，歧管可以将至少一个蒸发通道和液体返回路径与至少一个冷凝通道流体连接。因此，歧管可以用作蒸汽/液体分隔件，使得进入歧管中的蒸汽与歧管中的任何液体中分开并且流动进入冷凝通道中。另一方面，歧管中的液体可以流动至液体返回路径。在一些情况下，在歧管中，液体返回路径入口定位在至少一个蒸发通道出口的下方，所以液体优先地流动进入液体返回路径。
[0006]在一个实施方式中，蒸发器部段形成为扁平管，该扁平管在液体返回出口与至少一个蒸发通道入口连通的位置处被弯曲。例如，扁平管可以在液体返回出口与至少一个蒸发通道入口连通的位置处被弯曲以形成180度或其他角度的弯曲部。此外或替代地，扁平管的位于蒸发器通道出口处的出口端可以在出口端处绕沿着扁平管的长度的轴线被扭转，并且/或者扁平管的位于液体返回路径入口处的入口端可以在入口端处绕沿着扁平管的长度的轴线被扭转。例如，扁平管的入口端和/或出口端可以绕轴线被扭转90度。这种类型的布置可以允许简化热虹吸装置的蒸发器部段与其他部段之间的连接，例如，在系统流动路径中所需要的设置弯曲部的连接器被弯曲/扭转的管部段省略和代替。
[0007]在本发明的另一方面中，热虹吸装置可以包括闭环冷凝器部段，该闭环冷凝器部段具有用于冷凝器部段的蒸汽供给路径中的冷凝的液体的液体旁路或排出路径。这种布置可以减少对关于在蒸汽供给路径中形成的冷凝物的担忧，例如允许蒸汽供给路径以使得在蒸汽供给路径中可以形成冷凝物的方式靠近设备的冷凝通道定位。例如，热虹吸冷却装置包括具有至少一个蒸发通道的闭环蒸发器部段，所述至少一个蒸发通道具有入口和出口，并且该闭环蒸发器部段设置成接收热并使至少一个蒸发通道中的液体蒸发以将蒸汽输送至蒸发通道出口。液体返回路径一一该液体返回路径具有入口和出口一一可以将冷凝的液体输送至至少一个蒸发通道。冷凝器部段可以具有蒸汽供给通道，该蒸汽供给通道设置成从至少一个蒸发通道的出口接收蒸汽并且将蒸汽输送至至少一个冷凝通道的上端。至少一个冷凝通道可以设置成将热从蒸汽传递至周围环境以使蒸汽冷却成液体，该液体在冷凝通道中向下流动至液体返回路径入口。蒸汽供给通道可以携带蒸汽流，在冷凝通道中该蒸汽流与冷凝的液体流分开，而蒸汽供给通道也可以紧邻于至少一个冷凝通道。这与具有类似的闭环冷凝器布置但具有与冷凝通道以物理的方式分开的蒸汽供给路径的系统形成对照。通常，提供这种分开使得蒸汽供给中的蒸汽不会过早凝结，过早凝结已知会中断热虹吸系统中的周期性流动。然而，发明人已经发现，可以紧邻一个或更多个冷凝通道设置蒸汽供给路径，而蒸汽供给路径也可以被构造成使得重力驱动的周期性流动不会被中断。在一些实施方式中，例如，在蒸汽供给通道流体连接至蒸发器部段的出口的区域处可以设置有液体旁路或其他流动路径，使得蒸汽供给通道中的冷凝物可以排放至歧管或该装置的其他液体返回路径。
[0008]例如，至少一个蒸发器通道的出口端可以插入或者以其他方式联接至蒸汽供给通道，并且该联接可以设置成使得蒸汽供给通道中向下流动的液体不会进入至少一个蒸发器通道的出口端。替代地，出口端与蒸汽供给通道之间的联接可以具有一个或更多个间隙或其他流动路径，使得蒸汽供给通道中的液体可以绕过出口端并流动至该装置的液体返回路径。在一些实施方式中，歧管可以将液体返回路径的入口与至少一个冷凝通道的底部流体连接，并且从蒸汽供给通道排出的任何液体均可以进入歧管。因此，由于蒸汽路径中的液体可以被移除，因而蒸汽供给通道可以被冷凝通道包围而不会中断热虹吸装置中的流动。例如，冷凝器部段可以具有多个平行的冷凝通道，并且蒸汽供给通道可以例如沿着冷凝器部段的中心线位于两组冷凝通道之间。
[0009]在本发明的另一方面中，热虹吸冷却装置包括具有至少一个蒸发通道的蒸发器部段，所述至少一个蒸发通道具有入口和出口并且设置成接收热并使至少一个蒸发通道中的液体蒸发以将蒸汽输送至蒸发通道出口。液体返回路径一一该液体返回路径具有入口和出口一一可以例如通过流体连接至蒸发通道入口的出口而将冷凝的液体输送至至少一个蒸发通道。蒸发器部段可以形成为扁平管，该扁平管例如在液体返回出口与至少一个蒸发通道入口连通的位置处被弯曲呈大于或者小于180度。这样的布置可以例如通过省略蒸发部段的部件之间的其他布置所需的一个或更多个连接进一步简化蒸发器部段。用于蒸发器部段的该弯曲的扁平管构型也适用于冷凝器部段。例如，冷凝器部段可以至少一个冷凝器通道，该至少一个冷凝器通道具有入口和出口并且设置成传递热并使至少一个冷凝器通道中的蒸汽冷凝以将冷凝的液体输送至冷凝器通道出口。蒸汽供给路径一一该蒸汽供给路径具有入口和出口一一可以例如通过流体连接至冷凝器通道入口的出口而将蒸发的液体输送至至少一个冷凝器通道的入口。冷凝器部段可以形成为扁平管，该扁平管例如在蒸汽供给路径出口与至少一个冷凝器通道入口连通的位置处被弯曲呈大于或者小于180度。
[0010]在一些实施方式中，歧管可以流体连接至至少一个蒸发通道出口和液体返回路径入口，并且在歧管中，液体返回路径入口可以定位在至少一个蒸发通道出口的下方。这种构造因可以使用单个歧管使蒸发器部段与冷凝器部段之间蒸汽连接和液体连接并且被用作蒸汽/液体分隔件，因而可以用于简化装置。
[0011 ]在一些实施方式中，扁平管的位于蒸发器通道出口处的出口端可以在出口端处绕沿着扁平管的长度的轴线被扭转，和/或扁平管的位于液体返回路径处的入口端可以在入口端处绕沿着扁平管的长度的轴线被扭转。例如，扁平管的入口端和/或出口端可以绕轴线被扭转90度。这种布置可以在不使用附加连接器的情况下允许蒸发器部段与热虹吸装置的其他部分之间的相对紧凑的连接。替代地，管端可以根据需要被扭转以提供合适的紧凑且正确取向的连接。
[0012]在本发明的另一方面中，热虹吸冷却包括具有多个冷凝通道的冷凝器部段，所述多个冷凝通道设置成接收蒸发的液体并且设置成将热从蒸发的液体传递至周围环境以蒸发的液体冷凝成在冷凝通道中向下流动的液体。冷凝器部段可包括第一板和第二板，在第一板和第二板之间夹有通道限定构件以形成多个冷凝器通道，其中，第一板和第二板限定了流体连接冷凝器通道的下端的下歧管。这样的布置可以提供省略了诸如用于冷凝器通道的上端的端盖之类的各种部件的简单而有效的设计。在一些实施方式中，第一板和第二板限定了流体连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闭环型装置。替代性地或此外，通道限定构件可以限定例如位于多组冷凝通道之间的蒸汽供给路径。
[0013]在另一示例性实施方式中，热虹吸冷却装置包括蒸发器部段，该蒸发器部段具有管和在管内的轴向延伸的分隔壁以在管中将至少一个蒸发通道与液体返回路径分隔开。轴向延伸分隔壁可以具有离开管的下端定位的底部端并且限定了用于至少一个