专利名称：扭转管热虹吸的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据独立权利要求所述的一种热虹吸热交换器和一种包括这种热虹 吸热交换器的电气和/或电子装置。
背景技术：
在美国专利6，840，311B2中，示出了一种热虹吸组件。热虹吸组件用于耗散由电 子构件发出的热。该组件使用工作流体且包括管，管具有第一端和第二端以及具有限定出 细长腔室的扁平截面。该管具有蒸发区域用于接收热以在腔室内将工作流体蒸发为汽化的 工作流体，该腔室安置于第一冷凝区域与第二冷凝区域之间，该第二冷凝区域与该第一冷 凝区域相对，第一冷凝区域与第二冷凝区域用于将汽化的工作流体冷凝回该腔室内的液化 工作流体。冷凝区域中的每一个具有从蒸发区域以第一角度向上延伸的第一部分、以及具 有以不同于第一角度的第二角度向上延伸的第二部分。有可能使用多个彼此紧邻的冷却区域来形成相连接的吸热区域，或者不可能这 样。若不可能，则不能由多个冷却区域形成结合着的吸热区域、且不能使用多个所示热虹吸 组件对较大表面进行有效冷却。但若可能的话，则将多个这样的热虹吸组件彼此尽可能靠 近地紧邻放置以便形成相连接的吸热区域，从而得到由多个冷凝区域形成的有所扩大的散 热区域。但会阻碍这样形成的散热区域的有效冷却，因为用于冷却散热区域表面的任何外 部冷却流体流动将不得不在热表面上流动较长距离(组件的整个长度或者其大量幅宽)， 由此相对应地发热且严重损失冷却能力。将无法对将要加以冷却的整个区域进行适当冷 却。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种热虹吸热交换器，其允许有效地对广大的放热表 面加以冷却，本发明的目的还在于提供包括这种热虹吸热交换器的电气和/或电子装置。关于根据本发明的热虹吸热交换器，这个目的得以解决，其包括多个第一管道元 件和多个第二管道元件。管道元件可分别传导热和内部冷却流体，内部冷却流体可在吸热 过程中在管道元件内蒸发、且在放热过程中在管道元件内冷凝。管道元件可具有不同类型、 形状和材料。管道元件的截面可为点对称的。不过，也可使用非点对称截面。特别地，可使 用具有一或多个管道通道的矩形管道元件(多端口挤压管，也被称作MPE管)。至少一个 第一管道元件包括了在第一平面中延伸的吸热部分和在第二平面中延伸的第一流体输送 部分。平面由截面的最大延伸限定。吸热部分的平面可平行于待冷却热源的放热平面。第 一平面与第二平面相对于彼此绕扭转轴线的一定角度而扭转。扭转轴线由第一管道元件和 第二管道元件以及第一管道元件和/或第二管道元件的纵向延伸部分中的至少一个限定。 因此，可实现平面之间的允许对其更高效冷却的相对取向。以此方式，可向每个平面提供新 鲜冷却空气。另外，每个第二管道元件具有放热部分和第二流体输送部分、或者具有通往流 体返回管线的连接。特别地，根据本发明的热虹吸热交换器的特征在于，第一管道元件与第二管道元件彼此成流体连接从而使得在热虹吸热交换器中的流体可在闭合环路中通过所 述至少一个管道元件和所述至少一个第二管道元件流动。以此方式，特别地与较为高效的 (即，热有效的)冷却相结合，在热虹吸内仅需少量流体。与第一管道元件与第二管道元件中的至少一个的总长度相比，使扭转部分保持得 比较短会有助于实质上改进所述至少一个第一管道元件的技术上可用的表面，在该扭转部 分中，执行绕扭转轴线的扭转角度的取向的实际改变。换言之，扭转部分的长度愈短，留下 的至少一个第一管道元件的吸热部分以及第一流体输送部分的长度就越长。取决于热虹吸 的实施例和/或管道元件的轮廓的大小和形状以及其弯曲性质，多个第一管道元件的至少 一个第一管道元件的扭转部分在总长度的大约5%至大约30%上延伸，优选地在总长度的 大约8%至大约20%的长度上延伸，例如，总长度的大约10%，或者尽可能地短。如果扭转 长度尽可能地短，例如为管道元件宽度的大约五倍，扭转长度由作为材料性质的轮廓因素 (杨氏模数)、以及由待扭转的管道元件的轮廓的大小和形状来加以限定，从而避免管道元 件的任何有害性质且提供可靠的功能。此外，扭转用于满足至少一个发热电气和/或电子功率构件在吸热区域处的专用 安装区上的最佳可安装性方面的需要、以及冷凝器部段由外部冷却机构(例如，风扇)来进 行冷却方面的需要。因此，有可能得到对电气和/或电子功率构件安装区的得以优化的可 接近性，电气和/或电子功率构件的取向常常不同于安装区和/或由第二管道元件形成的 放热区域的流体最佳取向。取决于热虹吸热交换器的实施例和/或第一管道元件的轮廓和 大小，电气和/或电子功率构件可通过紧固而直接热连接到前者，例如，利用在螺孔或螺纹 孔中驱动的螺栓而实现的紧固，该螺孔设于安装区处的第一平面中的第一管道元件中。若 需要，中间板可热连接到电气和/或电子功率构件以及第一管道元件这二者。在电气和/ 或电子装置的一实施例中，通过将至少一个电气和/或电子功率构件紧固到中间板使得一 或多个第一管道元件夹持于它们之间，从而将至少一个电气和/或电子功率构件热连接到 一或多个第一管道元件。取决于至少一个电气和/或电子功率构件到安装区处的一或多个第一管道的可 安装性要求，多个第一管道元件的至少一个第一管道元件扭转，而多个第一管道元件的其 余第一元件可具有另外的形状，例如为非扭转的(即，直的)。此外，与现有技术办法相比，扭转形成相对比较简单且因此经济的操作，其中替代 的是，具有不同平面取向的两个管道将会焊接到中间通道以便实现安装区向着放热区域的 平面取向的不同对准。而且，管道(例如，MPE管中的至少两个管道)内部的截面在功能方 面在很大程度上保持不受影响，例如，大约在整个管道上维持着流动阻力。假定具有第二管道元件的冷凝器部段由风扇提供的强制空气流动加以冷却，则证 明有利的是将空气流动布置在热虹吸热交换器装置的冷凝器侧上，这是由于下面的两个原 因。首先，如果空气流动在与位于蒸发部分上方(即，在安装区处的吸热板上方)的第一管 道元件接触之前撞击冷凝器管道，即第二管道元件，则空气流动较冷且因此在热的方面而 言更为有效/高效。其次，位于蒸发部分上方的蒸发器管道部段(即，第一流体输送部分) 中蒸汽的不希望的预冷凝可保持得较低，因为在空气已由排布于蒸发器管道上游的冷凝器 管道预热的情况下，富含制冷剂的蒸汽与冷凝器管道的内壁之间的温差较小。作为替代和 /或作为补充，当在纵向轴线上观察时，第二管道元件的最有效的冷凝器部段位于第一管道元件的最有效的蒸发器部段上方，推定(例如，来自风扇的)冷却流动在与第一管道接触之 前首先撞击第二管道元件。换言之，最有效的冷凝器部段和最有效的蒸发器部段在纵向轴 线(例如，第一纵向轴线或第二纵向轴线)的方向上彼此对着而移位。优选地，限定该移位， 从而使得当从冷却流动的方向观察时，最有效的冷凝器部段与最有效的蒸发器部段至少大 部分并不重叠。换言之，第一流体输送部分与最有效的蒸发器部段大部分地(即，放热部分 的至少大部分)重叠。热虹吸热交换器的尺寸应使得第一流体输送部分的长度最小，以便 防止或至少在较大程度上妨碍已在第一管道元件中制冷剂蒸汽的过度冷凝。但是，第一流 体输送部分的所述长度应与最有效的冷凝器部段的长度相平衡，从而使得在所述第一流体 输送部分中的冷凝率尽可能低而不会过度地损害冷凝器管道(即，最有效的冷凝器部段中 的第二管道元件)中的合理冷凝率。作为选择，第一流体输送部分可由片状流动保护器至少部分地屏蔽避开所述空气 流动，片状流动保护器排布于第一管道元件与第二管道元件之间且在纵向上延伸。取决于 实施例，这些流动保护器的特征是可参考它们的纵向轴线具有新月截面。作为其替代，第 一流体输送部分由合适涂层(例如，油漆或清漆)与周围(例如，强制的空气流动)热隔离 开。在另一实施例中，吸热部分限定了包括于第一平面中的第一纵向轴线而第一流体 输送部分限定了包括于第二平面中的第二纵向轴线，由此第一纵向轴线与第二纵向轴线彼 此平行延伸。第一平面和第二平面分别由截面的最大延伸和分别由第一纵向轴线或第二纵 向轴线限定。截面的最大延伸优选地平行于待由热虹吸冷却的热源而排布。但在其它实施 例中，轴线可成一定角度而不是彼此平行。在另一实施例中，多个管道元件的至少两个第一平面彼此平面平行。由热虹吸从 待冷却的热源进行高效吸热是有利的。根据本发明的一种更特定的热虹吸热交换器包括多个第一管道元件。在任何情况 下，每个第一管道元件具有特定吸热部分和特定第一流体输送部分，特定吸热部分限定特 定第一平面和包括于其中的特定第一纵向轴线，特定第一流体输送部分限定特定第二平面 和包括于其中的特定第二纵向轴线。在每种情况下，特定第一纵向轴线与特定第二纵向轴 线彼此平行。特定第一平面与特定第二平面相对于彼此关于它们的轴线而扭转，即，它们彼 此成一定角度。另外，多个管道元件的至少两个特定第一平面彼此平面平行。以此方式，平 面平行的第一平面可形成一或多个结合的吸热区域。对应于所述特定第一平面的特定第二平面可各自扭转，从而使得有可能对特定第 二平面中的任一个进行有效冷却。举例而言，特定第二平面可扭转到与平面平行的特定第 一平面垂直的位置。平行于特定第二平面的外部冷却流体流动(例如，空气流动)，与所用 的管道元件数目无关，只是不得不经过管道元件的单个幅宽。不会发生的冷却能力的重大 损失。冷却是高效的。与此相比，在美国专利6，840，311B2中，不同部分和蒸发区域各自限定着特定平 面和包括于其中的特定纵向轴线，但并无特定平面中的两个会相对于彼此关于特定纵向轴 线中的任一个而形成角度。因此，该区域并不相对于彼此扭转。不能实现仅要经过管道元 件幅宽(与所用管道元件的数目无关)的外部冷却流体流动的上述效果。在另一实施例中，至少一个第一管道元件和/或至少一个第二管道元件包括至少两个热和流体传导通道。所传导的流体可为液体或蒸汽。以此方式，实现待冷却的流体与 相应管道元件之间的较大的热交换表面。因而冷却较为高效。此外，所述第一平面包括安 装区，该安装区被设计成接收至少一个电气和/或电子功率构件或其一部分(在至少一个 电气和/或电子功率构件扩展跨越过多于一个第一管道元件的情况下)。优选地第一纵向轴线与第二纵向轴线彼此平行延伸和/或形成共同轴线。共同轴 线改进制造过程。平行性允许适应具体需要的有利几何变化。在另一实施例中，至少两个第二平面彼此平行延伸，和/或至少一个第二平面相 对于形成安装区的至少一个第一平面或安装区而在横向、特别是垂直地对准。在至少两个 第二平面优选地为彼此平行的多个的情况下，形成篦条(bar grate)结构来扩大用于传热 的表面；简化了高效冷却。利用与至少一个第一平面垂直的至少一个第二平面，实现了可由 外部冷却流体流动高效地冷却所述至少一个第二平面；简化了高效冷却。在多个第二平面 垂直于至少一个第一平面的情况下，进一步简化了由外部冷却流体流动进行的高效冷却。在另一实施例中，多个第一管道元件的至少一个第一管道元件是扭转的多端口挤 压管。由于多端口挤压管的结构，进一步简化了高效冷却。在另一实施例中，至少一个冷却元件排布于两个第一流体输送部分之间，特别是 在两个相邻的第二管道元件之间。通过在两个第一流体输送部分之间添加适当冷却元件， 可增加冷却表面而无须外部冷却流体流动经过多于管道元件的幅宽；进一步简化了高效冷 却。在另一实施例中，至少一个第一管道元件连接到第一歧管和/或第二歧管。以此 方式，可从至少一个管道元件收集内部冷却流体和/或向至少一个管道元件供应内部冷却 流体。连接到所述第一歧管和/或第二歧管的多个管道元件可与第一歧管和/或第二歧管 和/或与彼此交换内部冷却流体。取决于实施例，第一歧管排布于多个第二管道元件与多 个吸热部分之间，特别地排布于多个吸热部分下方，和/或其中第二歧管排布于多个第一 流体输送部分与多个第二管道元件之间，特别是排布于多个第二管道元件上方。在另一实施例中，第一歧管与第二歧管由至少一个第二管道元件流体连接，至少 一个第二管道元件在第三平面中延伸且在第三平面中包括第三纵向轴线。这个第二管道元 件限定第三平面且在包括于其中的第三纵向轴线的方向上延伸，并且可排布成所述第三轴 线平行于所述第一管道元件的所述第一轴线和第二轴线延伸；例如，在旁侧，在前方，在后 方，在上方或在下方。第二管道元件可与第一歧管和/或第二歧管和/或与第一管道元件 和/或与额外的第二管道元件交换内部冷却流体。在另一实施例中，至少一个另外的冷却元件排布于两个第二管道元件之间。通过 在两个直接相邻的第二管道元件之间添加适当冷却元件，可增加冷却表面；进一步简化高 效冷却。在另一实施例中，至少两个第三平面彼此平行延伸和/或至少一个第三平面相对 于至少一个第一平面在横向，特别是垂直地延伸。在至少两个第三平面彼此平行的情况下， 可形成另一篦条冷却结构用于简化高效冷却，特别是当另一篦条冷却结构排布于第一管道 元件后方时。在至少一个第三平面垂直于至少一个第一平面的情况下，有可能由外部冷却 流体流动高效地冷却所述少一个第三平面；特别是当至少一个第三平面排布于第一管道元 件后方或平行于第一管道元件时。在多个第三平面垂直于至少一个第一平面的情况下，进一步简化由外部冷却流体流动进行的高效冷却；甚至当多个第三平面排布于第一管道元件 后方时。在另一实施例中，至少一个第三平面与至少一个第二平面排布成平面平行。以此 方式，外部冷却流体流动可连续地经过第二平面以及第三平面这二者。尽管冷却流体在经 过第二管道元件之前经过第一管道元件时可能发生冷却流体的升温，冷却流体在经过第二 管道元件之前并未急剧升温，这是因为其在到达第二管道元件之前仅经过作为放热器的第 一管道元件的一个幅宽。根据另一实施例，第三歧管流体连接到至少一个第二管道元件的放热部分和连接 到第一歧管。特别有利地由共同返回管线在第三歧管与第一歧管之间建立连接。因此，蒸 汽当第二管道元件的放热部分内进行冷却时返回至液体，这些返回为液体的蒸汽在共同的 第三歧管中收集、且经由共同返回管线返回到第一歧管，其从第一歧管供应到第一管道元 件的吸热部分。另一方面，第三歧管可经由至少一个流体输送管线连接到第一歧管，第二流 体输送管线可与第二管道元件的放热部分形成为一件。提供第三歧管允许提高设计自由度，因为由第一管道元件形成的冷凝器部段和由 第二管道元件形成的蒸发器部段可包括不同数目的管道。因此，可实现对冷凝器部段与蒸 发器部段的单独优化，例如，因为第一管道元件相对于第二管道元件以移位(即，交错开) 的方式排布以增加(例如)对空气流动的流动阻力。但考虑到热效率则必须小心地保持第 一管道元件中的预冷凝率在合理边界内。此外，替代地，这种实施例允许将至少一个发热电 气和/或电子功率构件置于至少一个热虹吸热交换器的相对侧上，从而使得可从冷凝器部 分看到它们。这种实施例的优点在于优化的(即，很小的)厚度。在发热电气和/或电子 功率构件的厚度经测量小于具有第二管道元件的冷凝器部分的厚度的情况下，当在周围流 动(ambient flow)的方向上观察时，可实现提供一种具有仅吸热部分与放热部分的厚度的 热虹吸热交换器装置的实施例。取决于实施例，提供发热电气和/或电子功率构件且在放 热部分的两侧上进行热连接。该目的也由下面的电气和/或电子装置解决，其包括热连接到根据本发明的至少 一个热虹吸热交换器上的至少一个发热电气和/或电气功率构件。例如，由半导体构件、电 阻器、印刷电路等形成发热电气和/或电子功率构件。上文所述的本发明的热虹吸热交换器和本发明的电气和/或电子装置被提出为 重力型热虹吸。但它们并不限于第一管道元件与第二管道元件的严格垂直对准。它们的对 准可有变化，例如，如果通过绕着由第一歧管、第二歧管和/或第三歧管的形状所限定的虚 拟横向轴线旋转它们而修正它们的取向，则只要它们的功能保持不受影响且只要第一管道 元件的蒸发部段并不流干。
现将参看附图以举例说明的方式来描述本发明的实施例，在附图中使用相似的附 图标记来指代相似部件且在附图中图1示出作为管道元件的单个扭转的多端口挤压管；图2示出根据本发明的热虹吸热交换器的第一实施例的第一透视图；图3示出根据本发明的热虹吸热交换器的第一实施例的第二透视图4示出根据本发明的热虹吸热交换器的第二实施例的第一透视图；图5示出根据本发明的热虹吸热交换器的第二实施例的第二透视图。
具体实施例方式图1示出作为第一管道元件1的扭转多端口挤压管的透视图。管道元件1具有吸 热部分2，吸热部分2限定第一平面2”和包括于其中的第一纵向轴线2’，第一平面2”平行 于热源而排布。在吸热部分2中的流体是源自第一歧管7的液体。第一管道元件1还具有 第一流体输送部分4，第一流体输送部分4限定第二平面4”和包括于其中的第二纵向轴线 4’。在第一流体输送部分4中的流体是源自中部3且朝向第二歧管8上升的蒸汽。吸热部 分2与第一流体输送部分4由中部3连接。在中部3中的流体包含着源自吸热部分2且朝 向第一流体输送部分4上升的蒸汽。第一纵向轴线2’与第二纵向轴线4’形成共同轴线5。 第一平面2”与第二平面4”相对于彼此关于共同轴线5扭转；两个平面2”与4’关于共同 轴线形成角度a。a优选地为90°。第一管道元件1、吸热部分2、中部3以及第一流体输送部分4的幅宽、厚度、长度 和形状可各自适应具体需要。吸热表面与放热表面的比例(例如)因此是可变的且可适应 具体构造约束。角度a也可各自适应具体需要和约束，例如与第一平面相倾斜而引入的冷 却空气流。管道元件内和/或管道元件外表面上的结构也可以用合适方式形成和构成结 构；例如，以允许更好的吸热和/或放热和/或与热源接触，视情况而定。图2作为第一透视图示出根据本发明的热虹吸热交换器6的第一实施例的前部透 视图。在热虹吸热交换器6的所述第一实施例中，所有第一管道元件1以绕扭转轴线的角 度a扭转，扭转轴线由第一管道元件1的纵向形状限定。每个第一管道元件1的扭转轴线 基本上对应于中心线，即形成第一管道元件1的轮廓的中性轴线。多个第一管道元件1并 排地接连排布，由此形成一行第一管道元件1。相对应的吸收部分2与它们相应的第一平 面2”彼此平面平行。平面平行的吸热部分2与它们相应的第一平面2”形成共同吸热表面 II，共同吸热表面II限定共同平面II’。第一流体输送部分4和它们相对应的第二平面4” 彼此平行且与它们相应的第一平面2”和共同平面II’相垂直而排布。在每两个直接相邻 的第二管道元件11之间排布一个冷却元件10 (参看图3)。第一管道元件1在第一端处连接到第一歧管7且在第二端处连接到第二歧管8。 第一歧管7允许向第一管道元件1供应冷却剂。第二歧管8允许从第一管道元件1收集内 部冷却流体和/或其蒸汽。第二管道元件11将第二歧管8连接到第三歧管9。在第二管道元件11中的流体 是源自第二歧管8且朝向第三歧管9下降的蒸汽，同时蒸汽被冷却且再次变成液体。因此 在第三歧管9中的流体是源自第二管道元件11且朝向冷却流体返回管线13下降的液体。 第三歧管9与第一歧管7经由图3所示的冷却流体返回管线13而连接。在冷却流体返回 管线13中的流体是源自第三歧管9且朝向第一歧管7下降的液体。因而实现流体的闭合 环路。第二歧管8允许向第二管道元件11供应内部冷却流体，内部冷却流体由待冷却的装 置加热。第三歧管9允许从第二管道元件11收集冷凝后的内部冷却流体。热虹吸热交换器6具有吸热区域100、放热区域101和流体输送区域102。吸热区域100、放热区域101和流体输送区域102分别用作内部冷却流体的蒸发
9器、冷凝器区域和流体连接，流体连接用于向冷凝器区域供应蒸汽。图3作为第二透视图示出根据本发明的热虹吸热交换器6的第一实施例的后部透 视图。使用相似的附图标记表示相似部件。第三歧管9与第一歧管7经由冷却流体返回管 线13连接。因而内部冷却流体有可能循环流动。第一歧管7、第三歧管9和共同平面II’限定支承区，热源(未图示)可放置于支 承区中。热源，例如功率半导体装置，可热连接到吸热区域100的第一管道元件从而使得其 将热传到第一管道元件1的吸热部分2。在此实施例中，至少一个发热电气和/或电子功率 构件从冷凝器侧(即，从放热侧)附连。吸热部分2内的液体内部冷却流体被加热、蒸发且 经由第一流体输送部分4移动到第二歧管8。第二歧管8由第一管道元件1供应蒸发的内 部冷却流体，第一管道元件1继而由第一歧管7供应液体内部冷却流体。来自第二歧管8 的蒸发的内部冷却流体经由第二管道元件11进一步冷却且最终冷凝。液体被馈送到第三 歧管9。第三歧管9继而经由冷却流体返回管线13向第一歧管7馈送冷凝的液体内部冷却 流体，在冷却流体返回管线13中该液体内部冷却流体进一步冷却。因而，由第一歧管7、多 个管道元件1、第二歧管8、多个第二管道元件11、第三歧管9和冷却流体返回管线13形成 内部冷却流体回路。在每两个直接相邻的第二管道元件11之间排布冷却元件10或其它冷却元件12。每个第二管道元件11限定着特定第三平面11”和包括于其中的特定第三纵向轴 线11’。第一管道元件1的每个吸热部分2限定着特定第一平面2”和包括于其中的特定第 一纵向轴线2’。第一管道元件1的每个第一流体输送部分4限定着特定第二平面4”和包 括于其中的特定纵向轴线4’。在图3中，任何第一管道1的第一纵向轴线2’与第二纵向轴 线4’彼此平行。第二管道元件11的第三纵向轴线11’也平行于第一管道元件1的第一纵 向轴线2’和第二纵向轴线4’。第一平面2”彼此平面平行。第二平面4”彼此平行。第三 平面11”也彼此平面平行。在所示实施例中，每个第二平面4”与第三平面11，，平行定向。 在更一般的实施例中，仅需要至少一个第二平面4”平行于至少一个第三平面11”。因而可 最小化冷却空气流动中的湍流和阻力。在图3中，第三平面11”垂直于第一平面(2”)。第三平面11”与第一管道元件的 第二平面4”平面平行。特别地，有利地堆叠第二管道元件11，以及第一管道元件1的第一 流体输送部分4。于是使得阻碍冷却空气流的截面最小化。在此实施例中，分别与第一管道 元件4的第二平面4”平面平行的多个第三平面11”平行排布。图4示出根据本发明的热虹吸热交换器6’的第二实施例的第一透视图。使用相 似的附图标记来表示相似部件。与第一实施例相比，热虹吸热交换器6’的第二实施例并非 具有三个歧管7、8、9，而是仅具有第一歧管7和第二歧管8。第一歧管7和第二歧管8由第 一管道元件1和细长的第二管道元件11连接。每个细长的第二管道元件11具有放热部分 11. 1与第二流体输送部分11. 2。第二流体输送部分11. 2充当第三歧管9或至少冷却流体 返回管线13的替代。或者，任何第二流体输送部分11. 2可由第三歧管9替换，第三歧管9 连接到一或多个第二管道元件11的一或多个放热部分11. 1且经由冷却流体返回管线13 连接到第一歧管7。图1和图2示出这种替换的实例。在放热部分11. 1中的流体是蒸汽。 在放热部分11. 1中的流体是源自第二歧管8且朝向第二流体输送部分11. 2下降的蒸汽。 第二流体输送部分11. 2中的流体是源自放热部分11. 1且朝向第一歧管7下降的液体。因而实现流体的闭合环路。冷却元件10同样布置于每两个直接相邻的第二管道元件11之间， 如(例如)车辆的水冷内燃机中的习惯做法。多个第一管道元件1接连地并排布置。相对应的吸热部分2和它们相应的第一平 面2”同样彼此平面平行由此形成共同吸热表面II，共同吸热表面II限定共同平面II’。如 在图2和图3中，第一流体输送部分4和它们相对应的第二平面4”分别彼此平行且与它们 的相应第一平面2”和共同平面II’相垂直而排列。冷却元件10同样布置于每两个直接相 邻的第二管道元件11之间。第一管道元件1连接到第一歧管7和连接到第二歧管8。第一歧管7允许向第一 管道元件1供应内部冷却流体而第二歧管8允许从管道元件1收集内部冷却流体。第二管道元件11将第二歧管8连接到第一歧管7。那么由第二歧管8收集的内部 冷却流体经由第二管道元件11供应到第一歧管7。因而内部冷却流体有可能循环流动。热源15向第一管道元件1的吸热部分2馈送热。如在图2和图3中，在吸热部分 2内的液体内部冷却流体被加热，蒸发且经由第一流体输送部分4移动到第二歧管8。蒸发 的内部冷却流体在第一流体输送部分4中开始冷却。第二歧管8从第一管道元件1接收蒸 发的内部冷却流体，第一管道元件1继而由第一歧管7供应液体内部冷却流体。在第二管 道元件11中，来自第二歧管8的蒸发的内部冷却流体进一步冷却以至最后冷凝。经冷凝的 内部冷却流体被馈送回到第一歧管7。在此实施例中，因而由第一歧管7、多个第一管道元 件1、第二歧管8和多个第二管道元件11形成内部冷却流体回路，多个第二管道元件11由 单件形成的放热部分11. 1和第二流体输送部分11. 2构成。在背朝着第二管道元件11的共同平面II’的一侧上，在第一接纳体积16中布置 热源15。在朝向第二管道元件11的共同平面II’的侧部上，在第二接纳体积17中布置热 容板(heat capacitance plate) 14。热容板14用作热缓冲件和热屏蔽件。热容板14、歧 管7、8和多端口挤压管4和11的材料通常为铝或任何铝合金，其使得良好的导热性质与轻 重量相结合。因而并不阻碍对另一管道元件中的内部冷却流体的冷却。热虹吸热交换器6’具有替代的吸热区域100’、替代的流体输送区域101’和替代 的放热区域102，。替代的吸热区域100’、替代的流体输送区域101’和替代的放热区域102’分别用
作内部冷却流体的蒸发器、输送区域和冷凝器区域。在每两个直接相邻的第二管道元件11之间布置一个冷却元件10。图5示出根据图4所示的本发明的热虹吸热交换器6’的第二实施例的侧视图。使 用相似标记来表示相似部件。作为热容板14的替代，另一热源(未图示)可置于第二接纳 体积17中。所描述的实施例用作实例。但本发明并不限于这些实施例。所主张的特征可以按 有利和功能性的方式组合。特别地，多个歧管可用作内部冷却流体的收集器和/或供应器， 内部冷却流体的收集器和/或供应器由馈送管线和/或另外的管道元件互连。作为最低要求，根据本发明的热虹吸热交换器包括至少一个管道元件，其具有吸 热部分和放热部分，吸热部分限定第一平面和包括于其中的第一纵向轴线，放热部分限定 第二平面和包括于其中的第二纵向轴线，其中第一纵向轴线与第二纵向轴线是平行的，第 一平面与第二平面关于第一纵向轴线与第二纵向轴线而相对于彼此扭转。具有至少两个管道元件的另一实施例具有彼此平面平行布置的至少两个第一平面。具有多个管道元件的另 一实施例具有至少两个平面平行的第一平面和/或彼此平面平行排布的至少一组第一平 面。另外的实施例包括于附属权利要求书中且可与上文所述的热虹吸热交换器组合。冷却元件10、12可以用不同方式形成且可具有不同材料。它们用于吸热和用于扩 大热虹吸热交换器的冷却表面。它们的特定结构，诸如冷却翅片，是热交换器中熟知的。因 此将省略其详细描述。对根据本发明的热虹吸热交换器的冷却可由从第一流体输送区域101 (’ )通过热 虹吸热交换器流动到放热区域102’、或从放热区域102’通过热虹吸热交换器流到第一流 体输送区域101 (’)的外部冷却流体流动加以执行。外部冷却流体优选地是气体或气体混 合物。第一管道元件1和第二管道元件11 二者的数目和密度可不同且可个别地设置。热源优选地为电子装置。优选地，热源装配于第一接纳体积16中。根据本发明的 热虹吸热交换器是汽车热交换器。用于运行上文所述的内部冷却流体循环的能量由待冷却的一或多个热源提供。角度a可在接近0°与+/-180。(包括180° )之间变化。虽然以不同的配置示出了优选实施例的元件，但这只是示范性的，元件的其它组 合和配置也在如下文的权利要求书所限定的本发明的精神和范畴内。
权利要求
一种热虹吸热交换器，其包括多个第一管道元件(1)与多个第二管道元件(11)，其中至少一个第一管道元件(1)包括-吸热部分(2，100’)，其在第一平面(2”)中延伸；以及-第一流体输送部分(4)，其在第二平面(4”)中延伸，其中-所述第一平面(2”)与所述第二平面(4”)相对于彼此绕扭转轴线的一定角度扭转，以及-每个第二管道元件(11)具有流体连接到第二流体输送部分(11.2)的放热部分(102，11.1)和/或到流体返回管线(13)的连接，其中-至少一个第一管道元件(1)和至少一个第二管道(11)流体连接到彼此，从而使得在热虹吸热交换器中的流体可以在闭合环路中通过所述至少一个第一管道元件(1)和所述至少一个第二管道元件(11)流动。
2.根据权利要求1所述的热虹吸热交换器，其中_所述吸热部分(2)限定着包括于所述第一平面(2”)中的第一纵向轴线(2’)，以及-所述第一流体输送部分(4)限定着包括于所述第二平面(4”)中的第二纵向轴线 (4，)，其中-所述第一纵向轴线(2’ )所述第二纵向轴线(4’ )彼此平行延伸。
3.根据权利要求1或2所述的热虹吸热交换器，其中-所述多个管道元件(1)的至少两个第一平面(2”)彼此平面平行，且所述多个第一 管道元件(1)的至少一个第一管道元件(1)的扭转部分在所述第一管道元件(1)的至少一 个的总长度的大约5%至大约30%的长度上延伸，特别是在所述总长度的大约8%至大约 20 %的长度上延伸，或者尽可能地短。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热虹吸热交换器，其中-所述多个第一管道元件(1)的至少一个第一管道元件(1)和/或所述多个第二管道 元件(11)的至少一个第二管道元件(11)包括至少两个通道，且所述第一平面(2”)包括安 装区，安装区设计成接收至少一个电气和/或电子功率构件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热虹吸热交换器，其中至少两个第二平面(4”)彼此平行延伸和/或其中至少一个第二平面(4”)相对于形 成安装区的至少一个第一平面(2”)或所述安装区在横向，特别是垂直地对准。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热虹吸热交换器，其中所述至少一个第一管道 元件(1)的至少一个第一管道元件(1)是扭转的多端口挤压管。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热虹吸热交换器，其中至少一个第一管道元件 (1)流体连接到第一歧管(7)和/或第二歧管(8)，且所述第一流体输送部分(4)与所述放 热部分(11. 1)至少部分地重叠。
8.根据权利要求7所述的热虹吸热交换器，其中所述第一歧管(7)布置于所述多个第 二管道元件(11)与所述多个吸热部分(2)之间，特别地布置于所述多个吸热部分(2)下 方，和/或其中所述第二歧管(8)布置于所述多个第一流体输送部分(4)与所述多个第二管道元件(11)之间，特别地布置于所述多个第二管道元件(11)上方。
9.根据权利要求7或8所述的热虹吸热交换器，其中所述第一歧管(7)与所述第二歧 管(8)由至少一个第二管道元件(11)彼此流体连接，至少一个第二管道元件(11)在第三 平面(11”)中延伸且在第三平面(11”)中包括第三纵向轴线(11，)，特别地其中所述第三 纵向轴线(11’ )平行于所述纵向轴线(4’ )中的至少一个和所述第二纵向轴线(4’ )而延 伸。
10.根据权利要求9所述的热虹吸热交换器，其中至少一个另外的冷却元件(12)布置 于两个第二管道元件(11)之间，特别是在两个相邻的第二管道元件(11)之间。
11.根据权利要求9或10所述的热虹吸热交换器，其中至少两个第三平面(11”)彼此 平行地延伸和/或至少一个第三平面(11”)相对于至少一个第一平面(2”)在横向，特别 是垂直地延伸。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的热虹吸热交换器，其中至少一个第三平面 (11”)与至少一个第二平面(4”)排布成平面平行。
13.根据权利要求7或8所述的热虹吸热交换器，其中第三歧管(9)流体连接着至少一 个第二管道元件(11)的放热部分(102)与所述第一歧管(7)。
14.根据权利要求13所述的热虹吸热交换器，其中所述第一歧管(7)与所述第三歧管 (9)的流体连接由共同返回管线(13)或至少一个第二流体输送管线(11.2)建立。
15.一种电气和/或电子装置，其包括热连接到根据权利要求1至14中任一项所述的 至少一个热虹吸热交换器的至少一个发热电气和/或电子功率构件。
全文摘要
本发明涉及一种热虹吸热交换器，其包括多个第一管道元件(1)和多个第二管道元件(11)。每个第一管道元件(1)具有限定第一平面(2”)的吸热部分(2)和限定第二平面(4”)的第一流体输送部分(4)。该第一平面(2”)与该第二平面(4”)相对于彼此扭转。每个第二管道元件(11)具有放热部分(11.1)和第二流体输送部分(11.2)、或具有通往流体返回管线(13)的连接。至少一个第一管道元件(1)和至少一个第二管道元件(11)彼此连接，从而使得在热虹吸热交换器中的流体可以在闭合环路中通过所述第一管道元件(1)和所述第二管道元件(11)流动。
文档编号F28D15/02GK101876518SQ20101017154
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者B·阿戈斯蒂尼 申请人:Abb研究有限公司