叶片穿过式冷凝器及其散热系统的制作方法

专利名称：叶片穿过式冷凝器及其散热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷凝器及利用该冷凝器的散热系统。更具体地说，所述冷凝器具有叶片穿过式(blade-thru)结构并进一步利用振动来提高 热交换效率。
背景技术：
随着计算能力的不断提高，对CPU进行有效地冷却成为了技术难题。 目前CPU的温度极限近似为60°C。随着CPU功率的增加，产生更多的 热量；因此，CPU需要效率和容量更高的散热装置，从而为计算机系统 提供有效的热管理。可通过将最初在CPU和其他元件(诸如，存储控制 器，存储器芯片，图形处理器和能源芯片)处产生的热量移动到使该热 量能被安全地排放到周围空气的位置来实现散热。一种传统的散热装置是惰态金属散热片。该散热片通常由热传导的 金属块制成，该金属块能附接到CPU的盖板上以进行散热。所述金属块 可制造成包括多个薄翅，用于增大散热表面积。该散热片仅仅对于散去 最高约90瓦的产生热量是有效的。另一种传统的散热装置是热管，其仅 仅对于散去最高约130瓦的产生热量是有效的。因此，传统散热装置的 容量非常有限，从而不足以冷却以约235瓦的功率操作的大功率CPU。当时，计算机工业通常认为液体冷却是在不久的将来唯一可行的解 决方案。近年来，主要的计算机制造商已经开始发布利用液体冷却装置 进行热管理的大功率计算机。例如，Dell的新尖端系统XPC700包括冷 冻液冷却系统。IBM发布了其5.2GHz的Power 6 Plus芯片，该芯片以300 瓦至425瓦范围内的功率操作并期望得到液体冷却装置的支持。但是， 液体冷却装置昂贵、噪音大且维护困难。因此，计算机工业强烈需要效率和容量更高的改进散热装置以用于计算机系统的热管理。另外，在其他工业(诸如汽车和空调领域)中也 强烈需要改进的散热装置。发明内容本发明的一个方面涉及具有叶片穿过式结构的冷凝器芯体。在一个 实施方式中，冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，每个叶片均在其中 一体地形成有至少一个腔室。所述腔室的底面具有至少一个孔，该孔包括至少一个下垂簧片(reed flap)。多个叶片以平行对准的方式连接，使 所述孔定位成允许蒸汽和冷凝物经过该孔。当蒸汽经过所述孔时，所述 腔室的底面振动。所述叶片由金属制成，优选由铜制成。多个冷凝腔室 以拉伸腔室(drawn chamber)的形式一体地形成在每个叶片中。在另一实施方式中，冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所述叶 片通过一个或多个布置在两个相邻叶片之间的隔环平行连接。每个所述 叶片均包括一个或多个形成在所述隔环内部的腔室，且所述腔室的底面 和所述叶片的其余部分是一体的。所述腔室的底面具有至少一个孔。所 述多个叶片的腔室对准以允许蒸汽和冷凝物经过所述孔。本发明的另一方面涉及冷凝器芯体的部件，该部件芯体包括大致平 坦的叶片，该叶片在其中一体地形成有至少一个腔室。所述腔室的底面 具有至少一个允许蒸汽和冷凝物经过的孔。在另一方面中，本发明涉及叶片穿过式冷凝器。在一个实施方式中， 所述冷凝器包括冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片， 所述叶片通过形成在两个相邻叶片之间的连接界面沿着所述冷凝器芯体 的纵向轴线以一个在另一个之上的方式连接。每个所述叶片均包括一个 或多个一体地形成在其中的冷凝腔室。所述多个叶片对准以使每个叶片的所述冷凝腔室位于在紧下方的叶片的冷凝腔室的上方，从而形成一个 或多个平行于所述冷凝器芯体的纵向轴线的相交换列。每个冷凝腔室均 在其底面上具有一个或多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过。所述孔包 括至少一个下垂簧片，且当蒸汽经过时，所述孔振动。所述冷凝器还包括输入和输出界面。在一个实施方式中，所述输入界面为设置在冷凝器芯体的上端的上方并气密密封到冷凝器芯体的上端 的输入歧管。所述输入歧管包括蒸汽入口和多个蒸汽出口，每个蒸汽出 口均设置在所述多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的上端处的一个冷 凝腔室的上方。所述输出界面是设置在冷凝器芯体的下端的下方并气密 密封到冷凝器芯体的下端的输出歧管。所述输出歧管包括冷凝物出口和 多个冷凝物入口，每个冷凝物入口均设置在所述多个冷凝腔室中位于所 述冷凝器芯体的下端处的一个冷凝腔室的下方。在另一实施方式中，所述叶片穿过式冷凝器的冷凝器芯体包括多个 大致平坦的叶片，所述叶片通过多个布置在两个相邻叶片之间的隔环沿 着所述冷凝器芯体的纵向轴线以一个位于另一个上方的方式连接。每个 所述叶片均包括形成在所述隔环内部的多个冷凝腔室。所述叶片对准以 使每个叶片的所述多个冷凝腔室位于在紧下方的叶片的多个冷凝腔室的 上方，从而形成多个相交换列。每个冷凝腔室均在其底面上具有一个或 多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过。在一个实施方式中，每个隔环具有扁平的上表面和下表面。在另一 实施方式中，每个所述叶片还包括位于每个叶片的上侧的一个或多个阳凸台(male boss)和位于相对下侧的阴凸台(female boss)。每个阳凸台 环绕冷凝腔室的底面。另一方面，每个隔环还具有分别位于其上端和底 部的阳凸台和阴凸台，它们与所述叶片的阳凸台和阴凸台互补，用于将 隔环定位在所述叶片上。本发明的另一方面涉及散热系统，该散热系统包括蒸发器、本发明 的叶片穿过式冷凝器以及气密地密封于其中的冷冻剂。在一个实施方式 中，所述蒸发器包括液体锅炉和由绝热材料制成的外壳。所述液体锅炉 可以为具有微孔表面的金属锅炉板。在一个实施方式中，所述散热系统包括通过所述冷凝器的输入界面 和输出界面连接在蒸发器和冷凝器之间的导管。在另一实施方式中，所 述散热系统包括连接在所述蒸发器的气体端口和所述冷凝器的输入界面 之间的蒸汽导管，以及连接在所述冷凝器的输出界面与所述蒸发器的液 体端口之间的冷凝物导管。所述散热系统还包括定位在所述冷凝器芯体附近的风扇，用于向冷 凝器芯体提供周围空气流通。本发明的又一方面涉及计算机系统，该计算机系统利用本发明的散 热系统进行计算机的热管理。即时散热系统的蒸发器的锅炉板定位成与计算机的发热元件(诸如主板CPU、或存储控制器、存储芯片、图形处理器或能源芯片)直接接触。风扇定位在所述冷凝器芯体的附近，用于 为冷凝器芯体提供周围的空气流通。通过下面结合示出本发明的示例性实施方式的附图的说明将明白本 发明的优点。


图1是本发明的一个实施方式的叶片穿过式冷凝器的剖面示图；图2是图1中示出的冷凝器的冷凝器芯体的叶片的俯视图；图3是沿图2的线2-2，剖取的冷凝器芯体的局部放大剖面图；图3A是两个相邻叶片之间的连接界面的放大剖面图；图3B是拉伸腔室的底面的半球形孔的下垂簧片的放大剖面图；图4是本发明的一个实施方式的散热系统的剖面示图；图5是图4中示出的散热系统的俯视图；图6是本发明的另一实施方式的叶片穿过式冷凝器的剖面图； 图7是图6中示出的叶片穿过式冷凝器的叶片的俯视图； 图7A是图7的局部分解立体图；图7B是图6中示出的冷凝器的两个相邻叶片的分解剖面图，示出了 叶片与隔环的凸台之间的匹配关系；图7C是图6中示出的冷凝器的隔环的立体图，示出了隔环底部中的 阴凸台；图8是图6中示出的冷凝器的输入歧管的俯视图； 图8A是沿图8的线8-8'剖取的输入歧管的剖面图； 图8B是沿图8A的线8A-8A，剖取的输入歧管的剖面图； 图9是图6中示出的冷凝器的输出歧管的俯视图；图9A是沿图9的线9-9'剖取的输出歧管的剖面图；图IO是本发明的另一实施方式的冷凝器芯体的叶片的俯视图，其中在叶片上没有隔环；图10A是表示由叶片和隔环形成的冷凝腔室的局部分解图；图10B是图10A中示出的隔环的立体图；图11是本发明的一个实施方式的散热系统的立体图；图12、 12A和12B是图11中示出的散热系统的蒸发器的立体图，俯视图和剖面图；图13是图12中示出的蒸发器的锅炉板的立体图；图14是表示图11中示出的散热系统内的蒸汽流和冷凝物流的示意图。
具体实施方式
本发明的一个方面提供一种便于实现高效的液一气相交换和散热的 叶片穿过式冷凝器。在一个实施方式中，如图1所示，冷凝器10包括冷凝器芯体20、 输入歧管110和输出歧管120。参照图1、图2、图3、图3A和图3B，冷凝器芯体20包括多个大 致平坦的叶片30，这些叶片通过形成在两个相邻叶片之间的连接界面40 沿着冷凝器10的纵向轴线12以一个位于另一个上方的方式连接。每层 叶片30均具有多个冷凝腔室50。在所示的实施方式中，冷凝腔室50为 一体地形成在每个叶片中的拉伸腔室。在每个冷凝腔室50的底面52上 可以有一个或多个孔或开口 60，该孔或开口 60允许蒸汽和冷凝物经过并 使冷凝腔室50的底面52振动。如图所示，多层叶片30对准而使每层叶 片30的冷凝腔室50的底面52位于在紧下方的叶片30的冷凝腔室50的 壁部56的上方，从而形成平行于纵向轴线12的多个相交换列80。在所 示的实施方式中，冷凝器芯体20的每个叶片30包括三个冷凝腔室。但 是，冷凝腔室的数量可根据所需的冷凝器的容量和/或大小而变化。例如， 在低容量的冷凝器中，每个叶片均可只具有一个或两个冷凝腔室，且冷凝器芯体仅具有一个或两个相交换列。叶片30由导热材料制成，优选由诸如铜或铝的金属制成。在示例性实施方式中，叶片30由铜坯制成，其长度为约127毫米(mm)，宽度为 约44.5mm，且厚度为约0.17mm。如图所示，叶片30除了具有拉伸腔室的区域之外大致平坦。在每两 个相邻的叶片30之间，存在有足够的距离用于通过由周围空气流驱动的 对流来散去从叶片释放的热量。在上述示例性实施方式中，两个相邻叶 片之间的距离为约1.5mm。为了构造冷凝器芯体20，在每个叶片30中一体地形成有多个拉伸 腔室50 (图2中示出了 3个)。在每个拉伸腔室50的底面52上制成有两 个孔70和74。每个拉伸腔室50的壁部56的下部的剖面轮廓构造成与位 于紧下方的叶片的拉伸腔室50的壁部的顶部54互锁。图3A示出了本发 明一个实施方式的两个紧邻叶片30之间的连接界面40的具体结构，叶 片可以通过焊接、粘接或其他合适的方式连接在一起。如图所示，壁部 56的顶部54为小的平坦凹槽，其为刚好位于紧上方的叶片的冷凝腔室 50提供底座边缘。应理解，在优选实施方式中，每个叶片30具有单片式结构。每个拉 伸腔室50为叶片30整体的一部分，因此拉伸腔室50与叶片30的其余 部分之间不存在不同材料形成的界面。这个单片式结构消除了管状芯体 与通过焊接或铜焊固定于其上的单独翅片之间的金属对金属界面，该金 属对金属界面是最常见的冷凝器、散热器和热交换器中使用的界面结构。 这些金属对金属界面本身具有较大的热阻，且因此严重妨碍热量从管状 芯体传递至翅片。因此，可以理解这里使用的术语"叶片穿过式"是指这样的结构特 征，其中单片式叶片作为其中发生蒸汽的相交换的腔室的一部分并作为 外部翅片。在这样构造的冷凝器中，沿着每层叶片在翅片和冷凝腔室之 间的过渡点处不存在不同材料之间的界面，该冷凝腔室在功能上对应于 传统的管状芯体的一部分。因此，对从冷凝腔室的底面至翅片的热传递 而言不存在阻碍。在图1至图3中示出的一个示例性实施方式中，冷凝器芯体20包括 大约40个平坦的叶片30，这些叶片如上所述相互连接在一起。在所示的 实施方式中，冷凝腔室50为直径约12mm的圆形。在这个结构中，孔60 包括位于底面52的一侧上的小孔70和位于底面52另一侧上的半球形孔 74。该半球形孔74可以通过局部穿孔而生成，该局部穿孔形成下垂簧片 72。下垂簧片72是半球形孔74的一部分，且在上下文中，当使用术语 半球形孔74时，是指包括下垂簧片在内的孔。在示出的结构中，小孔70 是圆形的。在一个实施方式中，小孔70具有3mm的直径且半球形孔74 在孔中心处的高度为约0.4mm。但是，小孔70也可以具有其他形状或几 何结构，诸如椭圆形、方形、矩形、三角形、拉长槽等等。同样，半球 形孔74也可以具有各种其他形状和几何结构；例如，具有簧片的可选择 的孔可以由锐缘(knife edge)生成，该锐缘通过窄槽切口或通过其他形 成能在蒸汽流通过时振动的簧片的这种切口而形成。另外，下垂簧片在 边缘部分和在腔室的壁部附近的根部之间可以具有不同的厚度，且在一 般情况下，边缘部分较薄。在操作中，边缘部分越薄，触发振动的蒸汽 压力就越低。而且，振动的触发阈值和振动的频率还取决于金属的韧度 或硬度。在本发明的叶片穿过式冷凝器的工作环境中，小孔70和半球形孔 74是在蒸汽经过该孔时振动的振动开口。假设每个冷凝腔室的底面上仅 有一个小孔70。在通过导管与蒸发器连接的气密密封的冷凝器10中，当 蒸汽从冷凝器芯体的上端进入相交换列时，其经过每个冷凝腔室中的小 孔70沿着所述列向下行进。蒸汽流，更具体地说是冷凝腔室的底面的上 侧和下侧之间的压力差导致底面振动。该振动以多个频率进行。另一方面，如果每个冷凝腔室仅具有半球形孔74，那么当蒸汽向下 行进时，也导致底面振动；并且，与其中底面仅具有小孔70的情况相比， 可以在更低的蒸汽压力，或底面的上侧与下侧之间的更低的压力差之下 开始振动。这可以通过以下事实而知道，即，低得多的压力差(也称为 差压)会使得下垂簧片72振动，从而引起底面振动。该振动也以多个频 率进行，但该频率处于不同于上述情况的频率范围内。当在冷凝腔室50的底面上同时存在小孔70和半球形孔74时，如图 2和图3所示，所述振动可以通过不同的蒸汽压力或压力差而开始，且振 动频率也可以具有更宽的频谱。这使得冷凝器的热交换效率得以提高， 如下面将要迸一步描述的那样。而且，可以预期冷凝腔室的振动可使得 蒸汽以振荡的方式经过所述孔，这反过来又能进一步增强底面的振动。 应理解，也可以采用其他合适的孔结构或构造的组合来实现相同的效果。因此，本文使用的术语"振动开口"或"振动孔"是指薄叶片上的 一个或多个孔，该叶片在暴露于蒸汽流的通道或差压时发生振动。这与 亥姆霍兹共振器(Helmholtz resonator)的工作机制类似。另外，可以预期在冷凝器芯体20内，由于蒸汽向下行进并在向叶片 释放热时转化为冷凝物，所以蒸汽压力从上端到下端降低，且因此底面 的上侧和下侧之间的压力差也沿着向下方向降低。为了补偿压力梯度的 效果，振动孔的尺寸以及结构在沿着冷凝器芯体的纵向轴线的不同位置 处可以是不同的。例如，朝向下端的孔可以具有更多的簧片以及更窄的 簧片，所述簧片即使在较低的差压下也容易振动。下面将参照图1和图3描述冷凝器10的结构和操作的其他细节。如 图所示，在一个相交换列80中，从冷凝器芯体20的上端起的第一个叶 片30使其小孔70对准在第二叶片30的半球形孔74的上方，并使其半 球形孔74对准在第二叶片30的小孔70的上方。这样，两个紧邻的叶片 30的小孔70和半球形孔74错开。但是，每个交替层的叶片的小孔70和 半球形孔74对准，因此，小孔70和半球形孔74的定位是双侧对称的。当蒸汽从输入歧管110进入每个相交换列时，其经过小孔70和半球 形孔74形成蒸汽柱，这使得每个冷凝腔室50的底面52振动。此外，在 图3中可以看见，通过每个相交换列80内的双侧对称布置，蒸汽以Z字 形的路径向下行进经过小孔70和半球形孔74，这会迫使蒸汽最大程度地 接触金属表面，从而在蒸汽和金属之间实现最大的热交换。另一方面， 下垂簧片72的角度也便于冷凝物在所述列中向下流动通过半球形孔74。 但是应理解，双侧对称布置仅是振动孔的可行布置中的一种，也可以采 用其他结构和布置不同的振动孔来实现本发明的目的。在冷凝器内连续的热交换过程中，在每个冷凝腔室中形成的冷凝物 在列80内向下流动。腔室底面的振动减少了滞留在冷凝器腔室内的冷凝 物。此外，已知在金属表面上由冷凝物临时形成的液膜使金属不能直接 接触蒸汽，这降低了蒸汽与金属之间的热交换速度，因此会降低冷凝器的热交换效率。利用本发明的冷凝器芯体20的结构和操作机制，通过如上所述的由每个冷凝腔室中的振动孔引起的底面振动而大大减少了所述 膜效应。该振动减少了冷凝器腔室表面上的液膜形成以及滞留，且因此 降低了由该膜引起的热交换效率的损失。而且，还可预期，当金属在蒸汽流中振动时，使得温度较高的蒸汽 与温度较低的金属之间的有效表面接触最大化。因此，与在静态环境下 发生的热传递相比，金属的振动增加了从蒸汽至金属的热传递，因为金 属与周围的蒸汽柱之间的有效表面接触增大。如上所述，本发明的冷凝器芯体利用单片且一体的叶片穿过式结构 并优选利用振动效果显著地提高了热交换效率，且因此也被称为叶片穿 过式亥姆霍兹冷凝器。冷凝器10具有呈输入歧管110形式的蒸汽输入界面，以及呈输出歧 管120形式的冷凝物输出界面。在图1和图5示出的实施方式中，输入 歧管110和输出歧管120均具有管状的结构。输入歧管110具有管状的 蒸汽入口 112和多个蒸汽出口 114。每个蒸汽出口 114设置在位于冷凝器 芯体20的上端处的冷凝腔室50的正上方。由蒸发器产生的蒸汽通过蒸 汽入口 112进入输入歧管110，然后通过其中一个蒸汽出口 114进入每个 相交换列80。输出歧管120具有冷凝物出口 124和多个冷凝物入口 122。 每个冷凝物入口 122设置在位于冷凝器芯体20的下端处的叶片30的一 个冷凝腔室50的下方。冷凝物从每个相交换列80通过冷凝物入口 122 进入输出歧管120，然后从冷凝物出口 124离开输出歧管120。在图1示 出的实施方式中，输入歧管110的管状蒸汽入口 112的开始部分与输出 歧管120的冷凝物出口 124共用。另外，在这个实施方式中，当输入歧 管IIO和输出歧管120均直接焊接于冷凝器芯体20上以形成气密密封的 结构时，这两个歧管由金属制成。图6表示本发明的另一实施方式的叶片穿过式冷凝器200的剖面图， 该冷凝器在相邻叶片之间具有不同的冷凝腔室结构和界面。下面参照图6 至图9A，冷凝器200包括冷凝器芯体220、布置在冷凝器芯体220的顶 部上的输入歧管300以及布置在冷凝器芯体220下方的输出歧管400。在图6至图7C示出的实施方式中，冷凝器芯体220包括四十个平坦 叶片230，且每个叶片230均具有三个冷凝腔室250。冷凝腔室250利用 设置在两个相邻的叶片230之间的隔环290形成。在一示例性实施方式 中，叶片230由铜坯制成；其长度约为127mm，宽度约为44.5mm且厚 度约为0.17mm。隔环290具有约为1.5mm的高度292，长度约为12mm 且宽度约为8mm。隔环290的内表面298形成冷凝腔室250的壁部。如 图7A和图7B所示，在隔环290的内部，冷凝腔室250的底面252大致 与叶片230的其余部分处于相同的平面中。冷凝腔室250的每个底面252 均被位于叶片230上侧的椭圆形阳凸台240包围，且在叶片230的下侧 上形成有椭圆形的阴凸台242。如图所示，每个隔环2卯在其底部均具有 阴凸台294，其与叶片230的阳凸台240互补，用于将隔环290定位于阳 凸台240的顶部上。在隔环290的上端形成有被外侧的扁平凸缘295包 围的阳凸台296。隔环290的阳凸台296与叶片230的阴凸台242互补。 在构造过程中，三个隔环290被放置在叶片230的三个阳凸台240上， 每个隔环均具有与阳凸台240匹配的阴凸台294。然后，将另一叶片230 放置在三个隔环290的顶部上，使叶片下侧的阴凸台242与隔环的阳凸 台296相匹配并使叶片的下侧位于扁平凸缘295上。这样，在两个相邻 叶片230之间形成三个冷凝腔室250。隔环240可以通过焊接、粘接或其 他合适的加工附接到叶片230上，以形成气密且液密的连接。形成的冷 凝器芯体220以及附接于其上的输入歧管300和输出歧管400形成气密 密封的冷凝器系统。对本领域普通技术人员而言，可以利用公知的加工过程通过冲压形 成上述阴凸台和阳凸台。叶片与隔环的匹配凸台用作定位引导件，以为 隔环290的正确定位以及叶片的对准提供对准装置。隔环290可以由诸如铜、铝、不锈钢的金属，塑料，陶瓷或其他合适的材料制成。在优选的实施例中，隔环290由作为与铜相比导热性较 差的材料的铝制成。在这种构造中，与通过蒸汽进行的热传递不同，通 过相邻叶片之间的传导进行的热传递被降低了。这能进一步增大冷凝器 芯体220的上部(蒸汽在该处进入)与冷凝器芯体220的下部(冷凝物 在该处离开冷凝器)之间的温度差。因此，产生的冷凝物具有较低的温 度，且在冷凝器内被叶片之间进行的热传导过早加热的程度最小。在这个实施方式中，振动孔260的结构大致与上述的孔60的结构相 同，振动孔260包括在底面252 —侧上的小孔270和在底面252另一侧 上的半球形孔274，其中半球形孔274包括下垂簧片272。通过沿着纵向 轴线212 —个堆叠在另一个上的叶片230以及在每两个相邻的叶片230 之间的隔环290形成冷凝器芯体220，从而形成三个相交换列280。这样 形成的冷凝腔室250为椭圆形状，但是它也可以为圆形或其他合适的形 状。在如图10至图IOB所示的另一可替换的实施方式中，利用不同类型 的隔环290a形成冷凝器芯体。如图所示，隔环290a为椭圆形的实心环， 具有扁平的上表面和下表面、高度292a和内表面298a。三个隔环2卯a 在两个相邻的叶片230a之间围绕底面252a布置，从而形成冷凝腔室 250a。在示出的实施方式中，振动孔260a具有与上述孔260相同的结构。 隔环290a可以具有与隔环290相同的高度且可以通过焊接、粘接或其他 合适的方式附接到叶片230上。在构造冷凝器芯体的过程中，可以利用 外部对准装置，或其他合适的装置和方法对隔环290a进行正确的定位。 同样，利用一个堆叠在另一个上的叶片230a以及布置在每两个相邻的叶 片230a之间的隔环290a形成所述冷凝器芯体。如图6和图8至图8B所示，冷凝器200的输入歧管300呈腔室形式， 具有壳体310和基部320。壳体310具有与蒸汽导管360连接的蒸汽入口 312。在基部320上设有多个形式为通孔的蒸汽出口 330a、 330b和330c。 如图6所示，输入歧管300布置在冷凝器芯体220的顶部上，其中每个 蒸汽出口定位于冷凝器芯体220的第一叶片230上的冷凝腔室250的正 上方，用于将蒸汽导入冷凝器芯体220内的相交换列280中。如图8A和图8B所示，蒸汽出口 330a、 330b和330c优选地具有不同的直径。蒸汽 出口的直径随着蒸汽出口至蒸汽入口 312的距离增大而增大，以补偿由 于蒸汽入口 312和蒸汽出口之间的距离增大而导致的压力减小。不同直 径的蒸汽出口使进入三个相交换列280的蒸汽量平衡，从而防止蒸汽压 力在所述列之间不均匀分布。如上所述，每个叶片可以具有一个或多个冷凝腔室。输入歧管中的 蒸汽出口的数量与输出歧管中的冷凝物入口的数量相应地改变。另外， 在示出的实施方式中，输入歧管和输出歧管具有管状结构或腔室状结构。 但是，应理解也可以利用其他合适的形状或结构来实现本发明的目的。 通常，冷凝器具有用于将蒸汽引入冷凝器芯体的输入界面，和与用于将 冷凝物传送至蒸发器的导管连接的输出界面。当冷凝器芯体具有多个相 交换列时，与上述结构一样，输入歧管设计成将蒸汽正确地分配到所述 多个相交换列中。但是，如果叶片仅具有一个冷凝腔室，因此冷凝器芯 体仅具有一个相交换列，则蒸汽导管可以不用输入歧管而通过连接部件 直接连接到冷凝器芯体的上端。同样，冷凝物导管也可以通过连接部件 直接连接到冷凝器芯体的下端。如图9和图9A所示，输出歧管400具有与输入歧管300类似但相反 的结构。输出歧管400包括壳体410和顶板420。在顶板420上有多个呈 通孔形式的冷凝物入口 430。如图9所示，隔环290环绕每个冷凝物入口 430定位在顶板420上。冷凝器芯体220的最下方的叶片230设置在这些 隔环的顶部上，且输出歧管400的每个冷凝物入口 430定位在一个冷凝 腔室250的正下方，用于将从相交换列280流下的冷凝物收集到壳体410 中。与输入歧管的蒸汽入口不同，冷凝物入口 430可以具有相同的直径， 因为在这个位置处仅有液体存在，因此不需要补偿蒸汽压力差。输出歧管 400具有冷凝物出口 440，冷凝物导管370 (图11)连接至该冷凝物出口。输入歧管300和输出歧管400优选由绝热材料制成。合适的绝热材 料包括(但不限于)诸如环氧塑料、邻苯二甲酸二丙烯酯、间苯二甲酸 二烯丙酯和酚醛树脂的热塑性塑料，以及陶瓷。在一个示例性实施方式 中，采用来自McMaster Carr， Atlanta Geogia的LE级Garolite片。该材料由几层精纺棉织物构成，该织物在酚醛树脂中被压縮、加热并硫化。 本发明的另一方面提供一种利用上述冷凝器的散热系统。如图4和图5所示，在一个实施方式中，散热系统500包括蒸发器 600、上述叶片穿过式冷凝器10和连接在蒸发器和冷凝器之间的导管580。 散热系统500还包括定位在冷凝器芯体20附近的风扇590,用于使周围 的空气流通经过叶片30。为了说明，散热系统500构成为适于计算机主 板900的CPU 920，用于散去CPU产生的热量。但是应理解，本文所述 的散热系统也可以用于散去或传递来自其他热源的热量。在所示的实施方式中，蒸发器600包括外壳650，以及被封装在外 壳中的液体锅炉620，该外壳也被称为解耦蒸发腔室(decoupling evaporation chamber)。液体锅炉620通常具有基部622和蒸发表面624， 以便于液相转变为气相。蒸发表面624可以为铜毛(copperwool)、导热 开孔泡沫材料或其他合适的材料。液体锅炉也可以为涂有微孔涂覆材料 的锅炉板，如下面详细描述的那样。在所示的实施方式中，解耦蒸发腔室650还包括在解耦蒸发腔室650 和导管580之间的界面处的界面腔室652。解耦蒸发腔室650和界面腔室 652均由诸如上述的绝热材料制成。在示例性实施方式中，解耦蒸发腔室 650由纽约Olean的Cytec Industries生成的环氧塑料禾才料Conapoxy RN-1000制成。解耦蒸发腔室650禁止传导热通过所述腔室从液体锅炉 的基部622传递至导管580，因此使蒸发器600与冷凝器10热去耦。本 文使用的术语"解耦(decoupling)"和"去耦(decouple)"是指禁止传 导热从直接接触热源(诸如CPU)的蒸发器的基部通过蒸发器的腔室或 外壳的壁部传递至冷凝器的效果。这可以通过采用定位在蒸发器和冷凝 器之间的、由绝热材料制成的蒸发器腔室或由绝热材料制成的界面段来 实现。导管580具有与解耦蒸发腔室650的上端(更具体地说，界面腔室 652)连接的第一端，以及与冷凝器10的输入和输出歧管的管状蒸汽入 口 112和冷凝物出口 124的接合部分连接的第二端。优选地，导管580 由柔性材料制成，例如由波纹状不锈钢或铜合金管或其他合适的材料制成，这些材料使得可以灵活地定位冷凝器。另外，用于导管的材料对于 冷冻剂而言是不可渗透的，且优选为导热能力差。波纹状不锈钢管具有 这些优选的特性。散热系统500还包括水冷却剂。合适的冷却剂包括(但不限于)去 离子水、冷冻剂，诸如由3M(St. Paul, Minnesota)生产的冷冻剂HFE7000 以及由Honeywell (Morristown, New Jersey )生产的冷冻剂R-245FA。将 预定量的水冷却剂放入蒸发器600中并在真空下密封散热系统500。图4 示出了散热系统500的操作，其中蒸发器600以使基部622的底面直接 接触计算机的CPU920的方式附接于CPU。在操作中，当热量从CPU 920传导至液体锅炉620的基部622时， 冷却剂吸收热量并蒸发。如图4中的空心箭头所示，在蒸发器600中产 生的蒸汽经过导管580行进，通过蒸汽入口 112进入输入歧管110，然后 通过蒸汽出口 114进入冷凝器芯体20。高温高压的蒸汽经过冷凝腔室50 的小孔70和半球形孔74 (参见图3)，并在相交换列80中向下行进。在 与叶片30接触时，蒸汽释放热并转变回液体冷凝物。当蒸汽经过振动孔 时，其使底面52振动，这减少了冷凝腔室表面上的冷凝物膜。该振动效 果使如上所述的金属与蒸汽之间的表面接触最大化，这增大了冷凝器的 热交换效率。形成的冷凝物(实心箭头)流动通过冷凝物入口 122进入 输出歧管120，离开冷凝物出口 124并通过导管580流回蒸发器600。然 后蒸发器600中的冷凝物通过从CPU吸收的热量被加热并再次转化成蒸 汽。蒸汽行进到冷凝器10，再一次重复上述的冷却循环。优选地，导管580为柔性波纹状导管，因为当使用单个导管时，波 纹状导管使得返回的冷凝物与蒸汽通路有效地分离，从而减少了蒸汽与 冷凝物之间的热交换。在示出的结构中，风扇590定位成紧邻冷凝器芯体20，该风扇沿着 相对于冷凝器芯体20的纵向轴线12横向的方向朝向叶片30吹送周围空 气，以使从叶片30释放的热量散到周围环境中。但是，风扇590也可以 在计算机壳体内定位于冷凝器芯体附近，以提供经过冷凝器芯体20的叶 片的足够的周围空气流通。在计算机环境下的另一种可行的布置可包括两个风扇， 一个风扇从壳体外侧吸入相对较冷的周围空气，而另一个风 扇将壳体内部的热空气吹出到壳体的外侧。在另一种可能的布置中，邻 近冷凝器芯体的风扇布置在与通向壳体外侧的计算机壳体开口连接的风 道内。上文通过蒸发器600描述了利用本发明的叶片穿过式冷凝器的散热 系统的操作。但是，各种其他蒸发器也可以与本发明的叶片穿过式冷凝 器一起使用。应理解，尽管散热系统的性能受具体的蒸发器的结构和效 率以及所述系统的布置的影响，但是本发明的叶片穿过式冷凝器的工作 机制与蒸发器的结构无关。在如图ll示出的另一实施方式中，散热系统700包括蒸发器800、 上述叶片穿过式冷凝器200以及连接在蒸发器和冷凝器之间的蒸汽导管 360和冷凝物导管370。同样，散热系统700还包括定位成紧邻冷凝器芯 体20或定位在冷凝器芯体附近以使周围空气流动通过叶片230的风扇。如图12至图13所示，蒸发器800包括锅炉板820和蒸发器外壳850， 蒸发器外壳850也被称为解耦蒸发腔室。锅炉板820具有上表面822、底 面824以及从上表面822向上延伸的多个翅片830。优选地，上表面822 和翅片830涂有微孔涂覆材料，这样形成的锅炉板称为微孔锅炉板。锅 炉板820由导热材料制成，优选由诸如铜的金属制成。为了与CPU—起 使用，锅炉板的形状可以与CPU的形状大致一致。通常，锅炉板可以具 有约40mmX约40mm的大小。微孔区域为约30mmX约30mm。在一个 实施方式中，翅片830具有方形的剖面，尺寸为约lmmXlmm且高度约 为4mm。应理解，翅片可以具有其他合适的形状，诸如圆形或三角形剖 面。另外，如果锅炉板还与CPU周围的其他发热元件接触，则可以相应 地改变锅炉板的大小和形状。微孔锅炉板在现有技术中是公知的。可以采用各种材料和加工过程 来制成用于实现本发明目的的微孔锅炉板。在一种方法中，在锅炉板的 翅片和上表面上涂油以形成细涂层。在涂油表面上散布直径约为10微米 的纯铜颗粒。然后在无氧炉中将涂覆后的板加热至使油涂层蒸发的温度， 这使得铜颗粒在它们的切点处熔合。这个过程在颗粒之间的空间中形成微室或直径约为5微米的开室。这个几何结构对于生成微小气泡而言是理想的，且已经确认在将液体转化为蒸汽的过程中尤为有效。在Tehver 等人的"Heat Transfer and Hysteresis Phenomena in Boiling on Porous Plasma-Sprayed Surface" ， Experimental Thermal and Fluid Science 1992;' 5:714-727中已经对微孔锅炉板的工作机制进行了详细说明，本文通过参 考的方式结合其全部内容。蒸发器外壳850包括侧壁852、 854、 855a和855b、顶壁870和与锅 炉板820的周边826连接的基部860。顶壁870从第一侧壁852至第二侧 壁854朝向锅炉板820倾斜。倾斜的顶壁870使得可以沿两个不同的定 向(即如图11中示出的锅炉板820的水平定向或者如图14中示出的垂 直定向)灵活地定位蒸发器。倾斜的顶壁870可有助于引导冷凝物朝向 蒸发器的远端(第二侧壁854附近)分配。如图12和图12B所示，外壳850具有定位于第一侧壁852上的蒸汽 端口 856和冷凝物端口 858。蒸汽端口 856连接至蒸汽导管360，且冷凝 物端口 858连接至冷凝物导管370 (参见图ll)。在所示的结构中，基部 860具有两个固定凸缘862和864，这两个凸缘均具有用于将蒸发器紧固 至需要散热的装置(即，热源)上的孔866。外壳850由如上所述的绝热材料制成，使得从锅炉板820传递至外 壳850的传导热最少，这又使得传递至导管和冷凝器的传导热最少。另 外，外壳850使蒸发器内的热量与环境隔离，使得通过蒸发带走的热最 大化。在一示例性实施方式中，外壳850由如上所述的ConapoxyRN-1000 制成。优选地，外壳850具有一体的单件式结构，其可以通过注塑成型 制成。优选地，导管360和370由柔性材料制成，例如由波纹状不锈钢或 铜合金管或其他合适材料制成。如上所述，用于导管的材料相对于冷冻 剂而言是不可渗透的，且优选为导热性差。同样，散热系统700还包括冷却剂。上文已经描述了合适的冷却剂。 将预定量的水冷剂放入蒸发器800中并在真空下密封散热系统700。注意， 蒸发器和导管之间以及冷凝器与导管之间的所有连接都是气密且液密的。在操作中，当使用上述冷冻剂时，它们在约3(TC的温度下蒸发，且 蒸发器中的蒸汽压力可以为约10psi至约25psi。图14中示出了散热系统700的操作，还参见图11和图12B，其中 蒸发器800处于垂直定向。如图所示，蒸发器800以使锅炉板820的底 面824与计算机主板900的CPU 920的盖板直接接触的方式附接于CPU， 用于散去CPU产生的热量。通常，锅炉板820的底面824放置成与发热 装置的接触表面直接接触。在操作中，当热量从CPU 920或其他发热装置热传导地传递至锅炉 板820时，在微孔上表面822和翅片830的顶部上发生核态沸腾(nucleated boiling)。因此，本文中的这个微孔表面也称为核态沸腾表面。冷却剂吸 收热并蒸发。如图14中的空心箭头所示，蒸发器800中产生的蒸汽经过 蒸汽导管360行进，进入输入歧管300的蒸汽入口 312，然后通过蒸汽出 口 330a、 330b和330c进入冷凝器芯体220的相交换列280。如上所述， 高温高压的蒸汽经过冷凝腔室250的小孔270和半球形孔274 (图7)， 在相交换列280中向下行进。当与叶片接触时，蒸汽释放热并在相交换 列280中转变回液体冷凝物。在这个过程中，蒸汽经过振动孔，其使底 面振动，从而减少在冷凝腔室表面上的冷凝物膜。所述振动使如上所述 的金属与蒸汽之间的有效表面接触最大化，这提高了冷凝器的热交换效 率。形成的冷凝物(实心箭头)在重力作用下流动经过冷凝物入口 430 进入输出歧管400，并经过冷凝物导管370离开冷凝物出口 440并流回蒸 发器800。当返回蒸发器800中时，冷凝物通过微孔结构的毛细管效应而在核 态沸腾表面上扩散，然后通过从CPU吸收的热量被再次加热，并再次转 化为蒸汽。这样，在散热系统中反复地连续进行蒸发和冷凝过程，以及 从液态形式至气态形式和从气态形式返回液态形式的相变，从而将CPU 或其他发热装置的热量有效地去除到周围环境中。在散热系统700中采用两个分离的导管显著地减少了当蒸汽和冷凝 物在蒸发器和冷凝器之间的行进过程中蒸汽和冷凝物之间的热交换。当 蒸汽离开蒸发器时，其进入蒸汽导管360，而不与返回的冷凝物发生物理接触；因此，蒸汽保持其较高的温度并有效地将热量带入冷凝器。另一 方面，当冷凝物离开冷凝器时，其并不接触上升的蒸汽；因此，冷凝物 在其返回蒸发器时保持较低温度。此外，蒸汽与冷凝物的分离消除了离 开的蒸汽施加于返回的冷凝物的逆流作用力。这种逆流阻碍冷凝器在重 力作用下的返回。另外，优选地，蒸汽导管360和冷凝物导管370均与周围环境热绝缘。热绝缘减少了蒸汽导管内的蒸汽与环境之间的热交换，且因此使由 蒸汽带入冷凝器中的热量最大化。同样，热绝缘还减少了冷凝物与环境 之间的热交换，这使得冷凝物被环境过早加热的程度最小化并使冷凝物 在其进入蒸发器时保持较低温度。因此，本发明的散热系统700使蒸汽在其进入冷凝器时保持较高温 度并且使冷凝物在其进入蒸发器时保持较低温度。换句话说，该散热系 统使蒸汽和冷凝物之间的温度差(AT)最大。可知，冷凝物的温度越低， 从锅炉板至冷凝物的热传导就越快，且在蒸发过程中吸收的热量就越多。 因此，利用两个分离的导管能进一步提高蒸发器的效率。本发明的叶片穿过式冷凝器在冷凝器的结构上实现了革命性的突 破。它摒弃了传统的管和翅片的结构，而在冷凝腔室(与传统的管相对 应)和翅片之间创造了单片一体式结构。另外，首次将振动孔结合到冷 凝器中，通过禁止在冷凝腔室的表面上形成冷凝物膜以及禁止冷凝物滞 留，利用振动来提高热交换效率。已经参照特定优选的实施方式对本发明进行了描述。但是，应明白 在不背离本发明精神的情况下可以作出多种改变，且这种改变也落在所附的权利要求书的范围内。虽然已经详细描述并在附图中图示了本发明， 但是这些不应被认为是对本发明范围的限制，而是作为本发明优选实施 方式的示例。然而明显的是，在如上面的说明中所述以及在所附的权利 要求书及其法律等同物限定的本发明的精神和范围内，可以对本发明进 行各种不同的改进和变更。这里引用的所有专利和其他公开物都通过参 考加以结合。
权利要求
1、一种叶片穿过式冷凝器，该冷凝器包括(a)冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所述叶片通过形成在两个相邻叶片之间的连接界面沿着所述冷凝器芯体的纵向轴线以一个位于另一个上方的方式连接；每个所述叶片均包括一个或多个一体地形成在其中的冷凝腔室；所述多个叶片对准成使每个所述叶片的所述一个或多个冷凝腔室的底面布置在位于紧下方的一个所述叶片的所述一个或多个冷凝腔室的上方，从而形成平行于所述冷凝器芯体的所述纵向轴线的一个或多个相交换列；所述一个或多个冷凝腔室中的每一个均具有位于其所述底面上的一个或多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过；(b)输入界面；和(c)输出界面。
2、 根据权利要求1所述的冷凝器，其中，所述一个或多个冷凝腔室 为一体地形成在每个所述叶片中的拉伸腔室。
3、 根据权利要求1所述的冷凝器，其中，所述连接界面是一个所述 冷凝腔室的壁部的下部与位于紧下方的一个所述冷凝腔室的所述壁部的 上部之间的界面。
4、 根据权利要求1所述的冷凝器，其中，所述一个或多个孔包括下 垂簧片。
5、 根据权利要求4所述的冷凝器，其中，所述一个或多个孔在所述 冷凝腔室的所述底面的两侧之间存在压力差时振动。
6、 根据权利要求1所述的冷凝器，其中，所述两个相邻叶片之间的 距离足够大，以允许周围空气对流。
7、 根据权利要求1所述的冷凝器，其中，所述输入界面是设置在所 述冷凝器芯体的上端的上方并气密密封到所述冷凝器芯体的上端的输入 歧管，所述输入歧管包括蒸汽入口和一个或多个蒸汽出口，每个所述蒸 汽出口设置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所述上 端处的一个冷凝腔室的上方；且所述输出界面是设置在所述冷凝器芯体的下端的下方并气密密封到所述冷凝器芯体的下端的输出歧管，所述输 出歧管包括冷凝物出口和一个或多个冷凝物入口，每个所述冷凝物入口 布置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所述下端处的 一个冷凝腔室的下方。
8、 一种叶片穿过式冷凝器，该冷凝器包括(a) 冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所述叶 片通过一个或多个布置在两个相邻叶片之间的隔环沿着所述冷凝器芯体 的纵向轴线以一个位于另一个上方的方式连接；每个所述叶片均包括一 个或多个形成在所述隔环内部的冷凝腔室；所述多个叶片对准成使每个 所述叶片的所述一个或多个冷凝腔室布置在位于紧下方的一个所述叶片 的所述一个或多个冷凝腔室的上方，从而形成平行于所述冷凝器芯体的 所述纵向轴线的一个或多个相交换列；所述一个或多个冷凝腔室中的每 一个均具有位于其底面上的一个或多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过；(b) 输入界面；和(c) 输出界面。
9、 根据权利要求8所述的冷凝器，其中，所述一个或多个孔包括至 少一个下垂簧片。
10、 根据权利要求9所述的冷凝器，其中，所述一个或多个孔在所 述冷凝腔室的所述底面的两侧之间存在压力差时振动。
11、 根据权利要求8所述的冷凝器，其中，所述两个相邻叶片之间 的距离足够大，以允许周围空气对流。
12、 根据权利要求8所述的冷凝器，其中，所述输入界面是设置在 所述冷凝器芯体的上端的上方并气密密封到所述冷凝器芯体的上端的输 入歧管，所述输入歧管包括蒸汽入口和一个或多个蒸汽出口，每个所述 蒸汽出口设置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所述 上端处的一个冷凝腔室的上方；且所述输出界面是设置在所述冷凝器芯 体的下端的下方并气密密封到所述冷凝器芯体的下端的输出歧管，所述 输出歧管包括冷凝物出口和一个或多个冷凝物入口 ，每个所述冷凝物入 口布置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所述下端的一个冷凝腔室的下方。
13、 根据权利要求12所述的冷凝器，其中，所述输入歧管的所述蒸 汽出口的直径随着所述蒸汽出口至所述蒸汽入口的距离增大而增大。
14、 根据权利要求8所述的冷凝器，其中，所述隔环由与所述叶片 的材料不同的材料制成，该材料具有比所述叶片的导热性更低的导热性。
15、 根据权利要求14所述的冷凝器，其中，所述隔环通过粘接或通 过焊接而附接到所述叶片上，以在所述叶片和所述隔环之间形成气密密 封。
16、 根据权利要求8所述的冷凝器，其中，每个所述叶片还包括位 于每个所述叶片的上侧上的一个或多个阳凸台和位于相对下侧上的阴凸 台；每个所述阳凸台环绕一个所述冷凝腔室的所述底面。
17、 根据权利要求16所述的冷凝器，其中，每个所述隔环具有在其 底部上的阴凸台，该阴凸台与所述叶片的每个所述阳凸台互补，用于将 每个所述隔环定位在所述叶片的每个所述阳凸台上；且每个所述隔环具 有在其上端由扁平凸缘环绕的阳凸台，每个所述隔环的所述阳凸台与所 述叶片的每个所述阴凸台互补。
18、 一种冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所 述多个叶片中的每个均具有至少一个一体地形成在其中的腔室，所述腔 室的底面具有至少一个孔；所述多个叶片以平行对准的方式连接，且使 所述孔定位成允许蒸汽和冷凝物经过所述孔。
19、 根据权利要求18所述的冷凝器芯体，其中，所述孔包括至少一 个下垂簧片。
20、 根据权利要求19所述的冷凝器芯体，其中，蒸汽经过所述孔会引起所述腔室的所述底面振动。
21、 根据权利要求18所述的冷凝器芯体，其中，所述多个叶片通过形成在两个相邻叶片之间的连接界面连接。
22、 一种冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所 述叶片通过布置在两个相邻叶片之间的一个或多个隔环平行地连接；每 个所述叶片均包括一个或多个形成在所述隔环内部的腔室，所述一个或多个腔室的底面具有至少一个孔，所述多个叶片的所述腔室对准以允许 蒸汽和冷凝物经过所述孔。
23、 根据权利要求22所述的冷凝器芯体，其中所述腔室的所述底面 与所述叶片的其余部分是一体的。
24、 一种冷凝器芯体部件，该部件包括在其中一体地形成有至少一 个腔室的大致平坦的叶片，所述腔室的底面具有至少一个允许蒸汽和冷 凝物经过的孔。
25、 根据权利要求24所述的部件，其中，所述孔包括至少一个下垂
26、根据权利要求25所述的部件，其中，蒸汽经过所述孔会引起所 述腔室的所述底面振动。
27、 一种散热系统，该散热系统包括(a) 蒸发器；(b) 冷凝器，该冷凝器包括(i) 冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所述叶 片通过形成在两个相邻叶片之间的连接界面沿着所述冷凝器芯体的纵向 轴线以一个位于另一个上方的方式连接；每个所述叶片均包括一个或多 个一体地形成在其中的冷凝腔室；所述多个叶片对准成使每个所述叶片 的所述一个或多个冷凝腔室的底面布置在位于紧下方的一个所述叶片的 所述一个或多个冷凝腔室的上方，从而形成平行于所述冷凝器芯体的所述 纵向轴线的一个或多个相交换列；所述一个或多个冷凝腔室中的每一个 均具有位于其所述底面上的一个或多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过；(ii) 输入界面；和(iii) 输出界面；以及(c) 一个或多个导管，所述导管通过所述输入界面和所述输出界面 连接在所述蒸发器和所述冷凝器之间。
28、 根据权利要求27所述的散热系统，其中，所述输入界面是设置在所述冷凝器芯体的上端的上方并气密密封到所述冷凝器芯体的上端的 输入歧管，所述输入歧管包括蒸汽入口和一个或多个蒸汽出口，每个所述蒸汽出口设置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所 述上端处的一个冷凝腔室的上方；且所述输出界面是设置在所述冷凝器 芯体的下端的下方并气密密封到所述冷凝器芯体的下端的输出歧管，所 述输出歧管包括冷凝物出口和一个或多个冷凝物入口，每个所述冷凝物 入口布置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所述下端 的一个冷凝腔室的下方。
29、 根据权利要求28所述的散热系统，该散热系统还包括位于所述 冷凝器芯体附近的风扇，用于向所述冷凝器芯体提供周围空气流通。
30、 根据权利要求27所述的散热系统，其中，所述蒸发器包括液体 锅炉和由绝热材料制成的外壳。
31、 一种散热系统，该散热系统包括(a) 蒸发器；(b) 冷凝器，该冷凝器包括(i) 冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所述叶 片通过一个或多个布置在两个相邻叶片之间的隔环沿着所述冷凝器芯体 的纵向轴线以一个位于另一个上方的方式连接；每个所述叶片均包括一 个或多个形成在所述隔环内部的冷凝腔室；所述多个叶片对准成使每个 所述叶片的所述一个或多个冷凝腔室布置在位于紧下方的一个所述叶片 的所述一个或多个冷凝腔室的上方，从而形成平行于所述冷凝器芯体的 所述纵向轴线的一个或多个相交换列；所述一个或多个冷凝腔室中的每 一个均具有位于其底面上的一个或多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过；(ii) 输入界面；禾口(iii) 输出界面；以及(c) 蒸汽导管，该蒸汽导管具有连接至所述蒸发器的第一端和连接 至所述冷凝器的所述输入界面的第二端；以及(d) 冷凝器导管，该冷凝器导管具有连接至所述冷凝器的所述输出 界面的第一端和连接至所述蒸发器的第二端。
32、 根据权利要求31所述的散热系统，其中，所述输入界面是设置 在所述冷凝器芯体的上端的上方并气密密封到所述冷凝器芯体的上端的输入歧管，所述输入歧管包括所述蒸汽入口和一个或多个蒸汽出口，每 个所述蒸汽出口设置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体的所述上端处的一个冷凝腔室的上方；且所述输出界面是设置在所述冷 凝器芯体的下端的下方并气密密封到所述冷凝器芯体的下端的输出歧 管，所述输出歧管包括所述冷凝物出口和一个或多个冷凝物入口，每个 所述冷凝物入口布置在所述一个或多个冷凝腔室中位于所述冷凝器芯体 的所述下端处的一个冷凝腔室的下方。
33、 根据权利要求31所述的散热系统，该散热系统还包括位于所述 冷凝器芯体附近的风扇，用于向所述冷凝器芯体提供周围空气流通。
34、 根据权利要求31所述的散热系统，其中，所述蒸发器包括液体 锅炉和由绝热材料制成的外壳。
35、 根据权利要求31所述的散热系统，其中，所述液体锅炉为具有 微孔表面的金属锅炉板。
36、 一种计算机系统，该计算机系统包括(a) 外壳；(b) 包括中央处理单元(CPU)以及输入界面和输出界面的主板；(c) 布置在所述外壳内的风扇；和(d) 散热系统，该散热系统包括蒸发器、冷凝器和气密地密封于其 中的冷却剂，所述冷凝器包括-冷凝器芯体，该冷凝器芯体包括多个大致平坦的叶片，所述多个叶 片中的每个均具有至少一个一体地形成在其中的腔室，所述腔室的底面 具有至少一个孔；所述多个叶片以平行对准的方式连接，且使所述孔定位成允许蒸汽和冷凝物经过所述孔；输入界面和输出界面；并且所述蒸发器包括蒸发器外壳和锅炉板，所述锅炉板与所述计算机的 发热元件直接接触。
37、 根据权利要求36所述的计算机系统，其中，所述发热元件是所 述主板的所述CPU。
38、 根据权利要求36所述的计算机系统，其中，所述发热元件包括 存储控制器、存储器芯片、图形处理器或能源芯片。
全文摘要
一种冷凝器，其包括冷凝器芯体、与该冷凝器芯体连接的输入歧管和输出歧管。冷凝器芯体具有叶片穿过式结构，通过连接界面将多层薄金属叶片以一个位于另一个上方的方式堆叠或通过两个相邻叶片之间的隔环将多层薄金属叶片连接而形成所述结构。每层叶片包括一个或多个冷凝腔室，其中腔室的底面与叶片的其余部分是一体的。叶片被对准以使每个叶片的一个或多个冷凝器腔室位于在紧下方的叶片的一个或多个冷凝腔室的上方，从而形成一个或多个相交换列。每个冷凝腔室在其底面上均具有一个或多个孔，从而允许蒸汽和冷凝物经过并使腔室底面发生振动。还公开了一种利用该叶片穿过式冷凝器的散热系统，以及利用该散热系统的计算机系统。
文档编号F02G3/00GK101283177SQ200680035959
公开日2008年10月8日 申请日期2006年7月28日 优先权日2005年7月30日
发明者保罗·西尔弗斯坦 申请人:艾提丘克事业有限责任公司