CN103189708A - 环形热管以及利用该环形热管的电子设备 - Google Patents

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Abstract

一种环形热管，利用蒸汽管以及液管将蒸发器和冷凝器连接成环状，其中，上述蒸发器利用来自发热体的热量使工作流体气化，上述冷凝器使气化的工作流体冷凝，具有：槽，其配置于使在上述冷凝器冷凝的工作液循环的上述液管上，用于容置上述工作液；连接管，其连接上述槽和上述蒸发器，来将上述工作液供给至上述蒸发器；旁通管，在重力方向上，其配置于上述连接管的上方，用于连接上述蒸发器和上述槽；上述旁通管将在上述环形热管工作时产生于上述蒸汽器内的蒸汽泡向上述槽排出。

Description

环形热管以及利用该环形热管的电子设备
技术领域
本发明涉及环形热管以及利用该环形热管的电子设备。
背景技术
作为用于冷却各种发热体的装置，已知如图1A所示的环形热管（例如参照专利文献1以及2）。环形热管是将蒸发器110和冷凝器130通过液管112以及蒸汽管113连接成环状来使工作流体循环的冷却机构。如图1B所示，使蒸发器110接触CPU等发热体120，利用来自发热体120的热量使蒸发器110内的工作液105气化，由此对发热体120进行冷却。在蒸发器110中产生的工作流体的蒸汽103由蒸汽管113送至冷凝器130，并在冷凝器130中液化。成为液体状态的工作流体容置于贮槽125中，并向蒸发器110供给该工作流体。
很多电子部件等的发热体120像LSI封装体所代表的那样大多具有平面型的形状，因此优选作为受热部的蒸发器110也做成容易与发热体120紧贴的平面型。另外，为了提高环形热管的冷却性能，使蒸发器110的内部容积大是有效的，但是当考虑到电子设备的小型化、轻型化时，需要使蒸发器110的形状尽量紧凑。针对该相反的要求，不仅外形紧凑而且能够使内部容积大的形状是平面型，从该点来说，也优选为平板型蒸发器。
在平板型蒸发器110的蒸发器壳体111的内部热粘接配置有多孔体的芯部115，并且通过芯部115的毛细管力来驱动工作液105。为了使含浸在芯部115中的工作液105高效地气化，还提出了如下的结构：在平板型的蒸发器壳体111的内部并排有多个芯部115，从而使芯部115和蒸发器壳体111的接触面积增加（例如参照专利文献3）。
但是，若来自发热体120的热量容易传到流入蒸发器110的工作液105中，则如图1B的循环所示，工作液105到达芯部115之前沸腾而产生气泡101。尤其，在小型化、薄型化的平板型蒸发器的情况下，由于发热体120和工作液105之间的距离变近，因此容易产生气泡101。气泡101阻碍工作液105流入蒸发器110中，并且如图1C所示，阻碍芯部115的毛细管力。在工作液105侧不存在蒸汽泡101的情况下，朝向蒸汽侧的毛细管力（参照箭头116）作用于构成芯部115的多孔体，由此工作液105恰当地被吸至蒸汽侧。但是，在工作液105中产生了气泡101的情况下，如图中的朝上的箭头和朝下的箭头所示，表面张力在芯部115的蒸汽侧和工作液侧抵消，由此毛细管力不起作用。结果，工作液105的循环变得不流畅或者循环停止，从而使环形热管的冷却性能降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-218887号公报
专利文献2：日本特开2005-147625号公报
专利文献3：日本特开2009-115396号公报
发明内容
发明所要解决的问题
通常平板型的蒸发器与圆筒型蒸发器比较时，工作液的流入口狭窄，且容易在内部积存蒸汽泡。发明人等发现了如下问题，即，在将平板型蒸发器110垂直地利用的情况下或者利用环形热管对多核CPU进行冷却的情况下，因热泄漏（heat leak）引起的气泡的问题更严重。
因此，本发明的目的在于提供如下的环形热管，即，从流入蒸发器的工作液中除去因热泄漏引起的蒸汽泡，来高效地向蒸发器内供给工作液，从而能够防止气泡堵塞。
用于解决问题的手段
为了达到上述的目的，本发明的一个方面的环形热管，利用蒸汽管以及液管将蒸发器和冷凝器连接成环状而成，其中，上述蒸发器利用来自发热体的热量使工作流体气化，上述冷凝器使气化的工作流体冷凝，
具有：
槽，其配置于使在上述冷凝器冷凝的工作液循环的上述液管上，用于容置上述工作液，
连接管，其连接上述槽和上述蒸发器，来将上述工作液供给至上述蒸发器，
旁通管，其用于连接上述蒸发器和上述槽，而且在重力方向上，该旁通管配置于上述连接管的上方；
上述旁通管使在上述环形热管工作时产生于上述蒸汽器内的蒸汽泡向上述槽排出。
另一方面，提供利用了环形热管的电子设备。这样的电子设备具有：
基板，其沿着重力方向配置，
电子部件，其配置在上述基板上，
环形热管，其用于冷却上述电子部件；
上述环形热管具有：
蒸发器，其与上述电子部件接触，并且该蒸发器的与上述电子部件的接触面与上述重力方向平行，
槽，其通过连接管与上述蒸发器相连接，并且经由上述连接管向上述蒸发器供给液相的工作流体，
旁通管，其用于连接上述蒸发器和上述槽，而且在上述重力方向上，该旁通管位于上述连接管的上方；
在上述环形热管工作时产生于上述蒸发器内的蒸汽通过上述旁通管排出至上述槽。
另一方面，电子设备具有：
基板，配置有多个电子部件，
环形热管，用于冷却多个上述电子部件；
上述环形热管具有：
多个蒸发器，针对多个上述电子部件分别配置，
共用槽，其通过分别与多个上述蒸发器中的各个蒸发器相对应的连接管来分别与多个上述蒸发器中的各个蒸发器连接，用于向各个上述蒸发器供给液相的工作流体，
旁通管，其用于将多个上述蒸发器中的各个蒸发器分别与上述共用槽相连接，而且在上述重力方向上，该旁通管位于上述连接管的上方；
在上述环形热管工作时产生于各个上述蒸发器内的蒸汽通过对应的上述旁通管排出至上述共用槽。
发明的效果
根据上述的结构，除去在环形热管工作时因热泄漏而产生的蒸汽泡，来消除气泡堵塞的问题，从而能够高效地向蒸发器内供给工作液。结果，环形热管的工作稳定，并且冷却性能提高。利用了这样的环形热管的电子设备也被稳定地进行冷却，因此这样的电子设备能够稳定地发挥功能。
附图说明
图1A是示出现有的环形热管的整体结构的概略俯视图。
图1B是示出在图1A的环形热管中使用的蒸发器的结构的图，是沿着工作流体流动的方向剖开的概略剖视图。
图1C是用于说明现有的环形热管中的蒸汽泡的问题的示意图。
图2A是将通常的环形热管垂直配置来应用的情况下的概略结构图。
图2B是用于说明垂直配置的环形热管中的蒸汽泡的问题的图。
图2C是用于说明垂直配置的环形热管中的蒸汽泡的问题的图。
图3是示出第一实施例的环形热管的主要部分的结构的图。
图4A是用于说明第一实施例的环形热管的动作的图。
图4B是用于说明第一实施例的环形热管的动作的图。
图4C是用于说明第一实施例的环形热管的动作的图。
图5是将第一实施例的环形热管应用于垂直型的配置的情况下的整体结构图。
图6A是示出在图5的环形热管中使用的蒸发器和与蒸发器相连接的管结构的图，是沿着工作液流动的方向剖开的剖视图。
图6B是沿着图6A的D-D'截面剖开的蒸发器的配置结构图。
图7是示出第一实施例的效果的曲线图。
图8A是在达到第二实施例的环形热管的过程中考虑的结构图。
图8B是第二实施例的环形热管的整体结构图。
图9是示出第二实施例的环形热管的主要部分的图。
图10A是用于说明第二实施例的环形热管的动作的图。
图10B是用于说明第二实施例的环形热管的动作的图。
图10C是用于说明第二实施例的环形热管的动作的图。
图11是示出第二实施例的环形热管的整体结构的立体图。
图12是示出第二实施例的效果的曲线图。
具体实施方式
第一实施例
在第一实施例中，作为基本形，对利用环形热管冷却单一的发热体的情况即环形热管的循环路径与单一的蒸发器连接的情况进行说明。环形热管也可以应用于垂直的配置结构。图2A示出将通常的环形热管直接应用于垂直的配置结构的情况下的结构例。在刀片式服务器（blade server）或立式台式电脑等中，在筐体内垂直（与重力方向G平行）地安装印刷板40的情况多。在该情况下，为了冷却印刷板40上的CPU（发热体）20，平板型蒸发器10也被垂直地配置。由于难以将贮槽25与CPU20相邻地配置在印刷板40上，因此蒸发器10和贮槽25之间由连接管14连接。
在这样将通常的环形热管直接垂直地配置的情况下，如图2B那样，假设为了增加蒸发面积而在平板型蒸发器10的内部配置两个芯部115a、115b。当来自CPU20的发热量增加时，除了芯部15a、15b的蒸发面（芯部15a、15b和蒸发器10的内壁之间的接触面）之外，在蒸发器10的工作液侧也产生因热泄漏引起的蒸汽（或者气泡）103。在该情况下，蒸汽泡103没有去处，蒸汽滞留于上侧的芯部15b的内侧（参照箭头A）。
如图2C所示，若上述的滞留继续下去，则不向蒸汽器10的上侧供给工作液5，上侧的芯部15b容易干燥（dry-out）。另外，积存在蒸发器10内的蒸汽泡101要在连接管14中倒流，因此阻碍工作液5流入蒸发器10中。
在圆筒型的蒸发器的情况下，在蒸发器的附近配置圆筒形的贮槽，并利用大直径的连接管连接蒸发器和贮槽，从而能够在不阻碍工作液105的流动的情况下将气泡排出至贮槽侧。但是，在薄的平板型蒸发器10的情况下，不能利用大直径的连接管连接贮槽25。另外，如图2A那样，在蒸发器10和贮槽25分离配置的情况下，连接管14的设计进一步受限制，从而难以除去堵塞连接管14的蒸汽泡。
这样，在环形热管配置于垂直方向的情况或蒸发器和贮槽分离配置的情况下，因热泄漏引起的蒸汽的问题会严重。因此，在实施例中，为了消除蒸汽堵塞的问题，采用图3至图5所示的结构。图3是示出第一实施例的环形热管的主要部分的概略剖视图，图4A至图4C是用于说明图3的主要部分的动作的图，图5是应用了图3的结构的环形热管的整体结构图。
环形热管1（参照图5）包括蒸发器10和冷凝器30，该蒸发器10和冷凝器30通过液管12以及蒸汽管13连接成环状，其中，上述蒸发器10利用来自CPU等发热体20的热量使工作流体气化，上述冷凝器30使气化的工作流体冷凝。在将冷凝器30所冷凝的液相的工作流体（工作液）供给至蒸发器10的液管12上设置有贮槽25。从贮槽25经由连接管14向蒸发器10供给工作液。蒸发器10是平板型蒸发器，为了对安装在垂直配置的印刷板40上的CPU20进行冷却，蒸发器10也垂直地配置。
在环形热管1中，在从重力方向G观察时的连接管14的上方设置有旁通管18，该旁通管18用于连接蒸发器10和贮槽25。旁通管18是在环形热管1动作时将滞留于蒸发器10内部的蒸汽泡向贮槽25排出的管。通过配置于连接管的上方的旁通管18，将在蒸发器10的内部产生的高温的蒸汽向低温侧的贮槽25放掉。由此，恰当地维持工作液从连接管14向蒸发器10的流动动作，防止分割为两个部分的芯部15a、15b中的一侧（上侧）的芯部15b干燥的情况。
参照图4A至图4C，对利用旁通管18排出蒸汽泡的动作进行说明。如图4A所示，在产生蒸汽泡之前，例如在从CPU20（参照图5）传递到蒸发器10的热量还不足以使供给至蒸发器10内的工作液5直接蒸发的期间，在与蒸发器10的内壁紧贴的芯部15中浸透的工作液5，在蒸发器10的内壁吸收从CPU20传来的热量并气化。气化的工作液的蒸汽从未图示的沟槽向蒸汽管13排出。此时，工作液5静止在旁通管18的内部或者向蒸发器10的方向流动。
然后，如图4B所示，当来自CPU20的发热量增加时，不仅在蒸发器10的内壁使浸透于芯部15中的工作液5蒸发，而且向从连接管14供给至蒸发器10内的工作液5也传递泄漏的热量。由于该热泄漏，在蒸发器10的内部（芯部15的内侧）的工作液5中也产生高温的蒸汽103。如图4C所示，该蒸汽103通过设置于连接管14的上方的旁通管18，向低温侧的贮槽25排出。排出至贮槽25中的蒸汽在贮槽25的液面凝集并恢复液相。在这期间，通过连接管14的工作液5的流动不受阻碍，而被供给至蒸发器10。另外，由于滞留于蒸发器10内的气泡排出，因此也能够避免滞留于蒸发器10内部的气泡阻碍芯部15的毛细管力。因此，即使在将芯部15分割为两个部分来配置的情况下，也能够确保工作液浸透于上侧的芯部15b中，从而能够防止上侧的芯部15b干燥。
旁通管18是为了确保工作液正常地从连接管14流入蒸发器10中而将蒸发器10内的蒸汽（气泡）排出的管，因此优选旁通管18的直径是在能够形成蒸汽的流路的范围内尽量不占空间的大小。另外，优选在蒸发器10内产生的高温的蒸汽在到达贮槽25为止的期间其温度下降一定程度。根据这样的观点，将旁通管18的内径设定为小于连接管14的内径。
在图3至图5的例子中，将垂直配置的环形热管1作为例子对蒸汽堵塞的消除进行了说明，但是在水平配置的情况下，即，即使在水平放置的CPU等发热体上配置平板型的蒸发器的情况下，在利用细的连接管连接贮槽和蒸发器时也会产生同样的气泡堵塞的问题（阻碍芯部的毛细管力和气泡向连接管倒流的问题）。在该情况下，也能够通过在连接管的上方设置旁通管，来解决气泡堵塞的问题。
接着，参照图5、图6A以及图6B，对第一实施例中的环形热管1的具体的结构例进行说明。图6A是沿着蒸发器10的工作流体流动的方向剖开的纵向剖视图，图6B是示出从图6A的D-D'截面观察时的蒸发器10的配置结构的图。蒸发器10的主体壳11由无氧铜制作。就主体壳11的平面形状而言，外形大小是一边为40mm的正方形，并且主体壳11的厚度（t）为8mm。这样的小型、薄型的形状适用于安装到服务器或个人电脑等高密度安装的计算机内的发热体（CPU）20上。
在主体壳11的内侧排列形成有两个卵（椭圆）形的开口孔11A。开口孔11A的长半径为18mm，短半径为6mm。在两个开口孔11A的内部分别插入有树脂制成的芯部（多孔体）15a、15b。芯部15a、15b的尺寸制作成，短半径方向的大小以及长半径方向的大小都比开口孔11A的尺寸大100～200μm。芯部15a、15b的长度（L）大约为30mm。由PTFE（聚四氟乙烯）制成的多孔体构成芯部15a、15b来使芯部15a、15b具有弹性，由此将芯部尺寸设定成稍微大于主体壳11的开口孔11A，从而能够使芯部15a、15b紧贴在主体壳11的内壁上。树脂芯部15a、15b的平均多孔径大约为2μm，孔隙率大约为40%。树脂芯部15a、15b呈椭圆型的杯那样的形状，在芯部15a、15b的内侧形成有高度为2mm且宽度为14mm的截面为卵形的空间17a、17b。该空间17a、17b成为工作液的通路，液相的工作流体5从连接管14经由树脂制成的分流器19流入蒸发器10内。在芯部15a、15b分别与金属的主体壳11接触的接触面，形成有由多个槽（深度1mm×宽度1mm）构成的沟槽16a、16b。在各槽的表面产生蒸汽，并且产生的蒸汽通过槽从蒸发器10排出，并到达蒸汽管13。
树脂制成的分流器19设置于金属制成的主体壳11的内部，以便不在分流器19与树脂制成的芯部15a、15b之间产生间隙。树脂制成的分流器19例如为由MC尼龙制成。分流器19使从连接管14流入的液相的工作流体5不从分流器19向外部泄漏，而将该工作流体5分配到树脂制成的芯部15a、15b中。通过设置树脂制成的分流器19，能够期待难以向流入蒸发器10的液相的工作流体5传递热量的绝热效果。
贮槽25是高度为20mm、宽度为30mm（垂直方向）、长度为60mm、壁厚为1mm的箱型的铜制品。将该贮槽25设置在从蒸发器10离开100mm的液管12上。连接蒸发器10和贮槽25的连接管14、连接贮槽25和冷凝器30的液管12、蒸汽管13以及冷凝器30的配管全部使用了外径为Φ4mm、内径为Φ3mm的铜管。
旁通管18以使蒸发器10的工作液侧（插入有分流器19的位置）和贮槽25连通的方式安装。就旁通管18与连接管14之间的位置关系而言，在将环形热管1安装到电子设备上时，在重力方向上旁通管18位于连接管14的上方。旁通管18是外径为Φ2mm、内径为Φ1mm的铜制成的细管。由此，消除气泡堵塞的问题，除此之外，来自蒸发器10且通过旁通管18的高温的蒸汽，在到达贮槽25之前其温度降低，从而也能够起到防止贮槽25内的工作液5的温度上升的效果。
在如上述那样组装蒸发器10和贮槽25之后，将蒸汽管13、设置有散热片的冷凝器30以及液管12进行焊接，从而连接成环状，并在内部封入了工作流体。从蒸汽管13到冷凝器30、液管13、贮槽25为止的全长大约为900mm。在第一实施例中，使用n—戊烷作为工作流体，但是也可以将水、乙醇、R141B、丙酮、丁烷、氨等作为工作流体来进行封固。
在将蒸发器10安装到电子设备内的发热部件（CPU）20上时，隔着热润滑脂（例如，由科斯莫（COSMO）石油公司制造的W4500等）21，利用压紧部件（未图示）进行螺纹固定来进行安装。在图5的例子中，应用环形热管1的电子设备是塔型台式计算机，在筐体（未图示）内部垂直地安装有印刷板40。
为了确认第一实施例的效果，利用环形热管1对以图5的配置结构在印刷板40上安装的最大发热量为100W的CPU20进行冷却，并测定了传热阻力的变化。在环形热管1的动作中，从风扇（未图示）向冷凝器30的散热片吹送空气来促进了冷却。由于风扇，通过散热片的热空气直接被放出至筐体外。作为比较例，试制了除了不在蒸发器10和贮槽25之间设置旁通管18之外都与第一实施例相同的结构的环形热管，并通过同样的冷却方法测定了冷却功能。
图7是用于比较第一实施例的环形热管1和现有结构的环形热管的冷却功能的曲线图。曲线图的横轴表示CPU20的发热量[W]，纵轴表示传热阻力[℃/W]。传热阻力是每当CPU20的发热量的变化时测定蒸发器10和冷凝器30的平均温度并将两者的温度差除以发热量而得的值。在没有设置旁通管18的现有结构的环形热管的情况下，在CPU20的发热量为30W时热阻力开始上升，在58W时蒸发器10干燥，由此CPU20的温度急剧上升。另一方面，在设置有第一实施例的旁通管18的环形热管1的情况下，在CPU20的发热量到达90W之前热阻力不会急剧上升，从而能够稳定地对CPU20进行冷却。
这样，通过采用第一实施例的结构，即使在将平板形状的蒸发器10垂直配置来使用的情况下，也能够使环形热管1正常地工作，并且能够维持较高的冷却性能。另外，由于第一实施例的环形热管1能够稳定地对电子设备进行冷却，因此能够实现电子设备的稳定动作。而且，即使在环形热管1中将蒸发器10做成小型·薄型化，也不阻碍工作液的循环，因此即使对在高密度安装计算机中安装的高发热的电子部件进行冷却时，也能够维持高的设计自由度。
此外，在第一实施例中，将平板型蒸发器的与发热体接触的接触面配置于重力方向G上的垂直型配置作为例子进行了说明，但是也可以适用于如图1B那样在水平放置的发热体上配置平板型蒸发器来进行冷却的结构中。在该情况下，也在从贮槽向蒸发器供给工作液的连接管的重力方向上的上方设置旁通管，从而将在动作时在蒸发器内产生的蒸汽泡高效地排出至贮槽中。根据该结构，能够防止在水平放置的蒸发器内部产生的气泡堵塞和毛细管力的阻碍。
在第一实施例中，向冷凝器30的散热片吹送空气来促进了冷却，但是也可以通过将冷凝器部30浸渍于冷却至室温以下的液体中等的液冷方式来进行冷却。另外，旁通管并不限定于铜制品，也可以由铜合金、铝、铝合金等热导率高的材料构成。
第二实施例
接着，对第二实施例的环形热管进行说明。在第二实施例中，将环形热管应用于多核CPU基板的冷却。在大型计算机的情况下，为了实现高性能而设置多个CPU成为主流。在利用环形热管对多个电子部件进行冷却的情况下，可以考虑如下结构，即，如图8A所示，按照电子部件20的数量配置多个蒸发器10，针对每个蒸发器10设置贮槽25。但是，若在附近设置与发热体20的数量相当的数量的贮槽25，则明显阻碍设计自由度。尤其，在对要求小型·高密度安装的电子设备内的元件进行冷却时，确保贮槽25用的空间成为瓶颈。这是因为，通常，在计算机内发热量最大的电子部件为CPU，CPU的周围是为了避免电信号的延迟并维持高性能而最要求高密度安装的部分。
因此，采用如下的配置结构，即，如图8B的环形热管2那样，在从CPU等发热体分离的位置配置共用的贮槽25并通过连接管14向各蒸发器10供给工作液。在将现有的环形热管直接扩展到多核CPU的情况下，由于电子设备内部的布局的关系，通过直径小的连接管14连接各蒸发器10和与各蒸发器10分离的贮槽25，因此因蒸汽泡阻碍冷却性能的问题显著。这是因为，由于在蒸发器10内产生的气泡，工作液不能顺利地从贮槽25供给至蒸发器10，在各蒸发器10中会产生芯部干燥的问题。相对于此，在第二实施例中，通过连接管14将各蒸发器10连接在共用的贮槽25上，并且在重力方向上观察时，在连接管14的上方设置旁通管18，从而从各蒸发器10向贮槽25排出蒸汽。根据该结构，能够消除在各蒸发器10中产生的蒸汽堵塞的问题，从而能够恰当地维持向蒸发器10供给工作液的动作。
图9是示出第二实施例的环形热管2的主要部分的概略结构图。在图9中，示出了与贮槽25相连接的多个蒸发器10中的一个蒸发器10。在水平方向（即，与重力方向垂直的方向）上放置的CPU等发热体20的上面配置蒸发器10，蒸发器10的底面为与CPU20接触的接触面。在连接管14的重力方向G上的上侧设置有旁通管18。旁通管18例如连接在蒸发器10的与CPU20接触的接触面相反的一侧的面（上面）上。与第一实施例同样地，旁通管18的内径小于连接管14的内径，以使高温的蒸汽在到达贮槽25的期间其温度下降一定程度。
图10A至图10C是用于说明在环形热管2动作时向贮槽25排出蒸汽的动作的图。首先，如图10A所示，在产生蒸汽泡之前，例如在从CPU20传递至蒸发器10的热量还不足以使供给至蒸发器10内的工作液5直接蒸发的期间，在与蒸发器10的内壁紧贴的芯部15中浸透的工作液5吸收来自CPU20的热量而气化，并通过未图示的沟槽向蒸汽管13排出。此时，工作液5静止在旁通管18的内部或者向蒸发器10的方向流动。
然后，如图10B所示，当来自CPU20的发热量增加时，不仅在蒸发器10的内壁使浸透于芯部15中的工作液5蒸发，而且向从连接管14供给至蒸发器10内的工作液5也传递泄漏的热量。由于该热泄漏，在蒸发器10的内部（芯部15的内侧）的工作液5中产生气泡，在蒸发器10的内部产生蒸汽103。
如图4C所示，在蒸发器10内产生的高温的蒸汽103通过旁通管18向低温侧的贮槽25排出。排出至贮槽25中的蒸汽在贮槽25的液面凝集而恢复液相。通过这样的排出蒸汽的动作，工作液5从连接管14向蒸发器10流动的动作不受阻碍。另外，也能够避免滞留于蒸发器10内的气泡对芯部15的毛细管力的阻碍。
图11是第二实施例的环形热管2的整体结构图。作为冷却对象的计算机为平置型的机架式服务器（rack mount server），在筐体（未图示）的内部水平地安装有印刷电路布线板40。利用第二实施例的环形热管2，对在印刷电路布线板40上安装的四个CPU20（每一CPU的最大发热量为100W）进行冷却。
在各CPU20上分别以与各CPU20接触的方式配置蒸发器10，从而对对应的CPU20进行冷却。在图11的例子中，多个蒸发器10在循环系统中并列配置，各蒸发器10的蒸汽出口通过Cu制成的蒸汽管（外径为6mm、内径为5mm）13集合在一起，并到达冷凝器30的入口。就冷凝器30而言，在Cu制成的冷凝管上铆接安装有铝制成的散热片（厚度为0.1mm、间距为1.5mm）。冷凝器30的出口和贮槽25通过Cu制成的液管（外径为3mm、内径为2mm）相连接。贮槽25和各蒸发器10通过用于供给工作液的连接管14相连接，并且通过用于排出蒸发器10内的蒸汽的旁通管18相连通。各蒸发器10的内部结构，如参照图6A以及图6B在第一实施例中说明的那样，在此省略说明。
贮槽25是高度为25mm、宽度为120mm、长度为50mm、壁厚为0.5mm的箱型的槽，其由SUS制造。通过长度为100～150mm的连接管14（外径为5mm、内径为4mm）以及旁通管18，来连接该贮槽25和4个蒸发器10中的各蒸发器10。旁通管18使各蒸发器10的工作液侧（工作液的流入侧）和贮槽25相连通。就旁通管18与连接管14之间的位置关系而言，与第一实施例同样地，在将环形热管2安装到电子设备上时，在重力方向上旁通管18位于连接管14的上方。旁通管18是外径为Φ2mm、内径为Φ1mm的铜制成的细管，但是也可以由铜合金、铝、铝合金等构成。由此，来自蒸发器且通过旁通管18的高温的蒸汽，在到达贮槽25之前其温度降低，从而能够起到防止不必要地使贮槽25内的工作液5的温度上升的效果。
在如上述那样组装多个蒸发器10和贮槽25之后，将蒸汽管13、设置有散热片的冷凝器30以及液管12进行焊接，从而连接成环状，并在内部封入工作流体。从蒸汽管13到冷凝器30、液管12、贮槽25为止的全长大约为900mm。在第二实施例中，使用n—戊烷作为工作流体，但是也可以将水、乙醇、R141B、丙酮、丁烷、氨等作为工作流体来进行封固。
在将蒸发器10安装到CPU20上时，隔着热润滑脂（例如，科斯莫（COSMO）石油公司制造的W4500等），利用压紧部件进行螺纹固定（带弹簧）来进行安装。环形热管2的冷凝器30通过向散热片吹送来自风扇35的空气来进行冷却。利用风扇，将通过散热片的热量放出至筐体（未图示）的外部。或者，也可以通过将冷凝器30浸渍于冷却至室温以下的液体中等的液冷方式来进行冷却。
为了验证通过上述的方法制作的环形热管2的冷却效果，将环形热管2安装到作为冷却对象的机架式服务器上，并测定了各CPU的内部温度。作为比较例，试制了除了不在蒸发器10和贮槽25之间设置旁通管18之外以相同的结构扩展到多核CPU上的环形热管，并进行了同样的测定。
图12是示出第二实施例的环形热管2的冷却效果的曲线图。示出了在使服务器动作并使环形热管2工作的情况下实际测量四核CPU的温度来作为时间的函数的结果。在作为比较例未设置旁通管18的环形热管的情况下，工作流体不开始其循环，四个CPU的温度都超过60℃并继续上升，因此终止了实验。另一方面，在第二实施例的环形热管2的情况下，在四个CPU都不产生异常的温度上升，而能够在稳定的温度下继续动作。这证实了工作流体5稳定地在环形热管2内循环。四个CPU的温度不同是因为各CPU的工作状态不同，无论是哪个CPU都在大致恒定的温度下稳定地动作。
这样，根据第二实施例的环形热管2，即使在从蒸发器10分离的位置设置贮槽的情况下，也能够维持环形热管2的正常的动作。另外，由于能够在从各蒸发器10分离的位置设置贮槽25，因此电子设备内的印刷电路布线板的布局设计会变得容易，从而能够实现电子设备的高性能。而且，不产生蒸汽堵塞而能够对多个发热体10同时进行冷却。这样第二实施例的环形热管2适用于向CPU的多核化发展的计算机的冷却。
此外，在第二实施例中，将对水平配置的CPU进行冷却的平板型蒸发器作为例子进行了说明，但是也能够适用于将多核CPU如第一实施例那样垂直配置的结构。在该情况下，将各蒸发器10配置于高度与共用贮槽25的高度相同的位置或者高度比共用贮槽25的高度低的位置，并且将连接各蒸发器10和贮槽25之间的旁通管配置于比贮槽25高的位置。而且，还能够将第二实施例的环形热管2应用于利用圆筒型蒸发器对多核CPU进行冷却的情况。在该情况下，将各圆筒型蒸发器分别与分离的共用的贮槽相连接，因此在因安装密度和布局的关系而要求用直径小的连接管连接的情况下，能够有效地消除蒸汽堵塞的问题。
在箱体中容置安装有多核CPU的印刷电路布线板并如图11所示那样安装了环形热管2的情况下，能够提供平置型的机架式服务器等电子设备。另外，虽然未图示，但是图11所示的与多核CPU对应的环形热管，也可以是在各蒸发器10的内部水平地排列有分割为两个以上的多孔体的芯部的结构。
产业上的可利用性
本发明的环形热管能够适用于电子设备等各种发热体的冷却装置上。
附图标记的说明
1、2 环形热管
5 工作流体
10 蒸发器
11 蒸发器主体壳
12 液管
13 蒸汽管
14 连接管
15、15a、15b 芯部
18 旁通管
20 发热体（电子设备）
25 贮槽
40 印刷电路布线板

Claims (12)

1.一种环形热管，利用蒸汽管以及液管将蒸发器和冷凝器连接成环状而成，其中，上述蒸发器利用来自发热体的热量使工作流体气化，上述冷凝器使气化的工作流体冷凝，其特征在于，
具有：
槽，其配置于使在上述冷凝器冷凝的工作液循环的上述液管上，用于容置上述工作液，
连接管，其连接上述槽和上述蒸发器，来将上述工作液供给至上述蒸发器，
旁通管，其用于连接上述蒸发器和上述槽，而且在重力方向上，该旁通管配置于上述连接管的上方；
上述旁通管使在上述环形热管工作时产生于上述蒸汽器内的蒸汽泡向上述槽排出。
2.根据权利要求1所述的环形热管，其特征在于，
上述蒸发器是平板型蒸发器，上述蒸发器的与上述发热体接触的接触面与上述重力方向平行。
3.根据权利要求2所述的环形热管，其特征在于，
在上述蒸发器的内部，分割为两个以上的多孔体在与上述重力方向垂直的方向上延伸设置。
4.根据权利要求1所述的环形热管，其特征在于，
上述旁通管的内径小于上述连接管的内径。
5.根据权利要求1所述的环形热管，其特征在于，
上述旁通管由铜、铜合金、铝、铝合金中的某一种材料构成。
6.根据权利要求1所述的环形热管，其特征在于，
上述蒸发器配置有多个，多个上述蒸发器中的各个蒸发器分别通过对应的上述连接管与上述槽相连接，并且多个上述蒸发器中的各个蒸发器分别通过对应的上述旁通管与上述槽相连接。
7.根据权利要求6所述的环形热管，其特征在于，
各个上述旁通管的内径小于与对应的蒸发器相连接的连接管的内径。
8.根据权利要求6所述的环形热管，其特征在于，
多个上述蒸发器中的各个蒸发器的与上述发热体接触的接触面，与上述重力方向垂直。
9.根据权利要求6所述的环形热管，其特征在于，
在各个上述蒸发器的内部，分割为两个以上的多孔体并行排列。
10.根据权利要求1所述的环形热管，其特征在于，
上述工作流体是戊烷、丁烷、氨、水、乙醇、丙酮中的某一种。
11.一种电子设备，其特征在于，
具有：
基板，其沿着重力方向配置，
电子部件，其配置在上述基板上，
环形热管，其用于冷却上述电子部件；
上述环形热管具有：
蒸发器，其与上述电子部件接触，并且该蒸发器的与上述电子部件的接触面与上述重力方向平行，
槽，其通过连接管与上述蒸发器相连接，并且经由上述连接管向上述蒸发器供给液相的工作流体，
旁通管，其用于连接上述蒸发器和上述槽，而且在上述重力方向上，该旁通管位于上述连接管的上方；
在上述环形热管工作时产生于上述蒸发器内的蒸汽通过上述旁通管排出至上述槽。
12.一种电子设备，其特征在于，
具有：
基板，配置有多个电子部件，
环形热管，用于冷却多个上述电子部件；
上述环形热管具有：
多个蒸发器，针对多个上述电子部件分别配置，
共用槽，其通过分别与多个上述蒸发器中的各个蒸发器相对应的连接管来分别与多个上述蒸发器中的各个蒸发器连接，用于向各个上述蒸发器供给液相的工作流体，
旁通管，其用于将多个上述蒸发器中的各个蒸发器分别与上述共用槽相连接，而且在上述重力方向上，该旁通管位于上述连接管的上方；
在上述环形热管工作时产生于各个上述蒸发器内的蒸汽通过对应的上述旁通管排出至上述共用槽。
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