CN105579792A - 用于热虹吸的蒸发器部段结构和冷凝器部段结构 - Google Patents

Abstract

一种热虹吸装置，该热虹吸装置包括闭环蒸发器部段和冷凝器部段，该闭环蒸发器部段具有由液体返回路径供给的一个或更多个蒸发通道，该冷凝器部段具有一个或更多个冷凝通道。冷凝器部段可以包括与一个或更多个冷凝通道相邻的、例如位于两组冷凝通道之间的蒸汽供给路径。蒸发器部段和/或冷凝器部段可以由单个的、扁平弯曲管制成，该管可以绕平行于扁平管平面的轴线弯曲以形成转向部并且/或者在管端处绕沿着管的长度的轴线扭转。单个管可以形成热虹吸装置的蒸发器部段和冷凝器部段两者，并且在蒸发器部段中的管内侧的轴向延伸壁可以将蒸发器部段与液体返回部段分隔开。

Description

用于热虹吸的蒸发器部段结构和冷凝器部段结构

技术领域

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

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

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。

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——该液体返回路径具有入口和出口——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。

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。

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。

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——该液体返回路径具有入口和出口——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。

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。

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——该液体返回路径具有入口和出口——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——该蒸汽供给路径具有入口和出口——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。

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。

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。

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。

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蒸发通道的入口。这种构型可以提供简化的蒸发器装置，该简化的蒸发器装置包括单个管以及定位在管内侧以用作分隔壁的板或其他元件。在一些实施方式中，管还可以限定冷凝器部段，例如，管的内表面可以具有限定一个或更多个冷凝通道、一个或更多个蒸发通道以及一个或更多个液体返回路径的散热翅片或通道。在一些情况下，至少一个蒸发通道处的散热翅片或通道与液体返回路径处的散热翅片或通道不同。例如，蒸发通道处的通道或沟槽可以设置成增强液体沸腾，而液体返回路径处的通道或沟槽可以被设置成增强冷凝物的固结和流动。

虽然以上未进行描述，但是导热传递结构比如多个散热翅片可以与蒸发器部段的例如邻近于一个或更多个蒸发通道的部分直接热传导接触，与冷凝器部段的例如邻近于一个或更多个冷凝通道的部分接触，和/或与热虹吸装置的其他部件相关联以影响热传递和/或冷却流体流动。

本发明的这些和其他方面将从以下描述中将变得明显。此外，应当理解的是，本发明的不同方面可以以各种不同的方式结合。例如，与闭环蒸发器流和逆流冷凝器流有关的方面可以与扁平的弯曲管蒸发器的使用结合，并且/或者与通过将通道限定构件夹在相对的板之间形成的冷凝器结合。

附图说明

并入说明书并且形成了说明书的一部分的附图图示了本发明的选定的实施方式，并且附图连同附图说明一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1是包含了本发明的各方面的示例性实施方式中的热虹吸装置的立体图；

图2示出了图1的装置的横截面侧视图；

图3示出了图2的实施方式的修改型式的横截面近视图；

图4示出了图3的实施方式的修改型式的横截面近视图；

图5示出了具有通道限定构件的冷凝器部段的横截面近视图；

图6示出了示例性实施方式中的将冷凝器部段与蒸发器部段连接的集流管的局部截面图；

图7示出了具有歧管的热虹吸装置的立体图，该歧管在蒸发器部段的转向端部处流体联接蒸发器部段；

图8示出了其中将蒸发器部段的入口端部和出口端部联接至歧管的连接管的热虹吸装置的立体图；

图9示出了图8的实施方式中的歧管布置的近视图；

图10示出热虹吸装置的包括具有在蒸发器部段之间延伸的散热翅片的热传递结构的蒸发器部段；

图11示出了热虹吸装置的立体图，其中，管限定了冷凝器部段和蒸发器部段；

图12示出了图11的实施方式中的管的蒸发器部段的横截面立体图；

图13示出了沿着图12中的线13-13截取的横截面图；以及

图14示出了另一示例性实施方式中的热虹吸装置的侧视图。

具体实施方式

本发明的各方面在应用中不限于以下描述中所阐述的或附图中所示出的部件的构造和布置的详细说明。可以采用其他的实施方式并且可以以多种方式实施或实现本发明的各方面。另外，本发明的各方面能够单独使用或彼此以任何适当的组合使用。因此，本文所使用的措辞和术语是出于描述的目的而不应当被认为是限制性的。

根据本发明的一个方面，热虹吸冷却装置包括形成为扁平管的蒸发器部段，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，蒸发器部段可以包括具有入口的至少一个蒸发通道以及液体返回路径，该液体返回路径具有流体联接至蒸发通道入口的出口，其中，至少一个蒸发通道和液体返回路径形成为扁平管，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，扁平管可以设置为多口挤压(MPE)结构，该结构为大致扁平的并且至少在蒸发器通道部段中具有沿着管长度的延伸的多个平行通道。可以将MPE管弯曲例如以形成180度的弯曲部，该180度的弯曲部限定了液体返回路径连接至蒸发通道的区域。这样的布置可以有助于简化的、低重量的构型从而可以以相对低的成本制造。

例如，图1示出了热虹吸装置10的示例性实施方式，该热虹吸装置10例如用于冷却位于封闭的机柜或者其他机壳中或者位于开放的环境中的电子装置。也就是说，如由本领域技术人员所理解的，装置10的一个或更多个蒸发器部段2中的热接收区域5可以例如通过直接接触、热管道、热交换器等与待被冷却的电子装置或其他发热装置热联接。在热接收区域5中的一个或更多个蒸发通道中产生的蒸汽可以流动至一个或更多个冷凝器部段1，这样使从蒸发器部段2接收到的热消散至例如围绕装置10的环境中的空气或其他流体。在一些实施方式中，蒸发器部段2可以定位在密封的机壳内部，而冷凝器部段1可以位于机壳外部的环境中。通过将蒸发器部段2设置在密封的机壳内部并且将冷凝器部段1设置在机壳的外部，使得机壳中的装置可以被冷却的同时被包含于免受外部条件例如免受污垢、灰尘、污染物、水分等影响的环境中。当然，热虹吸装置并不需要与密封的机壳一起使用，例如，该装置可以用于完全开放的系统中，其中，待被冷却的发热装置热联接至装置10的一个或更多个蒸发器部段2。

在简化的形式中，热虹吸装置10操作成通过在蒸发器部段2的热接收区域5处接收热使得蒸发通道22中的液体沸腾或者以其他方式蒸发来冷却发热装置。在蒸发通道22处可以通过流动穿过热联接至蒸发通道22的热传递结构(例如散热翅片)的热空气(由发热装置加热的)、或者以其他方式比如通过直接的传导路径、一个或更多个热管道、液体热交换器等来接收热。蒸汽从蒸发通道22向上流动并且进入冷凝器部段1的蒸汽供给路径11中。蒸汽在蒸汽供给路径11中继续向上流动直至到达冷凝器部段1的转向部14。在该位置处，蒸汽向下流动至冷凝器部段1的一个或更多个冷凝通道12中，其中，蒸汽冷凝成液体并且向下流动进入歧管3中。在冷凝期间从蒸汽中移除的热可以被传递至联接至冷凝通道12的热传递结构，例如传导地联接至冷凝器部段1且与冷凝通道12相邻的一个或更多个散热翅片。进而，可以通过流动穿过热传递结构的冷空气，通过液体浴、液体热交换器、制冷线圈或其他布置来将热从热传递结构移除。冷凝的液体从冷凝通道12向下流动进入蒸发器部段2的液体返回路径21直至到达蒸发器部段2的转向部24。接着，液体进入蒸发器通道(多个蒸发器通道)22并且重复该过程。

在图1的实施方式中，蒸发器部段2各自由单个的扁平管形成，单个的扁平管可以设置成MPE管或其他合适的结构。管被弯曲以形成转向部24，即在该转向部24处液体返回路径21的出口联接至蒸发通道(多个蒸发通道)22的入口。可以提供任何合适的弯曲，并且在本示例中，绕平行于管平面且垂直于或横向于管的长度的轴线进行180度的弯曲。但其他弯曲布置也是可能的，包括绕垂直于管平面的轴线弯曲。蒸发器部段2的热接收区域5可以不与液体返回路径21部分相接触，例如从而在热接收区域5与液体返回路径21两者之间发生微量的或者不发生热传递。

根据本发明的另一方面，形成蒸发器部段2的管的入口端和/或出口端可以例如绕沿着管的长度的轴线扭转。在本实施方式中，管的入口端和出口端部绕沿着管的沿管长度的近似中央延伸的轴线扭转。然而，也可以绕沿着管的长度延伸或者以其他方式设置的其他轴线扭转。

虽然在本实施方式中，仅蒸发器部段2由弯曲的扁平管形成，但是除了蒸发器部段2或者替代地，一个或更多个冷凝器部段1也可以由弯曲的管形成。在这样的情况下，冷凝器部段可以具有形成为管的一部分的至少一个冷凝器通道，其中，每个冷凝器通道具有入口和出口并且设置成传递热并将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。管的另一部分可以形成用于将蒸发的液体输送至至少一个冷凝器通道的入口的蒸汽供给路径。蒸汽供给路径可以具有入口以及流体联接至冷凝器通道入口的出口，并且扁平管可以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。此外，管的端部可以例如以与在图1中示出的蒸发器部段2类似的方式被扭转。

图2示出了图1的装置的横截面侧视图，并且图示了蒸发器部段2的出口端26如何联接至冷凝器部段1的蒸汽供给路径11的入口。如以上所描述的并且根据本发明的一个方面，这种联接在某些情况下可能不是液密密封的，因而蒸汽供给路径11中的任何冷凝物都可能流动通过在蒸发器部段2的出口端26与蒸汽供给路径11之间的间隙或其他流动路径并且进入歧管3。例如，在本实施方式中，蒸汽供给路径11与冷凝通道12相邻定位，这可能会增大供给路径11中的蒸汽冷凝而形成液体的可能性。所述冷凝的液体会在蒸汽供给路径11中向下流动，但是因液体可以经由至歧管3的旁路或者其他流动路径排出蒸汽供给路径11而不会进入蒸发器部段2的出口端26。

也就是说，在本实施方式中歧管3提供了用于使冷凝的液体返回至蒸发器部段2的液体流动路径。蒸发器部段2的入口端27(即位于液体返回路径21的入口处)连接至歧管3，该歧管3将冷凝器通道12的下端流体联接至入口端27。于是，蒸汽可以在蒸汽供给路径11中向上流动并且进入冷凝器通道12的上端。冷凝的液体可以向下流动进入歧管3并且路径设定至蒸发器部段2的入口端27。由于入口端27定位在蒸发器部段2的出口端26的下方，因此歧管3中的液体将优先流动进入入口端27。在本实施方式中，歧管3包括管35，该管35联接至每个单独的冷凝器部段1例如以允许更容易地使冷却的液体填充装置10并且/或者使横跨装置的不同部分的压力相等。

图3示出了图1和图2的实施方式的修改型式的横截面近视图，其中，未设置连接管35。然而，除了该变化本实施方式与图1和图2是相同的。在本实施方式中，歧管3由一对蛤壳状(clamshell)件或部段3a、3b形成，所述一对蛤壳状件或部段3a、3b可以被冲压、模制或其他方式形成以在上开口处接纳冷凝器部段1并且在相应的下开口处接纳蒸发器部段2的入口端27和出口端26。单一的钎焊或其他合适的操作可以将歧管部段3a、3b、冷凝器部段1以及蒸发器部段2的端部26、27连接。当然，其他构造布置是可能的，但是上述布置提供了简单的、重量相对轻的并且便宜的装置。

热传递结构9比如一个或更多个散热翅片9例如在与冷凝器通道12相邻的区域中可以热联接至冷凝器部段(多个冷凝器部段)1。这可以有助于来自冷凝器通道12中的蒸汽的热传递并且/或者影响冷却流体如何流动穿过热传递结构9的方式。当然，可以采用任何合适的热传递结构，包括散热器结构、热管道、热交换器、冷却板等。

根据本发明的另一方面，热虹吸装置可以包括闭环蒸发器部段以及逆流式冷凝器部段，该闭环蒸发器部段即通向一个或更多个蒸发通道的入口的液体返回路径，所述一个或更多个蒸发通道具有与液体返回路径分开的出口。也就是说，冷凝器部段可以具有至少一个冷凝通道，该至少一个冷凝通道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，并且设置成将来自蒸汽的热传递至周围环境以将蒸汽冷凝成液体在冷凝通道中向下流动至液体返回路径入口。因此，待被冷凝的蒸汽在冷凝通道中向上流动而冷凝后的液体在冷凝通道中向下流动。这与如图2中的蒸汽在专用的蒸汽供给路径11中向上流动并且在通道的上端处进入冷凝通道12的入口的系统不同。替代地，蒸汽可以在通道的下端处进入冷凝通道12，并且同样地冷凝的液体可以从通道的下端排出。这种布置的一个益处是不需要给冷凝器部段1设置转向部14，从而减少了材料和成本。替代地，冷凝器通道12在通道的上端处可以是“止点”，所以通道在上端处未流体连通。另外，也不需要设置蒸汽供给路径11，以允许增加冷凝器通道12的密度。

图4示出了与图3类似的横截面近视图，不同之处在于图1的实施方式已被修改为省略蒸汽供给路径11。因此，蒸发器部段2的入口端27和出口端26延伸至歧管3中，使得蒸发器通道22的出口和液体返回路径21的入口两者均与歧管3和冷凝器通道12的下端流体连通。入口端27定位在出口端26的下方使得液体优先地流动进入入口端27中。图4还示出了连接器管35可以连接至歧管3的方式，例如管35的狭槽或开口35a可以与歧管3的底部处的相应的开口对准，使得管35和歧管3是流体连通的。

在本发明的另一方面中，热虹吸装置包括具有第一侧板和第二侧板的冷凝器部段，在第一侧板与第二侧板夹有通道限定构件以形成多个冷凝器通道和/或蒸汽供给路径。在一些实施方式中，第一侧板和第二侧板可以限定流体连接冷凝器通道的下端的下歧管，并且/或者限定流体连接冷凝器通道的上端的上歧管。这种结构可以提供结构简单、重量轻且高效的冷凝器部段。通道限定构件可以以各种方式布置，比如具有壁的冲压板以在被定位在侧板之间时限定冷凝器通道。

例如，图5示出了冷凝器部段1的横截面图，其中，将其中一个侧板16移除使得可以观察到通道限定构件17和侧板15。在本实施方式中，通道限定构件17形成为冲孔的、冲压的或者以其他方式形成的元件，该元件具有多个壁部以至少部分地限定多个冷凝通道12和蒸汽供给路径12。当然，用于通道限定构件17的其他布置是可能的，例如通道限定构件17可以形成为被组装在侧板15与侧板16之间的一组单独的肋状件、可以形成为波纹状的或挤出的片材等。另外，在通道限定构件17未必必须限定连续的通道，而是可以具有限定非连续通道的凹痕、切口或针翅等的式样。在本实施方式中，通道限定构件17设置成被软钎焊或硬钎焊到侧板15、16的内侧表面，但应该理解的是其他布置也是可能的，比如使通道限定构件17形成为板15、16中的一者或两者中的一部分。该示例性实施方式的一个优点是冷凝器部段1可以形成为通过将通道限定构件17简单地定位在金属片材的表面上，并且接着折叠金属片材使得通道限定构件17被定位在片材的相对部分，即，冷凝器部段1的侧板15与侧板16之间。这样可以以非常低廉且高效的方式制造冷凝器部段1。另外，如果冷凝器部段1操作为逆流型装置，则不需要在转向端处设置上集流管或空隙。也就是说，不需要设置蒸汽供给路径11并且每个冷凝通道12在通道的上端处可以是“止点”，从而使得多个通道12的上端未流体联接在一起。该布置还可以允许省略位于冷凝器部段1的转向端处的终止盖部，例如由于板15、16可以连接在一起以使冷凝器部段1封闭。

在本实施方式中，呈U形散热翅片9形式的热传递结构9附接至板15、16中的一者或两者，以例如有助于传递来自冷凝通道12中的蒸汽的热。在该实施方式中，散热翅片9平行于冷凝通道12延伸的方向安装，但是可以以其他方式比如以不同的角度定位。该示例性实施方式被构造成使用自然对流流动操作，使得在散热翅片9中的或围绕散热翅片9的空气或其他流体被加热并且由于重力而向上流动。然而，散热翅片9可以被设置成用于强制对流应用，例如其中，散热翅片9旋转90度，从而散热翅片9沿与冷凝通道12延伸方向垂直的方向延伸。将冷凝器部段1构造成以作为强制对流装置的方式操作可以使得冷凝器部段1在假定功率输入不变的情况下尺寸减小。还应当指出的是，热传递结构9可以采取除了示出构造的之外的各种不同的形状或构造，例如散热翅片9可以是百叶窗式的、波纹式的、包括针元件等。

根据本发明的另一个方面，用于连接冷凝器部段1和蒸发器部段2的集流管可以设置成包括连接管或者其他导管，使得相邻的集流管可以彼此流体连通。也就是说，虽然图1和图4中的实施方式具有附接至集流管3的单独的管35，但是管或其他导管部段可以形成为各个集流管的一部分并且连接在一起以形成连接管35。例如，图6示出了一个实施方式，其中，集流管3包括形成为集流管3结构的一部分的连接管35。相邻的集流管3的连接管35例如通过硬钎焊、软钎焊、熔焊、粘接等连接在一起，使得集流管3经由通路35b流体连通。管35可以以任何合适的方式比如通过拉延、钻制、铸造、模制等形成。图6中的该视图还示出了通过两个蛤壳型部分形成集流管3的方式或者连接在一起的相对的部段3a、3b形成集流管3的方式。部段3a、3b可以通过冲压、模塑等形成，并且可以允许集流管3与冷凝器部段1和蒸发器部段2的简单的组装。例如，冷凝器部段1的歧管端以及蒸发器部段2的入口端27和出口端26可以与集流管部段3a、3b组装，并且所有组装的部件以单一的操作比如钎焊而附接在一起。这不仅可以提供简化的组装，而且还因为多个装置10均彼此流体连通而允许以单一的操作更容易地填充热虹吸装置10。

在一些实施方式中，成组的在一起以冷却一个或更多个发热装置的热虹吸装置可以以除了在图1和图6中示出的方法和位置之外的方式或位置流体联接。例如，图7示出了其中蒸发器部段2的转向部通过歧管29流体联接的示例性实施方式。在这种情况下，液体返回路径21的出口端联接至歧管29，蒸发器通道22的入口端也联接至歧管29。歧管29可以以一个或更多个单独的部段设置，例如如果设备10以倾斜的角度被操作，则歧管29可以被分成任何数目的子部段，以避免歧管29的一部分排尽液体的情况。在装置以倾斜的角度被操作的情况下类似的方法也可以被用于中央歧管3。

当然，其他的歧管布置也是可能的，比如在图8中示出的布置，其中，蒸发器部段2的入口端27和出口端26联接至歧管3的连接管35。图9示出了近视图并且图示了液体返回路径21的入口端27定位在蒸发器通道22的出口端26的下方，使得冷凝的液体优先地流动进入入口端27。连接器管35和集流管3中沿竖向方向的蒸汽速度由于自由液体-蒸汽界面的高压区域而是低的，这增强了液体-蒸汽的分离。虽然蒸发器部段2的端部26、27不像在先前的实施方式中是扭转的，但是这些端部也可以是扭转的来与连接器管35和/或集流管3接合。图9还图示了歧管3可以由成对的相对部段3a、3b形成，所述成对的相对部段3a、3b限定了接纳冷凝器部段1的下端的开口并且限定了与连接器管35连通的开口。

虽然以上实施方式仅描述了与冷凝器部段1一起使用的热传递结构9，比如翅片型的散热器，但是热传递结构也可以与蒸发器部段2一起使用。例如，图10示出了其中具有在相邻的蒸发器部段2之间延伸的散热翅片91的翅片型散热器9的实施方式。热传递结构9的散热翅片91和其他部分与蒸发器部段2的液体返回路径部分未接触，从而使至液体返回路径21的热传递最低。然而，散热器9直接地联接至蒸发器部段2的热接收区域5/蒸发通道22部分并且联接至一个或更多个发热装置，比如电子电路。散热翅片91可以帮助散热，特别是在热虹吸装置10在开放环境中使用时，并且使散热翅片91在蒸发器部段2之间(并且远离发热装置)延伸可以在提高装置10的冷却性能的同时有助于减小装置10的整体尺寸。尽管在此示例性的实施方式中，热传递结构9被布置为具有固定至热接收区域5的基板以及从基板在蒸发器部段2之间延伸的散热翅片91的挤压式的(或者以其他方式形成的)散热器结构，但是热传递结构9可以以其他方式布置。例如，热传递结构9可以被制成用于发热装置的机柜或其他外壳的一部分，例如热传递结构9可以包括附接至机柜——发热装置位于所述机柜中——的冷却板。在另一布置中，发热装置可以被直接地附接至与机柜或外壳成一体的热传递结构9。因此，热传递结构9可以为一个或更多个热虹吸装置10和/或在机柜或外壳的内部的一个或更多个发热装置提供安装支承。也就是说，热传递结构9可以固定在机柜或外壳(或者其他构型)中，并且一个或更多个热虹吸装置10可以安装至热传递结构9。一个或更多个发热装置也可以安装至热传递结构9或者可以由机柜或其他结构支承。

在本发明的另一方面中，单个的管可以与蒸发器部段和冷凝器部段两者结合。管的蒸发器部段可以包括设置成改善冷凝路线设定和液体蒸发的不同的内部突起和/或沟槽布置。另外，蒸发部段的一部分可以包括分隔壁，该分隔壁在管中沿轴向延伸并且在管中将蒸发部分与液体返回路径分隔开。分隔壁可以具有低的导热率并且可以制成为在管的内部中具有沟槽以将壁保持就位。例如，图11示出了热虹吸装置10的立体图，其中，多个管25中的一个管25限定了以横截面的方式示出的冷凝器部段1和蒸发部段2。管25的端部可以被盖部14、24封闭或者以其他方式封闭。冷凝器部段1包括形成在管25的内壁中用作冷凝通道12的多个沟槽。蒸发部段2中产生的蒸汽可以在管25的管内壁的沟槽中和/或在管25的中央部分处向上流动。热传递结构9，比如一个或更多个散热翅片，可以联接至冷凝器部段1以助于来自冷凝器部段1中的蒸汽的热传递并且/或者以使管25附接在一起。

蒸发器部段2还包括位于管25的内壁中的沟槽，例如以提供冷凝液体流动路径和蒸发通道。分隔壁23可以定位在管25中并且沿着管25沿轴向延伸以将蒸发器部段2的蒸发通道22与液体返回路径21分隔开。图12示出了蒸发器部段2的近视图并且图示了分隔壁23沿着管25的一部分延伸的方式。如可以参见图13，分隔壁23可以与沟槽19接合从而保持分隔壁23就位并且可以提供壁23与管25的内壁之间的液密密封。在本实施方式中，分隔壁23可以从管25的端部滑动进入沟槽19中，尽管其他布置也是可能的。在任何情况下，分隔壁23可以横跨管25的内部空间延伸从而形成弦或弦状元件。限定蒸发通道22的沟槽和/或散热翅片可以以与限定液体返回路径21的沟槽不同的方式设置。例如，蒸发通道22处的沟槽和/或散热翅片可以包括尖锐的拐角以促进沸腾，而液体返回路径21处的沟槽和/或散热翅片可以在径向内端处包括凸状槽(flute)，该凸状槽可以是非常薄的冷凝膜并且利用表面张力迫使冷凝的液体流动进入沟槽。分隔壁23可以具有低的导热率，使得在蒸发通道22至液体返回路径21的附近区域之间的热传递被降至最低。在蒸发通道22所在的区域中，例如在图13中的左侧，一个或更多个发热装置可以热联接至管25。虽然在本实施方式中，管25是由单个的连续件制成，但是例如在冷凝器部段1由铝制成并且蒸发器部段2由铜制成的情况下也可以将两个或更多个不同的管部段连接在一起。其他变型也是可能的，例如管25的设置蒸发通道22的部分可以由高导热率材料比如铜制成，而管25的设置液体返回路径21的另一部分可以由低导热率材料比如铝或塑料制成。由于蒸发通道22不需要被完全淹没，因此管25可以以相对较低的例如介于分隔壁23的底部端与壁的上端之间的水平来填充冷却液体。

图14示出了热虹吸装置10的又一示例性实施方式。在该实施方式中，具有多个冷凝通道12的冷凝器部段1在如图4中所示结构类似设置的上集流管3与下集流管3之间延伸。如果需要的话，上连接管19和下连接管35可以流体连接多个集流管3。蒸发部段2包括管，例如从下管35延伸至上管19的扁平的多通道管。液体返回路径21从下管35延伸并且例如在设置一个或更多个蒸发通道22的位置处将液体提供至蒸发器部段2的热接收区域5。在热接收区域5处产生的蒸汽向上流动至上管19，在该位置处蒸汽进入冷凝通道12。

本文中提供的实施方式无意于穷举或者将本发明限制于公开的具体形式，并且根据以上教示许多改型和变型是可能的。选择和描述实施方式是为了最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够以各种实施方式最佳地利用本发明以及适于特定的使用预期的各种改型。尽管以上描述包含了许多说明，但这些不应该被解释为对本发明的范围的限制，而是作为其替代实施方式的例证。

除非另有相反的明确指示，否则说明书和权利要求中使用的不定冠词“a”和“an”应当理解为指“至少一个”。

说明书和权利要求中使用的措辞“和/或”应当理解为指如此结合的元件——即，在一些情况下以结合的方式存在而在其他情况下以分离的方式存在的元件——中的“任一者或两者”。用“和/或”列出的多个元件应当以相同的方式来解释，即，如此结合的元件中的“一者或更多者”。除了通过“和/或”语句特别指出的元件之外，其他元件也可以可选地存在，而无论与这些特别指出的元件有关或无关。

本文使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”、“涉及”和/或其变型是指包含其后列出的项和其等同物以及额外的项。

还应当理解的是，除非相反地明确指示，否则在本文所要求的任何方法中包含不止一个步骤或动作，方法的步骤或动作的顺序不一定限于所列举的方法的步骤或动作的顺序。

尽管已参照各种示例性实施方式对本发明的各方面进行了描述，但是这些方面不限于所描述的实施方式。因此，显然，所描述的实施方式的许多替代方案、改型和变型对于本领域技术人员而言将是明显的。因此，本文所述的实施方式旨在为示例性的而非限制性的。在不背离本发明的各方面的精神的情况下能够做出各种改变。

Claims (35)

1.一种热虹吸冷却装置，包括：

蒸发器部段，所述蒸发器部段包括至少一个蒸发通道和液体返回路径，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所述至少一个蒸发通道中的液体蒸发以将蒸汽输送至所述蒸发通道出口，所述液体返回路径用于将冷凝的液体输送至所述至少一个蒸发通道，所述液体返回路径具有入口和与所述蒸发通道的入口流体联接的出口，其中，所述蒸发器部段形成为在所述液体返回出口与所述至少一个蒸发通道的入口连通的位置处被弯曲的扁平管；或者

冷凝器部段，所述冷凝器部段包括至少一个冷凝器通道和蒸汽供给路径，所述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所述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所述冷凝器通道的出口，所述蒸汽供给路径用于将蒸发的液体输送至所述至少一个冷凝器通道的入口，所述蒸汽供给路径具有入口和与所述冷凝器通道的入口流体联接的出口，其中，所述冷凝器部段形成为在所述蒸汽供给路径出口与所述至少一个冷凝器通道的入口连通的位置处被弯曲的扁平管。

2.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括所述蒸发器部段并且还包括歧管，所述歧管流体连接至所述至少一个蒸发通道的出口和所述液体返回路径的入口。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述液体返回路径的入口在所述歧管中定位在所述至少一个蒸发通道的出口的下方。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述扁平管在所述液体返回出口与所述至少一个蒸发通道的入口连通的位置处被弯曲以形成180度的弯曲部。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述扁平管的位于所述蒸发器通道的出口处的出口端在所述出口端处绕沿着所述扁平管的长度的轴线扭转，并且其中，所述扁平管的位于所述液体返回路径的入口处的入口端在所述入口端处绕沿着所述扁平管的长度的轴线扭转。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述扁平管的所述入口端和所述出口端绕所述轴线被扭转90度。

7.一种热虹吸冷却装置，包括：

闭环蒸发器部段，所述闭环蒸发器部段包括至少一个蒸发通道和液体返回路径，所述至少一个蒸发通道具有入口和出口，并且所述蒸发器部段设置成接收热并使所述至少一个蒸发通道中的液体蒸发以将蒸汽输送至所述蒸发通道的出口，所述液体返回路径用于将冷凝的液体输送至所述至少一个蒸发通道的入口，所述液体返回路径具有入口和与所述蒸发通道的入口流体联接的出口，并且所述液体返回路径设置成使得冷凝的液体的从所述液体返回路径的入口至所述液体返回路径的出口的向下流动与蒸汽的至所述蒸发通道的出口的向上流动分开，其中，所述蒸发器部段形成为在所述液体返回出口与所述至少一个蒸发通道的入口连通的位置处被弯曲的扁平管；以及

冷凝器部段，所述冷凝器部段包括至少一个冷凝通道，所述至少一个冷凝通道设置成接收来自所述至少一个蒸发通道的、在所述冷凝通道中向上流动的蒸汽，并且所述至少一个冷凝通道设置成将热从所述蒸汽传递至周围环境以将所述蒸汽冷凝成液体，所述液体在所述冷凝通道中向下流动至所述液体返回路径的入口。

8.根据权利要求7所述的装置，还包括将所述至少一个蒸发通道和所述液体返回路径与所述至少一个冷凝通道流体连接的歧管。

9.根据权利要求7所述的装置，其中，所述液体返回路径的入口在所述歧管中定位在所述至少一个蒸发通道的出口的下方。

10.根据权利要求7所述的装置，其中，所述扁平管在所述液体返回出口与所述至少一个蒸发通道的入口连通的位置处被弯曲以形成180度的弯曲部。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述扁平管的位于所述蒸发器通道的出口处的出口端在所述出口端处绕沿着所述扁平管的长度的轴线被扭转，并且其中，所述扁平管的位于所述液体返回路径的入口处的入口端在所述入口端处绕沿着所述扁平管的长度的轴线被扭转。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述扁平管的所述入口端和所述出口端绕所述轴线被扭转90度。

13.根据权利要求7所述的装置，其中，所述冷凝器部段包括第一平板和第二平板，在所述第一平板与所述第二平板之间夹有通道限定构件以形成多个冷凝通道，所述第一平板和所述第二平板限定了流体连接所述冷凝器通道的下端的下歧管。

14.一种热虹吸冷却装置，包括：

闭环蒸发器部段，所述闭环蒸发器部段包括至少一个蒸发通道和液体返回路径，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所述至少一个蒸发通道中的液体蒸发以将蒸汽输送至所述蒸发通道的出口，所述液体返回路径用于将冷凝的液体输送至所述至少一个蒸发通道，所述液体返回路径具有入口和与所述蒸发通道的入口流体联接的出口；以及

冷凝器部段，所述冷凝器部段包括蒸汽供给通道，所述蒸汽供给通道设置成接收来自所述至少一个蒸发通道的出口的蒸汽并且将蒸汽输送至至少一个冷凝通道的上端，所述至少一个冷凝通道设置成将热从所述蒸汽传递至周围环境以将所述蒸汽冷凝成液体，所述液体在所述冷凝通道中向下流动至所述液体返回路径的入口，其中，所述蒸汽供给通道与所述至少一个冷凝通道相邻。

15.根据权利要求14所述的装置，还包括将所述液体返回路径的入口与所述至少一个冷凝通道的底部流体连接的歧管。

16.根据权利要求14所述的装置，其中，限定所述蒸汽供给通道的至少一部分的壁限定了相邻的所述至少一个冷凝通道的至少一部分。

17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述至少一个蒸发器通道的出口端插入到所述蒸汽供给通道中。

18.根据权利要求14所述的装置，其中，所述至少一个蒸发器通道的出口端联接至所述蒸汽供给通道使得在所述蒸汽供给通道中向下流动的液体不会进入所述至少一个蒸发器通道的所述出口端。

19.根据权利要求18所述的装置，还包括将所述液体返回路径的入口与所述至少一个冷凝通道的底部流体连接的歧管，并且其中，在所述蒸汽供给通道中向下流动的液体进入所述歧管。

20.根据权利要求14所述的装置，其中，所述冷凝器部段包括多个平行的冷凝通道，并且其中，所述蒸汽供给通道位于两组所述冷凝通道之间。

21.根据权利要求14所述的装置，其中，所述冷凝器部段包括第一平板和第二平板，在所述第一平板与所述第二平板之间夹有通道限定构件以形成多个冷凝通道和所述蒸汽供给通道，所述第一平板和所述第二平板限定了流体连接所述冷凝器通道的下端的下歧管，并且限定了流体连接所述冷凝通道的上端和所述蒸汽供给通道的上端的上歧管。

22.根据权利要求14所述的装置，其中，所述蒸发器部段形成为扁平管，所述扁平管在所述液体返回出口与所述至少一个蒸发通道的入口连通的位置处被弯曲。

23.根据权利要求12所述的装置，其中，所述扁平管在所述液体返回出口与所述至少一个蒸发通道入口连通的位置处被弯曲以形成180度的弯曲部。

24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述扁平管的位于所述蒸发器通道的出口处的出口端在所述出口端处绕沿着所述扁平管的长度的轴线被扭转，并且其中，所述扁平管的位于所述液体返回路径的入口处的入口端在所述入口端处绕沿着所述扁平管的长度的轴线被扭转。

25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述扁平管的所述入口端和所述出口端绕所述轴线被扭转90度。

26.根据权利要求25所述的装置，其中，所述冷凝器部段包括多个冷凝通道，并且其中，所述扁平管的所述出口端流体联接至所述蒸汽供给通道，并且所述扁平管的所述入口端流体联接至歧管，所述歧管流体联接所述多个冷凝通道的下端。

27.一种热虹吸冷却装置，包括：

冷凝器部段，所述冷凝器部段包括多个冷凝通道，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所述蒸发的液体传递至周围环境以将所述蒸发的液体冷凝成液体，所述液体在所述冷凝通道中向下流动，其中，所述冷凝器部段包括第一板和第二板，在所述第一板与所述第二板之间夹有通道限定构件以形成多个所述冷凝通道，所述第一板和所述第二板限定了流体连接所述冷凝器通道的下端的下歧管。

28.根据权利要求27所述的装置，其中，所述第一板和所述第二板限定了流体连接所述冷凝器通道的上端的上歧管。

29.根据权利要求27所述的装置，其中，所述通道限定构件还限定了蒸汽供给通道。

30.根据权利要求29所述的装置，其中，所述蒸汽供给通道位于冷凝通道组之间。

31.一种热虹吸冷却装置，包括：

蒸发器部段，所述蒸发器部段包括管，在所述管内具有轴向延伸的分隔壁以将具有入口和出口的至少一个蒸发通道与用于将冷凝的液体输送至所述至少一个蒸发通道的液体返回路径分隔开，所述轴向延伸的壁具有离开所述管的下端定位的底部端并且限定了用于所述至少一个蒸发通道的所述入口。

32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述管限定了冷凝器部段。

33.根据权利要求31所述的装置，其中，所述管的内表面在所述至少一个蒸发通道处具有散热翅片或通道。

34.根据权利要求33所述的装置，其中，所述内表面在所述液体返回路径处包括散热翅片或通道，并且在所述至少一个蒸发通道处的所述散热翅片或所述通道与在所述液体返回路径处的所述散热翅片或通道不同。

35.根据权利要求31所述的装置，其中，所述管具有上部段和下部段，所述蒸发器部段位于所述管的所述下部段处，所述装置还包括位于所述管的所述上部段处的冷凝器部段。