CN1257548C - 蒸发和冷凝制冷剂的冷却装置 - Google Patents

Abstract

一种用于冷却发热元件的冷却装置，其包括：制冷剂容器，其通过层叠多个板以限定出存储制冷剂的空间而构成；热辐射芯；及层叠多个板而构成的上水箱，通过该上水箱所述管相互连通。所述多个管包括通过其制冷剂主要从制冷剂容器流入到上水箱中的第一管和通过其制冷剂主要从上水箱流入到制冷剂容器的第二管，所述第二板具有多个开口部分，所述第一管和第二管分别连接至所述开口部分。在该冷却装置中，制冷剂容器和上水箱都具有层叠多个板而构成的层叠结构。各板都是用冲压模冲压金属板而形成的冲压部件。因此，制冷剂容器和上水箱的容积可根据热负荷容易地改变，并且具有相同形状的板既可用于制冷剂容器也可用于上水箱。

Description

蒸发和冷凝制冷剂的冷却装置

技术领域

本发明涉及一种通过基于制冷剂蒸发和冷凝的潜热运动来冷却发热元件的冷却装置。

背景技术

如图39所示，在由制冷剂容器110和热辐射芯120构成的传统冷却装置100中，发热元件130连接在制冷剂容器110的吸热板上。热辐射芯120由一对上水箱121，多个管(热辐射管)122和散热片123构成。上水箱121连接在制冷剂容器110的热辐射板111上并垂直于热辐射板111。每个管122都设置在两上水箱121之间以与上水箱121相通。通过从发热元件130吸收热量，存储在制冷剂容器110里的制冷剂蒸发和气化，气化的制冷剂(气体制冷剂)从制冷剂容器110通过上水箱121流入到管122内。气体制冷剂在流过管122时向外界空气辐射热量并被冷凝成液体制冷剂，并且冷凝制冷剂(液体制冷剂)回到制冷剂容器110内。这样，发热元件130就被冷却。

在冷却装置100中，当管122插入到上水箱121内很深时，管122的开口就会被上水箱121内表面封住。当为防止管122的开口被封住而增大上水箱121的厚度时，管122的容积就会减小，热辐射芯120的热辐射性能也会降低，因而降低冷却装置100的冷却性能。另外，当冷却装置100用作底面的状态即发热元件130放在制冷剂容器110下面时，冷却循环不能形成，热辐射性能降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种通过减小管中气体制冷剂和液体制冷剂之间的干扰来改善致冷剂循环从而提高冷却性能的冷却装置。

本发明的另一目的是提供一种冷却性能提高同时上水箱厚度减小的冷却装置。

本发明的另一目的是提供一种上水箱的容积可容易地改变并且生产成本能够减小，同时冷却性能能够提高的冷却装置。

根据本发明，提供一种用于冷却发热元件的冷却装置，其包括：制冷剂容器，其通过层叠多个板以限定出存储制冷剂的空间而构成，所述多个板包括发热元件连接于其上的第一板，与第一板相对设置的第二板及至少一个位于第一板和第二板之间的第三板；及热辐射芯，其包括连接到制冷剂容器的第二板上并垂直第二板的表面以与制冷剂容器的空间相通的多个管，及层叠多个板而构成的上水箱，通过该上水箱所述管相互连通。其中制冷剂容器和热辐射芯以这样的方式布置，即制冷剂通过从连接在制冷剂容器第一板上的发热元件上吸热而蒸发，并且蒸发的制冷剂流入到管内以便在热辐射芯内向外界辐射热量，所述多个管包括通过其制冷剂主要从制冷剂容器流入到上水箱中的第一管和通过其制冷剂主要从上水箱流入到制冷剂容器的第二管，所述第二板具有多个开口部分，所述第一管和第二管分别连接至所述开口部分。

根据本发明，在通过蒸发和冷却制冷剂来冷却发热元件的冷却装置中，制冷剂通过从连接在制冷剂容器上的发热元件吸收热量而蒸发，并通过多个管流入到上水箱以在热辐射芯向外辐射热量。在本冷却装置中，制冷剂容器通过将多个板层叠起来以限定出制冷剂存储空间而构成，上水箱也是由多个板层叠而成的。因此，具有相同形状的板既可用于制冷剂容器也可用于上水箱，冷却装置就能以低成本制成。另外，在冷却装置中，仅通过增加或减少板的数量就可根据发热元件的热负荷容易地改变上水箱或制冷剂容器的容积。因此，在降低生产成本的同时可提高冷却装置的冷却性能。

优选的是，多个管包括制冷剂通过其从制冷剂容器流入到上水箱的第一管和制冷剂通过其从上水管流入到制冷剂容器的第二管。而且，在制冷剂容器中设置有用于限制制冷剂流入到第二管的第一阻挡部分，在上水箱中设置有用于限制制冷剂流入到第一管的第二阻挡部分。因此，通过从制冷剂容器中的发热元件吸收热量而蒸发的气体制冷剂流入到第一管，并且上水箱中的气体制冷剂通过第二管可回到制冷剂容器中。因此，可以限制从制冷剂容器到上水箱的气体制冷剂与从上水箱到制冷剂容器的液体制冷剂之间的干扰，从而改善制冷剂循环并提高冷却性能。

或者，在冷却装置中，多个管包括都具有插入到上水箱中的插入长度的第一管和都具有插入到上水箱中的插入长度的第二管，其中第二管的插入长度比第一管的小。各第一管在上水箱内以预定的长度从上水箱的内表面伸出。因此从上水箱引入到第一管的制冷剂量减少。相反，从上水箱引入到第二管的制冷剂量增加。结果，从制冷剂容器流入到第一管的气体制冷剂量增加，从而改善制冷剂循环。

优选的是，上水箱包括限定了多个管插入其中的第一孔的第一板，和第一板层叠于其上的第二板。第二板限定了多个开口面积小于第一孔开口面积的第二孔，管插入到第一孔中以便与第二孔周围的第二板相接触从而与第二孔相通。因此，每个管可容易地在板叠层的方向定位在预定的位置，而不必采用另外的零件如垫片。因此，可防止各管的开口部分与上水箱内表面相接触，同时上水箱的厚度可以减小。

附图说明

本发明的其他目的和优点将会在以下参照附图对优选实施例详细的描述中更加明显，其中

图1为根据本发明第一实施例的冷却装置的侧面示意图；

图2为图1沿线II-II剖开的冷却装置的截面示意图；

图3A为根据本发明第一实施例构成冷却装置制冷剂容器的热辐射板的平面图，图3B为构成制冷剂容器的中间板的平面图，图3C为构成制冷剂容器的中间板的平面图，及图3D为根据第一实施例，构成制冷剂容器的吸热板的平面图。

图4为根据第一实施例的制冷剂容器的限位结构的截面图；

图5为根据本发明第二实施例的冷却装置的侧面示意图；

图6是图5沿线VI-VI剖开的冷却装置的侧面示意图；

图7A为根据第二实施例构成冷却装置制冷剂容器的热辐射板的平面图，图7B为构成制冷剂容器的中间板的平面图，图7C为构成制冷剂容器的中间板的平面图，图7D为构成制冷剂容器的吸热板的平面图；

图8为根据本发明第三实施例的冷却装置的侧面示意图；

图9为根据本发明第四实施例的冷却装置的侧面示意图；

图10为图9沿线X-X切开的用作底面状态的冷却装置的截面示意图；

图11为图9中用作侧面状态的冷却装置的截面示意图；

图12为根据本发明第五实施例的热辐射板的平面图；

图13根据本发明第五实施例的另一热辐射板的平面图；

图14为根据本发明第五实施例的另一热辐射板的平面图；

图15为根据本发明第五实施例的另一热辐射板的平面图；

图16为根据本发明第六实施例的冷却装置的侧面示意图；

图17为根据本发明第六实施例的冷却装置的截面示意图；

图18为图16沿线XVIII-XVIII切开的冷却装置的截面示意图；

图19为根据本发明第七实施例冷却装置制冷剂容器的限位结构的截面示意图；

图20为根据本发明第八实施例管与上水箱之间的连接部分周围的一部分冷却装置的截面示意图；

图21为根据本发明第八实施例管与制冷剂容器之间的连接部分周围的一部分冷却装置的截面示意图；

图22为根据第八实施例的冷却装置的透视图；

图23为根据本发明第九实施例的冷却装置的截面示意图；

图24为根据本发明第十实施例的冷却装置的截面示意图；

图25为根据本发明第十一实施例管与制冷剂容器之间的连接部分周围的一部分冷却装置的截面示意图；

图26为根据本发明第十二实施例的冷却装置的截面示意图；

图27A为根据本发明十三实施例插入冷却装置的上水箱内的管插入结构的截面示意图，及图27B为根据本发明十三实施例插入冷却装置的上水箱内的另一管插入结构的截面示意图；

图28为管与上水箱之间的连接部分周围的一部分参考冷却装置的截面示意图，用来解释第十三实施例；

图29为另一用来解释十三实施例的参考冷却装置一部分的截面示意图；

图30为根据本发明第十四实施例用于侧面状态的冷却装置的截面示意图；

图31为根据本发明第十四实施例用于底面状态的冷却装置的截面示意图；

图32为根据本发明十四实施例具有两个互相分开的上水箱的冷却装置的截面示意图；

图33A为示出了本发明第十五实施例中，管插入到制冷剂容器和上水箱中的状态的示意图，并且图33B为根据第十五实施例制冷剂容器的一部分的截面示意图；

图34为根据第十五实施例管的端面的平面图；

图35为从图33B中箭头B的方向看到的制冷剂容器的一部分的侧视图；

图36为图35沿线XXXVI-XXXVI剖开的制冷剂容器的一部分的截面图；

图37为从图33A中箭头A的方向看到的管插入状态的示意图；

图38为根据本发明变型的冷却装置的截面示意图；及

图39为传统的冷却装置的透视图。

具体实施方式

本发明的优选实施例将参照附图在下文中加以描述。

本发明第一优选实施例将参照图1-4加以描述。如图1所示，根据第一实施例的冷却装置由制冷剂容器2和热辐射芯3所构成。在冷却装置1中，发热元件4用螺钉5固定在制冷剂容器2底面的中心。例如，发热元件4是安装在印刷电路板上的计算机芯片。而且，制冷剂容器2具有由多个板6层叠而成的叠层结构，例如，四个板6。

图2是图1中沿线II-II切开的横截面视图。制冷剂容器2限定了多个制冷剂腔7，如图2所示，且预定量的制冷剂存在制冷剂存储腔7中。图3A-3D中，各个板6(6A，6B，6C，6D)都是用冲压模冲压金属板如铝板或不锈钢板而成的冲压件。而且，金属板也可采用表面上事先设置有钎焊材料层的钎焊金属片。具体而言，板6包括一个吸热板6A，一个热辐射板6B和两个(三个或更多)中间板6C。吸热板6A和热辐射板6B放在制冷剂容器2的两外侧，中间板6C夹在两外侧板6A，6B之间。

如图3A-3D所示，螺钉拧入其中用于把发热元件4固定到吸热板6A上的四个连接孔6a沿板6叠层方向以通孔的形式设置在各个板6上。热辐射芯3的管8插入其中的多个开口6b设置在热辐射板6B上，如图3A所示。如图3B，3C所示，多个狭缝6c以两种方式A，B分别设置在中间板6C上，并且基本上遍布整个表面。在图3B所示的方式A中，狭缝6c沿中间板6C的长度方向延伸。在图3C所示的方式B中，狭缝6c沿与中间板6C长度方向垂直的方向延伸。方式A的狭缝6c和方式B的狭缝6c相互之间是相通的，并限定出制冷剂腔7。而且，金属部分设置在狭缝6c之间，以在板6C层叠时沿中间板6C叠层方向形成热传导体。吸热板6A与热辐射板6B通过中间板6C的热传导体互相热连接。

与热辐射板6B层叠的，具有图3B所示的方式A的中间板6C包括防止管8过度插入到热辐射板6B开口6b中的管限位6d(金属部分)。具体而言，如图4所示，当中间板6C与热辐射板6B层叠时，盖住开口6b的中间板6C的一部分金属部分(狭缝6c没有出现的地方)，在热辐射板6B的开口6b处被用作限位6d。因此，插入到热辐射板6B的开口6b内的管8与限位6d相接触，并且沿板6叠层的方向定位在预定的位置。

例如，热辐射芯3由多个管(如15个管)8，上水箱9和散热片10构成。沿管长度方向管8的一端连接到制冷剂容器2的热辐射板6B上，并且各个管8的另一端与上水箱9相连接，因此多个管8通过上水箱9互相连通。散热片10如波纹散热片放在相邻的管8之间。上水箱9也是由多个如制冷剂容器2中的板(如4个)6层叠而成的层叠结构。在上水箱9中，多个板6上没有设置连接孔6a，或将它们封住。管8的一个侧端插入到制冷剂容器2的热辐射板6B的开口6b中，以便与制冷剂腔7相通，而管8的另一侧端插入到上水箱9中，以便与上水箱9相通。例如，当冷却装置1临时组装成组装体后，组装体在真空中整体钎焊。

接下来，将对根据第一实施例的冷却装置1进行描述。如图1和2所示，根据第一实施例的冷却装置1被用作底面状态，在该状态发热元件4位于制冷剂容器的下侧，并且热辐射芯位于制冷剂容器的顶侧。

存储在制冷剂容器2(制冷剂腔7)中的制冷剂通过从发热元件4上吸收热量来蒸发和气化，并从制冷剂存储腔7主要通过位于发热元件4连接区域(如图3A中单点连线所指的区域)内的管8流入到上水箱9中。通过管8流向上水箱9的气体制冷剂在流入到上水箱9时被冷却和冷凝。冷凝的制冷剂(液体制冷剂)通过位于发热元件4连接连接区域外的管8回到制冷剂腔7中。这样，热量从发热元件4传递到制冷剂，并通过制冷剂进一步传递到热辐射芯3。因此，当气体制冷剂在热辐射芯3被冷凝时，热量就以冷凝潜热的形式辐射掉，并通过散热片10排放到空气中。

接下来将描述第一实施例的工作效果。在根据第一实施例的冷却装置1中，制冷剂容器2和上水箱9都是由多个板(冲压材料)6层叠而成的，相同的多个板6既可用于制冷剂容器2也可用于上水箱9。因此，用于制冷剂容器2的各个板6和用于上水箱9相应的板6可用同一个冲压模制作。因此，昂贵的冲压模数量可减少，冷却装置1的生产成本可大幅降低。而且，通过制冷剂容器2与上水箱9采用相同的板6，可以减少板6的种类，从而简化冷却装置室的管理。

另外，仅通过增加和减少板6的数量，制冷剂容器2和上水箱9的容量可容易地改变。因此，制冷剂容器2和上水箱9的容量可根据热负荷的增减容易地改变。这样，在第一实施例中，因为即使当板6的数量增加时也不需要新冲压模，冷却装置的规格可以低的成本容易地改变。

而且，仅通过改变狭缝6c的形状，由中间板6C的金属部分形成的热传导体的表面积就可被改变。因此，在制冷剂容器2的制冷剂腔7内不设置内散热片的情况下就可提高冷却装置1的热辐射性能。而且，如图4所示，制冷剂容器2和上水箱9都具有层叠结构，并且限位6d设置在中间板6C上。因此，管8可沿叠层轻易地插入到预定的位置，而不必采用另外的元件如垫片。因此，管8插入到制冷剂容器2和上水箱9中的插入长度可容易地调节。

本发明的第二实施例将参照图5，6和7A-7D加以描述。在第二实施例中，本发明用于管8不能设置在发热元件连接区域的冷却装置1，如图5所示。如图7A所示，开口6b设置在热辐射板6B上发热源元件4的连接区域(单点连线所指的区域)的两外侧。就是说，没有开口6b设置在发热源元件4连接区域内。而且，用于限制冷凝制冷剂流(液体制冷剂)从上水箱9回到制冷剂容器的阻挡部分11设置于制冷剂容器2的中间板6C上。具体而言，具有图7B所示方式A狭缝的中间板6C层叠在具有图7C所示方式B狭缝的中间板6C上。阻挡部分11通过层叠中间板6C的金属部分而成。

因此，如图6所示，通过从发热元件4吸收热量而气化的制冷剂通过在发热元件4连接区域周围的管8(第一管)流入到上水箱9中。气化的制冷剂(气体制冷剂)在送到上水箱9时被冷却和冷凝，冷凝的制冷剂(液体制冷剂)通过在连接区域外的管8(第二管)回到制冷剂容器2中。如图7C中虚线箭头所示，制冷剂循环源通过利用阻挡部分11限制制冷剂流而形成在制冷剂容器2内。这样，制冷剂循环被促进，热辐射性能得到改善。

本发明第三实施例将参考图8加以描述。在第三实施例的冷却装置1中，制冷剂容器2的尺寸与上水箱9的尺寸不同。具体而言，如图8所示，上水箱9的尺寸小于制冷剂容器2的尺寸，并且制冷剂从其注入到冷剂容器2(制冷剂腔7)中的制冷剂注入管12设置在制冷剂容器2内以便不与上水箱9相干涉。因此，制冷剂注入管12可容易地设置在制冷剂容器2内，同时管插入的位置可精确地设定。

本发明第四实施例将参照图9-11加以描述。在第四实施例中，本发明用于上水箱9的容积小于制冷剂容器2的容积的冷却装置1，如图9所示。而且，如图10所示，冷却装置1可用作底面状态，其中制冷剂容器2水平放置并且发热元件4连接在制冷剂容器2的底面上。或者，如图11所示，冷却装置1可用作侧作面状态，其中制冷剂容器2垂直放置并且发热元件4连接连接在制冷剂容器2的侧面。在冷却装置1用在底面状态的情况，当液体制冷剂从制冷剂容器2流入到管8时，冷却装置1的冷却性能就降低了。因此，液体制冷剂的液面就需要尽可能低。另一方面，在冷却装置1用作侧面状态的情况，当液体制冷剂的液面过低时，制冷剂在发热元件4周围过度气化。因此，液体制冷剂的液面应根据发热元件4的连接位置设定的较高。鉴于以上问题，上水箱9的容积应小于制冷剂容器2的容积。

具体而言，当冷却装置1用于图11所示的侧面状态时，液体制冷剂进入上水箱9和制冷剂容器2。因此，当上水箱9的容积增大时，制冷剂容器2中液体制冷剂液面就会降低。通过减小上水箱9的容积，制冷剂容器2中液体制冷剂液面可被提高。而且，制冷剂容器2中的制冷剂需要被蒸发，且来自于发热元件4的热量需要通过制冷剂容器2传输到制冷剂。因此，就需要扩大制冷剂容器2的容积。

就是说，在第四实施例中，通过设置上水箱9的容积小于制冷剂容器2的容积，冷却装置1的底面状态和侧面状态都可以达到足够的冷却性能。

本发明第五实施例将参照图12-15加以描述。在五实施例中，上述第一实施例中描述的散热片10从冷却装置1中除去。通常，设置散热片10是为了在空气侧增大热辐射面积和改善冷却装置1的冷却性能。然而，通过冷却装置的冷空气量被散热片10上过多的压力损失所减少。特别是用于个人计算机、服务器和类似办公室设备的冷却器，其冷却风扇非常需要减小噪音同时承受过大的电力负荷。

在第五实施例中，散热片10被去除，从而解决类似散热片连接步骤数量增加和在散热片连接工作中散热片设置位置偏差的问题。而且，空气侧压力损失可大大减小，从而改善冷却装置1的冷却性能并且减小噪音。而且，因为散热片10被去除，各个管8可分别设置在任意位置。例如，如图12所示，管8可按锯齿形布置以有效辐射热量。例如，如图13所示，管8可按锯齿形布置，因而相邻的管8在垂直于热辐射板6B长度方向的方向不互相重叠，从而改善管8的连接性能。例如，如图14所示，在部分管8内，散热片10可部分地设置于管8之间。

当不采用散热片10时，可增加管8的数量，因而促进冷却装置1的制冷剂循环，并且有效改善其热辐射性能。管8具有高热传导性的截面形状如椭圆形。例如，如图15所示，管8可是中空的曲别针形。

本发明第六实施例将参照图16-18加以描述。在第六实施例的冷却装置1中，第一发热元件4连接在制冷剂容器2上，且第二发热元件13连接在上水箱9上，如图16所示。因为上水箱9具有与制冷剂容器2的层叠结构相同的层叠结构，因此第二发热元件13可象在制冷剂容器2上一样容易地连接在上水箱9上。因此，发热元件4，13可用一个冷却装置1同时进行冷却，从而减少该冷却系统总的损失。然而，当第二发热元件也连接到上水箱9上时，上水箱9产生的气体制冷剂与制冷剂容器2产生的气体制冷剂相冲突，因此制冷剂循环可能会失败。因此，制冷剂流需要小心地加以控制以防止制冷剂循环失败。

在第六实施例中，如图17，18所示，用于控制各个制冷剂流的阻挡部分11(11A，11B)分别设置在制冷剂容器2和上水箱9中，从而促进制冷剂循环。

具体而言，如图17所示，阻挡部分11(11A，11B)用来在管8中把第一管8A和第二管8B分开。通过从制冷剂容器2上的第一发热元件4吸收热量而蒸发的气体制冷剂，经过第一管8A流向上水箱9。通过从上水箱9上的第二发热元件13吸收热量而在制冷剂容器2中蒸发的气体制冷剂，经过第二管8B流向制冷剂容器2。在制冷剂容器2中，第一阻挡部分11A用来防止通过从第一发热元件4吸收热量而蒸发的气体制冷剂流入到第二管8B中。在上水箱9中，第二阻挡部分11B用来防止通过从第二发热元件13吸收热量而蒸发的气体制冷剂流入到第一管8A中。这样，如图17，18中箭头所示，在制冷剂容器2中蒸发的气体制冷剂不与在上水箱9中蒸发的气体制冷剂相冲突，气体制冷剂可圆满地完成在制冷剂容器2和上水箱9之间的循环。因此，第一和第二发热元件4，13可被有效地冷却。这里，通过层叠中间板6C的金属部分，可容易地设置各个阻挡部分11A，11B。就是说，不需要使用另外的部件作为阻挡部分11(11A，11B)。

本发明第七实施例将参照图19加以描述。在第七实施例中，对管8与制冷剂容器2之间的连接结构及管8和上水箱9之间的连接结构进行了描述。这里，当多个板6通过钎焊相互连接到一起时，它们需要精确地相互压在一起。在第七实施例中，如图19所示，槽8a设置在管8插入到热辐射板6B的开口6b端。当通过各个管8上的槽8a对板6施加压力，板6就可被精确地相互压在一起，从而防止钎焊失败。而且，通过槽8a，各个管可精确地插入到制冷剂容器2上预定的位置。相同的连接结构可用于上水箱9和管8之间的连接结构。即便在这种情况下，也可达到相同的效果。

本发明第八实施例将参照图20-22加以描述。在第八实施例中，气体制冷剂管(气管)8C插入到上水箱9中的插入长度不同于液体制冷剂管(液管)8D插入到上水箱9中的插入长度。如图20所示，气体制冷剂从制冷剂容器2经过气管8C流入到上水箱9中。如图21所示，液体制冷剂经过液管8D从上水箱9流入到制冷剂容器2中。具体而言，如图20所示，气管8C插入到上水箱9的插入长度L1大于上水箱9底面板的厚度t1。就是说，气管8C的上端在上水箱9内从上水箱9的内部底面以预定的长度突出。另一方面，液管8D插入到上水箱9的插入长度L2等于板的厚度t1。就是说，液管8D的上端没有从上水箱9的内表面向上水箱9的内部突出。

下面，将对根据第八实施例的冷却装置1的工作进行描述。在第八实施例中，冷却装置1用于底面状态，其中制冷剂容器2水平放置，且发热元件4连接在制冷剂容器2的底面，如图22所示。存储在制冷剂容器2内的制冷剂通过在制冷剂腔7内从发热元件4吸收热量而气化。气化的气体制冷剂主要通过气管8C流向上水箱9，同时被冷却和冷凝，冷凝制冷剂(液体制冷剂)通过液管8D回到制冷剂腔7内。

因为气管8C的上端从上水箱9内底面以预定的长度突出到其内部，当制冷剂从上水箱9通过管8回到制冷剂容器2中时，液体制冷剂很难从上水箱9流入到气管8C中。结果，如图21所示，制冷剂容器2中的大部分气体制冷剂流入到气管8C中。因此，制冷剂容器2流入到液管8D中的气体制冷剂量可被减少，从而在冷却装置1中实现优化的制冷剂循环。即便在第八实施例中，制冷剂容器2或上水箱9都具有在上述第一实施例中所描述的层叠状结构。

在第八实施例中，本发明也可用于制冷剂容器2具有中空结构或具有内部散热器片的冷却装置。

本发明第九实施例将参照图23加以描述。在第九实施例中，气管8C在发热元件4连接区域R上与制冷剂容器2相连接。液管8D在连接区域R以外与制冷剂容器2相连接。具体而言，如图23所示，发热元件4在连接区域连接到吸热板6A上。这里，连接区域R与发热元件4在热辐射板6B上的连接区域相应的区域。因为气管8C设置在连接区域R上，在那里制冷剂容器2内的制冷剂很容易蒸发，所以气体制冷剂有效地从制冷剂容器流入到气管8C中。而且，液管8D设置在连接区域R外，因而减少了从制冷剂腔7流入到液管8D中的气体制冷剂量。因此，制冷剂循环可比上述八个实施例更有效地实现，而且冷却装置1的热辐射性能可进一步得到改善。

本发明第十实施例将参照图24加以描述。在第十实施例中，第二实施例所描述的用于控制气体制冷剂流的阻挡部分11设置在根据第十实施例冷却装置1的制冷剂容器2内。如图24所示，阻挡部分11设置在气管8C和液管8D之间。阻挡部分11防止通过从发热元件4吸收热量而蒸发的气体制冷剂流入到液管9B中，从而实现进一步优化的制冷剂循环。在第十实施例中，阻挡部分11通过改变中间板6C的形状可容易地形成。

本发明十一实施例将参照图25加以描述。在第十一实施例中，气管8C插入到制冷剂容器2中的插入长度不同于液管8D插入到制冷剂容器2中的插入长度。具体而言，如图25所示，气管8C插入到制冷剂容器2中的插入长度L3等于热辐射板6B的板厚度t2。就是说，气管8C的底端不从制冷剂容器2的内表面向其内部突出。液管8D的插入长度L4大于板厚度t2。就是说，液管8D的底端从制冷剂容器2的内表面向其内部突出。因此，当制冷剂容器2中蒸发的气体制冷剂流入到管8中时，气体制冷剂不流入到液管8D而是流入到气管8C中。因此，液体制冷剂从上水箱9通过液管8D容易地回到制冷剂容器2中，流过液管8D的气体制冷剂可被限制，从而实现优化的制冷剂循环。

本发明第十二实施例将参照图26加以描述。在第十二实施例中，第十一实施例冷却装置的特点和第八实施例冷却装置的特征都被添加进来。具体而言，如图26所示，气管8C插入到上水箱9的插入长度大于上水箱9底壁的板厚度t1，气管8C插入到制冷剂容器2中的插入长度等于热辐射板6B的板厚度。另外，液管8D插入到上水箱9的插入长度等于上水箱9在底面的板厚度，液管8D插入到制冷剂容器2的插入长度大于制冷剂容器2热辐射板6B的板厚度。气管8C设置在图24所示的连接区域R内，液管8D设置在连接区域R外。

因此，在制冷剂容器2中蒸发的大部分气体制冷剂流入到气管8C中，并且上水箱9中的大部分液体制冷剂流入到液管8D中，因而有效地形成制冷剂循环周期，并且实现具有高热辐射性能的冷却装置1。而且，在图26中，气管8C的整体长度可等于液管8D的整体长度。这样，冷却装置1的构件管理可被简化，而且诸如安装错误之类的问题可被消除。

本发明第十三实施例将参照图27A-28A，和28-29加以说明。在十三实施例中，形成有上水箱9与各管8之间的连接结构，如图27A，27B所示。为提高管8和上水箱9之间的焊接性能以及防止焊接材料进入管8，优选的是各管8连接到上水箱9的同时各管8的上端突出到上水箱9内，如图28所示。然而，在图28所示的连接结构中，液体制冷剂存储在上水箱9中，因而减少从上水箱9回到制冷剂容器2中的液体制冷剂量，并且降低制冷装置1的热辐射性能。为防止液体制冷剂存储在上水箱9中，优选的是各管8不向上水箱9内突出，如图29所示。

根据本发明第十三实施例，管8连接在上水箱9上，因而可防止液体制冷剂存储在上水箱9中，同时防止焊接材料流入到管8中。

具体而言，如图27A所示，用于插入管8的插孔6a通过在上水箱9内去毛刺而形成。更具体而言，上水箱9在各插孔6a周围向外突出因此插入管8和上水箱9之间形成空隙S。这里，其顶端设置在近似等于上水箱9内表面高度的位置。因为焊接材料存储在插入到各插入孔6a的管8周围设置的空隙S内，因此可有效防止焊接材料流入到管8a内。而且，如图27B所示，插入孔6a可通过在上水箱9内冲压而成。这种情况下，各插入孔6a周围形成斜面，因而在上水箱9内表面形成空隙S。斜面可通过切削而形成。即便在这种情况下，可取得如图27相同的效果。

本发明的十四实施例将参照图30-32加以描述。在十四实施例中，管8相对于制冷剂容器2和上水箱9设置，同时沿冷却空气流动的方向分成上游侧管和下游侧管。如图30所示，即使当冷却装置1用作侧面状态，制冷剂沿箭头所示的方向进行循环，从而改善制冷装置1的热辐射性能。

如图31所示，当冷却装置1用作底面状态，热辐射性能可被改善。在这种情况下，优选的是，液管8D设置在冷却空气的上游侧，并且气管8C设置在其下游侧，从而进一步促进制冷剂循环。因为气管8C设置在冷却空气下游侧，气管8C可保持在高于液管8D的温度。因此，流入到气管8C的气体制冷剂可防止在那里被冷凝，从而维持制冷剂循环。而且，如图32所示，上水箱9可分成两部分。就是说，热辐射芯3沿冷却空气流动的方向可分成多个部分。

本发明的十五实施例将参照图33A，33B和34-37加以描述。在十五实施例中，如图33A和33B所示，管8插入到制冷剂容器2和上水箱9中的插入长度通过分别设置在制冷剂容器2(热辐射板6B)和上水箱9上的插入孔2a，9a加以调节。具体而言，各插入孔2a，9a设置成阶梯形状，各管8通过插入孔2a，9a连接到制冷剂容器2和上水箱9上。各管8具有多个沿管长度方向延伸的通孔34a(例如，圆形通孔或矩形通孔)，管8的两端形成图34所示的形状。如图33A，33B，34-36所示，管8的侧表面8b配合到插孔2a的内表面2b上，并且管8的底端接触插孔2a的阶梯面2c。这样，管8插入到制冷剂容器2内的插入长度就被限制住。管8插入到上水箱9的插入长度也以相同的方式限制。

因此，管8插入到制冷剂容器2和上水箱9中的插入长度可用设置在制冷剂容器2和上水箱9上的插孔2a，9a控制，并且管8内在插入到插孔2a，9a内一端没有设置图19所示的槽8a。因为插入长度可被调节，所以制冷剂容器2和上水箱9的尺寸在管8的插入方向可减小而不封闭图37所示各管8的通孔34a。在实施例中，各个平管在管厚度方向(图37的上下方向)的尺寸近似等于各插入孔2a，9a在相同方向如图37的上下方向上的尺寸。例如，各个平管8的尺寸和孔2a在图37上下方向的尺寸近似于1.7mm。而且，在图36中的上下方向上阶梯面之间的尺寸设置成例如1.5mm，并且各通孔34a的直径设置成例如1.1mm。因此，即使当管8插入到插孔2a，9a中，任一通孔34a都不会被阶梯面2c，9c封住，而管各插入长度可精确地控制。因此，各个管8的容积(高度)可以增大，从而改善冷却性能(热辐射性能)。就是说，如图33A所示，因为插入孔2a，9a上设置有阶梯面2c，9c，因此管8的各个通孔34a不会被封闭。而且，冷却装置1可仅通过把管8的末端插入到制冷剂容器2和上水箱9的插孔2a，9a中来临时组装，而不必采用复杂(昂贵)的焊接架。因此，临时组装的冷却装置1可容易地进行整体焊接，而不必采用复杂(昂贵)的焊接架。

在上述第十五实施例中，插孔2a，9a可设置在板6B或设置在中间板6C上。或者，用于调节各个管8的插入长度的阶梯部分可象上述第七实施例(图19)那样设置在管8上，而管8中的制冷剂通道不被封闭。即便在这种情况下，管8插入到制冷剂容器2或插入到上水箱9中的插入长度也可被适当地调节。

尽管本发明参照附图结合优选实施例被充分描述，需要指出的是，各种改变和修改对于本领域中的普通技术人员来说都是很明显的。

例如，在上述实施例中，如图38所示，板状散热片14可采用上述实施例所描述的散热片10。

而且，以上描述的多个实施例可适当地结合使用。

这样的改变和修改在附加的权利要求所限定的本发明范围内都是可以理解的。

Claims (23)

1.一种用于冷却发热元件的冷却装置，其包括：

制冷剂容器，其通过层叠多个板以限定出存储制冷剂的空间而构成，所述多个板包括发热元件连接于其上的第一板，与第一板相对设置的第二板及至少一个位于第一板和第二板之间的第三板；及

热辐射芯，其包括

连接到制冷剂容器的第二板上并垂直第二板的表面以与制冷剂容器的空间相通的多个管，及

层叠多个板而构成的上水箱，通过该上水箱所述管相互连通，

其中制冷剂容器和热辐射芯以这样的方式布置，即制冷剂通过从连接在制冷剂容器第一板上的发热元件上吸热而蒸发，并且蒸发的制冷剂流入到管内以便在热辐射芯内向外界辐射热量，所述多个管包括通过其制冷剂主要从制冷剂容器流入到上水箱中的第一管和通过其制冷剂主要从上水箱流入到制冷剂容器的第二管，所述第二板具有多个开口部分，所述第一管和第二管分别连接至所述开口部分。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

制冷剂容器在此具有用于限制制冷剂流入到第二管的第一阻挡部分；及

上水箱在此具有用于限制制冷剂流入到第一管的第二阻挡部分。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其中上水箱的容积小于制冷剂容器的容积。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其中构成制冷剂容器的各个板的面积大于构成上水箱的各个板的面积。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其中至少一个构成制冷剂容器的板的形状与至少一个构成上水箱的板的形状相同。

6.根据权利要求1所述的冷却装置，其中另一发热元件连接到设置在上水箱最外面的板上。

7.根据权利要求6所述的冷却装置，其中：

在制冷剂容器中蒸发的气体制冷剂通过第一管从制冷剂容器流入到上水箱，而且在上水箱中蒸发的气体制冷剂通过第二管从上水箱流入到制冷剂容器；

制冷剂容器在此具有用于限制气体制冷剂流入第二管的第一阻挡部分；及

上水箱在此具有用于限制气体制冷剂流入到第一管的第二阻挡部分。

8.根据权利要求1所述的冷却装置，其中所述管以锯齿形设置在制冷剂容器的第二板上。

9.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

每个所述第一管都具有插入到上水箱中的插入长度，而且每个所述第二管都具有插入到制冷剂容器中的插入长度，其中第二管插入到制冷剂容器中的插入长度比第一管的插入长度小；及

各个第一管在上水箱内部从上水箱的内表面以预定的长度突出。

10.根据权利要求1-6和8中任一项所述的冷却装置，其中：

每个所述第一管都具有插入到制冷剂容器中的插入长度，而且每个所述第二管都具有插入到制冷剂容器中的插入长度，其中第二管插入到制冷剂容器中的插入长度比第一管的插入长度长；及

各个第二管在制冷剂容器内从制冷剂容器的内表面以预定的长度突出。

11.根据权利要求9所述的冷却装置，其中：

每个第二管插入到制冷剂容器中的插入长度大于各个第一管插入到制冷剂容器中的插入长度；及

各个第二管在制冷剂容器内从制冷剂容器的内表面以预定长度突出。

12.根据权利要求9所述的冷却装置，其中：

发热元件在连接区域内连接于第一板上；及

第一管在与连接区域相应的区域内设置于第二板上，且第二管在与连接区域相应的区域外设置于制冷剂容器的第二板上。

13.根据权利要求9所述的冷却装置，其中各个第二管插入到上水箱中的插入长度等于各个第二管插入到其中的上水箱的板的厚度。

14.根据权利要求11所述的冷却装置，其中各个第一管插入到制冷剂容器中的插入长度等于制冷剂容器的第二板的厚度。

15.根据权利要求1-6和8中任一项所述的冷却装置，其中每个管和上水箱其中的一个包括用于调节插入到上水箱内的管的插入长度的第一插入调节部件。

16.根据权利要求15所述的冷却装置，其中：

第一插入调节部件是设置在管端部的阶梯部分；

该阶梯部分具有垂直于管插入方向的表面；且

当管与上水箱相连时，阶梯部分的所述表面与上水箱接触。

17.根据权利要求15所述的冷却装置，其中：

第一插入调节部件是设置在上水箱内上水箱插孔周围的阶梯部分，其中管插入到所述插孔中以与上水箱相通；

该阶梯部分具有垂直于管插入方向的表面；且

当管插入到插孔中时，管的顶端与阶梯部分的所述表面相接触。

18.根据权利要求1所述的冷却装置，其中：

上水箱包括：

第一板，其限定了多个管插入其中的第一孔；及

第一板层叠于其上的第二板，所述第二板限定了多个第二孔，每个第二孔的开口面积都小于各个第一孔的开口面积；且

管插入到第一孔内以便在第二孔周围与第二板接触从而与第二孔相通。

19.根据权利要求1-6和8任一项所述的冷却装置，其中每个管和制冷剂容器其中的一个包括用来调节管插入到制冷剂容器中的插入长度的第二插入调节部件。

20.根据权利要求19所述的冷却装置，其中所述第二插入调节部件是设置在管端部的阶梯部分；

所述阶梯部分具有垂直于管插入方向的表面；且

当管与上水箱相连时，所述阶梯部分的所述表面与制冷剂容器的第二板相接触。

21.根据权利要求19所述的冷却装置，其中：

第二插入调节部件是围绕插孔设置在制冷剂容器的第二板上的阶梯部分，其中管插入所述插孔以与制冷剂容器相连通；

阶梯部分具有垂直于管插入方向的表面；且

当管插入到插孔中时，管的顶端与阶梯部分的所述表面相接触。

22.根据权利要求1-6和8任一项所述的冷却装置，其中：

制冷剂容器的第二板限定了多个管插入其中的第一孔；

层叠于第二板上的其中一个第三板限定了开口面积小于第二板第一孔的开口面积的第二孔；且

管插入到第二板的第一孔以与第二孔周围的其中一个第三板接触从而与其中一个第三板的第二孔相通。

23.根据权利要求1-6和8任一项所述的冷却装置，其中：

热辐射芯用来完成流过管的制冷剂和在管外通过热辐射芯的空气之间的热量交换；且

热辐射芯沿空气通过热辐射芯的流动方向分成至少两部分。

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