CN1637377A

CN1637377A - 无泵水冷系统

Info

Publication number: CN1637377A
Application number: CN200410081704.2A
Authority: CN
Inventors: 一法师茂俊; 上原伸哲; 山田晃; 大串哲朗
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2024-12-30
Also published as: US7841387B2; US20050155744A1; HK1078640A1; JP2005195226A; US7380584B2; US20080223556A1; CN1327183C

Abstract

提供不需要外部动力，可以向任意方向进行热输送，并且是可靠性高·低热阻的无泵水冷系统。具有：收容热交换用循环溶液1和上述循环溶液的蒸汽12的热交换循环溶液收容容器4；被设置在该收容容器的外壁的散热器2；将收容容器内的热交换用循环溶液1向收容容器外送出的溶液送出口5；将由高温的热交换用循环溶液1和循环溶液的蒸汽泡13构成的气液两相流体送入上述收容容器内的气液两相流体送入口8；以及具有第一输送路6、第二输送路7和第三输送路9、连接第一到第三输送路的循环溶液输送路A；第一输送路6与溶液送出口5连接、设置有显热排出热交换器10，第二输送路7上，内部的热交换用循环溶液与收容容器内的热交换用循环溶液以及蒸汽进行热交换，第三输送路9与上述气液两相流体送入口8连接并且设置有加热热交换器11。

Description

无泵水冷系统

技术领域

本发明涉及热传送机，尤其是涉及不需要机械式泵等的外部动力的无泵水冷系统。

近年来，电子仪器的放热量急剧增大，需要有更高效率的散热手段。另外，电子仪器的寿命也在增加，需要更可靠的散热方式。在这样的背景下，不具有可动部的热管(例如参照专利文献1)被再次关注。热管被分为重力型热管(热水管)和毛细管力型热管两大类。重力型热管是指将作用流体适量封入密闭容器中，将下方与放热体接合，将上方与散热部接合或直接设置在冷却流体中。另一方面，毛细管力型热管是指将作用流体适量封入在内壁上有槽的密闭容器中，或在内壁上内衬有多孔物质的密闭容器中，将一端部与放热体接合，将另一端部与散热部接合或直接设置在冷却流体中。

【专利文献1】

特开2003-148882号公报(第三页，图1)

上述构成的毛细管力型热管具有以下进行热输送困难的问题，即由于利用毛细管力的非常小的驱动力使作用流体向加热部(设置放热体的部分)回流，因此最大热输送能力很小，并且，使作用流体向与重力相反的方向回流很困难。一方面，重力型热管具有以下问题，即由于利用重力使作用流体向加热部回流，因此具有必须将散热部放置在放热部上面的位置限制，在设置其位置方面没有自由度。

本发明为了解决上述问题，以提供以下无泵水冷系统为目的，即不需要外部动力，可以向任意方向进行热输送，并且，热输送量大、热阻力更小的可靠性高·低热阻的无泵水冷系统。

发明内容

本发明的无泵水冷系统具有：热交换循环溶液收容容器、散热器、溶液送出口、气液两相流体送入口以及循环溶液输送路，该热交换循环溶液收容容器收容热交换用循环溶液和上述循环溶液的蒸汽；该散热器被设置在该收容容器的外壁；该溶液送出口将上述收容容器内的热交换用循环溶液向收容容器外送出；该气液两相流体送入口将由高温的热交换用循环溶液和上述循环溶液的蒸汽泡构成的气液两相流体送入上述收容容器内；该循环溶液输送路备有第一输送路、第二输送路和第三输送路，连接上述第一输送路到第三输送路；该第一输送路与上述溶液送出口连接、并设置有显热排出热交换器；在该第二输送路，内部的热交换用循环溶液与上述收容容器内的热交换用循环溶液，或内部的热交换用循环溶液与上述收容容器内的热交换用循环溶液以及上述收容容器内的热交换用循环溶液的蒸汽进行热交换；该第三输送路与上述气液两相流体送入口连接并且设置有加热热交换器。

在本发明的无泵水冷系统中，在第三输送路上，热交换用循环溶液接受来自加热热交换器的热后，热交换用循环溶液升温，在第三输送路的内部发生沸腾、产生蒸汽泡，利用对该蒸汽泡起作用的浮力，热交换用循环溶液和上述蒸汽泡向循环溶液输送路内移动。通过上述蒸汽泡的移动，来自加热热交换器的一部分热从设置在热交换用循环溶液收容容器外壁的散热器排出。并且，通过上述热交换用循环溶液的移动，来自加热热交换器的剩余的热从升温到高温的显热排出热交换器排出。在现有的重力型热管中，只是通过本发明中的蒸汽泡进行热输送，与此相反，本发明中，由于通过蒸汽泡和循环溶液两方面进行热输送，因此可以输送大量的热。并且，由于对显热排出热交换器的热输送是只通过液体进行的输送，因此，没有必要将显热排出热交换器设置在加热热交换器的上方，可以将显热排出热交换器设置在任意的地方，增加了散热位置的自由度。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图2是表示本发明的第一实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图3是表示本发明的第一实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图4是表示本发明的第二实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图5是表示本发明的第三实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图6是表示本发明的第四实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图7是表示本发明的第四实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图8是表示本发明的第四实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图9是表示本发明的第四实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图10是表示本发明的第五实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图11是表示本发明的第五实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图12是表示本发明的第五实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。

图13是表示本发明的第六实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图14是表示本发明的第六实施方式的气泡核的图。

图15是表示本发明的第六实施方式其他的气泡核的图。

图16是表示本发明的第七实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图17是表示本发明的第八实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图18是表示本发明的第八实施方式的加热热交换器以及齿条壁的剖面构成图。

图19是表示本发明的第九实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

图20是表示本发明的第十实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。

具体实施方式

第一实施方式

以下，根据附图就本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的第一实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。另外，图2是表示本发明的第一实施方式其他的无泵水冷系统的剖面构成图。在图1中，热交换循环溶液收容容器4收容升温到高温的热交换用循环溶液1和蒸汽12，蒸汽12是该溶液1进行相变化、保有潜热的高温。另外，在该热交换循环溶液收容容器4的外壁上设置有散热器2，向散热器2排出上述热交换用循环溶液1和蒸汽12保有的热。此时，上述蒸汽12的一部分冷凝，成为热交换用循环溶液1。另外，本实施方式中，热交换循环溶液收容容器4的壁面具有与散热器进行热交换的传热壁的作用，也可以在内外壁面上安装散热片。另外，散热器2是如图2所示的构成，即将热交换循环溶液收容容器4的外壁的一部分向周围突出，在突出的外壁上设置散热片的构成，并且，也可以使用风扇3进行散热。

在热交换循环溶液收容容器4上设置送出容器4内的热交换用循环溶液1的溶液送出口5和气液两相流体送入口8。被升温到高温的热交换用循环溶液1和被升温到高温的沸腾的热交换用循环溶液1的蒸汽泡13的气液两相流体从气液两相流体送入口8流入。另外，通过该气液两相流体的流入，热交换循环溶液收容容器4内的热交换用循环溶液1和蒸汽12冷凝生成的冷凝液被搅拌。

热交换用循环溶液1最好是热特性高(例如导热系数高、比热大)、流动特性好(例如粘性系数小)、相对气体的液体密度比大的流体，是由蒸馏水、酒精、液体金属等单一成分构成的液体、防冻液、酒精水溶液等的水溶液或磁性流体等的混合液体，使用产生气液相变化的流体。蒸汽12是热交换用循环溶液1或其一部分气化的产物，也可以混入空气等不冷凝气体。

循环溶液输送管A连接在设置在热交换循环溶液收容容器4上的上述溶液送出口5和上述气液两相流体送入口8之间，热交换用循环溶液1构成循环的循环溶液输送路。

循环溶液输送管A包括与上述溶液送出口5连接的溶液送出管(第一输送路)6、穿过热交换循环溶液收容容器4内的容器内管(第二输送路)7和与上述气液两相流体送入口8连接的气液两相流体送入管(第三输送路)9，被收容在热交换循环溶液收容容器4的热交换用循环溶液1从该容器4出来、从溶液送出管6经过容器内管7、再经过气液两相流体送入管9返回该容器4。

另外，溶液送出口5是为了送出高温的热交换用循环溶液1的出口，蒸汽泡13与热交换用循环溶液1一起流入后，由于浮力向热交换用循环溶液1的循环方向的反方向起作用，使热交换用循环溶液1的循环流量减少，因此，为了防止蒸汽泡13的流入，最好在溶液送出口5设置与蒸汽泡13相同或小于蒸汽泡13直径的金属丝网或挡板。

另外，气液两相流体送入管9可以向热交换循环溶液收容容器4内突出。通过这样设置，产生更大的浮力，热交换用循环溶液1的循环流量增大，热输送能力提高。

在循环溶液输送管A中，在溶液送出管6上设置显热排出热交换器10，向溶液送出管6内循环的循环溶液通过管壁排出热。另外，在气液两相流体送入管9上设置加热热交换器11，向溶液送出管6内循环的循环溶液通过管壁被吸收热、加热。

加热热交换器11是电子仪器等的放热体的散热部，或者是从上述放热体输送热的仪器的散热部，散热器2和显热排出热交换器10是冷冻循环以及热管等的热输送器的吸热部，或者是利用自然·强制对流传热、热辐射等的散热壁。另外，也可以将设置有加热热交换器11的气液两相流体送入管9、设置有显热排出热交换器10的溶液送出管6、设置有散热器2的热交换循环溶液收容容器4直接外露地设置在任意的空间(空气中、水中、土壤等)内，以此代替设置加热热交换器11、显热排出热交换器10和散热器2，利用自然·强制对流传热、热辐射等加热或散热。此时，也可以进一步在散热壁或该露出部外表面上设置散热片等。另外，散热器2和显热排出热交换器10的冷却方法也可以利用移动风。

另外，可以沿着流路设置多个加热热交换器11和显热排出热交换器10。

循环溶液输送管A是由输送热交换用循环溶液1的圆管、椭圆管、矩形管、波纹管(软管)等构成的通道。另外，在循环溶液输送管A中，设置有加热热交换器11的气液两相流体送入管9壁面、设置有显热排出热交换器10的溶液送出管6壁面以及容器内管7壁面具有进行热交换的传热壁的功能，也可以在各管的壁面的内部设置加速传热用的紊流加速体、旋转流加速体(例如扭曲带)或散热片等，另外，为了增加单位面积的散热体积，也可以设置螺线管或蛇行管。并且，容器内管7是容器内管7内的热交换用循环溶液1与容器内管7外的热交换用循环溶液1以及蒸汽12进行热交换的管，也可以在容器内管7的外壁面设置散热片等。

一方面，也可以在上述各壁面以外的循环溶液输送管A外壁面设置绝热部件。

以下，就本第一实施方式的热输送器的动作进行说明。收容在热交换用循环溶液收容容器4内的具有高温热的热交换用循环溶液1一面向循环溶液输送管A流动一面向机器内循环，高温的上述热交换用循环溶液1穿过循环溶液输送管A的溶液送出管6时，显热排出热交换器10排出显热，进行热交换、冷却到低温。冷却后，穿过容器内管7时，收容在热交换用循环溶液收容容器4内的高温的热交换用循环溶液1或高温的热交换用循环溶液1和上述循环溶液的蒸汽12预热升温。升温后的热交换用循环溶液1通过设置在气液两相流体送入管9上的加热热交换器11被继续向高温升温沸腾，一面产生蒸汽泡13一面返回热交换用循环溶液收容容器4。返回热交换用循环溶液收容容器4的热交换用循环溶液1和蒸汽泡13(成为蒸汽12)向设置在热交换用循环溶液收容容器4外壁的散热器2排出热，一部分蒸汽12冷凝，成为热交换用循环溶液1。并且，返回上述热交换用循环溶液收容容器4的热交换用循环溶液1再次向循环溶液输送管A流动，反复冷却、预热以及向沸腾温度升温。

在本实施方式的热输送器中，利用由于热交换用循环溶液1的相变化产生的循环溶液输送管A内的密度差(由于密度差产生浮力)，热交换用循环溶液1向机器内循环。即利用从加热热交换器11到气液两相流体送入口8的气液两相流体送入管9内的气液两相流体的表面密度，与和该区间高度相同的区间上的循环溶液输送管A内的热交换用循环溶液1密度的密度差，使热交换用循环溶液1循环。另外，通过反复该循环，将从加热热交换器11传送出的高温的热向显热排出热交换器10和散热器2输送，从显热排出热交换器10和散热器2将热向需要热的其他的机器或低热源输送。

另外，在上述实施方式中，热交换用循环溶液收容容器4、显热排出热交换器10以及加热热交换器11的位置关系是，加热热交换器11在热交换用循环溶液收容容器4的下方即可，加热热交换器11和热交换用循环溶液收容容器4以外，可以是与本实施方式不同的位置关系。例如，显热排出热交换器10也可以在加热热交换器11和热交换用循环溶液收容容器4的上方。

另外，加热热交换器11与热交换用循环溶液收容容器4的两相流体送入口8之间的距离有足够长的情况下，由于通过作用于该部分的管9a内的热交换循环溶液1的浮力，热交换循环溶液1可以循环，因此，可以将加热热交换器11设置成水平姿势。图3是表示将加热热交换器11设置成水平的无泵水冷系统的剖面构成图。通过这样的构成，可以进行来自水平面的热输送。

另外，这种情况下，加热热交换器11的出口侧最好向比水平稍微向上一点倾斜。

另外，在图3中，虽然从加热热交换器11的设置部分开始沸腾，但有时在加热热交换器11的设置部分不沸腾，而在管9a内沸腾。这种沸腾被称为闪蒸，由于下方水头压大、是高压，所以不沸腾，而越向上水头压越小，成为更低压(液体饱和压力以下)开始沸腾。即使在这种状态下，通过作用于管9a内的热交换循环溶液1的浮力，热交换循环溶液1可以循环，因此，可以将加热热交换器11设置成水平姿势。

如上所述，由于本实施方式的热输送器不使用外部动力，利用热交换循环溶液的密度差，热交换循环溶液向机器内连续循环，因此可以向所有的方向(水平、从下部到上方、从上方到下方等)输送大量的热。另外，也可以进行长距离的热输送。并且，由于不具有可动部的泵等，因此是既耐久性、可靠性强，又小型化、轻量化。

并且，由于从两种散热部散热，因此热输送能力提高，热阻减小。另外，即使由加热热交换器供给的热负荷小的情况下，通过散热器蒸汽12也被冷凝，因此，容易产生第三输送路内的气液两相流体的移动，产生稳定的热交换循环溶液的循环，不容易产生该溶液循环的脉动等不稳定的动作。并且，由于产生连续的循环，另外流入热交换用循环溶液收容容器内的蒸汽泡搅拌热交换循环溶液和蒸汽冷凝生成的冷凝液，因此，即使用多成分流体作为热交换循环溶液，也不会产生局部浓度升高、沸点上升等动作不良。

第二实施方式

图4是表示本发明的第二实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图4所示，本第二实施方式的无泵水冷系统是在热交换用循环溶液收容容器4上设置与该容器4连接的热交换循环溶液收容辅助容器14，在热交换循环溶液收容辅助容器14内或该容器14外壁上设置发热器等加热器15。

热交换循环溶液收容辅助容器14的设置位置最好在容器4和加热热交换器11之间的气液两相流体送入管9以外的部分，与容器4连通地设置即可。在图4中，与容器4的下部连通，但不局限于这样的构成。

在本第二实施方式中，设置热交换循环溶液收容辅助容器14，通过利用加热器15控制该容器14内温度，可以调节热交换循环溶液收容容器4内压力，可以控制加热热交换器11内的沸腾温度。其结果，可以调节加热热交换器11的温度。

通过利用加热器15控制该容器14内的温度，可以调节该容器14内热交换循环溶液1的收容量，其结果，可以改变热交换循环溶液收容容器4内热交换循环溶液1的收容量，进而改变与容器内管7外壁的蒸汽12的接触面积(产生冷凝的面积)，由于通过该冷凝面积的变化，可以控制通过容器内管7的热阻，其结果，可以控制本发明的全部热阻。

另外，在本实施方式中，有时可以向容器14内封入空气等不冷凝性气体，利用不冷凝性气体的膨胀、收缩，调整容器4内的压力。

另外，在该容器14的外壁设置加热器15的情况下，如果在该容器14的内壁内衬上金属丝网等多孔物质，该容器14的内壁总是被热交换循环溶液1浸湿，可以防止由于该容器14壁干燥引起的温度上升。

另外，如果设置泊耳贴元件作为散热器2，通过改变向泊耳贴元件通电的电流的大小和电流的方向，可以进行散热或加热，因此可以控制热交换循环溶液收容容器4内的温度。其结果，与上述实施方式相同，可以调节热交换循环溶液收容容器4内的压力，得到同样的效果。另外，如果在热交换循环溶液收容容器4外壁上设置发热器，通过该发热器的加热可以控制热交换循环溶液收容容器4内的温度，得到同样的效果。

第三实施方式

图5是表示本发明的第三实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图5所示，在本实施方式中，在热交换循环溶液收容容器4上设置两根循环溶液输送管A。通过设置两根以上的循环溶液输送管A，传热面积加大、热阻减小。另外，从分散的高热源或向分散的低热源进行热输送变得容易。另外，由于可以将热交换循环溶液收容容器4对多根循环溶液输送管A共享，与设置多个热输送器相比更小型化。

第四实施方式

图6是表示本发明的第四实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图6所示，在本实施方式中，分别通过分配容器16a和集合容器16b将气液两相流体送入管9上设置有加热热交换器11的部分、溶液送出管6上设置有显热排出热交换器10的部分以及容器内管7形成被分割成多根的循环溶液输送管。

通过这样的设置，各部的传热面积增大，热阻以及摩擦压力损失减少。另外，从平面、曲面以及无形的流体中进行的热回收以及散热也变得容易。而且，通过将分配容器16a和集合容器16b之间的、被分割成上述多根的循环溶液输送管形成细管，可以提高传热，可以更加提高传热特性。

图7是表示本发明的第四实施方式的其他的无泵水冷系统的剖面构成图。如图7所示，在本实施方式中，通过使两个分配容器16a和两个集合容器16b介于中间，将气液两相流体送入管9上设置有加热热交换器11的部分分割成两个气液两相流体送入管群，在被分割的两个气液两相流体送入管群上分别并列设置加热热交换器11。两个集合容器16b被与循环溶液收容容器4直接连接，循环溶液收容容器4更加具有集合容器的功能。这样构成的情况下，热交换循环溶液1从热交换循环溶液收容容器4不经过溶液送出口5，而是经过任意的加热热交换器流入其他的加热热交换器。尤其有以下情况，即伴有非加热热交换器的情况下，热交换循环溶液1从热交换循环溶液收容容器4经过该非加热热交换器、穿过其他的正在加热的加热热交换器、再次回流到热交换循环溶液收容容器4。为了防止这种情况，如图7所示，可以在被分割的各个气液两相流体送入管群的上游侧设置止回阀33。

图7中，在上游侧设置了止回阀33，也可以设置在下游侧。

另外，在图6、图7中，即使在以下构成的情况下，即将加热热交换器11分别并列设置在被分配容器16a分割成多条的气液两相流体送入管(或多个气液两相流体送入管群)上，不使用集合容器16b、将被分割成多条的气液两相流体送入管(或多个气液两相流体送入管群)与热交换循环溶液收容容器4直接连接(循环溶液收容容器4具有集合容器的功能)，也可以在被分割的多条气液两相流体送入管(或多个气液两相流体送入管群)的上游侧或下游侧分别设置止回阀33。

另外，图8是表示本发明的第四实施方式的其他的无泵水冷系统的剖面构成图。图8(a)是图8(b)的B-B线剖面图。如图8所示，通过将热交换循环溶液收容容器4加宽，在两端设置容器内管7的分配容器16a和集合容器16b的一体构造，可以使构造和制作简单化，低成本化。并且，由于将热交换循环溶液收容容器4加宽，容器内管7的水头压的变化缩小，不容易产生由于该水头压的变化产生的容器内管7中的蒸汽泡13，不容易产生由于蒸汽泡13的产生引起的热交换循环溶液1的循环流量的脉动，可以进行稳定的热输送。

另外，图9是表示本发明的第四实施方式的其他的无泵水冷系统的剖面构成图。如图9所示，通过在分配容器16a和集合容器16b上分别设置多个可以开关的连接口(例如一次操作式连接器)17，可以使设置有加热热交换器11的第三输送路部分与加热热交换器11一起装卸，可以根据不同的目的改变无泵水冷系统的构成。另外，本系统即使在操作中，通过在分配容器16a和集合容器16b上分别设置多个可以开关的连接口(例如一次操作式连接器)17，可以进行设置有显热排出热交换器10的第一输送路部分与显热排出热交换器10的装卸，或者容器内管7的分路部分的装卸，或者设置有加热热交换器11的第三输送路部分与加热热交换器11的装卸，可以根据不同的目的改变无泵水冷系统的构成。另外，本系统即使在操作中，也可以改变构成。

另外，如图9所示，如果在热交换循环溶液收容容器4的上部设置气体放出口18，可以向周围放出进行上述变更时流入的不冷凝气体或者初期含有的不冷凝气体，可以防止热特性的劣化。

第五实施方式

图10是表示本发明的第五实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图5所示，在本实施方式中，循环溶液输送管A由一根气液两相流体送入管9、一根溶液送出管6、两根容器内管7、7a和设置在两根容器内管7、7a之间的一根第一容器外管(第四输送路)6a构成。在第一容器外管6a上设置有与设置在溶液送出管6上的同样的显热排出热交换器10。

通过这样的设置，容器4内和显热排出热交换器10部分的传热面积增大，热阻减小。

另外，通过利用两根以上的第一容器外管6a和三根以上的容器内管7、7a使循环溶液输送管A进一步成为并列流路，可以减小在循环溶液输送管A流动一周期间的摩擦压力损失，可以更加增大热交换循环溶液1的循环流量(显热输送量增大)。其结果，整体的热阻减小，即使加热热交换器11和显热排出热交换器10之间的温度差小，也可以输送大量的热。而且，可以容易地从固体平面以及曲面或无形的流体中等进行热回收或散热。

另外，在上述实施方式中，设置在溶液送出管6和容器外管6a上的显热排出热交换器10也可以是分别不同的显热排出热交换器10、10a。

在本实施方式中，容器内管7以外离加热热交换器11最近的容器内管7a也可以不穿过热交换循环溶液收容容器4内，在该容器内管7a上设置其他的加热热交换器11a。即如图11所示，也可以具有设置有加热热交换器11a和显热排出热交换器10a的第二容器外管(第五输送路)7b，该第二容器外管(第五输送路)7b被设置在容器内管(第二输送路)7和溶液送出管(第一输送路)6之间。另外，也可以设置多个第二容器外管(第五输送路)7b。

通过这样的设置，可以用一个热交换循环溶液收容容器4容易地从散落的热源进行热回收以及热输送。并且可以小型化。

并且，用加热热交换器11a进行热交换的热量小于用加热热交换器11进行热交换的热量，并且，设置有加热热交换器11a的第二容器外管内的热交换循环溶液1如果不沸腾，加热热交换器11a也可以设置在热交换循环溶液收容容器4的上方，更加提高了加热热交换器设置位置的自由度。

另外，通过控制加热热交换器11(安装发热器作为加热热交换器11，从外部控制向该发热器供给的电力)，可以调节热交换循环溶液1的循环流量，可以从其他的加热热交换器11a输送热的同时，可以调节加热热交换器11a的温度。

另外，如上所述，通过安装发热器作为加热热交换器11，由于没有限制热输送对象物(例如电子仪器)和该加热热交换器11的位置，因此，甚至可以将该加热热交换器11设置在更下方。通过这样的设置，可以更有效地得到驱动热交换循环溶液的浮力，提高热特性。

另外，如图12所示，通过将热交换循环溶液收容容器4、散热器2、溶液送出口5、容器内管7、气液两相流体送入管9、气液两相流体送入口8以及安装发热器的加热热交换器11形成一个泡沫泵组件27(在该泡沫泵组件27内，加热热交换器11位于下方，热交换循环溶液收容容器4位于上方)，不限制该泡沫泵组件27的设置位置，可以更加自由地设置。并且，将该泡沫泵组件27作为通用品，可以更加低成本化。

在图12中，将加热热交换器11a设置在电子零件的傍边，该电子零件被设置在框体29的内部，在框体29的外部设置上述泡沫泵组件27和多个显热排出热交换器10、10a。无论电子零件的设置位置如何，加热热交换器11a都可以设置在上述电子零件的旁边，可以容易地将框体内的电子零件放出的热向框体外部进行热输送。

第六实施方式

图13是表示本发明的第六实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图13所示，在本实施方式中，在气液两相流体送入管9的中途路上设置辅助发热器21。

通过这样的设置，即使加热热交换器11与显热排出热交换器10之间的温度差小、加热热交换器11内的热交换循环溶液1不沸腾的情况下，通过向辅助发热器21通电加热，可以在加热热交换器11内产生沸腾。这样，热交换循环溶液1可以向溶液循环管A内循环，即使温度差小也可以输送热。

加热热交换器11为水平的情况下，有时产生热交换循环溶液1的倒流或脉动，通过在气液两相流体送入管9的上升部设置该辅助发热器21、使其运转，可以产生热交换循环溶液1正常的循环，进行稳定的起动和热输送。另外，这种情况下，可以只在起动时使辅助发热器21运转。

另外，如果气液两相流体送入管9的内部的溶液是上升的部分，如图13所示，辅助发热器21的位置可以在加热热交换器11的下部，也可以在加热热交换器11的上部。

另外，将辅助发热器21设置在加热热交换器11的下部的情况下，由于流入设置有加热热交换器11的气液两相流体送入管9的热交换循环溶液1被预热，因此，可以防止在循环溶液输送管内压力低的情况下产生的低温处理沸腾以及由其引起的循环流量的脉动以及振动·噪音。这种情况下，最好沿着设置有辅助发热器21的流路，使越向下游热流束越大地设置辅助发热器21。

另外，可以在设置辅助发热器21部分的管内壁上或设置加热热交换器11部分的内壁上设置气泡核。气泡核具有以下作用，即不受流体的流动、搅拌、流体以及通道壁的温度变化的影响，使气体稳定地残留在上述内壁面或流体通道中，即是指图14(a)所示的设置在管内壁面A₁上的划痕22或图14(b)所示的通过小导管23与流体(热交换用循环溶液)1的流路连接的空间(凹状型空穴)24。图14的凹状可以通过机械或化学加工形成，并且，也可以将金属丝作为内壁的内衬形成。或如图15所示，将金属粒子25烧结或接合在管内壁面A₁上形成气泡核26。

根据该结构，即使是低温度、内部压力低的情况下，存在于气泡核内的残留气体为蒸汽泡13的产生起点，可以容易地产生蒸汽泡13，热输送的起动更加容易，另外，也提高了热特性。另外，即使管内部的流体与加热热交换器部分的管内壁之间的温度差小的情况下，也容易产生沸腾，热特性提高。

第七实施方式

图16是表示本发明的第七实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图16所示，在本实施方式中，在热交换循环溶液收容容器4的左右两端设置上述溶液送出口5、5a，溶液送出管6与溶液送出口5、5a的两个口连接，在中途合流与容器内管7连接。

车载无泵水冷系统的情况下，有时由于倾斜以及重力的影响，热交换循环溶液收容容器4内的热交换循环溶液1的气液界面变动，溶液送出口5向蒸汽空间露出。这种情况下，由于将蒸汽引入溶液送出管6内，热交换循环溶液1的循环恶化，热输送特性恶化。与此相反，如本实施方式，通过以下构成，即在热交换循环溶液收容容器4上设置多个溶液送出口5、5a，溶液送出管6与这些溶液送出口连接，并且连接部分合流、与容器内管7连接的构成，不容易受到向左右、前后倾斜的影响，以及体积力(例如重力)的方向的影响。

第八实施方式

图17是表示本发明的第八实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。另外，图18是表示本发明的第八实施方式的加热热交换器11以及机架壁19的剖面构成图。本第八实施方式适用于将本发明的无泵水冷系统收存于电子仪器(例如转换器型的服务器)20的机架，是加热热交换器11设置在电子仪器的安装部壁上的示例。通过这样的构成，可以电子仪器20产生的热进行输送、散热，可以保持在电子仪器20的允许温度以下。

另外，在加热热交换器11和电子仪器20的接触面上，为了使接触热阻减小，最好安装热薄片或涂抹热润滑脂。

另外，如图18所示，通过将加热热交换器11和电子仪器20的接触部形成锥形，可以得到接触压力，容易固定。另外，可以降低接触热阻。

另外，加热热交换器11也可以不设置在侧壁，而设置在棚部。

第九实施方式

图19是表示本发明的第九实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图。如图19所示，在本实施方式中，在框体29等的顶部设置散热器2以及显热排出热交换器10。在框体29上部设置散热器2的情况下，一般对框体29上部空间高度的限制较多。因此，在潜热输送体系中，设置高效率的冷凝部是很困难的，即由于为了使冷凝液回流，循环溶液的通道必须是垂直的，因此，如果框体上部空间高度被限制，则通道长度不够，其结果，传热面积缩小。但是，在本发明中，由于具有可以设置在任意位置的显热排出热交换器10，因此，可以利用该显热排出热交换器10散热，虽然空间高度低，但可以有效地利用框体29上部的可利用的大的设置空间。其结果，可以更有效地进行散热。

第十实施方式

图20是表示本发明的第十实施方式的无泵水冷系统的剖面构成图，用于电脑等电子仪器的冷却。现在使用的电脑发热量大，进行利用风扇的强制空冷散热。风扇的静音性能日益提高、对静音性有更高的要求。

如图20所示，本实施方式中，在电脑框体32壁或内底部等宽敞的空间设置显热排出热交换器10，将一个放热的母板30或CPU31或存储器等安装在气液两相流体送入管9。

通过这样的设置，可以不需要风扇进行有效的散热。其结果，可以形成无风扇散热体系，可以提供低噪音的电脑。

Claims

1.一种无泵水冷系统，其特征在于，具有：热交换循环溶液收容容器、散热器、溶液送出口、气液两相流体送入口以及循环溶液输送路，该热交换循环溶液收容容器收容热交换用循环溶液和上述循环溶液的蒸汽；该散热器被设置在该收容容器的外壁；该溶液送出口将上述收容容器内的热交换用循环溶液向收容容器外送出；该气液两相流体送入口将由高温的热交换用循环溶液和上述循环溶液的蒸汽泡构成的气液两相流体送入上述收容容器内；该循环溶液输送路备有第一输送路、第二输送路和第三输送路，连接上述第一输送路到第三输送路；该第一输送路与上述溶液送出口连接、并设置有显热排出热交换器；在该第二输送路，内部的热交换用循环溶液与上述收容容器内的热交换用循环溶液，或内部的热交换用循环溶液与上述收容容器内的热交换用循环溶液以及上述收容容器内的热交换用循环溶液的蒸汽进行热交换；该第三输送路与上述气液两相流体送入口连接并且设置有加热热交换器。

2.如权利要求1所述的无泵水冷系统，其特征在于，具有与热交换循环溶液收容容器连通的热交换循环溶液收容辅助容器，在上述辅助容器上设置控制上述辅助容器内的温度的加热器。

3.如权利要求1或2所述的无泵水冷系统，其特征在于，在热交换循环溶液收容容器上设置多个溶液送出口和多个气液两相流体送入口，通过多个循环溶液输送路，与上述溶液送出口和上述气液两相流体送入口连接。

4.如权利要求1至3中任一项所述的无泵水冷系统，其特征在于，第一输送路到第三输送路中的至少一条输送路由通过分配容器和集合容器被分割成多条的输送路构成。

5.如权利要求1至4中任一项所述的无泵水冷系统，其特征在于，循环溶液输送路具有多条第二输送路，在第二输送路之间具有第四输送路，该第四输送路上设置有显热排出热交换器。

6.如权利要求1至4中任一项所述的无泵水冷系统，其特征在于，在第二输送路和第一输送路之间具有一条或多条第五输送路，在第五输送路上设置有加热热交换器和显热排出热交换器。

7.如权利要求6所述的无泵水冷系统，其特征在于，设置在第三输送路上的加热热交换器是可以从外部控制的发热器。

8.如权利要求1至6中任一项所述的无泵水冷系统，其特征在于，第三输送路具有辅助发热器。

9.如权利要求1至8中任一项所述的无泵水冷系统，其特征在于，在热交换循环溶液收容容器上设置多个溶液送出口，第一输送路与上述多个溶液送出口连接，并且与上述多个溶液送出口连接的连接部分合流、与第二输送路连接。