JP2014517906A - 高さが減少した熱伝達装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも1つの蒸発器と、少なくとも1つの凝縮器と、冷却流体によって物体を間接的に冷却するのに用いるために蒸発器および凝縮器を接続する1つまたは複数の流体導管とを有する閉ループ流体冷却システム等の熱伝達装置と、より詳細には、冷却流体を、コンパクトな環境で冷却される物体と間接的に熱接触するように導く、高さが減少した熱伝達装置とに関する。
受動閉ループ二相流体冷却システムは、限定なしにコンピュータチップ等、過度の熱を発生する物体を冷却するために使用される周知の熱伝達装置である。受動という用語は、冷却流体を循環させるためにいかなる機械化されたポンプも使用しないシステムを意味するように意図されている。流体を受動システムにおいて循環させる目的は、熱が加えられる際の流体の浮力変化および相変化に由来する。蒸発器は、通常、冷却される物体と熱接触するように配置され、液体形態の冷却流体は、液体を冷却される実際の物体から分離する面を通過する。このように、流体が決して物体と直接接触することなく、流体と物体との間で熱を伝達することができる。流体に熱を加えることにより、流体の少なくとも一部が気化する。その後、気体は凝縮器に運ばれる。気体が液体状態に再凝縮する際に熱が放出される。凝縮された液体は蒸発器に戻され、この気化−凝縮サイクルは繰り返す。図1aは、こうした従来技術による凝縮器100を示し、図1bはその詳細を示す。従来技術による凝縮器は、通常、円形断面のチューブ102かまたは楕円形あるいは矩形断面を近似する平坦チューブを使用して、凝縮面を提供する。これらのチューブは、通常、それらの長手方向軸を垂直にして配置される。これらのチューブの外周に適合するように寸法が決められた開口部を備える複数の冷却フィン104が、水平に配置されている。図1の従来技術による凝縮器100では、空気冷却フィン104の間に凝縮器チューブが散在しており、したがって、空気冷却フィンおよび凝縮器チューブは液体ヘッダタンク106の上方かつ気体ヘッダタンク108の下方の同じ垂直領域を占有する。気体導管110が加熱気体を気体ヘッダタンク108に導き、凝縮物戻りライン112が凝縮液114を貯蔵器116に戻す。
「通常、熱サイフォンの凝縮器は、重力を利用して凝縮器から蒸発器に液体を強制的に送るために、蒸発器の上にまたは蒸発器より高い位置に配置される。この配置は、利用可能な高さが厳しく制限される空間では不可能である。凝縮器の一部が蒸発器より高い位置であるかまたはその逆も可能であるが、凝縮器および蒸発器は、本発明では互いにおよそ水平である。」
Claims (27)
- 熱伝達装置で使用され、液体状態および気体状態のうちの少なくとも一方で熱伝達流体を保持する貯蔵器に結合されるように適合された凝縮器であって、
前記貯蔵器から前記熱伝達流体を気体状態で受け取る入口と、
前記熱伝達流体を液体状態で前記貯蔵器に戻す出口と、
第1ヘッダ空間および第2ヘッダ空間と、
を含み、
前記入口が、前記貯蔵器に対して前記出口の高さより大きい高さに配置されており、前記熱伝達流体を前記気体状態で前記第1ヘッダ空間に導入するように構成されており、
前記出口が、前記熱伝達流体を前記液体状態で前記第2ヘッダ空間に導くように構成されており、
前記入口および前記出口の各々が、前記貯蔵器内で前記熱伝達流体のその液体状態における高さを超える高さに配置されており、
前記凝縮器内に配置された実質的に垂直のフィンのアレイ
を含み、
前記フィンが内部を通る通路を画定し、前記通路が、前記第1ヘッダ空間および前記第2ヘッダ空間に通じ、かつ前記通路を通る前記熱伝達流体の流れを可能にし、前記フィンの各々が、その少なくとも一方の側部に複数の溝を有し、
前記溝が、前記伝達流体の重力方向に実質的に位置合せされている、凝縮器。 - 前記第1ヘッダ空間および前記第2ヘッダ空間が互いから分離されている、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記第1ヘッダ空間および前記第2ヘッダ空間が1つのヘッダ空間を構成している、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記入口および前記出口が単一導管を形成している、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記入口および前記出口が前記凝縮器の同じ側にある、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記熱伝達流体がその液体状態にあるときに前記熱伝達流体の前記出口への流れを促進するように前記出口の方向に傾斜するように配置されている底面を有する、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記溝が前記フィンの両側にある、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記溝が、前記フィンの前記両側に一致した対で配置されている、請求項7に記載の凝縮器。
- 前記溝が、前記フィンの前記両側に互い違いの関係で配置されている、請求項7に記載の凝縮器。
- 前記凝縮器の深さが前記高さより大きく、それにより前記熱伝達装置が減少した高さを有することができる、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記凝縮器の外側に複数の第2フィンをさらに含み、前記複数の第2フィンが、前記熱伝達流体とその液体状態または気体状態のいずれにおいても接触していない、請求項1に記載の凝縮器。
- 前記チャンバと熱連通している前記凝縮器チャンバの上方または下方の少なくとも一方に液体冷却板をさらに含む、請求項1に記載の凝縮器。
- 垂直方向のゆとりが小さい環境で使用される熱伝達装置であって、
熱伝達流体を液体状態で保持する貯蔵器と、
凝縮器であって、
前記貯蔵器から前記熱伝達流体を気体状態で受け取る入口、
前記熱伝達流体を液体状態で前記貯蔵器に戻す出口、ならびに
第1ヘッダ空間および第2ヘッダ空間、
を有し、
前記入口が、前記出口より上方に配置されており、前記熱伝達流体をその気体状態で前記第1ヘッダ空間に導入するように構成されており、
前記出口が、前記熱伝達流体をその液体状態で前記第2ヘッダ空間に導くように構成されており、
前記入口および前記出口の各々が、前記貯蔵器内で前記熱伝達流体のその液体状態における高さを超える高さに配置されており、
前記凝縮器内に配置された実質的に垂直のフィンのアレイ
を有し、
前記フィンが内部を通る通路を画定し、前記通路が、前記第1ヘッダ空間および前記第2ヘッダ空間に通じ、かつ前記通路を通る前記熱伝達流体の流れを可能にし、
前記フィンの各々が、その少なくとも一方の側部に複数の溝を有し、
前記溝が、前記伝達流体の重力方向に実質的に位置合せされている、
凝縮器と、
を含み、
前記熱伝達流体がその気体状態で、前記入口を通って前記凝縮器の前記第1ヘッダ空間に入ることができ、その後、前記熱伝達流体が前記通路の頂部を通って流れて前記フィンと接触し、そこで前記気体が凝縮し、その後、前記熱伝達流が、前記通路の底部を通って前記第2ヘッダ空間に、その後前記出口に戻るように流れて前記貯蔵器に戻る、熱伝達装置。 - 前記熱伝達流体を前記貯蔵器から前記入口に導く第1導管をさらに含む、請求項13に記載の熱伝達装置。
- 前記第1導管が、前記熱伝達流体をその気体状態で前記貯蔵器から前記入口に導くように適合されている、請求項14に記載の熱伝達装置。
- 前記凝縮した熱伝達流体をその液体状態で前記出口から前記貯蔵器まで導く第2導管をさらに含む、請求項14に記載の熱伝達装置。
- 前記凝縮器が、前記熱伝達流体がその液体状態にあるときに、前記熱伝達流体の前記出口への流れを促進するように前記出口の方向に傾斜するように配置されている底面を有する、請求項13に記載の熱伝達装置。
- 前記凝縮器の外側に複数の第2フィンをさらに含み、前記複数の第2フィンが、前記熱伝達流体とその液体状態または気体状態のいずれにおいても接触していない、請求項13に記載の熱伝達装置。
- 前記凝縮器の深さがその高さより大きく、それにより前記熱伝達装置が減少した高さを有することができる、請求項13に記載の熱伝達装置。
- 前記熱伝達装置に外部熱伝達機器を取り付けて、前記凝縮器との熱接触を提供し、かつ前記熱伝達装置にさらなる熱伝達能力を提供する手段をさらに含む、請求項13に記載の熱伝達装置。
- 前記凝縮器の外側に施されて、前記熱伝達機器と前記凝縮器との間に熱伝導を提供する熱伝達媒体をさらに含む、請求項20に記載の熱伝達装置。
- 前記熱伝達媒体が、熱伝導パッド、熱伝導ゲルおよび熱伝導グリースのうちの1つから選択される、請求項21に記載の熱伝達装置。
- 前記取り付ける手段が、前記外部熱伝達機器を前記凝縮器に接触させるばねを含む、請求項20に記載の熱伝達装置。
- 障壁構成要素をさらに含む、請求項20に記載の熱伝達装置。
- 前記障壁構成要素が筐体の1つの壁である、請求項24に記載の熱伝達装置。
- 前記筐体が、前記熱伝達装置を実質的に包囲している、請求項25に記載の熱伝達装置。
- 前記筐体が、前記熱伝達装置の前記貯蔵器を実質的に包囲している、請求項25に記載の熱伝達装置。
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