冷卻裝置制造方法
【專利摘要】[問題]當(dāng)使沸騰冷卻型系統(tǒng)的尺寸緊湊時，冷卻性能下降。[解決問題的措施]本發(fā)明包括：蒸發(fā)單元，其儲存制冷劑；冷凝單元，其通過使利用蒸發(fā)單元蒸發(fā)的氣相制冷劑冷凝并且液化而消散熱；蒸氣管，其將所述氣相制冷劑輸送至所述冷凝單元；和液體管，其將被所述冷凝單元冷凝的氣相制冷劑輸送至所述蒸發(fā)單元。所述冷凝單元包括：散熱流路；上集管箱，其連接所述蒸氣管和所述散熱流路；以及下集管箱，其連接所述散熱流路和所述液體管。所述上集管箱包括：流路集管箱部分，其被連接至所述散熱流路；以及上集管箱延伸部分，其在所述流路集管箱部分的周圍定位。所述上集管箱延伸部分包括連接端口，該連接端口在所述散熱流路所連接的一側(cè)上連接至所述蒸氣管。
【專利說明】冷卻裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻裝置，并且具體地，涉及一種利用制冷劑相變的冷卻裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，為了提高電子設(shè)備的處理速度，在電路板上安裝多個中央處理單元(CPU)。電路板被高密度地安裝在具有硬盤裝置等的電子裝置中。
[0003]通常，當(dāng)半導(dǎo)體裝置，諸如CPU等的溫度超過預(yù)定溫度時，不僅不能保持半導(dǎo)體裝置的性能，而且在一些情況下，也破壞半導(dǎo)體。出于該原因，要求使用冷卻等的溫度控制，并且強(qiáng)烈期望一種技術(shù)，通過該技術(shù)，能夠高效地冷卻所產(chǎn)生的熱量增加的半導(dǎo)體裝置。
[0004]因此，執(zhí)行對沸騰冷卻系統(tǒng)的研究，其中通過使用制冷劑的相變來執(zhí)行冷卻。在沸騰冷卻系統(tǒng)中，制冷劑通過蒸發(fā)單元中的加熱元件產(chǎn)生的熱而沸騰，并且制冷劑的蒸氣被傳送至冷凝單元。由此傳遞熱，并且執(zhí)行冷卻。
[0005]當(dāng)詳細(xì)描述時，通過利用蒸發(fā)單元中的加熱元件的熱使制冷劑蒸發(fā)來產(chǎn)生制冷劑的蒸氣，通過使用氣體和液體之間的密度差導(dǎo)致的浮力來使所述制冷劑的蒸氣循環(huán)，并且所述制冷劑的蒸氣被傳送至冷凝單元。當(dāng)在冷凝單元中制冷劑通過與外部空氣熱交換而冷卻時，制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)被冷凝成液體，并且加熱元件產(chǎn)生的熱被消散至外部。此外，通過使氣相制冷劑冷凝獲得的制冷劑由于重力流回至蒸發(fā)單元。
[0006]在專利文件I中描述了被安裝在電子電路板上的冷卻系統(tǒng)。上述冷卻系統(tǒng)包括:熱接收套管，其通過半導(dǎo)體裝置產(chǎn)生的熱來蒸發(fā)液體制冷劑；冷凝器，其通過將熱傳導(dǎo)至外部而將制冷劑蒸氣冷凝成液體；第一管(蒸氣管)，其將制冷劑蒸氣從熱接收套管輸送至冷凝器；和第二管(液體返回管)，其將液體制冷劑從冷凝器輸送至熱接收套管。此外，冷凝器包括一對集管箱(header)，和該對集管箱之間的具有扁平形狀的多個流路。蒸氣管和液體返回管被夾在冷凝器的該對集管箱之間，并且彼此連接。
[0007]通過使用上述結(jié)構(gòu)，通過利用制冷劑通過半導(dǎo)體裝置的熱而蒸發(fā)的相變，使制冷劑在冷卻系統(tǒng)中循環(huán)。通過與外部的熱交換，制冷劑的蒸氣被冷凝成液體制冷劑，該制冷劑蒸氣被輸送至冷凝器的在豎直方向上延伸的上部部分。液體制冷劑流動至冷凝器的下部部分，并且流回至熱接收套管。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文件
[0009]專利文件
[0010]專利文件1:日本專利申請公開N0.2011-47616
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明將解決的問題
[0012]隨著半導(dǎo)體裝置，諸如CPU等產(chǎn)生的熱量增加，作為對散熱器的替換，在電子設(shè)備，諸如服務(wù)器等中安裝使用沸騰冷卻系統(tǒng)的冷卻裝置的需求在增加。當(dāng)在電子設(shè)備，諸如服務(wù)器等中安裝使用沸騰冷卻系統(tǒng)的冷卻裝置時，隨著電子設(shè)備的尺寸縮小，必須減小使用沸騰冷卻系統(tǒng)的冷卻裝置的高度，并且靠近熱接收單元布置冷凝單元。
[0013]然而，在專利文件I中描述的冷卻裝置中，由于蒸氣管連接至冷凝器的集管箱的側(cè)表面部分，所以要求集管箱的厚度大于蒸氣管的外徑。換句話說，由于集管箱的最小厚度有限，所以當(dāng)冷卻裝置的高度減小時，就必須縮短用于散熱的扁平管的長度。因此，發(fā)生冷卻性能下降的問題。
[0014]此外，當(dāng)蒸發(fā)單元和冷凝單元被緊密布置，以減小冷卻裝置的尺寸時，蒸氣管的曲率變大，并且由此，變得難以實(shí)現(xiàn)彎曲加工。因此，發(fā)生制造精確度減小并且成本增加的問題。另一方面，當(dāng)使用窄蒸氣管時，發(fā)生制冷劑的內(nèi)部壓力升高并且由此冷卻性能降低的問題。
[0015]因而，當(dāng)專利文件I中描述的冷卻裝置的尺寸減小時，發(fā)生冷卻性能下降的問題。
[0016]本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種冷卻裝置，其能夠解決當(dāng)減小冷卻裝置的尺寸時冷卻性能下降的上述問題。
[0017]解決問題的措施
[0018]本發(fā)明的特征在于，包括:蒸發(fā)單元，其儲存制冷劑；冷凝單元，其將通過使蒸發(fā)單元中的制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)生的氣相制冷劑冷凝成液體，并且消散熱；蒸氣管，其將氣相制冷劑輸送至冷凝單元；和液體管，其將通過在冷凝單元中冷凝氣相制冷劑獲得的液相制冷劑輸送至蒸發(fā)單元，該冷凝單元包括散熱流路、連接蒸氣管和散熱流路的上集管箱以及連接散熱流路和液體管的下集管箱，上集管箱包括流路集管箱部分和上集管箱延伸部分，該流路集管箱部分被連接至散熱流路，而上集管箱延伸部分在流路集管箱部分的周圍定位，并且上集管箱延伸部分具有連接端口，該連接端口在散熱流路所連接的面中被連接至蒸氣管。
[0019]本發(fā)明的效果
[0020]通過本發(fā)明的冷卻裝置，能夠獲得使用沸騰冷卻系統(tǒng)的冷卻裝置，即使當(dāng)冷卻裝置的尺寸減小時，該冷卻裝置也具有足夠的冷卻性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一例證性實(shí)施例的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0022]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的第二例證性實(shí)施例的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0023]圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的第二例證性實(shí)施例的冷卻裝置的作用的示意圖。
[0024]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的第三例證性實(shí)施例的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0025]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的第三例證性實(shí)施例的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0026]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的第四例證性實(shí)施例的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]將通過使用附圖在下文中描述執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選模式。在下文所述的示例性實(shí)施例中，包括在技術(shù)方面期望的限制，以執(zhí)行本發(fā)明。然而，這不限制本發(fā)明的范圍。
[0028][第一示例性實(shí)施例]首先，將參考附圖詳細(xì)地描述該示例性實(shí)施例。圖1是示出根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0029][結(jié)構(gòu)解釋]如圖1中所示，根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10包括蒸發(fā)單元1、冷凝單元2、蒸氣管3和液體管4。[0030]蒸發(fā)單元I具有封閉的結(jié)構(gòu)，并且在其中儲存制冷劑。在冷卻裝置10中，通過泵等排出空氣，并且內(nèi)部壓力等于制冷劑的飽和蒸氣壓力。在該示例性實(shí)施例中，特別地，使用HFC(氫氟烴)或HFE(氫氟醚)作為制冷劑。然而，不限于這些流體。此外，蒸發(fā)單元I被設(shè)置成使得蒸發(fā)單元I的下表面部分被熱連接至加熱元件并且被使用。制冷劑接收通過加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。
[0031]加熱元件是在運(yùn)行時產(chǎn)生熱的元件。例如，加熱元件為CPU等。不特別限制加熱元件。此外，雖然在圖中未示出加熱元件，但是加熱元件可被安裝在襯底上。期望加熱元件的接觸蒸發(fā)單元I的表面通過具有高導(dǎo)熱性的樹脂等(諸如導(dǎo)熱脂等)而被熱連接至蒸發(fā)單元I。
[0032]冷凝單元2由上集管箱5、下集管箱6和散熱流路7組成。
[0033]散熱流路7具有在豎直方向上延伸的形狀。散熱流路7的上端部分被連接至上集管箱5，而其下端部分被連接至下集管箱6。
[0034]散熱流路7具有中空管狀形狀，并且制冷劑在內(nèi)部空間中流動。此外，期望散熱流路7具有扁平形狀。然而，形狀不限于該形狀。此外，具有高導(dǎo)熱性的材料，諸如銅、鋁等能夠被用作散熱流路7的材料。不特別限制材料。
[0035]蒸氣管3連接蒸發(fā)單元I的上部部分和上集管箱5，并且經(jīng)由上集管箱5將通過使蒸發(fā)單元I中的制冷劑蒸發(fā)而產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。
[0036]液體管4連接下集管箱6和蒸發(fā)單元I的下部部分或側(cè)表面部分，并且將通過使氣相制冷劑在冷凝單元2中冷凝獲得的液化制冷劑(液相制冷劑)輸送至蒸發(fā)單元I。
[0037]此外，蒸氣管3和液體管4可具有雙層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層是金屬層，而外層是樹脂層；或者可具有單層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)層是金屬層并且外層是金屬層。
[0038]上集管箱5由下列部分組成:流路集管箱部分5a，其被連接至散熱流路7 ;上集管箱延伸部分5b，其在流路集管箱部分5a的周圍定位。流路集管箱部分5a的下表面部分被連接至散熱流路7。此外，被連接至蒸氣管3的連接端口 20被設(shè)置在上集管箱延伸部分5b的下表面部分中。即，由流路集管箱部分5a和上集管箱延伸部分5b組成的上集管箱5的下表面部分被連接至蒸氣管3和散熱流路7。
[0039]換句話說，上集管箱的下表面部分連接蒸氣管3和散熱流路7。由此，上集管箱5將由蒸氣管3輸送的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。此外，上集管箱5的下表面部分的面積被確定為，比散熱流路7的與豎直方向垂直的橫截面面積大至少上集管箱延伸部分5b的面積。
[0040]此外，蒸氣管3連接蒸發(fā)單元I的上部部分和上集管箱5的下表面部分。因此，如圖1中所示，能夠使用具有以直線形狀延伸的形狀的管作為蒸氣管3。因此，不需要彎曲加工等來產(chǎn)生蒸氣管3。
[0041]在圖1中，下集管箱6的上表面部分被連接至散熱流路7，并且其側(cè)表面部分被連接至液體管4。然而，不特別限制下集管箱6的連接關(guān)系。當(dāng)制冷劑的蒸氣在散熱流路7中流動時，制冷劑的蒸氣被冷凝成液體。下集管箱6收集液化制冷劑(液相制冷劑)。液化制冷劑(液相制冷劑)通過液體管4流回蒸發(fā)單元I。
[0042][作用和效果解釋]然后，將描述該示例性實(shí)施例的作用和效果。
[0043]蒸發(fā)單元I由具有高導(dǎo)熱性的材料制成，并且通過導(dǎo)熱脂等熱連接至加熱元件。因此，通過蒸發(fā)單元I將加熱元件產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)至被設(shè)置在蒸發(fā)單元I內(nèi)部的制冷劑。
[0044]制冷劑接收加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。當(dāng)被設(shè)置在蒸發(fā)單元I的封閉空間中的制冷劑沸騰時產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)由于氣體和液體之間的密度差導(dǎo)致的浮力通過蒸氣管3流動至上集管箱5。
[0045]被輸送至上集管箱5的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)流入散熱流路7，由此，執(zhí)行與外部空氣的熱交換。當(dāng)散熱流路7被冷卻時，在散熱流路7內(nèi)部流動的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)被冷卻，并且被冷凝成液體。液化制冷劑(液相制冷劑)由于重力落入散熱流路7的下部部分，并且通過液體管4流回蒸發(fā)單元I。制冷劑再次利用蒸發(fā)單元I中的由加熱元件產(chǎn)生的熱而沸騰，并且冷卻循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
[0046]因而，由于加熱元件產(chǎn)生的熱，被設(shè)置在蒸發(fā)單元I內(nèi)部的制冷劑從液體變?yōu)闅怏w，并且當(dāng)制冷劑流入散熱流路7時，制冷劑被冷卻，并且氣體再次被冷凝成液體。即，制冷劑的相反復(fù)地從液相變?yōu)闅庀?，并且從氣相變?yōu)橐合?，由?通過散熱流路7消散加熱元件產(chǎn)生的熱。
[0047]當(dāng)加熱元件所產(chǎn)生的熱產(chǎn)生量大時,為了冷卻加熱元件,需要大量制冷劑。然而，當(dāng)液體蒸發(fā)時，其體積增大幾百倍。因此，當(dāng)制冷劑通過加熱元件產(chǎn)生的熱而沸騰并且蒸發(fā)時，制冷劑蒸氣(氣相制冷劑)在其中流動的蒸發(fā)單元I以及蒸氣管3的內(nèi)部壓力增大。
[0048]當(dāng)蒸發(fā)單元I的內(nèi)部壓力增大時，不僅蒸發(fā)單元I變形，而且由于制冷劑的沸點(diǎn)升高，所以也發(fā)生冷卻性能下降的問題。因此，在該示例性實(shí)施例中，使蒸氣管3的橫截面面積大于液體管4的橫截面面積，并且蒸發(fā)單元I的體積以及蒸氣管3的體積增大。由此，避免了內(nèi)部壓力升高。
[0049]然而，在專利文件I中所述的結(jié)構(gòu)中，上集管箱的側(cè)表面部分被連接至蒸氣管。因此，上集管箱的厚度必須至少大于蒸氣管的外徑。結(jié)果，當(dāng)冷卻裝置的高度減小時，由于上集管箱的厚度不能減小，所以必須縮短扁平管的長度。因此，發(fā)生冷卻性能下降的問題。
[0050]相反，根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的上集管箱5在連接端口 20處連接至蒸氣管3，該連接端口 20被布置在延伸集管箱單元5b的下表面部分中。換句話說，由于上集管箱5的側(cè)表面部分不連接至蒸氣管3，所以能夠降低豎直方向上的厚度。
[0051]在冷卻裝置10中，不必增加上集管箱5的厚度以避免如下問題，即當(dāng)制冷劑的相從液相變?yōu)闅庀鄷r，制冷劑的體積快速增大導(dǎo)致的冷卻性能下降。結(jié)果，能夠降低冷卻裝置10的高度。即，通過根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10，能夠獲得使用沸騰冷卻系統(tǒng)的冷卻裝置10，即使冷卻裝置10的尺寸縮小，該冷卻裝置10也具有足夠的冷卻性能。
[0052]換句話說，當(dāng)冷卻裝置10的安裝高度受限時，通過減小上集管箱5的厚度，能夠使散熱流路7的長度長。因此，能夠進(jìn)一步提高冷卻性能。
[0053]此外，能夠?qū)φ魵夤?使用具有直線形狀的管，該管連接蒸發(fā)單元I的上部部分和上集管箱5的下表面部分。因此，不必使具有大橫截面面積的蒸氣管3變形，并且能夠降低制造過程的成本。
[0054]此外，因?yàn)椴恍枰獜澢庸懋a(chǎn)生蒸氣管3，所以冷凝單元2能夠被布置地靠近蒸發(fā)單元I，并且能夠進(jìn)一步減小冷卻裝置10的尺寸。
[0055]當(dāng)蒸氣管3和液體管4具有內(nèi)層是金屬層并且外層是樹脂層的雙層結(jié)構(gòu)時，獲得如下效果。即，即使制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)或高溫制冷劑在蒸氣管3和液體管4內(nèi)流動，由于內(nèi)層是金屬層，能夠防止制冷劑和樹脂層之間的反應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生未冷凝氣體。結(jié)果，能夠防止產(chǎn)生未冷凝氣體導(dǎo)致的冷卻器內(nèi)部的內(nèi)部壓力增大所產(chǎn)生的冷卻性能下降。
[0056][第二示例性實(shí)施例]然后，將參考圖2詳細(xì)描述第二示例性實(shí)施例。圖2是根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的透視圖。
[0057][結(jié)構(gòu)解釋]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10具有如下結(jié)構(gòu)，其中上集管箱延伸部分5b的橫截面面積大于蒸氣管3的橫截面面積。上集管箱延伸部分5b的橫截面面積是與如下方向垂直的橫截面面積，該方向是從被連接至蒸氣管3的連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向。這是根據(jù)第二示例性實(shí)施例的冷卻裝置10和根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的差異。除了上述差異，根據(jù)第二示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系相同，并且根據(jù)第二示例性實(shí)施例的冷卻裝置10包括蒸發(fā)單元1、冷凝單元2、蒸氣管3和液體管4。
[0058]蒸發(fā)單元I具有封閉結(jié)構(gòu)，并且在其中儲存制冷劑。在冷卻裝置10中，在其內(nèi)部被泵等降壓的狀態(tài)下保持內(nèi)部壓力等于飽和蒸氣壓力。此外，當(dāng)使用蒸發(fā)單元I時，蒸發(fā)單元I的下表面部分被熱連接至加熱元件。因此，制冷劑接收通過加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。
[0059]散熱流路7具有在豎直方向上延伸的形狀。散熱流路7的上端部分被連接至上集管箱5，并且其下端部分被連接至下集管箱6。蒸氣管3連接蒸發(fā)單元I的上部部分和上集管箱5，并且經(jīng)由上集管箱將通過蒸發(fā)該蒸發(fā)單元I中的制冷劑產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。液體管4連接下集管箱6和蒸發(fā)單元I的下部部分，并且將通過在冷凝單元2中冷凝氣相制冷劑獲得的液化制冷劑(液相制冷劑)輸送至蒸發(fā)單元I。
[0060]上集管箱5由被連接至散熱流路7的流路集管箱部分5a和在流路集管箱部分5a的周圍定位的上集管箱延伸部分5b組成。流路集管箱部分5a的下表面部分被連接至散熱流路7。此外，被連接至蒸氣管3的連接端口 20被設(shè)置在上集管箱延伸部分5b的下表面部分中。即，由流路集管箱部分5a和上集管箱延伸部分5b組成的上集管箱5的下表面部分被連接至蒸氣管3和散熱流路7。上集管箱5將被蒸氣管3輸送的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。
[0061]如圖2中所示，根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10具有如下結(jié)構(gòu)，其中與從上集管箱延伸部分5b的連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向垂直的橫截面面積大于與蒸氣管3的豎直方向垂直的橫截面面積。此外，不特別限制蒸氣管3的布置。
[0062][作用和效果解釋]然后，將描述該示例性實(shí)施例的作用和效果。
[0063]被設(shè)置在蒸發(fā)單元I中的制冷劑接收加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。制冷劑沸騰時產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣由于氣體和液體之間的密度差導(dǎo)致的浮力通過蒸氣管3被輸送至上集管箱5。
[0064]被輸送至上集管箱5的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)在散熱流路7中流動，由此，執(zhí)行與外部空氣的熱交換。當(dāng)散熱流路7被冷卻時，在散熱流路7內(nèi)部流動的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)被冷卻并被冷凝成液體。液化制冷劑(液相制冷劑)由于重力落入散熱流路7的下部部分，并且流回至蒸發(fā)單元I。制冷劑利用蒸發(fā)單元I中的由加熱元件產(chǎn)生的熱再次沸騰，并且冷卻循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
[0065]換句話說，被布置在蒸發(fā)單元I內(nèi)部的制冷劑通過加熱元件產(chǎn)生的熱，從液體變?yōu)闅怏w，并且當(dāng)制冷劑氣體在散熱流路7中流動時，制冷劑氣體被冷卻，并且該氣體再次被冷凝成液體。即，制冷劑的相反復(fù)地從液相變?yōu)闅庀啵⑶覐臍庀嘧優(yōu)橐合?，由?通過散熱流路7消散加熱元件產(chǎn)生的熱。
[0066]與從根據(jù)該示例性實(shí)施例的上集管箱延伸部分5b的連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向垂直的橫截面面積大于與蒸氣管3的豎直方向垂直的橫截面面積。通過使用上述結(jié)構(gòu)，冷卻裝置10能夠降低制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的壓力損失，并且提高蒸發(fā)單元I中的冷卻性能。
[0067]現(xiàn)在將通過使用圖3做出解釋。當(dāng)制冷劑通過蒸發(fā)單元I中的加熱元件的熱沸騰而產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)在豎直向上方向上流過蒸氣管3。蒸氣管3被連接至上集管箱延伸部分5b的下表面部分。因此，制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的流動方向在蒸氣管3和上集管箱延伸部分5b之間的連接點(diǎn)處從豎直向上方向變?yōu)樗椒较颉?br> [0068]這里，假定與從上集管箱延伸部分5b的連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向垂直的橫截面面積等于或小于與蒸氣管3的豎直方向垂直的橫截面面積。在該情況下，估計制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)在上集管箱延伸部分5b中以如下速度流動，該速度等于或大于其在蒸氣管3中在豎直向上方向上流動的速度。
[0069]然而，制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的流動方向在蒸氣管3和上集管箱延伸部分5b之間的連接點(diǎn)處從豎直向上方向變?yōu)樗椒较?。因此，?dāng)制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的流動方向改變同時保持恒定流速時，在蒸氣管3和上集管箱延伸部分5b之間的連接點(diǎn)處發(fā)生壓力損失，并且冷卻性能下降。
[0070]相反，根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10具有如下結(jié)構(gòu)，其中與從上集管箱延伸部分5b的連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向垂直的橫截面面積大于與蒸氣管3的豎直方向垂直的橫截面面積。
[0071]由于根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10具有上述結(jié)構(gòu)，所以在上集管箱延伸部分5b中流動的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的流速下降。因此，能夠降低當(dāng)制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的流動方向在蒸氣管3和上集管箱延伸部分5b之間的連接點(diǎn)處從豎直向上方向變?yōu)樗椒较驎r發(fā)生的壓力損失，制冷劑的蒸氣在蒸氣管3中在該豎直向上方向上流動，制冷劑的蒸氣在上集管箱延伸部分5b中在該水平方向上流動。結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高冷卻裝置10的冷卻性能。
[0072]S卩，當(dāng)制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的流動方向在蒸氣管3和上集管箱延伸部分5b之間的連接點(diǎn)處從豎直向上方向變?yōu)樗椒较驎r，流速減小。因此，能夠防止發(fā)生壓力損失。
[0073]當(dāng)上集管箱延伸部分5b在從連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向上的寬度及其在豎直方向上的寬度至少大于蒸氣管3的外徑時，上集管箱延伸部分5b在上述方向上的寬度可分別小于流路集管箱部分在上述方向上的寬度。
[0074]此外，上集管箱延伸部分5b在從連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向上的寬度以及上集管箱延伸部分5b在豎直方向上的寬度近似分別等于流路集管箱5a在上述方向上的寬度，能夠以相同的工藝制造上集管箱延伸部分5b和流路集管箱5a。因此，能夠抑制制造成本。
[0075]期望上集管箱延伸部分5b在從連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向上的長度小于蒸氣管3在豎直方向上的長度。
[0076]在于豎直方向上延伸的蒸氣管3中，制冷劑蒸氣(氣相制冷劑)連續(xù)地受到浮力。另一方面，在上集管箱延伸部分5b中，制冷劑蒸氣在水平方向上移動。因此，制冷劑蒸氣不受到浮力，并且因?yàn)榕c壁持續(xù)摩擦而損失能量。
[0077]因此，當(dāng)上集管箱延伸部分5b在從連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向上的長度小于蒸氣管3在豎直方向上的長度時，對冷卻性能的影響小。
[0078][第三示例性實(shí)施例]然后，將使用圖4和5詳細(xì)描述第三示例性實(shí)施例。圖4和5是示出根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)的透視圖。
[0079][結(jié)構(gòu)解釋]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的冷凝單元2由多個散熱流路7組成，并且蒸氣管3被布置在與多個散熱流路7被并行地布置的方向垂直的方向上。這是根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻裝置10和根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的差異。除了上述差異，根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系相同，并且根據(jù)第三示例性實(shí)施例的冷卻裝置10包括蒸發(fā)單元1、冷凝單元2、蒸氣管3和液體管4。
[0080]蒸發(fā)單元I具有封閉結(jié)構(gòu)，并且在其中儲存制冷劑。在冷卻裝置10中，空氣被泵等排出，并且內(nèi)部壓力等于制冷劑的飽和蒸氣壓力。此外，蒸發(fā)單元I被設(shè)置成使得蒸發(fā)單元I的下表面部分被熱連接至加熱元件并且被使用。制冷劑接收通過加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。
[0081]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷凝單元2由多個散熱流路7組成，并且散熱片8被設(shè)置在多個散熱流路7之間。散熱片8被布置在相鄰的散熱流路7之間，并且熱連接至相鄰的散熱流路7。
[0082]此外，散熱流路7具有在豎直方向上延伸的形狀。散熱流路7的上端部分被連接至上集管箱5，并且其下端部分被連接至下集管箱6。蒸氣管3連接蒸發(fā)單元I的上部部分和上集管箱5，并且經(jīng)由上集管箱5將通過使蒸發(fā)單元I中的制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。液體管4連接下集管箱6和蒸發(fā)單元I的下部部分，并且將通過使氣相制冷劑在冷凝單元2中冷凝獲得的液化制冷劑(液相制冷劑)輸送至蒸發(fā)單元I。
[0083]上集管箱5由被連接至散熱流路7的流路集管箱部分5a和在流路集管箱部分5a的周圍定位的上集管箱延伸部分5b組成。流路集管箱部分5a的下表面部分被連接至散熱流路7。此外，被連接至蒸氣管3的連接端口 20被設(shè)置在上集管箱延伸部分5b的下表面部分中。即，由流路集管箱部分5a和上集管箱延伸部分5b組成的上集管箱5的下表面部分被連接至蒸氣管3和散熱流路7。上集管箱5將通過蒸氣管3輸送的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。
[0084]在根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷凝單元2中，設(shè)置多個散熱流路7。如圖4中所示，多個散熱流路7被并行地布置，并且被連接至流路集管箱5a。
[0085]蒸氣管3被布置在與并行地布置多個散熱流路7的方向垂直的方向上。換句話說，蒸氣管3被布置在面對冷凝單元2的位置處。當(dāng)存在多個加熱元件時，或當(dāng)加熱元件產(chǎn)生大量的熱時，如圖5中所示，可通過使用多個蒸氣管3將多個蒸發(fā)單元I連接至上集管箱延伸部分5b。[0086][作用和效果解釋]然后，將描述該示例性實(shí)施例的作用和效果。
[0087]被設(shè)置在蒸發(fā)單元I中的制冷劑接收加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。制冷劑沸騰時產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)由于氣體和液體之間的密度差導(dǎo)致的浮力通過蒸氣管3被輸送至上集管箱5。
[0088]被輸送至上集管箱5的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)在散熱流路7中流動，由此，執(zhí)行與外部空氣的熱交換。
[0089]當(dāng)散熱流路7被冷卻時，在散熱流路7內(nèi)部流動的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)被冷卻并被冷凝成液體。液化制冷劑(液相制冷劑)由于重力落入散熱流路7的下部部分，并且流回至蒸發(fā)單元I。制冷劑再次利用蒸發(fā)單元I中的由加熱元件產(chǎn)生的熱沸騰，并且冷卻循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
[0090]換句話說，被設(shè)置在蒸發(fā)單元I內(nèi)部的制冷劑通過加熱元件產(chǎn)生的熱從液體變?yōu)闅怏w，并且當(dāng)該制冷劑氣體在散熱流路7中流動時，該制冷劑氣體被冷卻，并且該氣體再次被冷凝成液體。即，制冷劑的相反復(fù)地從液相變?yōu)闅庀?，并且從氣相變?yōu)橐合?，由此，通過散熱流路7消散加熱元件產(chǎn)生的熱。
[0091]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷凝單元2包括多個散熱流路7。散熱片8被布置在多個相鄰的散熱流路7之間。通過提供散熱片8，散熱流路7的表面面積增大。因此，由于促進(jìn)了與外部空氣的熱交換，所以能夠提高制冷劑的冷卻性能。
[0092]此外，當(dāng)并行地布置多個散熱流路7時，安裝冷卻裝置10所需的區(qū)域至少等于與多個散熱流路7的寬度的總和對應(yīng)的區(qū)域。根據(jù)該示例性實(shí)施例的蒸氣管3被布置在與并行地布置多個散熱流路7的方向垂直的方向上。
[0093]通過使用上述結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)布置蒸氣管3時，也不必進(jìn)一步增大冷卻裝置10的面對蒸氣管3的端面的寬度。因此，能夠縮小冷卻裝置10的尺寸。此外，如圖5中所示，通過在與并行地布置多個散熱流路7的方向垂直的方向上布置多個蒸氣管3，能夠不增大安裝冷卻裝置10所需的區(qū)域的寬度地提高冷卻性能。
[0094]此外，如圖2中所示，在蒸氣管3被布置在與并行地布置多個散熱流路7的方向垂直的方向上的結(jié)構(gòu)中，上集管箱延伸部分5b可具有如下形狀，其中上延伸部分5b在朝向蒸氣管3的方向上延伸，以便形成懸垂于蒸氣管3上的頂部。
[0095]通過使用與第二示例性實(shí)施例相同的上述結(jié)構(gòu)，使用如下結(jié)構(gòu)，其中與從上集管箱延伸部分5b的連接端口 20朝向流路集管箱5a的方向垂直的橫截面面積大于與蒸氣管3的豎直方向垂直的橫截面面積。由此，能夠降低制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)的壓力損失，并且能夠提高蒸發(fā)單元I的冷卻性能。
[0096]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10不僅能夠具有上述作用和效果，而且也能夠具有引導(dǎo)效果。當(dāng)詳細(xì)描述時，上集管箱延伸部分5b在朝向蒸氣管3的方向上延伸，以便形成懸垂頂部。由此，上集管箱延伸部分5b能夠防止用于冷卻散熱流路7的風(fēng)向上吹，并且控制風(fēng)的流動方向。結(jié)果，散熱流路7能夠被在豎直方向上流動的冷卻風(fēng)冷卻。因此，能夠降低冷卻風(fēng)的壓力損失，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高效的冷卻。
[0097][第四示例性實(shí)施例]然后，將參考圖6詳細(xì)描述第四示例性實(shí)施例。圖6是根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的透視圖。
[0098][結(jié)構(gòu)解釋]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的冷凝單元2具有如下結(jié)構(gòu)，其中多個散熱流路7被并行地布置。蒸氣管3被與并行地布置多個散熱流路7的方向近似平行地成直線布置。這是根據(jù)第四示例性實(shí)施例的冷卻裝置10和根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的差異。除了上述差異，根據(jù)第四示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系與根據(jù)第一示例性實(shí)施例的冷卻裝置10的結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系相同，并且根據(jù)第四示例性實(shí)施例的冷卻裝置10包括蒸發(fā)單元1、冷凝單元2、蒸氣管3和液體管4。
[0099]蒸發(fā)單元I具有封閉結(jié)構(gòu)，并且在其中儲存制冷劑。在冷卻裝置10中，空氣被泵等排出，并且內(nèi)部壓力等于制冷劑的飽和蒸氣壓力。此外，蒸發(fā)單元I被設(shè)置成使得蒸發(fā)單元I的下表面部分被熱連接至加熱元件并且被使用。制冷劑接收通過加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。
[0100]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷凝單元2由多個散熱流路7組成，并且散熱片8被布置在多個散熱流路7之間。散熱片8被布置在相鄰的散熱流路7之間并且熱連接至相鄰的散熱流路7。
[0101]此外，散熱流路7具有在豎直方向上延伸的形狀。散熱流路7的上端部分被連接至上集管箱5，并且其下端部分被連接至下集管箱6。蒸氣管3連接蒸發(fā)單元I的上部部分和上集管箱5，并且經(jīng)由上集管箱5將通過使蒸發(fā)單元I中的制冷劑蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。液體管4連接下集管箱6和蒸發(fā)單元I的下部部分，并且將通過使氣相制冷劑在冷凝單元2中冷凝獲得的液化制冷劑(液相制冷劑)輸送至蒸發(fā)單元I。
[0102]上集管箱5由被連接至散熱流路7的流路集管箱部分5a和在流路集管箱部分5a的周圍定位的上集管箱延伸部分5b組成。流路集管箱部分5a的下表面部分被連接至散熱流路7。此外，被連接至蒸氣管3的連接端口 20被設(shè)置在上集管箱延伸部分5b的下表面部分中。即，由流路集管箱部分5a和上集管箱延伸部分5b組成的上集管箱5的下表面部分被連接至蒸氣管3和散熱流路7。上集管箱5將通過蒸氣管3輸送的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)輸送至散熱流路7。
[0103]如圖6中所示，在根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷卻裝置10中，被設(shè)置在冷凝單元2中的多個散熱流路7被并行地布置。蒸氣管3被與多個散熱流路7被并行地布置的方向近似平行地成直線布置，并且被連接至上集管箱延伸部分5b。換句話說，蒸氣管3被布置在多個散熱流路7被并行地布置的方向上的延長線上。
[0104][作用和效果解釋]然后，將描述該示例性實(shí)施例的作用和效果。
[0105]被設(shè)置在蒸發(fā)單元I中的制冷劑接收加熱元件產(chǎn)生的熱并且沸騰。制冷劑沸騰時產(chǎn)生的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)由于氣體和液體之間的密度差導(dǎo)致的浮力通過蒸氣管3被輸送至上集管箱5。
[0106]被輸送至上集管箱5的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)在散熱流路7中流動，由此，執(zhí)行與外部空氣的熱交換。當(dāng)散熱流路7被冷卻時，在散熱流路7內(nèi)部流動的制冷劑的蒸氣(氣相制冷劑)被冷卻并被冷凝成液體。液化制冷劑(液相制冷劑)由于重力落入散熱流路7的下部部分，并且流回至蒸發(fā)單元I。制冷劑再次利用蒸發(fā)單元I中的由加熱元件產(chǎn)生的熱沸騰，并且冷卻循環(huán)重復(fù)進(jìn)行。
[0107]換句話說，被布置在蒸發(fā)單元I內(nèi)部的制冷劑通過加熱元件產(chǎn)生的熱從液體變?yōu)闅怏w，并且當(dāng)該制冷劑氣體在散熱流路7中流動時，該制冷劑氣體被冷卻，并且該氣體再次被冷凝成液體。即，制冷劑的相反復(fù)地從液相變?yōu)闅庀啵⑶覐臍庀嘧優(yōu)橐合?，由此，通過散熱流路7消散加熱元件產(chǎn)生的熱。
[0108]根據(jù)該示例性實(shí)施例的冷凝單元2包括多個散熱流路7。散熱片8被布置在多個相鄰的散熱流路7之間。通過提供散熱片，散熱流路7的表面面積增大。因此，由于促進(jìn)了與外部空氣的熱交換，所以能夠提高制冷劑的冷卻性能。
[0109]如圖6中所示，根據(jù)該示例性實(shí)施例的蒸氣管3被與被設(shè)置在冷凝單元2中的多個散熱流路7被并行地布置的方向近似平行地成直線布置。換句話說，蒸氣管3被布置在多個散熱流路7被并行地布置的方向上的延長線上。
[0110]因此，由于在與并行地布置多個散熱流路7的方向垂直的方向上流動的冷卻風(fēng)的流動不受蒸氣管3的影響，所以能夠高效地冷卻散熱流路7。結(jié)果，能夠進(jìn)一步提高冷卻裝置10的冷卻效率。
[0111]本申請要求2012年I月4日提交的日本專利申請第2012-000038號的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容在此通過引用以其整體并入。
[0112]在上文中，已經(jīng)參考示例性實(shí)施例描述了本申請的發(fā)明。然而，本申請的發(fā)明不限于上述示例性實(shí)施例。在不偏離本申請的發(fā)明范圍的情況下，能夠在本申請的發(fā)明的構(gòu)造或細(xì)節(jié)中做出本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的各種變化。
[0113]附圖標(biāo)記列表
[0114]I蒸發(fā)單元
[0115]2冷凝單元
[0116]3蒸氣管
[0117]4液體管
[0118]5上集管箱
[0119]5a流路集管箱部分
[0120]5b上集管箱延伸部分
[0121]6下集管箱
[0122]7散熱流路
[0123]8散熱片
[0124]10冷卻裝置
[0125]20連接端口
【權(quán)利要求】
1.一種冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻裝置包括: 蒸發(fā)單元，所述蒸發(fā)單元儲存制冷劑； 冷凝單元，所述冷凝單元將通過使所述蒸發(fā)單元中的所述制冷劑蒸發(fā)所產(chǎn)生的氣相制冷劑冷凝成液體，并且消散熱； 蒸氣管，所述蒸氣管將所述氣相制冷劑輸送至所述冷凝單元；和液體管，所述液體管將通過在所述冷凝單元中冷凝所述氣相制冷劑獲得的液相制冷劑輸送至所述蒸發(fā)單元，其中 所述冷凝單元包括:散熱流路；上集管箱，所述上集管箱連接所述蒸氣管和所述散熱流路；和下集管箱，所述下集管箱連接所述散熱流路和所述液體管， 所述上集管箱包括:流路集管箱部分，所述流路集管箱部分被連接至所述散熱流路；和上集管箱延伸部分，所述上集管箱延伸部分在所述流路集管箱部分的周圍定位，并且所述上集管箱延伸部分具有連接端口，所述連接端口在所述散熱流路所連接的端面中連接至所述蒸氣管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述上集管箱延伸部分在從所述連接端口朝向所述流路集管箱的方向上的寬度以及所述上集管箱延伸部分在豎直方向上的寬度分別近似等于所述流路集管箱部分在從所述連接端口朝向所述流路集管箱的方向上的寬度以及所述流路集管箱部分在豎直方向上的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于，所述上集管箱延伸部分在從所述連接端口朝向所述流路集管箱的方向上的寬度以及所述上集管箱延伸部分在豎直方向上的寬度分別小于所述流路集管箱部分在從所述連接端口朝向所述流路集管箱的方向上的寬度以及所述流路集管箱部分在所述豎直方向上的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，所述上集管箱延伸部分在從所述連接端口朝向所述流路集管箱的方向上的橫截面面積以及所述上集管箱延伸部分在豎直方向上的橫截面面積大于所述蒸氣管的橫截面面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，所述上集管箱延伸部分在從所述連接端口朝向所述流路集管箱的方向上的長度小于所述蒸氣管在所述豎直方向上的長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，所述冷卻裝置包括多個蒸氣管，并且所述蒸發(fā)單元通過多個蒸氣管連接至所述上集管箱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于， 所述冷凝單元由多個散熱流路組成，并且 所述蒸氣管被布置在與并行地布置多個散熱流路的方向垂直的方向上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于， 所述冷凝單元由多個散熱流路組成，并且 所述蒸氣管被與并行地布置多個散熱流路的方向近似平行地成直線布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，所述蒸氣管在豎直方向上以直線形狀延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于， 所述蒸氣管連接所述蒸發(fā)單元的上部部分和所述上集管箱的下表面部分，并且所述液體管連接所述蒸發(fā)單元的側(cè)表面部分和所述下集管箱。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于， 所述冷卻裝置包括多個散熱流路， 散熱片被布置在多個相鄰的散熱流路之間，并且 所述散熱片被熱連接至所述散熱流路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項所述的冷卻裝置，其特征在于，所述蒸氣管和所述液體管之一具有內(nèi)層 是金屬層且外層是樹脂層的結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】F28D15/02GK104040279SQ201280066157
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月4日
【發(fā)明者】松永有仁, 吉川實(shí), 坂本仁, 小路口曉, 千葉正樹, 稻葉賢一 申請人:日本電氣株式會社