[发明专利]热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热交换器并特别地涉及一种适合于在冷却电子设备中使用的改进的热交换器。

背景技术

之前已知一种热交换器，其具有在热交换器的第一和第二端部之间延伸的蒸发器通道和冷凝器通道。在热交换器的相对的端部设置有连接零件，连接零件在蒸发器通道和冷凝器通道之间提供流体路径。第一传热元件布置在热交换器的第一端部附近，用于将热负载转移至所述蒸发器通道中的流体。类似地，第二传热元件布置在热交换器的第二端部附近，用于将来自在所述冷凝器通道中的流体的热负载转移至周围环境。

上述热交换器在冷却例如附接至第一传热元件的电力电子设备方面非常有效。由于热虹吸类型的构造，能够在不需要泵送单元下实现冷却。

但是，上述解决方案的缺点是，热交换器的通道在可发生流体泄漏的地方易受外部损害，由于该地方缺少冷却，这又可导致损坏。另外，难以确保流体在冷凝器和蒸发器中的均匀的分布。

发明内容

本发明的目标是解决上面提到的缺点并提供一种改进的热交换器。该目标通过根据独立权利要求1的热交换器而实现。

使用这样一对基板，该基板的各自的第一表面上具有通道以使得所述板的第一表面转为彼此面对，这种使用导致具有蒸发器的热交换器，该热交换器被在机械方面非常好的保护以免于外部冲击。由于在蒸发器和冷凝器之间的连接，获得了相同的流体分布以及良好的热效率。

本发明的优选的实施方式在从属权利要求中被公开。

附图说明

在下文中，将通过以举例的方式并参照附图，更详细地描述本发明，附图中：

图1示出了热交换器的实施方式；

图2和图3示出了图1的蒸发器的细节；

图4示出了图1的歧管及其连接；

图5示出了图1的冷凝器的细节；以及

图6示出了双相热虹吸的原理。

具体实施方式

图1至图5示出了热交换器1的第一实施方式。热交换器包括蒸发器2，所述蒸发器2用于接收热负载并用于将该热负载传递至蒸发器2的通道中的流体中。流体传递至冷凝器3，流体的热负载被从所述冷凝器3处传递至冷凝器3的周围环境。接着流体从冷凝器3返回至蒸发器2。

图2和图3示出了蒸发器2的细节。蒸发器2具有两个基板4和5，所述基板4和5具有转向为朝着彼此的第一表面6。这样的方案可被用于冷却附接至基板4和5的电子部件，例如，在热交换器1可被用到如变频器或逆变器的电子设备中的情况。两个基板的第一表面6设置有从蒸发器2的第一端部处的歧管9延伸至蒸发器2的第二端部处的歧管10的通道7和8。一些通道7被嵌入到基板4和5中以提供蒸发通道，而剩下的通道8被设于基板4和5的外部以便为从蒸发通道7出来的非汽化的液体提供返回路径。在示出的例子（图1）中，蒸发器2的第二端部（具有歧管10）被设于高于蒸发器的第一端部（具有歧管9）的高度处。

在示出的例子中，通道7和8被布置到管道中，所述管道的内部的和外部的壁将通道7和8彼此分开。在该例子中，通道被设于多个MPE（多端口挤出的）管道之内，MPE管道被部分地布置到制造在基板4和5的表面中的平行的凹槽中。

通道7和8能够是毛细管尺寸。在本文中，“毛细管尺寸”指的是定尺寸成毛细管的大小的通道，这意味着它们具有足够小的尺寸以使得气泡在纵向方向中（换言之，为通道的相对于径向方向的纵向方向中）唯一地生长并因而通过推动流体而产生所谓的气泡升力效应。被考虑为毛细管的通道或管的直径取决于流体或在（沸腾的）内部使用的制冷剂。下面的公式，例如，能够被用于评估适合的直径：D=（σ/（g﹡（ρl-ρv）））^0.5，其中，σ为表面张力，g为重力加速度，ρv为蒸气密度，ρl为液体密度。该公式为R134a（四氟乙烷）、R145a和R1234ze（四氟丙烯）——这是一些适合用于在图中示出的热交换器中的流体的例子——给出的值为1mm至3mm，。

蒸发器的第一和第二端部设置有歧管9和10，歧管9和10将蒸发器的通道7和8彼此连接。在图4中，示出了蒸发器2的第二端部的歧管10的更多细节。类似的歧管9也可被采用于蒸发器的第一端部中。在示出的例子中，歧管10由两个单独的管11和12组成，每个管将一个基板4、5的通道7、8彼此连接。管11和12具有大至等于容纳通道7和8的MPE管道的深度的直径，并且所述管为两列MPE管道中的每一个提供通道。为了确保有效的流体循环以及均匀的流体分布，管11和12通过连通端口13彼此连接，连通端口13允许在管11和12之间的流体连通。理想地，连通端口13被尽可能均匀地分布并且应当有尽可能多的连通端口13。