(57)【要約】【課題】装置の蒸発器部及び凝縮器部の双方を形成する１つ以上のマルチポート管を含んだサーモサイホン装置を提供する。【解決手段】１つ以上の管は、複数の並列流動経路を備えた平坦管であってもよく、管の蒸発器部及び凝縮器部の間に屈曲を形成するように屈曲してもよい。屈曲における管の１つ以上の流動経路は、蒸発器部及び凝縮器部の間に蒸気流路又は液体流路を提供してもよい。【選択図】図１
2017534826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の経路を含み、凝縮器部及び蒸発器部の間に、前記蒸発器部において蒸発された流体を前記凝縮器部に案内する蒸気流路、又は、凝縮された液体を前記凝縮器部から前記蒸発器部に案内する液体流路、を提供する屈曲を有する少なくとも１つのマルチポート管と、
前記屈曲の反対側において、前記凝縮器部及び前記蒸発器部の端部と流体連通する少なくとも１つのマニホルドと、
を備える、サーモサイホン装置。
【請求項２】
前記屈曲は、少なくとも９０度に及ぶ、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記屈曲は、少なくとも１８０度に及ぶ、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記屈曲は、前記蒸発器部において蒸発された流体を前記凝縮器部に案内する蒸気流路を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記屈曲は、凝縮された液体を前記凝縮器部から前記蒸発器部に案内する液体流路を提供する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記装置は、前記凝縮器部及び前記蒸発器部の前記端部に接続された単一のマニホルドを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記装置は、第１のマニホルド及び第２のマニホルドを含み、
前記第１のマニホルドは、前記凝縮器部の前記端部に接続され、
前記第２のマニホルドは、前記蒸発器部に接続される、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のマニホルド及び前記第２のマニホルドの間に延び、前記第１のマニホルド及び前記第２のマニホルドを流体連結する導管を備える、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記導管は、前記第１のマニホルド及び前記第２のマニホルドの間に凝縮された液体を案内するように配置され、
前記屈曲は、前記蒸発器部で蒸発された流体を前記凝縮器部に案内する蒸気流路を提供するように配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記導管は、前記第１のマニホルド及び前記第２のマニホルドの間に蒸発された流体を案内するように配置され、
前記屈曲は、凝縮された液体を前記凝縮器部から前記蒸発器部に案内する液体流路を提供するように配置される、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのマルチポート管は、複数の並列流動経路を有する平坦管として形成される、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのマルチポート管は、前記平坦管の面に直交する軸周りにおいて屈曲し、前記屈曲を形成する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのマルチポート管は、さらに、前記平坦管の長さに沿って延びる軸周りに捩られる、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記マルチポート管の蒸発器部及び／又は凝縮器部と熱的に接触するフィンを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
複数のマルチポート管を備え、
前記装置は、前記マルチポート管の前記凝縮器部及び前記蒸発器部の前記端部に接続された単一のマニホルドを含み、
前記凝縮器部及び前記蒸発器部の前記端部は、前記単一のマニホルド上の単一線に沿って配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記凝縮器部及び前記蒸発器部の前記端部は、互いに交互となる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記凝縮器部及び前記蒸発器部の間の前記屈曲は、凝縮された液体を前記凝縮器部から前記蒸発器部に案内する液体流路を提供し、
前記装置は、第１のマニホルド及び第２のマニホルドを含み、
前記第１のマニホルドは、前記凝縮器部の前記端部に接続され、
前記第２のマニホルドは、前記蒸発器部に接続され、
前記少なくとも１つのマルチポート管の少なくとも１つの経路は、蒸発された流体を前記第２のマニホルドから前記第１のマニホルドに案内する蒸気供給路として機能するように配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記蒸気供給路内の蒸気を過熱するために、前記蒸発器部の一部分に接触した熱伝達構造をさらに備える、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記少なくとも１つのマルチポート管の蒸気流路又は液体流路を提供する部分以外の部分と熱的に接触する熱伝達構造をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
上方蒸発器ヘッダから下方に延びる複数の蒸発器経路を含んだ蒸発器部と、
下方凝縮器ヘッダから上方に延びる複数の凝縮器経路を含んだ凝縮器部と、
前記下方凝縮器ヘッダ及び前記上方蒸発器ヘッダを接続し、蒸気供給経路及び液体返却経路を含んだ導管と、
を備える、サーモサイホン装置。
【請求項２１】
前記下方凝縮器ヘッダは、前記液体返却経路と流体連通した液体チャンバと、前記蒸気供給経路と流体連通した蒸気チャンバと、を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記上方蒸発器ヘッダは、前記液体返却経路と流体連通した液体チャンバと、前記蒸気供給経路と流体連通した蒸気チャンバと、を含む、請求項２０に記載の装置。
【請求項２３】
前記複数の凝縮器経路の上方端部と流体連通した上方凝縮器ヘッダと、前記蒸発器経路の下方端部と流体連通した下方蒸発器ヘッダと、をさらに備える、請求項２０に記載の装置。
【請求項２４】
上方蒸発器ヘッダ及び下方蒸発器ヘッダの間に延びる複数の蒸発器経路を含んだ蒸発器部と、
上方凝縮器ヘッダ及び下方凝縮器ヘッダの間に延びる複数の凝縮器経路を含んだ凝縮器部と、
前記下方凝縮器ヘッダ及び前記下方蒸発器ヘッダを接続する第１のＵ字型導管と、
前記上方凝縮器ヘッダ及び前記上方蒸発器ヘッダを接続する第２のＵ字型導管と、
を備える、サーモサイホン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２相冷却流体を採用したサーモサイホン装置及びその他の熱伝達装置全般に関連する。
【背景技術】
【０００２】
サーモサイホン装置は、集積回路及びその他のコンピュータ回路等の冷却システムに幅広く使用される。例えば、米国特許公開第２０１３／０１０４５９２号は、キャビネット又はその他の包囲部内に配置された電子部品の冷却に使用されるサーモサイホン冷却器を開示している。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一態様によると、サーモサイホン装置は、装置の蒸発器部及び凝縮器部の双方を形成する１つ以上のマルチポート管を含んでもよい。１つ以上の管は、複数の並列流動経路を備えた平坦管として配置されてもよく、管の蒸発器部及び凝縮器部の間に屈曲を形成するように屈曲されてもよい。屈曲における管の１つ以上の流動経路は、蒸発器部及び凝縮器部の間に蒸気流路又は液体流路を提供してもよい。このような配置により、例えば、（凝縮された冷却液体を凝縮器部から蒸発器部に案内する）液体返却路及び／又は（蒸発された液体を蒸発器部から凝縮器部に案内する）蒸気供給路が蒸発経路及び凝縮経路との関係で物理的に独立した部品として配置される装置とは対照的に、より効率的、且つ、経済的に作成されるサーモサイホン装置を提供してもよい。例えば、このような装置は、液体／蒸気をサーモサイホン装置の所望の部分に誘導する、専用の液体返却導管及び蒸気供給導管を備えて配置される。少なくとも場合によっては、例えば、液体返却導管内の液体が早期に蒸発するか、又は蒸気供給導管内の蒸気が早期に凝縮することで装置内の循環流動を中断させてしまわないように努力する中で、このアプローチが採られる。当業者に理解される通り、このような早期の蒸発／凝縮は、サーモサイホン装置内の循環流動を中断し得るものであり、これは、重力のみにより、ポンプ又はその他の流体移動装置の使用を伴うことなく生じる。しかしながら、本発明の態様により、サーモサイホン装置内の流動を中断することなく、蒸発器部及び凝縮器部を提供する１つ以上の管への液体返却路及び／又は蒸気供給路の一体化を成功させることができる。
【０００４】
例えば、いくつかの実施形態において、１つ以上の平坦複数経路管が屈曲し、４５度、９０度、又は１８０度以上の弧に沿って延びる屈曲を形成してもよい。屈曲と反対側の管の部分は、サーモサイホン装置の蒸発器部及び凝縮器部を各々提供してもよく、屈曲部における管の少なくとも１つの経路は、蒸発器部及び凝縮器部の間に蒸気流路又は液体流路を提供してもよい。いくつかの配置において、管の端部は、単一のヘッダ又はマニホルドに取り付けられてもよく、例えば、蒸発器部及び凝縮器部の間に蒸気流路又は液体流路を提供してもよい。
【０００５】
本発明のこれらの態様及び他の態様は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本明細書の一部に組み込まれ、且つ、その一部を形成する添付の図面は、本発明の選択された実施形態を示しており、その記載とともに、本発明の原則を説明するものである。
【０００７】
【図１】本発明の態様を組み込む一例としての実施形態におけるサーモサイホン装置の斜視図を示す。
【図１ａ】関連包囲部の一部を備えた図１の実施形態の側面図を示す。
【図２】一例としての実施形態における単一のマニホルドを含んだサーモサイホン装置の横断面図を示す。
【図２ａ】図２の実施形態の正面図を示す。
【図３】反転形態における図１と類似の実施形態の斜視図を示す。
【図３ａ】装置のマニホルドを流体接続するマルチポート管セグメントを含んだ、図３の実施形態の改良版を示す。
【図４】反転形態における図２と類似の実施形態の斜視図を示す。
【図４ａ】図４の実施形態の正面図を示す。
【図５】マルチポート管の屈曲が蒸発器部と凝縮器部との間に蒸気流路及び液体流路を提供する、サーモサイホン装置の一実施形態の斜視図を示す。
【図６】蒸気流路及び液体流路を有する導管で接続された蒸発器部及び凝縮器部を有するサーモサイホン装置の一実施形態の斜視図を示す。
【図７】図６の実施形態と関連包囲部の模式側面図を示す。
【図８】蒸発器部及び凝縮器部を接続する蒸気チャンバ及び液体チャンバを備えたマニホルドを有するサーモサイホン装置の一例としての実施形態を示す。
【図９】図８の実施形態において使用されるマニホルドのクローズアップ図を示す。
【図１０】図９の線１０−１０に沿った横断面図を示す。
【図１１】図６のサーモサイホン装置の変形版の模式側面図を示す。
【図１２】図６のサーモサイホン装置の他の変形版の模式側面図を示す。
【図１３】Ｕ字型接続導管を備えたサーモサイホン装置の一例としての実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の態様は、適用において、以下の説明に記載であるか、又は、図面に示した構成要素の構造及び配置の詳細に限定されるものでない。他の実施形態が採用されてもよく、本発明の態様は、種々の方法で実現又は実施されてもよい。また、本発明の態様は、単独で使用されてもよく、互いに任意の好適な組み合わせで使用されてもよい。従って、本明細書に使用のフレーズ及び用語は、説明を目的とするものであり、限定とみなされてはならない。
【０００９】
図１及び図１ａは、例えば、液体返却路及び／又は蒸気供給路として機能する屈曲管部を含む、本発明の態様を組み込んだサーモサイホン装置１の一例としての実施形態を示している。図１ａに見られる通り、本実施形態は、電子装置又はその他の熱生成構成要素を収容してもよい包囲部６とともに動作するように配置される。サーモサイホン装置１の蒸発器部１１は、包囲部６の内部、すなわち、図１ａの包囲部６のパネル６１の右側に配置されてもよく、凝縮器部１０は、包囲部６の外側、すなわち、パネル６１の左側に配置されてもよい。いくつかの実施形態において、パネル６１は、包囲部６へのアクセスドアであってもよく、サーモサイホン装置１は、このドアに搭載されてもよい。このような配置により、例えば、交換、サービス等のために、装置１へのアクセスを比較的容易にしてもよい。本実施形態において、装置１は、封止された包囲部６内に配置される１つ以上の蒸発器部１１を含んでもよく、１つ以上の凝縮器部１０は、封止された包囲部６の外側に配置されてもよい。当業者にとっては既知である通り、熱は、例えば、作動流体を蒸発させることにより、蒸発器部１１において装置１に受け取られてもよく、例えば、蒸発した流体を液体に凝縮することにより、凝縮器部１０において消散されてもよい。パネル６１は、包囲部６の内側部分と包囲部の外側環境との間の分割点を規定してもよい。封止された包囲部６の内側に蒸発器部１１を提供し、包囲部６の外側に凝縮器部１０を提供することにより、包囲部６内の装置は、外部の条件から保護された環境、例えば、ごみ、ほこり、汚染、湿気等から保護された環境に収容されつつ、冷却されてもよい。当然のことながら、封止された包囲部を備えたサーモサイホン装置１の使用が要求されるものでなく、例えば、装置は、冷却対象の熱生成装置が装置１の１つ以上の蒸発器部１１と熱的に連結された完全開放システムにおいて使用されてもよい。
【００１０】
本発明の一態様において、サーモサイホン装置１は、凝縮器部１０及び蒸発器部１１の間で、凝縮された液体を凝縮器部１０から蒸発器部１１に案内する液体流路を提供する屈曲１３を備えた少なくとも１つのマルチポート管５を含む。すなわち、作動流体は、蒸発器部１１内で蒸発され、重力により、屈曲１３の反対側の管の蒸発器部１１の端部に接続された第２のマニホルド３まで上方に流れる。蒸気は、導管１２を通って、第１のマニホルド２に向かい、管の凝縮器部１０内における複数の経路２２のうちの１つへと流れ込む。凝縮された蒸気は、屈曲１３に向かって経路２２内を下方に流れ、蒸発器部１１に戻る。従って、屈曲は、凝縮された液体を蒸発器部１０に返却する液体流路を提供する。以下に検討する通り、屈曲１３は、液体流路を提供するのでなく、蒸発器部内で蒸発された流体を凝縮器部に案内する蒸気流路を提供してもよい。管５の凝縮器部１０及び蒸発器部１１の間に液体流路又は蒸気流路として機能する屈曲を備えた１つ以上のマルチポート管５を設けることにより、装置１の製造及び組立を非常に簡易化することができる。例えば、装置１は、屈曲１３を形成することなく、組み立てられてもよく、例えば、マニホルド２及び３が管５の端部に取り付けられてもよく、フィン９又はその他の熱伝達構造が管の一部等に固定されてもよく、その後、屈曲１３が形成されてもよい（導管１２は、屈曲の完成後に固定されてもよい）。
【００１１】
理解される通り、フィン９又はその他の熱伝達構造（例えば、ピン、経路、冷却板等）は、管の凝縮器部１０及び蒸発器部１１に取り付けられ、例えば、熱がフィン９によって蒸発器部１０で装置１内に受け取られ、熱がフィン９によってシステムから放出されるようにする。本実施形態では、フィン又はその他の熱伝達構造９を屈曲１３に取り付けないことにより、管を比較的小さな屈曲半径で屈曲させるようにしている。すなわち、マルチポート管５は、略平坦であってもよく、平坦管５の面に直交する軸周りに屈曲されて屈曲１３を形成してもよい。さらに、管５は、平坦管５の長さに沿って延びる軸周りに捩られて、例えば、屈曲１３においてさらに小さな屈曲半径としてもよい。
【００１２】
本発明の他の態様によると、凝縮器部１０及び蒸発器部１１の間に屈曲１３を備えた少なくとも１つのマルチポート管５を含むサーモサイホン装置は、単一のマニホルドに取り付けられた、屈曲１３の反対側における管５の端部を有してもよい。例えば、図２及び図２ａは、単一のマニホルド４に取り付けられた両端を備える１つ以上のマルチポート管５を有する装置１を示している。装置１は、図１ａに示すのと同様に採用されてもよく、例えば、マニホルド４及び凝縮器部１０が包囲部６の外側に配置され、蒸発器部１１が包囲部６の内側に配置されるように、包囲部６のドア又はその他のパネル６１に搭載されてもよい。理解される通り、マニホルド４は、蒸発器部１１内を上方に向かって流れる蒸気がマニホルド４に入り、その後、凝縮器部１０内へと下方に流れるように、管５の端部間に流体接続を提供する。本実施形態において、管５の端部は、マニホルド４上の単一線に沿ってマニホルド４に取り付けられる。例えば、図２ａに見られる通り、管５の端部は、蒸発器部１１に隣接する管５の端部が凝縮器部１０に隣接する管５の端部と交互になるように、交互に設けられてもよい。管は、図２ａに見られる通り、屈曲されるか、又は、オフセットを有するように形成されることにより、管の端部が単一線に沿ってマニホルド４に一体化され、取り付けられるようにするので、例えば、マニホルド４の長さに沿って延びる線が、マニホルド４に管が取り付けられる箇所において管５の端部を通って延びる。当然のことながら、他の配置も可能であり、例えば、管５は各々、オフセットを伴うことなく、単一平面内に配置され、管の端部が平坦管の平面に平行な面にくるように、マニホルド４に取り付けられてもよい。図１の実施形態では、１８０度の弧に沿って延びる屈曲１３を有する管を示したが、屈曲１３の他の伸長も可能であり、例えば図２に示す通り、屈曲１３が１８０度を超える角度の弧に沿って延びてもよい。屈曲の弧は、１８０度を下回る角度、例えば、４５度以上（又は以下）とすることもできることが理解されるであろう。
【００１３】
図１及び図２の実施形態において、管５の屈曲１３は、凝縮器部１０から蒸発器部１１に凝縮された液体を返却する液体流路を提供するものであったが、管５の屈曲１３は、蒸発器部１１及び凝縮器部１０の間に蒸気流路を提供してもよい。例えば、図３は、図１及び図１ａと類似の配置を示すが、第１のマニホルド２及び第２のマニホルド３が屈曲１３の下方に配置されるように反転されている。すなわち、図１及び図１ａでは、第１のマニホルド２及び第２のマニホルド３は、屈曲１３の上方に配置され、第１のマニホルド２が第２のマニホルド３の上方に配置されて、第２のマニホルド３から第１のマニホルド２へ適正な蒸気の流れを促した。しかしながら、図３の実施形態では、屈曲１３がマニホルド２及び３の上方に配置され、第１のマニホルド２が第２のマニホルド３の上方に配置されて、第１のマニホルド２から第２のマニホルド３へ適正な凝縮液体の流れを促している。凝縮器部１０内の蒸気は、熱の除去で凝縮し、凝縮された液体は、管５の経路内を下方に第１のマニホルド２内へと流れる。その後、液体は、導管１２を介して第２のマニホルド３へ流れ、蒸発器部１１内の管５の経路内へと流れる。フィン９及び／又はその他の熱伝達構造は、管５の所望の部分、例えば、凝縮器部１０及び蒸発器部１１における熱伝達を補助し、蒸発した作動流体は、蒸発器部１１から屈曲１３を通って凝縮器部１０内へと上方に流れる。図１及び図１ａの実施形態と同様に、図３の実施形態は包囲部６と関連づけられてもよく、例えば、パネル６１が蒸発器部１１及び凝縮器部１０の間に配置され、屈曲１３及び導管１２がパネル６１を通過する。
【００１４】
図３ａは、図３の実施形態の変更配置を示しており、導管１２の単一の流動経路パイプが１つ以上のマルチポート管に置き換えられている。導管１２に使用されるマルチポート管は、平坦管として配置されてもよく、また他の方法においては、第１のマニホルド２及び第２のマニホルド３の間に延びる１つ以上の導管１２が設けられてもよい。
【００１５】
図４及び図４ａは、図２及び図２ａと類似の構成を有する変更配置を示しているが、マニホルド４が屈曲１３の下方に配置されるように反転されている。従って、本実施形態における屈曲１３は、蒸発器部１１及び凝縮器部１０の間に蒸気流路を提供する。それ以外については、図４及び図４ａの実施形態は、図２及び図２ａの実施形態と構造的に同一である。
【００１６】
本発明の他の態様において、サーモサイホン装置１は、管の蒸発器部及び凝縮器部に対する液体返却路及び蒸気供給路として機能する屈曲管部を含んでもよい。例えば、図５は、管の蒸発器部及び凝縮器部の間に、マルチポート管の屈曲における１つ以上の経路が液体流路を提供し、当該屈曲における１つ以上の経路が蒸気流路を提供する、一例としての実施形態を示している。本実施形態において、サーモサイホン装置１は、第１のマニホルド２及び第２のマニホルド３に各々取り付けられた端部を有する複数のマルチポート管５を含む。例えば、図１の実施形態と同様に、凝縮器部１０に隣接した管５の端部は、第１のマニホルド２に取り付けられ、蒸発器部１１に隣接した管５の端部は、第２のマニホルド３に取り付けられる。従って、凝縮器部１０内の凝縮された液体は、凝縮器部１０の１つ以上の経路２２内を下方に流れ、屈曲１３内を蒸発器部１１へと流れる。しかしながら、図１の実施形態とは対照的に、管５の経路２２のうちの１つ以上、具体的には管５の内側の蒸気供給路４が、第２のマニホルド３から第１のマニホルド２へ蒸気を案内する。第１のマニホルド２へ案内された蒸気は、凝縮器部１０内へと下方に流れ、液体へと凝縮され、冷却サイクルを繰り返す。本実施形態において、蒸発器部１１に熱を提供するフィン９又はその他の熱伝達構造は、蒸気供給路４の上方部分付近で管５の一部に取り付けられず、蒸発器部１１の過熱領域１１ａにおいて蒸気供給路１１の下方部分付近で管５の一部に取り付けられることに留意する。このように、蒸気供給路４内の蒸気は、凝縮器部１０内の蒸気供給路の一部、すなわち蒸気供給路部分４ａに入る前に、過熱領域１１ａで過熱される。蒸気供給路部分４ａ内の蒸気は熱を損失するため、過熱領域１１ａで蒸気を過熱することにより、蒸気供給路４内での適正な蒸気の流れを維持するよう補助し、例えば、過熱領域１１ａは、蒸気供給路４ａ内での液体凝縮をなくすのに十分な程度の蒸気過熱となるように設計されてもよい（過熱領域１１ａで蒸気の過熱に失敗してしまうと、蒸気を蒸気供給路部分４ａ内で凝縮してしまい、凝縮された液体が蒸気供給路４の底部へと流れ、蒸気の流れを遮断し、装置１のループ動作を限定、又は、場合によっては停止してしまう）。フィン９又はその他の熱伝達構造は、例えば熱伝達を低減するため、蒸気供給路部分４ａの一部において管５に取り付けられなくてもよい。いくつかの実施形態において、蒸気供給路部分４ａは、蒸気供給路部分４ａにおける凝縮を伴うことなく、適正な蒸気の流れの維持を補助するために分離されてもよい。
【００１７】
本発明の他の態様によると、サーモサイホン装置は、上方蒸発器ヘッダから下方に延びる複数の蒸発器経路を含む蒸発器部と、下方凝縮器ヘッダから上方に延びる複数の凝縮器経路を含む凝縮器部と、下方凝縮器ヘッダ及び上方蒸発器ヘッダを接続する導管とを含んでもよく、導管は、蒸気供給経路及び液体返却経路を含む。蒸気供給経路及び液体返却経路は、導管内で互いに分離されてもよく、いくつかの実施形態においては、下方凝縮器ヘッダ及び上方蒸発器ヘッダ内で各蒸気チャンバ及び液体チャンバと連通してもよい。例えば、凝縮器ヘッダ及び蒸発器ヘッダは、各々、ヘッダ内の蒸気チャンバ及び液体チャンバを分離する分離壁を含んでもよく、蒸気供給経路及び液体返却経路は、ヘッダ内の各蒸気チャンバ及び液体チャンバと連通してもよい。
【００１８】
例えば、図６は、上方ヘッダ３０ａ及び下方ヘッダ２４を備えた蒸発器部１１と上方ヘッダ１４及び下方ヘッダ３０ｂを備えた凝縮器部１０とを含むサーモサイホン装置１の斜視図を示している（上方凝縮器ヘッダ１４及び／又は下方蒸発器ヘッダ２４は、必要でなく、省略されてもよい）。導管３０ｃは、蒸気が上方蒸発器ヘッダ３０ａから下方凝縮器ヘッダ３０ｂに移動してもよいように、且つ、液体が下方凝縮器ヘッダ３０ｂから上方蒸発器ヘッダ３０ａに移動してもよいように、下方凝縮器ヘッダ３０ｂ及び上方蒸発器ヘッダ３０ａを流体連結する。本実施形態において、導管３０ｃは、分離された蒸気供給経路及び液体返却経路を含み、これらの蒸気供給経路及び液体返却経路は、各々、ヘッダ３０ａ及び３０ｂ内の蒸気チャンバ及び液体チャンバに流体連通してもよい。従って、ヘッダ３０ａ及び３０ｂと導管３０ｃは、ともに、凝縮器部１０及び蒸発器部１１の間に専用の液体流路及び蒸気流路を提供するマニホルド３０を形成してもよい。いくつかの実施形態において、図６の実施形態は、図１を参照して説明したものと類似の包囲部６と動作するように配置されてもよく、例えば、蒸発器部１１は、封止された包囲部６の内側に配置されてもよく、凝縮器部１０は、包囲部６の外側に配置されてもよく、導管３０ｃは、包囲部６のパネル６１を通過してもよい。この配置では、サーモサイホン装置１に蒸気流路及び液体流路の双方を提供するため、パネルに単一の開口のみを必要としてもよい。
【００１９】
図７は、図６の実施形態の模式側面図を示しており、包囲部６の一例としてのパネル６１を含んでいる。図に見られる通り、下方凝縮器ヘッダ３０及び上方蒸発器ヘッダ３０ａは、蒸気チャンバ３２及び液体チャンバ３１を含む。蒸気チャンバ３２は、導管３０ｃの蒸気供給経路１３０と流体連通しており、液体チャンバ３１は、導管３０ｃの液体返却経路２３０と流体連通している。下方凝縮器ヘッダ３０ｂの蒸気チャンバ３２は、蒸気供給路１５と流体連通しており、上方凝縮器ヘッダ１４に蒸気を供給し、液体チャンバ３１は、凝縮器部１０の１つ以上の凝縮経路１６と流体連通している。上方蒸発器ヘッダ３０ａの蒸気チャンバ３２は、蒸発器部１１の１つ以上の蒸発器経路２２と流体連通しており、液体チャンバ３１は、下方蒸発器ヘッダ２４に凝縮した流体を提供する液体返却路２１と流体連通している。
【００２０】
図８は、一例としての実施形態における、蒸気チャンバ３２及び液体チャンバ３１を含み、蒸発器部１１及び凝縮器部１０と係合したマニホルド３０を含んだサーモサイホン装置１の模式斜視図を示している。本実施形態では、導管３０ｃは含まれないものの、図８のマニホルド３０は、下方凝縮器ヘッダ３０ｂ及び上方蒸発器ヘッダ３０ａが、各々、ヘッダ３０ａ及び３０ｂにおいて分離された蒸気チャンバ３２及び液体チャンバ３１を提供しつつ、凝縮器部１０及び蒸発器部１１といかに係合し得るかを示している。本実施形態において、凝縮器部１０及び蒸発器部１１は、各々が複数の経路を含むマルチポート管５を含む。凝縮器部１０において、各管５の経路のうちの一部は、凝縮経路１６として機能してもよく、１つ以上の経路は、蒸気供給路１５として機能してもよい。熱伝達構造９（例えば、フィン）は、凝縮経路１６に隣接した管５の部分と係合されてもよく、蒸気供給路１５に隣接した管５の部分は、熱伝達構造９から解放されていてもよい。蒸発器部１１において、各管５の経路のうちの一部は、蒸発経路２２として機能してもよく、１つ以上の経路は、液体返却路２１として機能してもよい。熱伝達構造９（例えば、フィン）は、蒸発経路２２に隣接した管５の部分と係合されてもよく、液体返却路２１と隣接した管５の部分は、熱伝達構造９から解放されていてもよい。
【００２１】
簡易な形態において、図９に見られる通り、サーモサイホン装置１は、蒸発経路２２内の液体が沸騰する、又は蒸発するように、蒸発器部１１にて熱を受けることにより、熱生成装置を冷却するように動作する。熱は、蒸発経路２２に熱的に連結された熱伝達構造９を横切る温かい（熱生成装置によって加熱される）空気により、また他の方法では、直接伝熱路、１つ以上の熱パイプ、液体熱交換器等により、蒸発経路２２で受け取られてもよい。蒸気は、蒸発経路２２からマニホルド３０の蒸気チャンバ３２内へと上方に流れた後、凝縮器部１０の蒸気供給路１５内へと流れる。蒸気は、凝縮器部１０のヘッダ１４に到達するまで、蒸気供給路１５内を上方へと流れ続ける。この時点で、蒸気は、凝縮器部１０の１つ以上の凝縮経路１６内へと下方に流れ、ここで蒸気は液体へと凝縮され、マニホルド３０の液体チャンバ３１内へと下方に流れる。凝縮中、蒸気から取り除かれた熱は、凝縮経路１６に連結された熱伝達構造９、例えば、凝縮経路１６に隣接する凝縮器部１０に対して伝導性を有して連結された１つ以上のフィンに伝達されてもよい。次に、熱は、構造９を流れる冷却空気により、液体バス、液体熱交換器、冷媒コイル、又はその他の配置によって、熱伝達構造９から取り除かれてもよい。凝縮された液体は、凝縮経路１６から液体チャンバ３１内へと下方に流れ、その後、蒸発器部１１のヘッダ２４に到達するまで、蒸発器部１１の液体返却路２１内へと流れる。その後、液体は、蒸発器経路２２へ入り、プロセスが繰り返される。
【００２２】
本発明の他の態様によると、単一のマニホルドを使用して、蒸発器の蒸発器経路を凝縮器部の蒸気供給路に流体連結し、且つ、凝縮器の凝縮経路を蒸発器部の液体返却路に流体連結してもよい。例えば、図９の実施形態において、マニホルド３０は、内側空間を規定する外壁３４を含む。本実施形態において、外壁３４は、四角管又は円筒の形状を有するが、その他任意の好適な形状も可能である。分離壁３５は、マニホルド３０内に配置され、内側空間を液体チャンバ３１及び蒸気チャンバ３２に分離する。この配置により、サーモサイホン装置１の部分を流体連結する、簡易で効率的な方法を提供する。また分離壁３５は、凝縮器経路１６及び液体返却路２１を液体チャンバ３１と流体連結し、蒸発器経路２２及び蒸気供給路１５を蒸気チャンバ３２と流体連結するように、凝縮器部１０及び蒸発器部１１と係合してもよい。結果として、組立を簡易化することができ、必要な流体接続を作るための部品及び／又は組立ステップの数を最少化することができる。例えば、分離壁３５（例えば、下方凝縮器ヘッダ３０ｂの壁部３５）は、凝縮経路１６及び蒸気供給路１１を分離壁３５の反対側に取り付けるようにマルチポート管５と係合されてもよく、又は、分離壁３５（例えば、上方蒸発器ヘッダ３０ａの壁部３５）は、蒸発器経路２２及び液体返却路２１を分離壁３５の反対側に取り付けるようにマルチポート管５と係合されてもよい。この図示の実施形態において、図１０に見られる通り、凝縮器部１０及び蒸発器部１１は、複数の並列経路を有する平坦管５を含み、各管５のマニホルド端部は、例えば、外壁３４の開口を通じて、マニホルド３０の内側空間に挿入されてもよい。分離壁３５は、管５のマニホルド端部の一部を受容するスロット又はその他の開口を含むことにより、凝縮器部１０及び蒸発器部１１の異なる部分について、蒸気チャンバ３２及び液体チャンバ３１と所望の連通を提供してもよい。例えば、分離壁３５（例えば、上方蒸発器ヘッダ３０ａの壁部３５）は、液体返却路２１を規定する蒸発器部１１の部分（図９の右側）を受容する液体チャンバスロット又は開口を含んでもよい。しかしながら、蒸発経路２２を規定する蒸発器部１１の部分（図９の左側）は、分離壁３５の液体チャンバスロット又は開口に受容されない。結果として、液体返却路２１は、液体チャンバ３１と連通され、蒸発経路２２は、蒸気チャンバ３２と連通される。同様に、分離壁３５（例えば、下方凝縮器ヘッダ３０ｂの壁部３５）は、蒸気供給路１５を規定する凝縮器部１０の部分（図９の左側）を受容するが、凝縮器経路１６を規定する部分（図９の右側）を受容しない蒸気チャンバスロット又は開口を含んでもよい。従って、蒸気供給路１５は、蒸気チャンバ３２と流体連通され、凝縮経路１６は、液体チャンバ３１と流体連通される。本実施形態では、分離壁３５は、外壁３４の内側に形成される対応溝部に受容される平板として形成されるが、他の配置も可能である。例えば、分離壁３５は、平坦である必要はなく、湾曲していてもよく、又は、任意の好適な形状を備えてもよい。使用の場合、外壁３４の内側の溝部は、スコーリング、ブローチ削り、鋳造、押出、又はその他の技術で形成されてもよい。また導管３０ｃは、図９に示すのと同様に、例えば、蒸気供給経路及び液体返却経路を分離する外壁３４及び分離壁３５を備えて形成されてもよい。
【００２３】
図１１は、下方凝縮器ヘッダ３０ｂをなくした、図６の実施形態の変形版を示している。代わりに、マルチポート凝縮器管５は、屈曲１３を有するように屈曲され、端部にて上方蒸発器ヘッダ３０ａと係合する。凝縮器管５は、図９と同様に上方蒸発器ヘッダ３０ａと係合されてもよく、例えば、蒸気供給路１５が蒸気チャンバ３２と連通し、凝縮器経路１６が液体チャンバ３１と連通する。また本実施形態において、管５は、所望に応じて、包囲部６のパネル６１の開口を通じて延びてもよい。他の配置において、上方蒸発器ヘッダ３０ａは、パネル６１と係合されてもよく、例えば、外壁３４のフランジ３３が開口でパネル６１と係合し、ヘッダ３０ａの一部が包囲部６の外側に配置されるようにしてもよい。
【００２４】
図１２は、図６の実施形態の他の変形版を示すが、上方蒸発器ヘッダ３０ａをなくしている。代わりに、蒸発器部１０のマルチポート管５が屈曲１３を有するように屈曲され、例えば、図９に示すのと同様に、下方凝縮器ヘッダ３０ｂと係合する。図１１の実施形態のように、管５は、包囲部のパネル６１を通って延び、及び／又は、下方ヘッダ３０ｂは、例えば、フランジ３３を介してパネル６１で係合されてもよい。図に見られる通り、図１１及び図１２の実施形態における屈曲１３は、凝縮器部１０及び蒸発器部１１の間に液体返却路及び蒸気供給路を提供する。
【００２５】
図１３は、各々、上方ヘッダ及び下方ヘッダ、すなわち凝縮器部１０の上方ヘッダ１４及び下方ヘッダ２と蒸発器部２４の上方ヘッダ３及び下方ヘッダ２４の間に延びる経路を含んだ蒸発器部１１及び凝縮器部１０を含むサーモサイホン装置１０の一例としての実施形態を示している。上方導管１２ａは、上方蒸発器ヘッダ３を上方凝縮器ヘッダ１４と流体連結し、例えば、蒸気をヘッダ１４に送達する。下方導管１２ｂは、下方凝縮器ヘッダ２を下方蒸発器ヘッダ２４に流体連結し、例えば、液体をヘッダ２４に送達する。導管１２ａ及び１２ｂは、包囲部６のパネル６１又はその他の部分を通過してもよく、例えば、蒸発器部１１が包囲部６の内側に設けられ、凝縮器部１０が包囲部６の外側に設けられるようにする。導管１２ａ及び１２ｂは、Ｕ字型を有してもよい。
【００２６】
本明細書に記載の実施形態は、完全であることを意図するものでなく、又は本発明を開示の精密な形態に限定することを意図するものでなく、以上の教示に照らして多くの修正及び変更が可能である。本実施形態は、本発明の原則とその実際の適用について最もよく説明するために選択され、述べられたものであり、当業者が、考えられる特定の使用に好適な方法により、種々の実施形態において、且つ、種々の修正を加えて本発明を利用できるようにするものである。以上の説明は多数の仕様を含むが、これらは本発明の範囲の限定とみなされてはならず、その代替実施形態の例示としてみなされなければならない。
【００２７】
本明細書及びクレームで使用される不定冠詞「１つ」は、反対である旨の明示のない限り、「少なくとも１つ」を意味するものと理解されなければならない。
【００２８】
本明細書及びクレームで使用される「及び／又は」というフレーズは、結合された要素、すなわち、場合によっては接続的に存在するか、又は場合によっては非接続的に存在する要素の「いずれか、又は、双方」を意味するものと理解しなければならない。「及び／又は」で列挙された複数の要素も同様に理解されなければならず、すなわち、その結合された要素のうちの「１つ以上」と理解されなければならない。「及び／又は」の句で特定された要素以外に、これらの特定された要素と関連するか、又は関連しないかを問わず、他の要素が任意で存在してもよい。
【００２９】
また本明細書における「含む」「備える」「有する」「含有する」「包含する」及び／又はそれらの活用形は、それらとともに列挙される項目と、それらの同等物と、さらに追加の項目も網羅することを意味する。
【００３０】
反対である旨の明示のない限り、本願においてクレームされた、１つを上回る数のステップ又は動作を含むいかなる方法も、その方法のステップ又は動作の順は、方法のステップ又は動作が述べられた順に必ずしも限定されるものでないことも理解されなければならない。
【００３１】
種々の一例としての実施形態を参照して本発明の態様について説明したが、このような態様は、記載の実施形態に限定されるものでない。従って、当業者にとって記載の実施形態について多数の変形、修正、及び変更が明らかとなることは明白である。従って、本明細書に記載の実施形態は、例示を意図するものであり、限定を意図するものでない。本発明の態様の精神から逸脱することなく、種々の変更がなされてもよい。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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