CN114650705A - 散热设备 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及一种散热设备，包括：蒸发器腔室，至少部分地填充有在被热源加热时要被蒸发的工作流体；至少一个冷凝器腔室，用于接收所蒸发的工作流体，并且用于冷凝所蒸发的工作流体，其中冷凝器腔室以流体传导方式与蒸发器腔室互连；以及至少一个空气散热片元件，被互连在冷凝器腔室与散热设备的侧壁和另一冷凝器腔室中的一个之间；其中空气散热片元件具有提供空气散热片的三重周期性表面。

Description

散热设备
技术领域
本发明涉及一种散热设备。
背景技术
在安装半导体设备的电器中，在操作设备期间产生大量热能，这由于物理效应是不可避免的。为了维持设备的良好操作温度水平，需要高效冷却。
蒸气腔室技术用于增强至空气或水等冷却媒体的热传递，这是由于与现有技术散热器相比热传递区域的更有效利用。在通过最小设计努力和初始几何形状变化的一些情况下，基于蒸气腔室的散热器能够用于改进现有技术金属散热器。此例如通过将2D蒸气腔室接合到标准空气散热片堆叠或通过将金属薄片接合到蒸气腔室来完成。标准2D蒸气腔室包括空气散热片堆叠、蒸气腔室蒸发器和蒸发腔室盖。
蒸气腔室具有相对于金属散热器减小热阻的潜力，前提是热源的面积小于基板面积，以使得存在热扩散的空间。
存在涉及蒸气腔室的多种应用，比如计算机CPU或图形卡冷却、军队、电信应用、刀片服务器、汽车、航电设备、宇宙飞船、LED热管理和医学应用。针对这些应用，冷却需求的常用范围多达数百瓦特。
在具有散热器的相同几何形状的电力电子冷却情况下增加热损失(kW范围内)可能需要高级系统，该高级系统超出简单蒸气腔室的限制。因此，在风冷蒸气腔室的情况下，提高由空气侧主导的最不利热阻是根本。
第一选项涉及通过利用更有效的空气散热片在冷凝器侧热传递的增强。市场上已可用的是笔直/薄片空气散热片。这些结构的热性能非常有限，并且未优化考虑可用容量的热传递区域的增大。百叶散热片是非常成熟且已知的技术，但尚不可易于用于蒸气腔室散热器。
第二选项涉及通过连接通常安装和包括于散热片组中的热管或其他蒸气腔室在冷凝器处热传递的增强。这些方案有时被分别称作2.5-D蒸气腔室和3D蒸气腔室。通过这些设计，通过更高热负载耗散能力增大内部流体量，并且提高散热片效率。然而，用作空气散热片的元件的热传递系数限制保持。
通过3D蒸气腔室，还需要使用一些机械元件(例如支柱)来接合冷凝器的两个表面以在操作期间承受内部流体压力。使用这些元件增加制造成本且限制蒸气流的可用空间。
US 9,440,216 B2公开了一种最小化表面(minimal surface)面积质量和热传递封装。为了提高质量和/或热传递，提供三重周期性最小化表面。设备被设计来使流体循环且不能够承受高内部压力。
FR 2 664 033 A1(D1)描述了一种风冷蒸发器和冷凝器装置，其包括具有带散热片布置的散热板，其结合散热板形成冷却单元的隔离蒸发腔室的部分。腔室容纳可以将其相从液体改变到气体的可沸腾流体(boilable fluid)。被定位在隔离腔室上方且与隔离腔室连续的是冷凝腔室，包括多个管状通道，其外部部分带散热片以易于去除热量。热量可以经由散热板传递以导致腔室内的流体的沸腾，其蒸气在冷却单元的上部中冷凝，从而作为流体返回到腔室。
US 2019/069444 A1(D2)描述了一种相变蒸发器，其包括蒸发器本体、传导底板、以及多个散热片。蒸发器本体被安装在传导底板的顶面上。多个散热片与未被蒸发器本体占据的传导底板的顶面和蒸发器本体的顶部导电连接。蒸发器本体具有空间、冷却剂出口和冷却剂入口。空间被限定在蒸发器本体内部。冷却剂出口经由蒸发器本体的顶壁形成，并且与蒸发器本体内部的空间连通。冷却剂入口经由蒸发器本体的侧壁形成，并且与蒸发器本体内部的空间连通。
US 2008/149299 A1(D3)描述了一种包括最小化表面的热交换器组件。最小化表面可以是三重周期性的。
US 2018/187984 A1(D4)描述了一种热交换器组件，包括被围封在壳体内的旁路核心、被布置在接近核心输入的离心机、以及接近核心输出的二次混合器。核心展现核心的线性轴线附近的更小直径单元，以及核心截面周界附近的更大直径单元。改变单位单元直径及因此通道截面可以通过操纵表征单位单元的晶格参数来实现。
发明内容
本发明的目标是产生一种具有改进的热传递能力和/或改进的机械强度的散热设备。
此目标是通过独立权利要求的主题来实现。其他示例性实施例从附属权利要求和以下描述显而易见。
本发明涉及一种可以用于冷却半导体设备的散热设备和/或蒸气腔室。散热设备具有使用三重周期性表面(特别是最小表面)的空气散热片元件中的空气散热片的新型设计。空气散热片元件可以最大化经由散热设备循环的冷却气流的热传递速率，并且最小化气压降。此外，空气散热片元件可以增大散热设备中的冷凝器腔室的布置的机械强度。
根据本发明的实施例，散热设备包括：蒸发器腔室，至少部分地填充有在被热源(诸如半导体设备)加热时要被蒸发的工作流体填充；以及至少一个冷凝器腔室，用于接收蒸发的工作流体且用于冷凝蒸发的工作流体，其中冷凝器腔室以流体传导方式与蒸发器腔室互连。散热设备可以包括多个冷凝器腔室。一个或多个冷凝器腔室可以与蒸发器腔室正交地对准。蒸发器腔室和/或一个或多个冷凝器腔室可以具有大体上长方体。蒸发器腔室和/或一个或多个冷凝器腔室可以具有内部空腔，工作流体在该内部空腔中循环。内部空腔可以彼此连接以实现流体交换。
根据本发明的实施例，散热设备还包括至少一个空气散热片元件，该空气散热片元件在冷凝器腔室与散热设备的侧壁和另一冷凝器腔室中的一个之间互连。空气散热片元件可以具有提供空气散热片的三重周期性表面。
空气散热片元件可以在两个相邻冷凝器腔室之间和/或散热设备的冷凝器腔室与相邻侧壁之间被提供。散热设备可以包括超过一个空气散热片元件。一般来说，空气散热片元件可以在散热设备的两个壁(诸如冷凝器腔室的壁和侧壁或两个冷凝器腔室壁)之间被提供。空气散热片元件可以在两个这种壁之间的长方体空间中延伸。
空气散热片元件由三重周期性表面构成。三重周期性可以意指表面由均等成形的基本单元构成。基本单元可以在每个空间方向上重复。应当理解的是，由三重周期性表面提供的空气散热片将具有厚度，然而，该厚度将比空气散热片之间的空隙大体上更薄。换言之，针对空气散热片元件，三重周期性表面在制造时具有厚度。
根据本发明的实施例，超过一种类型的三重周期性表面可以被附接到一个或多个冷凝器腔室。不同类型的三重周期性表面可以用于不同空气散热片元件。
根据本发明的实施例，三重周期性表面为最小化表面。最小化表面为在具有最小面积的曲线之间延伸的表面。此最小化表面在用作空气散热片时具有鉴于热传递的优势。
根据本发明的实施例，三重周期性最小化表面为施瓦茨基元(P)三重周期性最小化表面、施瓦茨菱形(D)三重周期性最小化表面和/或倒转轴三重周期性最小化表面。然而，三重周期性表面可以是在可选地组合缩放的秩3平移晶格下不变的任何表面。
施瓦茨最小化表面为最初由赫尔曼施瓦茨描述的周期性最小化表面。取决于配置表面存在不同类型的施瓦茨结构，例如施瓦茨P(基元)、施瓦茨D(菱形)或施瓦茨F(表面)、施瓦茨H(六边形)和施瓦茨CLP(平行交叉层)。施瓦茨表面为周期性最小化表面家族中的一个示例。施瓦茨最小化表面可以引起压力降范围内的最佳热传递比率，其可以针对热传递应用为有利的。与标准笔直或波状薄片相比，这些表面可以具有增大的空气热传递系数，这是由于因其与作为空气散热片的薄片相比更高的机械强度所致的边界层的更高的扰动和连续中断、给定散热量的增大的热传递区域以及3D蒸气腔室的冷凝器元件的更简单设计。
根据本发明的实施例，三重周期性表面由均等成形的基本元件构成。均等成形可以意指在一个基本单元用另一基本单元覆盖时，该基本单元内的表面等于具有另一基本单元的表面。此可以通过平移和可选地缩放和/或共用完成。
根据本发明的实施例，三重周期性表面具有沿至少一个给定轴线的缩放梯度，基本单元的大小沿该给定轴线变化。术语“缩放梯度”可以意指局部地重新缩放三重周期性表面，以使得一个位置处的基本单元具有与另一位置处的基本单元不同的大小。针对沿给定轴线的缩放梯度，沿给定轴线的基本单元的大小可以变化，即可以增大或可以减小。
根据本发明的实施例，基本单元的缩放沿气流方向减小，其中最大缩放是在空气入口侧处提供且最小缩放是在空气出口侧处提供。例如，周期大小可以在空气入口侧处为5mm，并且到空气出口侧逐渐或逐步减小到2mm，或具有任何其他可能缩放变化。此变化的目的可以是在减小压力降时最大化热传递。
根据本发明的实施例，减小或增大沿冷凝器腔室与另一冷凝器腔室之间的方向的基本单元的缩放。基本单元的缩放还可以沿冷凝器腔室与散热设备的侧壁之间的方向减小或增大。此缩放可以引起非均匀的热传递，这在除了空气散热片元件的冷凝器腔室和/或壁需要不同强度的冷却时可以是有益的。
根据本发明的实施例，空气散热片元件的三重周期性表面与冷凝器腔室的冷凝器腔室壁彼此对准。此可以意指三重周期性表面的基本单元的侧面位于由冷凝器腔室壁限定的平面中。三重周期性表面还可以与另一冷凝器腔室的壁对准和/或与散热设备的侧壁对准。
根据本发明的实施例，空气散热片元件的三重周期性表面与冷凝器腔室壁和侧壁中的至少一个对准，以使得其交叉区域被最大化。此增大的交叉区域可以最大化冷凝器强度且提高散热片效率，这分别导致更高的可容许工作压力和减小的空气侧热阻。
根据本发明的实施例，空气散热片元件具有作为空气散热片元件的部分的至少一个加强肋，该部分具有比空气散热片元件的另一部分更大的壁厚度。加强肋可以是加厚的和/或加强的空气散热片。在其基本单元中，提供加强肋的三重周期性表面的部分比其他基本单元中的等效部分更厚。加强肋可以用于机械加强空气散热片元件。
根据本发明的实施例，加强肋在冷凝器腔室与散热设备的侧壁和另一冷凝器腔室中的一个之间延伸。加强肋可以与冷凝器腔室的壁和/或侧壁正交。此加强肋可以用于机械加强冷凝器腔室。
根据本发明的实施例，至少一个加强肋在空气入口侧处和/或空气出口侧处和/或空气散热片元件的顶部被提供。可以替换加强肋，以使得实现冷凝器腔室和空气散热片元件的布置的最大强度。
根据本发明的实施例，至少一个加强肋在空气散热片元件内的位置被提供，其具有用冷凝器腔室内部的给定蒸气压模拟的冯·米塞斯(von Mises)应力的局部最大值。在增大的机械应力负载的区域中，尤其是在最大模拟冯·米塞斯应力的区域中，三重周期性表面的壁厚度可以局部增大以使能够承受区域中的提高的机械负载。这种区域通常存在于空气入口和/或出口侧和/或冷凝器腔室的上端/顶部。能够通过模拟散热设备和计算面积来求得模拟的冯·米塞斯应力的最大值，其中冯·米塞斯应力最大。
根据本发明的实施例，散热设备是通过增材制造来制得。例如，散热设备(且特别是空气散热片元件)可以由铝制成。
本发明的这些和其他方面将自下文所描述的实施例显而易见且参考下文所描述的实施例来阐释。
附图说明
将在下文参考附图中说明的示例性实施例更详细地解释本发明的主题。
图1示意性地示出了根据本发明的实施例的散热设备的截面图。
图2示出了“施瓦茨P”型的单个基本单元的立体视图。
图3示出了由根据图2的四个基本单元制成的表面。
图4示出了“施瓦茨D”型的单个基本单元的立体视图。
图5示出了由根据图4的四个基本单元制成的表面。
图6示出了根据本发明的实施例的散热设备的立体视图。
图7示出了根据本发明的实施例的散热设备的截面平面图。
图8示出了根据第一对准的空气散热片元件和冷凝器腔室壁的交叉区域。
图9示出了根据第二对准的空气散热片元件和冷凝器腔室壁的交叉区域。
图10示出了具有基本单元的可变宽度的示意性第一网格。
图11示出了具有基本单元的可变深度的示意性第二网格。
图12示出了具有基本单元的可变宽度的示意性第三网格。
图13示出了依据气流容积流率而变化的气压降的图。
图14示出了依据气流容积流率而变化的热阻的图。
用于附图中的元件符号和其意义以总结形式列于元件符号列表中。原则上，在附图中，相同部件用相同附图标记提供。
具体实施方式
图1示出了被附接到热源12(诸如半导体设备)的散热设备10的截面图。散热设备10包括蒸发器腔室14、多个冷凝器腔室16以及每对相邻冷凝器腔室16之间的空气散热片元件18。每个空气散热片元件18提供用于冷却冷凝器腔室16的空气散热片19。
在冷凝器腔室16的布置的外部左侧和外部右侧上存在额外的空气散热片元件18’，其在最左边分别使最右冷凝器腔室16和侧壁20互连。蒸发器腔室14可以具有长方体形状。冷凝器腔室16中的每个冷凝器腔室可以具有彼此间隔开的两个平行壁21，由此使得流体在内部流动。
在底侧上，冷凝器腔室16被连接到蒸发器腔室14。在顶侧上，冷凝器腔室可以被连接到端板22。
蒸发器腔室14在散热设备10的底部被提供，并且冷凝器腔室16在顶部被提供。冷凝器腔室16和可选侧壁20与蒸发器腔室14的上壁正交布置，且/或可以竖直地延伸。
冷凝器腔室16和蒸发器腔室14两者可以具有金属导热壁，并且可以彼此附接，以使得在所述部件之间实现导热传递，并且使得困在散热设备10内部的工作流体24的热量能够(尤其经由冷凝器腔室壁21)从冷凝器腔室16和蒸发器腔室14的内部传递到外部。
蒸发器腔室14的蒸发器空腔26至少部分地填充有在被热源12加热时要被蒸发的工作流体24填充，其以导热方式被附接到蒸发器腔室14。工作流体24在蒸发器空腔26中蒸发时升入设置在冷凝器腔室16内部的冷凝器空腔28中，该冷凝器腔室接着接收蒸发的工作流体24。通过实现从工作流体24经由冷凝器腔室16的壁21的热传递，蒸发的工作流体24冷凝且作为液体沿这些冷凝器腔室壁21运行返回腔室空腔26。
在由空气散热片元件18、18’形成的散热器处产生的热量通过正交地流动到图1的绘图层的气流30传递到外部，该空气散热片元件被附接到冷凝器腔室壁21和侧壁20。气流30分为部分空气流，该部分空气流中的每个部分空气流经由空气散热片元件18、18’运行。端板22可以在延伸穿过空气散热片元件18、18’的气流30的顶侧上实现终止。
空气散热片元件18、18’不仅实现从工作流体24经由冷凝器腔室壁21到外部的热传递(其中热量能够通过气流30去除)，而且充当每对冷凝器腔室16之间且可选地冷凝器腔室16与侧壁20之间的加强元件。由于散热设备10的流体传导系统(即蒸发器腔室空腔26和冷凝器腔室空腔28)是闭合系统，因此工作流体24的蒸发过程可以引起高内部压力。通过提供能够吸收高机械力的空气散热片元件18、18’，加强空气散热片元件18、18’和冷凝器腔室16的整个交替布置。此外，通过提供两个外侧上的额外空气散热片元件18’，其间的冷凝器腔室16和空气散热片元件18的整个布置由外侧壁20支撑。
空气散热片元件18、18’由均等成形的基本单元32构成，如图1中所指示。这些基本单元32可以周期性地被布置在壁20、21之间的所有三个空间维度中，即可以是三重周期性的。同样适用于空气散热片元件18、18’的表面，其还可以是三重周期性的。
图2是单个基本单元32的立体视图，该单个基本单元可以是空气散热片元件18、18’中的空气散热片19的基本元件。基本单元32具有“施瓦茨P”(施瓦茨基元)最小化表面。“施瓦茨P”类型表面因此具有高表面与体积比和高所得孔隙度。此表面的益处是气流电阻通过高孔隙度减小，并且同时，减小的表面积促进从空气散热片19到气流30的热传递。此外，其承受在圆形避免局部应力峰值时施加在任一侧上的高机械力。由于其复杂几何结构，其通常需要通过增材制造来制造。单个基本单元32的延长部分可以在所有三个维度上相等，其由图2中的围封立方体框架展示。
因此，为了构建图3中说明的较大表面(其可以是空气散热片元件18、18’的表面的部分)，能够一个接一个地添加多个单元32。
图4是具有“施瓦茨D”(施瓦茨菱形)最小化表面的另一单个基本单元32的立体视图。
在图5中说明由这种四个基本单元32制成的表面。此单元类型的优势可以是，通过一系列施瓦茨D基本单元32的组合，创建正交布置中的线性网络34的网格结构。线性网络34嵌入球形、圆形结构中，且由球形、圆形结构加强。
图6是散热设备10的立体视图。在蒸发器腔室14的顶部上存在两个相邻冷凝器腔室16。冷凝器腔室16通过空气散热片元件18彼此连接，该空气散热片元件由基本单元32构成。空气散热片元件18是“施瓦茨D”型的三重周期性最小化表面，如图4和图5中所说明。气流30由箭头指示。
不同于片状或波状空气散热片19，空气散热片元件18的空气散热片19不彼此分离，即与整个单元的外部边缘间隔开，在结构内不能够确定空气散热片的具体开端或末端。然而，能够在空气散热片元件18的3D结构内标识第一组网络34a，该第一组网络平行延伸到冷凝器腔室16和第二组网络34b，该第二组网络与第一组网络34a正交延伸，从而使相邻冷凝器腔室16互连。为了制得极有强度的机械单元，网络34b中的一些网络加厚以生产加强肋36。在这些肋36处，可以将壁厚度增大例如空气散热片元件18、18’的其他区域中的壁厚度的50％到100％。一般来说，肋36可以是空气散热片元件18的加厚部分，诸如一个单元32的部分，其比另一单元32的等效部分更厚。
如图6中所示，加强肋36中的一些加强肋可以在空气入口侧37a处，但也可以在空气散热片元件18的空气出口侧37b处被提供。
图7是散热设备10(诸如图6的散热设备)的截面图。截面平行于图6的气流方向且被布置在冷凝器腔室16和其壁21附近。气流30可以从左到右或从右到左。在空气入口侧或空气出口侧上，取决于气流30，提供充当加强元件的加强肋36。这种加强肋36还可以在两侧上被提供。备选地或附加地，这种加强肋36可以在空气散热片元件18、18’的顶侧上和/或中心被提供。此可以避免空气散热片元件18、18’和冷凝器腔室16的结构塌陷，即使邻接冷凝器腔室16中的任一个冷凝器腔室的内部压力极高也如此。
在图7中，能够看见肋19的波状轮廓。然而，由于肋19由复杂基本单元32制成，轮廓随截面的位置而变化，诸如图2至图5中所说明。因此，当优化空气散热片元件18、18’的散热片19和冷凝器腔室壁21的交叉时，存在冷凝器腔室壁21的强加强效果。
图8和图9分别示出了通过平面中的散热设备10的部分的截面，其中空气散热片元件18、18’被附接到冷凝器腔室16的壁21或被附接到侧壁20。图8和图9示出了由施瓦茨D型的三重周期性表面和壁20、21的两个不同对准引起的交叉。
在图8中，最小化空气散热片元件18、18’和壁20、21的交叉区域，其可以引起冷凝器腔室16的较低强度和来自壁20、21的较低热传递，然而其在一些情况下可能是有益的。
在图9中，最大化空气散热片元件18、18’和壁20、21的交叉区域。交叉区域可以被描述为被布置成多行和多列的多个结点38。从每个厚结点38到细杆40存在平稳过渡，结点38通过其互连。此产生空隙42，该空隙中的每个空隙被布置在四个结点38与四个杆40之间。此空隙可以具有带呈平滑圆形边角的近似环形形状和/或方形形状。通过交叉区域的此结构，增大腔室强度和来自冷凝器壁的热传递。
图10至图12示出了网格结构44，该网格结构说明空气散热片元件18、18’的内部结构。每个四边形表示一个基本单元32。图10至图12示出了基本单元可以沿空气散热片元件18、18’的不同方向缩放。
图9是网格结构44和空气散热片元件18、18’上的示意性俯视图。气流30是沿如箭头所指示的方向。前部处的宽度x1大于后部处的宽度x2，而深度y从前到后保持不变。因此，通过宽度x的变化，网格结构44变为收敛的。占据网格44中的地方的基本单元32变得更小且其数目需要增大，以填充相邻冷凝器腔室16之间和/或两个壁20、21之间的空间。因此，可以实现两种效果：一方面，气流电阻可以在y方向上增大，因此气流30的压力损失减小。另一方面，表面积可以在后端处增大，以使得尚未在气流30的第一部分上耗散的热能的量能够更容易地从空气散热片元件18、18’的空气散热片19传递到气流。
图10是网格结构44和空气散热片元件18、18’上的示意性俯视图或侧视图。气流30是沿如箭头所指示的方向。宽度x是恒定的，其中深度y可以从前部到后部是可变的(见y1和y3)，且/或从一个壁20、21到另一壁20、21是可变的(见y1和y2)。
图10是网格结构44和空气散热片元件18、18’的另一示意图。网格结构在所有三个维度上具有基本单元32的可变单元大小。
基本单元32的单元大小变化的两个主要效果可以通过收敛或发散3D最小化表面中的孔隙和/或通道以及通过改变表面积的大小改进热传递来适应气流电阻相应气流电压降。
图12和图13是表示测试程序的结果的图，该测试程序被执行以将如本文中描述的散热设备的特性与常规波状散热片设计相比较。针对该测试，散热设备的两个3D原型通过增材制造用铝制造。丙酮用作工作流体。一个样本具有常规波状类型的散热片且另一个样本具有施瓦茨D散热片，两者均具有2.8mm的最小散热片间隙。两个3D原型的所有其他维度是相等的。
在图12中，显示依据气流容积流率而变化的气压降。上线表示本发明的空气散热片元件中的气压降，下线与常规散热片设计相关。
在图13中，显示依据气流容积流率而变化的空气热阻。上线表示通过本发明的气流元件获得的值。同样，下线表示常规设计的值。
实验结果显示通过使用提供有施瓦茨D散热片的空气散热片元件实现的以下改进。相比波状散热片，气压降减小27％。热性能也通过使用施瓦茨D散热片来改进。热点温度在740W下减小4K。蒸发器到空气热阻减小10％。如果在相同泵浦功率下完成比较，则此可以进一步减小。
本发明的散热设备中的空气散热片元件的改进的性能是增大的空气热传递系数和面积的结果。针对空气热传递区域，常规波状散热片具有2.800cm2。在本发明的具有施瓦茨D表面的空气散热片元件中，热传递区域增大18％至3.300cm2。
还使用水来执行爆破测试以检查机械强度。常规波状散热片布置显示处于7巴的第一变形和9.2巴的爆破压力。本发明的空气散热片元件中的施瓦茨散热片显示处于10巴的第一变形和提高了高达50％的14巴的爆破压力。
尽管本发明已在附图和前述描述中详细地说明和描述，但此说明和描述被视为说明性的或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开实施例。根据附图、公开内容和随附权利要求书的学习，能够由所属领域的技术人员实践所要求本发明来理解和实行所公开实施例的其他变化。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，且不定冠词“一”不排除多个。单个处理器或控制器或其他单元可以实现权利要求书中叙述的若干条目的功能。某些测量在互不相同的从属权利要求中叙述的单纯事实并不指示这些测量的组合不可用于占先。权利要求书中的任何参考标记不应被解释为限制范围。
附图标记列表
10 散热设备
12 热源
14 蒸发器腔室
16 冷凝器腔室
18 空气散热片元件
18’ 空气散热片元件
19 空气散热片
20 侧壁
21 冷凝器腔室壁
22 端板
24 工作流体
26 蒸发器空腔
28 冷凝器空腔
30 气流
32 基本单元
34 线性网络
34a 线性网络
34b 线性网络
36 加强肋
37a 空气入口侧
37b 空气出口侧
38 结点
40 细杆
42 空隙
44 网格结构

Claims (13)

1.一种散热设备(10)，包括：
蒸发器腔室(14)，所述蒸发器腔室(14)至少部分地填充有在被热源(12)加热时要被蒸发的工作流体(24)；
至少一个冷凝器腔室(16)，用于接收所蒸发的工作流体(24)，并且用于冷凝所蒸发的工作流体(24)，其中所述冷凝器腔室(16)以流体传导方式与所述蒸发器腔室(14)互连；以及
至少一个空气散热片元件(18、18’)，被互连在所述冷凝器腔室(16)与所述散热设备(10)的侧壁(20)和另一冷凝器腔室(16)中的一个之间；
其中所述空气散热片元件(18、18’)具有提供空气散热片(19)的三重周期性表面，
其中所述三重周期性表面具有沿至少一个给定轴线的缩放梯度，基本单元(32)的大小沿所述给定轴线变化，所述三重周期性表面由所述基本单元(32)构成，并且
其中所述基本单元(32)的缩放沿气流方向(30)减小。
2.根据权利要求1所述的散热设备(10)，
其中所述三重周期性表面是最小化表面。
3.根据权利要求1或2所述的散热设备(10)，
其中所述三重周期性最小化表面为施瓦茨基元(P)三重周期性最小化表面、施瓦茨菱形(D)三重周期性最小化表面、和/或倒转轴三重周期性最小化表面。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的散热设备(10)，
其中最大缩放是在空气入口侧(37a)处被提供，并且最小缩放是在空气出口侧(37b)处被提供。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的散热设备(10)，
其中基本单元(32)的缩放沿在所述冷凝器腔室(16)与所述散热设备(10)的侧壁(20)和另一冷凝器腔室(16)中的一个之间的方向减小。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的散热设备(10)，
其中所述空气散热片元件(18、18’)的所述三重周期性表面与所述冷凝器腔室(16)的冷凝器腔室壁(21)和所述散热设备(10)的所述侧壁(20)中的至少一个彼此对准。
7.根据权利要求6所述的散热设备(10)，
其中所述空气散热片元件(18、18’)的所述三重周期性表面与所述冷凝器腔室壁(21)和所述侧壁(20)中的至少一个对准，以使得它们的交叉区域被最大化。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的散热设备(10)，
其中所述空气散热片元件(18、18’)具有至少一个加强肋(36)，所述至少一个加强肋(36)是所述空气散热片元件(18、18’)的一部分，所述部分的壁厚度比所述空气散热片元件(18、18’)的另一部分的壁厚度更大。
9.根据权利要求8所述的散热设备(10)，
其中所述加强肋(36)在所述冷凝器腔室(16)与所述散热设备(10)的所述侧壁(20)和所述另一冷凝器腔室(16)中的一个之间延伸。
10.根据权利要求8或9所述的散热设备(10)，
其中至少一个加强肋(36)在空气入口侧(37a)处和/或空气出口侧(37b)处和/或所述空气散热片元件(18、18’)的顶部被提供。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的散热设备(10)，
其中至少一个加强肋(36)在所述空气散热片元件(18、18’)内的位置被提供，所述空气散热片元件(18、18’)具有利用所述冷凝器腔室(16)内部的给定蒸气压模拟的冯·米塞斯应力的局部最大值。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的散热设备(10)，
其中所述冷凝器腔室(16)和所述另一冷凝器腔室与所述蒸发器腔室(14)正交地对准。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的散热设备(10)，其中所述散热设备(10)是通过增材制造来制得。
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