DE112016004824B4 - Rohrelement, Wärmerohr und Kühlvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Rohrelement (210) für ein Wärmerohr (20, 30) und dazu ausgebildet, ein Arbeitsmittel (220) in seinem Inneren einzuschließen und Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels zu übertragen, wobei das Rohrelement aufweist:einen beliebig biegbaren Rohrhauptkörper (211), dessen beide Enden (211a, 211b) verschlossen sind;eine Trennwand (212), die sich so in eine axiale Richtung (D1) des Rohrhauptkörpers erstreckt, dass das Innere des Rohrhauptkörpers in wenigstens vier Durchgänge (213) unterteilt wird, die jeweils als Strömungsweg des Arbeitsmittels ausgebildet sind; undVerbindungswege (214a, 214b), die ermöglichen, dass zumindest einer der Durchgänge mit einem weiteren Durchgang in Verbindung steht, der an den einen der Durchgänge angrenzt,wobei die Verbindungswege in der Nähe der beiden jeweiligen Enden des Rohrhauptkörpers so bereitgestellt werden, dass ein einzelner Schleifendurchgang im Inneren des Rohrhauptkörpers zwischen dessen verschlossenen Enden ausgebildet wird, undwobei es sich bei dem Rohrhauptkörper um ein Rundrohr handelt, dessen Querschnittsform orthogonal zu der axialen Richtung eine Kreisform ist, und die Trennwand eine Vielzahl von Wandabschnitten (212a) umfasst, die sich radial in der Radiusrichtung (D2) von einer Mittelachse des Rohrhauptkörpers zu einer inneren Fläche des Rohrhauptkörpers erstrecken.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Rohrelement, auf ein Wärmerohr, das ein solches Rohrelement verwendet, und auf eine Kühlvorrichtung.
  • Hintergrund der Technik
  • Herkömmlich ist ein Wärmerohr als Element zum Übertragen von Wärme von einem Wärmeaufnahmeteil zu einem Wärmeabstrahlungsteil beim Kühlen einer Wärme erzeugenden Komponente bekannt. Das Wärmerohr schließt ein Arbeitsmittel im Inneren des Rohrelements ein und überträgt Wärme durch die Bewegung des Arbeitsmittels.
  • Unter den Wärmerohren ist ein Typ bekannt, mit dem ein Teil davon durch die Wärme erwärmt wird, die an dem Wärmeaufnahmeteil aufgenommen wird, das Arbeitsmittel im Inneren davon in eine Gasphase verdampft wird und die Wärme durch die Bewegung der Gasphase mit einer Übertragung von latenter Wärme übertragen wird (siehe z. B. die Patentliteratur 1). Des Weiteren ist unter den Wärmerohren darüber hinaus ein Typ bekannt, bei dem sich das Arbeitsmittel in einem Mischzustand aus einer flüssigen Phase und einer Gasphase bewegt und eine Übertragung von latenter Wärme durch die Bewegung der Gasphase und eine Übertragung von fühlbarer Wärme durch die Bewegung der flüssigen Phase gleichzeitig ausgeführt werden (siehe z. B. die Patentliteratur 2).
  • Das in der Patentliteratur 2 dargestellte Wärmerohr wird als selbstschwingendes Wärmerohr bezeichnet, da es eine Eigenschwingung nutzt, die erzeugt wird, wenn die flüssige Phase erwärmt wird und ein Blasensieden zum Bewegen des Arbeitsmittels bewirkt wird. Das selbstschwingende Wärmerohr erregt Aufmerksamkeit, da eine Wärmeübertragung sowohl mit einer Übertragung von latenter Wärme als auch mit einer Übertragung von fühlbarer Wärme so ausgeführt wird, dass es in der Lage ist, eine Wärmeübertragung mit einer großen Wärmestromdichte zu bewältigen.
  • 9 stellt schematische Ansichten eines herkömmlichen selbstschwingenden Wärmerohrs dar. 9A stellt eine schematische Ansicht eines selbstschwingenden Wärmerohrs 500 dar, und 9B stellt ein Blockschaubild dar, das ein Verhalten eines Arbeitsmittels 520 in dem selbstschwingenden Wärmerohr 500 darstellt.
  • Das in 9 dargestellte selbstschwingende Wärmerohr 500 schließt ein Arbeitsmittel 520 ein, bei dem es sich um ein Gemisch aus einer flüssigen Phase 521 und einer Gasphase 522 im Inneren eines Rohrelements 510 handelt, das in einer schleifenartigen Form ausgebildet ist. In dem selbstschwingenden Wärmerohr 500 wird Wärme zwischen einem Verdampfungsteil 501, in dem das Arbeitsmittel 520 aufgrund eines Phasenübergangs durch Anwenden von Wärme verdampft, und einem Kondensationsteil 502 übertragen, in dem eine Kondensation aufgrund eines Phasenübergangs durch Abstrahlen von Wärme auftritt. Ein Teil des Rohrelements 510 des selbstschwingenden Wärmerohrs 500 ist durch mehrfaches Hin-und-Her-Gehen zwischen dem Verdampfungsteil 501 und dem Kondensationsteil 502 in einer Zickzackform ausgebildet.
  • In dem Verdampfungsteil 501 tritt eine Wärmeausdehnung der Gasphase 522 auf, und Luftblasen, die durch Blasensieden erzeugt werden, fördern eine Ausdehnung der Gasphase 522 so, dass der Druck erhöht wird. Unterdessen wird in dem Kondensationsteil 502 der Druck aufgrund einer Kondensation der Gasphase 522 gesenkt. Aufgrund einer Druckdifferenz zwischen den beiden und eines Druckstoßes, der durch das Blasensieden in dem Verdampfungsteil 501 bewirkt wird, schwingt die flüssige Phase 521 anschließend selbst, wie mit einem Pfeil D51 in 9A dargestellt.
  • Infolgedessen, wie mit einem Pfeil D52 in 9A dargestellt, bewegt sich die Gasphase 522 von dem Verdampfungsteil 501 zu dem Kondensationsteil 502. Durch die Bewegung der Gasphase 522 mit einer Ausdehnung und Kondensation davon wird eine Übertragung von latenter Wärme von dem Verdampfungsteil 501 zu dem Kondensationsteil 502 ausgeführt.
  • Des Weiteren schwingt die flüssige Phase 521 selbst zwischen dem Verdampfungsteil 501 und dem Kondensationsteil 502 so, dass ein Erwärmen in dem Verdampfungsteil 501 und ein Kühlen in dem Kondensationsteil 502 wiederholt ausgeführt werden. Darüber hinaus läuft die flüssige Phase 521 gleichzeitig mit der Bewegung der Gasphase 522 im Inneren des schleifenartigen Rohrelements 510 moderat um, so dass ein Erwärmen und ein Kühlen auch durch das Umlaufen wiederholt ausgeführt werden. Eine solche Eigenschwingung und ein solches Umlaufen mit einem Erwärmen und Kühlen der flüssigen Phase 521 führt eine Übertragung von fühlbarer Wärme von dem Verdampfungsteil 501 zu dem Kondensationsteil 502 durch.
  • Durch das oben beschriebene Verhalten des Arbeitsmittels 520 werden eine Übertragung von latenter Wärme durch die Gasphase 522 und eine Übertragung von gefühlter Wärme durch die flüssige Phase 521 gleichzeitig in dem selbstschwingenden Wärmerohr 500 ausgeführt.
  • Listen der Zitate
  • Patentliteratur
    • Patentliteratur 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H09-126.672
    • Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2013-160.420
  • JP H03-51 697 A offenbart zudem ein Rohrelement für ein Wärmerohr, um ein Arbeitsmittel in seinem Inneren einzuschließen und Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels zu übertragen. Das Rohrelement weist einen starren Rohrhauptkörper auf, dessen beide Enden verschlossen sind. Der Rohrhauptkörper ist im Wesentlichen geradlinig und umfasst eine Trennwand, die sich in axialer Richtung erstreckt und das Innere des Rohrhauptkörpers in zwei Durchgänge unterteilt, die jeweils als Strömungsweg des Arbeitsmittels ausgebildet sind. Ferner ist ein Verbindungsweg vorhanden, der ermöglicht, dass die beiden Durchgänge in Verbindung stehen. Der Verbindungsweg stellt dabei einen Schleifendurchgang im Inneren des Rohrhauptkörpers zwischen dessen verschlossenen Enden bereit. Bei dem Rohrhauptkörper kann es sich um ein Rundrohr handeln. JP 2013-120 053 A offenbart ferner ein starres Rohrelement für ein Wärmerohr, das dazu ausgebildet ist, ein Arbeitsmittel in seinem Inneren einzuschließen und Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels zu übertragen. Das Rohrelement umfasst einen Rohrhauptkörper, dessen beiden Enden verschlossen sind. Ferner umfasst das Rohrelement wenigstens eine Trennwand, die sich in axialer Richtung des Rohrhauptkörpers erstreckt, um das Innere des Rohrhauptkörpers in wenigstens vier Durchgänge zu unterteilen, die jeweils als Strömungsweg des Arbeitsmittels ausgebildet sind. Ferner sind Verbindungswege vorhanden, die ermöglichen, dass zumindest einer der Durchgänge mit einem weiteren Durchgang in Verbindung steht, der an den einen der Durchgänge angrenzt. Die Verbindungswege sind in der Nähe der beiden Enden des Rohrhauptkörpers so angeordnet, dass mehrere Schleifendurchgänge im Inneren des Rohrhauptkörpers zwischen dessen verschlossenen Enden gebildet werden. Bei dem Rohrhauptkörper handelt es sich um ein Rohr mit rechteckigem Querschnitt, wobei die Trennwände eine Vielzahl von Wandabschnitten umfassen, die sich jeweils parallel zu den Außenwänden des Querschnitts erstrecken. US 2005/0284614 A1 offenbart ferner eine Kühlvorrichtung, die einen Wärmeaufnahmeteil, einen Wärmeabstrahlungsteil und ein Wärmerohr mit einem Rohrhauptkörper aufweist, um an dem Wärmeaufnahmeteil aufgenommene Wärme zu übertragen.
  • Übersicht über die Erfindung
  • Technisches Problem
  • Das oben beschriebene selbstschwingende Wärmerohr 500 muss jedoch das Rohrelement 510 in einer schleifenartigen Form ausbilden, um das Arbeitsmittel 520 umlaufen zu lassen. Daher kann dessen Einbau abhängig von der Form des Einbauortes schwierig werden.
  • Unterdessen braucht der in der Patentliteratur 1 dargestellte Typ des Wärmerohrs, mit dem die Wärme nur mit einer Übertragung von latenter Wärme übertragen wird, das Rohrelement nicht in einer schleifenartigen Form auszubilden. Bei diesem Typ eines Wärmerohrs dient in vielen Fällen ein Ende eines stabartigen Rohrelements als Verdampfungsteil und dient das andere Ende als Kondensationsteil. Die durch Verdampfung in dem Verdampfungsteil erzeugte Gasphase bewegt sich zu dem Kondensationsteil und kehrt in die flüssige Phase zurück. Die flüssige Phase muss von dem Kondensationsteil zu dem Verdampfungsteil zurückgeströmt werden, um für die nächste Verdampfung bereit zu sein. Daher sind in vielen Fällen auf der inneren Fläche des Rohrelements des oben beschriebenen Typs eines Wärmerohrs als Docht bezeichnete, winzige, ungleichmäßige Formen zum Einbringen der flüssigen Phase in den Verdampfungsteil durch Nutzen von Kapillarität oder Schwerkraft ausgebildet. Die flüssige Phase strömt über den Docht von dem Kondensationsteil zu dem Verdampfungsteil zurück.
  • Da ein solcher Typ eines Wärmerohrs das Rohrelement nicht in einer schleifenartigen Form ausbilden muss, scheint es im Hinblick auf seinen Einbau hochgradig flexibel zu sein. Es muss jedoch zum Beispiel der oben genannte Docht oder dergleichen in dem Rohrelement vorhanden sein. Insbesondere kann der Docht nicht dazu dienen, ein Zurückströmen zu unterstützen, wenn die ungleichmäßigen Formen gequetscht werden, so dass er eine Behinderung beim Biegen oder dergleichen des Rohrelements in gewünschte Formen sein kann. Daher kann selbst der Typ eines Wärmerohrs, bei dem die Wärme nur mit einer Übertragung von latenter Wärme übertragen wird, abhängig von der Form des Einbauorts schwierig einzubauen sein.
  • Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, auf solche Probleme zu achten und ein Rohrelement bereitzustellen, das in der Lage ist, ein Wärmerohr zu gestalten, das mit hoher Flexibilität entsprechend dem Zustand des Einbauorts eingebaut werden kann, und ein Wärmerohr, das mithilfe eines Rohrelements gestaltet ist, und eine Kühlvorrichtung bereitzustellen.
  • Lösung des Problems
  • Um die obigen Probleme zu lösen, handelt es sich bei dem Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung um ein Rohrelement, das für ein Wärmerohr verwendet wird und ein Arbeitsmittel in seinem Inneren einschließt und Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels überträgt, und das Rohrelement beinhaltet: einen beliebig biegbaren Rohrhauptkörper, dessen beide Enden verschlossen sind, wenn er für das Wärmerohr verwendet wird; eine Trennwand, die sich so in eine axiale Richtung des Rohrhauptkörpers erstreckt, dass das Innere des Rohrhauptkörpers in eine Mehrzahl von Durchgängen unterteilt wird, die jeweils als Strömungsweg des Arbeitsmittels genutzt werden; und einen Verbindungsweg, der ermöglicht, dass zumindest einer der Mehrzahl von Durchgängen mit einem weiteren Durchgang in Verbindung steht, der an den einen Durchgang angrenzt.
  • Im Inneren des Rohrelements gemäß der vorliegenden Erfindung sind zumindest vier Durchgänge ausgebildet, die über den Verbindungspfad miteinander in Verbindung stehen. Auf diese Weise kann durch Verwenden der Durchgänge als schleifenartigen Strömungsweg des Arbeitsmittels in dem oben beschriebenen selbstschwingenden Wärmerohr zum Beispiel ein einzelnes stabartiges, selbstschwingendes Wärmerohr gestaltet werden. Außerhalb der Erfindung wäre es durch Verwenden eines Durchgangs als Bewegungsdurchgang einer Gasphase und Verwenden des anderen Durchgangs als Rückstromdurchgang einer flüssigen Phase möglich, einen Typ eines Wärmerohrs zu gestalten, der Wärme nur mit einer Übertragung von latenter Wärme überträgt. Als Verfahren zum Verwenden des Durchgangs in dem Rohrelement als Rückstromdurchgang der flüssigen Phase besteht zum Beispiel ein Verfahren, bei dem ein Metallgewebe oder dergleichen eingesetzt wird, um die flüssige Phase durch Kapillarität in den Durchgang einzubringen. Da es sich bei dem inneren Aufbau davon um einen so einfachen Aufbau handelt, dass das Innere durch die Trennwand unterteilt wird, ist die Biegeflexibilität des Weiteren höher als zum Beispiel bei dem Rohrelement, bei dem der oben erwähnte Docht ausgebildet ist. Daher ist es mit dem Rohrelement der vorliegenden Erfindung möglich, das selbstschwingende Wärmerohr zu gestalten, das mit hoher Flexibilität entsprechend dem Zustand des Einbauorts eingebaut werden kann.
  • Des Weiteren handelt es sich bei dem Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung bei dem Rohrhauptkörper um ein Rundrohr, dessen Querschnittform orthogonal zu der axialen Richtung eine Kreisform ist, und wird die Trennwand bevorzugt bereitgestellt, indem sie sich auch in einer Radiusrichtung der Querschnittform des Rohrhauptkörpers erstrecken gelassen wird.
  • Über den Umstand hinaus, dass das Biegen des Rundrohrs leicht ist, in dessen Inneren die sich in der Radiusrichtung erstreckende Trennwand bereitgestellt wird, dient die Trennwand des Weiteren dazu, das Rohr von innen zu stützen. Dadurch wird unterbunden, dass das Rohr gequetscht wird, wenn es gebogen wird, wodurch die Biegefestigkeit des Rohres erhöht wird. Des Weiteren ist das Rohrelement des Wärmerohrs außerdem einem Anstieg des Innendrucks ausgesetzt, der durch eine Ausdehnung der Gasphase bewirkt wird, wobei eine Beständigkeit gegenüber einem solchen Anstieg des Innendrucks ebenfalls durch die Trennwand verstärkt werden kann, die das Rohr von innen stützt.
  • Des Weiteren weist beim Rohrelement die Trennwand eine Mehrzahl von Wandabschnitten auf, die sich radial in der Radiusrichtung von einer Mittelachse des Rohrhauptkörpers in Richtung einer inneren Fläche des Rohrhauptkörpers erstreckt.
  • Da sich eine Mehrzahl von Trennwandabschnitten radial in dem bevorzugteren Rohrelement erstreckt, kann die Biegefestigkeit des Rohres weiter verbessert werden, und die oben beschriebene Beständigkeit gegenüber dem Anstieg des Innendrucks kann ebenfalls weiter verstärkt werden.
  • Bei dem Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Verbindungsweg in der Nähe der beiden jeweiligen Enden des Rohrhauptkörpers so bereitgestellt, dass ein einzelner Schleifendurchgang im Inneren des Rohrhauptkörpers ausgebildet wird, wenn beide Enden des Rohrhauptkörpers verschlossen sind.
  • Bei dem Rohrelement ist es möglich, ein einzelnes stabartiges, selbstschwingendes Wärmerohr mit hoher Flexibilität im Hinblick auf einen Einbau durch Verschließen der beiden Enden zu gestalten. In dem selbstschwingenden Wärmerohr wird eine Wärmeübertragung sowohl mit einer Übertragung von latenter Wärme als auch mit einer Übertragung von fühlbarer Wärme ausgeführt, wie oben beschrieben, so dass dies im Vergleich mit einem Typ eines Wärmerohrs, das Wärme nur mit der Übertragung von latenter Wärme überträgt, im Hinblick darauf vorteilhaft ist, dass das selbstschwingende Wärmerohr eine Wärmeübertragung mit einer großen Wärmestromdichte bewältigen kann. Darüber hinaus ist die Wärmeübertragungsstrecke eines solchen Typs eines Wärmerohrs auf die Strecke begrenzt, über die sich das Arbeitsmittel in einem Gaszustand bewegen kann. Unterdessen ist das selbstschwingende Wärmerohr auch im Hinblick auf die Wärmeübertragungsstrecke im Vergleich mit dem Typ des Wärmerohrs vorteilhaft, in dem nur die Übertragung von latenter Wärme ausgeführt wird, da die Übertragung von fühlbarer Wärme einer flüssigen Phase ebenfalls in dem selbstschwingenden Rohr ausgeführt wird. Bei dem oben beschriebenen bevorzugten Rohrelement kann das selbstschwingende Wärmerohr mit solchen vorteilhaften Aspekten mit einem einfachen Vorgang eines Verschließens beider Enden gestaltet werden.
  • Um die obigen Probleme zu lösen, handelt es sich des Weiteren bei dem Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung um ein Wärmerohr, das ein Rohrelement und ein im Inneren des Rohrelements eingeschlossenes Arbeitsmittel beinhaltet und Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels überträgt, wobei das Rohrelement das oben beschriebene Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • Das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet das oben beschriebene Rohrelement der vorliegenden Erfindung, so dass es sich um das Wärmerohr handelt, das mit hoher Flexibilität entsprechend dem Zustand des Einbauorts eingebaut werden kann.
  • Um die obigen Probleme zu lösen, beinhaltet die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Wärmeaufnahmeteil, einen Wärmeabstrahlungsteil und ein Wärmerohr, das an dem Wärmeaufnahmeteil aufgenommene Wärme überträgt, wobei: das Wärmerohr ein Rohrelement und ein im Inneren des Rohrelements eingeschlossenes Arbeitsmittel beinhaltet und die Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels überträgt; und das Rohrelement das oben beschriebene Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
  • In der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Wärmerohr als Strukturelement mithilfe des oben beschriebenen Rohrelements der vorliegenden Erfindung gestaltet. Daher ist es möglich, in der Konstruktionsphase der Kühlvorrichtung die Flexibilität wie zum Beispiel der Form des Wärmerohrs zu verbessern.
  • Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, ein Rohrelement zu gewinnen, das in der Lage ist, ein Wärmerohr zu gestalten, das mit hoher Flexibilität abhängig von dem Zustand des Einbauorts eingebaut werden kann, und ein Wärmerohr, das mithilfe eines solchen Rohrelements gestaltet ist, und eine Kühlvorrichtung bereitzustellen.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Kühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 2 stellt eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung entlang eines Pfeils V1 von 1 und eine Vorderansicht entlang eines Pfeils V2 von 1 dar;
    • 3 ist eine Draufsicht auf ein in 1 dargestelltes selbstschwingendes Wärmerohr entlang des Pfeils V2 von 1;
    • 4 stellt Querschnittansichten von Schnitten an drei Stellen des in 3 dargestellten selbstschwingenden Wärmerohrs dar;
    • 5 ist eine schematische Darstellung, die einen einzelnen Schleifendurchgang darstellt, der im Inneren eines in 3 dargestellten Rohrhauptkörpers ausgebildet ist;
    • 6 stellt Analyseergebnisse dar, die die Kühlwirkung der in 1 und 2 dargestellten Kühlvorrichtung darstellen;
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Kühlvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
    • 8 stellt drei orthographische Ansichten der in 7 dargestellten Kühlvorrichtung dar; und
    • 9 stellt schematische Ansichten eines herkömmlichen selbstschwingenden Wärmerohrs dar.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Eine erste Ausführungsform eines Rohrelements, eines Wärmerohrs und einer Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Kühlvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Des Weiteren stellt 2 eine Seitenansicht der in 1 dargestellten Kühlvorrichtung entlang eines Pfeils V1 von 1 und eine Vorderansicht entlang eines Pfeils V2 von 1 dar. 2A stellt die Seitenansicht dar, und 2B stellt die Vorderansicht dar.
  • Die in 1 und 2 dargestellte Kühlvorrichtung 1 beinhaltet einen Plattenteil 11, eine Wärmeabstrahlungsrippe 12 und ein selbstschwingendes Wärmerohr 20 zum Ausbilden eines Kühlkörpers zum Kühlen von Wärme erzeugenden Komponenten als Kühlungszielen. Das selbstschwingende Wärmerohr 20 entspricht einem Beispiel für das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem Plattenteil 11 handelt es sich um eine rechteckige Platte, deren eine Fläche mit der Wärme erzeugenden Komponente als Kühlungsziel in Kontakt steht. Bei der Wärmeabstrahlungsrippe 12 handelt es sich um eine rechteckige Platte, und eine Mehrzahl solcher Rippen ist parallel zueinander in einem gleichmäßigen Abstand an der anderen Fläche des Plattenteils 11 ausgebildet. Bei der Ausführungsform sind der Plattenteil 11 und die Mehrzahl von Wärmeabstrahlungsrippen 12 mithilfe von Aluminium als einstückiges Element aneinander angeformt.
  • Bei der Ausführungsform kommt die Wärme erzeugende Komponente mit einem Teil einer Rückfläche 111 des Plattenteils 11 auf der den Wärmeabstrahlungsrippen 12 gegenüberliegenden Seite in Kontakt. In 2 wird ein Kontaktbereich 111a der Rückfläche 111 für die Wärme erzeugende Komponente mit einer Linie aus abwechselnd langen und kurzen Strichen im Wesentlichen in der Mitte der Rückfläche 111 als Beispiel veranschaulicht. Die Wärme der Wärme erzeugenden Komponente wird in dem Kontaktbereich 111a absorbiert. Die Wärme, die an dem Kontaktbereich 111a als Wärmeaufnahmeteil aufgenommen wird, wird zu einem Randbereich des Plattenteils 11 und zu den Wärmeabstrahlungsrippen 12 übertragen und von den Rippen 12 an die Umgebungsluft abgestrahlt. Durch Aufnehmen der Wärme an dem Kontaktbereich 111a in der Rückfläche 111 des Plattenteils 11 und Abstrahlen der Wärme von den Wärmeabstrahlungsrippen 12 wird die Wärme erzeugende Komponente gekühlt. Der Kontaktbereich 111a entspricht einem Beispiel für den Wärmeaufnahmeteil gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Wärmeabstrahlungsrippen 12 entsprechen einem Beispiel für den Wärmeabstrahlungsteil gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem selbstschwingenden Wärmerohr 20 handelt es sich um ein Element, das eine Funktion einer Wärmeübertragung zum Übertragen der an dem Kontaktbereich 111a des Plattenteils 11 aufgenommenen Wärme direkt oder über den Randbereich des Kontaktbereichs 111a zu den Wärmeabstrahlungsrippen 12 erfüllt. Bei dem selbstschwingenden Wärmerohr 20 handelt es sich um ein einzelnes, stabartiges Element, und es wird befestigt, indem es in einer Zickzackform gebogen wird, die sich zwischen den Wärmeabstrahlungsrippen 12 windet. Wenngleich das Verfahren zum Befestigen des selbstschwingenden Wärmerohrs 20 bei der Ausführungsform hierin nicht angegeben wird, können folgende Verfahren eingesetzt werden. Das heißt, es ist zum Beispiel möglich, ein Verstemmen zum Beispiel mithilfe der beiden Wärmeabstrahlungsrippen 12, die das selbstschwingende Wärmerohr 20 zwischen sich fügen, oder ein Einpressen des selbstschwingenden Wärmerohrs 20 in einen Raum zwischen den beiden Wärmeabstrahlungsrippen 12 einzusetzen, die so angeordnet sind, dass sich ein geringfügig schmalerer Raum als die Dicke des Wärmerohrs ergibt.
  • 3 ist eine Draufsicht auf das in 1 dargestellte selbstschwingende Wärmerohr entlang des Pfeils V2 von 1. Des Weiteren stellt 4 Querschnittansichten von Schnitten an drei Stellen des in 3 dargestellten selbstschwingenden Wärmerohrs dar. 4A ist die Querschnittansicht, die den Schnitt entlang V1-V1 von 3 darstellt, 4B ist die Querschnittansicht, die den Schnitt entlang V2-V2 von 3 darstellt, und 4C ist die Querschnittansicht, die den Schnitt entlang V3-V3 von 3 darstellt.
  • Zuerst wird das selbstschwingende Wärmerohr 20 mit Aluminium ausgebildet und beinhaltet ein einzelnes Rohrelement 210 und ein im Inneren des Rohrelements 210 eingeschlossenes Arbeitsmittel 220. Wärme wird durch die Bewegung des Arbeitsmittels 220 übertragen. Das Arbeitsmittel 220 ist in einem Mischzustand aus einer flüssigen Phase 221 und einer Gasphase 222 eingeschlossen.
  • Das Rohrelement 210 beinhaltet einen Rohrhauptkörper 211, dessen beiden Enden 211a und 211b verschlossen sind, und eine Trennwand 212 zum Unterteilen dessen Inneren. Das Innere des Rohrhauptkörpers 211 ist durch die Trennwand 212, die bereitgestellt wird, indem sie sich in einer axialen Richtung D1 des Rohrhauptkörpers 211 erstrecken gelassen wird, in vier Durchgänge 213 unterteilt. Jeder der Durchgänge 213 erstreckt sich in der axialen Richtung D1 des Rohrhauptkörpers 211 und wird als Strömungsweg des Arbeitsmittels 220 genutzt.
  • Hier ist zu beachten, dass es sich bei dem Rohrhauptkörper 211 in der Ausführungsform um ein Rundrohr handelt, dessen Querschnittform orthogonal zu der axialen Richtung D1 eine Kreisform ist. Des Weiteren erstreckt sich die Trennwand 212 in der axialen Richtung D1 und erstreckt sich darüber hinaus in einer Radiusrichtung D2 der Querschnittform des Rohrhauptkörpers 211. Genauer gesagt, wie in 4A dargestellt, weist die Trennwand 212 vier Wandabschnitte 212a auf, die sich radial von einer Mittelachse 211c des Rohrhauptkörpers 211 in Richtung einer inneren Fläche 211d des Rohrhauptkörpers 211 erstrecken und dabei orthogonal zueinander in der Radiusrichtung D2 sind. Das Innere des Rohrhauptkörpers 211 ist durch die vier Wandabschnitte 212a in die vier Durchgänge 213 unterteilt.
  • Anschließend wird ein Teil jedes der vier Wandabschnitte 212a, die die Trennwand 212 ausbilden, in der Nähe jedes der beiden Enden 211a und 211b des Rohrhauptkörpers 211 so entfernt, dass Verbindungswege 214a und 214b zum Verbinden der angrenzenden Durchgänge 213 miteinander bereitgestellt werden. Indem diese verbunden werden, wird ein im Folgenden beschriebener einzelner Schleifendurchgang im Inneren des Rohrhauptkörpers 211 ausgebildet.
  • An einem Ende 211a des Rohrhauptkörpers 211 (3) werden etwa 10 mm der beiden Wandabschnitte 212a in der Längsrichtung der Zeichnung von einem Ende 211a (3) entfernt, wohingegen die beiden Wandabschnitte 212a in der seitlichen Richtung der Zeichnung verbleiben, wie in 4B dargestellt. Dadurch werden die beiden Verbindungswege 214a, die jeweils ermöglichen, dass die beiden Durchgänge 213 miteinander in Verbindung stehen, die in der seitlichen Richtung der Zeichnung aneinander angrenzen, bereitgestellt, indem sie in der Längsrichtung der Zeichnung angeordnet werden.
  • Des Weiteren werden an dem anderen Ende 211b des Rohrhauptkörpers 211 (3) etwa 10 mm der beiden Wandabschnitte 212a in der seitlichen Richtung der Zeichnung von dem anderen Ende 211b (3) entfernt, wohingegen die beiden Wandabschnitte 212a in der Längsrichtung der Zeichnung verbleiben, wie in 4C dargestellt. Dadurch werden die beiden Verbindungswege 214b, die jeweils ermöglichen, dass die beiden Durchgänge 213 miteinander in Verbindung stehen, die in der Längsrichtung der Zeichnung aneinander angrenzen, bereitgestellt, indem sie in der seitlichen Richtung der Zeichnung angeordnet werden.
  • Es ist zu beachten, dass der zu entfernende Umfang der Wandabschnitte 212a nicht auf etwa 10 mm von jedem der beiden Enden 211a und 211b, wie oben beschrieben, beschränkt ist. Dafür ist keine spezifische Position und Größe festgelegt, sofern die Verbindungswege so ausgebildet werden können, dass der Schleifendurchgang ausgebildet wird, indem die angrenzenden Durchgänge miteinander in Verbindung gebracht werden.
  • Da jeweils zwei der Verbindungspfade 214a und 214b, das heißt, insgesamt vier, jeweils an den beiden Enden 211a und 211b des Rohrhauptkörpers 211 bereitgestellt werden, werden die vier Durchgänge 213 so verbunden, dass sie einen folgenden einzelnen Schleifendurchgang im Inneren des Rohrhauptkörpers 211 ausbilden.
  • 5 ist eine schematische Darstellung, die den einzelnen Schleifendurchgang darstellt, der in dem in 3 dargestellten Rohrhauptkörper ausgebildet ist.
  • Wie in 5 dargestellt, werden jeweils zwei der Durchgänge 213 durch die beiden Verbindungswege 214a an einem Ende 211a des Rohrhauptkörpers 211 in der seitlichen Richtung der Zeichnung verbunden. Darüber hinaus werden jeweils zwei der Durchgänge 213 durch die beiden Verbindungswege 214b an dem anderen Ende 211b in der Längsrichtung der Zeichnung verbunden. Infolgedessen wird ein Schleifendurchgang 215 ausgebildet, der eine Schleife bildet, während er zweimal im Inneren des Rohrhauptkörpers 211 hin- und herverläuft. Des Weiteren wird in dem selbstschwingenden Wärmerohr 20 der Ausführungsform das einzelne Rohrelement 210, das den Schleifendurchgang 215 aufweist, der zweimal in dessen Inneren hin- und herverläuft, in einer Zickzackform gebogen, indem es dreimal hin- und hergeführt wird, wie in 3 dargestellt. In dem selbstschwingenden Wärmerohr 20 ist das Arbeitsmittel 220 in einem solchen Schleifendurchgang 215 eingeschlossen, der im Inneren des Rohrelements 210 ausgebildet ist.
  • Des Weiteren wird bei der Ausführungsform ein Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kältemittel als Arbeitsmittel 220 eingesetzt, so dass ein Blasensieden der flüssigen Phase 221, eine Ausdehnung und eine Kondensation der Gasphase 222 in der oben beschriebenen Weise in einem Temperaturbereich (40 °C bis 120 °C) auftreten, der üblicherweise auf dem Gebiet von Kühlkörpern verwendet wird.
  • Bei der Ausführungsform wird ein Rohr von φ5 bis φ16 mm, das die in 4A dargestellte Querschnittform aufweist, durch Strangpressen von Aluminium in einer erforderlichen Länge ausgebildet. Anschließend wird ein Entformen der Wandabschnitte 212a an einer Endseite ausgeführt, wie in 4B dargestellt, ein Entformen der Wandabschnitte 212a wird an der anderen Endseite ausgeführt, wie in 4C dargestellt, und ein Ende wird durch Thermokompressionsbonden verschlossen. Nach Durchführen einer Vakuumevakuierung im Inneren des Rohres von dem anderen Ende aus und Einspritzen des Arbeitsmittels 220 in einem vorgegebenen Verhältnis zu der Kapazität im Inneren des Rohres von dem anderen Ende aus wird das andere Ende anschließend ebenfalls durch Thermokompressionsbonden verschlossen. Dadurch wird das selbstschwingende Wärmerohr 20 fertiggestellt, in dem das Arbeitsmittel 220 in dem oben beschriebenen Schleifendurchgang 215 in einem Mischzustand der flüssigen Phase 221 und der Gasphase 222 eingeschlossen ist.
  • In einem solchen Schleifendurchgang 215 verhält sich das Arbeitsmittel 220 in der zum Beispiel unter Bezugnahme auf 9 beschriebenen Weise, und es werden eine Übertragung von fühlbarer Wärme durch die flüssige Phase 221 und eine Übertragung von latenter Wärme durch die Gasphase 222 ausgeführt.
  • In dem Schleifendurchgang 215 der Ausführungsform dient ein Teil, der oberhalb des Kontaktbereichs 111a des Plattenteils 11 der in 2 dargestellten Kühlvorrichtung 1 verläuft, als Verdampfungsteil. Des Weiteren dient ein Teil, der in der Nähe der Wärmeabstrahlungsrippen 12 an einer Position in ausreichendem Abstand von dem Kontaktbereich 111a verläuft, als Kondensationsteil. Anschließend wird eine Übertragung von fühlbarer Wärme und eine Übertragung von latenter Wärme zwischen den beiden Teilen ausgeführt, um die Wärme zu übertragen.
  • In der in 1 und 2 dargestellten Kühlvorrichtung 1 wird die Wärme der Wärme erzeugenden Komponente, die durch den Kontaktbereich 111a des Plattenteils 11 absorbiert wird, durch eine Wärmeübertragung des selbstschwingenden Wärmerohrs 20 zu dem Randbereich des Plattenteils 11 und den Wärmeabstrahlungsrippen 12 übertragen und von den Wärmeabstrahlungsrippen 12 an die Umgebungsluft abgestrahlt.
  • 6 stellt die Analyseergebnisse dar, die die Kühlwirkung der in 1 und 2 dargestellten Kühlvorrichtung darstellen. 6A ist eine Temperaturverteilung in der Vorderansicht von 2B, dargestellt mit abgestufter Schraffierung, als Analyseergebnis, das die Kühlwirkung der in 1 und 2 dargestellten Kühlvorrichtung 1 darstellt. 6B ist ein Abstufungsbalken TB, der die Abstufungsgrade der gezeichneten Schraffierung darstellt. Darüber hinaus ist 6C das Analyseergebnis, das in einer selben Temperaturverteilung wie derjenigen von 6A veranschaulicht wird, das die Kühlwirkung einer Kühlvorrichtung 1' eines Vergleichsbeispiels darstellt, bei dem das selbstschwingende Wärmerohr 20 aus der Kühlvorrichtung 1 weggelassen worden ist, um sie mit der Kühlwirkung der Kühlvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform zu vergleichen.
  • Die Analyse hierin wurde unter folgenden Analysebedingungen durchgeführt. Zunächst wurde die Größe des Plattenteils 11 auf 156 mm x 150 mm festgelegt, und die Höhe der Wärmeabstrahlungsrippen 12 wurde auf 31 mm festgelegt. Anschließend wurde der Kontaktbereich 111a für die Wärme erzeugende Komponente als in der Mitte des Plattenteils 11 angeordneter rechteckiger Bereich von 50 mm x 56 mm festgelegt, und es wurde angenommen, dass Wärme mit einem Wärmewert von 100 W durch den Kontaktbereich 111a absorbiert wird. Des Weiteren wurde festgelegt, dass sich die Kühlvorrichtung 1 in einer vertikal stehenden Stellung befindet, wie in 1 dargestellt, und eine natürliche Luftkühlung wurde als Kühlverfahren in einer Umgebung bei 40 °C Umgebungstemperatur eingesetzt. Des Weiteren wurden die Kühlvorrichtung 1 der Ausführungsform und die Kühlvorrichtung 1' des Vergleichsbeispiels unter denselben Bedingungen mit der Ausnahme analysiert, dass die Kühlvorrichtung 1' des Vergleichsbeispiels nicht mit dem selbstschwingenden Wärmerohr 20 bestückt war.
  • Bei der in 6C dargestellten Temperaturverteilung der Kühlvorrichtung 1' des Vergleichsbeispiels ist die Temperatur in dem mittleren Teil hoch, der dem Kontaktbereich 111a für die Wärme erzeugende Komponente entspricht, und die Hochtemperaturbereiche sind auf den mittleren Teil konzentriert. Unterdessen sind bei der in 6A dargestellten Temperaturverteilung der Kühlvorrichtung 1 der Ausführungsform die Hochtemperaturbereiche von dem mittleren Teil, der dem Kontaktbereich 111a entspricht, bis zu den Randbereichen weit verteilt. Daraus ist zu ersehen, dass die Temperatur in dem mittleren Teil niedriger als diejenige der Kühlvorrichtung 1' des Vergleichsbeispiels ist. Auf dieser Grundlage ist festzustellen, dass das selbstschwingende Wärmerohr 20 in der Kühlvorrichtung 1 der Ausführungsform die Wärme in ausreichender Weise von dem Kontaktbereich 111a für die Wärme erzeugende Komponente zu den Wärmeabstrahlungsrippen 12 überträgt, wodurch es in ausreichender Weise zum Kühlen des Kontaktbereichs 111a, das heißt, der Wärme erzeugenden Komponente, beiträgt.
  • Im Inneren des Rohrelements 210 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform sind zwei Paare von Durchgängen 213 ausgebildet, die durch die Verbindungswege 214a und 214b miteinander in Verbindung stehen. Diese beiden Paare von Durchgängen 213 werden als Schleifendurchgang 215 für das Arbeitsmittel 220 in dem oben beschriebenen selbstschwingenden Wärmerohr 20 genutzt. Bei der Ausführungsform wird dadurch ein einzelnes stabartiges, selbstschwingendes Wärmerohr 20 gestaltet. Da es sich bei dem inneren Aufbau des Rohrelements 210 der Ausführungsform um einen so einfachen Aufbau handelt, dass dessen Inneres durch die Trennwand 212 unterteilt wird, ist die Biegeflexibilität höher als zum Beispiel bei dem Rohrelement, bei dem der oben erwähnte Docht ausgebildet ist. Bei der Ausführungsform wird ein solches Rohrelement 210 zum Gestalten des selbstschwingenden Wärmerohrs 20 verwendet, das mit hoher Flexibilität entsprechend dem Zustand des Einbauorts eingebaut werden kann.
  • Wenngleich das selbstschwingende Wärmerohr 20 als Beispiel für das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf dieses beschränkt. Es kann sich bei dem Wärmerohr zum Beispiel auch um einen Typ handeln, der Wärme lediglich durch eine Übertragung von latenter Wärme unter Verwendung eines der Durchgänge eines Rohrelements, die über einen Verbindungsweg als Bewegungsdurchgang einer Gasphase miteinander in Verbindung stehen, und unter Verwendung des anderen Durchgangs als Rückstromdurchgang einer flüssigen Phase überträgt. Als Verfahren zum Verwenden des Durchgangs des Rohrelements als Rückstromdurchgang der flüssigen Phase besteht zum Beispiel ein Verfahren, bei dem ein Metallgewebe oder dergleichen eingesetzt wird, um die flüssige Phase durch Kapillarität in den Durchgang einzubringen.
  • Da das Rohrelement 210 der Ausführungsform aus Aluminium hergestellt ist, ist es des Weiteren leichter als ein Rohr, das zum Beispiel aus Kupfer hergestellt ist, und vorteilhaft im Hinblick auf die Materialkosten.
  • Bei einem selbstschwingenden Wärmerohr, das ein schleifenartiges Rohrelement verwendet, dessen Inneres anders als bei der Ausführungsform nicht unterteilt ist, kann des Weiteren ein Teil, an dem Wärme nicht leicht übertragen wird, aufgrund seiner schleifenartigen Form in der Mitte ausgebildet sein. Unterdessen ist die Ausführungsform so konstruiert, dass der Schleifendurchgang 215 (5) im Inneren des einzelnen Rohrelements 210 so ausgebildet ist, dass der Biegevorgang hochflexibel sein kann. Daher kann es dazu verwendet werden, in einer geeigneten Form gebogen zu werden, mit der die Wärme gleichmäßig übertragen werden kann.
  • Über den Umstand hinaus, dass das Biegen des Rundrohrelements 210 leicht ist, in dessen Inneren die sich in der Radiusrichtung D2 erstreckende Trennwand 212 bereitgestellt wird, dient die Trennwand 212 des Weiteren dazu, das Element von innen zu stützen. Dadurch wird unterbunden, dass das Rohrelement 210 gequetscht wird, wenn es gebogen wird, wodurch die Biegefestigkeit des Rohrelements 210 erhöht wird. Des Weiteren ist das Rohrelement 210 außerdem einem Anstieg des Innendrucks ausgesetzt, der durch eine Ausdehnung der Gasphase 222 bewirkt wird, wobei eine Beständigkeit gegenüber einem solchen Anstieg des Innendrucks ebenfalls durch die Trennwand 212 verstärkt wird, die es von innen stützt.
  • Da sich die vier Trennabschnitte 212a, die die Trennwand 212 ausbilden, radial in dem Rohrelement 210 der Ausführungsform erstrecken, wird die Biegefestigkeit des Rohrhauptkörpers 211 weiter verbessert und wird die oben beschriebene Beständigkeit gegenüber dem Anstieg des Innendrucks ebenfalls weiter verstärkt.
  • Des Weiteren wird bei der Ausführungsform durch Ausbilden des einzelnen Schleifendurchgangs 215 durch Verbinden der vier Durchgänge 213 ein Zickzackdurchgang im Inneren des einzelnen Rohrelements 210 ausgebildet, der zweimal oder mehrmals hin- und herverläuft. Im Allgemeinen ist in dem selbstschwingenden Wärmerohr die Wärmeübertragungsleistung umso besser, je höher die Anzahl der Hin-und-Her-Verläufe zwischen dem Verdampfungsteil und dem Kondensationsteil ist. In dem selbstschwingenden Wärmerohr 20 der Ausführungsform ist die Anzahl der Hin-und-Her-Verläufe des Durchgangs 213 im Inneren des einzelnen Rohrelements 210 hoch. Auf diese Weise wird die Wärmeübertragungsleistung verbessert.
  • Die Kühlvorrichtung 1 der Ausführungsform beinhaltet das oben beschriebene selbstschwingende Wärmerohr 20, das mit hoher Flexibilität entsprechend dem Zustand des Einbauorts durch Biegen des einzelnen Rohrelements 210 zu einer gewünschten Form eingebaut werden kann. Auf diese Weise unterliegt bei der Kühlvorrichtung 1 der Ausführungsform die Positionsbeziehung und dergleichen zwischen dem Kontaktbereich 111a (dem Wärmeaufnahmeteil) der Wärme erzeugenden Komponente und den Wärmeabstrahlungsrippen 12 (dem Wärmeabstrahlungsteil) keiner Beschränkung, so dass diese mit hoher Flexibilität konstruiert ist.
  • Angesichts ihrer einfachen Fertigung und Verwendung beträgt zum Beispiel die Dicke der Umfangswand des Rohrhauptkörpers 211 bevorzugt 5,0 mm oder weniger und die kreisförmige Querschnittfläche, die den inneren Raum davon beinhaltet, 510 mm2 oder weniger. Des Weiteren beträgt die Dicke der Trennwand 212 bevorzugt 1,0 mm oder weniger. Im Hinblick auf ein gleichmäßiges Umlaufen und dergleichen des Arbeitsmittels 220 nimmt der Durchgang 213, der als dessen Strömungsweg verwendet wird, darüber hinaus von einem Anteil (Volumenanteil), der das Gesamtvolumen des selbstschwingenden Wärmerohrs 20 einnimmt, bevorzugt 70 % oder weniger ein.
  • Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform des Rohrelements, des Wärmerohrs und der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform im Hinblick auf das äußere Erscheinungsbild der Kühlvorrichtung und die Biegeform des zu verwendenden Wärmerohrs unterscheidet. Unterdessen handelt es sich bei dem Wärmerohr um das selbstschwingende Wärmerohr, das mithilfe desselben Rohrelements wie desjenigen der ersten Ausführungsform gestaltet ist, und der innere Aufbau und dergleichen abgesehen von der Biegeform sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird die zweite Ausführungsform mit einem Schwerpunkt auf den Aspekten beschrieben, die sich von der ersten Ausführungsform unterscheiden, und Erläuterungen derselben Aspekte werden weggelassen, um eine Redundanz zu vermeiden.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Kühlvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Des Weiteren stellt 8 drei orthographische Ansichten der in 7 dargestellten Kühlvorrichtung dar. 8A stellt eine Seitenansicht entlang eines Pfeils V3 von 7 dar, 8B stellt eine Vorderansicht entlang eines Pfeils V4 von 7 dar, und 8C stellt eine Seitenansicht entlang eines Pfeils V5 von 7 dar.
  • Die in 7 und 8 dargestellte Kühlvorrichtung 2 beinhaltet einen Plattenteil 13 aus Aluminium, Wärmeabstrahlungsrippen 14 aus Aluminium und ein selbstschwingendes Wärmerohr 30 aus Aluminium zum Ausbilden eines Kühlkörpers, der eine Wärme erzeugenden Komponente als Kühlungsziel kühlt.
  • Bei dem Plattenteil 13 handelt es sich um eine rechteckige Platte, die über einen Kontaktbereich 131a an einer Fläche mit der Wärme erzeugenden Komponente als Kühlungsziel in Kontakt kommt. An der anderen Fläche davon wird eine Mehrzahl von Nuten 131 parallel zueinander bereitgestellt, an die das selbstschwingende Wärmerohr 30 anzupassen ist.
  • Eine Mehrzahl der Wärmeabstrahlungsrippen 14, die sich in einer Stellung orthogonal zu dem Plattenteil 13 und darüber hinaus orthogonal zu den Nuten 131 befindet, ist parallel zueinander in einem gleichmäßigen Abstand an Positionen von dem Plattenteil 13 entfernt auf der Seite der Fläche des Plattenteils 13 angeordnet, auf der die Nuten 131 bereitgestellt werden.
  • Das selbstschwingende Wärmerohr 30 ist unter Verwendung desselben Rohrelements wie desjenigen des selbstschwingenden Wärmerohrs 20 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform gestaltet, und ein einzelner Schleifendurchgang wird in dessen Inneren bereitgestellt, in dem ein Arbeitsmittel eingeschlossen ist. Des Weiteren wird das selbstschwingende Wärmerohr 30 in einer Spiralform gebogen, indem die Nuten 131 des Plattenteils 13 durchlaufen werden und die Mehrzahl von Wärmeabstrahlungsrippen 14 mehrmals durchdrungen werden. Die Wärmeabstrahlungsrippen 14 sind jeweils an der Durchgangsstelle an dem selbstschwingenden Wärmerohr 30 befestigt, und das selbstschwingende Wärmerohr 30 ist an den Nuten 131 des Plattenteils 13 befestigt. Wie beschrieben, sind in der Kühlvorrichtung 2 der Ausführungsform der Plattenteil 13 und die Mehrzahl von Wärmeabstrahlungsrippen 14 durch das spiralförmige, selbstschwingende Wärmerohr 30 verbunden.
  • In dem selbstschwingenden Wärmerohr 30 dient der Schleifendurchgang im Inneren des Teils, der oberhalb des Kontaktbereichs 131a des Plattenteils 13 verläuft, als Verdampfungsteil, an dem eine Verdampfung durch die Wärme von der Wärme erzeugenden Komponente bewirkt wird. Des Weiteren dient der Schleifendurchgang im Inneren des Teils, der die Wärmeabstrahlungsrippen 14 durchdringt, als Kondensationsteil, an dem eine Kondensation durch eine Abstrahlung der Wärme bewirkt wird Des Weiteren werden eine Übertragung von latenter Wärme durch die Bewegung der Gasphase und eine Übertragung von fühlbarer Wärme durch die Bewegung der flüssigen Phase gleichzeitig zwischen den beiden ausgeführt.
  • In der in 7 und 8 dargestellten Kühlvorrichtung 2 wird die Wärme der Wärme erzeugenden Komponente, die durch den Kontaktbereich 131a des Plattenteils 13 absorbiert wird, durch die oben beschriebene Wärmeübertragung in dem selbstschwingenden Wärmerohr 30 zu den Wärmeabstrahlungsrippen 14 übertragen und von den Wärmeabstrahlungsrippen 14 an die Umgebungsluft abgestrahlt.
  • Die oben beschriebene zweite Ausführungsform verwendet ebenfalls das selbstschwingende Wärmerohr 30, das mit demselben Rohrelement wie dasjenige der ersten Ausführungsform gestaltet ist, so dass es unnötig ist zu erwähnen, dass verschiedene Wirkungen, die aufgrund des Aufbaus des Rohrelements (d. h. des selbstschwingenden Wärmerohrs 30) erzielt werden, ebenfalls erzielt werden können.
  • Es ist zu beachten, dass es sich bei den oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich um die typischen Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung handelt und die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Das heißt, es können verschiedene Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die vorliegende Erfindung beinhaltet selbstverständlich solche Modifizierungen, sofern solche Ausführungsarten den Aufbau des Wärmerohrs und der Kühlvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhalten.
  • Beispielsweise werden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das in einer Zickzackform gebogene selbstschwingende Wärmerohr 20 der ersten Ausführungsform und das in einer Spiralform gebogene selbstschwingende Wärmerohr 30 der zweiten Ausführungsform als Beispiele für das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Dessen spezifische Form kann als beliebige Form entsprechend dem Einbauzustand des Wärmerohrs festgelegt werden.
  • Des Weiteren wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das Rohrelement 210, bei dem das Innere des Rohrhauptkörpers 211 in die vier Durchgänge 213 unterteilt ist, als ein Beispiel für das Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Anzahl der Durchgänge unterliegt keiner besonderen Beschränkung, sofern das Innere des Rohrhauptkörpers in eine Mehrzahl von Durchgängen unterteilt wird.
  • Des Weiteren werden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen die selbstschwingenden Wärmerohre 20 und 30, in deren Inneren der einzelne Schleifendurchgang 215 ausgebildet ist, als Beispiele für das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Wärmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Ein Rohr, in dessen Inneren eine Mehrzahl von Schleifendurchgängen ausgebildet ist, kann zum Beispiel ebenfalls verwendet werden. Als „Rohr, in dessen Inneren eine Mehrzahl von Schleifendurchgängen ausgebildet ist,“ kann zum Beispiel ein Rohr vorhanden sein, in dem jeweils zwei von vier Durchgängen so verbunden sind, dass zwei Schleifendurchgänge ausgebildet werden.
  • Des Weiteren wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das aus Aluminium hergestellte Rohrelement 210 als ein Beispiel für das Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, und auch die Kühlvorrichtungen 1, 2, die mit den aus Aluminium hergestellten Plattenteilen 11, 13 und den Wärmeabstrahlungsrippen 12, 14 ausgestattet sind, werden als Beispiele für die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Rohrelement und die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht darauf beschränkt, aus Aluminium hergestellt zu sein. Das Rohrelement und die Kühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform können zum Beispiel aus Kupfer hergestellt sein. Deren Materialien unterliegen keiner besonderen Beschränkung.
  • Des Weiteren wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen ein Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kältemittel als ein Beispiel für das Arbeitsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Arbeitsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es ist möglich, als Arbeitsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung verschiedene Arten von Kältemitteln wie zum Beispiel Wasser und CO2 abhängig von dem Einsatztemperaturbereich des Wärmerohrs, dem Material des Rohrelements und dergleichen einzusetzen.
  • Des Weiteren werden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele für die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Kühlvorrichtungen 1, 2 dargestellt, bei denen die Kontaktbereiche 111a, 131a für die Wärme erzeugende Komponente in einem jeweiligen Teil der Plattenteile 11, 13 ausgebildet sind und die Kontaktbereiche 111a, 131a als Wärmeaufnahmeteil dienen. Die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise kann es sich bei der Kühlvorrichtung um einen solchen Typ handeln, bei dem die gesamten Flächen der Plattenteile 11, 13 mit der Wärme erzeugenden Komponente in Kontakt kommen und als Wärmeaufnahmeteil dienen. Die Ausführungsart des Wärmeaufnahmeteils der Kühlvorrichtung unterliegt keiner besonderen Beschränkung.
  • Des Weiteren werden bei den oben beschriebenen Ausführungsformen als Beispiele für die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Kühlvorrichtungen 1, 2 dargestellt, bei denen eine Mehrzahl von rechteckigen Wärmeabstrahlungsrippen 12, 14, die parallel zueinander in einem gleichmäßigen Abstand angeordnet sind, als Wärmeabstrahlungsteil dient. Die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise kann es sich bei den Formen der Wärmeabstrahlungsrippen um beliebige Formen wie zum Beispiel eine Kreisform und dergleichen handeln. Darüber hinaus kann es sich bei der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung um einen Typ handeln, der zum Beispiel eine wassergekühlte Platte oder ein wassergekühltes Rohr, mit der/dem das Wärmerohr in Kontakt kommt, oder einen Kältemittelbehälter, in den das Wärmerohr direkt eingetaucht ist, als Wärmeabstrahlungsteil verwendet. Wie beschrieben, unterliegt bei der Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Ausführungsart des Wärmeabstrahlungsteils keiner besonderen Beschränkung.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 2
    Kühlvorrichtung
    11, 13
    Plattenteil
    12, 14
    Wärmeabstrahlungsrippe
    20, 30
    selbstschwingendes Wärmerohr
    111a, 131a
    Kontaktbereich
    210
    Rohrelement
    211
    Rohrhauptkörper
    211a
    ein Ende
    211b
    anderes Ende
    212
    Trennwand
    212a
    Wandabschnitt
    213
    Durchgang
    214a, 214b
    Verbindungsweg
    215
    Schleifendurchgang
    220
    Arbeitsmittel
    221
    flüssige Phase
    222
    Gasphase
    D1
    axiale Richtung
    D2
    Radiusrichtung

Claims (3)

  1. Rohrelement (210) für ein Wärmerohr (20, 30) und dazu ausgebildet, ein Arbeitsmittel (220) in seinem Inneren einzuschließen und Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels zu übertragen, wobei das Rohrelement aufweist: einen beliebig biegbaren Rohrhauptkörper (211), dessen beide Enden (211a, 211b) verschlossen sind; eine Trennwand (212), die sich so in eine axiale Richtung (D1) des Rohrhauptkörpers erstreckt, dass das Innere des Rohrhauptkörpers in wenigstens vier Durchgänge (213) unterteilt wird, die jeweils als Strömungsweg des Arbeitsmittels ausgebildet sind; und Verbindungswege (214a, 214b), die ermöglichen, dass zumindest einer der Durchgänge mit einem weiteren Durchgang in Verbindung steht, der an den einen der Durchgänge angrenzt, wobei die Verbindungswege in der Nähe der beiden jeweiligen Enden des Rohrhauptkörpers so bereitgestellt werden, dass ein einzelner Schleifendurchgang im Inneren des Rohrhauptkörpers zwischen dessen verschlossenen Enden ausgebildet wird, und wobei es sich bei dem Rohrhauptkörper um ein Rundrohr handelt, dessen Querschnittsform orthogonal zu der axialen Richtung eine Kreisform ist, und die Trennwand eine Vielzahl von Wandabschnitten (212a) umfasst, die sich radial in der Radiusrichtung (D2) von einer Mittelachse des Rohrhauptkörpers zu einer inneren Fläche des Rohrhauptkörpers erstrecken.
  2. Wärmerohr, das das Rohrelement (210) nach Anspruch 1 und ein im Inneren des Rohrelements eingeschlossenes Arbeitsmittel aufweist und ausgebildet ist, Wärme durch eine Bewegung des Arbeitsmittels zu übertragen.
  3. Kühlvorrichtung (1, 2), die einen Wärmeaufnahmeteil (111a), einen Wärmeabstrahlungsteil (12) und ein Wärmerohr nach Anspruch 2 aufweist, um an dem Wärmeaufnahmeteil aufgenommene Wärme zu übertragen.
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