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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Stützung für planares
Wärmeleitrohr, die einen Hauptkörper und einen Mantel
umfaßt, wobei der Mantel an einer ersten Umfangsseite eine
Kapillarstruktur aufweist, durch die die Kreislaufgeschwindigkeit
des Arbeitsmediums erhöht wird, so dass eine bessere Wärmeausbreitung und
Kühlwirkung erreicht wird.
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Stand der Technik
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Mit
der Entwicklung der elektronischen Technik sind die elektronischen
Produkte immer kompakter. Die Betriebswärme der elektronischen
Bauelemente steigt auch mit der Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit
der elektronischen Bauelemente. Wenn die Wärme nicht gleichmäßig
verteilt ist, kann auf der Oberfläche der elektronischen
Bauelemente Heißpunkte auftreten, so dass die Temperatur
an diesen Stellen zu hoch ist. Dadurch kann die Zuverlässigkeit
und die Lebensdauer der elektronischen Bauelemente beeinflußt
werden. Um die Wärme der elektronischen Produkte mit einer
kleineren Baugröße, wie Notebook, abzuführen,
wird das planare Wärmeleitrohr entwickelt.
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1 zeigt
ein herkömmliches planares Wärmeleitrohr, das
eine erste Kupferplatte 10 und eine zweite Kupferplatte 11 umfaßt,
die miteinander verbunden sind und eine Kammer 12 bilden,
in der ein Arbeitsmedium (wie Wasser oder eine Flüssigkeit)
gefüllt ist. Die erste und zweite Kupferplatte 10, 11 weisen
an der einander zugewandten Seite jeweils eine Kapillarstur 13 auf,
die die Kammer 12 umschließt und die Innenwand
der Kammer 12 bildet. Die Kapillarstruktur besitzt folgende
Funktionen: 1. Reduzierung der Wärmezufuhr der Wand; 2.
Vergrößerung der Verdampfungsfläche;
3. Hemmung des Wachstums der Dampfmembran. Durch die Schwerkraft
des Arbeitsmediums und die Kapillarwirkung wird das Arbeitsmedium
auf der Kapillarstruktur 13 (der ersten und zweiten Kupferplatte 10 und 11)
verteilt.
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Die
erste Kupferplatte 10 liegt an der der Kammer 12 abgewandten
Seite auf einer Wärmequelle (wie Zentraleinheit) auf (die
erste Kupferplatte 10 bildet eine Verdampfungsseite oder
Wärmeaufnahmeseite), um die Wärme der Wärmequelle
auf die zweite Kupferplatte 11 (Kondensationsseite) zu transportieren.
Wenn die erste Kupferplatte 10 die Wärme der Wärmequelle
absorbiert, wird das Arbeitsmedium der Kapillarstruktur 13 verdampft.
Der Dampf fließt schnell zu der Kaltzone (die zweite Kupferplatte),
gibt dort die Wärme ab und wird in Flüssigkeit
zurückgewandelt. Durch die Kapillarstruktur 13 der
zweiten Kupferplatte 11 fließt das flüssige
Arbeitsmedium zu der ersten Kupferplatte 10 zurück. Dadurch
ist ein Kreislauf des Arbeitsmediums gebildet. Wenn die Kapillarstruktur 13 der
ersten Kupferplatte 10 nicht für die Phasenänderung
des Arbeitsmediums geeignet ist, kann die folgenden Erscheinungen
auftreten: 1. Durch die Erhöhung der Wärmezufuhr
wird die Geschwindigkeit der Phasenänderung des Arbeitsmediums
auch erhöht, wodurch der Rückfluß des
Arbeitsmediums durch den Durchflußwiderstand der Kapillarstruktur
beeinträchtigt wird, so dass das Arbeitsmedium nicht rechtzeitig
zu der Verdampfungsseite zurückfließen kann, wo
somit eine Abbrennung des Arbeitsmediums auftreten kann; 2. wenn
der Luftdruck außerhalb der Flüssigkeit größer ist
als der Luftdruck innerhalb der Flüssigkeit können in
der Kapillarstruktur Blasen gebildet sein, wodurch der Rückfluß des
Arbeitsmediums beeinträchtigt wird, so dass das Arbeitsmedium
nicht rechtzeitig zu der Verdampfungsseite zurückfließen
kann, wo somit eine Abbrennung des Arbeitsmediums auftreten kann.
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2 zeigt
einen Vapor Chamber-Kühler aus
TW 443714 , der eine Oberplatte
20,
eine Kammer
2 und eine Unterplatte
22 umfaßt.
Die Oberplatte
20 bildet eine Vielzahl von Vorsprüngen
21.
Die Unterplatte
22 ist mit einer Kapillarstruktur
23 versehen, die
mit den Vorsprüngen
21 der Oberplatte
20 in
Kontakt steht, wodurch eine Stützung gebildet ist. Durch die
Kapillarstruktur
23 kann das kondensierte Arbeitsmedium
zurückfließen. Da die Vorsprünge
21 keine
Kapillarstruktur besitzen und nur die Stützfunktion haben,
ist die Kreislaufgeschwindigkeit des Arbeitsmediums und die Wärmeausbreitung
begrenzt.
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Daher
weisen die herkömmlichen Lösungen folgende Nachteile
auf:
- 1. schlechte Kühlwirkung,
- 2. schlechte Wärmeausbreitung,
- 3. niedrige Kreislaufgeschwindigkeit des Arbeitsmediums.
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Aus
diesem Grund hat der Erfinder in Anbetracht der Nachteile herkömmlicher
Lösungen, basierend auf langjähriger Erfahrung
in diesem Bereich, nach langem Studium, zahlreichen Versuchen und unentwegten
Verbesserungen die vorliegende Erfindung entwickelt.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stützung für
planares Wärmeleitrohr zu schaffen, die einen Hauptkörper
und einen Mantel umfaßt, wobei der Mantel an einer ersten
Umfangsseite eine Kapillarstruktur aufweist, durch die die Kreislaufgeschwindigkeit
des Arbeitsmediums erhöht wird, so dass eine bessere Wärmeausbreitung
und Kühlwirkung erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Stützung
für planares Wärmeleitrohr gelöst, die
einen Hauptkörper und einen Mantel umfaßt, wobei
der Mantel mindestens eine offene Seite und eine erste Umfangsseite
aufweist, die mit der offenen Seite verbunden ist, wobei die erste
Umfangsseite mit einer Kapillarstruktur versehen ist, und wobei
die erste Umfangsseite und die offene Seite einen Hohlraum bilden,
in dem der Hauptkörper aufgenommen ist.
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Das
erfindungsgemäße planare Wärmeleitrohr
umfaßt einen Deckel, mindestens einen Hauptkörper
und mindestens einen Mantel, wobei der Deckel eine erste Planplatte
und eine zweite Planplatte enthält, die eine Kammer bilden,
in der die Hauptkörper und ein Arbeitsmedium aufgenommen
sind; der Hauptkörper eine Stirnseite, eine Unterseite
und eine zweite Umfangsseite aufweist, wobei die Stirnseite und
die Unterseite mit der ersten und zweiten Planplatte in Kontakt
stehen; und der Mantel eine erste Umfangsseite aufweist, an der
eine Kapillarstruktur vorgesehen ist, wobei die Mäntel
aufeinanderliegend über den Hauptkörper geschoben
werden können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine
Schnittdarstellung des herkömmlichen planaren Wärmeleitrohrs,
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2 eine
Schnittdarstellung des herkömmlichen Vapor Chamber-Kühlers,
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3 eine
perspektivische Darstellung des Mantels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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4 eine
Explosionsdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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5 eine
Schnittdarstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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6 eine
perspektivische Darstellung des Mantels eines weiteren bevorzugten
Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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7 eine
Explosionsdarstellung des weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung,
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8 eine
Schnittdarstellung des weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung.
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Wege zur Ausführung
der Erfindung
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher beschrieben.
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3, 4 und 5 zeigen
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das
einen Hauptkörper 3 und einen Mantel 4 umfaßt.
Der Mantel 4 weist mindestens eine offene Seite 41 und
eine erste Umfangsseite 42 auf, die mit der offenen Seite 41 verbunden
ist. Die erste Umfangsseite 42 ist mit einer Kapillarstruktur 421 versehen,
die durch ein poröses Gebilde aus Metallfedern, Metallnetz, oder
gesintertem Metallpulver gebildet ist. Die Kapillarstruktur 421 hat
eine Führungswirkung und bildet mehrere Kanäle,
durch die das Fluid schnell von der Kaltzone zu der Heißzone
zurückfließen kann, wodurch die Fließgeschwindigkeit
des Fluids erhöht wird, so dass eine Abbrennung des Fluids
in der Heißzone vermieden wird. Die Kapillarstruktur 421 kann
auch direkt durch die Rillen oder Löcher an der ersten
Umfangsseite 42 gebildet sein.
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Die
erste Umfangsseite 42 und die offene Seite 41 bilden
einen Hohlraum 43, in dem der Hauptkörper 3 aufgenommen
ist. Der Hohlraum 43 ist mit der offenen Seite 41 verbunden.
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Der
Mantel 4 ist ein Hohlkörper (nachfolgend wird
auch mit 4 bezeichnet). Der Hohlkörper 4 ist
zylinderförmig, rechteckig oder quadratisch ausgebildet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Hohlkörper 4 zylinderförmig.
Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In der
Praxis kann der Hohlkörper sich an die Form des Hauptkörpers 3 anpassen.
Der Hohlkörper weist eine erste Stirnseite 411 und
eine zweite Stirnseite 412 auf. Die erste und zweite Stirnseite 412 bilden
jeweils eine offene Seite 41.
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Wie
aus den 3, 4 und 5 ersichtlich
ist, ist der Hauptkörper 3 aus Material mit hohem Wärmeleitkoeffizient,
wie Kupfer, Silber, Aluminium oder deren Legierung, hergestellt
und weist eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf,
wodurch die Wärme im Hochtemperaturbereich (Heißzone)
zu dem Niedertemperaturbereich (Kaltzone) transportiert werden kann,
so dass eine gute Kühlwirkung erreicht wird. Der Hauptkörper 3 weist
eine Stirnseite 31, eine Unterseite 32 und eine
zweite Umfangsseite 33 auf. Die Stirnseite 31 und
die Unterseite 32 fluchten mit der ersten Stirnseite 411 und
der zweiten Stirnseite 412 des Hohlkörpers und
die zweite Umfangsseite 33 liegt an der Innenwand der ersten Umfangsseite 42 an,
wenn der Hauptkörper 3 im Hohlkörper
aufgenommen ist.
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Der
Hauptkörper 3 steht mit einem Deckel 5 in
Kontakt. Der Deckel 5 ist aus Material mit hohem Wärmeleitkoeffizient,
wie Kupfer, Silber, Aluminium oder deren Legierung, hergestellt.
Der Deckel 5 enthält eine erste Planplatte 51 und
eine zweite Planplatte 52. Die erste Planplatte 51 steht
an der der zweiten Planplatte 52 abgewandten Seite mit
einer Wärmequelle (nicht dargestellt), wie Zentraleinheit,
in Kontakt. Die erste Planplatte 51 bildet die Wärmeaufnahmeseite
(Verdampfungsseite) und die zweite Planplatte 52 bildet
die Wärmeabgabeseite (Kondensationszone).
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Zwischen
der ersten und zweiten Planplatte 51, 52 ist eine
Kammer 53 gebildet, in der die Hauptkörper 3 mit
den Hohlkörpern und ein Arbeitsmedium aufgenommen sind.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Arbeitsmedium
durch Wasser gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt.
Das Arbeitsmedium kann auch durch Reinwasser, anorganische Verbindungen,
Alkohole, Ketone, flüssiges Metall, Kühlmedium,
organische Verbindungen oder deren Gemische gebildet sein. Die Hauptkörper 3 in der
Kammer 53 dienen zur Stützung der ersten und zweiten
Planplatte 51, 52. Durch die Hohlkörper
um die Hauptkörper 3 wird die Kontaktfläche
(oder Stützfläche) mit der ersten und zweiten
Planplatte 51, 52 vergrößert,
wodurch die Festigkeit erhöht wird und die Montage erleichtert
wird, so dass die Herstellungskosten reduziert werden.
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An
den Innenwänden der Kammer 53 ist eine Kapillarstruktur 531 vorgesehen,
die an der der Kammer 53 zugewandten Seite der ersten und
zweiten Planplatte 51, 52 (an den Innenwänden
der Kammer 53) angebracht ist. Das Arbeitsmedium ist auf
der Kapillarstruktur 531 der ersten und zweiten Planplatte 51, 52 verteilt.
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Die
Wärme der Wärmequelle wird von dem Arbeitmedium
in der Kapillarstruktur 531 der ersten Planplatte 51 (Verdampfungsseite)
absorbiert, wodurch das flüssige Arbeitsmedium 55 in
ein gasiges Arbeitsmedium 56 umgewandelt wird. Das gasige
Arbeitsmedium 56 fließt in der Kammer 53 schnell
zu der zweiten Planplatte 52 (Kondensationszone). Gleichzeitig
wird die Wärme der ersten Planplatte 51 durch
die Hauptkörper 3 auf die zweite Planplatte 52 geleitet.
Das gasige Arbeitsmedium 56 gibt an der Stelle der zweiten
Planplatte 52 die Wärme ab und wandelt sich in
das flüssige Arbeitsmedium 55 zurück,
das durch die Kapillarstruktur 531 der zweiten Planplatte 52 zu
der ersten Planplatte 51 zurückfließt. Der
Rückfluß des flüssigen Arbeitsmediums 55 wird von
der Kapillarstruktur 421 an der ersten Umfangsseite 42 unterstützt,
wodurch die Kreislaufgeschwindigkeit des Arbeitsmediums erhöht
wird, so dass die Wärme kontinuierlich abtransportiert
wird. Daher wird die Kühlwirkung verbessert.
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Die
Mäntel 4 können aufeinanderliegend über
den Hauptkörper 3 geschoben werden, bis sie die
Höhe des Hauptkörpers 3 erreichen, damit
die Mäntel 4 auch mit der ersten und zweiten Planplatte 51, 52 in
Kontakt stehen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist
um den Hauptkörper 3 drei Mäntel 4 gelegt.
Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Die Anzahl der
Mäntel um den Hauptkörper kann auch 4, 5, 6 usw.
betragen. D. h. Die Anzahl der Mäntel 3 ist von
der Höhe des Hauptkörpers 3 abhängig.
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Daher
weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
- 1.
bessere Kühlwirkung,
- 2. bessere Wärmeausbreitung,
- 3. höhere Kreislaufgeschwindigkeit des Arbeitsmediums
- 4. höhere Festigkeit und größere
Stützfläche (Kontaktfläche).
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Die
vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung dar und soll nicht als Definition der Grenzen und
des Bereiches der Erfindung dienen. Alle gleichwertige Änderungen
und Modifikationen gehören zum Schutzbereich dieser Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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