DE202010011783U1

DE202010011783U1 - Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler

Info

Publication number: DE202010011783U1
Application number: DE202010011783U
Authority: DE
Original assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Current assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2020-08-21

Abstract

Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler, umfassend
einen Hauptkörper (1), der in der Mitte eine Wärmeaufnahmezone (11) aufweist, die an den beiden Seiten mit einem ersten Kanalsatz (21) und einer Druckanstiegszone (13) verbunden ist, wobei die Druckanstiegszone (13) mit einer freien Zone (12) verbunden ist, die mit einer ersten Kondensationszone (14) und einer zweiten Kondensation (15) verbunden ist, wobei der erste Kanalsatz (21) mit einer dritten Kondensationszone (16) und einer vierten Kondensationszone (17) verbunden ist, wobei zwischen der ersten und dritten Kondensationszone (14, 16) ein zweiter Kanalsatz (22) vorgesehen ist, der mit der ersten und dritten Kondensationszone (14, 16) verbunden ist, und wobei zwischen der zweiten und vierten Kondensationszone (15, 17) ein dritter Kanalsatz (23) vorgesehen ist, der mit der zweiten und vierten Kondensationszone (15, 17) verbunden ist, und
eine Platte (1a), die auf dem Hauptkörper (1) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen von Druckgefälle getriebenen dünnen Niederdruck-Thermosiphonkühler, die keine Kapillarstruktur benötigt und nur von Druckgefälle getrieben werden kann.
Stand der Technik
Mit der Entwicklung der elektronischen Halbleiterindustrie sind die elektronischen Produkte immer kompakter und die Funktion der elektronischen Produkte immer stärker. Bei Betrieb von Notebook und Personalcomputer erzeugen viele elektronische Bauelemente, insbesondere die Zentraleinheit, eine wärme. Um diese Wärme abzuführen, wird eine Kühlvorrichtung, die durch die Kombination von Kühlrippen und einem Ventilator gebildet ist, verwendet, damit die Zentraleinheit in der Arbeitstemperatur gehalten wird.
In der letzten Zeit wird die Wasserkühltechnik eingeführt, die ein Arbeitsmedium, das die Wärme der Wärmequelle absorbieren kann, und einen Wärmeaustauscher verwendet, der einen Wärmeaustausch mit der Luft durchführen kann. Die Rohrlänge und die Lage des Wärmeaustauschers kann beliebig gewählt werden, so dass die Begrenzung durch den Einsatzraum kleiner ist. Das Wasserkühlsystem benötigt eine Pumpe, die das Arbeitsmedium in Kreislauf bringen kann, und einen Wasserbehälter. Daher wird das System durch die Zuverlässigkeit der Pumpe beeinflußt. Die Wasserkühltechnik ist zwar nicht optimal, ist jedoch die beste Kühllösung für den Personalcomputer, da der Personalcomputer größer ist. Für das Notebook ist die Wasserkühltechnik jedoch nicht geeignet, da das Notebook immer kompakter ist. Für das Notebook wird üblicherweise ein Wärmerohr verwendet, das durch Kühlrippen einen Wärmeaustausch mit der Luft durchführt. Um die höhere Anforderung für die Kühlwirkung zu erfüllen, ist eine höhere Kühltechnik erforderlich.
Wärmeübertrager, wie Wärmerohr und Vapor-Chamber-Kühler, sind auch bekannt. Das Wärmerohr und der Vapor-Chamber-Kühler bilden an der Innenwand einen Sinterkörper, der eine Kapillarstruktur bildet. Bei der Herstellung wird ein Metallpulver (Kupferpulver) an die Innenwand gebracht und in einem Sinterofen gesintert, wodurch ein Sinterkörper erhalten wird. Der Sinterkörper kann zwar eine Kapillarkraft erzeugen, vergrößert jedoch die Dicke des Wärmerohrs oder des Vapor-Chamber-Kühlers, so dass eine kompakte Form nicht möglich ist. Der Vapor-Chamber-Kühler verwendet einen Sinterkern, ein Netz oder Rillen, wodurch eine Kapillarwirkung erzeugt werden kann, so dass das Arbeitsmedium in dem Vapor-Chamber-Kühler zirkuliert. Die Herstellung des Vapor-Chamber-Kühlers ist jedoch sehr kompliziert, so dass die Herstellungskosten hoch sind.
Die Auswahl des Dampfkerns ist auch sehr wichtig. Der Dampfkern muß eine geeignete Fließgeschwindigkeit des flüssigen Arbeitsmediums und einen ausreichenden Kapillardruck aufrechterhalten, um den Einfluß der Schwerkraft zu überwinden.
Daher weist das Wärmerohr oder der Vapor-Chamber-Kühler folgende Nachteile auf:

1. schwere Bearbeitung,
2. keine kompakte Form,
3. höhere Kosten,
4. zeit- und kraftaufwendige Herstellung.

Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von Druckgefälle getriebenen dünnen Niederdruck-Thermosiphonkühler zu schaffen, der keine Kapillarstruktur benötigt und ein Arbeitsmedium in Kreislauf bringen kann, um die Wärme zu transportieren, wodurch die Herstellungskosten erheblich reduziert werden.
Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, einen von Druckgefälle getriebenen dünnen Niederdruck-Thermosiphonkühler zu schaffen, der eine hohe Wärmeleitwirkung aufweist.
Diese Aufgaben werden durch den erfindungsgemäßen von Druckgefälle getriebenen dünnen Niederdruck-Thermosiphonkühler gelöst, der umfaßt: einen Hauptkörper, der in der Mitte eine Wärmeaufnahmezone aufweist, die an den beiden Seiten mit einem ersten Kanalsatz und einer Druckanstiegszone verbunden ist, wobei die Druckanstiegszone mit einer freien Zone verbunden ist, die mit einer ersten Kondensationszone und einer zweiten Kondensation verbunden ist, wobei der erste Kanalsatz mit einer dritten Kondensationszone und einer vierten Kondensationszone verbunden ist, wobei zwischen der ersten und dritten Kondensationszone ein zweiter Kanalsatz vorgesehen ist, der mit der ersten und dritten Kondensationszone verbunden ist, und wobei zwischen der zweiten und vierten Kondensationszone ein dritter Kanalsatz vorgesehen ist, der mit der zweiten und vierten Kondensationszone verbunden ist; und eine Platte, die auf dem Hauptkörper angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Explosionsdarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine perspektivische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 eine Draufsicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 eine Draufsicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
5 eine Draufsicht des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
6 eine Draufsicht des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
7 eine Draufsicht des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
Wie aus den 1, 2 und 3 ersichtlich ist, umfaßt die Erfindung einen Hauptkörper 1 und eine Platte 1a.
Der Hauptkörper 1 weist eine Wärmeaufnahmezone 11, einen ersten Kanalsatz 21, einen zweiten Kanalsatz 22, einen dritten Kanalsatz 23, eine freie Zone 12, eine Druckanstiegszone 13, eine erste Kondensationszone 14, eine zweite Kondensationszone 15, eine dritte Kondensationszone 16 und eine vierte Kondensationszone 17 auf. Die Wärmeaufnahmezone 11 befindet sich in der Mitte des Hauptkörpers 1. Die Wärmeaufnahmezone 11 ist an den beiden Seiten mit dem ersten Kanalsatz 21 und der Druckanstiegszone 13 verbunden. Die Druckanstiegszone 13 weist eine Vielzahl von Druckanstiegskanälen 131 und Druckanstiegsführungselementen 132 auf. Die Druckanstiegskanäle 131 sind zwischen den Druckanstiegsführungselementen 132 gebildet und mit der freien Zone 12 verbunden.
Die Wärmeaufnahmezone 11 weist eine Vielzahl von Stäben 111 auf, die beabstandet gereiht sind und voneinander einen ersten Abstand 112 haben.
Die freie Zone 12 ist mit der ersten Kondensationszone 14 und der zweiten Kondensation 15 verbunden. Der erste Kanalsatz 21 ist mit der dritten Kondensationszone 16 und der vierten Kondensationszone 17 verbunden.
Der zweite Kanalsatz 22 befindet sich zwischen der ersten und dritten Kondensationszone 14, 16 und ist mit der ersten und dritten Kondensationszone 14, 16 verbunden.
Der dritte Kanalsatz 23 befindet sich zwischen der zweiten und vierten Kondensationszone 15, 17 und ist mit der zweiten und vierten Kondensationszone 15, 17 verbunden.
Der erste Kanalsatz 21 enthält eine Vielzahl von ersten Kanälen 211 und ersten Führungselementen 212. Die ersten Führungselemente 212 sind beabstandet gereiht. Die ersten Kanäle 211 sind zwischen den ersten Führungselementen 212 gebildet. Der zweite Kanalsatz 22 enthält eine Vielzahl von zweiten Kanälen 221 und zweiten Führungselementen 222. Die zweiten Führungselemente 222 sind beabstandet gereiht. Die zweiten Kanäle 221 sind zwischen den zweiten Führungselementen 222 gebildet.
Der dritte Kanalsatz 23 enthält eine Vielzahl von dritten Kanälen 231 und dritten Führungselementen 232. Die dritten Führungselemente 232 sind beabstandet gereiht. Die dritten Kanäle 231 sind zwischen den dritten Führungselementen 232 gebildet.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten, zweiten und dritten Führungselemente 212, 222, 232 durch längliche Rippen gebildet.
4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die ersten Führungselemente 212 durch Rippen gebildet sind, die ein erstes Eck 2121, einen ersten Schenkel 2122 und einen zweiten Schenkel 2123 aufweist, wobei sich der erste und zweite Schenkel 2122, 2123 am ersten Eck 2121 überschneiden.
5 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Hauptkörper weiter eine Rippe 5 aufweist, die sich in der Längsrichtung durch die Wärmeaufnahmezone 11, die Druckanstiegszone 13 und den ersten Kanalsatz 21 erstreckt.
6 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Hauptkörper eine Rippe 5, eine erste Austrittsöffnung 18 und eine zweite Austrittsöffnung 19 aufweist. Die Rippe 5 erstreckt sich in der Längsrichtung durch die Wärmeaufnahmezone 11, die Druckanstiegszone 13 und den ersten Kanalsatz 21 und teilt den Hauptkörper 1 in einen ersten Bereich 6 und einen zweiten Bereich 7.
7 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass zwischen den ersten, zweiten und dritten Führungselementen 211, 221, 231 eine Vierzahl von Senken 3 gebildet sind, die eine runde, quadratische, dreieckige, schuppenförmige oder andere geometrische Form haben. In diesem Ausführungsbeispiel haben die Senken eine Schuppenform. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Die schuppenförmigen Senken 3 können auch in dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel vorgesehen sein.
Das bevorzugte, zweite, dritte und vierte Ausführungsbeispiel beschreiben eine Zwei-Phasen-Thermosiphon-Technik. Bei dieser Technik erfolgt eine selbstständige Zirkulation eines Arbeitsmediums, wie Reinwasser, Methanol, Aceton, R134A usw. Der Innenraum des Niederdruck-Thermosiphonkühlers wird evakuiert und mit dem Arbeitsmedium gefüllt, das eine Sättigungstemperatur von 20–30°C hat. Durch die Stäbe 111 der Wärmeaufnahmezone sind Dampfblasen 4 gebildet, die in die freie Zone 12 fliesst, wodurch der Druck momentan gesenkt wird, so dass ein für den Arbeitsmedium-Kreislauf erforderliches Druckgefälle erzeugt wird. Das kondensierte Arbeitsmedium der ersten, zweiten, dritten und vierten Kondensationszone wird von den ersten, zweiten und dritten Führungselementen in die Wärmeaufnahmezone (mit Stäben 11) zurückgeführt.
Durch den Kontakt mit der Wärmequelle (nicht dargestellt) wird das Arbeitsmedium in der Wärmeaufnahmezone 11 verdampft. Die Dampfblasen 4 erzeugen einen hohen Druck (Druckanstiegzone 13) und fließen somit von der Wärmeaufnahmezone 11 in die freie Zone 12 und tritt dann in die erste, zweite, dritte und vierte Kondensationszone 14, 15, 16, 17 ein. Das dort kondensierte Arbeitsmedium fließt durch den Druckanstieg in der Druckanstiegzone 13 in die Wärmeaufnahmezone 11, die mit der Wärmequelle (nicht dargestellt) in Kontakt steht, zurück und wieder die Wärme absorbieren kann. Dieser Prozess wiederholt sich.
Durch die Verdampfung (Druckanstieg) und die Kondensation (Drucksenkung) wird ein für den Arbeitsmedium-Kreislauf erforderliches Druckgefälle erzeugt, wodurch eine Kapillarstruktur entfallen kann, so dass die Dicke des Vapor-Chamber-Kühlers verkleinert, die Temperaturgleichmäßigkeit verbessert und die Wärmewiderstand reduziert werden kann.
Um den Rückfluß des Arbeitsmediums zu gewährleisten, kann eine Kapillarstruktur, wie Maschenkörper, vorgesehen sein, um das Arbeitsmedium in die Wärmeaufnahmezone zurückzuführen.
Die Wasserkühltechnik, insbesondere aktive Wasserkühltechnik, verwendet eine Pumpe, um das Wasser in Kreislauf zu bringen. Die Komponenten der Pumpe besitzen jedoch eine begrenzte Zuverlässigkeit und Lebensdauer. Die erfindungsgemäße Zwei-Phasen-Thermosiphontechnik benötigt keine Pumpe und Kapillarstruktur, wodurch der Aufbau vereinfacht wird und die Herstellungskosten reduziert werden. Zudem kann die Energie gespart und das Geräusch vermieden werden.

Claims

Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler, umfassend einen Hauptkörper (1), der in der Mitte eine Wärmeaufnahmezone (11) aufweist, die an den beiden Seiten mit einem ersten Kanalsatz (21) und einer Druckanstiegszone (13) verbunden ist, wobei die Druckanstiegszone (13) mit einer freien Zone (12) verbunden ist, die mit einer ersten Kondensationszone (14) und einer zweiten Kondensation (15) verbunden ist, wobei der erste Kanalsatz (21) mit einer dritten Kondensationszone (16) und einer vierten Kondensationszone (17) verbunden ist, wobei zwischen der ersten und dritten Kondensationszone (14, 16) ein zweiter Kanalsatz (22) vorgesehen ist, der mit der ersten und dritten Kondensationszone (14, 16) verbunden ist, und wobei zwischen der zweiten und vierten Kondensationszone (15, 17) ein dritter Kanalsatz (23) vorgesehen ist, der mit der zweiten und vierten Kondensationszone (15, 17) verbunden ist, und eine Platte (1a), die auf dem Hauptkörper (1) angeordnet ist.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaufnahmezone (11) eine Vielzahl von Stäben (111) aufweist, die beabstandet gereiht sind und voneinander einen ersten Abstand (112) haben.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kanalsatz (21) eine Vielzahl von ersten Kanälen (211) und ersten Führungselementen (212) enthält, wobei die ersten Führungselemente (212) beabstandet gereiht sind, und wobei die ersten Kanäle (211) zwischen den ersten Führungselementen (212) gebildet sind; der zweite Kanalsatz (22) eine Vielzahl von zweiten Kanälen (221) und zweiten Führungselementen (222) enthält, wobei die zweiten Führungselemente (222) beabstandet gereiht sind, und wobei die zweiten Kanäle (221) zwischen den zweiten Führungselementen (222) gebildet sind; und der dritte Kanalsatz (23) eine Vielzahl von dritten Kanälen (231) und dritten Führungselementen (232) enthält, wobei die dritten Führungselemente (232) beabstandet gereiht sind, und wobei die dritten Kanäle (231) zwischen den dritten Führungselementen (232) gebildet sind.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, zweiten und dritten Führungselemente (212, 222, 232) durch längliche Rippen gebildet sind.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den ersten, zweiten und dritten Führungselementen (211, 221, 231) eine Vierzahl von Senken (3) gebildet sind.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Senken (3) eine runde, quadratische, dreieckige, schuppenförmige oder andere geometrische Form haben.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptkörper (1) ein Arbeitsmedium, wie Reinwasser, Methanol, Aceton, R134A usw., gefüllt ist.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanstiegszone (13) eine Vielzahl von Druckanstiegskanälen (131) und Druckanstiegsführungselementen (132) aufweist, wobei die Druckanstiegsführungselemente (132) beabstandet gereiht sind, wobei die Druckanstiegskanäle (131) zwischen den Druckanstiegsführungselementen (132) gebildet sind.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungselemente (212) durch Rippen gebildet sind, die ein erstes Eck (2121), einen ersten Schenkel (2122) und einen zweiten Schenkel (2123) aufweist, wobei sich der erste und zweite Schenkel (2122, 2123) am ersten Eck (2121) überschneiden, wobei die ersten Kanäle (211) zwischen den Rippen gebildet sind.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper eine Rippe (5) aufweist, die sich in der Längsrichtung durch die Wärmeaufnahmezone (11), die Druckanstiegszone (13) und den ersten Kanalsatz (21) erstreckt.
Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkörper eine Rippe (5), eine erste Austrittsöffnung (18) und eine zweite Austrittsöffnung (19) aufweist, wobei sich die Rippe (5) in der Längsrichtung durch die Wärmeaufnahmezone (11), die Druckanstiegszone (13) und den ersten Kanalsatz (21) erstreckt und den Hauptkörper (1) in einen ersten Bereich (6) und einen zweiten Bereich (7) teilt.