DE202010011786U1

DE202010011786U1 - Kühlvorrichtung

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Publication number: DE202010011786U1
Application number: DE202010011786U
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

Kühlvorrichtung, umfassend
einen Hauptkörper (1), der einen Wärmeaufnahmebereich (11) und einen Wärmeabgabebereich (12) aufweist, wobei im Wärmeabgabebereich (12) eine Vielzahl von Kühlrippen (121) vorgesehen sind, wobei im Wärmeaufnahmebereich (11) ein Raum (111) gebildet ist, in dem eine Vielzahl von ersten Führungselementen (112), ersten Durchgangslöchern 113 und zweiten Durchgangslöcher (114) vorgesehen sind, wobei die ersten Führungselemente (112) durch erste Führungskörper (1121) gebildet sind, die beabstandet gereiht sind, wobei zwischen den ersten Führungskörpern (1121) mindestens ein erster Kanal (1122) gebildet ist, der mindestens ein freies Ende (1123) besitzt, das mit einer freien Zone (1124) verbunden ist, wobei die ersten Führungselemente (112) und die ersten Kanäle (1122) eine Verdampfungszone (13) bilden, wobei zwischen den Kühlrippen (121) die zweiten Kanäle (122) gebildet sind, die mit den Kühlrippen (121) eine Kondensationszone (14) bildet, und wobei die ersten und zweiten Durchgangslöcher (113, 114) die Verdampfungszone (13) und die Kondensationszone (14) verbinden, und
eine Grundplatte...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, die keine Kapillarstruktur benötigt und ein Arbeitsmedium in Kreislauf bringen kann, um die wärme zu transportieren, wodurch die Herstellungskosten erheblich reduziert werden.
Stand der Technik
Mit der Entwicklung der elektronischen Halbleiterindustrie sind die elektronichen Produkte immer kompakter und die Funktion der elektronischen Produkte immer stärker. Bei Betrieb von Kommunikationskasten und Wärmeaustauscher für Haushalt oder Industrie erzeugen viele elektronische Bauelemente, insbesondere Transistor für die Rechnung, eine Wärme. Um diese Wärme abzuführen, wird eine Kühlvorrichtung, die durch die Kombination von Kühlrippen und einem Ventilator gebildet ist, verwendet, damit die elektronischen Bauelemente in der Arbeitstemperatur gehalten wird.
In der letzten Zeit wird die Wasserkühltechnik für Personalcomputer eingeführt. Diese Wasserkühltechnik wird jedoch nicht für Kommunikationskasten und Wärmeaustauscher für Haushalt oder Industrie eingesetzt. Die Wasserkühltechnik verwendet 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 Kommunikationskasten und Wärmeaustauscher für Haushalt oder Industrie ist die Wasserkühltechnik jedoch nicht geeignet, da sie immer kompakter sind. Für Kommunikationskasten und Wärmeaustauscher für Haushalt oder Industrie 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 Kapillardurck 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, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, der für Kommunikationskasten und Wärmeaustauscher für Haushalt oder Industrie geeignet ist und keine Kapillarstruktur benötigt, wodurch die Herstellungskosten erheblich reduziert werden.
Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, der eine hohe Wärmeleitwirkung aufweist.
Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gelöst, die umfaßt: einen Hauptkörper, der einen Wärmeaufnahmebereich und einen Wärmeabgabebereich aufweist, wobei im Wärmeabgabebereich eine Vielzahl von Kühlrippen vorgesehen sind, wobei im Wärmeaufnahmebereich ein Raum gebildet ist, in dem eine Vielzahl von ersten Führungselementen, ersten Durchgangslöchern und zweiten Durchgangslöcher vorgesehen sind, wobei die ersten Führungselemente durch erste Führungskörper gebildet sind, die beabstandet gereiht sind, wobei zwischen den ersten Führungskörpern mindestens ein erster Kanal gebildet ist, der mindestens ein freies Ende besitzt, das mit einer freien Zone verbunden ist, wobei die ersten Führungselemente und die ersten Kanäle eine Verdampfungszone bilden, wobei zwischen den Kühlrippen die zweiten Kanäle gebildet sind, die mit den Kühlrippen eine Kondensationszone bildet, und wobei die ersten und zweiten Durchgangslöcher die Verdampfungszone und die Kondensationszone verbinden; und eine Grundplatte, die auf dem Raum angeordnet ist.
Die ersten Führungskörper bilden die ersten Kanäle, in denen der Dampf gebildet ist, wodurch der für den Arbeitsmedium-Kreislauf erforderliche Hochdruck erzeugt wird. Die Kondensationszone bildet eine Niederdruckseite, wodurch das für den Arbeitsmedium-Kreislauf erforderlich Druckgefälle erzeugt wird. Daher ist eine Kapillarstruktur nicht erforderlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine Explosionsdarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine perspektivische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3 eine Schnittdarstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 eine Unteransicht des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
5a eine Unteransicht des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
5b eine weitere Unteransicht des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
6a eine Unteransicht des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
6b eine weitere Unteransicht des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
6c eine nochmals weitere Unteransicht des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
6d eine nochmals weitere Unteransicht des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
7a eine Unteransicht des fünten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
7b eine weitere Unteransicht des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
8 eine Unteransicht des sechten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
9a eine Unteransicht des siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
9b eine weitere Unteransicht des siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
9c eine nochmals weitere Unteransicht des siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
9d eine nochmals weitere Unteransicht des siebten 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 Grundplatte 1a.
Der Hauptkörper 1 weist einen Wärmeaufnahmebereich 11 und einen Wärmeabgabebereich 12 auf. Im Wärmeaufnahmebereich 11 ist ein Raum 111 gebildet, in dem eine Vielzahl von ersten Führungselementen 112, ersten Durchgangslöchern 113 und zweiten Durchgangslöchern 114 vorgesehen sind. Die ersten Führungselemente 112 sind durch erste Führungskörper 1121 gebildet, die beabstandet gereiht sind. Zwischen den ersten Führungskörpern 1121 ist mindestens ein erster Kanal 1122 gebildet, der mindestens ein freies Ende 1123 besitzt, das mit einer freien Zone 1124 verbunden ist. Die ersten Führungselemente 112 und die ersten Kanäle 1122 bilden eine Verdampfungszone 13.
Die Grundplatte 2 ist auf dem Raum 111 angeordnet.
Die ersten Führungskörper 1121 sind durch längliche Rippen gebildet, die in der Querrichtung beabstandet gereiht sind. Zwischen den Rippen sind die ersten Kanäle 1122 gebildet.
Im Wärmeabgabebereich sind eine Vielzahl von Kühlrippen 121 vorgesehen, zwischen denen die zweiten Kanäle 122 gebildet sind, die mit den Kühlrippen 121 eine Kondensationszone 14 bilden. Die ersten und zweiten Durchgangslöcher 113, 114 verbinden die Verdampfungszone 13 und die Kondensationszone 14.
4 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die ersten Führungskörper 1121 in der Längsrichtung beabstandet gereiht sind.
Die 5a und 5b zeigen das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die ersten Führungskörper 1121 durch Rippen gebildet sind, die jeweils ein erstes Eck 1121a, einen ersten Schenkel 1121b und einen zweiten Schenkel 1121c aufweisen, wobei sich der erste und zweite Schenkel 1121b, 1121c am Eck 1121a überschneiden. Zwischen den Rippen sind die ersten Kanäle 1121 gebildet. Die ersten Führungselemente 112 haben voneinander einen ersten Abstand 1125.
Der erste Schenkel 1121b kann nichtkontinuierlich ausgebildet sein. Der zweite Schenkel 1121c kann auch nichtkontinuierlich ausgebildet sein (5b).
Die 6a, 6b, 6c und 6d zeigen das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die ersten Führungskörper 1121 der ersten Führungselemente 112 durch eine Vielzahl von nichtkontinuierlichen konzentrischen Kreisen (6a), eine Vielzahl von konzentrischen Dreiecken (6b), eine Vielzahl von konzentrischen Rechtecken (6c) oder eine Vielzahl von konzentrischen irregulären Formen (6d) gebildet sind.
Die 7a und 7b zeigen das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die ersten Führungskörper 1121 durch längliche Rippen gebildet sind, die beabstandet gereiht und sich radial von der Verdampfungszone 13 erstrecken. Die ersten Kanäle 1122 sind zwischen den ersten Führungskörpern 1121 gebildet.
Die ersten Führungskörper 1121 sind nichtkontinuierlich ausgebildet (7b).
8 zeigt das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass zwischen den ersten Führungskörpern 1121 eine Vierzahl von Senken 1126 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 9a, 9b, 9c und 9d zeigen das siebte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem obengenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die Führungskörper 1121 der ersten Führungselemente 112 durch Vorsprünge gebildet sind, die in der Querrichtung und in der Längsrichtung beabstandet gereiht sind. Zwischen den Vorsprüngen sind die ersten Kanäle 1122 gebildet.
Die Vorsprünge können eine runde (9a), dreieckige (9b), rechteckige (9c), rautenförmige (9d) oder andere geometrische Form haben.
Wie aus den 1 bis 9d ersichtlich ist, beschreiben das bevorzugte, zweite, dritte, vierte, fünte, sechste und siebte Ausführungsbeispiel eine Zwei-Phasen-Thermosiphon-Technik. Bei dieser Technik erfolgt eine selbstständige Zirkulation eines Arbeitsmediums, wie Reinwasser, Methanol, Aceton, R134A usw. Der Raum 111 der Kühlvorrichtung wird evakuiert und mit dem Arbeitsmedium gefüllt, das eine Sättigungstemperatur von 20–30°C hat. Die Dampfblasen 2 werden in der Verdampfungszone 12 gesammelt und fließen durch die freie Zone 1124, wodurch der Druck gesenkt wird, so dass ein für den Arbeitsmedium-Kreislauf erforderliches Druckgefälle erzeugt wird. Zudem kann der lokale Unterdruck, der durch den Anstieg des spezifischen Volumens des gasförmigen Arbeitsmediums in der Kondensationszone 13 erzeugt wird, eine Anziehungskraft erzeugen und somit den Arbeitsmedium-Kreislauf fördern.
Das kondensierte flüssige Arbeitsmedium sinkt durch das Druckgefälle in die Verdampfungszone 12 zurück. Durch den hohen Wärmekonvektionskoeffizient bei der Verdampfung und Kondensation wird die Temperaturgleichmäßigkeit der Kühlvorrichtung verbessert und der Wärmewiderstand reduziert.
Die Abwärme der Wärmequelle (nicht dargestellt) wird in die Verdampfungszone 12 des Hauptkörpers 1 absorbiert und in den ersten Kanälen 1122 der Verdampfungszone 12 verdampft. Die Dampfblasen steigen durch die Auftriebskraft in die Kondensationszone 13. Das kondensierte flüssige Arbeitsmedium sinkt durch die Schwerkraft in die Verdampfungszone 12, die mit der Wärmequelle (nicht dargestellt) in Kontakt steht, zurück und wieder die Wärme absorbieren kann. Dieser Prozess wiederholt sich.
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 eine kompakte Form möglich ist. Zudem kann die Energie gespart und das Geräusch vermieden werden.

Claims

Kühlvorrichtung, umfassend einen Hauptkörper (1), der einen Wärmeaufnahmebereich (11) und einen Wärmeabgabebereich (12) aufweist, wobei im Wärmeabgabebereich (12) eine Vielzahl von Kühlrippen (121) vorgesehen sind, wobei im Wärmeaufnahmebereich (11) ein Raum (111) gebildet ist, in dem eine Vielzahl von ersten Führungselementen (112), ersten Durchgangslöchern 113 und zweiten Durchgangslöcher (114) vorgesehen sind, wobei die ersten Führungselemente (112) durch erste Führungskörper (1121) gebildet sind, die beabstandet gereiht sind, wobei zwischen den ersten Führungskörpern (1121) mindestens ein erster Kanal (1122) gebildet ist, der mindestens ein freies Ende (1123) besitzt, das mit einer freien Zone (1124) verbunden ist, wobei die ersten Führungselemente (112) und die ersten Kanäle (1122) eine Verdampfungszone (13) bilden, wobei zwischen den Kühlrippen (121) die zweiten Kanäle (122) gebildet sind, die mit den Kühlrippen (121) eine Kondensationszone (14) bildet, und wobei die ersten und zweiten Durchgangslöcher (113, 114) die Verdampfungszone (13) und die Kondensationszone (14) verbinden, und eine Grundplatte (2), die auf dem Raum (111) angeordnet ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungskörper (1121) durch längliche Rippen gebildet sind, die in der Querrichtung beabstandet gereiht sind, wobei zwischen den Rippen die ersten Kanäle (1122) gebildet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungskörper (1121) in der Längsrichtung beabstandet gereiht sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungskörper (1121) durch Rippen gebildet sind, die jeweils ein erstes Eck (1121a), einen ersten Schenkel (1121b) und einen zweiten Schenkel (1121c) aufweisen, wobei sich der erste und zweite Schenkel (1121b, 1121c) am Eck (1121a) überschneiden, wobei zwischen den Rippen die ersten Kanäle (1121) gebildet sind, und wobei die ersten Führungselemente (112) voneinander einen ersten Abstand (1125) haben.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schenkel (1121b) nicht kontinuierlich und der zweite Schenkel (1121c) auch nichtkontinuierlich ausgebildet ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungskörper (1121) der ersten Führungselemente (112) durch eine Vielzahl von nichtkontinuierlichen konzentrischen Kreisen, eine Vielzahl von konzentrischen Dreiecken, eine Vielzahl von konzentrischen Rechtecken oder eine Vielzahl von konzentrischen irregulären Formen gebildet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungskörper (1121) durch längliche Rippen gebildet sind, die beabstandet gereiht und sich radial von der Verdampfungszone (13) erstrecken, wobei die ersten Kanäle (1122) zwischen den ersten Führungskörpern 1121 gebildet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Führungskörper (1121) nichtkontinuierlich ausgebildet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den ersten Führungskörpern (1121) eine Vierzahl von Senken (1126) gebildet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Senken (1126) eine runde, quadratische, dreieckige, schuppenförmige oder andere geometrische Form haben.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörper (1121) der ersten Führungselemente (112) durch Vorsprünge gebildet sind, die in der Querrichtung und in der Längsrichtung beabstandet gereiht sind, und wobei zwischen den Vorsprüngen sind die ersten Kanäle (1122) gebildet.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge eine runde, dreieckige, rechteckige, rautenförmige oder andere geometrische Form haben.