DE202011108667U1

DE202011108667U1 - Wärmerohr

Info

Publication number: DE202011108667U1
Application number: DE201120108667
Authority: DE
Original assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Current assignee: Asia Vital Components Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-12-02

Abstract

Wärmerohr, umfassend ein Rohr (1), das einen Innenraum (11), ein Arbeitsfluid (12) und eine erste Kapillarstruktur (13) aufweist, wobei der Innenraum (11) eine erste Zone (111), eine zweite Zone (112) und eine dritte Zone (113) enthält, die miteinander verbunden sind, wobei die erste Kapillarstruktur (13) in der zweiten Zone (112) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Wärmerohr, das den Widerstand im Innenraum erheblich reduzieren kann, so dass der Kreislauf des Arbeitsfluids im Wärmerohr beschleunigt wird.
Stand der Technik
Wärmerohr besitzt eine Wärmeleitfähigkeit, die um mehrere Faktoren größer ist als die Wärmeleitfähigkeit von Metallen, wie Kupfer und Aluminium, und findet somit eine große Anwendung auf die Kühlung. Das Wärmerohr kann rund oder flach ausgebildet sein. Zur Kühlung von Zentraleinheit oder anderen elektronischen Bauelementen wird ein flaches Wärmerohr verwendet, um die Kontaktfläche zu vergrößern. Da das Kühlelement immer kompakter ist, wird das Wärmerohr auch immer dünner.
Im Wärmerohr ist ein Innenraum vorhanden, in dem ein Arbeitsfluid gefüllt ist, das durch die Phasenänderung und die Bewegung die Wärme transportieren kann.
Das Wärmerohr wird üblicherweise durch Kühlrippen geführt. Im Wärmerohr ist ein Arbeitsfluid mit niedrigem Siedepunkt gefüllt, das an der Stelle des zu kühlenden elektronischen Bauelements (Verdampfungsseite) die Wärme absorbiert und verdampft wird. Der Dampf fließt zu den Kühlrippen (Kondensationsseite), die die Wärme des Dampfs absorbieren und in die Umgebungsluft abgeben. Die Heißluft wird von dem Luftstrom eines Kühlventilators abgeführt.
Bei der Herstellung des Wärmerohrs wird ein Metallpulver in ein Rohr gefüllt, das durch Sintern an der Innenwand des Rohrs eine Kapillarstruktur bildet. Danach wird das Rohr evakuiert und ein Arbeitsfluid in das Rohr gefüllt. Schließlich wird das Rohr verschlossen. Um ein flaches Wärmerohr zu herstellen, muss das Rohr flachgepresst werden.
Durch die Kapillarstruktur im Wärmerohr kann das Arbeitsfluid im Wärmerohr zirkulieren. Die Kapillarstruktur ist auf der ganzen Oberfläche des Innenraums des flachen Wärmerohrs gebildet. Wenn das flüssige Arbeitsfluid an der Verdampfungsseite verdampft wird, wird es in das gasförmige Arbeitsfluid umgewandelt. Das gasförmige Arbeitsfluid strömt zu der Kondensationsseite und wird dort kondensiert und in das flüssige Arbeitsfluid zurückgewandelt. Das kondensierte Arbeitsfluid fließt durch die Kapillarstruktur zu der Verdampfungsseite zurück. Ein Teil des Arbeitsfluids wird kondensiert und fließt zu der Verdampfungsseite zurück, bevor er die Kondensationsseite erreicht, so dass die Kapillarstruktur in der Kondensationsseite nicht benutzt wird. Dies bedeutet eine Materialverschwendung. Zudem ist der Innenraum des flachen Wärmerohrs sehr eng, wodurch das gasförmige Arbeitsfluid von dem flüssigen Arbeitsfluid gesperrt werden und nicht die Kondensationsseite erreichen kann.
Ferner kann die Kapillarstruktur an der Kondensationsseite einen Widerstand erzeugen, wodurch der Kreislaufwirkungsgrad des Arbeitsfluids reduziert wird. Dadurch kann ein Teil des flüssigen Arbeitsfluids an der Kondensationsseite stehenbleiben und nicht zu der Verdampfungsseite zurückfließen, so dass die Wärmeleitwirkung des Wärmerohrs reduziert wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wärmerohr zu schaffen, das die Wärmeleitwirkung und die Kühlwirkung erhöhen kann.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Wärmerohr gelöst, das umfasst:
ein Rohr, das einen Innenraum, ein Arbeitsfluid und eine erste Kapillarstruktur aufweist, wobei der Innenraum eine erste Zone, eine zweite Zone und eine dritte Zone enthält, die miteinander verbunden sind, wobei die erste Kapillarstruktur in der zweiten Zone angeordnet ist.
Dadurch wird der Widerstand im Innenraum erheblich reduziert werden, so dass der Kreislauf des Arbeitsfluids im Wärmerohr beschleunigt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 eine Schnittdarstellung der Linie A-A des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3a eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3b eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
3c eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
4 eine Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
5 eine Schnittdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
6 eine Schnittdarstellung des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
7 eine Schnittdarstellung des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
8 eine Schnittdarstellung des siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung und
9 eine Darstellung der Erfindung beim Einsatz.
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.
Die 1 und 2 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, das ein Rohr 1 umfasst.
Das Rohr 1 weist einen Innenraum 11, ein Arbeitsfluid 12 und eine erste Kapillarstruktur 13 auf. Der Innenraum 11 enthält eine erste Zone 111, eine zweite Zone 112 und eine dritte Zone 113, die miteinander verbunden sind. Die erste Kapillarstruktur 13 ist in der zweiten Zone 112 angeordnet. Der Innenraum 11 besitzt eine glatte Innenwand.
Die erste Kapillarstruktur 13 ist durch ein Sinterpulver, einen Netzkörper, einen Faserkörper oder einen porösen Körper gebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kapillarstruktur ein Sinterpulver. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt.
Die 3a, 3b und 3c zeigen das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass in der dritten Zone 113 eine Beschichtung 15 (3a) oder in der ersten Zone 111 eine Beschichtung 15 (3b) oder in der ersten und dritten jeweils eine Beschichtung 15 (3c) vorgesehen ist, wobei die Beschichtung 15 eine hydrophile oder hydrophobe Schicht oder eine Mikrostruktur mit Kapillarkraft ist.
4 zeigt das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Innenraum 11 eine erste Seite 114 und eine zweite Seite 115 aufweist, die gegeneinander liegen, wobei die erste Kapillarstruktur 13 an der ersten Seite 114 angeordnet ist und einen ersten Kanal 116 bildet.
5 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem dritten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Innenraum 11 eine dritte Seite 117 und eine vierte Seite 118 aufweist, wobei die erste Kapillarstruktur 13 zwischen der dritten und vierten Seite 117, 118 angeordnet ist, mit diesen verbunden ist und einen ersten Kanal 116 und einen zweiten Kanal 119 bildet.
6 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem dritten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass der Innenraum 11 eine dritte Seite 117 und eine vierte Seite 118 aufweist, wobei die erste Kapillarstruktur 13 zwischen der dritten und vierten Seite 117, 118 angeordnet ist, mit diesen verbunden ist und eine Vielzahl von ersten Kanälen 116 bildet.
7 zeigt das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass auf der Oberfläche des Innenraums 11 eine zweite Kapillarstruktur 14 vorgesehen ist, die durch Rillen, eine hydrophile oder hydrophobe Schicht oder eine Mikrostruktur mit Kapillarkraft gebildet ist. In diesen Ausführungsbeispiel ist die zweite Kapillarstruktur Rillen. Darauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. Auf der Oberfläche des Innenraums sind Rillen gebildet. In der zweiten Zone 112 ist die erste Kapillarstruktur 13 angeordnet.
8 zeigt das siebte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass sich die erste Kapillarstruktur 13 von der zweite Zone 112 bis die erste Zone 111 erstreckt.
Wie aus 9 ersichtlich ist, bildet die erste Zone 111 eine Verdampfungszone und die dritte Zone 113 eine Kondensationszone. Die Kondensationszone ist mit mindestens einem Kühlelement 2 verbunden. Die Verdampfungszone ist mit mindestens einer Wärmequelle 3 verbunden. Die erste Kapillarstruktur 13 ist in der zweiten Zone 112 angeordnet. Wenn die Verdampfungszone die Wärme der Wärmequelle 3 absorbiert, wird das flüssige Arbeitsfluid 121 in der Verdampfungszone in das gasförmige Arbeitsfluid 122 umgewandelt und strömt von der ersten Zone 111 (Verdampfungszone) durch die zweite Zone 112 zu der dritten Zone 113 (Kondensation). Dort wird das gasförmige Arbeitsfluid 122 kondensiert und in das flüssige Arbeitsfluid 121 zurückgewandelt. Da die erste Kapillarstruktur 13 nicht in die dritte Zone 113 (Kondensationszone) erstreckt, d. h. in der dritten Zone 113 (Kondensationszone) keine erste Kapillarstruktur 13 vorhanden ist, wird der Widerstand in der dritten Zone 113 (Kondensationszone) erheblich reduziert, wodurch das gasförmige Arbeitsfluid 122 schnell in die Kondensationszone strömen kann. Das kondensierte flüssige Arbeitsfluid 121 kann durch die erste Kapillarstruktur 13 schnell in die erste Zone 111 (Verdampfungszone) zurückfließen. Da das flüssige Arbeitsfluid 121 schnell in die erste Zone 111 (Verdampfungszone) zurückfließen kann und nicht in der dritten Zone 113 (Kondensationszone) stehenbleibt, wird die Wärmeleitwirkung erheblich erhöht.
Umgekehrt kann die erste Zone 111 eine Kondensationszone und die dritte Zone 113 eine Verdampfungszone bilden.

Claims

Wärmerohr, umfassend ein Rohr (1), das einen Innenraum (11), ein Arbeitsfluid (12) und eine erste Kapillarstruktur (13) aufweist, wobei der Innenraum (11) eine erste Zone (111), eine zweite Zone (112) und eine dritte Zone (113) enthält, die miteinander verbunden sind, wobei die erste Kapillarstruktur (13) in der zweiten Zone (112) angeordnet ist.
Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Innenraums (11) eine zweite Kapillarstruktur (14) vorgesehen ist, die durch Rillen, eine hydrophile oder hydrophobe Schicht oder eine Mikrostruktur mit Kapillarkraft gebildet ist.
Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Kapillarstruktur (13) von der zweite Zone (112) bis die erste Zone (111) oder die dritte Zone (113) erstreckt.
Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) eine glatte Innenwand besitzt.
Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Zone (111) und/oder in der dritten Zone (113) eine Beschichtung (15) vorgesehen ist.
Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kapillarstruktur (13) durch ein Sinterpulver, einen Netzkörper, einen Faserkörper oder einen porösen Körper gebildet ist.
Wärmerohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wobei der Innenraum (11) eine erste Seite (114) und eine zweite Seite (115) aufweist, die gegeneinander liegen, wobei die erste Kapillarstruktur (13) an der ersten Seite (114) angeordnet ist und einen ersten Kanal (116) bildet.
Wärmerohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) eine dritte Seite (117) und eine vierte Seite (118) aufweist, wobei die erste Kapillarstruktur (13) zwischen der dritten und vierten Seite (117, 118) angeordnet ist, mit diesen verbunden ist und einen ersten Kanal (116) und einen zweiten Kanal (119) bildet.
Wärmerohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) eine dritte Seite (117) und eine vierte Seite (118) aufweist, wobei die erste Kapillarstruktur (13) zwischen der dritten und vierten Seite (117, 118) angeordnet ist, mit diesen verbunden ist und eine Vielzahl von ersten Kanälen (116) bildet.