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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung.
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Stand der Technik
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Die elektronischen Produkte sind immer kompakter. Dadurch müssen die elektronischen Bauelemente auch verkleinert werden. Um die Betriebswärme der elektronischen Bauelemente abzuleiten, werden üblicherweise Vapor-Chamber-Kühler und Wärmerohr verwendet.
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Der Vapor-Chamber-Kühler weist ein rechteckiges Gehäuse (oder Platten). An den Innenwänden des Gehäuses ist eine Kapillarstruktur vorgesehen. Das Gehäuse wird mit einem Arbeitsfluid gefüllt und liegt mit einer Seite auf einer Wärmequelle (wie Zentraleinheit, South Bridge Chip und North Bridge Chip, Transistor, MCU oder dergleichen), um die Wärme der Wärmequelle zu absorbieren. Dadurch wird das Arbeitsfluid in der Verdampfungszone des Gehäuses verdampft. Das verdampfte gasförmige Arbeitsfluid wird in der Kondensationszone kondensiert. Das kondensierte flüssige Arbeitsfluid fließt durch Schwerkraft oder Kapillarkraft in die Verdampfungszone zurück, so dass die Wärme gleichmäßig abgeleitet werden kann.
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Die Arbeitsweise des Wärmerohrs ist gleich wie beim Vapor-Chamber-Kühler. In das Wärmerohr wird ein Metallpulver (oder ein Netz) gebracht. Durch Sintern ist an der Innenwand des Wärmerohrs eine ringförmige Kapillarstruktur gebildet. Nach dem Evakuieren des Wärmerohrs wird das Arbeitsfluid in das Wärmerohr gefüllt. Schließlich wird das Wärmerohr abgedichtet. Das verdampfte Arbeitsfluid fließt von der Verdampfungszone in die Kondensationszone. Dort wird das Arbeitsfluid kondensiert. Das kondensierte flüssige Arbeitsfluid fließt durch die Kapillarstruktur in die Verdampfungszone zurück.
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Der Vapor-Chamber-Kühler dient zu einem zweidimensionalen gleichmäßigen flächigen Wärmetransport. Das Wärmerohr dient zu einem eindimensionalen Wärmetransport (Wegtransport der Wärme). Nur das Wärmerohr oder den Vapor-Chamber-Kühler zu verwenden, ist die Kühlwirkung begrenzt. D.h. die Wärme kann nicht gleichzeitig wegtransportiert und gleichmäßig abgeleitet werden. Daher ist die Kühleffizienz schlecht.
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Aus diesem Grund zielt der Erfinder darauf ab, die obengenannten Nachteile der herkömmlichen Lösungen zu beseitigen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, wobei ein Rohr zwischen einem ersten und zweiten Gehäuse die beiden Gehäuse stützt und mit den beiden Gehäusen verbunden ist, wodurch zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse und dem Rohr kein Wärmewiderstand vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, wobei die Kapillarstruktur im Rohr mit der ersten und zweiten Kapillarstruktur im ersten und zweiten Gehäuse verbunden ist, wodurch das kondensierte Arbeitsfluid durch die Kapillarkraft und die Schwerkraft zurückfließen kann, so dass der Kreislauf des Arbeitsfluids verbessert wird und die Kühleffizienz erhöht wird.
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Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, wobei eine erste und zweite Kühlrippengruppe vorgesehen sind, wodurch die Wärme des ersten und zweiten Gehäuses und des Rohrs schnell in die Luft abgeleitet werden kann.
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Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung gelöst, die umfasst: ein erstes Gehäuse, das einen ersten Hohlraum und mindestens ein erstes Loch aufweist, wobei im ersten Hohlraum eine erste Kapillarstruktur vorgesehen ist, wobei das erste Loch mit dem ersten Hohlraum verbunden ist; zweites Gehäuse, das einen zweiten Hohlraum und mindestens ein zweites Loch aufweist, wobei im zweiten Hohlraum eine zweite Kapillarstruktur vorgesehen ist, wobei das zweite Loch mit dem zweiten Hohlraum verbunden ist; mindestens ein Rohr, das eine Rohrwand, einen ersten Erstreckungsteil und einen zweiten Erstreckungsteil aufweist, wobei der erste Erstreckungsteil eine erste Öffnung und erste Kerben besitzt, wobei der zweite Erstreckungsteil eine zweite Öffnung und zweite Kerben besitzt, wobei der erste Erstreckungsteil durch das erste Loch in den ersten Hohlraum und der zweite Erstreckungsteil durch das zweite Loch in den zweiten Hohlraum gesteckt wird, wobei in der Rohrwand ein Kanal gebildet und eine Kapillarstruktur vorgesehen ist; und ein Arbeitsfluid, das in den ersten und zweiten Hohlraum und den Kanal des Rohrs gefüllt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4 eine vergrößerte Darstellung A des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5 eine vergrößerte Darstellung B des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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6 eine Explosionsdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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7 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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8 eine vergrößerte Darstellung C des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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9 eine vergrößerte Darstellung D des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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10 eine perspektivische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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11 eine perspektivische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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12 eine perspektivische Darstellung des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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13 eine Schnittdarstellung des fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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14 eine Schnittdarstellung des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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15 eine weitere Schnittdarstellung des sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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16 eine Schnittdarstellung des siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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17 eine weitere Schnittdarstellung des siebten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
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Wege zur Ausführung der Erfindung
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen.
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Die 1, 2, 3, 4 und 5 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, die ein erstes Gehäuse 100, ein zweites Gehäuse 200, mindestens ein Rohr 300 und ein Arbeitsfluid 400 umfasst.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das erste und zweite Gehäuse 100, 200 durch Vapor-Chamber-Kühler gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt.
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Das erste Gehäuse 100 weist einen ersten Hohlraum 110 und mindestens ein erstes Loch 101 auf. Der erste Hohlraum 110 ist durch eine erste Oberplatte 105 und eine erste Unterplatte 103 gebildet. Im ersten Hohlraum 110 ist eine erste Kapillarstruktur 111 vorgesehen. Die erste Kapillarstruktur 111 ist an den Innenwänden des ersten Hohlraums 110 gebildet. Die erste Kapillarstruktur 111 ist vorzugsweise durch gesintertes Pulver gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis kann sie auch durch Netz, Faserkörper, Gewebe, Rillen oder deren Kombination gebildet sein. Das erste Loch 101 ist an der ersten Oberplatte 105 angebracht und ist mit dem ersten Hohlraum 110 verbunden. Im vorliegenden Ausführung ist ein erstes Loch 101 vorgesehen. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis können mehr als ein erstes Loch 101 vorgesehen sein.
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Das zweite Gehäuse 200 weist einen zweiten Hohlraum 210 und mindestens ein zweites Loch 201 auf. Der zweite Hohlraum 210 ist durch eine zweite Oberplatte 205 und eine zweite Unterplatte 203 gebildet. Im zweiten Hohlraum 210 ist eine zweite Kapillarstruktur 211 vorgesehen. Die zweite Kapillarstruktur 211 ist an den Innenwänden des zweiten Hohlraums 210 gebildet. Die zweite Kapillarstruktur 211 ist vorzugsweise durch gesintertes Pulver gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis kann sie auch durch Netz, Faserkörper, Gewebe, Rillen oder deren Kombination gebildet sein. Das zweite Loch 201 ist an der zweiten Unterplatte 203 angebracht und ist mit dem zweiten Hohlraum 210 verbunden. Im vorliegenden Ausführung ist ein zweites Loch 201 vorgesehen. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis können mehr als ein zweites Loch 201 vorgesehen sein.
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Das Rohr 300 weist eine Rohrwand 310, einen ersten Erstreckungsteil 320 und einen zweiten Erstreckungsteil 330 auf. Das Rohr 300 ist vorzugsweise ein Wärmerohr. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Der erste Erstreckungsteil 320 besitzt eine erste Öffnung 322 und erste Kerben 324 und wird in den ersten Hohlraum 110 gesteckt. Der zweite Erstreckungsteil 330 besitzt eine zweite Öffnung 332 und zweite Kerben 334 und wird in den zweiten Hohlraum 210 gesteckt. In der Rohrwand 310 ist ein Kanal 311 gebildet und eine Kapillarstruktur 312 vorgesehen. Der Kanal des Rohrs 311 befindet sich zwischen der ersten und zweiten Öffnung 322, 332. Die Kapillarstruktur des Rohrs 312 ist an der Innenseite 311a des Kanals des Rohrs 311 gebildet. Die Kapillarstruktur des Rohrs 312 ist vorzugsweise durch gesintertes Pulver gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis kann sie auch durch Netz, Faserkörper, Gewebe, Rillen oder deren Kombination gebildet sein.
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Das Arbeitsfluid 400 wird in den ersten und zweiten Hohlraum 110, 210 und den Kanal des Rohrs 311 gefüllt. Das Arbeitsfluid ist vorzugsweise Reinwasser oder Methan. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Das erste und zweite Gehäuse 100, 200 sind mit dem Rohr 300 verbunden. Der erste und zweite Hohlraum 110, 210 sind mit dem Kanal des Rohrs 311 verbunden, wodurch zwischen dem ersten und zweiten Gehäuse 100, 200 und dem Rohr 300 kein Wärmewiderstand vorhanden ist. Der erste Erstreckungsteil 320 wird durch das erste Loch 101 in den ersten Hohlraum 110 gesteckt, wobei die erste Öffnung 322 direkt auf der ersten Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 aufliegt. Der zweite Erstreckungsteil 330 wird durch das zweite Loch 201 in den zweiten Hohlraum 210 gesteckt, wobei die zweite Öffnung 332 direkt auf der zweiten Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 aufliegt. D.h. der erste und zweite Erstreckungsteil 310, 320 befinden sich in dem ersten und zweiten Loch 101, 201 und erstrecken sich bis die erste Unterplatte 103 und die zweite Oberplatte 205, wodurch die erste Öffnung 322 mit der ersten Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 und die zweite Öffnung 332 mit der zweiten Oberplatte 205 verbunden ist. Die Rohrwand 310 liegt dicht an der Innenseite des ersten und zweiten Loches 101, 201 an. Der erste und zweite Erstreckungsteil 310, 320 sind jeweils ein Teil der Rohrwand 310 und besitzen eine Innenseite 311a, die auch die Innenseite 311a der Rohrwand 310 ist. Die ersten und zweiten Kerben 324, 344 gehen durch die Rohrwand 310 durch. Die ersten Kerben 324 sind mit dem ersten Hohlraum 110 verbunden. Die zweiten Kerben 344 sind mit dem zweiten Hohlraum 210 verbunden. Der Kanal des Rohrs 311 sind durch die ersten und zweiten Kerben 324, 344 mit dem ersten und zweiten Hohlraum 110, 210 verbunden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind fünf erste und zweite Kerben 324, 344 vorgesehen. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt.
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Die Kapillarstruktur des Rohrs 312 ist mit der ersten und zweiten Kapillarstruktur 111, 211 verbunden. Wie aus den 4 und 5 ersichtlich ist, ist die Kapillarstruktur des Rohrs 312 an der Innenseite 311a der Rohrwand 310 in der ersten und zweiten Öffnung 322, 332 des ersten und zweiten Erstreckungsteils 320, 330 mit der ersten und zweiten Kapillarstruktur 111, 211 auf der ersten Unterplatte 103 und der zweiten Oberplatte 205 des ersten und zweiten Gehäuses 100, 200 verbunden. Die erste und zweite Kapillarstruktur 111, 211 und die Kapillarstruktur des Rohrs 312 sind poröse Strukturen und können eine Kapillarkraft erzeugen. Das kondensierte Arbeitsfluid 400 kann durch die Kapillarkraft und die Schwerkraft von der zweiten Kapillarstruktur 211 durch die Kapillarstruktur des Rohrs 312 in die erste Kapillarstruktur 111 und den ersten Hohlraum 110 zurückfließen.
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Die Kapillarstruktur des Rohrs 312 ist mit der ersten und zweiten Kapillarstruktur 111, 211 verbunden. Das im ersten Hohlraum oder im zweiten Hohlraum 210 kondensierte Arbeitsfluid kann durch die Kapillarkraft der Kapillarstruktur des Rohrs 312 und die Schwerkraft schnell in die erste oder zweite Kapillarstruktur 111, 211 in dem ersten Hohlraum 110 oder dem zweiten Hohlraum 210 zurückfließen, wodurch die Kühleffizienz erhöht wird und der Kreislauf des Arbeitsfluid verbessert wird.
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Wenn die erste Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 auf einer ersten Wärmequelle 500 (wie Zentraleinheit, MCU oder dergleichen) liegt, absorbiert die erste Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 die Wärme der ersten Wärmequellen 500, wodurch das Arbeitsfluid 400 in der ersten Kapillarstruktur 111 an der Innenseite 112 der ersten Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 verdampft. Das verdampfte (gasförmige) Arbeitsfluid fließt in Richtung der ersten Oberplatte 105. Ein anderer Teil des Arbeitsfluids fließt durch die erste Öffnung 322 des Rohrs 300 in den Kanal des Rohrs 311 und dann durch den Kanal des Rohrs 311 in den zweiten Hohlraum 210 des zweiten Gehäuses 200. Das verdampfte Arbeitsfluid wird auf der ersten Oberplatte 105 des ersten Gehäuses 100, in der Rohrwand 310 und auf der zweiten Oberplatte 205 und der zweiten Unterplatte 203 kondensiert. Das auf der zweiten Oberplatte 205 und der zweiten Unterplatte 203 und in der Rohrwand 310 kondensierte (flüssige) Arbeitsfluid fließt durch die Kapillarkraft der zweiten Kapillarstruktur 211 und der Kapillarstruktur des Rohrs 312 und die Schwerkraft schnell in die erste Kapillarstruktur 111 auf der ersten Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 zurück. Dadurch kann das Arbeitsfluid 400 in dem ersten Hohlraum 110, dem Kanal des Rohrs 311 und dem zweiten Hohlraum 210 kontinuierlich zirkulieren, so dass eine bessere Kühlwirkung erreicht wird.
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Das erste Gehäuse 100 weist mindesten einen ersten Kragen 113 um das erste Loch 101 auf, der sich von der ersten Oberplatte 105 nach oben erstreckt. Die Innenseite des ersten Loches 101 und die Innenseite des ersten Kragens 113 fluchten miteinander und liegen an dem ersten Erstreckungsteil 320 an. Das zweite Gehäuse 200 weist mindesten einen zweiten Kragen 213 um das zweite Loch 201, der sich von der zweiten Unterplatte 203 nach unten erstreckt. Die Innenseite des zweiten Loches 201 und die Innenseite des zweiten Kragens 113 fluchten miteinander und liegen an dem zweiten Erstreckungsteil 330 an. Durch den ersten und zweiten Flansch 113, 213 wird die Verbindungsfläche mit dem Rohr 300 vergrößert, damit das Rohr 300 stabil mit dem ersten und zweiten Gehäuse 100, 200 verbunden werden kann.
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Die 6, 7, 8 und 9 zeigen in Verbindung mit 1 das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass nur eine erste und zweite 324, 344 vorgesehen sind, die mit dem Kanal des Rohrs 311 verbunden sind.
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10 zeigt in Verbindung mit den 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass auf der zweiten Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 eine zweite Wärmequelle 600 angeordnet ist, wobei das verdampfte Arbeitsfluid im ersten Hohlraum 110 kondensiert wird. Es ist auch möglich, dass die erste Unterplatte 103 des ersten Gehäuses 100 und die zweite Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 jeweils auf einer Wärmequelle 500, 600 liegen (nicht dargestellt).
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11 zeigt in Verbindung mit den 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass zwischen dem ersten Gehäuse 100, dem zweiten Gehäuse 200 und dem Rohr 300 ein Aufnahmeraum 700 gebildet ist, in dem eine erste Kühlrippengruppe 800 angeordnet ist. Die erste Kühlrippengruppe 800 ist mit der ersten Oberplatte 105 des ersten Gehäuses 100, der Außenseite der Rohrwand 310 und der zweiten Unterplatte 203 des zweiten Gehäuses 200 verbunden und dient zur Vergrößerung der Kontaktfläche mit der Luft, wodurch die Wärme der ersten Oberplatte 105 des ersten Gehäuses 100, der Rohrwand 310 und der zweiten Unterplatte 203 des zweiten Gehäuses 200 schnell in die Luft abgeleitet werden kann, so dass die Kondensationswirkung des ersten und zweiten Gehäuses 100, 200 verbessert wird.
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12 und 13 zeigen in Verbindung mit den 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 das fünfte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem vierten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass, wenn auf der zweiten Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 keine zweite Wärmequelle 600 liegt, auf der zweiten Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 eine zweite Kühlrippengruppe 900 angeordnet sein kann, die mit der Außenseite der zweiten Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 verbunden ist, um die Kontaktfläche mit der Luft zu vergrößern, wodurch die Wärme der zweiten Oberplatte 205 des zweiten Gehäuses 200 schnell in die Luft abgeleitet werden kann, so dass die Kondensationswirkung des ersten und zweiten Gehäuses 100, 200 verbessert wird.
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Die 14 und 15 zeigen in Verbindung mit den 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12 und 13 das sechste Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass die Innenseite 311a des Rohrs 300 eine Vielzahl von Vorsprüngen 311b bildet, die sich in der Axialrichtung erstrecken. Zwischen den Vorsprüngen 311b sind Nuten 311c gebildet. Wie aus 14 ersichtlich ist, sind die Vorsprünge 311b gleich beabstandet gereiht. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Die Vorsprünge 311b können auch nicht gleich beanstandet gereiht werden. Die Kapillarstruktur des Rohrs 312 ist auf den Vorsprüngen 311b und den Nuten 311c gebildet. Durch die Vorsprünge 311b und die Nuten 311c wird die Fläche der Innenseite 311a vergrößert, wodurch die Porenzahl der Kapillarstruktur des Rohrs 312 auch erhöht wird. Dadurch wird der Kreislauf des Arbeitsfluids 400 in dem ersten Hohlraum 110, dem Kanal des Rohrs 311 und dem zweiten Hohlraum 210 beschleunigt, so dass die Kühlwirkung erhöht wird.
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Die 16 und 17 zeigen in Verbindung mit den 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 14 und 15 das siebte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass im Kanal des Rohrs 311 ein Stab 31 vorgesehen ist. Der Stab 31 weist ein erstes Ende 313a und ein zweites Ende 313b auf. Das erste Ende 313a und das zweite Ende 313b befinden sich im ersten und zweiten Hohlraum 110, 210 und sind mit der ersten Unterplatte 103 und der zweiten Oberplatte 205 des ersten und zweiten Gehäuses 100, 200 verbunden. An der Außenseite des Stabs 313 ist eine dritte Kapillarstruktur 313c vorgesehen. Die dritte Kapillarstruktur 313c ist vorzugsweise durch gesintertes Pulver gebildet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. In der Praxis kann sie durch Netz, Faserkörper, Gewebe, Rillen oder deren Kombination gebildet sein. Die dritte Kapillarstruktur 313c ist mit der ersten und zweiten Kapillarstruktur 111, 211 verbunden. Das Arbeitsfluid 400 kann neben der ersten und zweiten Kapillarstruktur 111, 211 auch durch die dritte Kapillarstruktur 313c zurückfließen. Dadurch wird der Kreislauf des Arbeitsfluids 400 in dem ersten Hohlraum 110, dem Kanal des Rohrs 311 und dem zweiten Hohlraum 210 beschleunigt, so dass die Kühlwirkung erhöht wird.
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Daher weist die Erfindung folgende Vorteile auf:
- 1. Kein Wärmewiderstand zwischen dem ersten Gehäuse, dem zweiten Gehäuse und dem Rohr;
- 2. Reduzierung der Herstellungskosten;
- 3. Erhöhung der Kühleffizienz;
- 4. Verbesserung des Kreislaufs des Arbeitsfluids;
- 5. Beschleunigung der Ableitung der Wärme.
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Die vorstehende Beschreibung stellt nur die bevorzugten Ausführungsbeispiele 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.
