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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine kombinierte 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 flächigen Wärmetransport (großflächige gleichmäßige Kühlwirkung). Das Wärmerohr dient zu einem eindimensionalen Wärmetransport (Wegtransport der Wärme).
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Wenn nur das Wärmerohr oder der Vapor-Chamber-Kühler verwendet wird, ist die Kühlwirkung begrenzt. Daher zielt der Erfinder darauf ab, das Wärmerohr und der Vapor-Chamber-Kühler miteinander zu kombinieren, um die Kühleffizienz zu erhöhen.
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Aufgabe der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kühlvorrichtung zu schaffen, wobei ein zweites Gehäuse durch eine Vielzahl von ersten Wärmerohren mit einer Vielzahl von dritten Gehäusen verbunden ist, wobei mindestens ein erstes Gehäuse durch mindestens ein zweites Wärmerohr, das durch das zweite Gehäuse geführt wird, mit den dritten Gehäusen verbunden ist, wodurch das Arbeitsfluid in den dritten Gehäusen durch die ersten Wärmerohre in das zweite Gehäuse und durch das zweite Wärmerohr in das erste Gehäuse fließen kann.
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Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kühlvorrichtung zu schaffen, wobei sich das erste Gehäuse über dem zweiten Gehäuse befindet, wobei sich das zweite Gehäuse über den dritten Gehäusen befindet, wobei die dritten Gehäuse jeweils durch ein erstes Wärmerohr mit dem zweiten Wärmerohr und durch ein zweites Wärmerohr mit dem ersten Gehäuse verbunden sind, wodurch das verdampfte Arbeitsfluid in den dritten Gehäusen durch die ersten Wärmerohre und das zweite Wärmerohr in das erste und zweite Gehäuse fließen und nach der Kondensation durch die Schwerkraft und die Kapillarkraft in die dritten Gehäuse zurückfließen kann. Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kühlvorrichtung zu schaffen, die eine bessere Kühleffizienz aufweist.
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Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kühlvorrichtung zu schaffen, die die Kühlfläche vergrößert.
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Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, eine kombinierte Kühlvorrichtung zu schaffen, wobei an der Rohrwand des ersten Wärmerohrs eine Vielzahl von ersten Rippen und Nuten und an der Rohrwand des zweiten Wärmerohrs eine Vielzahl von zweiten Rippen und Nuten gebildet sind, wobei die Kapillarstrukturen des ersten und zweiten Wärmerohrs auf den Rippen und Nuten gebildet sind, wodurch die Fläche der Kapillarstrukturen vergrößert wird.
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße kombinierte Kühlvorrichtung gelöst, die umfasst: mindestens ein erstes Gehäuse, das einen Hohlraum und mindestens ein erstes Loch aufweist, das mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses verbunden ist, wobei im Hohlraum des ersten Gehäuses eine Kapillarstruktur des ersten Gehäuses vorgesehen ist, wobei die innere Oberseite des Hohlraums des ersten Gehäuses dem ersten Loch gegenüberliegt; ein zweites Gehäuse, das einen Hohlraum, mindestens ein zweites Loch und eine Vielzahl von dritten Löchern aufweist, wobei das zweite Loch und die dritten Löcher mit dem Hohlraum des zweiten Gehäuses verbunden ist, wobei im Hohlraum des zweiten Gehäuses eine Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses vorgesehen ist; eine Vielzahl von dritten Gehäusen, die jeweils einen Hohlraum und mindestens ein viertes Loch aufweist, das mit dem Hohlraum des dritten Gehäuses verbunden ist, wobei im Hohlraum des dritten Gehäuses ein Arbeitsfluid und eine Kapillarstruktur des dritten Gehäuses vorhanden sind, wobei der Hohlraum des dritten Gehäuses eine innere Unterseite besitzt, die dem vierten Loch zugewandt ist; eine Vielzahl von ersten Wärmerohren, die jeweils einen Kanal des ersten Wärmerohrs aufweisen, wobei die beiden Enden des ersten Wärmerohrs in das dritte Loch des zweiten Gehäuses und in das vierte Loch des dritten Gehäuses gesteckt werden, wodurch der Kanal des ersten Wärmerohrs mit dem Hohlraum des zweiten Gehäuses und dem Hohlraum des dritten Gehäuses verbunden ist, wobei im Kanal des ersten Wärmerohrs eine Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs vorgesehen ist, die mit der Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses und der Kapillarstruktur des dritten Gehäuses verbunden ist; und mindestens ein Wärmerohr, das einen Kanal des zweiten Wärmerohrs aufweist, wobei ein Ende des zweiten Wärmerohrs in das erste Loch des ersten Gehäuses gesteckt wird, wobei das andere Ende des zweiten Wärmerohrs durch das zweite Loch des zweiten Gehäuses und den Kanal des ersten Wärmerohrs in den Hohlraum des dritten Gehäuses gesteckt wird, wodurch der Kanal des zweiten Wärmerohrs mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses und dem Hohlraum des dritten Gehäuses verbunden ist, wobei im Kanal des zweiten Wärmerohrs eine Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs vorgesehen ist, die mit der Kapillarstruktur des ersten Gehäuses und der Kapillarstruktur des dritten Gehäuses verbunden ist.
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Die erste obere Platte des ersten Gehäuses definiert eine Kühlfläche, die zweite obere Platte des zweiten Gehäuses definiert eine Kühlfläche und die dritte untere Platte jedes dritten Gehäuses definiert eine Wärmeaufnahmefläche, wobei die Kühlfläche des ersten Gehäuses größer oder gleich wie die Wärmeaufnahmefläche des dritten Gehäuses ist, wobei die Kühlfläche des zweiten Gehäuses größer als die Wärmeaufnahmefläche jedes dritten Gehäuses ist.
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Oder die erste obere Platte des ersten Gehäuses definiert eine Kühlfläche, die zweite obere Platte des zweiten Gehäuses definiert eine Kühlfläche und die dritte untere Platte jedes dritten Gehäuses definiert eine Wärmeaufnahmefläche, wobei die Kühlfläche des zweiten Gehäuses größer als die Summe der Wärmeaufnahmefläche der dritten Gehäuse ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A eine Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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1B eine weitere Explosionsdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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2 eine perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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3 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4A eine Draufsicht des ersten und zweiten Wärmerohrs des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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4B eine Schnittdarstellung des ersten und zweiten Wärmerohrs des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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5 eine weitere perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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6 eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit dem Kühlkörper,
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7 eine Schnittdarstellung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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8A eine Explosionsdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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8B eine weitere Explosionsdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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9A eine perspektivische Darstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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9B eine Schnittdarstellung des dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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10A eine Explosionsdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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10B eine weitere Explosionsdarstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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11A eine perspektivische Darstellung des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
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11B eine Schnittdarstellung des vierten 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 1A, 1B und 2 zeigen das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung, die mindestens ein erstes Gehäuse 11, ein zweites Gehäuse 12, eine Vielzahl von dritten Gehäusen 13, eine Vielzahl von ersten Wärmerohren 14 und mindestens ein zweites Wärmerohr 15 umfasst. Das erste Gehäuse 11 befindet sich über dem zweiten Gehäuse 12. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei dritte Gehäuse 13 vorgesehen, die unter dem zweiten Gehäuse 12 angeordnet sind und nebeneinander liegen. Das erste Gehäuse 11, das zweite Gehäuse 12 und die dritten Gehäuse 13 sind aus Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie Gold, Silber, Kupfer oder deren Legerierung, hergestellt. Das erste Gehäuse 11, das zweite Gehäuse 12 und die dritten Gehäuse 11, 12, 13 sind durch Vapor-Chamber-Kühler gebildet. Im anderen Ausführungsbeispiel ist die Anzahl des ersten Gehäuses 11 nicht auf eins beschränkt. In 5 befinden sich zwei erste Gehäuse 11 über dem zweiten Gehäuse 12, die mit den beiden dritten Gehäuse 13 unter dem zweiten Gehäuse 12 fluchten. Die beiden ersten Gehäuse 11 sind jeweils durch ein zweites Wärmerohr 15, das durch das zweite Wärmerohr 12 geführt wird, mit den beiden zweiten Gehäusen 13 verbunden.
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Das erste Gehäuse 11 weist einen Hohlraum 111, eine erste untere Platte 113, eine erste obere Platte 112 und mindestens ein erstes Loch 114 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das erste Gehäuse zwei erste Löcher 114, die sich auf der ersten unteren Platte 113 befinden und mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses 111 verbunden sind. Im Hohlraum des ersten Gehäuses 111 ist eine Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 vorgesehen. Der Hohlraum des ersten Gehäuses 111 besitzt eine innere Oberseite 1111, die den ersten Löchern 114 gegenüberliegt. Die Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 befindet sich an den Innenwänden des Hohlraum des ersten Gehäuses 111. Die innere Oberseite 1111 ist den ersten Löchern 114 zugewandt. Die erste obere Platte 112 dient zur Kühlung und definiert eine Kühlfläche. Die Kühlfläche des ersten Gehäuses 11 entspricht der Fläche der ersten oberen Platte 112. In der Figur ist die erste obere Platte 112 rechteckig und hat eine Fläche von Länge x Breite der ersten oberen Platte 112. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die erste obere Platte 112 rund und hat eine Fläche von dem Quadrat des Radius der ersten oberen Platte 112 × 3,14.
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Das zweite Gehäuse 12 weist einen Hohlraum 121, eine zweite untere Platte 123, eine zweite obere Platte 122 und mindestens ein zweites Loch 124 und eine Vielzahl von dritten Löchern 125 auf. Die zweite obere Platte 122 liegt der ersten unteren Platte 113 des ersten Gehäuses 11 gegenüber. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das zweite Gehäuse zwei zweite Löcher 124, die sich auf der zweiten oberen Platte 122 befinden und mit dem Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 verbunden sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das zweite Gehäuse zwei dritte Löcher 125, die sich auf der zweiten unteren Platte 123 befinden und mit dem Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 verbunden sind. Im Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 ist eine Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses 126 vorgesehen. Die Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses 126 befindet sich an den Innenwänden des Hohlraum des zweiten Gehäuses 121. Die zweite obere Platte 122 dient zur Kühlung und definiert eine Kühlfläche. Die Kühlfläche des zweiten Gehäuses 12 entspricht der Fläche der zweiten oberen Platte 122. In der Figur ist die zweite obere Platte 122 rechteckig und hat eine Fläche von Länge x Breite der zweiten oberen Platte 122. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die zweite obere Platte 122 rund und hat eine Fläche von dem Quadrat des Radius der zweiten oberen Platte 122 × 3,14. Der Durchmesser der zweiten Löcher 124 entspricht dem Durchmesser der ersten Löcher 114. Der Durchmesser der zweiten Löcher 124 ist kleiner als der Durchmesser der dritten Löcher 125.
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Jedes dritte Gehäuse 13 weist einen Hohlraum 131, eine dritte untere Platte 133, eine dritte obere Platte 132 und mindestens ein viertes Loch 134. Die dritte obere Platte 132 ist der zweiten unteren Platte 123 des zweiten Gehäuses 12 zugewandt. Das vierte Loch befindet sich auf der dritten oberen Platte 132 und ist mit dem Hohlraum des dritten Gehäuses 131 verbunden. Im Hohlraum des dritten Gehäuses 131 sind ein Arbeitsfluid 135 (wie Reinwasser, Alkohol oder Keton) und eine Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 vorhanden. Die Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 befindet sich an den Innenwänden des Hohlraums des dritten Gehäuses 131. Der Hohlraum des dritten Gehäuses 131 besitzt eine innere Unterseite 1311, die dem vierten Loch 134 zugewandt ist. Jedes dritte Gehäuse 13 ist durch ein erstes Wärmerohr 14 mit dem zweiten Gehäuse 12 verbunden, wodurch der Hohlraum des dritten Gehäuses 131 durch das erste Wärmerohr 14 mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses 111 verbunden ist. Die dritte untere Platte 133 dient zum Absorbieren der Wärme und definiert eine Wärmeaufnahmefläche. Die Wärmeaufnahmefläche entspricht der Fläche der dritten unteren Platte 133. In der Figur ist die dritte untere Platte 133 rechteckig und hat eine Fläche von Länge x Breite der dritten unteren Platte 133. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die dritte untere Platte 133 rund und hat eine Fläche von dem Quadrat des Radius der dritten unteren Platte 133 × 3,14. Der Durchmesser des vierten Loches 134 entspricht dem Durchmesser der dritten Löcher 125. Der Durchmesser des vierten Loches 134 ist größer als der Durchmesser der ersten und zweiten Löcher 114, 124.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kühlfläche des ersten Gehäuses 11 größer oder gleich wie die Wärmeaufnahmefläche des dritten Gehäuses 13. Die Kühlfläche des zweiten Gehäuses 12 ist größer als die Wärmeaufnahmefläche jedes dritten Gehäuses 13. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Kühlfläche des zweiten Gehäuses 12 größer als die Summe der Wärmeaufnahmefläche der dritten Gehäuse 13.
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Jedes Wärmerohr 14 weist eine erste Rohrwand 141, einen ersten Erstreckungsteil 142, der eine erste Öffnung 1421 besitzt, und einen zweiten Erstreckungsteil 143 auf, der eine zweite Öffnung 1431 besitzt. In der ersten Rohrwand 141 ist ein Kanal des ersten Wärmerohrs 144 gebildet. Eine Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 ist im Kanal des ersten Wärmerohrs 144 angeordnet und befindet sich zwischen der ersten Öffnung 1421 und der zweiten Öffnung 1431. Die erste und zweite Öffnung 1421, 1422 befinden sich an den beiden Enden des ersten Wärmerohrs 14 (am vorderen und hinteren Ende). Die beiden Enden des ersten Wärmerohrs 14 werden in das dritte Loch 125 des zweiten Gehäuses 12 und in das vierte Loch 134 des dritten Gehäuses 13 gesteckt. D.h. der erste Erstreckungsteil 142 des ersten Wärmerohrs 14 wird durch das dritte Loch 125 in den Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 gesteckt, wobei die erste Öffnung 1421 auf der inneren Oberseite 1211 des Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 aufliegt, wodurch die Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 in der ersten Öffnung 1421 mit der Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses 126 auf der inneren Oberseite 1211 des Hohlraums des zweiten Gehäuses 121 in Kontakt steht.
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Der zweite Erstreckungsteil 143 des ersten Wärmerohrs 14 wird durch das vierte Loch 134 in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 gesteckt, wobei die zweite Öffnung 1431 auf der inneren Unterseite 1311 des Hohlraums des dritten Gehäuses 131 aufliegt, wodurch die Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 in der zweiten Öffnung 1431 mit der Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 auf der inneren Unterseite 1311 in Kontakt steht. Der erste Erstreckungsteil 142 und der zweite Erstreckungsteil 143 des ersten Wärmerohrs 14 bilden die ersten Kerben 1422 und die zweiten Kerben 1432, die durch die erste Rohrwand 141 durchgehen. Der Kanal des ersten Wärmerohrs 144 ist durch die ersten Kerben 1422 und die zweiten Kerben 1432 mit dem Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 und dem Hohlraum des dritten Gehäuses 131 verbunden.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, besitzt die erste Rohrwand 141 des ersten Wärmerohrs 14 eine erste Innenfläche 1411, die dem Kanal des ersten Wärmerohrs 144 zugewandt ist. Die erste Innenfläche 1411 ist eine glatte Ringfläche. Die Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 befindet sich auf der ersten Innenfläche 1411. In einem anderen Ausführungsform in den 4A und 4B bildet die erste Innenfläche 1411 eine Vielzahl von ersten Rippen 1412, die beabstandet angeordnet sind. Zwischen den ersten Rippen 1412 sind die ersten Nuten 1413 gebildet. Die ersten Rippen 1412 und die ersten Nuten 1413 erstrecken sich abwechselnd in der Längenrichtung des ersten Wärmerohrs 14. Die Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 ist auf den ersten Rippen 1412 und den ersten Nuten 1413 gebildet, wodurch die Fläche der Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 vergrößert wird.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei zweite Wärmerohr 15 vorgesehen. Jedes zweite Wärmerohr 15 ist an einem Ende mit dem ersten Gehäuse 11 verbunden. Das andere Ende des zweiten Wärmerohrs 15 wird durch das zweite Gehäuse 12 und das ersten Wärmerohr geführt und ragt in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 ein und ist somit mit dem dritten Gehäuse 13 verbunden. Jedes zweite Wärmerohr 15 weist eine zweite Rohrwand 151, einen dritten Erstreckungsteil 152, der eine dritte Öffnung 1521 besitzt, und einen vierten Erstreckungsteil 153 auf, der eine vierte Öffnung 1531 besitzt. In der zweiten Rohrwand 151 ist ein Kanal des zweiten Wärmerohrs 154 gebildet. Eine Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 ist im Kanal des ersten Wärmerohrs 154 angeordnet und befindet sich zwischen der dritten Öffnung 1521 und der vierten Öffnung 1531. Die dritte und vierte Öffnung 1521, 1522 befinden sich an den beiden Enden des zweiten Wärmerohrs 15 (am vorderen und hinteren Ende). Ein Ende des zweiten Wärmerohrs 15 wird in das erste Loch 114 des ersten Gehäuses 11 gesteckt. Das andere Ende des zweiten Wärmerohrs 15 wird durch das zweite Loch 123 des zweiten Gehäuses 12 und den Kanal des ersten Wärmerohrs 144 in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 gesteckt. D.h. der dritte Erstreckungsteil 152 des zweiten Wärmerohrs 15 wird durch das erste Loch 114 in den Hohlraum des ersten Gehäuses 111 gesteckt, wobei die dritte Öffnung 1521 auf der inneren Oberseite 1111 des Hohlraums des ersten Gehäuses 111 aufliegt, wodurch die Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 155 in der dritten Öffnung 1521 mit der Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 auf der inneren Oberseite 1111 des Hohlraums des ersten Gehäuses 111 in Kontakt steht.
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Der vierte Erstreckungsteil 153 des zweiten Wärmerohrs 15 wird durch das zweite Loch 124 und den Kanal des ersten Wärmerohrs 14 geführt und ragt in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 ein, wobei die vierte Öffnung 1531 auf der inneren Unterseite 1311 des Hohlraums des dritten Gehäuses 131 aufliegt, wodurch die Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 in der dritten Öffnung 1431 mit der Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 auf der inneren Unterseite 1311 in Kontakt steht. Der dritte Erstreckungsteil 152 und der vierte Erstreckungsteil 153 des zweiten Wärmerohrs 15 bilden die dritten Kerben 1522 und die vierten Kerben 1532, die durch die zweite Rohrwand 151 durchgehen. Der Kanal des zweiten Wärmerohrs 154 ist durch die dritten Kerben 1522 und die vierten Kerben 1532 mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses 111 und dem Hohlraum des dritten Gehäuses 131 verbunden.
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Die beiden Enden des ersten Wärmerohrs 14 liegen auf der inneren Oberseite 1211 des zweiten Gehäuses 12 und der inneren Unterseite 1311 des dritten Gehäuses 13 auf. Die beiden Enden des zweiten Wärmerohrs 15 liegen auf der inneren Oberseite 1111 des ersten Gehäuses 11 und der inneren Unterseite 1311 des dritten Gehäuses 13 auf, wodurch eine Stützung für den Hohlraum des ersten, zweiten und dritten Gehäuses 111, 121, 131 erreicht wird, so dass eine Stützstruktur des herkömmlichen Vapor-Chamber-Kühlers nicht erforderlich ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist über dem zweiten Gehäuse 12 nur ein erstes Gehäuse 11 angeordnet. Darauf ist die Erfindung nicht beschränkt. Im anderen Ausführungsbeispiel können über dem zweiten Gehäuse 12 mehrere erste Gehäuse 11 vorgesehen sein, die durch die zweiten Wärmerohre 15 verbunden sind. Wenn über dem zweiten Gehäuse 12 zwei erste Gehäuse 11 vorgesehen sein, ist das untere erste Gehäuse 11 mit einem zweiten Wärmerohr 15 verbunden, das durch das zweite Gehäuse 12 und den Kanal des ersten Wärmerohrs 14 geführt wird und sich bis die innere Unterseite 1311 des Hohlraums des dritten Gehäuses 131 erstreckt. Das obere Gehäuse 11 ist mit einem weiteren zweiten Wärmerohr 15 verbunden, das durch den Hohlraum des ersten Gehäuses 111 des unteren ersten Gehäuses 11 geführt wird und sich bis die innere Unterseite 1311 des Hohlraums des dritten Gehäuses 131 erstreckt.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, besitzt die zweite Rohrwand 151 des zweiten Wärmerohrs 15 eine zweite Innenfläche 1511, die dem Kanal des zweiten Wärmerohrs 154 zugewandt ist. Die zweite Innenfläche 1511 ist eine glatte Ringfläche. Die Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 befindet sich auf der zweiten Innenfläche 1511. In einem anderen Ausführungsbeispiel in den 4A und 4B bildet die zweite Innenfläche 1511 eine Vielzahl von zweiten Rippen 1512, die beabstandet angeordnet sind. Zwischen den zweiten Rippen 1512 sind die zweiten Nuten 1513 gebildet. Die zweiten Rippen 1512 und die zweiten Nuten 1513 erstrecken sich abwechselnd in der Längenrichtung des zweiten Wärmerohrs 15. Die Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 ist auf den zweiten Rippen 1512 und den zweiten Nuten 1513 gebildet, wodurch die Fläche der Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 vergrößert wird.
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Die Kapillarstruktur des ersten, zweiten und dritten Gehäuses 115, 126, 136 und die Kapillarstruktur des ersten und zweiten Wärmerohrs 145, 155 sind z.B. durch gesintertes Pulver, Netz, Gewebe, Rillen oder Faserkörper gebildet und können eine Kapillarwirkung für das Arbeitsfluid 135 erzeugen. Der Durchmesser (oder die Schnittfläche) jedes ersten Wärmerohrs 14 ist größer als der jedes zweiten Wärmerohrs 15.
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Wenn die dritte untere Platte 133 jedes dritten Gehäuses 13 mit einer Wärmequelle (wie CPU, MCU, Grafikkarte usw.) in Kontakt steht, absorbiert die dritte untere Platte 133 die Wärme der Wärmequelle, wodurch das Arbeitsfluid 135 im Hohlraum des dritten Gehäuses 131 verdampft wird. Ein Teil des verdampften gasförmigen Arbeitsfluids 135 fließt durch den Kanal des ersten Wärmerohrs 144 und die ersten Kerben 1422 in den Hohlraum des zweiten Gehäuses 121. Im Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 wird das gasförmige Arbeitsfluid 135 kondensiert. Das kondensierte flüssige Arbeitsfluid 135 fließt durch die Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses 126 im Hohlraum des zweiten Gehäuses 121 und die Kapillarstruktur des ersten Wärmerohrs 145 in der ersten Öffnung 1421 zu der zweiten Öffnung 1431 und dann durch die Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 zurück. Der andere Teil des verdampften gasförmigen Arbeitsfluids 135 fließt durch den Kanal des zweiten Wärmerohrs 154 und die dritten Kerben 1522 in den Hohlraum des ersten Gehäuses 111. Das gasförmige Arbeitsfluid 135 wird im Hohlraum des ersten Gehäuses 111 kondensiert. Das kondensierte flüssige Arbeitsfluid 135 fließt durch die Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 im Hohlraum des ersten Gehäuses 111 und die Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 in der dritten Öffnung 1521 zu der vierten Öffnung 1531 und dann durch die Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131, wodurch ein Kreislauf des Arbeitsfluids gebildet ist, so dass eine gute Kühleffizienz erreicht wird.
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Wie aus 6 ersichtlich ist, kann auf der ersten und zweiten oberen Platte 112, 122 des ersten und zweiten Gehäuses 11, 12 eine Kühleinheit, wie Kühlkörper 21, Ventilator oder die Kombination von Kühlkörper und Ventilator, vorgesehen sein. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Kühlkörper 21 vorgesehen. Der Kühlkörper 21 weist eine Vielzahl von Kühlrippen, um die Kontaktfläche mit der Luft zu vergrößern. Dadurch kann die Wärme der ersten und zweiten oberen Platte 112, 122 durch den Kühlkörper 21 schnell abgeleitet werden.
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Das Arbeitsfluid 135 jedes dritten Gehäuses 13 fließt durch das erste Wärmerohr 14 in das zweite Gehäuse 12 und durch das zweite Wärmerohr 15 in das erste Gehäuse. Die erste obere Platte 112 des ersten Gehäuses 11 und die zweite obere Platte 122 des zweiten Gehäuses 12 leitet die Wärme in die Umgebungsluft ab. Danach fließt das Arbeitsfluid durch die Schwerkraft und die Kapillarkraft von dem ersten Gehäuse 11 durch das zweite Wärmerohr 15 in das dritte Gehäuse 13 und von dem zweiten Gehäuse 12 durch das erste Wärmerohr 14 in das dritte Gehäuse 13 zurück. Durch die Doppelkraft, d.h. Schwerkraft und Kapillarkraft, wird die Geschwindigkeit des Rückflusses des Arbeitsfluids 135 erhöht und die Wirkung des Kreislaufs des Arbeitsfluids verbessert. Da die Kühlfläche der ersten und zweiten oberen Platte 112, 122 größer als die Wärmeaufnahmefläche der dritten unteren Platte 133 jedes dritten Gehäuses 13 oder die Summe der Wärmeaufnahmefläche der dritten Gehäuse 13 ist, wird das Arbeitsfluid 135 der dritten Gehäuse 13 im ersten und weiten Gehäuse 11, 12 gesammelt und leitet durch die große Kühlfläche des ersten und zweiten Gehäuses 11, 12 die Wärme ab, wodurch die Kühleffizienz erhöht wird.
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7 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass jedes zweite Wärmerohr 15 mindestens einen Stützkörper 16 besitzt, der im Kanal des zweiten Wärmerohrs 154 angeordnet ist. Ein Ende des Stützkörpers 16 liegt auf der inneren Oberseite 1111 des Hohlraums des ersten Gehäuses 111 auf. Das andere Ende des Stützkörpers 16 liegt auf der inneren Unterseite 1311 des Hohlraums des dritten Gehäuses 131 auf. Die beiden Enden des zweiten Wärmerohrs 15 liegen auf der inneren Oberseite 1111 des Hohlraums des ersten Gehäuses 111 und der inneren Unterseite 1311 des Hohlraums des dritten Gehäuses 131 auf, wodurch eine Stützung für den Hohlraum des ersten Gehäuses 111 erreicht wird. Durch den Stützkörper 16 wird eine zusätzliche Stützung für den Hohlraum des ersten Gehäuses 111 erreicht. Daher besitzt die Erfindung eine doppelte Stützwirkung.
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Am Stützkörper 16 ist eine Kapillarkraft 161 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stützkörper 16 durch einen Metallstab (wie Kupferstab) gebildet. An der Außenseite des Stützkörpers ist die Kapillarstruktur 161 gebildet. Die Kapillarstruktur ist z.B. durch gesintertes Pulver, Netz, Gewebe, Rillen oder deren Kombination gebildet. Die Kapillarstruktur 161 des Stützkörpers 16 ist mit der Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 und der Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 verbunden. Dadurch fließt das Arbeitsfluid 135 auf der Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 sowohl durch die Schwerkraft und die Kapillarkraft der Kapillarstruktur des zweiten Wärmerohrs 155 als auch durch die Kapillarkraft der Kapillarstruktur 161 des Stützkörpers 16 in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 zurück, wodurch die Geschwindigkeit des Rückflusses des Arbeitsfluids 135 erhöht wird. In der Praxis ist der Stützkörper 16 nicht auf den Metallstab begrenzt. Der Stützkörper 16 kann auch durch gesintertes Pulver gebildet sein.
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Die 8A und 9A in Verbindung mit den 8B und 9B zeigen das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass das erste Gehäuse 11 einen ersten Teil 116 und mindesten einen zweiten Teil 117 aufweist. Der zweite Teil 117 erstreckt sich von mindestens einer Seite des ersten Teils 116 nach außen. Der erste Teil 116 des ersten Gehäuses 11 befindet sich über dem zweiten Gehäuse 12. Der erste Teil 116 und der zweite Teil 117 des ersten Gehäuses 11 bilden den Hohlraum des ersten Gehäuses 111. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der zweite Teil 117 von einer Seite des ersten Teils 116 horizontal in der Gegenrichtung des ersten Teils 116 nach außen, wodurch das erste Gehäuse 11 eine L-Form hat. Im anderen Ausführungsbeispiel können mehrere zweite Teile 117, z.B. zwei zweite Teile, vorgesehen sein. Die beiden zweiten Teile 117 erstrecken sich von der gleichen Seite des ersten Teils 116 in der gleichen Richtung nach außen, wodurch das erste Gehäuse 11 eine U-Form hat. Oder die beiden zweiten Teile 117 erstrecken von den beiden Seiten des ersten Teils 116 in der Gegenrichtung nach außen, wodurch das erste Gehäuse 11 eine Z-Form hat. Das erste Gehäuse 11 kann auch andere geometrische Formen haben.
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In diesem Ausführungsbeispiel gehen die beiden ersten Löcher 114 durch die erste untere Platte 113 des ersten Teils 116 des ersten Gehäuses 11 durch und sind mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses 11 verbunden. Der zweite Teil 117 besitzt mindestens ein fünftes Loch 118, das durch die erste untere Platte 113 des zweiten Teils 117 des ersten Gehäuses 11 durchgeht und mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses 11 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei dritte Gehäuse 13 vorgesehen. Zwei dritte Gehäuse 13 befinden sich unter dem zweiten Gehäuse 12. Ein drittes Gehäuse 13 befindet sich unter dem zweiten Teil 117 des ersten Gehäuses 11.
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Die erfindungsgemäße kombinierte Kühlvorrichtung umfasst weiter mindestens ein drittes Wärmerohr 17. Das dritte Wärmerohr 17 weist eine dritte Rohrwand 171, einen fünften Erstreckungsteil 172, der eine fünfte Öffnung 1721 besitzt, und einen sechsten Erstreckungsteil 173 auf, der eine sechste Öffnung 1731 besitzt. In der dritten Rohrwand 171 ist ein Kanal des dritten Wärmerohrs 174 gebildet. Eine Kapillarstruktur des dritten Wärmerohrs 175 ist im Kanal des dritten Wärmerohrs 174 angeordnet und befindet sich zwischen der fünften Öffnung 1721 und der sechsten Öffnung 1731. Die fünfte und sechste Öffnung 1721, 1722 befinden sich an den beiden Enden des dritten Wärmerohrs 17 (am vorderen und hinteren Ende). Die beiden Enden des dritten Wärmerohrs 17 werden in das fünfte Loch 118 des ersten Gehäuses 11 und das vierte Loch 134 des dritten Gehäuses 13 (des letzten dritten Gehäuses 13) gesteckt. Wie aus 9B ersichtlich ist, wird der fünfte Erstreckungsteil 172 durch das fünfte Loch 118 in den Hohlraum des ersten Gehäuses 111 gesteckt, wobei die fünfte Öffnung 1721 auf der inneren Oberseite 1111 des Hohlraums des ersten Gehäuses 111 aufliegt, wodurch die Kapillarstruktur des dritten Wärmerohrs 175 in der fünfte Öffnung 1721 mit der Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 auf der inneren Oberseite 1111 des Hohlraums des ersten Gehäuses 111 in Kontakt steht.
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Der sechste Erstreckungsteil 173 des dritten Wärmerohrs 17 wird durch das vierte Loch 134 des dritten Gehäuses 13 (des letzten dritten Gehäuses 13) in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 gesteckt, wobei die vierte Öffnung 1531 auf der inneren Unterseite 1311 des dritten Hohlraums 131 aufliegt, wodurch die Kapillarstruktur des dritten Wärmerohrs 175 in der sechsten Öffnung 1731 mit der Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 auf der inneren Unterseite 1311 in Kontakt steht. Der fünfte Erstreckungsteil 172 und der sechste Erstreckungsteil 173 des dritten Wärmerohrs 17 bilden die fünften Kerben 1722 und die sechsten Kerben 1732, die durch die dritte Rohrwand 171 durchgehen. Der Kanal des dritten Wärmerohrs 174 ist durch die fünften Kerben 1722 und die sechsten Kerben 1732 mit dem Hohlraum des ersten Gehäuses 111 und dem Hohlraum des dritten Gehäuses 131 verbunden.
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Die Kapillarstruktur des dritten Wärmerohrs 175 ist z.B durch gesintertes Pulver, Netz, Gewebe, Rillen oder Faserkörper gebildet und kann eine Kapillarwirkung für das Arbeitsfluid 135 erzeugen.
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Wenn die dritte untere Platte 133 jedes dritten Gehäuses 13 (des letzten dritten Gehäuses 13) mit einer Wärmequelle (wie CPU, MCU, Grafikkarte usw.) in Kontakt steht, absorbiert die dritte untere Platte 133 die Wärme der Wärmequelle, wodurch das Arbeitsfluid 135 im Hohlraum des dritten Gehäuses 131 verdampft wird. Das verdampfte gasförmige Arbeitsfluid 135 fließt durch den Kanal des dritten Wärmerohrs 174 und die sechsten Kerben 1732 in den Hohlraum des ersten Gehäuses 111. Im Hohlraum des ersten Gehäuses 111 wird das gasförmige Arbeitsfluid 135 kondensiert. Das kondensierte flüssige Arbeitsfluid 135 fließt durch die Kapillarstruktur des ersten Gehäuses 115 im Hohlraum des ersten Gehäuses 111 und die Kapillarstruktur des dritten Wärmerohrs 175 in der fünften Öffnung 1721 zu der sechsten Öffnung 1731 und dann durch die Kapillarstruktur des dritten Gehäuses 136 in den Hohlraum des dritten Gehäuses 131 zurück, wodurch ein Kreislauf des Arbeitsfluids gebildet ist, so dass eine gute Kühleffizienz erreicht wird.
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Der zweite Teil 117 des ersten Gehäuses 11, der sich mindestens von einer Seite des ersten Teils 116 nach außen erstreckt, kann je nach der Anzahl und Position der Wärmequelle seine Länge und Richtung ändern, wodurch eine Einsatzflexibilität erreicht wird.
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Die 10A und 11A in Verbindung mit den 10B und 11B zeigen das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch unterscheidet, dass das zweite Gehäuse 12 einen ersten Teil 127 und mindesten einen zweiten Teil 128 aufweist. Der zweite Teil 128 erstreckt sich von mindestens einer Seite des ersten Teils 127 nach außen. Der erste Teil 127 des zweiten Gehäuses 12 befindet sich unter dem ersten Gehäuse 11. Der erste Teil 127 und der zweite Teil 128 des zweiten Gehäuses 12 bilden den Hohlraum des zweiten Gehäuses 121. In diesem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der zweite Teil 128 von einer Seite des ersten Teils 127 horizontal in der Gegenrichtung des ersten Teils 127 nach außen, wodurch das zweite Gehäuse 12 eine L-Form hat. Im anderen Ausführungsbeispiel können mehrere zweite Teile 128, z.B. zwei zweite Teile, vorgesehen sein. Die beiden zweiten Teile 128 erstrecken sich von der gleichen Seite des ersten Teils 127 in der gleichen Richtung nach außen, wodurch das zweite Gehäuse 12 eine U-Form hat. Oder die beiden zweiten Teile 128 erstrecken von den beiden Seiten des ersten Teils 127 in der Gegenrichtung nach außen, wodurch das zweite Gehäuse 12 eine Z-Form hat. Das zweite Gehäuse 12 kann auch andere geometrische Formen haben.
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In diesem Ausführungsbeispiel gehen zwei dritte Löcher 125 durch die zweite untere Platte 123 des ersten Teils 127 des zweiten Gehäuses 12 durch und sind mit dem Hohlraum des zweiten Gehäuses 12 verbunden. Der zweite Teil 117 besitzt ein anderes drittes Loch 125. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei dritte Gehäuse 13 vorgesehen. Zwei dritte Gehäuse 13 befinden sich unter dem ersten Teil 127 des zweiten Gehäuses 12. Ein drittes Gehäuse 13 befindet sich unter dem zweiten Teil 128 des zweiten Gehäuses 12. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei erste Wärmerohre 14 vorgesehen. Die beiden Enden von zwei ersten Wärmerohren 14 (die ersten und zweiten Öffnungen 1421, 1431) werden in die beiden dritten Löcher 125 des ersten Teils 127 des zweiten Gehäuses 12 und die vierten Löcher 134 von zwei dritten Gehäusen 13 gesteckt. Die beiden Enden des anderen ersten Wärmerohrs 14 wird in das dritte Loch 125 des zweiten Teils 128 des zweiten Gehäuses 12 und das vierte Loch 134 des letzten dritten Gehäuses 13 gesteckt. Die Kapillarstruktur des anderen ersten Wärmerohrs 145 ist mit der Kapillarstruktur des zweiten Gehäuses 126 im zweiten Teil 128 des zweiten Gehäuses 12 und der Kapillarstruktur des letzten dritten Gehäuses 136 verbunden.
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Der zweite Teil 128 des zweiten Gehäuses 12, der sich mindestens von einer Seite des ersten Teils 127 nach außen erstreckt, kann je nach der Anzahl und Position der Wärmequelle seine Länge und Richtung ändern, wodurch eine Einsatzflexibilität erreicht wird.
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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.
