DE4226225C2 - Wärmehohlleiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmehohlleiter zum Fördern bzw. Leiten von Wärme von einem Verdam­ pfungsabschnitt zu einem Kondensationsabschnitt, in dem ein Arbeitsfluid zwischen dem Verdampfungsab­ schnitt und dem Kondensationsabschnitt umläuft.

Die Fig. 8, 9a und 9b zeigen ein Beispiel eines zusammengesetzten Docht-Wärmehohlleiters nach dem Stand der Technik, der in "Heat Pipe Theory and Practice" von S.W. Chi of­ fenbart ist, bei dem das Bezugszeichen 1 den Verdamp­ fungsabschnitt und das Bezugszeichen 2 den Kondensa­ tionsabschnitt bezeichnen. Fig. 9a stellt eine verti­ kale Schnittansicht des Verdampfungsabschnittes 1 und Fig. 9b eine vertikale Schnittansicht des Kondensa­ tionsabschnittes 2 dar. In diesen Figuren bezeichnen das Bezugszeichen 3 ein erstes Kapillarmaterial, das ein grobes Filzmaterial ist und in der Mitte eines Schalenrohres 10 angeordnet ist, und 4 ein zweites, an der inneren Oberfläche 5 des Schalenrohres 10 be­ festigtes Kapillarmaterial. Ein Arbeitsfluid oder ein wärmeförderndes Medium, wie Ammonium, Freon (Warenzeichen) oder dergleichen ist in dem ersten und dem zweiten Kapillarmaterial 3, 4 vorhanden. Das Be­ zugszeichen 6 ist eine Wärmequelle, wie ein elektro­ nisches Gerät, das gekühlt werden soll und an dem einen Ende des Schalenrohres 10 befestigt ist, und 7 ist eine Kühleinheit, wie ein Radiator, der an dem anderen Ende des Schalenrohres 10 befestigt ist.

Wenn bei einem solchen Wärmehohlleiter nach dem Stand der Technik das eine Ende des Wärmehohlleiters durch die Wärmequelle 6 aufgeheizt wird, wird das Arbeits­ fluid in der Form von Flüssigkeit, mit der das zweite an der inneren Oberfläche 5 des Schalenrohres 10 be­ festigte Kapillarmaterial 4 getränkt ist, aufgeheizt und verdampft. Das verdampfte Arbeitsfluid strömt durch einen Dampfphasenbereich 8, der durch die Räume über und unter dem ersten Kapillarmaterial 3 gebildet wird, in den Kondensationsabschnitt 2, wie durch die Pfeile A in Fig. 8 angedeutet wird, in dem es durch den Radiator 7 abgekühlt und kondensiert wird. Das kondensierte Arbeitsfluid dringt in das zweite Kapil­ larmaterial 4 ein, wie durch die Pfeile B in Fig. 8 angedeutet wird und dann in das erste Kapillarmate­ rial 3, das im mittleren Bereich des Hohlleiters an­ geordnet ist, und zwar durch die Kapillarwirkung, wie durch die Pfeile C in Fig. 9b gezeigt wird. Das in das erste Kapillarmaterial 3 eingedrungene Arbeits­ fluid strömt weiter durch die Kapillarwirkung durch das erste Kapillarmaterial 3 in den Verdampfungsab­ schnitt, wie durch die Pfeile D in Fig. 8 dargestellt wird, wo es wiederum in das zweite Kapillarmaterial 4 strömt, wie durch die Pfeile E in Fig. 9a gezeigt, und wird erneut durch die Wärmequelle 6 aufgeheizt und verdampft. Die Wärme wird so von dem Verdamp­ fungsabschnitt 1 zu dem Kondensationsabschnitt 2 mit einer kleiner Temperaturdifferenz durch die Zirkula­ tion des Arbeitsfluids geleitet.

Da der bekannte zusammengesetzte Docht-Wärmehohllei­ ter wie oben beschrieben aufgebaut ist, kann der Dampf des Arbeitsfluids oder ein nichtverdampfendes Gas, wie Luft, das in dem ersten Kapillarmaterial 3 erzeugt oder eingeschlossen wird, nicht herausgetrie­ ben werden und wenn einmal ein solches Gas in dem Ka­ pillarmaterial eingeschlossen ist und dort verbleibt, wird das Strömen des Arbeitsfluids verschlechtert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Wärmehohlleiters verringert wird. Dadurch kann sich die Temperatur des Verdampfungsabschnitts 1 des Wärmehohlleiters schnell erhöhen und in gleicher Weise erhöht sich die Tempe­ ratur des zu kühlenden elektronischen Gerätes 6, wo­ durch ein Ausfall oder eine Verringerung der Zuver­ lässigkeit des zu kühlenden elektronischen Geräts 6 bewirkt wird.

Aus der US 4 170 262 ist ein Wärmehohlleiter mit ei­ nem Docht bekannt, der in axialer Richtung eine abge­ stufte Porenabmessung aufweist, wobei die Porenabmes­ sung sich vom Kondensatorende zum Verdampferende ver­ ringert.

Die DE 30 06 206 C2 beschreibt ein Wärmeleitrohr, das ein Außenrohr mit Kapillarkanälen am Innenumfang und ein in dieses eingesetztes, an der Innenwand des Außenrohres anliegendes Innenrohr aufweist. Das Innen­ rohr ist mit versetzt über den Rohrumfang und die Rohrlänge bzw. Teillänge angeordnete Ausnehmungen versehen, die im Bereich der Verdampfungs- und Kon­ densationszone vorgesehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wär­ mehohlleiter zu schaffen, der eine große Wärmeleitfä­ higkeit aufweist und auch über lange Zeiträume zuver­ lässig arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruchs und der nebengeordneten Ansprüche gelöst.

Die Aufgabe berücksichtigend weist der Wärmehohllei­ ter nach der Erfindung ein hermetisches Schalenrohr, das einen geschlossenen Raum mit einem Verdampfungsabschnitt und einem Kondensationsab­ schnitt bildet und in dem ein wärmeförderndes Fluid vorhanden ist, das zwischen einer Flüssigkeitsphase und einer Dampfphase umwandelbar ist, auf. Eine Mehr­ zahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarnu­ ten sind in der im wesentlichen gesamten inneren Oberfläche des Schalenrohres vorgesehen und innerhalb des Schalenrohres erstreckt sich axial durch im we­ sentlichen die gesamte Länge des Schalenrohres ein axialer Kapillarkanalaufbau. Der axiale Kanalaufbau umfaßt axial sich erstreckende langgestreckte Plat­ ten, die zwischen sich einen axialen Kapillarkanal mit einem U- oder V-förmigen Querschnitt begrenzen, wobei der Kanal mit den in Umfangsrichtung verlaufen­ den Nuten verbunden ist und eine Öffnung aufweist. Der axiale Kanalaufbau kann in der Wand des Schalen­ rohres eingeformt sein.

Der Wärme­ hohlleiter kann aber auch eine Mehrzahl von axialen Kapillarnuten aufweisen, die im wesentlichen in der gesamten inneren Fläche des Schalenrohres vorgesehen sind und eine in Um­ fangsrichtung verlaufende Kanalstruktur umfassen, die einen mit den axialen Nuten verbundenen, in Umfangs­ richtung verlaufenden Kapillarkanal bilden, wobei weiterhin eine axiale Kanalstruktur vorgesehen ist, die einen mit dem in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarkanal verbundenen axialen Kapillarkanal defi­ niert.

Darüberhinaus kann der axiale Kanalaufbau ein koaxial in dem Schalenrohr angeordnetes inneres Rohr aufwei­ sen, zwischen denen ein im wesentlichen rohrförmiger, axial sich erstreckender Kapillarraum begrenzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und werden in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines Ausführungs­ beispiels des Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines anderen Aus­ führungsbeispiels eines Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines weiteren Aus­ führungsbeispiels des Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht noch eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Aus­ führungsbeispiel des zusammengesetzten Docht-Wärmehohlleiters der vorliegenden Er­ findung,

Fig. 6a eine Querschnittsansicht des Verdampfungsab­ schnitts des zusammengesetzten Docht-Wärme­ hohlleiters nach Fig. 5,

Fig. 6b eine Querschnittsansicht des Sättigungsab­ schnittes des zusammengesetzten Docht-Wärme­ hohlleiters nach Fig. 5,

Fig. 7 ist eine teilweise geschnittene perspektivi­ sche Ansicht eines weiteren Ausführungsbei­ spiels des zusammengesetzten Docht-Wärme­ hohlleiters der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 einen Längsschnitt durch ein Beispiel eines zusammengesetzten Docht-Wärmehohlleiters nach dem Stand der Technik,

Fig. 9a eine Querschnittsansicht des Verdampfungsab­ schnitts des zusammengesetzten Docht-Wärme­ hohlleiters nach Fig. 8 und

Fig. 9b eine Querschnittsansicht des Sättigungsab­ schnittes des zusammengesetzten Docht-Wärme­ hohlleiters nach Fig. 8.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Wärmehohlleiters, der ein zy­ lindrisches hermetisches Schalenrohr 10 aufweist und einen geschlossenen Raum 8 begrenzt, der einen Ver­ dampfungsabschnitt 1 und einen Kondensationsabschnitt 2 (nicht in Fig. 1 dargestellt) an durch Stirnplatten (nicht dargestellt) geschlossenen Enden ähnlich denen nach Fig. 8 einschließt. Ein wärmetransportierendes Arbeitsfluid, wie Freon (Warenzeichen), ist in dem Schalenrohr 10 aufgenommen. Das wärmefördernde Fluid kann jedes andere geeignete bekannte Fluid sein, das zwischen einer Flüssigkeitsphase und einer Dampfphase entsprechend der Wärmebilanz umwandelbar ist.

Eine Mehrzahl von Kapillarnuten 21 ist nebenein­ ander im wesentlichen über die gesamte innere Ober­ fläche 5 des Schalenrohres 10 in Umfangsrichtung eingeformt, so daß die gesamte innere Oberfläche des Scha­ lenrohres 10 durch das wärmetransportierende Fluid naß gehalten wird. In dem Schalenrohr 10 ist gleich­ falls eine Mehrzahl von axial sich erstreckenden langgestreckten Platten 24 angeordnet, die einen axialen Kanalaufbau 22 bilden, der sich über die gesamte Länge des Schalenrohres 10 erstreckt. Die langgestreckten Platten 24 werden von den Stirnplatten (nicht dargestellt) des Schalenroh­ res 10 in einer fächerförmigen Anordnung gehalten oder gestützt, wodurch eine Mehrzahl von axialen Ka­ pillarkanälen 22a gebildet wird, von denen jeder einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf­ weist.

Jeder axiale Kapillarkanal 22a ist mit den in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarnuten 21 an seiner schmaleren Seite ver­ bunden und weist zur Rohrmitte hin eine weitere Öffnung 23 auf, in der sich eine gekrümmte Oberfläche 25 des wärmetrans­ portierenden Fluids in der flüssigen Phase über die gesamte Länge des jeweiligen axialen Kapillarkanals 22a bildet. Die gekrümmte Oberfläche 25 des wärmeför­ dernden Fluids steht mit dem Dampfbereich 8 in Kon­ takt, der der innere Raum, gefüllt mit dem Dampf des wärmetransportierenden Fluids, ist.

Bei diesem Wärmehohlleiter wird in der Verdampfungs­ zone das Arbeitsfluid in Form einer Flüssigkeit in den in Umfangsrichtung verlaufenden kapillaren Nuten 21 durch die nicht dargestellte Wärmequelle ähnlich zu der Wärmequelle 6 nach Fig. 8 aufgeheizt und verdampft. Das verdampfte Arbeitsfluid in dem Verdampfungsabschnitt 1 bewegt sich durch den inneren Raum 8 des Schalenrohres 10 aufgrund der Druckdifferenz zu dem Kondensationsab­ schnitt 2, an dem, ähnlich wie in Fig. 8, eine nicht dargestellte Kühleinheit 7 befestigt ist, wodurch das Fluid abgekühlt und auf der inneren Oberfläche 5 des Schalenrohres 10 zu Flüssigkeit kondensiert wird, die in den Kapillarnuten 21 gesammelt wird. Das kondensierte Fluid in dem Kondensationsabschnitt wird dann in den V-förmigen axialen Kapillarkanälen 22a des axialen Kanalaufbaus 22 durch die Ka­ pillarwirkung gesammelt, wie in Fig. 1 dargestellt wird, und strömt dann durch sie in den Verdampfungsabschnitt 1 zurück.

Das Arbeitsfluid in den V-förmigen axialen Kapillarkanälen 22a weist eine gekrümmte Oberfläche 25 in der Öffnung 23 auf, die zum Dampfbereich des inneren Raumes 8 des Schalenrohres 10 gerichtet ist. Das Arbeitsfluid in den axialen Ka­ pillarkanälen 22a wird durch die Kapillarwirkung an die in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarnuten 21 geliefert, wenn es die axialen Kanäle 22a entlang fließt, aber das Ar­ beitsfluid wird schnellstens zu den umlaufenden Nuten 21 in dem Verdampfungsabschnitt des Wärmehohlleiters geliefert. Das an die umlaufenden Nuten 21 ge­ lieferte Arbeitsfluid wird erneut aufgeheizt und ver­ dampft, um sich in dem oben beschriebenen Phasenzy­ klus zu wiederholen.

Entsprechend dem Wärmehohlleiter nach der vorliegen­ den Erfindung weisen die V-förmigen axialen Kapil­ larkanäle 22a eine V-förmige Querschnittskonfigura­ tion auf, die relativ grobe Öffnungen 23 hat, so daß selbst, wenn ein Dampf oder ein nicht kondensierbares Gas in den axialen Kapillarkanälen 22a erzeugt wird, sie davon leicht in die Dampfzone 8 aufgrund der Kon­ figuration der axialen Kapillarkanäle 22a gereinigt werden können. Daher ist der axiale Strom des wärme­ transportierenden Fluids nicht durch den eingeschlos­ senen Dampf oder das Gas in den axialen Kapillarkanä­ len 22a gestört, wie es bei einem Aufbau nach dem Stand der Technik gegeben war. Da der fächerförmige Kanalaufbau 22 nur aus langgestreckten Platten 24 be­ steht, ist der Strömungswiderstand gegen das Wärme­ transportierende Fluid klein. Daher ist der Wärme­ hohlleiter nach der vorliegenden Erfindung zuverläs­ sig, weist eine grobe Wärmeleitkapazität, einen ein­ fachen Aufbau auf und ist leicht herzustellen.

Fig. 2 stellt ein anderes Ausführungsbeispiel des Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung dar, bei dem der axiale Kapillarkanalaufbau 26 eine Mehr­ zahl von langgestreckten Platten 24a aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind, so daß jeder zwischen den Platten 24a und der Wand des Schalenroh­ res 10 begrenzte axiale kapillare Kanal 26a einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist. Die langgestreckten Platten 24a sind an ihren gegenüber­ liegenden Enden an den Rohrstirnplatten (nicht darge­ stellt) wie in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel befestigt bzw. abgestützt. Auch bei dieser Anordnung haben die axialen Kapillarkanäle 26a relativ große Öffnungen 26, die mit dem Dampfbereich 8 innerhalb des Schalenrohres 10 in Verbindung stehen, so daß in dem flüssigen Arbeitsfluid erzeugter Dampf oder Gas leicht in den Dampfbereich 8 ausgetrieben wird, und glatter Strom des wärmetransportierenden Mediums wird aufrechterhalten.

Fig. 3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmehohlleiters der vorliegenden Erfindung dar, bei dem die axiale Kanalstruktur in dem Schalenrohr 10 bei im wesentlichen gleichen Umfangszwischenräumen dazwischen angeordnet ist. In dem dargestellten Aus­ führungsbeispiel weist die axiale Kanalstruktur 21 zwei Paare von parallelen langgestreckten Platten 24 auf, die zwei axiale Kanäle 27a begrenzen, die inner­ halb des Schalenrohres 10 sich etwa diametral gegen­ überliegen.

Fig. 4 stellt andere Beispiele des axialen Kanalauf­ baus dar, der bei einem Wärmehohlleiter nach der vor­ liegenden Erfindung anwendbar ist. Es ist zu erken­ nen, daß das Schalenrohr 10a eine dicke Wand aufweist und daß eine erste axiale Kanalstruktur 28 mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt in der dicken Rohrwand eingeformt ist. In ähnlicher Weise ist eine zweite axiale Kanalstruktur 29 mit einem im wesentli­ chen V-förmigen Querschnitt in dem dicken Schalenrohr 10a eingeformt. Die axialen Kapillarkanäle 28 und 29 sind an ihren offenen Enden mit den umfänglichen Ka­ pillarnuten 21 verbunden und haben Öffnungen 21, in denen die gekrümmte Oberfläche 25 gebildet wird. Die axialen Kanalaufbauten der oben genannten zwei Arten können gemeinsam, wie dargestellt, verwendet werden, wenn es gewünscht ist, aber die Verwendung nur einer Art des axialen Kanalaufbaus ist aus dem Gesichts­ punkt der einfachen Herstellung vorzuziehen.

Mit einem so beschriebenen und in Fig. 4 dargestell­ ten axialen Kanalaufbau ragt der Kanalaufbau nicht in den inneren Raum 8 des Schalenrohres 10a hinein. Da­ her ist der Strömungswiderstand des Dampfströmungs­ pfades für den Dampf gering im Vergleich mit den vor­ hergehenden Ausführungsbeispielen, bei denen die Ka­ nalstruktur in den inneren Raum des Schalenrohres 10 hineinragt, so daß die maximale Wärmeleitkapazität des Wärmehohlleiters weiterhin erhöht wird.

Die Fig. 5, 6a und 6b stellen einen schematischen Längsschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung dar, das ein hermetisches Schalenrohr 10b mit Stirnplatten 11, 12 aufweist, die einen geschlossenen Raum ein­ schließlich eines Verdampfungsabschnittes 1 und eines Kondensationsabschnittes 2 begrenzen, wobei ein wär­ metransportierendes Fluid (nicht dargestellt), wie Freon (Warenzeichen), in dem Schalenrohr 10b strömt.

Der Wärmehohlleiter umfaßt gleichfalls eine Mehrzahl von axialen Kapillarnuten 41, die parallel zueinander in der gesamten inneren Oberfläche 5 des Schalenroh­ res 10b angeordnet sind, und eine Vielzahl von in Umfangsrichtung verlaufenden Kanalstrukturen 42, die jeweils einen mit den axialen Nuten 41 verbundenen umlaufenden Kapil­ larkanal 43 bilden. Jeder der in Umfangsrichtung verlaufenden Kanalauf­ bauten 42 umfaßt zwei parallele Ringelemente 44, die an der inneren Oberfläche des Schalenrohres 10b befe­ stigt sind, so daß der umlaufende Kapillarkanal 43 dazwischen begrenzt ist.

Der Wärmehohlleiter umfaßt weiterhin einen axialen Kanalaufbau 45, ähnlich zu dem axialen Kanalaufbau nach Fig. 3. Der axiale Kanalaufbau 45 umfaßt eine Mehrzahl von Paaren von sich axial erstreckenden langgestreckten Platten 46, die innerhalb des Scha­ lenrohres 10b von den Endplatten 11 und 12 getragen werden. Die langgestreckten Platten 46 erstrecken sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Scha­ lenrohres 10b und begrenzen zwischen sich einen axia­ len Kapillarkanal 47, der mit den umlaufenden Kapillarkanälen 43 in Verbindung steht und eine Öffnung 48 aufweist, in der eine gekrümmte Oberfläche 49 des wärmetransportierenden Fluids in der Flüssigkeits­ phase ausgebildet ist. Obwohl es nicht dargestellt ist, weisen die langgestreckten Platten verschiedene Einkerbungen zur Aufnahme und Positionierung der Rin­ gelemente 44 in ihrer Stellung auf. In dem darge­ stellten Ausführungsbeispiel sind die langgestreckten Platten 46 jeder Kanalstruktur 45 parallel zueinander angeordnet, so daß der zwischen ihnen begrenzte axiale Kanal 47 einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat. Während zwei axiale Kanalstrukturen 45 in dem dargestellten Ausführungsbeispiel diame­ tral gegenüber angeordnet sind, kann der axiale Ka­ nalaufbau 45 mehr als drei axiale Kanäle in dem Scha­ lenrohr 10b bei im wesentlichen gleichen in Umfangsrichtung verlaufenden Zwischenräumen zwischen ihnen vorsehen.

In Fig. 6a, in der der Strom des wärmetransportieren­ den Fluids in dem Verdampfungsabschnitt 1 durch Pfeile dargestellt ist, wird das wärmetransportie­ rende Fluid in den axialen Kapillarnuten 41 aufge­ heizt und verdampft zu Dampf, der von dem Verdamp­ fungsabschnitt 1 nach Fig. 6a in den Kondensationsab­ schnitt 2 nach Fig. 6b strömt. Der den Kondensations­ abschnitt erreichende Dampf des Arbeitsfluids wird gekühlt und kondensiert auf der inneren Fläche 5 des Schalenrohres 10b zu Flüssigkeit. Die kondensierte Flüssigkeit wird in den axialen Kapillarnuten 41 ge­ sammelt und strömt durch die umlaufenden Kapil­ larkanäle 43, um möglicherweise in die axialen Kapil­ larkanäle 47 zu fliegen. Dann flieht das in dem Kon­ densationsabschnitt 2 in den axialen kapillaren Kanä­ len 47 gesammelte Arbeitsfluid im Flüssigkeitszustand durch sie zu den axialen Kanälen 47 in dem Verdam­ fungsabschnitt 1, von wo es wieder durch die umlaufenden Kapillarkanäle 43 in die axialen Kapillarnuten 41 strömt, die über die gesamte innere Oberfläche 5 des Schalenrohres 10b verteilt sind. Das verteilte Arbeitsfluid wird aufgeheizt und erneut in den Dampf­ bereich 8 verdampft und flieht zu dem Kondensations­ abschnitt 2. Dieser Zyklus wird wiederholt, um Wärme von dem Verdampfungsabschnitt 1 mit dem wärmetrans­ portierenden Fluid an den Kondensationsabschnitt 2 zu liefern.

In diesem Ausführungsbeispiel können die axialen Ka­ pillarnuten 41 sehr viel einfacher hergestellt werden und haben eine größere Zuverlässigkeit als die axia­ len Kapillarnuten 21 in den vorhergehenden Ausfüh­ rungsbeispielen, so daß der resultierende Wärmehohl­ leiter kostengünstig und zuverlässig ist.

Fig. 7 zeigt in teilweise weggeschnittener perspekti­ vischer Ansicht noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des Wärmehohlleiters nach der vorliegenden Erfindung. Der Wärmehohlleiter umfaßt ein hermetisches Schalen­ rohr 10b mit geschlossenen Stirnwänden (nicht darge­ stellt), indem ein geschlossener Raum einschließlich dem Verdampfungsabschnitt 1 und dem Kondensationsab­ schnitt 2 begrenzt wird. Der geschlossene Raum ist mit wärmetransportierendem Fluid, wie Freon (Warenzeichen), innerhalb des Schalenrohres 10b ge­ füllt, wobei das Fluid zwischen einer Flüssigkeits­ phase und einer Dampfphase in den Verdampfungs- und Kondensationsabschnitten 1, 2 umformbar ist. Eine Mehrzahl von axialen Kapillarnuten 41, ähnlich zu denen in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5, 6a und 6b, sind in der im wesentli­ chen gesamten inneren Fläche 5 des Schalenrohres 10b vorgesehen. Die so beschriebene Konstruktion ist die gleiche wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbei­ spiel.

Der Wärmehohlleiter umfaßt in diesem Fall ein koaxial zu dem Schalenrohr 10b angeordnetes inneres Rohr 50 mit einem im wesentli­ chen rohrförmigen Kapillarraum 51 zwischen dem Scha­ lenrohr 10b und dem inneren Rohr 50. Das innere Rohr 50 hat offene Enden 52, die in dem Verdampfungsab­ schnitt 1 und in dem Kondensationsabschnitt 2 ange­ ordnet sind, damit das wärmetransportierende Fluid hindurchströmen kann. Es ist zu sehen, daß jedes of­ fene Ende 52 des inneren Rohrs 50 des dargestellten Ausführungsbeispiels aus einer axial sich erstrecken­ den Rinne oder einem Halbrohr 53 mit einem im wesent­ lichen C-förmigen Querschnitt besteht. In anderen Worten gesagt, ist das innere Rohr 50 an gegenüber­ liegenden Enden mit einer Einkerbung 54 versehen. Das innere Rohr 50 wird an seinen gegenüberliegenden En­ den durch die Endplatten (nicht dargestellt), ähnlich zu denen nach Fig. 5, gehalten, so daß der rohrför­ mige Kapillarraum 51, der die in der inneren Fläche 5 des Schalenrohres 10b eingeformten axialen Kapillar­ nuten 41 verbindet, zwischen dem Schalenrohr 10b und dem inneren Rohr 50 über die gesamte Länge des Wärme­ hohlleiters begrenzt ist. Da grobe Einkerbungen 54 in dem inneren Rohr 50 in dem Verdampfungsabschnitt 1 und dem Kondensationsabschnitt 2 vorhanden sind, ist kein Kapillarraum in der den Einkerbungen 54 entspre­ chenden Stellung vorhanden, und es wird nur ein Ka­ pillarraum 55 eines im wesentlichen C-förmigen Quer­ schnitts zwischen dem Schalenrohr 10b und dem Rinnen­ element 53 gebildet. Der C-förmige Kapillarraum 55 hat eine Öffnung 56, in der sich die gekrümmte Ober­ fläche 57 des wärmetransportierenden Fluids in der flüssigen Phase mindestens in dem Verdampfungs- und dem Kondensationsabschnitt 1 und 2 befindet. Die Öff­ nungen 56 bzw. die gekrümmten Oberflächen 57 sind zum Dampfbereich 8 des Wärmehohlleiters gerichtet.

In dem Verdampfungsabschnitt 1 und dem Kondensations­ abschnitt 2, in denen das innere Rohr 50 mit der groben Einkerbung 54 versehen ist, ist ein Paar von im wesentlichen C-förmigen parallelen Ringelementen 58 konzentrisch zwischen dem Schalenrohr 10b und dem inneren Rohr 50 längs der inneren Fläche 5 des inne­ ren Rohrs 50 angeordnet, um zwischen ihnen einen um­ umlaufenden Kapillarkanal 59 zu bilden, der mit den axialen Kapillarnuten 41 verbunden ist, die in dem Schalenrohr 10b angeordnet sind und den Einkerbungen 54 des inneren Rohrs 50 zugewandt sind.

Wenn der Verdampfungsabschnitt 1 des Wärmehohlleiters durch einen Heizer (nicht dargestellt), ähnlich zu dem nach Fig. 5, aufgeheizt wird, verdampft das wär­ metransportierende Fluid, wie Freon (Warenzeichen) in der flüssigen Phase, das sich in den axialen Kapil­ larnuten 41 in der inneren Fläche 5 des Schalenrohres 10b in dem Bereich entsprechend der Einkerbung 54 des Verdampfungsabschnitts 1 befindet. Das verdampfte wärmeleitende Fluid strömt in das offene Ende 52 des inneren Rohres 50 und flieht durch das innere Rohr 50 zum anderen offenen Ende 52 des inneren Rohrs 50 in dem Kondensationsabschnitt 2. Der Dampf, der das an­ dere offene Ende 52 erreicht, strömt durch die Ein­ kerbung 54 aus und kondensiert auf der inneren Ober­ fläche 5 des Schalenrohres 10b, das bei einer niedri­ gen Temperatur durch eine Kühleinheit (nicht darge­ stellt), ähnlich derjenigen nach Fig. 5, gehalten wird. Die kondensierte Flüssigkeit wird in den axia­ len Kapillarnuten 41 gesammelt und fließt durch den umlaufenden Kapillarkanal 59 zwischen den C-förmigen Ringelementen 58 in den C-förmigen Kapillarraum 55, der zwischen dem Schalenrohr 10b und dem C-förmigen Rinnenelement 53 des inneren Rohrs definiert ist und der eine zum Dampfbereich 8 des Schalenrohres 10b ge­ richtete Öffnung 56 mit einer gekrümmten Oberfläche 57 des flüssigen wärmetransportierenden Mediums in der Öffnung 56 aufweist. Das flüssige wärmeleitende Medium wird von dort zu dem Verdampfungsabschnitt 1 über den rohrförmigen Kapillarraum 51 aufgrund der Kapillarwirkung zurückgeleitet. Da der rohrförmige Kapillarraum 51 sich über den ganzen Umfang um das innere Rohr herum erstreckt und eine grobe Quer­ schnittsfläche aufweist, ist der Druckverlust auf­ grund des Stroms des Arbeitsfluids gering und die Wärmeleitfähigkeit ist stark verbessert. Das wärme­ transportierende Fluid erreicht den Verdampfungsab­ schnitt 1 flieht dann durch den umlaufenden Kapil­ larkanal 59 und wird in die axialen Kapillarnuten 41 verteilt. Dieser Zyklus wird wiederholt, um Wärme von dem Verdampfungsabschnitt 1 zu dem Kondensationsab­ schnitt 2 zu leiten. Da bei dieser Anordnung der Ka­ pillarraum zwischen zwei konzentrischen Rohren be­ grenzt ist, kann der Wärmehohlleiter in jeder Rich­ tung gebogen werden. Wenn es gewünscht ist, kann die Breite des Rinnenelementes 53 graduell zum äußeren Ende reduziert werden, so daß die Öffnung 56 des C-förmigen Kapillarraums 55 eine sich zum äußeren Ende des Wärmehohlleiters vergrößernde Breite aufweist.

Claims (16)

1. Wärmehohlleiter mit
einem hermetischen Schalenrohr (10, 10a, 10b), das einen geschlossenen Raum einschließlich eines Verdampfungsabschnittes (1) und eines Kon­ densationsabschnittes (2) begrenzt,
einem wärmetransportierenden Fluid, das in dem Schalenrohr (10, 10a, 10b) angeordnet ist, wobei das Fluid zwischen einer Flüssigkeitsphase und einer Dampfphase umwandelbar ist,
einer Mehrzahl von in Umfangsrichtung verlaufen­ den Kapillarnuten (5), die in der im wesentli­ chen gesamten inneren Fläche des Schalenrohres vorgesehen sind, und
einem axialen kapillaren Kanalaufbau (22, 26, 27), der sich über im wesentlichen die gesamte Länge des Schalenrohres (10, 10a) erstreckt, um einen axialen Kapillarkanal (23) zu begrenzen, der mit den in Umfangsrichtung verlaufenden Nu­ ten (5) verbunden ist und der eine Öffnung (25) aufweist.

2. Wärmehohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Kanalaufbau (22, 26) eine Mehrzahl von sich axial erstreckenden lang­ gestreckten Platten (24, 24a) aufweist, die in dem Schalenrohr (10) angeordnet sind und zwi­ schen sich den axialen Kanal (23) begrenzen.

3. Wärmehohlleiter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die langgestreckten Platten (24a) parallel zueinander angeordnet sind, so daß der zwischen ihnen begrenzte Kanal (23) einen im we­ sentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.

4. Wärmehohlleiter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die langgestreckten Platten (24) fächerförmig angeordnet sind, so daß der zwi­ schen ihnen begrenzte axiale Kanal (23) einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist.

5. Wärmehohlleiter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Kanalaufbau (27) minde­ stens zwei axiale Kanäle (27a) innerhalb des Schalenrohres (10) bei im wesentlichen gleichen Umfangszwischenräumen zwischen ihnen aufweist.

6. Wärmehohlleiter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Kanalaufbau eine sich axial erstreckende Nut (28, 29) aufweist, die in der inneren Fläche des Schalenrohres (10a) vor­ gesehen ist.

7. Wärmehohlleiter nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sich axial erstreckende Nut (28) eine im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist.

8. Wärmehohlleiter nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sich axial erstreckende Nut (29) eine im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist.

9. Wärmehohlleiter mit
einem hermetischen Schalenrohr (10b), das einen geschlossenen Raum einschließlich eines Verdamp­ fungsabschnittes (1) und eines Kondensationsab­ schnittes (2) umfaßt,
einem wärmefördernden Fluid, das in dem Schalen­ rohr (10b) angeordnet ist, wobei das Fluid zwi­ schen einer Flüssigkeitsphase und einer Dampf­ phase in dem Verdampfungsabschnitt (1) und dem Kondensationsabschnitt (2) umwandelbar ist,
einer Mehrzahl von axialen Kapillarnuten (5), die in der im wesentlichen gesamten inneren Fläche des Schalenrohres (10b) vorgesehen sind, einem in Umfangsrichtung verlaufenden Kanalauf­ bau (42), der einen mit den axialen Nuten (5) verbundenen, in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarkanal (43) begrenzt, und
einem axialen Kapillarkanalaufbau (45), der sich über die im wesentlichen gesamte Länge des Scha­ lenrohrs (10b) erstreckt, um einen axialen Ka­ pillarkanal (47) zu begrenzen, der mit dem in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarkanal (43) verbunden ist und der eine Öffnung aufweist.

10. Wärmehohlleiter nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die axiale Kanalstruktur (45) eine Mehrzahl von axial sich erstreckenden langge­ streckten Platten (46) aufweist, die in dem Schalenrohr (10b) angeordnet sind und zwischen sich den axialen Kanal (47) begrenzen.

11. Wärmehohlleiter nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die langgestreckten Platten parallel zueinander angeordnet sind, so daß der zwischen ihnen begrenzte Kanal einen im wesent­ lichen U-förmigen Querschnitt aufweist.

12. Wärmehohlleiter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Platten fächerförmig angeordnet sind, so daß der zwi­ schen ihnen begrenzte axiale Kanal einen im we­ sentlichen V-förmigen Querschnitt aufweist.

13. Wärmehohlleiter nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der axiale Kanalaufbau ein koaxial in dem Schalenrohr angeordnetes inneres Rohr aufweist, wodurch ein im wesentlichen rohrförmi­ ger, sich axial erstreckender Kapillarraum defi­ niert wird, in dem eine gekrümmte Oberfläche des wärmefördernden Fluids in der flüssigen Phase zumindest in dem Verdampfungsabschnitt und dem Kondensationsabschnitt vorgesehen ist, wobei das innere Rohr offene Enden aufweist, die in dem Verdampfungsabschnitt und dem Kondensationsab­ schnitt angeordnet sind, wodurch das wärmeför­ dernde Fluid hindurchströmen kann.

14. Wärmehohlleiter nach Anspruch 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die offenen Enden des inneren Rohres Seitenöffnungen in den Seitenwänden des inneren Rohres umfassen, und daß der in Umfangs­ richtung verlaufende Kanalaufbau zwei im wesent­ lichen C-formige Ringelemente aufweist, die über die Seitenöffnungen plaziert sind.

15. Wärmehohlleiter mit
einem hermetischen Schalenrohr (10b), das einen geschlossenen Raum einschließlich eines Verdamp­ fungsabschnittes (1) und eines Kondensationsab­ schnittes (2) begrenzt,
einem wärmetransportierenden Fluid, das in dem Schalenrohr angeordnet ist, wobei das Fluid zwi­ schen einer Flüssigkeitsphase und einer Dampf­ phase in dem Verdampfungsabschnitt und dem Kon­ densationsabschnitt umwandelbar ist,
einer Mehrzahl von axiale Kapillarnuten (41), die in der im wesentlichen gesamten inneren Flä­ che des Schalenrohres vorgesehen sind und
einem koaxial in dem Schalenrohr (10b) angeord­ neten inneren Rohr (50) mit einem im wesentli­ chen rohrförmigen Kapillarraum (51) zwischen dem Schalenrohr und dem inneren Rohr, wobei das in­ nere Rohr offene Enden (52) aufweist, die in dem Verdampfungsabschnitt und dem Kondensationsab­ schnitt angeordnet sind, wodurch ein Durchströ­ men des wärmefördernden Fluids ermöglicht wird, und wobei jedes der offenen Enden (52) des inne­ ren Rohrs (50) ein axial sich erstreckendes Halbrohr (53) mit einem im wesentlichen C-förmi­ gen Querschnitt und zwei im wesentlichen C-för­ mige Ringelemente umfaßt, die konzentrisch zwi­ schen dem Schalenrohr (10b) und dem inneren Rohr (50) angeordnet sind, um dazwischen einen in Umfangsrichtung verlaufenden Kapillarkanal (59) zu bilden, der mit den axialen Kapillarnuten (41) verbunden ist, die in dem Schalenrohr (10b) angeordnet sind und dem offenen Ende des inneren Rohrs zugewandt sind.

16. Wärmehohlleiter nach Anspruch 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes der offenen Enden des inneren Rohrs einem axial sich erstreckendes Halbrohr mit einem im wesentlichen C-förmigen Querschnitt und zwei im wesentlichen C-förmige Ringelemente umfaßt, die konzentrisch zwischen dem Schalenrohr und dem inneren Rohr angeordnet sind, um dazwischen einen umfänglichen Kapillar­ kanal zu bilden, der mit den axialen Kapillarnu­ ten verbunden ist, die in dem Schalenrohr ange­ ordnet sind und dem offenen Ende des inneren Rohres zugewandt sind.