DE4310556A1 - Wärmerohr-Radiator für elektronische Einrichtungen - Google Patents
Wärmerohr-Radiator für elektronische EinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wärmerohr-Radiator zum
Kühlen von wärmeerzeugenden Komponenten.
In neueren elektronischen Einrichtung sind die wärmeerzeugen
den Komponenten, wie z. B. LSI (große integrierte Schaltkreise)
mit hoher Anordnungsdichte auf gedruckten Schaltungsplatten
angeordnet, und eine große Anzahl dieser gedruckten
Schaltungsplatten ist mit kleinem Abstand zwischen den Schal
tungsplatten in einen Rahmen eingeschoben. Dadurch wird die
Wärmeerzeugungsrate innerhalb jeder elektronischen Einrichtung
deutlich erhöht, und ein herkömmlicher Luftstrom-Kühlungsra
diator, welcher eine Ventilatoreinheit verwendet, hat die
Grenze seiner Kühlfähigkeit bzw. Kapazität erreicht. Zusätz
lich ist der Raum zum Anordnen für jeden Radiator enger gewor
den, und die Wärmeabstrahlung innerhalb der elektronischen
Einrichtungen hat eine äußerst schwierige Situation erreicht.
Nun wird ein Kühlungsaufbau verwendet, in dem ein Wärmerohr
auf einer wärmeerzeugenden Komponente angebracht ist, und die
in einem Verdampfungsbereich des Wärmerohrs absorbierte Wärme
wird zu einem Kondensationsbereich in dem Wärmerohr transpor
tiert, um die Wärme abzustrahlen. Da Wärmerohre durch Dampf
eine große Menge latenter Wärme mit hoher Geschwindigkeit
transportieren, transportieren Wärmerohre die Wärme bei einem
geringen Temperaturunterschied zwischen dem Verdampfungsbe
reich und dem Kondensationsbereich. Zusätzlich sind Wärme
rohr-Radiatoren weitgehend dazu verwendet worden, Halbleiter
elemente, wie z. B. LSI, zu kühlen, da die Wärmerohre ein her
vorragendes Wärmeansprechverhalten aufweisen.
Fig. 10 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, welche
einen herkömmlichen Wärmerohr-Radiator darstellt. Bei diesem
Radiator sind die auf einer gedruckten Schaltungsplatte 2 an
gebrachten wärmeerzeugenden Komponenten, wie z. B. ein LSI 3,
direkt oder durch eine Transportplatte 4 in Kontakt mit dem
Verdampfungsbereich (Erwärmungsbereich) eines Wärmerohrs 1
gebracht, eine plattenartige Abstrahl-Rippe 5 ist direkt auf
dem Kondensationsbereich (Kühlungsbereich) des Wärmerohrs 1
angebracht. Die in dem LSI 3 erzeugte Wärme wird durch die
Plattenrippe 5 in die Umgebung (Umgebungsluft) abgegeben. Als
Aufbau eines Wärmeabstrahlungselements, welches auf dem Ver
dampfungsbereich des Wärmerohrs 1 angebracht werden soll, gibt
es den in Fig. 10 dargestellten Plattentyp, und einen festen
Typ, in welchem die Rippe und eine Wärmeleitplatte aus einem
einzigen festen Stück von extrudiertem Aluminiummaterial ge
formt sind, wie ebenso in Fig. 11 dargestellt.
Um den Betrieb von elektronischen Einrichtungen zu verbessern,
werden die elektronischen Komponenten jedoch auf jeder ge
druckten Schaltungsplatte mit einer großen Dichte angeordnet,
und gleichzeitig wird der Abstand zwischen den nebeneinander
liegenden gedruckten Schaltungsplatten kleiner, um mehrere
gedruckte Schaltungsplatten in einen Rahmen einschieben zu
können. Dementsprechend hat in den letzten Jahren die Wärmeer
zeugungsrate zugenommen.
Daher reicht das herkömmliche Kühlverfahren, bei welchem die
Rippe direkt auf wärmeerzeugende Komponenten montiert wird,
nicht mehr aus, es ist jedoch ebenso schwierig geworden, die
Wärmeabstrahlung selbst mit dem herkömmlichen Wärmerohr-Radia
tor, wie oben beschrieben, durchzuführen.
Wenn man z. B. die Dimensionen des Kühlungsbereichs des in Fig.
10 dargestellten Wärmeradiators betrachtet, sind die Dimensio
nen a, b und c jeweils durch die Größe der gedruckten Schal
tungsplatte 2, den Abstand zwischen den gedruckten Schaltungs
platten und die Größe des Rahmens bestimmt, und daher wird, je
höher die erreichte Anordnungsdichte ist, der Wärmeabstrah
lungsraum darin kleiner. Dann ist es nötig, ein hochentwickel
tes Kühlelement zu verwenden, es bestehen jedoch einige
Beschränkungen bei der Weiterentwicklung der Wärmeabstrah
lungsfähigkeit. Z. B. bei dem in Fig. 10 dargestellten Radia
tor, da die durch das Wärmerohr 1 transportierte Wärme nicht
ausreichend zu dem entfernten Bereich Y geleitet werden kann,
welcher von dem Wärmerohr 1 weiter entfernt angeordnet ist.
Ferner nähert sich, bei dem in Fig. 11 dargestellten Radiator,
ein Wärmeabstrahlungselement 6 als Ganzes mehr einer gleich
förmigen Temperaturverteilung an; der resultierende Oberflä
chenbereich zur Wärmeabstrahlung ist jedoch klein. Es besteht
somit immer noch eine Beschränkung in der Weiterentwicklung
der Wärmeabstrahlungsfähigkeit.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Wärme
abstrahlungsfähigkeit eines Wärmerohr-Radiators weiter zu ent
wickeln, und den Radiator zu miniaturisieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmerohr-Radiator
für eine elektronische Einrichtung, welcher Wärme von wärmeer
zeugenden elektronischen Komponenten durch einen Verdampfungs
bereich eines Wärmerohrs absorbiert und die absorbierte Wärme
durch ein auf einem Kondensationsbereich des Wärmerohrs ange
brachtes Wärmeabstrahlungselement abstrahlt, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Wärmeabstrahlungselement von einer Wärme
leitplatte, welche an dem Kondensationsbereich des Wärmerohrs
angebracht ist, sowie von einer Abstrahlrippe gebildet ist.
Die oben beschriebenen, sowie weitere Aufgaben und Kennzeichen
der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevor
zugter Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenschau mit
den beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, in welchen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche
einen Wärmerohr-Radiator einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht ist, welche den Wärme
rohr-Radiator der Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 eine schematische Ansicht ist, welche eine Abstrahlrip
pe eines Wärmerohr-Radiators einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ein charakteristischer Graph zum Vergleichen der Fähig
keiten verschiedener Wärmerohr-Radiatoren miteinander ist;
Fig. 5 eine schematische Ansicht ist, welche eine Abstrahlrip
pe eines Wärmerohr-Radiators einer weiteren bevorzugten Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht ist, welche einen Wär
merohr-Radiator einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 eine schematische, perspektivische Ansicht ist, welche
einen Wärmerohr-Radiator einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine schematische Ansicht ist, welche einen Wärmerohr-
Radiator einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 eine schematische, perspektivische Ansicht ist, welche
einen Wärmerohr-Radiator einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 eine schematische, perspektivische Ansicht ist, welche
einen Wärmerohr-Radiator des Stands der Technik zeigt; und
Fig. 11 eine schematische, perspektivische Ansicht ist, welche
einen weiteren Wärmerohr-Radiator des Stands der Technik
zeigt.
Die Fig. 1 und 2 sind schematische, perspektivische Ansichten,
welche jeweils eine schematische Seitenansicht eines Wärme
rohr-Radiators für eine elektronische Einrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
In der Beschreibung zu diesen Zeichnungen werden Teile, die in
Fig. 10 dargestellten Teilen entsprechen, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
Der in dieser bevorzugten Ausführungsform dargestellte Wärme
rohr-Radiator weist einen Aufbau auf, in welchem eine Kühl
platte 4 auf jedem Verdampfungsbereich (Erwärmungsbereich)
zweier flacher Wärmerohre 1 angebracht ist, eine Wärmeleit
platte 10 an jedem Verdampfungsbereich (Kühlungsbereich) ange
bracht ist und eine Abstrahlrippe 11 jeweils auf den vorderen
und hinteren Oberflächen der Wärmeleitplatte 10 angebracht
ist. Die Kühlplatte 4 besteht aus einem Hauptkörper 4a und
einem Abdeckkörper 4b. Der Verdampfungsbereich des Wärmerohrs
1 ist in einem in der Oberfläche des Hauptkörpers 4a vorgese
henen Vertiefungsbereich befestigt, und der Abdeckkörper 4b
ist auf den Hauptkörper 4a gesetzt und somit an einer gedruck
ten Schaltungsplatte 2 festgelegt. Der Abdeckkörper 4b ist an
dem Hauptkörper 4a so befestigt, daß ein LSI 3, welcher auf
der gedruckten Schaltungsplatte 2 angebracht ist, durch ein
hochwärmeleitendes Gummielement 7 mit guter Wärmeleitfähigkeit
in Kontakt mit der hinteren Oberfläche des Hauptkörpers 4a
gebracht werden kann.
Die Wärmeleitplatte 10 weist die Struktur einer flachen Platte
mit einer Dicke von 2,5 mm auf, welche durch das Verbinden von
zwei Aluminiumplatten miteinander hergestellt ist, und der
Verdampfungsbereich des Wärmerohrs 1 ist so angeordnet, daß er
in dem Vertiefungsbereich, welcher in einer oder in beiden der
miteinander verbundenen Platten vorgesehen ist, befestigt ist.
Die Wärmeleitplatte 10 ist so angebracht, daß sie außerhalb
des Rahmens liegt, wenn die gedruckte Schaltungsplatte 2 in
den Rahmen eingeschoben ist.
Die Abstrahlrippe 11, welche auf den vorderen und hinteren
Oberflächen der Wärmeleitplatte 10 durch Löten befestigt ist,
ist aus Aluminium hergestellt, und weist eine Struktur auf, in
welcher Rippenelemente 11b und 11c, welche die gleiche Form
haben und in eine rechteckige Wellenform gepreßt sind, auf
beiden Oberflächen eines flachen Rippenelements 11a mit einer
Dicke von 0,1 mm durch Löten oder Hartlöten angebracht sind,
wie in Fig. 3 dargestellt. Somit ist durch die Wärmeleitplatte
10 und die Abstrahlrippe 11 ein Wärmeabstrahlungselement ge
bildet.
Die Rippenelemente 11b und 11c sind derart strukturiert, daß
Aluminiumplatten, welche jeweils eine Dicke (t) von 0,3 mm
aufweisen, in Platten mit einer rechteckigen Wellenform mit
jeweils einer Breite (w) von 2 mm und einer Höhe (h) von 2 mm
gepreßt sind, und die Phasen der sich daraus ergebenden Plat
ten sind in der Breitenrichtung W immer nach einer Tiefe (d)
von 4 mm zueinander verschoben. Die Rippenelemente 11b und 11c
sind derart vorgesehen, daß die Breitenrichtung W der Längs
richtung des Wärmerohrs 1 entspricht. Eine Ventilatoreinheit
(nicht dargestellt) ist vorgesehen, so daß Luftkühlungswind in
der Tiefenrichtung D der Rippenelemente 11b und 11c geblasen
werden kann.
Ferner können Kupfer, Aluminium und deren Legierungen oder
ähnliche Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit für das Wär
merohr, die Wärmeleitplatte und die Abstrahlrippe verwendet
werden.
Der Betrieb ist wie folgt: Die in dem LSI 3 erzeugte Wärme
wird durch das hochwärmeleitende Gummielement 7 zur Kühlplatte
4 geleitet und erwärmt den Verdampfungsbereich des Wärmerohrs
1. Dann erwärmt und verdampft die transportierte Wärme ein in
dem Wärmerohr 1 eingeschlossenes Arbeitsfluid. Der Dampfdruck
innerhalb des Raums des Verdampfungsbereichs des Wärmerohrs 1
wird dadurch angehoben und erzeugt einen Dampfstrom in Rich
tung auf den Kondensationsbereich zu, welcher einen geringeren
Druck aufweist. Die Wärme des zu dem Kondensationsbereich
transportierten Dampfs wird auf die flache Wärmeleitplatte 10
übertragen und durch die gesamte Oberfläche der Abstrahlrippe
11, welche auf der Wärmeleitplatte 10 angebracht ist, in die
Umgebung abgestrahlt bzw. abgegeben.
Da die Wärmeleitplatte 10 die Wärme durch den Kondensations
bereich des Wärmerohrs 1 zu dem entfernten
Bereich, welcher weiter von dem Wärmerohr 1 entfernt angeord
net ist, transportieren und abstrahlen kann, nähert sich die
Wärmeleitplatte 10 als Ganze mehr einer nahezu gleichförmigen
Temperaturverteilung an. Die auf der Wärmeleitplatte 10 ange
brachte Abstrahlrippe 11 weist einen doppelten oder mehrfachen
Oberflächenbereich pro Volumeneinheit im Vergleich mit demje
nigen eines herkömmlichen Rippenelements auf. Ferner ist der
Abstand zwischen der Wärmeleitplatte und dem Rippenelement
kleiner, als dies bei dem herkömmlichen Rippenelement der Fall
ist, obwohl das Rippenelement aus drei Schichten zusammenge
setzt sein kann. Daher wird selbst in dem entferntesten Be
reich der Wärmeleitplatte 10 kein großer Temperaturabfall er
zeugt, und die Wärmeleitplatte 10 als ganze nähert sich mehr
einer im wesentlichen gleichförmigen Temperaturverteilung an,
so daß eine Verbesserung der Wärmeabstrahlungsfähigkeit durch
das Vergrößern des Oberflächenbereichs der Abstrahlrippe er
reicht wird.
Daher kann die durch den Kondensationsbereich des Wärmerohrs 1
transportierte Wärme gleichmäßig auf die gesamte Wärmeleit
platte 10 und die Abstrahlrippe 11 geleitet werden, d. h. auf
das ganze Wärmeabstrahlungselement. Da die Abstrahlrippe 11
mit einem großen Oberflächenbereich dadurch insgesamt einen
ausreichenden Wärmeabstrahlungseffekt bietet, weist der Wärme
rohr-Radiator gemäß der vorliegenden Erfindung eine hervorra
gende Wärmeabstrahlungsfähigkeit auf. Zusätzlich erzeugt, da
die Rippenelemente 11b und 11c so angeordnet sind, daß sie in
einem vorbestimmten Intervall um eine halbe Periode zueinander
verschoben sind, der Luftkühlungs-Windstrom Wirbel, wodurch
die resultierende Wärmeabstrahlungsfähigkeit wesentlich ver
bessert wird, so daß die Wärmeabstrahlungsfähigkeit deutlich
stärker verbessert wird, als das durch das Vergrößern des
Oberflächenbereichs der Abstrahlrippe der Fall wäre.
Fig. 4 ist ein Graph, welcher einen Vergleich der Wärmeab
strahlungsfähigkeit zwischen einem Wärmerohr-Radiator des
Stands der Technik und einem Wärmerohr-Radiator der vorliegen
den Erfindung zeigt. In der Zeichnung gibt die Abszisse eine
Wärmeerzeugungsrate Q (Watt) pro Einheit LSI an, und die Ordi
nate gibt den Temperaturanstieg ΔT (°C) des Gehäuses des LSI
an.
In der Zeichnung zeigen Linien A, B, C und D jeweils die Wär
meabstrahlungsfähigkeit eines Wärmerohr-Radiators A (Fig. 10)
des Stands der Technik, welcher eine auf das Wärmerohr 1 mon
tierte Platten-Abstrahlrippe 5 aufweist, die Wärmeabstrah
lungsfähigkeit eines Wärmerohr-Radiators B (Fig. 11) des
Stands der Technik, welcher ein fest mit der Rippe und der
Wärmeleitplatte verbundenes und auf das Wärmerohr 1 montiertes
Wärmeabstrahlungselement 6 aufweist, die Wärmeabstrahlungsfä
higkeit eines Wärmerohr-Radiators C, welcher eine Abstrahlrip
pe 11 aufweist, die in einer Rechteckswellenform geformt ist
und durch Löten direkt auf dem Wärmerohr 1 angebracht ist, und
die Wärmeabstrahlungsfähigkeit eines Wärmerohr-Radiators D
(Fig. 1), welcher das Wärmeabstrahlungselement der vorliegen
den Erfindung, umfassend die flache Wärmeleitplatte 10 und die
Wärmeabstrahlrippe 11 mit Rechteckswellenform, aufweist, wel
ches am Wärmerohr 1 angebracht ist.
Ferner ist genau die gleiche Struktur an der Seite der ge
druckten Schaltungsplatte 2 jedes Wärmerohr-Radiators angeord
net, so daß vier LSI, welche jeweils eine Wärmeerzeugungsrate
von 15 Watt aufweisen, auf der gedruckten Schaltungsplatte 2
angeordnet sind, und die Kühlplatte 4 mit neun Schrauben an
der gedruckten Schaltungsplatte 2 angebracht ist. Zusätzlich
ist der Wärmeabstrahlungsraum der Abstrahlrippe in jedem Wär
meabstrahlungselement gleich gewählt, und zwei flache Wärme
rohre 1 mit einer Größe von 1,5 mm × 5 mm werden verwendet.
Der Abstand zwischen den gedruckten Schaltungsplatten wird auf
10 mm gesetzt, und die Geschwindigkeit des Luftstroms, welcher
auf das Wärmeabstrahlungselement auftrifft, wird auf einen
konstanten Wert von 3 m/s gesetzt.
Im allgemeinen ist die maximale erlaubte Temperatur des LSI
beschränkt, und bei den momentan verwendeten LSI ist ein An
stieg der Gehäusetemperatur um nur 40° erlaubt. Man erkennt
daher aus Fig. 4, daß die erlaubte Wärmeerzeugungsrate des LSI
bei dem Wärmerohr-Radiator A 4,7 Watt ist, bei dem Wärmerohr-
Radiator B 5 Watt ist, bei dem Wärmerohr-Radiator C 7 Watt ist
und bei dem Wärmerohr-Radiator D 15 Watt ist. Bei dem Aufbau,
bei welchem die Abstrahlrippe auf dem LSI ohne Verwendung
eines Wärmerohrs angebracht ist, beträgt bei dem in dieser
Ausführungsform verwendeten Abstand zwischen den gedruckten
Schaltungsplatten die erlaubte Wärmeerzeugungsrate nur etwa 2
Watt.
Wenn die Wärmeleitplatte 10 aus dem Aufbau der vorliegenden
Erfindung weggelassen wird, und die Abstrahlrippe 11 direkt
auf das Wärmerohr 1 montiert wird, wie bei dem Wärmerohr-Ra
diator C dargestellt, wird der Oberflächenbereich für die Wär
meabstrahlung groß. Jedoch wird in der Abstrahlrippe 11 selbst
eine große Temperaturverteilung erzeugt, und die Wärmeabstrah
lungsfähigkeit der Abstrahlrippe in der Umgebung des Endes und
des entfernten Bereichs, welcher weit von dem Wärmerohr ent
fernt angeordnet ist, verschwindet annähernd. Es ist somit
herausgefunden worden, daß die Wärmeabstrahlungsfähigkeit
durch den Wärmerohr-Radiator D, welcher dem Aufbau der vorlie
genden Erfindung entspricht, deutlich verbessert wird.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, welche eine Abstrahlrip
pe 11 einer weiteren bevorzugten Ausführungsform zeigt. In der
in Fig. 5(a) gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist das
flache Rippenelement 11a weggelassen, und die Rippenelemente
11b und 11c mit Rechteckswellenform bilden die Abstrahlrippe
11. In der in Fig. 5(b) dargestellten bevorzugten Ausführungs
form weisen die Rippenelemente 11b und 11c die Form trapezför
miger Rippenelemente 11b′ und 11c′ auf, und diese Rippenele
mente 11b′ und 11c′ sind aufeinander gesetzt, um zusammen die
Abstrahlrippe 11 zu bilden. Da das flache Rippenelement 11a
vorgesehen ist, um das Zusammensetzen der Abstrahlrippe 11 zu
erleichtern, kann das flache Rippenelement 11a, wie in der
bevorzugten Ausführungsform der Fig. 5 gezeigt, weggelassen
werden, und die Rippenelemente mit Rechteckswellenform oder
mit Trapezform können direkt zusammengesetzt werden, um die
Abstrahlrippe 11 zu bilden.
In dem Fall, daß nicht ausreichend Platz dazu ist, die Rippen
elemente in mehreren Stufen aufeinander zu stapeln, kann es
ausreichend sein, nur eine einzige Schicht des in einer Wel
lenform geformten Rippenelements anzubringen.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, welche einen Wärmerohr-
Radiator für eine elektronische Einrichtung einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Diese bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet,
daß jeder der Verdampfungsbereiche und der Kondensationsberei
che des Wärmerohrs 1 einen flachen Querschnitt aufweist, und
daß der Zwischenbereich 1a zwischen dem Verdampfungsbereich
und dem Kondensationsbereich einen kreisförmigen Querschnitt
aufweist.
Der Wärmerohr-Radiator der vorliegenden Erfindung zeigt selbst
dann eine ausreichende Wärmeabstrahlungsfähigkeit, wenn ein
Wärmerohr mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
über dessen gesamte Länge verwendet wird, was oft der Fall
ist. Es ist jedoch aufgrund des beschränkten Raums, d. h. dem
Abstand zwischen den Schaltungsplatten, und zum Zweck der ver
besserten Erwärmungsfähigkeit bevorzugt, daß der Verdampfungs
bereich einen flachen Querschnitt aufweist. Der Kondensations
bereich weist bevorzugterweise ebenso einen flachen Quer
schnitt auf, da der optimale Wert der Dicke der Wärmeleitplat
te 10 normalerweise im Bereich eines dünnen Abschnitts der
Wärmeleitplatte 10 erhalten wird, was jedoch aufgrund der Tat
sache, daß die Dicke der Wärmeleitplatte 10 durch die Montier
position des Wärmerohrs 1 und den Raum der Abstrahlrippe 11
bestimmt ist, schwer in eine Regel zu fassen ist.
Zusätzlich ist das Seitenverhältnis der Querschnittsform des
Kondensationsbereichs im Vergleich zum Seitenverhältnis der
Querschnittsform des Verdampfungsbereich groß gewählt, und die
Querschnittsfläche in der Richtung orthogonal zur Richtung des
Luftkühlungswinds ist klein gewählt. Daher kann dementspre
chend die Rippenfläche im gleichen Raum erhöht werden, und
ferner wird der Druckabfall des Winddrucks verringert, um so
mit die Wärmeabstrahlungsfähigkeit zu verbessern. Ferner wird
der Wärmetransportwert maximal, wenn das Wärmerohr einen
kreisförmigen Querschnitt aufweist. Daher weist der Zwischen
bereich 1a einen kreisförmigen Querschnitt auf, so daß die
Leistungsfähigkeit des Wärmerohrs 1 maximal ist.
Die Fig. 7, 8 und 9 sind schematische, perspektivische Ansich
ten, welche Wärmerohr-Radiatoren für eine elektronische Ein
richtung jeweils dritter, vierter und fünfter bevorzugter Aus
führungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen. Insbesondere
sind weitere Ausführungsformen der Abstrahlrippen dargestellt.
In diesen bevorzugten Ausfürhungsformen besteht der in Fig. 7
gezeigte Wärmerohr-Radiator aus einer Drahtrippe, welche durch
Anordnen einer großen Anzahl von sich zusammen in Form einer
Sinuswelle erstreckenden Drahtstangen als auf der Wärmeleit
platte 10 angebrachte Abstrahlrippe 11 gebildet ist. Selbst
mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Wärmeabstrahlungsele
ment vorzusehen, welches einen großen Oberflächenbereich zur
Wärmeabstrahlung pro Volumeneinheit aufweist, und welches
ieicht ist und ebenso eine hervorragende
Wärmeabstrahlungsfähigkeit aufweist.
Der in Fig. 8 dargestellte Wärmerohr-Radiator besteht aus ei
ner Stiftrippe 13, welche durch aufrechtes Anordnen einer gro
ßen Anzahl von stiftartigen Drahtstangen als auf die Wärme
leitplatte 11 montierte Abstrahlrippe 11 gebildet ist. Der in
Fig. 9 dargestellte Wärmerohr-Radiator besteht aus einer her
ausgearbeiteten Rippe 14, welche durch Herausarbeiten z. B.
durch Hobeln, Schälen oder dgl. oder durch Aufbiegen oder ei
ner großen Anzahl von Platten in eine Bogenform als auf die
Wärmeleitplatte 10 montierte Abstrahlrippe 11 gebildet ist.
Selbst in diesen Anordnungen ist es möglich, ein Wärmeabstrah
lungselement vorzusehen, welches eine große Oberfläche zur
Wärmeabstrahlung pro Volumeneinheit aufweist, welches leicht
ist und welches ebenso eine hervorragende Wärmeabstrahlungs
fähigkeit aufweist.
Ferner ist in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen,
die Abstrahlrippe so angebracht, daß die Wellenrichtung des
Rippenelements mit der Längsrichtung des Wärmerohrs überein
stimmt. Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Abstrahlrippe in
einer Richtung orthogonal zur Längsrichtung des Wärmerohrs
anzubringen. Das Rippenelement, welches in der oben beschrie
benen bevorzugten Ausführungsform eine Rechteckswellenform
aufweist, wird als ein Rippenelement verwendet, das durch For
men dünner Platten in eine Wellenform gebildet wird, es be
steht jedoch keine Einschränkung auf dieses Rippenelement. Zum
Beispiel kann ebenso das in einer Sinuswellenform hergestellte
Rippenelement verwendet werden. Als Wärmeleitplatte wird in
der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform ein
halbierter Typ verwendet, es besteht jedoch keine Einschrän
kung auf diesen halbierten Typ.
Ferner sind in jeder der oben beschriebenen bevorzugten Aus
führungsformen die Rippenelemente auf beiden Seiten der Wärme
leitplatte angebracht. Es besteht jedoch keine Einschränkung
auf diese Art. Das Rippenelement kann nämlich auch nur auf
einer Seite der Wärmeleitplatte angebracht sein. In dieser Art
und Weise ist ein weiteres Einsparen von Platz möglich. Ferner
besteht bei den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsfor
men der vorliegenden Erfindung keine spezielle Einschränkung
bezüglich der Kombinationen zwischen verschiedenen Arten der
Rippenelemente und der Wärmerohre, sondern eine geeignete Aus
wahl wird in Abhängigkeit vom Raum und der erforderlichen Wär
meabstrahlungsfähigkeit jedes Wärmerohr-Radiators getroffen.
Zusammengefaßt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ei
nen Wärmerohr-Radiator, welcher derart aufgebaut ist, daß eine
Kühlplatte auf einem Verdampfungsbereich eines Wärmerohrs an
gebracht ist, eine flache Wärmeleitplatte auf einem Kondensa
tionsbereich angebracht ist, wärmeerzeugende elektronische
Komponenten in Kontakt mit der Kühlplatte gebracht sind und
eine aus einer dünnen Platte in eine Wellenform geformte Ab
strahlrippe an beiden Oberflächen der Wärmeleitplatte ange
bracht ist. Als weitere Strukturen für eine Abstrahlrippe sind
herausgearbeitete Rippen, welche z. B. durch Hobeln, Schälen
oder Biegen einer flachen Platte in eine Bogenform gebildet
sind, eine Stiftrippe und eine Drahtrippe, welche aus Draht
stangen gebildet sind, usw. vorgeschlagen. Da jede dieser Rip
pen einen großen Oberflächenbereich zur Wärmeabstrahlung pro
Volumeneinheit aufweist und leicht ist, sind diese zur Verwen
dung als Wärmerohr-Radiatoren für eine elektronische Einrich
tung geeignet. Die in den elektronischen Komponenten erzeugte
und durch die Kühlplatte und das Wärmerohr zur Wärmeleitplatte
transportierte Wärme wird von der gesamten Oberfläche der Ab
strahlrippe in die Umgebung abgestrahlt. Die Wärmeleitplatte
ist flach geformt, und daher kann die in den elektronischen
Komponenten erzeugte Wärme zu dem entfernten Abschnitt gelei
tet werden, welcher weiter entfernt von dem Wärmerohr angeord
net ist. Ferner ist die Wärmeabstrahlungsfähigkeit verbessert,
da die Abstrahlrippe einen großen Oberflächenbereich zur Wär
meabstrahlung pro Volumeneinheit aufweist.
Claims (11)
1. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung, welcher die Wärme von wärmeerzeugenden elektronischen
Komponenten durch einen Verdampfungsbereich eines Wärmerohrs
(1) absorbiert und die absorbierte Wärme durch ein auf einem
Kondensationsbereich des Wärmerohrs (1) angebrachtes Wärmeab
strahlungselement abstrahlt, umfassend:
- eine auf dem Kondensationsbereich des Wärmerohrs (1) ange ordnete Wärmeleitplatte (10), und
- eine Abstrahlrippe (11),
wobei die Wärmeleitplatte (10) und die Abstrahlrippe (11) das Wärmeabstrahlungselement bilden.
- eine auf dem Kondensationsbereich des Wärmerohrs (1) ange ordnete Wärmeleitplatte (10), und
- eine Abstrahlrippe (11),
wobei die Wärmeleitplatte (10) und die Abstrahlrippe (11) das Wärmeabstrahlungselement bilden.
2. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme
rohr (1) derart aufgebaut ist, daß der Verdampfungsbereich und
der Kondensationsbereich jeweils einen flachen Querschnitt
aufweisen.
3. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wärmerohr (1) derart aufgebaut ist, daß der Verdampfungsbe
reich und der Kondensationsbereich jeweils einen flachen Quer
schnitt aufweisen, und daß das Seitenverhältnis des Quer
schnitts des Kondensationsbereichs größer ist als das der
Querschnittsform des Verdampfungsbereichs.
4. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Wärmerohr (1) derart aufgebaut ist, daß der Verdamp
fungsbereich und der Kondensationsbereich jeweils einen fla
chen Querschnitt aufweisen, und daß der Zwischenbereich zwi
schen dem Verdampfungsbereich und dem Kondensationsbereich
einen annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweist.
5. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme
rohr (1) derart aufgebaut ist, daß der Verdampfungsbereich
einen flachen Querschnitt aufweist, wobei der Kondensations
bereich einen flachen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis
aufweist, welches größer ist als das der Querschnittsform des
Verdampfungsbereichs, und daß der Zwischenbereich zwischen dem
Verdampfungsbereich und dem Kondensationsbereich einen im we
sentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
6. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstrahlrippe (11) ein aus einer dünnen Platte geform
tes Rippenelement ist.
7. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab
strahlrippe (11) ein in eine Wellenform geformtes Rippenele
ment ist.
8. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahl
rippe (11) durch alternierendes Aufeinanderstapeln eines in
eine Wellenform geformten Rippenelements und eines in eine
flache Form geformten Rippenelements gebildet ist.
9. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abstrahlrippe (11) durch Verschieben der Wellen des wellen
formartigen Rippenelements zueinander nach einem vorbestimmten
Intervall gebildet ist.
10. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstrahlrippe (14) eine herausgearbeitete Rippe ist.
11. Wärmerohr-Radiator für eine elektronische Einrich
tung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstrahlrippe (11) von Drahtstangen gebildet ist.
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