EP2782676A2 - Vapour chamber - Google Patents

Vapour chamber

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Publication number
EP2782676A2
EP2782676A2 EP12791434.9A EP12791434A EP2782676A2 EP 2782676 A2 EP2782676 A2 EP 2782676A2 EP 12791434 A EP12791434 A EP 12791434A EP 2782676 A2 EP2782676 A2 EP 2782676A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lower shell
vapor chamber
porous material
indentations
shell
Prior art date
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Granted
Application number
EP12791434.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2782676B1 (en
Inventor
Günter Tenzler
Christian George
Torsten Burdack
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inheco Industrial Heating and Cooling GmbH
INHECO Ind HEATING AND COOLING GmbH
Original Assignee
Inheco Industrial Heating and Cooling GmbH
INHECO Ind HEATING AND COOLING GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Inheco Industrial Heating and Cooling GmbH, INHECO Ind HEATING AND COOLING GmbH filed Critical Inheco Industrial Heating and Cooling GmbH
Publication of EP2782676A2 publication Critical patent/EP2782676A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2782676B1 publication Critical patent/EP2782676B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
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    • F28D15/046Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
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    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
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    • B01L2300/08Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829Multi-well plates; Microtitration plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00Additional constructional details
    • B01L2300/18Means for temperature control
    • B01L2300/1805Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements

Definitions

  • the present invention relates to a vapor chamber comprising a lower shell and an upper shell, wherein between the lower shell and upper shell at least one gas- and liquid-tight gap is formed, in which a fluid working medium is accommodated and a cooperating with the fluid working medium porous material is arranged, wherein the porous Material at least partially touches the upper shell and / or the lower shell, but not completely fills the at least one intermediate space to form at least one cavity-like steam gap.
  • Such vapor chambers which are designed in the manner of a generally flat and flat-shaped heat pipe (so-called heat pipe) and are based on its operating principle, are known from the prior art, e.g. from the WO
  • FIG. 7 of US Pat. No. 3,680,189 also shows a vapor chamber of the type mentioned at the beginning, in which the lower and upper shells are in each case plate-shaped, the upper and lower shells having bars which are arranged on the edge side for forming the space required for a vapor chamber rectangular cross-section - gas and liquid-tight - are interconnected.
  • An existing temperature difference between the lower and upper shell of a Vapor Chamber is compensated by the fact that the fluid working medium evaporates, for example in the hotter lower shell, whereupon the steam - due to an adjusting pressure gradient - through the steam gap (ie a suitable running in the Vapor Chamber Steam channel) in the direction of the cooler upper shell, where it condenses again.
  • the porous material within the Vapor Chamber serves to receive and transport the condensed, ie liquid phase of the working medium in order to seal it within the space between the upper and lower shell by capillary forces. to move in the direction of the warmer side of the Vapor Chamber, where the working medium then - if temperature equilibrium has not yet established an equilibrium state - can re-evaporate.
  • the porous material advantageously produces a connection between the upper and lower shell extending in the interior of the vapor chamber in order to ensure effective transport of the liquid phase of the working medium between the two mutually facing (inner) sides of the upper and lower shell.
  • the latent heat absorbed or released by the working medium at the respective phase transitions in a continuous process and the transport of the vaporous and liquid phase of the working medium through the vapor gap and the porous medium ensure a very rapid compensation of a temperature between the upper and lower shell. temperature difference, so that, for example with active heating of the lower shell, which can be done by means of underside mounted heating medium, a very rapid heating of the upper shell takes place.
  • Another advantage is that - even with a possibly only selectively or at several points / areas ensuing heating of the lower shell - an acceptable for most applications homogeneity in the temperature distribution on the upper shell is achieved.
  • heat can also be dissipated from the upper shell or lower shell (or a thermally coupled component) in a very effective manner, by thermally coupling the respective other shell to a suitable heat sink.
  • Vapor Chambers - so designed in a flat design heatpipes - of the generic type are often used in conjunction with suitable heating and / or cooling agents for the most uniform tempering of standing with the heat pipe in (direct or indirect) thermal contact moldings, which in turn - Form of indentations provided on the upper side - have a plurality of receptacles for samples to be exposed therein at a certain temperature.
  • thermocyclers in which, in the context of the simultaneous temperature control of a plurality of (biological) samples, e.g.
  • a temperature course suitable for carrying out the polymerase chain reaction (PCR) must be run through several times cyclically.
  • PCR polymerase chain reaction
  • a typical cycle initially involves heating the samples to about 95 ° C. (for the process step of so-called denaturing, melting), then cooling to about 55 ° C. (for the process step of so-called primer hybridization) and another Heating to approx. 72 ° C (for the
  • thermocyclers hitherto known from the prior art typically comprise a sandwich structure of a heat sink, at least one generic vapor Chamber ("thermal base", “heat pipe”), a possibly consisting of several elements heating and, if necessary, coolant (eg in execution of at least one Peltier or PTC element), which may be located above or below the vapor chamber and a sample holding body ("thermal block” or “sample block” or “reaction block”) in direct thermal contact with the heating means and / or the vapor chamber, with a plurality of indentations arranged on the upper side of its surface, into which the one be exposed to certain temperature profile samples - if necessary, within suitable sample containers - for the purpose of their temperature can be introduced.
  • thermal base "heat pipe”
  • coolant eg in execution of at least one Peltier or PTC element
  • Each indentation acts as a receptacle for a sample to be tempered therein and is advantageously designed in such a way that a sample container which can be inserted from above, usually consisting of a thin plastic and which contains the sample to be tempered, makes contact with the surface for good heat transfer can be brought as a sample recording acting indentation.
  • the temperature-controlled in turn with the aid of at least one vapor chamber sample receiving body is usually solid made of silver (or aluminum), which in addition to the high weight of such a shaped body and a comparatively high heat capacity, which is particularly rapid temperature changes in the way, not with one inconvenient material and cost associated. Furthermore, the realization of a good uniformity of the temperature in the various sample receptacles (indentations) proves to be particularly difficult, in particular in the region of the recesses arranged at the edge or in a corner region of the sample receiving body.
  • US Pat. No. 5,161,609 A also shows various embodiments of a "heat pipe” principle vapor chamber of the type mentioned above for use in a thermal cycler, said vapor chamber due to the given design of the receiving the fluid working medium housing, which has an inner coating with porous material, at the same time serves to receive the samples to be tempered or to receive sample containers to be tempered.
  • cylindrical passages through the vapor chamber are provided for the purpose of accommodating a plurality of sample containers to be tempered, which open to the top and bottom of the vapor chamber and from a steam gap are surrounded.
  • This Vapor Chamber is heated or cooled by a heating / cooling source at its laterally peripheral edge and is provided with thermal insulation on the top and bottom and covered with a cap.
  • a heating / cooling source at its laterally peripheral edge and is provided with thermal insulation on the top and bottom and covered with a cap.
  • the coating of the inner walls of the vapor chamber is carried out with the porous material.
  • the working fluid for temperature control the non-edge arranged sample holders must cover relatively long transport routes, for example if this is condensed for the purpose of heating a sample in the passage passages or indentations and is returned by the porous material back to the heated edge.
  • a Vapor Chamber of the type mentioned which is particularly suitable for use in high-efficiency thermal cyclers (or in other devices for temperature control of samples) with the Vapor Chamber underside heated or cooling heating / cooling agents while allowing particularly rapid temperature changes in the context of the temperature of using the Vapor Chamber to be tempered samples.
  • a plurality of samples should be temperature-controllable at the same time, to improve the homogeneity of the temperature acting on the individual samples.
  • Vapor Chamber according to the invention according to claim 1, which - in addition to the aforementioned features - among other things characterized in that the upper shell of the vapor chamber on the top side a plurality of distributed over the surface, extending in the direction of the lower shell and as a sample receiving indentations, in which using the vapor chamber to be tempered samples are introduced from above, wherein at least one at least partially limited by the porous material steam gap extends in such a three-dimensional that within the space between the upper and lower shell one or surrounds several indentations of the upper shell at least partially circumferentially laterally.
  • the Vapor Chamber according to the invention is thus characterized u.a. characterized in that it has on the upper side a plurality of sample receptacles, which are formed by indentations in the upper space bounding the intermediate space for the (at least one) fluid working medium.
  • the recording of the samples to be tempered thus do not serve the indentations in a substantially solid component, which is to be tempered with the aid of at least one vapor chamber or heat pipe, but the vapor chamber itself becomes the sample receiving body by the upper space bounding the space for the working medium upper side has suitable indentations, which act as a sample holder.
  • a significantly improved thermal conductivity [W / mK]) can be achieved (by up to a factor of 7), so that in the course of the temperature control of the Plenty of sample taking place heating and Abkühlvorêt be performed much faster.
  • At least one steam gap ie the at least one vapor gap formed within the intermediate space, runs in such a three-dimensional manner that it surrounds at least one or more indentations laterally, at least in part, can at the same time improve the temperature homogeneity compared to the prior art , ie an always very small difference in the temperature in the various sample receptacles, be achieved, especially if otherwise usually not sufficiently fast or effectively tempered specimen receptacles, in particular the sample receptacles arranged at the edge or in a corner area, are surrounded either separately and / or in blocks by the (at least one) vapor gap, it being particularly advantageous in the context of the present invention if in each case a single uninterrupted steam gap (each) surrounding one or more indentations completely circumferentially.
  • a vapor gap is to be understood as the volume within the interspace between the upper shell and lower shell, in which the vapor phase of the working medium is transported within the vapor chamber according to the invention. If this is spoken of "at least one" steam gap, this of course includes the possibility that in this case not necessarily a single contiguous steam gap must penetrate the entire vapor chamber over its entire areal extent, but that instead a plurality of steam gaps can be provided , for example, from each other are separated by the transport of the liquid phase serving porous material and / or by at least one subdividing the space element of the lower and / or upper shell.
  • the porous material used in a vapor chamber according to the invention may in principle be any material which, owing to its porosity, is capillary to the liquid phase of the working medium (e.g., water) for receiving and transporting the liquid phase of the working medium.
  • the working medium e.g., water
  • each indentation of the upper shell is contacted with the porous material on the inside, the porous material directly adjacent to the indentations can contribute to the material-bound heat transfer in the vapor chamber based on the heat pipe principle.
  • this also simultaneously increases the thermal conductivity between the lower and upper shell, in particular in the region of the indentations forming the sample receptacles, especially if, as is provided according to the invention, the porous material adjoining the lower shell adjoins the respective indentations
  • the porous material adjacent to the indentations on the interspace side comes into contact, which then also improves the material-bound heat transport within the vapor chamber.
  • the region of the indentations that is to say working fluid condensing on the upper shell side, can thus be conveyed back through the porous material directly and over a short path to the heated lower shell.
  • the working medium condensing there of the vapor chamber shortest path to be transported to the respective indentations space side provided area of the porous material.
  • the indentations forming the sample receptacles in the upper shell of a vapor chamber according to the invention are advantageously distributed in a regular pattern over the surface of the upper shell and particularly preferably in number and geometry to the number and geometry of the cavities.
  • Wells commercially available microtiter plates, such as those used in the industrial processing of (biological) samples, adjusted so that a microtiter plate can be placed on the top of the vapor chamber such that the individual (filled with eg liquid samples from above and freely projecting downwards) cavities of the microtiter plate in each case an indentation of the upper shell with the best possible (planar) contact with the respective side wall of the indentation.
  • the upper shell in particular, it is advantageous to use e.g. 24, 48 or 96 provided correspondingly regularly arranged indentations in order to be able to temper with the aid of the vapor chamber according to the invention as large a variety of samples simultaneously and defined.
  • the Vapor Chamber has a lower shell and an upper shell
  • the terms chosen so far should not describe a specific geometry of the components in question, but rather express that the Vapor Chamber invention at least two parts ( one could therefore also speak of an upper part and a lower part), between which the gas- and liquid-tight intermediate space for receiving the working medium and the porous material is formed.
  • the upper and lower shell (or upper part and lower part) need not necessarily be formed by two separate baggage parts, but can - if necessary, for example, with the use of suitable forming processes - also integrally formed, but always a gas and liquid-tight space between the Vapor Chamber must be formed up or down limiting upper or lower part.
  • at least the lower shell or the upper shell with a peripheral edge formed thereon is actually configured like a shell, whereby the lateral boundary of the vapor chamber can be formed in a simple manner by the relevant edge of the lower or upper shell.
  • a Vapor Chamber according to the invention between the upper and lower shell at least one steam gap is provided which surrounds all indentations laterally outside and within the space between the lateral boundary of the Vapor Chamber and the edge arranged Indentations is formed.
  • the edge-side indentations on their respective side facing the gap
  • Interspaced porous material are in contact or are coated with it, so that (also) a particularly effective heat transfer is realized in this area.
  • each indentation is completely surrounded by at least one steam gap, so that the outstanding thermal conductivity of a heat pipe in the region of each indentation serving indentation with the result of a particularly good temperature homogeneity over all sample recordings to the full extent comes.
  • a total of the entire Vapor Chamber penetrating and simultaneously each indentation is provided fully circumferentially circumferential steam gap, it can be achieved in the context of temperature control of all sample receiving (or the samples arranged therein) to achieve an almost best possible temperature homogeneity.
  • the porous material is also particularly preferable for the porous material to be formed by at least two porous material layers, of which a first material layer is disposed on the outer shell on the space side and a second material layer
  • first and second layers of material contact each other in regions and are spaced from each other in other areas to form the at least one vapor gap.
  • the porous material used in a heat pipe or the two abovementioned porous material layers may be e.g. consist of an initially substantially powdery material with spherical and / or rod-shaped material components (for example of copper) of identical or different dimensions, which may be made of e.g. as part of a liquid or pasty mass - first applied in a suitable layer thickness on the respective inner side of the lower and upper shell and then under the action of suitable high temperatures (in a kind of sintering process) there
  • the contact of the gap side adjacent to the indentations porous material and adjacent to the lower shell porous material is effected in that the porous material on the upper and lower shell as a total contiguous inner coating of the vapor Chamber is formed.
  • the contact of the porous material provided on the top and bottom shells is thus given by a continuous and uninterrupted layer of porous material connecting the top and bottom shells, in particular in the region of the indentations.
  • the porous material at least partially, in particular in that region in which the porous material adjacent to the indentations on the interspace touches the porous material adjacent to the lower shell in the region of the respective recesses, from an originally pasty mass is prepared, which applied before assembly to corresponding areas of the upper and / or lower shell and after assembly of the upper and lower shell was solidified under the action of suitably high temperatures (with evaporation of liquid constituents).
  • either the entire the upper and lower shell interspaces suitably covering and connecting porous material be prepared using a pasty mass in the above sense, on the other hand, only a partial use of a pasty mass in the above sense, in particular, can also offer, otherwise produced material layers of porous material, which are already formed on the lower and / or upper shell, while avoiding the formation of gaps or compressions to connect with each other.
  • a yet further preferred embodiment of the invention provides that the porous material is at least partially formed by at least one prefabricated molded part of porous material, which is attached before the assembly of upper and lower shell from below to at least one recess of the upper shell and is designed such that the molded part after assembly of the upper and lower shell on the space side, the at least one indentation and the lower shell contacted.
  • a single molded part of porous material may be provided, which is plugged onto all indentations of the upper shell and each indentation and the lower shell - in the region of the respective indentation - connects.
  • a separate molded part can also be provided for each indentation (or one group of indentations), which is attached to the relevant indentation (or the group of indentations) in the aforementioned sense.
  • areas of the lower and / or upper shell which are not contacted by the molded parts or any intermediate areas within the molded parts can then, for example, be filled with further porous material using a pasty mass in the above-mentioned sense.
  • the porous material contacting the upper and lower shell has a varying layer thickness and / or a varying porosity and / or varying pore diameter.
  • the layer thickness of the porous material has an influence on its absorption capacity and the evaporation rate given in a specific range
  • specific areas of the lower and / or upper shell can be used for the evaporation of liquid working medium or the absorption of the condensing working medium be optimized.
  • specific variation of the porosity or pore diameter of the - e.g. applied by different pasty masses - porous material which thereby adjusting capillary forces are specifically adapted to the desired liquid transport in the porous layer.
  • both underside cooling and underside-side heating of the vapor chamber can be provided in the context of the present invention, it is particularly advantageous if the abovementioned variation of the layer thickness and / or the porosity of the porous material takes into account the desired heat transport in both directions, by in the porous material - eg distributed in the region of each indentation or alternately across the vapor chamber - a first fluid path with improved liquid transfer properties from the top to the bottom shell and a second fluid path with improved liquid transport properties from the bottom to the top shell and / or with correspondingly improved ones Evaporation rate is created on the lower or upper shell.
  • the upper shell and / or the lower shell of a vapor chamber according to the invention can in principle be made of any suitable material with comparatively good thermal conductivity and sufficiently simple processability be made (eg made of silver), but are - also for cost reasons - particularly preferably made of copper or aluminum.
  • the upper and lower shell of a vapor chamber according to the invention on a circumferential - advantageously in a plane - extending edge gas and liquid-tightly connected to each other, in particular welded and / or soldered.
  • the wall thickness can be realized as thin as possible, whereby, of course, taking into account the prevailing pressure within the vapor chamber, a sufficient mechanical stability still has to be ensured.
  • Such thin layer thicknesses ensure a further improved heat transfer and a particularly low heat capacity and also in the
  • An upper shell with indentations suitable for the present purpose can e.g. be made by deep drawing from a suitable metal sheet. Furthermore, suitable for producing an upper shell suitable geometry, especially if this - which is particularly advantageous - should have a very small layer thickness of significantly smaller than 1 mm, also electro-galvanic manufacturing process, in particular the so-called "electrofor- ming".
  • the indentations of the upper shell acting as sample receptacles may be particularly preferably thin-walled (advantageously ⁇ 1 mm, again advantageously ⁇ 5 mm), since this - because of the so far low mass of the indentation bounding wall - a smaller Specific heat capacity in the immediate area of the sample to be tempered sample is achievable, whereby faster temperature changes are allowed.
  • the vapor chamber has at least one extending into the steam gap temperature and / or pressure sensor.
  • a temperature sensor extending into the steam gap proves to be advantageous, in particular, if its temperature measurement value is determined with the aid of a suitable monitoring and comparison unit (e.g.
  • a second temperature sensor e.g. Bottom of the Vapor Chamber (i.e., in contact with the lower shell) is arranged.
  • the present invention relates not only to a vapor chamber as such, which could in principle be used in a wide variety of devices - eg also in an incubator - but in particular also a thermocycler, which - for tempering samples with predefined temperature cycles - at least one heat sink, (At least) a preferred electric heating means (eg in the manner of a PTC element) and a vapor chamber of the type according to the invention and described above.
  • a thermocycler which - for tempering samples with predefined temperature cycles - at least one heat sink
  • a preferred electric heating means eg in the manner of a PTC element
  • FIG. 1 shows an embodiment of a vapor chamber according to the invention together with an insertable therein microtiter plate in an exploded view
  • Fig. 2 is a perspective - partially broken view - the
  • FIG. 3 shows a sectional view through the vapor chamber from FIGS. 1 and 2 with a microtiter plate inserted therein according to the angled section line III - III from FIG. 2, FIG.
  • thermocycler 4 shows a perspective view of an embodiment of the essential components of a thermocycler according to the invention
  • FIG. 5 shows a representation for comparing the temperature homogeneity of a vapor chamber according to the invention with that of a sample holder body constructed of solid silver
  • FIG. 6-10 different representations of further embodiments of Vapor Chambers invention for use in a thermal cycler according to the invention with heating and cooling of the Vapor Chamber on the underside.
  • 1 to 3 show an exemplary embodiment of a vapor chamber 1 according to the invention in various views, wherein in the perspective exploded view from FIG. 1 and in the sectional view from FIG. 3, a microtiter plate 2 insertable or inserted therein is shown in addition.
  • the vapor chamber 1 comprises a lower shell 3 made of copper and an upper shell 4 made of the same material, the upper shell 4 having on the upper side a plurality, in the present case a total of 96, recesses 6 distributed over its surface 5, which extend in the direction of the lower shell 3 extend.
  • the indentations 6 act as sample receptacles into which samples 7 (see FIG. 3) to be tempered using the vapor chamber 1 can be introduced either directly or indirectly.
  • lower shell 3 and upper shell 4 may also be made of other suitable materials, e.g. made of aluminum or silver.
  • the (liquid) samples 7 to be tempered are accommodated in individual cavities or sample containers 8 of the microtiter plate 2, for which purpose the relevant sample 7 was filled into the respective sample container 8 through an opening 9 accessible from above.
  • the samples 7 are introduced within the sample containers 8 which protrude downwards from the microtiter plate 2 - by placing the microtiter plate 2 in the correct position on the upper shell 4 adapted in terms of its geometry - into the recess 6 respectively associated with the respective sample 7.
  • the sample containers 8 of the microtiter plate 2 with their respective outer side are in planar contact with the side wall of the indentation 6 in order to ensure good heat transfer.
  • Upper shell 4 and lower shell 3 are along a - the Vapor Chamber 1 completely encircling - edge 10 gas and liquid tightly connected to each other, which, for example, by a suitable welding and / or solder joint can be done.
  • a fluid working medium (not shown) is accommodated and, arranged like a layer on upper and lower shell 3, 4, a porous material 12, 13 which interacts with the fluid working medium in the sense of that it can absorb the liquid phase of the working medium and transport it using capillary forces.
  • the fluid working medium can be introduced, for example, through a suitably closable access opening in the upper or lower shell into the intermediate space 11.
  • Vapor Chamber 1 penetrating steam gap 14 is formed, which in the present case between the two porous material layers 12, 13 and thereby inter alia - according to the in Fig 1.
  • the entire line of indentations 6 of the upper shell 4 surrounds all indentations 6 of the upper shell 4, namely between the lateral boundary of the vapor chamber 1 and the indentations 6 arranged on the edge.
  • each indentation 6 is simultaneously fully enclosed by the steam gap 14 surrounded circumferentially, as indicated by the two dashed lines 14 "in Fig. 2.
  • the liquid phase of the working medium received in the adjoining layer of porous material 12 evaporates into the steam gap 14 by absorbing latent heat and is there due to a suitably adjusting pressure gradient in the direction of the colder upper shell 4 or the thereto trained indentations 6 transported.
  • the steam gap 14 extends in three-dimensional and contiguous manner over the entire cross-sectional area of the vapor chamber 1 and thereby revolves the indentations 6, whereby the vapor phase also transversal or lateral can spread around the indentations 6 around.
  • the working medium can then condense again with the release of latent heat in the region of the upper shell.
  • porous material 13 arranged on the upper shell side. Because of the capillary force of the porous material 12, 13 and the connection of the upper and lower shell side arranged porous material 12, 13, at least partially - in the present case, however, in particular around each recess 6 around - there is, the condensed liquid phase of the working medium then again transported to the lower side region of the porous material 12, where it can evaporate again at not yet carried out temperature compensation.
  • each indentation 6 within the interspace in the present case is completely surrounded by the at least one steam gap 14 of the vapor chamber 1, a particularly effective heating of the individual indentations 6 acting as sample holders - and thus also the samples 7 taken therein - can take place.
  • indentations 6 of the upper shell 4 are in contact with the lower shell 3 in the region of their underside 15, in which region the layer of porous material 12 arranged on the underside is interrupted.
  • a portion or all indentations 6 can there to increase the mechanical stability of the Vapor Chamber 1 - and to improve the heat transfer - be connected to the lower shell 3, in particular metallurgical manner.
  • a plurality of webs 16 are arranged, which are superior to the other layer thickness of the lower shell 3, which may be less than 2 mm or even less than 1 mm are selected, and thus cause a mechanical reinforcement of the structure of the lower shell 3.
  • the lower shell 3 on the underside a plurality of threaded blind holes 17, one of which in the sectional view of FIG. 3 recognizable. bar and which are used for fixed mounting of the Vapor Chamber 1 to an adjacent component, such as a heating and cooling element.
  • the lower shell 3 also has a suitable reinforcement 18.
  • FIG. 4 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a thermal cycler 21 according to the invention, which in the present case has a layered construction with thermal coupling of the components adjacent to one another from below to better illustrate the components used for this purpose
  • heating / cooling elements 24a, 24b, 24c for example Peltier elements
  • the heat sink 22 has a lamellar structure 26 on the underside, which provides a particularly large surface area for effective heat exchange between a cooling fluid (eg air) flowing between the lamellae in order to achieve a high cooling capacity.
  • a cooling fluid eg air
  • 24b, 24c ago in particular by providing a larger contact area for dissipating heat to the heat sink 22, as this would be given by the contrast significantly smaller surface area of the heating / cooling elements 24a, 24b, 24c.
  • through-holes are provided in the vapor chamber for bolting purposes, such as these, e.g. are described in WO 2005/114084 A1.
  • heating and cooling elements 24a, 24b, 24c eg Peltier elements
  • the - depending on electrical wiring - for heating or cooling on the underside upper vapor chamber 25 or in the indentations 6 suitably introduced samples function.
  • the upper vapor chamber is constructed almost identically to that of FIGS. 1 to 3, so that reference can be made to the above explanations with regard to their mode of operation and the features relevant for this purpose.
  • the only difference to the embodiment shown in FIGS. 1-3 is to be noted in this respect that the upper vapor chamber 25 in FIG. 4 has a thicker-walled upper shell 4, whereby here too at least the wall thickness of the space between the upper shell 4 and lower shell 3 inwardly extending indentations 6, which act as a sample holder, still thin - with a wall thickness of preferably less than or equal to 2 mm, even more preferably less than 1 mm - are configured.
  • FIG. 5 shows a diagram with measured values of comparative measurements in order to illustrate the significantly improved temperature homogeneity or uniformity of a vapor chamber according to the invention compared with the prior art.
  • the former temperature level at + 95 ° C was started by appropriate control of the heating / cooling means with a temperature rise rate of + 3 ° C / s (or 3 K / s) and then held for 10 seconds. Thereafter, the temperature in the sample holders was lowered at a rate of -1.5 K / s to + 55 ° C and held this temperature level for 10 seconds, after which a renewed heating at a rate of turn +3 K / s to + 72 ° C and then holding this temperature for 10 seconds.
  • monitoring was carried out in a total of eight different samples. took adjusting temperature of the respective sample receiving body, each of which had 96 sample receptacles.
  • the position of the sample recordings monitored by the temperature sensors can be taken from the schematic diagram drawn on the top right in FIG. 5, wherein said schematic diagram represents a plan view of the respective sample receiving body. The monitored sample recordings are indicated therein by black coloring.
  • thermocycler according to the invention of the type shown in FIG. 4 ("96 well 3D-VCM") and on the other hand on an arrangement known from the prior art, in which - compared with the arrangement of FIG -
  • the upper Vapor Chamber 25 was replaced by a likewise 96 sample recordings sample body made of solid silver (“96 well Silvermount”), which in turn was mounted on the underside of a flat heat pipe, which made thermal contact with the underlying heating and cooling elements.
  • the measurements show that the maximum temperature difference between the measured temperatures in the various sample receptacles in an inventive arrangement always (ie at all three approached temperature levels) is significantly lower than is the case in the known from the prior art arrangement.
  • FIGS. 6-10 show, to demonstrate different variants for introducing the porous material into the vapor chamber, various representations of further embodiments of vapor chambers 1 according to the invention for use in a thermocycler according to the invention with the vapor chamber 1 heated / cooled on the underside.
  • FIGS. 6-9 two superimposed representations are shown in FIGS. 6-9, of which in each case the upper shows a sectional view through a Vapor Chamber 1 according to the invention before its final assembly and the lower one shows a section through the finished vapor chamber 1.
  • Fig. 6 relates to an embodiment of the invention, in which - see the upper diagram - applied before the assembly of the vapor chamber both on the upper shell 4 and on the lower shell 3 each an intermediate space material layer 13, 12 of porous material and already under Temperature action, as described above, was solidified (in a kind of sintering process).
  • the upper shell side provided material layer 13, which also covers the space-side surface of the recesses 6, However, at the indentations 6, it deliberately does not extend so far in the direction of its underside end that it would come into contact with the lower-shell-side material layer 12 when the vapor chamber 1 is assembled.
  • porous material 30 is present in the area in which it adjoins both the indentations 6 and the lower shell 3 on the space side, made of an originally pasty mass 29, the bead before the assembly of the upper and lower shell 4,3 Area of pointing to the lower shell lateral ends of the recesses 6 is applied and solidified after assembly of the upper and lower shell 4, 3 under the action of suitably high temperatures.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a vapor chamber according to the invention, in which (see the upper illustration) before assembly of the vapor chamber, both the upper shell 4 (and its indentations 6) and the lower shell 3 on the interspace with a pasty mass 29 containing the porous material was coated, so that - when assembling upper and lower shell - the two layers of pasty mass 29 come into contact with each other in regions and after a subsequent action of temperature in the already explained sense a total coherent inner coating of the vapor chamber 1 of porous material 30 ( see the lower illustration of Fig. 7) can form.
  • Fig. 8 shows a further embodiment in which the upper and lower shell 4, 3 itself have no Vapor Chamber occlusive circumferential edge.
  • the upper shell 4 are joined to the lower shell 3, wherein still the space-side surfaces of the upper and lower shell 4, 3 are accessible from the outside and with a porous Material containing pasty mass 29 can be coated.
  • the Vapor Chamber 1 can be closed by means of a separate, peripheral edge 31.
  • a solidified layer of porous material 30 can then be produced under suitable temperature action from the pasty mass 29, as shown in the lower illustration of FIG. 8.
  • the exemplary embodiment illustrated in FIG. 9 relates to the possible use of prefabricated molded parts 32 which are designed in such a way that they can be attached from below to the indentations 6 of the upper shell 4 before the upper and lower shell 4, 3 are assembled , Wherein each molded part 32, after assembly of the upper and lower shell, contacts at least the indentation 6 and the lower shell 3.
  • each indentation 6 ie the side facing the lower shell of the bottom of the respective indentation 6 forming wall contacted the lower shell and after assembly of the Vapor Chamber advantageously metallurgical the lower shell is connected.
  • FIG. 0 shows a final exemplary embodiment of a vapor chamber according to the invention, in which first the upper and lower shells 4, 3, which have not yet been covered with porous material, are assembled, wherein for the introduction of the porous material into the intermediate space 11 an edge-side arranged opening 33 is provided, which can be closed fluid-tight with a lid 34. Through this opening 33, a liquid containing the porous material of suitable viscosity can then be introduced into the gap 11 so that the porous material settles in the desired layer thickness on the upper and lower shell, whereupon - after possibly necessary removal of excess liquid - the same can be "baked" under appropriate temperature effect on top and bottom shell.

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Abstract

The present invention relates to a vapour chamber (1), comprising a lower shell (3) and an upper shell (4), wherein at least one gas-tight and liquid-tight intermediate area (11) is formed between lower shell (3) and upper shell (4), in which area a fluid working medium is accommodated and a porous material (12, 13, 30) that interacts with the fluid is arranged; the porous material (12, 13) is in contact, at least in some areas, with the upper shell (4) and/or the lower shell (3), but does not completely fill the at least one intermediate area (11), forming at least one cavity-like vapour gap (14). The upper shell (4) of the vapour chamber (1) has on its top side a plurality of indentations (6) which are distributed over the surface (5) thereof, extend towards the lower shell (3) and act as sample receptacles, into which samples to be temperature-controlled (7) can be introduced from the top using the vapour chamber (1). At least one vapour gap (14) delimited at least partially by the porous material (12, 13) extends three-dimensionally in such a manner that it surrounds at least partially laterally and within the intermediate area (11) located between the upper and lower shell (4, 3), one or more indentations (6) of the upper shell (4). Some of the indentations (6) formed on the upper shell (4) and extending towards the lower shell (3), preferably all indentations (6), are in contact with the bottom of the lower shell (3). At least a part of the indentations (6) in contact with the lower shell (3) are connected on their underside to the lower shell (3), wherein each indentation (6) of the upper shell (4) is in contact on the intermediate space side with the porous material (13, 30), and wherein the porous material (13, 30) adjacent to the indentations (6) on the intermediate space side is in contact with the porous material (12, 30) adjacent to the lower shell (3) in the region of the indentations (6) concerned.

Description

Vapor Chamber  Vapor Chamber
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vapor Chamber umfassend eine Unterschale und eine Oberschale, wobei zwischen Unterschale und Oberschale zumindest ein gas- und flüssigkeitsdichter Zwischenraum ausgebildet ist, in welchem ein fluides Arbeitsmedium aufgenommen sowie ein mit dem fluiden Arbeitsmedium zusammenwirkendes poröses Material angeordnet ist, wobei das poröse Material zumindest bereichsweise die Oberschale und/oder die Unterschale berührt, dabei jedoch den wenigstens einen Zwischenraum unter Ausbildung wenigstens eines hohlraumartigen Dampfspaltes nicht vollständig ausfüllt. The present invention relates to a vapor chamber comprising a lower shell and an upper shell, wherein between the lower shell and upper shell at least one gas- and liquid-tight gap is formed, in which a fluid working medium is accommodated and a cooperating with the fluid working medium porous material is arranged, wherein the porous Material at least partially touches the upper shell and / or the lower shell, but not completely fills the at least one intermediate space to form at least one cavity-like steam gap.
Solche Vapor Chambers, die in Art eines in der Regel flächig und flach gestalteten Wärmerohrs (sog. Heatpipe) ausgestaltet sind und auf dessen Funktionsprinzip beruhen, sind aus dem Stand der Technik, z.B. aus der WO Such vapor chambers, which are designed in the manner of a generally flat and flat-shaped heat pipe (so-called heat pipe) and are based on its operating principle, are known from the prior art, e.g. from the WO
2005/114084 A1 , hinlänglich bekannt und haben bekanntermaßen eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit. Ferner zeigt auch Fig. 7 der US 3,680,189 eine Vapor Chamber der eingangs genannten Art, bei welcher die Unter- und Oberschale jeweils plattenförmig ausgestaltet sind, wobei Ober- und Unterschale zur Bildung des für eine Vapor Chamber erforderlichen Zwischenraums über randsei- tig angeordnete Stäbe mit rechteckigem Querschnitt - gas- und flüssigkeitsdicht - miteinander verbunden sind. 2005/114084 A1, well known and have known to have a very good thermal conductivity. Furthermore, FIG. 7 of US Pat. No. 3,680,189 also shows a vapor chamber of the type mentioned at the beginning, in which the lower and upper shells are in each case plate-shaped, the upper and lower shells having bars which are arranged on the edge side for forming the space required for a vapor chamber rectangular cross-section - gas and liquid-tight - are interconnected.
Eine bestehende Temperaturdifferenz zwischen der Unter- und Oberschale einer Vapor Chamber wird dadurch ausgeglichen, dass das fluide Arbeitsmedium z.B. im Bereich der heißeren Unterschale verdampft, woraufhin der Dampf - wegen eines sich einstellenden Druckgefälles - durch den Dampfspalt (also einen geeignet in der Vapor Chamber verlaufenden Dampfkanal) in Richtung zur kühleren Oberschale wandert, wo er wieder kondensiert. Das poröse Material innerhalb der Vapor Chamber dient der Aufnahme und dem Transport der kondensierten, also flüssigen Phase des Arbeitsmediums, um diese innerhalb des Zwischenraums zwischen Ober- und Unterschale durch Kapillarkräfte wie- der in Richtung der wärmeren Seite der Vapor Chamber zu befördern, wo das Arbeitsmedium dann - sofern sich durch Temperaturausgleich noch kein Gleichgewichtszustand eingestellt hat - erneut verdampfen kann. Das poröse Material stellt dabei vorteilhaft eine im Inneren der Vapor Chamber verlaufende Verbindung zwischen Ober- und Unterschale her, um einen effektiven Transport der flüssigen Phase des Arbeitsmediums zwischen den beiden einander zugewandten (Innen-)Seiten der Ober- und Unterschale zu gewährleisten. An existing temperature difference between the lower and upper shell of a Vapor Chamber is compensated by the fact that the fluid working medium evaporates, for example in the hotter lower shell, whereupon the steam - due to an adjusting pressure gradient - through the steam gap (ie a suitable running in the Vapor Chamber Steam channel) in the direction of the cooler upper shell, where it condenses again. The porous material within the Vapor Chamber serves to receive and transport the condensed, ie liquid phase of the working medium in order to seal it within the space between the upper and lower shell by capillary forces. to move in the direction of the warmer side of the Vapor Chamber, where the working medium then - if temperature equilibrium has not yet established an equilibrium state - can re-evaporate. The porous material advantageously produces a connection between the upper and lower shell extending in the interior of the vapor chamber in order to ensure effective transport of the liquid phase of the working medium between the two mutually facing (inner) sides of the upper and lower shell.
Die bei den betreffenden Phasenübergängen in einem kontinuierlichen Prozess vom Arbeitsmedium aufgenommene bzw. abgegebene latente Wärme und der durch den Dampfspalt und das poröse Medium erfolgende Transport der dampfförmigen und flüssigen Phase des Arbeitsmediums sorgen für einen sehr raschen Ausgleich einer zwischen Ober- und Unterschale bestehenden Tempe- raturdifferenz, so dass, z.B. bei aktiver Beheizung der Unterschale, welche mittels daran unterseitig befestigter Heizmittel erfolgen kann, eine sehr schnelle Aufheizung der Oberschale erfolgt. Von Vorteil ist dabei weiterhin, dass - auch bei einer ggfs. nur punktuell oder an mehreren Stellen/Bereichen erfolgenden Beheizung der Unterschale - eine für die meisten Anwendungen durchaus akzeptable Homogenität in der Temperaturverteilung auf der Oberschale erreicht wird. The latent heat absorbed or released by the working medium at the respective phase transitions in a continuous process and the transport of the vaporous and liquid phase of the working medium through the vapor gap and the porous medium ensure a very rapid compensation of a temperature between the upper and lower shell. temperature difference, so that, for example with active heating of the lower shell, which can be done by means of underside mounted heating medium, a very rapid heating of the upper shell takes place. Another advantage is that - even with a possibly only selectively or at several points / areas ensuing heating of the lower shell - an acceptable for most applications homogeneity in the temperature distribution on the upper shell is achieved.
Ferner kann mittels einer Vapor Chamber auch auf sehr effektive Weise Wärme von der Ober- oder Unterschale (bzw. einem hiermit thermisch gekoppelten Bauteil) abgeführt werden, indem die jeweils andere Schale thermisch mit einer geeigneten Wärmesenke gekoppelt wird. Furthermore, by means of a vapor chamber, heat can also be dissipated from the upper shell or lower shell (or a thermally coupled component) in a very effective manner, by thermally coupling the respective other shell to a suitable heat sink.
Der Arbeitsbereich einer Vapor Chamber wird durch die Eigenschaften des darin enthaltenen Arbeitsmediums (z.B. Wasser) und des in der Vapor Chamber vorherrschenden Drucks vorgegeben und lässt sich daher z.B. durch eine geeignete Wahl des (wenigstens einen) Arbeitsmediums einstellen. Vapor Chambers - also in flacher Bauweise gestaltete Heatpipes - der gattungsgemäßen Art dienen häufig in Zusammenwirkung mit geeigneten Heiz- und/oder Kühlmitteln zur möglichst uniformen Temperierung von mit der Heat- pipe in (direktem oder indirektem) Wärmekontakt stehenden Formkörpern, welche ihrerseits - z.B. in Form von oberseitig daran vorgesehen Einbuchtungen - eine Mehrzahl an Aufnahmen für darin einer bestimmten Temperatur auszusetzende Proben aufweisen. The working range of a Vapor Chamber is dictated by the properties of the working medium contained therein (eg water) and the pressure prevailing in the Vapor Chamber and can therefore be adjusted, for example, by a suitable choice of (at least one) working medium. Vapor Chambers - so designed in a flat design heatpipes - of the generic type are often used in conjunction with suitable heating and / or cooling agents for the most uniform tempering of standing with the heat pipe in (direct or indirect) thermal contact moldings, which in turn - Form of indentations provided on the upper side - have a plurality of receptacles for samples to be exposed therein at a certain temperature.
Insbesondere kommen Vapor Chambers der gattungsgemäßen Art dabei in so genannten Thermocyclern zum Einsatz, bei denen im Rahmen der gleichzeitigen Temperierung einer Mehrzahl an (biologischen) Proben z.B. zum Zwecke der DNA-Vervielfältigung ein zur Durchführung der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) geeigneter Temperaturverlauf mehrfach zyklisch durchlaufen werden muss. Es versteht sich von selbst, dass dabei eine besonders präzise Temperierung der verschiedenen Proben ebenso erwünscht ist wie ein möglichst schneller Durchlauf des Temperaturzyklus, bei dem es wesentlich darauf ankommt, dass die verschiedenen Proben in zeitlicher Abfolge verschiedenen Temperaturen (für einen jeweils vorgegebenen Zeitraum) ausgesetzt werden. Ein typischer Zyklus beinhaltet zunächst die Aufheizung der Proben auf ca. 95° C (für den Verfahrensschritt der sog. Denaturierung; Schmelzen), eine anschließende Abkühlung auf ca. 55° C (für den Verfahrensschritt der sog. Pri- merhybridisierung) und ein erneutes Aufheizen auf ca. 72° C (für den In particular, vapor chambers of the generic type are used in so-called thermocyclers in which, in the context of the simultaneous temperature control of a plurality of (biological) samples, e.g. For the purpose of DNA amplification, a temperature course suitable for carrying out the polymerase chain reaction (PCR) must be run through several times cyclically. It goes without saying that a particularly precise temperature control of the various samples is just as desirable as the fastest possible passage of the temperature cycle, in which it is essential that the different samples in different time sequence at different temperatures (for a given period) exposed become. A typical cycle initially involves heating the samples to about 95 ° C. (for the process step of so-called denaturing, melting), then cooling to about 55 ° C. (for the process step of so-called primer hybridization) and another Heating to approx. 72 ° C (for the
Verfahrensschritt der sog. Elongation), woraufhin der Zyklus durch ein weiteres Aufheizen auf wiederum 95° C erneut beginnt. Diese Temperaturniveaus sollen - für alle gleichzeitig zu temperierenden Proben - möglichst exakt eingehalten werden, wobei die zwischen den Temperaturniveaus benötigten Aufheiz- und Abkühlvorgänge möglichst schnell durchführbar sein sollen. Process step of the so-called elongation), whereupon the cycle begins again by further heating to 95 ° C. These temperature levels should be kept as accurately as possible for all samples to be tempered at the same time, whereby the heating and cooling processes required between the temperature levels should be able to be carried out as quickly as possible.
Die aus dem Stand der Technik bisher bekannten Thermocycler, wie sie z.B. in der EP 1 710 017 A1 , der WO 01/24930 A1 oder der WO 2004/105947 A1 beschrieben sind, umfassen typischerweise einen sandwichartigen Aufbau aus einer Wärmesenke, wenigstens einer gattungsgemäßen Vapor Chamber ("thermal base", "heat pipe"), ein ggfs. aus mehreren Elementen bestehendes Heiz- und ggfs. Kühlmittel (z.B. in Ausführung wenigstens eines Peltier- oder PTC-Elements), welches ober- oder unterhalb der Vapor Chamber angeordnet sein kann, und einen mit dem Heizmittel und/oder der Vapor Chamber in direktem thermischem Kontakt stehenden Probenaufnahmekörper ("thermal block" bzw. "sample block" bzw. "Reaktionsgefäßaufnahmekörper") mit einer Mehrzahl an oberseitig auf dessen Oberfläche angeordneten Einbuchtungen, in welche die einem bestimmten Temperaturverlauf auszusetzenden Proben - ggfs. innerhalb geeigneter Probenbehältnisse - zum Zwecke ihrer Temperierung einbringbar sind. Jede Einbuchtung fungiert als Aufnahme für eine darin zu temperierende Probe und ist vorteilhaft derart gestaltet, dass ein darin von oben einsetzbares - zumeist aus einem dünnen Kunststoff bestehendes - Probenbehältnis, welches die zu temperierende Probe enthält, zum Zwecke eines guten Wärmeübergangs in flächigen Kontakt zu der als Probenaufnahme fungierenden Einbuchtung gebracht werden kann. The thermocyclers hitherto known from the prior art, as described, for example, in EP 1 710 017 A1, WO 01/24930 A1 or WO 2004/105947 A1, typically comprise a sandwich structure of a heat sink, at least one generic vapor Chamber ("thermal base", "heat pipe"), a possibly consisting of several elements heating and, if necessary, coolant (eg in execution of at least one Peltier or PTC element), which may be located above or below the vapor chamber and a sample holding body ("thermal block" or "sample block" or "reaction block") in direct thermal contact with the heating means and / or the vapor chamber, with a plurality of indentations arranged on the upper side of its surface, into which the one be exposed to certain temperature profile samples - if necessary, within suitable sample containers - for the purpose of their temperature can be introduced. Each indentation acts as a receptacle for a sample to be tempered therein and is advantageously designed in such a way that a sample container which can be inserted from above, usually consisting of a thin plastic and which contains the sample to be tempered, makes contact with the surface for good heat transfer can be brought as a sample recording acting indentation.
Der seinerseits unter Zuhilfenahme der wenigstens einen Vapor Chamber temperierte Probenaufnahmekörper ist dabei in der Regel massiv aus Silber (oder Aluminium) ausgestaltet, was neben dem hohen Gewicht eines solchen Formkörpers und einer vergleichsweise hohen Wärmekapazität, die besonders schnellen Temperaturänderungen im Wege steht, mit einem nicht unerheblichen Material- und Kostenaufwand verbunden ist. Ferner erweist sich dabei die Realisierung einer guten Uniformität der Temperatur in den verschiedenen Probenaufnahmen (Einbuchtungen) als besonders schwierig, dies insbesondere im Bereich der randseitig oder in einem Eckbereich des Probenaufnahmekörpers angeordneten Einbuchtungen. The temperature-controlled in turn with the aid of at least one vapor chamber sample receiving body is usually solid made of silver (or aluminum), which in addition to the high weight of such a shaped body and a comparatively high heat capacity, which is particularly rapid temperature changes in the way, not with one inconvenient material and cost associated. Furthermore, the realization of a good uniformity of the temperature in the various sample receptacles (indentations) proves to be particularly difficult, in particular in the region of the recesses arranged at the edge or in a corner region of the sample receiving body.
Zur Verbesserung der Homogenität der sich in den einzelnen Probenaufnahmen einstellenden Temperatur wurde dabei in der WO 01/24930 A1 bereits vorgeschlagen, anstelle der Verwendung einer separaten Vapor Chamber bzw. Heatpipe ("Temperaturausgleichsplatte") unterhalb des - dort aus mehreren Segmenten bestehenden - Reaktionsgefäßaufnahmekörpers, einzelne rohrför- mige Heatpipes in den verschiedenen Segmenten des Reaktionsgefäßaufnah- mekörpers derart zu integrieren, dass diese in einer Richtung zwischen je zwei Reihen von Reaktionsgefäßhaltern verlaufen. Auch hierbei weist der Reakti- onsgefäßaufnahmekörper wegen seiner ansonsten massiven Bauweise eine vergleichsweise hohe Wärmekapazität auf. In order to improve the homogeneity of the temperature which is established in the individual sample recordings, it has already been proposed in WO 01/24930 A1, instead of using a separate vapor chamber or heat pipe ("temperature compensation plate") below the reaction vessel receiving body, which is composed of several segments, individual tubulars mige heatpipes in the various segments of the reaction vessel receiving body to integrate so that they extend in a direction between two rows of reaction vessel holders. Here, too, the reaction vessel receiving body has a comparatively high heat capacity due to its otherwise massive construction.
Und schließlich zeigt auch die US 5,161 ,609 A noch verschiedene Ausführungsbeispiele einer auf dem "heat pipe"-Prinzip funktionierenden Vapor Chamber der eingangs genannten Art zur Verwendung in einem Thermocycler, wobei besagte Vapor Chamber infolge der gegebenen Gestaltung der das fluide Arbeitsmedium aufnehmenden Einhausung, welche eine Innenbeschichtung mit porösem Material aufweist, gleichzeitig der Aufnahme der zu temperierenden Proben bzw. der Aufnahme von zu temperierenden Probenbehältnissen dient. Finally, US Pat. No. 5,161,609 A also shows various embodiments of a "heat pipe" principle vapor chamber of the type mentioned above for use in a thermal cycler, said vapor chamber due to the given design of the receiving the fluid working medium housing, which has an inner coating with porous material, at the same time serves to receive the samples to be tempered or to receive sample containers to be tempered.
Bei einer ersten Ausgestaltung der in der US 5,161 ,609 A beschriebenen Vapor Chamber sind zum Zwecke der Aufnahme einer Mehrzahl von zu temperierenden Probenbehältnissen zylindrische Passagen durch die Vapor Chamber vorgesehen, die jeweils zur Ober- und Unterseite der Vapor Chamber hin geöffnet und von einem Dampfspalt umgeben sind. Diese Vapor Chamber wird an ihrem seitlich umlaufenden Rand von einer Heiz-/Kühlquelle beheizt bzw. gekühlt und ist ober- und unterseitig mit einer thermischen Isolierung versehen sowie mit einer Kappe abgedeckt. Bei einer zweiten Ausgestaltung der in der US In a first embodiment of the vapor chamber described in US Pat. No. 5,161,609 A, cylindrical passages through the vapor chamber are provided for the purpose of accommodating a plurality of sample containers to be tempered, which open to the top and bottom of the vapor chamber and from a steam gap are surrounded. This Vapor Chamber is heated or cooled by a heating / cooling source at its laterally peripheral edge and is provided with thermal insulation on the top and bottom and covered with a cap. In a second embodiment of the US
5,161 ,609 A beschriebenen Vapor Chamber sind oberseitig eine Mehrzahl an als Probenaufnahme fungierenden Einbuchtungen vorgesehen, wobei insoweit keine näheren Angaben zum Innenaufbau der Vapor Chamber gegeben sind. Auch diese Vapor Chamber steht an ihrem seitlich umlaufenden Rand mit einer Heiz-/Kühlquelle in Kontakt, wobei oberseitig noch eine die Vapor Chamber abdeckende Heiz- bzw. Kühlkappe vorgesehen ist. No. 5,161,609 A, a plurality of indentations acting as sample receptacles are provided on the upper side, with no details as far as the internal structure of the Vapor Chamber is concerned. This Vapor Chamber is also in contact with a heating / cooling source at its peripheral edge, with a heating or cooling cap covering the Vapor Chamber on the upper side.
Nicht beschrieben ist für beide vorstehend erläuterten Ausführungsvarianten, wie die Beschichtung der Innenwände der Vapor Chamber mit dem porösen Material erfolgt. Ferner ist festzustellen, dass das Arbeitsfluid zur Temperierung der nicht randseitig angeordneten Probenaufnahmen relativ lange Transportwege zurücklegen muss, z.B. wenn dieses zum Zwecke der Erwärmung einer Probe im Bereich der Durchgangspassagen bzw. Einbuchtungen kondensiert ist und durch das poröse Material wieder zum beheizten Rand zurückgeführt wird. Not described for both embodiments described above, as the coating of the inner walls of the vapor chamber is carried out with the porous material. It should also be noted that the working fluid for temperature control the non-edge arranged sample holders must cover relatively long transport routes, for example if this is condensed for the purpose of heating a sample in the passage passages or indentations and is returned by the porous material back to the heated edge.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vapor Chamber der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche insbesondere zur Verwendung in hocheffizienten Thermocyclern (oder in sonstigen Geräten zur Temperierung von Proben) mit die Vapor Chamber unterseitig beheizenden oder kühlenden Heiz-/Kühlmitteln geeignet ist und dabei im Rahmen der Temperierung von unter Verwendung der Vapor Chamber zu temperierenden Proben besonders schnelle Temperaturänderungen gestattet. Ferner soll unter Zuhilfenahme einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber eine Mehrzahl an Proben gleichzeitig temperierbar sein, und zwar unter Verbesserung der Homogenität der auf die einzelnen Proben einwirkenden Temperatur. Against this background, it is the object of the present invention to provide a Vapor Chamber of the type mentioned, which is particularly suitable for use in high-efficiency thermal cyclers (or in other devices for temperature control of samples) with the Vapor Chamber underside heated or cooling heating / cooling agents while allowing particularly rapid temperature changes in the context of the temperature of using the Vapor Chamber to be tempered samples. Furthermore, with the aid of a vapor chamber according to the invention, a plurality of samples should be temperature-controllable at the same time, to improve the homogeneity of the temperature acting on the individual samples.
Diese Aufgabe wird mit einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber nach Anspruch 1 gelöst, die - neben den bereits einleitend genannten Merkmalen - unter anderem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Oberschale der Vapor Chamber oberseitig eine Mehrzahl an über deren Oberfläche verteilten, sich in Richtung zur Unterschale erstreckenden und als Probenaufnahme fungierende Einbuchtungen aufweist, in welche unter Verwendung der Vapor Chamber zu temperierende Proben von oben einbringbar sind, wobei wenigstens ein zumindest teilweise durch das poröse Material begrenzter Dampfspalt sich derart dreidimensional erstreckt, dass er innerhalb des zwischen Ober- und Unterschale befindlichen Zwischenraums eine oder mehrere Einbuchtungen der Oberschale zumindest teilweise seitlich umlaufend umgibt. This object is achieved with a Vapor Chamber according to the invention according to claim 1, which - in addition to the aforementioned features - among other things characterized in that the upper shell of the vapor chamber on the top side a plurality of distributed over the surface, extending in the direction of the lower shell and as a sample receiving indentations, in which using the vapor chamber to be tempered samples are introduced from above, wherein at least one at least partially limited by the porous material steam gap extends in such a three-dimensional that within the space between the upper and lower shell one or surrounds several indentations of the upper shell at least partially circumferentially laterally.
Ferner ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der an der Oberschale ausgebildeten und sich in Richtung zur Unterschale erstreckenden Einbuchtungen, bevorzugt alle Einbuchtungen, unterseitig die Unterschale berühren, dass wenigstens ein Teil der die Unterschale berührenden Einbuch- tungen unterseitig mit der Unterschale verbunden sind, dass jede Einbuchtung der Oberschale zwischenraumseitig mit dem porösem Material kontaktiert ist und dass das zwischenraumseitig an den Einbuchtungen angrenzende poröse Material das an die Unterschale angrenzende poröse Material im Bereich der jeweiligen Einbuchtungen berührt. It is further provided according to the invention that at least part of the indentations formed on the upper shell and extending in the direction of the lower shell, preferably all indentations, touch the lower shell on the underside, that at least part of the registration part contacting the lower shell tions are connected to the underside of the lower shell, that each indentation of the upper shell is contacted on the space side with the porous material and that the gap side adjacent to the indentations porous material contacts the adjacent to the lower shell porous material in the region of the respective indentations.
Die erfindungsgemäße Vapor Chamber zeichnet sich also u.a. dadurch aus, dass sie oberseitig eine Mehrzahl an Probenaufnahmen aufweist, die durch Einbuchtungen in der den Zwischenraum für das (wenigstens eine) fluide Arbeitsmedium begrenzenden Oberschale gebildet sind. The Vapor Chamber according to the invention is thus characterized u.a. characterized in that it has on the upper side a plurality of sample receptacles, which are formed by indentations in the upper space bounding the intermediate space for the (at least one) fluid working medium.
Der Aufnahme der zu temperierenden Proben dienen somit nicht die Einbuchtungen in einem im Wesentlichen massiven Bauteil, welches unter Zuhilfenahme wenigstens einer Vapor Chamber oder Heatpipe zu temperieren ist, sondern die Vapor Chamber wird selbst zum Probenaufnahmekörper, indem die den Zwischenraum für das Arbeitsmedium begrenzende Oberschale oberseitig geeignete Einbuchtungen aufweist, welche als Probenaufnahme fungieren. Im Vergleich mit einem aus massivem Silber bestehenden Probenaufnahmeblock, wie er derzeit in hocheffizienten Thermocyclern eingesetzt wird, lässt sich dabei eine erheblich verbesserte Wärmeleitfähigkeit ([W/mK]) (um bis zu einem Faktor 7) realisieren, so dass im Rahmen der Temperierung der Mehrzahl an Probenaufnahmen erfolgende Aufheiz- und Abkühlvorgänge erheblich schneller durchgeführt werden. The recording of the samples to be tempered thus do not serve the indentations in a substantially solid component, which is to be tempered with the aid of at least one vapor chamber or heat pipe, but the vapor chamber itself becomes the sample receiving body by the upper space bounding the space for the working medium upper side has suitable indentations, which act as a sample holder. Compared with a sample block made of solid silver, as it is currently used in highly efficient thermal cyclers, a significantly improved thermal conductivity ([W / mK]) can be achieved (by up to a factor of 7), so that in the course of the temperature control of the Plenty of sample taking place heating and Abkühlvorgänge be performed much faster.
Dadurch dass vorliegend wenigstens ein Dampfspalt, d.h. der wenigstens eine innerhalb des Zwischenraums ausgebildete Dampfspalt, derart dreidimensional verläuft, dass er innerhalb des Zwischenraums wenigstens eine oder mehrere Einbuchtungen - zumindest teilweise - seitlich umlaufend umgibt, kann dabei gleichzeitig eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Temperaturhomogenität, d.h. eine stets besonders geringe Differenz der Temperatur in den verschiedenen Probenaufnahmen, erzielt werden, insbesondere wenn dabei ansonsten üblicherweise nicht hinreichend schnell bzw. effektiv zu temperie- rende Probenaufnahmen, insbesondere die randseitig oder in einem Eckbereich angeordneten Probenaufnahmen, entweder jeweils separat und/oder blockweise von dem (wenigstens einen) Dampfspalt umgeben sind, wobei es im Rahmen der vorliegenden Erfindung ersichtlich von besonderem Vorteil ist, wenn dabei jeweils ein einziger ununterbrochener Dampfspalt (jeweils) eine oder mehrere Einbuchtungen vollständig umlaufend umgibt. By virtue of the fact that in the present case at least one steam gap, ie the at least one vapor gap formed within the intermediate space, runs in such a three-dimensional manner that it surrounds at least one or more indentations laterally, at least in part, can at the same time improve the temperature homogeneity compared to the prior art , ie an always very small difference in the temperature in the various sample receptacles, be achieved, especially if otherwise usually not sufficiently fast or effectively tempered specimen receptacles, in particular the sample receptacles arranged at the edge or in a corner area, are surrounded either separately and / or in blocks by the (at least one) vapor gap, it being particularly advantageous in the context of the present invention if in each case a single uninterrupted steam gap (each) surrounding one or more indentations completely circumferentially.
Unter einem Dampfspalt ist dabei dasjenige Volumen innerhalb des zwischen Ober- und Unterschale befindlichen Zwischenraums zu verstehen, in welchem innerhalb der erfindungsgemäßen Vapor Chamber die Dampfphase des Arbeitsmediums transportiert wird. Sofern vorliegend von "wenigstens einem" Dampfspalt gesprochen wird, so schließt dies selbstverständlich die Möglichkeit ein, dass vorliegend nicht zwingend ein einziger zusammenhängender Dampfspalt die gesamte Vapor Chamber über ihre gesamte flächige Ausdehnung durchdringen muss, sondern dass stattdessen auch eine Mehrzahl an Dampfspalten vorgesehen sein können, die voneinander z.B. durch das dem Transport der flüssigen Phase dienende poröse Material und/oder durch wenigstens ein den Zwischenraum unterteilendes Element der Unter- und/oder Oberschale separiert sind. A vapor gap is to be understood as the volume within the interspace between the upper shell and lower shell, in which the vapor phase of the working medium is transported within the vapor chamber according to the invention. If this is spoken of "at least one" steam gap, this of course includes the possibility that in this case not necessarily a single contiguous steam gap must penetrate the entire vapor chamber over its entire areal extent, but that instead a plurality of steam gaps can be provided , for example, from each other are separated by the transport of the liquid phase serving porous material and / or by at least one subdividing the space element of the lower and / or upper shell.
Das in einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber zur Verwendung kommende poröse Material kann grundsätzlich jedwedes Material sein, welches sich - infolge seiner Porosität - unter Ausbildung einer Kapillarwirkung auf die flüssige Phase des Arbeitsmedium (z.B. Wasser) zur Aufnahme und zum Transport der flüssigen Phase des Arbeitsmediums eignet. The porous material used in a vapor chamber according to the invention may in principle be any material which, owing to its porosity, is capillary to the liquid phase of the working medium (e.g., water) for receiving and transporting the liquid phase of the working medium.
Der Umstand, dass vorliegend die Vapor Chamber durch geeignete Einbuchtungen an ihrer Oberseite selbst den Probenaufnahmekörper bildet, erweist sich auch deshalb als außerordentlich vorteilhaft, da hiermit das Gewicht und die Wärmekapazität eines z.B. in Thermocyclern zum Einsatz kommenden Probenaufnahmekörpers gegenüber massiv ausgestalteten Probenaufnahmekörpern aus dem vorbekannten Stand der Technik deutlich reduziert werden können, wobei sich - neben der verbesserten Leistung im Hinblick auf den Wärmetransport zu den einzelnen Einbuchtungen / Probenaufnahmen - gleichzeitig eine massive Kostenersparnis im Hinblick auf den verringerten Materialaufwand ergibt. The fact that in this case the vapor chamber by suitable indentations on its upper side even forms the sample receiving body, also proves to be extremely advantageous, since hereby the weight and heat capacity of a used for example in thermocyclers sample receiving body compared to massively designed sample receiving bodies from the prior art the technology can be significantly reduced, which - in addition to the improved performance in terms of heat transfer to the individual indentations / Probenaufnahmen - at the same time a massive cost savings in terms of reduced material costs.
Dadurch dass erfindungsgemäß jede Einbuchtung der Oberschale zwischen- raumseitig mit dem porösem Material kontaktiert ist kann insbesondere auch das unmittelbar an den Einbuchtungen anliegende poröse Material zum stoffgebundenen Wärmetransport in der auf dem Heatpipe-Prinzip basierenden Vapor Chamber beitragen. Since, according to the invention, each indentation of the upper shell is contacted with the porous material on the inside, the porous material directly adjacent to the indentations can contribute to the material-bound heat transfer in the vapor chamber based on the heat pipe principle.
Außerdem ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass wenigstens ein Teil der an der Oberschale ausgebildeten und sich in Richtung zur Unterschale erstreckenden Einbuchtungen, insbesondere alle Einbuchtungen, unterseitig die Unterschale berühren, wobei wenigstens ein Teil (bzw. nochmals bevorzugt alle) der die Unterschale berührenden Einbuchtungen unterseitig mit der Unterschale verbunden, insbesondere verlötet sind. Hiermit lässt sich zum einen die mechanische Stabilität einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber verbessern, da somit die die Probenaufnahmen bildenden Einbuchtungen - zumindest teilweise - eine mechanische Abstützung bzw. Verbindung zwischen Oberschale und Unterschale herstellen. Zum anderen wird hierdurch gleichzeitig auch die thermische Leitfähigkeit zwischen Unter- und Oberschale, insbesondere im Bereich der die Probenaufnahmen bildenden Einbuchtungen erhöht, insbesondere wenn dann noch, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, im Bereich der jeweiligen Einbuchtungen das an die Unterschale angrenzende poröse Material mit dem zwischenraumseitig an den Einbuchtungen angrenzenden porösen Material zur Berührung kommt, was dann auch den stoffgebundenen Wärmetransport innerhalb der Vapor Chamber verbessert. Im Bereich der Einbuchtungen, also oberschalenseitig kondensierendes Arbeitsfluid kann somit durch das poröse Material unmittelbar und auf kurzem Weg zu der beheizten Unterschale zurückbefördert werden. Gleichermaßen kann bei Kühlung der Unterschale das dort kondensierende Arbeitsmedium der Vapor Chamber auf kürzestem Weg zu dem an den jeweiligen Einbuchtungen zwischenraumseitig vorgesehenen Bereich des porösen Materials befördert werden. In addition, it is provided in the context of the invention that at least part of the formed on the upper shell and extending in the direction of the lower shell indentations, in particular all indentations, touch the lower shell, wherein at least a part (or more preferably all) of the lower shell touching Indentations on the underside connected to the lower shell, in particular soldered. This makes it possible, on the one hand, to improve the mechanical stability of a vapor chamber according to the invention, since the indentations forming the sample receptacles thus-at least in part-produce a mechanical support or connection between the upper shell and lower shell. On the other hand, this also simultaneously increases the thermal conductivity between the lower and upper shell, in particular in the region of the indentations forming the sample receptacles, especially if, as is provided according to the invention, the porous material adjoining the lower shell adjoins the respective indentations The porous material adjacent to the indentations on the interspace side comes into contact, which then also improves the material-bound heat transport within the vapor chamber. In the region of the indentations, that is to say working fluid condensing on the upper shell side, can thus be conveyed back through the porous material directly and over a short path to the heated lower shell. Similarly, when cooling the lower shell, the working medium condensing there of the vapor chamber shortest path to be transported to the respective indentations space side provided area of the porous material.
Die die Probenaufnahmen bildenden Einbuchtungen in der Oberschale einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber sind vorteilhaft in einem regelmäßigen Muster über die Oberfläche der Oberschale verteilt und besonders bevorzugt in Anzahl und Geometrie an die Anzahl und Geometrie der Kavitäten (engl.: The indentations forming the sample receptacles in the upper shell of a vapor chamber according to the invention are advantageously distributed in a regular pattern over the surface of the upper shell and particularly preferably in number and geometry to the number and geometry of the cavities.
"wells") handelsüblicher Microtiterplatten, wie Sie im Rahmen der industriellen Prozessierung von (biologischen) Proben Verwendung finden, angepasst, so dass eine Microtiterplatte derart auf die Oberseite der Vapor Chamber aufgesetzt werden kann, dass die einzelnen (von oben mit z.B. flüssigen Proben befüllten und nach unten frei hervorstehenden) Kavitäten der Microtiterplatte in je eine Einbuchtung der Oberschale unter möglichst guter (flächiger) Anlage an die jeweilige Seitenwand der Einbuchtung hineinreichen. Vorteilhaft sind somit in der Oberschale insbesondere z.B. 24, 48 oder 96 entsprechend regelmäßig angeordnete Einbuchtungen vorgesehen, um unter Zuhilfenahme der erfindungsgemäßen Vapor Chamber eine möglichst große Vielzahl an Proben gleichzeitig und definiert temperieren zu können. "Wells") commercially available microtiter plates, such as those used in the industrial processing of (biological) samples, adjusted so that a microtiter plate can be placed on the top of the vapor chamber such that the individual (filled with eg liquid samples from above and freely projecting downwards) cavities of the microtiter plate in each case an indentation of the upper shell with the best possible (planar) contact with the respective side wall of the indentation. Thus, in the upper shell, in particular, it is advantageous to use e.g. 24, 48 or 96 provided correspondingly regularly arranged indentations in order to be able to temper with the aid of the vapor chamber according to the invention as large a variety of samples simultaneously and defined.
Soweit im Rahmen der vorliegenden Erfindung davon gesprochen ist, dass die Vapor Chamber eine Unterschale und eine Oberschale aufweist, so sollen die insoweit gewählten Begriffe keine konkrete Geometrie der betreffenden Bauteile beschreiben, sondern vielmehr zum Ausdruck bringen, dass die erfindungsgemäße Vapor Chamber wenigstens zwei Teile (man könnte also auch von einem Oberteil und einem Unterteil sprechen) aufweist, zwischen denen der gas- und flüssigkeitsdichte Zwischenraum zur Aufnahme des Arbeitsmediums und des porösen Materials ausgebildet ist. Ersichtlich müssen Ober- und Unterschale (bzw. Oberteil und Unterteil) nicht zwingend durch zwei separate Beuteile gebildet sein, sondern können - z.B. unter Anwendung geeigneter Umformprozesse - ggfs. auch einstückig ausgebildet sein, wobei jedoch stets ein gas- und flüssigkeitsdichter Zwischenraum zwischen dem die Vapor Chamber nach oben bzw. unten begrenzenden Ober- bzw. Unterteil ausgebildet sein muss. Bevor- zugt ist jedoch zumindest die Unterschale oder die Oberschale mit einem daran ausgebildeten umlaufenden Rand auch tatsächlich schalenartig ausgestaltet, wodurch sich auf einfache Weise die seitliche Berandung der Vapor Chamber durch den betreffenden Rand der Unter- oder Oberschale bilden lässt. As far as in the context of the present invention is spoken of that the Vapor Chamber has a lower shell and an upper shell, the terms chosen so far should not describe a specific geometry of the components in question, but rather express that the Vapor Chamber invention at least two parts ( one could therefore also speak of an upper part and a lower part), between which the gas- and liquid-tight intermediate space for receiving the working medium and the porous material is formed. Obviously, the upper and lower shell (or upper part and lower part) need not necessarily be formed by two separate baggage parts, but can - if necessary, for example, with the use of suitable forming processes - also integrally formed, but always a gas and liquid-tight space between the Vapor Chamber must be formed up or down limiting upper or lower part. Before- However, at least the lower shell or the upper shell with a peripheral edge formed thereon is actually configured like a shell, whereby the lateral boundary of the vapor chamber can be formed in a simple manner by the relevant edge of the lower or upper shell.
In einer ersten bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass bei einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber zwischen Ober- und Unterschale wenigstens ein Dampfspalt vorgesehen ist, der alle Einbuchtungen seitlich außen umläuft und hierzu innerhalb des Zwischenraums zwischen der seitlichen Berandung der Vapor Chamber und den randseitig angeordneten Einbuchtungen ausgebildet ist. Selbstverständlich kann dabei vorteilhaft vorgesehen sein, dass insbesondere die randseitigen Einbuchtungen (auf ihrer jeweils dem Zwischenraum zugewandten Seite) mit dem innerhalb des In a first preferred embodiment of the present invention, it is provided that in a Vapor Chamber according to the invention between the upper and lower shell at least one steam gap is provided which surrounds all indentations laterally outside and within the space between the lateral boundary of the Vapor Chamber and the edge arranged Indentations is formed. Of course, it can be advantageously provided that in particular the edge-side indentations (on their respective side facing the gap) with the within the
Zwischenraums angeordneten porösen Material (zumindest teilweise) in Kontakt stehen bzw. damit beschichtet sind, so dass (auch) in diesem Bereich ein besonders effektiver Wärmetransport realisiert wird. Interspaced porous material (at least partially) are in contact or are coated with it, so that (also) a particularly effective heat transfer is realized in this area.
Ein solcher alle Einbuchtungen bzw. Probenaufnahmen en bloc umlaufender Dampfspalt führt - bei einer durch geeignete Gestaltung der Ober- und Unterschale (sowie des porösen Materials) einfach zu realisierenden Geometrie der Vapor Chamber - dazu, dass auch die randseitig und im Eckbereich der Oberschale angeordneten Einbuchtungen allesamt von der hervorragenden thermischen Leitfähigkeit einer Vapor Chamber profitieren und somit gleichförmig und schnell beheizt und/oder gekühlt werden können. Such a all-round indentations or sample receptacles en bloc circumferential steam gap leads - with a by design of the upper and lower shell (and the porous material) easy to realize geometry of the vapor chamber - that even the edge and in the corner of the upper shell arranged indentations all benefit from the outstanding thermal conductivity of a vapor chamber and can therefore be uniformly and quickly heated and / or cooled.
Ferner ist in besonderer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft vorgesehen, dass jede Einbuchtung von wenigstens einem Dampfspalt vollumfänglich umgeben ist, womit die hervorragende Wärmeleitfähigkeit einer Heat- pipe im Bereich jeder der Probenaufnahme dienenden Einbuchtung mit der Folge einer besonders guten Temperaturhomogenität über alle Probenaufnahmen vollumfänglich zum Tragen kommt. Wenn dabei in der Vapor Chamber insgesamt ein die gesamte Vapor Chamber durchdringender und gleichzeitig jede Einbuchtung vollumfänglich seitlich umlaufender Dampfspalt vorgesehen ist, so kann im Rahmen der Temperierung aller Probenaufnahme (bzw. der darin angeordneten Proben) die Erzielung einer beinahe bestmöglichen Temperaturhomogenität realisiert werden. Furthermore, it is advantageously provided in a particular embodiment of the present invention that each indentation is completely surrounded by at least one steam gap, so that the outstanding thermal conductivity of a heat pipe in the region of each indentation serving indentation with the result of a particularly good temperature homogeneity over all sample recordings to the full extent comes. When doing so, in the Vapor Chamber a total of the entire Vapor Chamber penetrating and simultaneously each indentation is provided fully circumferentially circumferential steam gap, it can be achieved in the context of temperature control of all sample receiving (or the samples arranged therein) to achieve an almost best possible temperature homogeneity.
In besonders bevorzugter Weise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ferner vorgesehen sein, dass das poröse Material durch wenigstens zwei poröse Materialschichten gebildet ist, von denen eine erste Materialschicht zwi- schenraumseitig an der Oberschale und eine zweite Materialschicht In the case of the present invention, it is also particularly preferable for the porous material to be formed by at least two porous material layers, of which a first material layer is disposed on the outer shell on the space side and a second material layer
zwischenraumseitig an der Unterschale ausgebildet ist, wobei die erste und zweite Materialschicht einander bereichsweise berühren und in anderen Bereichen zur Ausbildung des wenigstens einen Dampfspalts voneinander beabstandet sind. formed intermediate space on the lower shell, wherein the first and second layers of material contact each other in regions and are spaced from each other in other areas to form the at least one vapor gap.
Das in einer Heatpipe zur Verwendung kommende poröse Material bzw. die beiden vorgenannten porösen Materialschichten können z.B. aus einem zunächst im wesentlichen pulverartigen Material mit kugel- und/oder stäbchenförmigen Materialbestandteilen (z.B. aus Kupfer) gleicher oder verschiedener Abmessungen bestehen, welches - z.B. als Bestandteil einer flüssigen oder pastösen Masse - zunächst in geeigneter Schichtdicke auf die jeweilige Innenseite der Unter- und Oberschale aufgebracht und anschließend unter Einwirkung geeignet hoher Temperaturen (in einer Art Sinterprozess) dort The porous material used in a heat pipe or the two abovementioned porous material layers may be e.g. consist of an initially substantially powdery material with spherical and / or rod-shaped material components (for example of copper) of identical or different dimensions, which may be made of e.g. as part of a liquid or pasty mass - first applied in a suitable layer thickness on the respective inner side of the lower and upper shell and then under the action of suitable high temperatures (in a kind of sintering process) there
gewissermaßen gebacken wird, womit es sich einerseits - unter Ausbildung der gewünschten porösen Struktur - verfestigt und sich andererseits an der Unterbzw. Oberschale, die vorteilhaft erst in einem späteren Verfahrensschritt zusammengefügt werden, anheftet bzw. sich damit metallurgisch verbindet. is baked so to speak, which on the one hand - solidified on the one hand - to form the desired porous structure - and on the other hand at the Unterbzw. Upper shell, which are advantageously joined together in a later process step, attaches or metallurgical with it.
Die Praxis hat gezeigt, dass sich bei Verwendung zweier im vorstehenden Sinn ober- und unterschalenseitig ausgebildeter Materialschichten aus porösem Material, die einander bei zusammengebauter Ober- und Unterschale insbesondere im Bereich der Einbuchtungen bereichsweise berühren müssen, Probleme im Hinblick auf die Wärmeleitleitfähigkeit auftreten können, sofern nicht hervorragende Fertigungstoleranzen eingehalten werden. Einerseits kann es dabei zu unerwünschten Spalten zwischen den ober- und unterschalenseitig ausgebildeten Materialschichten kommen, die den kapillaren Flüssigkeitstransport im Bereich des Spalts beinträchtigen oder verhindern. Andererseits kann es ggfs. zu Stauchungen des porösen Materials im Berührbereich der beiden Materialschichten kommen, was ebenfalls den kapillaren Flüssigkeitstransport zwischen den beiden Materialschichten nachteilig beeinträchtigt. Practice has shown that when using two trained in the above sense top and bottom side material layers of porous material, which must touch each other in assembled upper and lower shell in particular in the region of the indentations, problems with regard to the Wärmeleitleitfähigkeit may occur, provided not excellent manufacturing tolerances are met. On the one hand it can In the process, unwanted gaps occur between the material layers formed on the top and bottom sides, which impair or prevent the capillary liquid transport in the region of the gap. On the other hand, it may possibly lead to upsetting of the porous material in the contact region of the two material layers, which also adversely affects the capillary liquid transport between the two material layers.
Deshalb ist in einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Berührung des zwischenraumseitig an den Einbuchtungen angrenzenden porösen Materials und des an die Unterschale angrenzenden porösen Materials dadurch erfolgt, dass das poröse Material an der Ober- und Unterschale als eine insgesamt zusammenhängende Innenbeschichtung der Vapor Chamber ausgebildet ist. Bei einer solchermaßen zusammenhängenden (zwischenraumseitigen) Innenbeschichtung der Vapor Chamber ist die Berührung des ober- und unterschalenseitig vorgesehenen porösen Materials somit dadurch gegeben, dass eine kontinuierliche und ununterbrochene Schicht porösen Materials die Ober- und Unterschale, insbesondere im Bereich der Einbuchtungen, verbindet. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem der Zwischenraum zwischen der (bereits zusammengefügten) Ober- und Unterschale mit einer das poröse Material beinhaltenden Flüssigkeit geeigneter Viskosität derart geflutet wird, dass sich das poröse Material in der gewünschten Schichtdicke an der Ober- und Unterschale absetzt, woraufhin - nach ggfs. notwendiger Entfernung überschüssiger Flüssigkeit - selbiges unter geeigneter Temperatureinwirkung an Ober- und Unterschale "festgesintert" werden kann. Therefore, it is provided in a preferred development of the present invention that the contact of the gap side adjacent to the indentations porous material and adjacent to the lower shell porous material is effected in that the porous material on the upper and lower shell as a total contiguous inner coating of the vapor Chamber is formed. In such an interrelated (gap-side) inner coating of the vapor chamber, the contact of the porous material provided on the top and bottom shells is thus given by a continuous and uninterrupted layer of porous material connecting the top and bottom shells, in particular in the region of the indentations. This can for example be realized by the gap between the (already assembled) upper and lower shell is flooded with a liquid containing the porous material of suitable viscosity such that the porous material settles in the desired thickness on the upper and lower shell, whereupon - After possibly necessary removal of excess liquid - the same under a suitable temperature effect on the upper and lower shell can be "firmly sintered".
Ferner kann im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass das poröse Material zumindest bereichsweise, insbesondere in demjenigen Bereich, in welchem das zwischenraumseitig an den Einbuchtungen angrenzende poröse Material das an die Unterschale angrenzende poröse Material im Bereich der jeweiligen Einbuchtungen berührt, aus einer ursprünglich pastösen Masse hergestellt ist, die vor dem Zusammenbau auf entsprechende Bereiche der Ober- und/oder Unterschale aufgebracht und nach Zusammenbau der Ober- und Unterschale unter Einwirkung geeignet hoher Temperaturen (mit Verdampfung flüssiger Bestandteile) verfestigt wurde. Dabei kann entweder das gesamte die Ober- und Unterschale zwischenraumseitig geeignet überdeckende und verbindende poröse Material unter Verwendung einer pastösen Masse im vorstehend genannten Sinne hergestellt sein, wobei sich andererseits eine nur bereichsweise Verwendung einer pastösen Masse im vorstehend genannten Sinne insbesondere auch dazu anbieten kann, anderweitig hergestellte Materialschichten aus porösem Material, die bereits an der Unter- und/oder Oberschale ausgebildet sind, unter Vermeidung der Ausbildung von Spalten oder Stauchungen miteinander zu verbinden. Furthermore, it can be provided within the scope of the invention that the porous material at least partially, in particular in that region in which the porous material adjacent to the indentations on the interspace touches the porous material adjacent to the lower shell in the region of the respective recesses, from an originally pasty mass is prepared, which applied before assembly to corresponding areas of the upper and / or lower shell and after assembly of the upper and lower shell was solidified under the action of suitably high temperatures (with evaporation of liquid constituents). In this case, either the entire the upper and lower shell interspaces suitably covering and connecting porous material be prepared using a pasty mass in the above sense, on the other hand, only a partial use of a pasty mass in the above sense, in particular, can also offer, otherwise produced material layers of porous material, which are already formed on the lower and / or upper shell, while avoiding the formation of gaps or compressions to connect with each other.
Eine abermals bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das poröse Material zumindest teilweise durch wenigstens ein vorgefertigtes Formteil aus porösem Material gebildet wird, das vor dem Zusammenbau von Ober- und Unterschale von unten auf wenigstens eine Einbuchtung der Oberschale aufgesteckt wird und derart gestaltet ist, dass das Formteil nach Zusammenbau der Ober- und Unterschale zwischenraumseitig die wenigstens eine Einbuchtung und die Unterschale kontaktiert. A yet further preferred embodiment of the invention provides that the porous material is at least partially formed by at least one prefabricated molded part of porous material, which is attached before the assembly of upper and lower shell from below to at least one recess of the upper shell and is designed such that the molded part after assembly of the upper and lower shell on the space side, the at least one indentation and the lower shell contacted.
Dabei kann z.B. ein einzelnes Formteil aus porösem Material vorgesehen sein, welches auf sämtliche Einbuchtungen der Oberschale aufgesteckt wird und jede Einbuchtung und die Unterschale - im Bereich der jeweiligen Einbuchtung - verbindet. Ferner kann gegebenenfalls auch für jede Einbuchtung (oder jeweils eine Gruppe von Einbuchtungen) ein separates Formteil vorgesehen sein, welches auf die betreffende Einbuchtung (bzw. die Gruppe von Einbuchtungen) im vorstehend genannten Sinn aufgesteckt wird. Dabei ggfs. nicht von den Formteilen kontaktierte Bereiche der Unter- und/oder Oberschale bzw. etwaige Zwischenbereiche innerhalb der Formteile können dann beispielsweise wiederum unter Verwendung einer pastösen Masse im vorstehend genannten Sinne mit weiterem porösem Material gefüllt werden. Weiterhin kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung in besonders bevorzugter Weise vorgesehen sein, dass das die Ober- und Unterschale zwischen- raumseitig berührende poröse Material eine variierende Schichtdicke und/oder eine variierende Porosität und/oder variierende Porendurchmesser einaufweist. In this case, for example, a single molded part of porous material may be provided, which is plugged onto all indentations of the upper shell and each indentation and the lower shell - in the region of the respective indentation - connects. Furthermore, if appropriate, a separate molded part can also be provided for each indentation (or one group of indentations), which is attached to the relevant indentation (or the group of indentations) in the aforementioned sense. In this case, if necessary, areas of the lower and / or upper shell which are not contacted by the molded parts or any intermediate areas within the molded parts can then, for example, be filled with further porous material using a pasty mass in the above-mentioned sense. Furthermore, it can be provided in a particularly preferred manner within the scope of the present invention that the porous material contacting the upper and lower shell has a varying layer thickness and / or a varying porosity and / or varying pore diameter.
Da die Schichtdicke des porösen Materials Einfluss auf dessen Aufnahmekapazität und die in einem spezifischen Bereich gegebene Verdampfungsgeschwindigkeit hat, können durch Variation der Schichtdicke des porösen Materials somit spezifische Bereich der Unter- und/oder Oberschale für die Verdampfung von flüssigen Arbeitsmedium oder die Aufnahme des kondensierenden Arbeitsmediums optimiert werden. Ferner können durch spezifische Variation der Porosität bzw. des Porendurchmessers des - z.B. durch verschiedene pastöse Massen aufgebrachten - porösen Materials die sich hierdurch einstellenden Kapillarkräfte gezielt an den gewünschten Flüssigkeitstransport in der porösen Schicht angepasst werden. Since the layer thickness of the porous material has an influence on its absorption capacity and the evaporation rate given in a specific range, by varying the layer thickness of the porous material, specific areas of the lower and / or upper shell can be used for the evaporation of liquid working medium or the absorption of the condensing working medium be optimized. Further, by specific variation of the porosity or pore diameter of the - e.g. applied by different pasty masses - porous material which thereby adjusting capillary forces are specifically adapted to the desired liquid transport in the porous layer.
Da im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl eine unterseitige Kühlung als auch eine unterschalenseitige Beheizung der Vapor Chamber vorgesehen sein kann, ist es besonders vorteilhaft, wenn die vorstehend genannte Variation der Schichtdicke und/oder der Porosität des porösen Materials den gewünschten Wärmetransport in beide Richtungen berücksichtigt, indem in dem porösen Material - z.B. im Bereich jeder Einbuchtung oder alternierend über die Vapor Chamber verteilt - ein erster Fluidpfad mit verbesserten Eigenschaften für einen Flüssigkeitstransport von der Ober- zur Unterschale und ein zweiter Fluidpfad mit verbesserten Eigenschaften für einen Flüssigkeitstransport von der Unter- zur Oberschale und/oder mit jeweils entsprechend verbesserter Verdampfungsrate an der Unter- bzw. Oberschale geschaffen wird. Since both underside cooling and underside-side heating of the vapor chamber can be provided in the context of the present invention, it is particularly advantageous if the abovementioned variation of the layer thickness and / or the porosity of the porous material takes into account the desired heat transport in both directions, by in the porous material - eg distributed in the region of each indentation or alternately across the vapor chamber - a first fluid path with improved liquid transfer properties from the top to the bottom shell and a second fluid path with improved liquid transport properties from the bottom to the top shell and / or with correspondingly improved ones Evaporation rate is created on the lower or upper shell.
Die Oberschale und/oder die Unterschale einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber können prinzipiell aus jedwedem geeigneten Material mit vergleichsweise guter Wärmeleitfähigkeit sowie hinreichend einfacher Verarbeitbarkeit gefertigt sein (z.B. aus Silber), sind jedoch - auch aus Kostengründen - besonders bevorzugt aus Kupfer oder Aluminium gefertigt. The upper shell and / or the lower shell of a vapor chamber according to the invention can in principle be made of any suitable material with comparatively good thermal conductivity and sufficiently simple processability be made (eg made of silver), but are - also for cost reasons - particularly preferably made of copper or aluminum.
Bevorzugt sind die Ober- und Unterschale einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber an einem umlaufenden - vorteilhaft in einer Ebene - verlaufenden Rand gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, insbesondere verschweißt und/oder verlötet. Preferably, the upper and lower shell of a vapor chamber according to the invention on a circumferential - advantageously in a plane - extending edge gas and liquid-tightly connected to each other, in particular welded and / or soldered.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich ferner, wenn Ober- und/oder Unterschale - mit Ausnahme von gegebenenfalls zu Versteifungszwecken vorgesehenen Stegen - eine Schichtdicke von kleiner gleich 2 mm, nochmals bevorzugt von kleiner gleich 1 mm, aufweisen. Bevorzugt kann dabei die Wandstärke so dünn wie möglich realisiert, wobei unter Berücksichtigung der innerhalb der Vapor Chamber vorherrschenden Druckverhältnisse selbstverständlich noch eine hinreichende mechanische Stabilität gewährleistet sein muss. Solchermaßen dünne Schichtdicken sorgen für einen nochmals verbesserten Wärmetransport sowie eine besonders geringe Wärmkapazität und ein auch im Furthermore, it proves to be particularly advantageous if upper and / or lower shell-with the exception of webs optionally provided for stiffening purposes-have a layer thickness of less than or equal to 2 mm, more preferably of less than or equal to 1 mm. Preferably, the wall thickness can be realized as thin as possible, whereby, of course, taking into account the prevailing pressure within the vapor chamber, a sufficient mechanical stability still has to be ensured. Such thin layer thicknesses ensure a further improved heat transfer and a particularly low heat capacity and also in the
Hinblick auf konstruktive Aspekte anzustrebendes besonders geringes Gewicht einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber. With regard to constructive aspects to be striven for particularly low weight of a vapor chamber according to the invention.
Eine Oberschale mit für vorliegenden Zweck geeigneten Einbuchtungen kann z.B. durch Tiefziehen aus einem geeigneten Metallblech hergestellt werden. Ferner eignen sich zur Herstellung einer Oberschale geeigneter Geometrie, insbesondere wenn diese - was besonders vorteilhaft ist - eine sehr geringe Schichtdicke von deutlich kleiner als 1 mm aufweisen soll, auch elektro- galvanische Herstellungsverfahren, insbesondere das so genannte "electrofor- ming". An upper shell with indentations suitable for the present purpose can e.g. be made by deep drawing from a suitable metal sheet. Furthermore, suitable for producing an upper shell suitable geometry, especially if this - which is particularly advantageous - should have a very small layer thickness of significantly smaller than 1 mm, also electro-galvanic manufacturing process, in particular the so-called "electrofor- ming".
Insbesondere die als Probenaufnahmen fungierenden Einbuchtungen der Oberschale können besonders bevorzugt dünnwandig (vorteilhaft < 1 mm, nochmals vorteilhaft < 5 mm) ausgestaltet sein, da hierdurch - wegen der insoweit geringen Masse der die Einbuchtung begrenzenden Wand - eine geringere spezifische Wärmekapazität im unmittelbaren Bereich der zu temperierenden Probenaufnahme erzielbar ist, wodurch schnellere Temperaturänderungen gestattet werden. In particular, the indentations of the upper shell acting as sample receptacles may be particularly preferably thin-walled (advantageously <1 mm, again advantageously <5 mm), since this - because of the so far low mass of the indentation bounding wall - a smaller Specific heat capacity in the immediate area of the sample to be tempered sample is achievable, whereby faster temperature changes are allowed.
Außerdem kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Vapor Chamber wenigstens einen in den Dampfspalt hineinreichenden Temperatur- und/oder Drucksensor aufweist. In addition, it can be advantageously provided in the context of the present invention that the vapor chamber has at least one extending into the steam gap temperature and / or pressure sensor.
Ein in den Dampfspalt hineinreichender Temperatursensor erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn dessen Temperaturmesswert unter Zuhilfenahme einer geeigneten Überwachungs- und Vergleichseinheit (z.B. A temperature sensor extending into the steam gap proves to be advantageous, in particular, if its temperature measurement value is determined with the aid of a suitable monitoring and comparison unit (e.g.
kontinuierlich oder in vorbestimmten Abständen) mit demjenigen eines zweiten Temperatursensors, der z.B. bodenseitig in der Vapor Chamber (d.h. in Kontakt mit der Unterschale) angeordnet ist, verglichen wird. continuously or at predetermined intervals) with that of a second temperature sensor, e.g. Bottom of the Vapor Chamber (i.e., in contact with the lower shell) is arranged.
Denn die beiden dabei gemessenen Temperaturwerte der an verschiedenen Stellen angeordneten Temperatursensoren stehen in fester Relation zueinander, so dass - sofern sich insoweit eine Abweichung ergibt - eine Fehlfunktion der Vapor Chamber zuverlässig und schnell erkannt werden kann. Eine solche Fehlfunktion, bei der dann ersichtlich nicht mehr mit einer ordnungsgemäßen Temperierung und ggfs. einer Zerstörung von möglicherweise unwiederbringlichen Proben gerechnet werden kann, kann z.B. durch ein Leck in der Gasdichtigkeit des Zwischenraums verursacht sein, welches eine ggfs. schleichende Änderung der in der Vapor Chamber vorherrschenden Druckverhältnisse bis hin zum Funktionsverlust verursacht. Because the two measured temperature values of the arranged at different locations temperature sensors are in fixed relation to each other, so that - if there is a deviation so far - a malfunction of the vapor chamber can be reliably and quickly detected. Such a malfunction, which obviously can no longer be expected to result in proper tempering and, if necessary, destruction of possibly irretrievable samples, can, for example, be expected. be caused by a leak in the gas-tightness of the gap, which causes a possibly creeping change in the prevailing pressure conditions in the Vapor Chamber up to the loss of function.
In konstruktiver Hinsicht erweist es sich bei einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber als besonders vorteilhaft, wenn an der Unterseite der Unterschale - z.B. in einem extra hierfür verstärkten Bereich - wenigstens ein Gewindesackloch ausgebildet ist, um die Vapor Chamber unterseitig mittels einer Schraubverbindung mit einem benachbarten Bauteil verbinden zu können. Und schließlich betrifft die vorliegende Erfindung nicht nur eine Vapor Chamber als solche, die prinzipiell in verschiedensten Vorrichtungen - z.B. auch in einem Inkubator - Verwendung finden könnte, sondern insbesondere auch einen Thermocycler, welcher - zur Temperierung von Proben mit vordefinierten Temperaturzyklen - zumindest eine Wärmesenke, (wenigstens) ein bevorzugt elektrisches Heizmittel (z.B. in Art eines PTC-Elements) und eine Vapor Chamber der erfindungsgemäßen und vorbeschriebenen Art umfasst. Hierfür gelten ersichtlich alle bereits genannten Aspekte in gleicher Weise, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen hierauf verwiesen wird. In constructive terms, it proves to be particularly advantageous in a Vapor Chamber according to the invention, if at least one threaded blind hole is formed on the underside of the lower shell - for example in a specially reinforced area - to connect the Vapor Chamber on the underside by means of a screw connection with an adjacent component can. Finally, the present invention relates not only to a vapor chamber as such, which could in principle be used in a wide variety of devices - eg also in an incubator - but in particular also a thermocycler, which - for tempering samples with predefined temperature cycles - at least one heat sink, (At least) a preferred electric heating means (eg in the manner of a PTC element) and a vapor chamber of the type according to the invention and described above. For this purpose, all the aspects already mentioned apply in the same way, so that reference is made to avoid repetition.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt Hereinafter, an embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber zusammen mit einer darin einsetzbaren Microtiterplatte in Explosionsdarstellung, 1 shows an embodiment of a vapor chamber according to the invention together with an insertable therein microtiter plate in an exploded view,
Fig. 2 eine perspektivische - teilweise gebrochene Darstellung - der  Fig. 2 is a perspective - partially broken view - the
Vapor Chamber aus Fig. 1 ,  Vapor chamber of Fig. 1,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung durch die Vapor Chamber aus den Fig. 1 und 2 mit darin eingesetzter Mikrotiterplatte gemäß der gewinkelt verlaufenden Schnittlinie III-III aus Fig. 2,  3 shows a sectional view through the vapor chamber from FIGS. 1 and 2 with a microtiter plate inserted therein according to the angled section line III - III from FIG. 2, FIG.
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der wesentlichen Komponenten eines erfindungsgemäßen Thermocyc- lers,  4 shows a perspective view of an embodiment of the essential components of a thermocycler according to the invention,
Fig. 5 eine Darstellung zum Vergleich der Temperaturhomogenität einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber mit derjenigen eines aus massivem Silber aufgebauten Probeaufnahmekörpers und  5 shows a representation for comparing the temperature homogeneity of a vapor chamber according to the invention with that of a sample holder body constructed of solid silver and FIG
Fig. 6-10 verschiedene Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Vapor Chamber's zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Thermocycler mit unterseitig erfolgender Beheizung und Kühlung der Vapor Chamber. Die Fig. 1 - 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber 1 in verschiedenen Ansichten, wobei in der perspektivischen Explosionsdarstellung aus Fig. 1 sowie in der Schnittdarstellung aus Fig. 3 ergänzend auch eine darin einsetzbare bzw. eingesetzte Microtiterplatte 2 dargestellt ist. Fig. 6-10 different representations of further embodiments of Vapor Chambers invention for use in a thermal cycler according to the invention with heating and cooling of the Vapor Chamber on the underside. 1 to 3 show an exemplary embodiment of a vapor chamber 1 according to the invention in various views, wherein in the perspective exploded view from FIG. 1 and in the sectional view from FIG. 3, a microtiter plate 2 insertable or inserted therein is shown in addition.
Die Vapor Chamber 1 umfasst eine vorliegend aus Kupfer hergestellte Unterschale 3 sowie eine aus dem gleichen Material hergestellte Oberschale 4, wobei die Oberschale 4 oberseitig eine Mehrzahl, vorliegend insgesamt 96, an über deren Oberfläche 5 verteilte Einbuchtungen 6 aufweist, die sich in Richtung zur Unterschale 3 erstrecken. Die Einbuchtungen 6 fungieren dabei als Probenaufnahmen, in welche - unter Verwendung der Vapor Chamber 1 zu temperierende - Proben 7 (vgl. Fig. 3) entweder mittelbar oder unmittelbar eingebracht werden können. Unterschale 3 und Oberschale 4 können dabei jedoch auch aus anderen geeigneten Materialien, z.B. aus Aluminium oder aus Silber hergestellt sein. The vapor chamber 1 comprises a lower shell 3 made of copper and an upper shell 4 made of the same material, the upper shell 4 having on the upper side a plurality, in the present case a total of 96, recesses 6 distributed over its surface 5, which extend in the direction of the lower shell 3 extend. The indentations 6 act as sample receptacles into which samples 7 (see FIG. 3) to be tempered using the vapor chamber 1 can be introduced either directly or indirectly. However, lower shell 3 and upper shell 4 may also be made of other suitable materials, e.g. made of aluminum or silver.
Die zu temperierenden (flüssigen) Proben 7 sind vorliegend in einzelnen Kavitä- ten bzw. Probenbehältnissen 8 der Mikrotiterplatte 2 aufgenommen, wozu die betreffende Probe 7 durch eine von oben zugängliche Öffnung 9 in das jeweilige Probenbehältnis 8 eingefüllt wurde. Die Proben 7 werden innerhalb der von der Mikrotiterplatte 2 nach unten hervorstehenden Probenbehältnissen 8 - durch lagerichtiges Aufsetzen der Mikrotiterplatte 2 auf die in ihrer Geometrie hieran angepasste Oberschale 4 - in die der betreffenden Probe 7 jeweils zugeordnete Einbuchtung 6 eingebracht. Dabei stehen die Probenbehältnisse 8 der Mikrotiterplatte 2 mit ihrer jeweiligen Außenseite in flächiger Anlage mit der Seitenwand der Einbuchtung 6, um einen guten Wärmeübergang zu gewährleisten. In the present case, the (liquid) samples 7 to be tempered are accommodated in individual cavities or sample containers 8 of the microtiter plate 2, for which purpose the relevant sample 7 was filled into the respective sample container 8 through an opening 9 accessible from above. The samples 7 are introduced within the sample containers 8 which protrude downwards from the microtiter plate 2 - by placing the microtiter plate 2 in the correct position on the upper shell 4 adapted in terms of its geometry - into the recess 6 respectively associated with the respective sample 7. In this case, the sample containers 8 of the microtiter plate 2 with their respective outer side are in planar contact with the side wall of the indentation 6 in order to ensure good heat transfer.
Oberschale 4 und Unterschale 3 sind längs eines - die Vapor Chamber 1 vollständig umlaufenden - Randes 10 gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, was z.B. durch eine geeignete Schweiß- und/oder Lötverbindung erfolgen kann. Innerhalb des zwischen Oberschale 4 und Unterschale 3 ausgebildeten Zwischenraums 11 ist ein fluides Arbeitsmedium (nicht dargestellt) aufgenommen sowie - schichtartig an Ober- und Unterschale 3, 4 - ein poröses Material 12, 13 angeordnet, welches in dem Sinne mit dem fluiden Arbeitsmedium zusammenwirkt, dass es die flüssige Phase des Arbeitsmediums aufnehmen und unter Ausnutzung von Kapillarkräften transportieren kann. Das fluide Arbeitsmedium kann z.B. durch eine geeignet verschließbare Zugangsöffnung in der Ober- oder Unterschale in den Zwischenraum 11 eingebracht werden. Upper shell 4 and lower shell 3 are along a - the Vapor Chamber 1 completely encircling - edge 10 gas and liquid tightly connected to each other, which, for example, by a suitable welding and / or solder joint can be done. Within the intermediate space 11 formed between the upper shell 4 and the lower shell 3, a fluid working medium (not shown) is accommodated and, arranged like a layer on upper and lower shell 3, 4, a porous material 12, 13 which interacts with the fluid working medium in the sense of that it can absorb the liquid phase of the working medium and transport it using capillary forces. The fluid working medium can be introduced, for example, through a suitably closable access opening in the upper or lower shell into the intermediate space 11.
Zwischen dem die Unter- und Oberschale 3, 4 zwischenraumseitig bedeckenden porösen Material 12, 13 ist vorliegend ein die gesamte Vapor Chamber 1 durchdringender Dampfspalt 14 ausgebildet, der vorliegend zwischen den beiden porösen Materialschichten 12, 13 verläuft und dabei unter anderem - gemäß der in Fig. 1 dargestellten Strichlinie 14' - en bloc alle Einbuchtungen 6 der Oberschale 4 seitlich vollumfänglich umlaufend umgibt, und zwar zwischen der seitlichen Berandung der Vapor Chamber 1 und den randseitig angeordneten Einbuchtungen 6. Ferner wird durch den Dampfspalt 14 auch gleichzeitig jede Einbuchtung 6 separat vollumfänglich umlaufend umgeben, wie dies durch die beiden gestrichelten Linien 14" in Fig. 2 angedeutet ist. Between the lower and upper shell 3, 4 space-side covering porous material 12, 13 in the present case, the entire Vapor Chamber 1 penetrating steam gap 14 is formed, which in the present case between the two porous material layers 12, 13 and thereby inter alia - according to the in Fig 1. The entire line of indentations 6 of the upper shell 4 surrounds all indentations 6 of the upper shell 4, namely between the lateral boundary of the vapor chamber 1 and the indentations 6 arranged on the edge. In addition, each indentation 6 is simultaneously fully enclosed by the steam gap 14 surrounded circumferentially, as indicated by the two dashed lines 14 "in Fig. 2.
Bei aktiver Beheizung der Unterschale 3 verdampft die in der daran angrenzenden Schicht aus porösem Material 12 aufgenommene flüssige Phase des Arbeitsmediums unter Aufnahme latenter Wärme in den Dampfspalt 14 hinein und wird dort aufgrund eines sich geeignet einstellenden Druckgefälles in Richtung zur kälteren Oberschale 4 bzw. der daran ausgebildeten Einbuchtungen 6 transportiert. Von Vorteil ist insoweit für die angestrebte Temperaturhomogenität im Bereich der verschiedenen Einbuchtungen 6, dass sich der Dampfspalt 14 in dreidimensionaler und zusammenhängender weise über die gesamte Querschnittsfläche der Vapor Chamber 1 erstreckt und dabei die Einbuchtungen 6 umläuft, womit sich die Dampfphase auch transversal bzw. lateral um die Einbuchtungen 6 herum ausbreiten kann. Das Arbeitsmedium kann sodann unter Abgabe latenter Wärme im Bereich der Oberschale wieder kondensieren. Dort wird es von dem oberschalenseitig angeordneten porösen Material 13 aufgenommen. Wegen der Kapillarkraft des porösen Materials 12, 13 und der Verbindung des ober- und unterschalenseitig angeordneten porösen Materials 12, 13, die zumindest bereichsweise - vorliegend insbesondere jedoch auch um jede Einbuchtung 6 herum umlaufend - besteht, wird die kondensierte flüssige Phase des Arbeitsmediums anschließend wieder zum unterschalenseitigen Bereich des porösen Materials 12 befördert, wo sie bei noch nicht erfolgtem Temperaturausgleich erneut verdampfen kann. When the lower shell 3 is actively heated, the liquid phase of the working medium received in the adjoining layer of porous material 12 evaporates into the steam gap 14 by absorbing latent heat and is there due to a suitably adjusting pressure gradient in the direction of the colder upper shell 4 or the thereto trained indentations 6 transported. In this respect, it is advantageous for the desired temperature homogeneity in the region of the various indentations 6 that the steam gap 14 extends in three-dimensional and contiguous manner over the entire cross-sectional area of the vapor chamber 1 and thereby revolves the indentations 6, whereby the vapor phase also transversal or lateral can spread around the indentations 6 around. The working medium can then condense again with the release of latent heat in the region of the upper shell. There it is taken up by the porous material 13 arranged on the upper shell side. Because of the capillary force of the porous material 12, 13 and the connection of the upper and lower shell side arranged porous material 12, 13, at least partially - in the present case, however, in particular around each recess 6 around - there is, the condensed liquid phase of the working medium then again transported to the lower side region of the porous material 12, where it can evaporate again at not yet carried out temperature compensation.
Dadurch dass jede Einbuchtung 6 innerhalb des Zwischenraums vorliegend vollumfänglich von dem wenigstens einen Dampfspalt 14 der Vapor Chamber 1 umgeben ist, kann eine besonders effektive Beheizung der einzelnen als Probenaufnahmen fungierenden Einbuchtungen 6 - und damit auch der darin aufgenommenen Proben 7 - erfolgen. By virtue of the fact that each indentation 6 within the interspace in the present case is completely surrounded by the at least one steam gap 14 of the vapor chamber 1, a particularly effective heating of the individual indentations 6 acting as sample holders - and thus also the samples 7 taken therein - can take place.
Insbesondere in den Fig. 2 und 3 ist gut zu erkennen, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Erfindung sämtliche Einbuchtungen 6 der Oberschale 4 im Bereich ihrer Unterseite 15 mit der Unterschale 3 in Kontakt stehen, wobei in diesem Bereich die unterschalenseitig angeordnete Schicht aus porösem Material 12 unterbrochen ist. Ein Teil oder alle Einbuchtungen 6 können dort zur Erhöhung der mechanischen Stabilität der Vapor Chamber 1 - und zur Verbesserung des Wärmetransports - mit der Unterschale 3 verbunden sein, insbesondere auf metallurgische Weise. 2 and 3 it can be clearly seen that in the present exemplary embodiment of the invention all indentations 6 of the upper shell 4 are in contact with the lower shell 3 in the region of their underside 15, in which region the layer of porous material 12 arranged on the underside is interrupted. A portion or all indentations 6 can there to increase the mechanical stability of the Vapor Chamber 1 - and to improve the heat transfer - be connected to the lower shell 3, in particular metallurgical manner.
An der Unterschale 3 sind - über die Unterschale 3 in einem quadratischem Muster verteilt - eine Mehrzahl an Stegen 16 angeordnet, die gegenüber der sonstigen Schichtdicke der Unterschale 3, die kleiner als 2 mm oder gar kleiner als 1 mm gewählt sein kann, erhaben sind und somit eine mechanische Verstärkung der Struktur der Unterschale 3 bewirken. On the lower shell 3 are - distributed over the lower shell 3 in a square pattern - a plurality of webs 16 are arranged, which are superior to the other layer thickness of the lower shell 3, which may be less than 2 mm or even less than 1 mm are selected, and thus cause a mechanical reinforcement of the structure of the lower shell 3.
Ferner weist die Unterschale 3 unterseitig eine Mehrzahl an Gewindesacklochbohrungen 17 auf, von denen eine in der Schnittdarstellung aus Fig. 3 erkenn- bar ist und die zur lagefesten Montage der Vapor Chamber 1 an ein benachbartes Bauteil, z.B. ein Heiz- und Kühlelement, dienen. In diesem Bereich weist die Unterschale 3 ebenfalls eine geeignete Verstärkung 18 auf. Furthermore, the lower shell 3 on the underside a plurality of threaded blind holes 17, one of which in the sectional view of FIG. 3 recognizable. bar and which are used for fixed mounting of the Vapor Chamber 1 to an adjacent component, such as a heating and cooling element. In this area, the lower shell 3 also has a suitable reinforcement 18.
Im rechten unteren Bereich des in Fig. 3 dargestellten Schnitts durch die Vapor Chamber 1 sind ferner zwei - zur Einbringung eines Temperatursensors von außen zugängliche - Bohrungen 19, 20 erkennbar, von denen eine Bohrung 19 bodennah angeordnet ist, während die andere Bohrung 20 innerhalb der Vapor Chamber 1 etwas höher gelegen ist und dort bis in den im Zwischenraum 11 vorhandenen Dampfspalt 14 hineinreicht bzw. hieran angrenzt. Mittels darin angeordneter Temperatursensoren (nicht dargestellt) und einer geeigneten Elektronik kann, wie dies bereits weiter oben erläutert wurde, die korrekte Funktionsweise der Vapor Chamber 1 überwacht werden, um die Temperierung der Vapor Chamber 1 im Falle einer Fehlfunktion zur Vermeidung einer Zerstörung von Proben 7 rechtzeitig - ggfs. automatisch - abschalten zu können. In the lower right portion of the section shown in Fig. 3 by the Vapor Chamber 1 two - for the introduction of a temperature sensor externally accessible - bores 19, 20 can be seen, of which a hole 19 is arranged close to the ground, while the other bore 20 within the Vapor Chamber 1 is located slightly higher and there extends into the space present in the gap 11 steam gap 14 or adjacent thereto. By means of temperature sensors (not shown) and suitable electronics, as already explained above, the correct functioning of the vapor chamber 1 can be monitored in order to control the temperature of the vapor chamber 1 in the event of a malfunction in order to avoid destruction of samples 7 in time - if necessary, automatically - to be able to switch off.
Fig. 4 zeigt in perspektivischer Ansicht ein - zur besseren Darstellung der dabei zur Verwendung kommenden Komponenten teilweise geschnittenes - Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Thermocyclers 21 , der vorliegend in schichtweisem Aufbau mit thermischer Kopplung der einander benachbarten Bauteile von unten nach oben 4 shows a perspective view of an exemplary embodiment of a thermal cycler 21 according to the invention, which in the present case has a layered construction with thermal coupling of the components adjacent to one another from below to better illustrate the components used for this purpose
eine geeignet groß dimensionierte Wärmesenke 22,  a suitably sized heat sink 22,
eine erste flache Vapor Chamber 23 (ohne oberseitige Einbuchtungen zur Probenaufnahme),  a first flat vapor chamber 23 (without top indentations for sample taking),
eine Mehrzahl an Heiz-/Kühlelementen 24a, 24b, 24c (z.B. Peltierele- menten) sowie  a plurality of heating / cooling elements 24a, 24b, 24c (for example Peltier elements) as well as
eine zweite über den Heiz-/Kühlelementen 24a, 24b, 24c angeordnete Vapor Chamber 25 erfindungsgemäßer Bauart mit daran oberseitig ausgebildeten Einbuchtungen 6 zur Aufnahme der mittels des Thermocyclers 1 zu temperierenden Proben  a second arranged above the heating / cooling elements 24a, 24b, 24c Vapor Chamber 25 of the inventive design with on the upper side formed indentations 6 for receiving the temperature-controlled by means of the thermal cycler 1 samples
aufweist. Die Wärmesenke 22 weist unterseitig eine lamellenartige Struktur 26 auf, die zur Erzielung einer hohen Kühlleistung eine besonders große Oberfläche zum effektiven Wärmetausch einem zwischen den Lamellen hindurchströmenden Kühlfluid (z.B. Luft) bereitstellt. having. The heat sink 22 has a lamellar structure 26 on the underside, which provides a particularly large surface area for effective heat exchange between a cooling fluid (eg air) flowing between the lamellae in order to achieve a high cooling capacity.
Die untere Vapor Chamber 23, welche vorliegend mittels mehrerer Schraubverbindungen 27 zwischen einer Montageplatte 28 und der Oberseite der Wärmesenke 22 montiert ist, stellt einen hervorragenden thermischen Kontakt zwischen Wärmesenke 22 und den - in einer Aussparung der Montageplatte 28 angeordneten - Heiz-/Kühlmitteln 24a, 24b, 24c her, insbesondere indem sie zur Ableitung von Wärme an die Wärmesenke 22 eine größere Kontaktfläche bereit stellt, als diese durch die demgegenüber deutlich kleinere Fläche der Heiz-/Kühlelemente 24a, 24b, 24c gegeben wäre. Zum Zwecke der Verschrau- bung der unteren Vapor Chamber 23 mit der Wärmesenke 22 und der Montageplatte 28 sind in der Vapor Chamber zu Verschraubungszwecken dienende Durchgangsbohrungen vorgesehen, wie diese z.B. in der WO 2005/114084 A1 beschrieben sind. The lower vapor chamber 23, which in the present case is mounted by means of a plurality of screw connections 27 between a mounting plate 28 and the upper side of the heat sink 22, provides excellent thermal contact between the heat sink 22 and the heating / cooling means 24a arranged in a recess of the mounting plate 28. 24b, 24c ago, in particular by providing a larger contact area for dissipating heat to the heat sink 22, as this would be given by the contrast significantly smaller surface area of the heating / cooling elements 24a, 24b, 24c. For the purpose of bolting the lower vapor chamber 23 to the heat sink 22 and the mounting plate 28, through-holes are provided in the vapor chamber for bolting purposes, such as these, e.g. are described in WO 2005/114084 A1.
Letztlich ist jedoch festzustellen, dass die untere Vapor Chamber 23 zwar den thermischen Kontakt zwischen Heiz-/Kühlelementen 24a, 24b, 24c verbessert, jedoch nicht notwendigerweise vorhanden sein muss ist und - unter Inkaufnahme einer ggfs. etwas langsamer verlaufenden Kühlung von Proben - auch ganz weggelassen werden könnte, also vorliegend nur fakultativ im Sinne einer bevorzugten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Thermocyclers vorgesehen ist. Ultimately, however, it should be noted that the lower vapor chamber 23, although the thermal contact between heating / cooling elements 24a, 24b, 24c improved, but not necessarily must be present and - at the expense of a possibly. Slightly extending cooling of samples - also quite could be omitted, so in the present case only optional in the sense of a preferred embodiment of a thermal cycler according to the invention is provided.
Zwischen Wärmesenke 22 bzw. unterer Vapor Chamber 23 und der oberen (erfindungsgemäßen) Vapor Chamber sind vorliegend insgesamt sechs jeweils flächig gestaltete Heiz- und Kühlelemente 24a, 24b, 24c (z.B. Peltierelemente) in zwei nebeneinander liegenden Reihen zu je drei Stück angeordnet, die - je nach elektrischer Beschaltung - zur unterseitigen Beheizung oder Kühlung der oberen Vapor Chamber 25 bzw. der in deren Einbuchtungen 6 auf geeignete Weise eingebrachten Proben fungieren. Between heat sink 22 and lower vapor chamber 23 and the upper (inventive) Vapor Chamber in the present case a total of six each area designed heating and cooling elements 24a, 24b, 24c (eg Peltier elements) arranged in two adjacent rows of three each, the - depending on electrical wiring - for heating or cooling on the underside upper vapor chamber 25 or in the indentations 6 suitably introduced samples function.
Die obere Vapor Chamber ist beinahe identisch zu derjenigen aus den Figuren 1 - 3 aufgebaut, so dass bezüglich deren Funktionsweise und der hierfür relevanten Merkmale auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen werden kann. Als einziger Unterschied zu dem in den Fig. 1 - 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist insoweit festzuhalten, dass die obere Vapor Chamber 25 in Fig. 4 eine dickwandigere Oberschale 4 aufweist, wobei auch hier zumindest die Wandstärke der in den Zwischenraum zwischen Oberschale 4 und Unterschale 3 hineinreichenden Einbuchtungen 6, die als Probenaufnahme fungieren, noch immer dünn - mit einer Wandstärke von bevorzugt kleiner gleich 2 mm oder nochmals bevorzugt kleiner gleich 1 mm - ausgestaltet sind. The upper vapor chamber is constructed almost identically to that of FIGS. 1 to 3, so that reference can be made to the above explanations with regard to their mode of operation and the features relevant for this purpose. The only difference to the embodiment shown in FIGS. 1-3 is to be noted in this respect that the upper vapor chamber 25 in FIG. 4 has a thicker-walled upper shell 4, whereby here too at least the wall thickness of the space between the upper shell 4 and lower shell 3 inwardly extending indentations 6, which act as a sample holder, still thin - with a wall thickness of preferably less than or equal to 2 mm, even more preferably less than 1 mm - are configured.
Und schließlich zeigt Fig. 5 ein Diagramm mit Messwerten von Vergleichsmessungen zur Veranschaulichung der gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserten Temperaturhomogenität bzw. -uniformität einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber. Finally, FIG. 5 shows a diagram with measured values of comparative measurements in order to illustrate the significantly improved temperature homogeneity or uniformity of a vapor chamber according to the invention compared with the prior art.
Dabei wurde - mit jeweils verschiedenen und nachfolgend erläuterten Messaufbauten - ein typischer PCR-Zyklus mit jeweils für 10 Sekunden gehaltenen Temperaturniveaus bei +95°C, bei +55°C und bei +72°C durchfahren. A typical PCR cycle with temperature levels maintained at + 95 ° C, at + 55 ° C and at + 72 ° C was carried out - each with different and subsequently explained test setups.
Das erstgenannte Temperaturniveau bei +95°C wurde durch geeignete Steuerung der Heiz-/Kühlmittel mit einer Temperaturanstiegsgeschwindigkeit von +3°C/s (bzw. 3 K/s) angefahren und dann für 10 Sekunden gehalten. Hieran anschließend wurde die Temperatur in den Probenaufnahmen mit einer Rate von -1 ,5 K/s auf +55°C gesenkt und auch dieses Temperaturniveau für 10 Sekunden gehalten, woraufhin ein erneuter Aufheizvorgang mit einer Rate von wiederum +3 K/s auf +72°C und anschließendes Halten dieser Temperatur für 10 Sekunden erfolgte. Gleichzeitig erfolgte mittels geeigneter Temperatursensoren eine Überwachung der sich in insgesamt acht verschiedenen Probenauf- nahmen einstellenden Temperatur des jeweiligen Probenaufnahmekörpers, der jeweils 96 Probenaufnahmen aufwies. Die Lage der mittels der Temperatursensoren überwachten Probenaufnahmen kann der in Fig. 5 rechts oben eingezeichneten Prinzipskizze entnommen werden, wobei besagte Prinzipskizze eine Draufsicht auf den jeweiligen Probenaufnahmekörper darstellt. Die überwachten Probenaufnahmen sind darin durch schwarze Einfärbung kenntlich gemacht. The former temperature level at + 95 ° C was started by appropriate control of the heating / cooling means with a temperature rise rate of + 3 ° C / s (or 3 K / s) and then held for 10 seconds. Thereafter, the temperature in the sample holders was lowered at a rate of -1.5 K / s to + 55 ° C and held this temperature level for 10 seconds, after which a renewed heating at a rate of turn +3 K / s to + 72 ° C and then holding this temperature for 10 seconds. At the same time, by means of suitable temperature sensors, monitoring was carried out in a total of eight different samples. took adjusting temperature of the respective sample receiving body, each of which had 96 sample receptacles. The position of the sample recordings monitored by the temperature sensors can be taken from the schematic diagram drawn on the top right in FIG. 5, wherein said schematic diagram represents a plan view of the respective sample receiving body. The monitored sample recordings are indicated therein by black coloring.
Vier der überwachten Probenaufnahmen entsprachen somit den eckseitig am Probenaufnahmekörper angeordneten Probenaufnahmen. Zwei weitere überwachte Probenaufnahmen befanden sich randseitig ungefähr mittig. Und die letzten beiden überwachten Probenaufnahmen waren ungefähr mittig in der jeweils linken und rechten Hälfte der gegebenen Anordnung aus insgesamt 96 Probenaufnahmen angeordnet. Four of the monitored sample recordings thus corresponded to the sample recordings arranged on the corner of the sample receiving body. Two additional supervised specimens were approximately mid-side at the edge. And the last two supervised specimens were approximately centered in each of the left and right halves of the given array of a total of 96 specimens.
Bei den Messungen wurden jeweils im letzten Abschnitt des für 10 Sekunden gehaltenen Temperaturniveaus drei Mal knapp aufeinanderfolgend die Temperatur in allen überwachten Probenaufnahmen zeitgleich bestimmt und anschließend die sich - unter Berücksichtung aller Messungen in den verschiedenen Probenaufnahmen - ergebende Differenz aus dem Maximalwert und dem Minimalwert der dabei gemessenen Temperaturen berechnet, was vorliegend als "Uniformität" (engl.: uniformity) definiert wurde und auf der y-Achse des Balkendiagramms in Fig. 5 aufgetragen wurde. In the measurements, in each case in the last section of the temperature level held for 10 seconds, the temperature in all monitored sample recordings was determined three times in close succession, followed by the difference between the maximum value and the minimum value of the sample taking into account all measurements in the various sample recordings measured temperatures, which was defined herein as "uniformity" (uniformity) and was plotted on the y-axis of the bar graph in Fig. 5.
Die Messungen wurden zum einen an einem erfindungsgemäßen Thermocycler der in Fig. 4 gezeigten Art ("96 well 3D-VCM") und zum anderen an einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung durchgeführt, bei welcher - verglichen mit der Anordnung aus Fig. 4 - die obere Vapor Chamber 25 durch einen ebenfalls 96 Probenaufnahmen aufweisenden Probenaufnahmekörper aus massivem Silber ("96 well Silvermount") ersetzt wurde, der seinerseits unterseitig an einer flächigen Heatpipe montiert war, die den thermischen Kontakt zu den darunterliegenden Heiz- und Kühlelementen herstellte. Die Messungen zeigen, dass die die maximale Temperaturdifferenz zwischen den gemessenen Temperaturen in den verschiedenen Probenaufnahmen bei einer erfindungsgemäßen Anordnung stets (d.h. bei allen drei angefahrenen Temperaturniveaus) deutlich niedriger liegt als dies bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung der Fall ist. Sie betrug beim 95°C- Temperaturplateau nur 0,25 K (gegenüber 0,49 Kelvin bei der im Stand der Technik verwendeten Anordnung), beim 55°C-Temperaturplateau nur 0,13 K (gegenüber 0,26 K bei der im Stand der Technik verwendeten Anordnung) und beim 72°C-Temperaturplateau nur 0,23 K (gegenüber 0,31 K bei der im Stand der Technik verwendeten Anordnung). Es zeigt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung also - neben den weiter oben ausführlich erläuterten Vorteilen - auch eine deutlich verbesserte Homogenität der Temperatur bei der gleichzeitigen Temperierung einer Vielzahl von Proben. The measurements were carried out on the one hand on a thermocycler according to the invention of the type shown in FIG. 4 ("96 well 3D-VCM") and on the other hand on an arrangement known from the prior art, in which - compared with the arrangement of FIG - The upper Vapor Chamber 25 was replaced by a likewise 96 sample recordings sample body made of solid silver ("96 well Silvermount"), which in turn was mounted on the underside of a flat heat pipe, which made thermal contact with the underlying heating and cooling elements. The measurements show that the maximum temperature difference between the measured temperatures in the various sample receptacles in an inventive arrangement always (ie at all three approached temperature levels) is significantly lower than is the case in the known from the prior art arrangement. At the 95 ° C temperature plateau, it was only 0.25 K (compared to 0.49 Kelvin in the arrangement used in the prior art), at the 55 ° C temperature plateau only 0.13 K (compared to 0.26 K at the stand the technique used) and at the 72 ° C temperature plateau only 0.23 K (versus 0.31 K in the arrangement used in the prior art). It is apparent in the context of the present invention - in addition to the advantages explained in detail above - also a significantly improved temperature homogeneity in the simultaneous temperature control of a variety of samples.
Die Fig. 6 - 10 zeigen zur Demonstration verschiedener Varianten zur Einbringung des porösen Materials in die Vapor Chamber verschiedene Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Vapor Chambers 1 zur Verwendung in einem erfindunsgemäßen Thermocycler mit die Vapor Chamber 1 unterseitig beheizender bzw. kühlender Heiz-/Kühlmittel. FIGS. 6-10 show, to demonstrate different variants for introducing the porous material into the vapor chamber, various representations of further embodiments of vapor chambers 1 according to the invention for use in a thermocycler according to the invention with the vapor chamber 1 heated / cooled on the underside.
Dabei sind in den Fig. 6 - 9 jeweils zwei übereinander angeordnete Darstellungen gezeigt, von denen jeweils die obere eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Vapor Chamber 1 vor deren finalen Zusammenbau und die untere einen Schnitt durch die fertige Vapor Chamber 1 zeigt. In this case, two superimposed representations are shown in FIGS. 6-9, of which in each case the upper shows a sectional view through a Vapor Chamber 1 according to the invention before its final assembly and the lower one shows a section through the finished vapor chamber 1.
Fig. 6 betrifft dabei eine Ausführungsvariante der Erfindung, bei der - siehe die obere Darstellung - vor dem Zusammenbau der Vapor Chamber sowohl an der Oberschale 4 als auch an der Unterschale 3 jeweils eine zwischenraumseitige Materialschicht 13, 12 aus porösem Material aufgebracht und bereits zuvor unter Temperatureinwirkung, wie weiter oben beschrieben, (in einer Art Sinter- prozess) verfestigt wurde. Die oberschalenseitig vorgesehene Materialschicht 13, die auch die zwischenraumseitige Oberfläche der Einbuchtungen 6 bedeckt, reicht dabei an den Einbuchtungen 6 allerdings bewusst nicht so weit in Richtung von deren unterseitigem Ende, dass sie bei Zusammenbau der Vapor Chamber 1 mit der unterschalenseitigen Materialschicht 12 in Berührung käme. Fig. 6 relates to an embodiment of the invention, in which - see the upper diagram - applied before the assembly of the vapor chamber both on the upper shell 4 and on the lower shell 3 each an intermediate space material layer 13, 12 of porous material and already under Temperature action, as described above, was solidified (in a kind of sintering process). The upper shell side provided material layer 13, which also covers the space-side surface of the recesses 6, However, at the indentations 6, it deliberately does not extend so far in the direction of its underside end that it would come into contact with the lower-shell-side material layer 12 when the vapor chamber 1 is assembled.
Vielmehr wird das poröse Material 30 vorliegend in demjenigen Bereich, in welchem es zwischenraumseitig sowohl an die Einbuchtungen 6 als auch an die Unterschale 3 angrenzt, aus einer ursprünglich pastösen Masse 29 hergestellt, die vor dem Zusammenbau der Ober- und Unterschale 4,3 wulstartig im Bereich der zur Unterschale weisenden seitlichen Enden der Einbuchtungen 6 aufgebracht und nach Zusammenbau der Ober- und Unterschale 4, 3 unter Einwirkung geeignet hoher Temperaturen verfestigt wird. Rather, the porous material 30 is present in the area in which it adjoins both the indentations 6 and the lower shell 3 on the space side, made of an originally pasty mass 29, the bead before the assembly of the upper and lower shell 4,3 Area of pointing to the lower shell lateral ends of the recesses 6 is applied and solidified after assembly of the upper and lower shell 4, 3 under the action of suitably high temperatures.
Die untere Darstellung aus Fig. 6 - insbesondere die darin enthaltene Ausschnittsvergrößerung - zeigt gut, wie sich die ursprünglich pastöse Masse 29 in demjenigen Bereich, in welchem das zwischenraumseitig an den Einbuchtungen 6 angrenzende poröse Material 13, 30 das an die Unterschale 3 angrenzende poröse Material 12 berührt, verfestigt hat und mit den jeweils The lower representation from FIG. 6-in particular the detail enlargement contained therein-shows well how the originally pasty mass 29 in the region in which the porous material 13, 30 adjoining the indentations 6 on the gap side surrounds the porous material adjoining the lower shell 3 12 touched, solidified and with each
angrenzenden Materialschichten 12, 13 verbunden hat, so dass im Bereich der jeweiligen Einbuchtungen 6 ein unmittelbarer Transport der flüssigen Phase des Arbeitmediums der Vapor Chamber zwischen dem unterschalenseitig und ober- schalenseitig vorgesehenen porösen Material 12, 13, 30 erfolgen kann. adjacent material layers 12, 13, so that in the region of the respective indentations 6, a direct transport of the liquid phase of the working medium of the vapor chamber between the lower side and the shell side provided porous material 12, 13, 30 can take place.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber, bei der (siehe die obere Darstellung) vor Zusammenbau der Vapor Chamber sowohl die Oberschale 4 (und deren Einbuchtungen 6) als auch die Unterschale 3 zwischenraumseitig mit einer das poröse Material beinhaltenden pastösen Masse 29 bestrichen wurde, so dass - bei Zusammenbau von Ober- und Unterschale - die beiden Schichten aus pastöser Masse 29 miteinander bereichsweise in Berührung kommen und nach einer anschließenden Einwirkung von Temperatur im bereits erläuterten Sinne eine insgesamt zusammenhängende Innenbeschichtung der Vapor Chamber 1 aus porösem Material 30 (siehe die untere Darstellung aus Fig. 7) ausbilden kann. Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Ober- und Unterschale 4, 3 selbst keinen die Vapor Chamber verschließenden umlaufenden Rand aufweisen. Deshalb kann, wie dies in der oberen Darstellung aus Fig. 8 zu erkennen ist, die Oberschale 4 mit der Unterschale 3 zusammengefügt werden, wobei noch immer die zwischenraumseitigen Oberflächen der Ober- und Unterschale 4, 3 von außen zugänglich sind und mit einer das poröse Material beinhaltenden pastöser Masse 29 beschichtet werden können. Anschließend kann die Vapor Chamber 1 mittels einer separaten, umlaufenden Berandung 31 verschlossen werden. Anschließend kann dann wiederum unter geeigneter Temperatureinwirkung aus der pastösen Masse 29 eine verfestigte Schicht aus porösem Material 30 hergestellt werden, wie die in der unteren Darstellung von Fig. 8 gezeigt ist. 7 shows a further embodiment of a vapor chamber according to the invention, in which (see the upper illustration) before assembly of the vapor chamber, both the upper shell 4 (and its indentations 6) and the lower shell 3 on the interspace with a pasty mass 29 containing the porous material was coated, so that - when assembling upper and lower shell - the two layers of pasty mass 29 come into contact with each other in regions and after a subsequent action of temperature in the already explained sense a total coherent inner coating of the vapor chamber 1 of porous material 30 ( see the lower illustration of Fig. 7) can form. Fig. 8 shows a further embodiment in which the upper and lower shell 4, 3 itself have no Vapor Chamber occlusive circumferential edge. Therefore, as can be seen in the upper illustration of Fig. 8, the upper shell 4 are joined to the lower shell 3, wherein still the space-side surfaces of the upper and lower shell 4, 3 are accessible from the outside and with a porous Material containing pasty mass 29 can be coated. Subsequently, the Vapor Chamber 1 can be closed by means of a separate, peripheral edge 31. Subsequently, a solidified layer of porous material 30 can then be produced under suitable temperature action from the pasty mass 29, as shown in the lower illustration of FIG. 8.
Das in Fig. 9 dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft die im Rahmen der Erfindung mögliche Verwendung von vorgefertigten Formteilen 32, die derart gestaltet sind, dass sie vor dem Zusammenbau von Ober- und Unterschale 4, 3 von unten auf die Einbuchtungen 6 der Oberschale 4 aufgesteckt werden können, wobei jedes Formteil 32 nach Zusammenbau der Ober- und Unterschale zwi- schenraumseitig zumindest die Einbuchtung 6 und die Unterschale 3 kontaktiert. The exemplary embodiment illustrated in FIG. 9 relates to the possible use of prefabricated molded parts 32 which are designed in such a way that they can be attached from below to the indentations 6 of the upper shell 4 before the upper and lower shell 4, 3 are assembled , Wherein each molded part 32, after assembly of the upper and lower shell, contacts at least the indentation 6 and the lower shell 3.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 9 die Unterseite 15 jeder Einbuchtung 6, also die zur Unterschale weisende Seite der den Boden der jeweiligen Einbuchtung 6 bildenden Wand, die Unterschale kontaktiert und nach Zusammenbau der Vapor Chamber vorteilhaft metallurgisch mit der Unterschale verbunden wird. For the sake of completeness it should be mentioned that even in the embodiment of FIG. 9, the underside 15 of each indentation 6, ie the side facing the lower shell of the bottom of the respective indentation 6 forming wall contacted the lower shell and after assembly of the Vapor Chamber advantageously metallurgical the lower shell is connected.
Fig. 0 zeigt schließlich ein letztes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vapor Chamber bei dem zunächst - die noch nicht mit porösem Material bedeckte - Ober- und Unterschale 4, 3 zusammengebaut werden, wobei zur Einbringung des porösen Materials in den Zwischenraum 11 eine randseitige angeordnete Öffnung 33 vorgesehen ist, die mit einem Deckel 34 fluiddicht verschlossen werden kann. Durch diese Öffnung 33 kann dann eine das poröse Material beinhaltenden Flüssigkeit geeigneter Viskosität derart in den Zwischenraum 11 eingebracht werden, dass sich das poröse Material in der gewünschten Schichtdicke an der Ober- und Unterschale absetzt, woraufhin - nach ggfs. notwendiger Entfernung überschüssiger Flüssigkeit - selbiges unter geeigneter Temperatureinwirkung an Ober- und Unterschale "festgebacken" werden kann. Finally, FIG. 0 shows a final exemplary embodiment of a vapor chamber according to the invention, in which first the upper and lower shells 4, 3, which have not yet been covered with porous material, are assembled, wherein for the introduction of the porous material into the intermediate space 11 an edge-side arranged opening 33 is provided, which can be closed fluid-tight with a lid 34. Through this opening 33, a liquid containing the porous material of suitable viscosity can then be introduced into the gap 11 so that the porous material settles in the desired layer thickness on the upper and lower shell, whereupon - after possibly necessary removal of excess liquid - the same can be "baked" under appropriate temperature effect on top and bottom shell.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vapor Chamber (1 ) umfassend eine Unterschale (3) und eine Vapor chamber (1) comprising a lower shell (3) and a
Oberschale (4), wobei zwischen Unterschale (3) und Oberschale (4) zumindest ein gas- und flüssigkeitsdichter Zwischenraum (11 ) ausgebildet ist, in welchem ein fluides Arbeitsmedium  Upper shell (4), wherein between the lower shell (3) and upper shell (4) at least one gas and liquid-tight intermediate space (11) is formed, in which a fluid working medium
aufgenommen sowie ein mit dem fluiden Arbeitsmedium  taken as well as one with the fluid working medium
zusammenwirkendes poröses Material (12, 13, 30) angeordnet ist, wobei das poröse Material (12, 13, 30) zumindest bereichsweise die Oberschale (4) und/oder die Unterschale (3) berührt, dabei jedoch den wenigstens einen Zwischenraum (11 ) unter Ausbildung wenigstens eines hohlraumartigen Dampfspaltes (14) nicht vollständig ausfüllt,  cooperating porous material (12, 13, 30) is arranged, wherein the porous material (12, 13, 30) at least partially touches the upper shell (4) and / or the lower shell (3), but the at least one intermediate space (11). under formation of at least one cavity-like steam gap (14) does not completely fill,
wobei die Oberschale (4) der Vapor Chamber (1 ) oberseitig eine Mehrzahl an über deren Oberfläche (5) verteilten, sich in Richtung zur Unterschale (3) erstreckenden und als Probenaufnahme fungierende Einbuchtungen (6) aufweist, in welche unter  wherein the upper shell (4) of the vapor chamber (1) on the upper side a plurality of over the surface (5) distributed, extending in the direction of the lower shell (3) and acting as a sample receiving indentations (6), in which
Verwendung der Vapor Chamber (1 ) zu temperierende Proben (7) von oben einbringbar sind,  Use of the vapor chamber (1) samples to be tempered (7) can be introduced from above,
wobei wenigstens ein zumindest teilweise durch das poröse  wherein at least one at least partially through the porous
Material (12, 13, 30) begrenzter Dampfspalt (14) sich derart dreidimensional erstreckt, dass er innerhalb des zwischen Ober- und Unterschale (4, 3) befindlichen Zwischenraums (11 ) eine oder mehrere Einbuchtungen (6) der Oberschale (4) zumindest teilweise seitlich umlaufend umgibt,  Material (12, 13, 30) limited vapor gap (14) extends in such a three-dimensional manner that within the intermediate space (11) between the upper and lower shell (4), one or more indentations (6) of the upper shell (4) at least partially encircling laterally,
wobei wenigstens ein Teil der an der Oberschale (4) ausgebildeten und sich in Richtung zur Unterschale (3) erstreckenden  wherein at least a part of the on the upper shell (4) formed and extending in the direction of the lower shell (3)
Einbuchtungen (6), bevorzugt alle Einbuchtungen (6), unterseitig die Unterschale (3) berühren, wobei wenigstens ein Teil der die Unterschale (3) berührenden Einbuchtungen (6) unterseitig mit der Unterschale (3) verbunden sind, Indentations (6), preferably all indentations (6), touching the lower shell (3) on the underside, wherein at least a part of the lower shell (3) contacting indentations (6) are connected on the underside with the lower shell (3),
wobei jede Einbuchtung (6) der Oberschale (4) zwischenraumseitig mit dem porösem Material (13, 30) kontaktiert ist und wherein each indentation (6) of the upper shell (4) is contacted on the space side with the porous material (13, 30) and
wobei das zwischenraumseitig an den Einbuchtungen (6) angrenzende poröse Material (13, 30) das an die Unterschale (3) angrenzende poröse Material (12, 30) im Bereich der jeweiligen Einbuchtungen (6) berührt. wherein the porous material (13, 30) adjoining the indentations (6) on the space side contacts the porous material (12, 30) adjacent to the lower shell (3) in the region of the respective indentations (6).
Vapor Chamber nach Anspruch 1 , Vapor chamber according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass zwischen Ober- und Unterschale (4, 3) wenigstens ein Dampfspalt (14, 14') vorgesehen ist, der alle Einbuchtungen (6) seitlich außen umläuft und hierzu innerhalb des Zwischenraums (11 ) zwischen der seitlichen Berandung der Vapor Chamber (1 ) und den randseitig angeordneten Einbuchtungen (6) ausgebildet ist. that between the upper and lower shell (4, 3) at least one steam gap (14, 14 ') is provided, which circulates laterally outside all indentations (6) and within the space (11) between the lateral boundary of the vapor chamber (1). and the edge-arranged indentations (6) is formed.
Vapor Chamber nach Anspruch 1 oder 2, Vapor chamber according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass jede Einbuchtung (6) von wenigstens einem Dampfspalt (14, 14") vollumfänglich umgeben ist. that each indentation (6) is completely surrounded by at least one steam gap (14, 14 ").
Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Vapor chamber according to one of the preceding claims, characterized
dass das poröse Material (12, 13) durch wenigstens zwei poröse Materialschichten (12, 13) gebildet ist, von denen eine erste Materialschicht (13) zwischenraumseitig an der Oberschale (4) und eine zweite Materialschicht (12) zwischenraumseitig an der in that the porous material (12, 13) is formed by at least two porous material layers (12, 13), of which a first material layer (13) lies on the outer shell (4) on the space side and a second material layer (12) on the space side on the outer side
Unterschale (3) ausgebildet ist, wobei die erste und zweite Materialschicht (12, 13) einander bereichsweise berühren und in anderen Bereichen zur Ausbildung des wenigstens einen Lower shell (3) is formed, wherein the first and second Material layer (12, 13) contact each other in some areas and in other areas to form the at least one
Dampfspalts (14) voneinander beabstandet sind.  Steam gaps (14) are spaced apart.
5. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Ansprüche, 5. Vapor chamber according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Berührung des zwischenraumseitig an den Einbuchtungen (6) angrenzenden porösen Materials (13, 30) und des an die Unterschale angrenzenden porösen Materials (12, 30) dadurch erfolgt, dass das poröse Material (12, 13, 30) an der Ober- und Unterschale (4, 3) als eine insgesamt zusammenhängende  the porous material (13, 30) adjoining the indentations (6) on the interspace side and the porous material (12, 30) adjoining the lower shell are contacted by the porous material (12, 13, 30) being in contact with the top surface. and lower shell (4, 3) as a whole contiguous
Innenbeschichtung der Vapor Chamber (1 ) ausgebildet ist.  Inner coating of the vapor chamber (1) is formed.
6. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Ansprüche, 6. Vapor chamber according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das poröse Material (30) zumindest bereichsweise, insbesondere in demjenigen Bereich, in welchem das  that the porous material (30) at least partially, in particular in that area in which the
zwischenraumseitig an den Einbuchtungen (6) angrenzende poröse Material (30) das an die Unterschale (3) angrenzende poröse Material (12) im Bereich der jeweiligen Einbuchtungen (6) berührt, aus einer ursprünglich pastösen Masse (29) hergestellt ist, die vor dem Zusammenbau der Ober- und Unterschale (4, 3) auf entsprechende Bereiche der Ober- und/oder Unterschale (4, 3) aufgebracht und nach Zusammenbau der Ober- und Unterschale (4, 3) unter Einwirkung geeignet hoher Temperaturen verfestigt wurde.  The porous material (30) which adjoins the indentations (6) on the indentations (6) touches the porous material (12) adjacent to the lower shell (3) in the region of the respective indentations (6), is made from an initially pasty mass (29), which is before Assembly of the upper and lower shell (4, 3) applied to corresponding areas of the upper and / or lower shell (4, 3) and after assembly of the upper and lower shell (4, 3) was solidified under the action of suitably high temperatures.
7. Vapor Chamber nach einem der Ansprüche 1 - 4, 7. vapor chamber according to one of claims 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass das poröse Material zumindest teilweise durch wenigstens ein vorgefertigtes Formteil (32) aus porösem Material gebildet wird, das vor dem Zusammenbau von Ober- und Unterschale (4, 3) von unten auf wenigstens eine Einbuchtung (6) der Oberschale (4) that the porous material at least partially by at least one prefabricated molded part (32) of porous material is formed, which before assembly of upper and lower shell (4, 3) from below on at least one indentation (6) of the upper shell (4)
aufgesteckt wird und derart gestaltet ist, dass das Formteil (32) nach Zusammenbau der Ober- und Unterschale (4, 3)  is attached and designed such that the molded part (32) after assembly of the upper and lower shell (4, 3)
zwischenraumseitig die wenigstens eine Einbuchtung (6) und die Unterschale (3) kontaktiert.  the space side, the at least one indentation (6) and the lower shell (3) contacted.
8. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, 8. Vapor chamber according to one of the preceding claims, characterized
dass das die Ober- und Unterschale (4, 3) zwischenraumseitig berührende poröse Material (12, 13, 30) eine variierende  in that the porous material (12, 13, 30) which contacts the upper and lower shell (4, 3) on the interspace side has a varying
Schichtdicke und/oder eine variierende Porosität und/oder variierende Porendurchmesser aufweist.  Layer thickness and / or a varying porosity and / or varying pore diameter.
9. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, 9. Vapor chamber according to one of the preceding claims, characterized
dass Ober- und Unterschale (4, 3) aus Kupfer oder Aluminium gefertigt sind.  that upper and lower shell (4, 3) are made of copper or aluminum.
10. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Ansprüche, 10. Vapor chamber according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Ober- und Unterschale (4, 3) an einem umlaufenden Rand (10) gas- und flüssigkeitsdicht miteinander verbunden,  the upper and lower shell (4, 3) are connected to one another in a gas-tight and liquid-tight manner at a peripheral edge (10),
insbesondere verschweißt und/oder verlötet, sind.  in particular welded and / or soldered, are.
11. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, 11. Vapor chamber according to one of the preceding claims, characterized
dass Ober- und/oder Unterschale (4, 3) mit Ausnahme von gegebenenfalls zu Versteifungszwecken vorgesehenen Stegen (16) eine Schichtdicke von kleiner gleich 2 mm, nochmals bevorzugt von kleiner gleich 1 mm, aufweisen. that upper and / or lower shell (4, 3) with the exception of optionally provided for stiffening purposes webs (16) a layer thickness of less than or equal to 2 mm, more preferably of less than or equal to 1 mm.
12. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Ansprüche, 12. Vapor chamber according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass die Vapor Chamber (1 ) wenigstens einen in den Dampfspalt (14) hineinreichenden Temperatur- und/oder Drucksensor aufweist.  the vapor chamber (1) has at least one temperature and / or pressure sensor extending into the steam gap (14).
13. Vapor Chamber nach einem der vorangehenden Ansprüche, 13. Vapor chamber according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,  characterized,
dass an der Unterseite der Unterschale (3) wenigstens ein  that at least one of the underside of the lower shell (3)
Gewindesackloch (17) ausgebildet ist, um die Vapor Chamber (1 ) unterseitig mittels einer Schraubverbindung mit einem  Threaded blind hole (17) is formed to the Vapor Chamber (1) on the underside by means of a screw connection with a
benachbarten Bauteil verbinden zu können.  to connect adjacent component.
14. Thermocycler (21 ) umfassend 14. Thermocycler (21) comprising
eine Wärmesenke (22),  a heat sink (22),
wenigstens ein elektrisches Heizelement (24a, 24b, 24c), welches vorteilhaft auch zum Kühlen geeignet sein kann, und eine über dem wenigstens einen elektrischen Heizelement (24a, 24b, 24c) angeordnete Vapor Chamber (1 ) nach einem der vorangehenden Patentansprüche.  at least one electric heating element (24a, 24b, 24c), which may also be advantageously suitable for cooling, and one above the at least one electric heating element (24a, 24b, 24c) arranged vapor chamber (1) according to one of the preceding claims.
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