FI110030B

FI110030B - A heat exchanger based on thermal energy binding to a working material and a process for producing a heat exchanger based on thermal energy binding to a working material

Info

Publication number: FI110030B
Application number: FI981374A
Authority: FI
Inventors: Carl Axel Ingemar Kabrell; Reijo Lehtiniemi
Original assignee: Nokia Corp
Priority date: 1998-02-19
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2002-11-15
Also published as: EP1056981A1; WO1999042781A1; AU2523899A; FI981374A0; FI981374A

Description

110030110030

Työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvaan lämpö-energiaan perustuva lämmönsiirrin ja menetelmä työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvaan lämpöenergiaan perustuvan lämmönsiirtimen valmistamiseksi 5 Keksinnön taustaBACKGROUND OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] Background of the Invention Heat Exchanger Based on Thermal Energy Binding to a Workplace Substance

Keksinnön kohteena on työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvaan lämpöenergiaan perustuva lämmönsiirrin, jossa on lämmönlähteen generoiman lämpöenergian muualle johtamiseksi lämmönsiirrinelementtejä, joissa on työainetta.The present invention relates to a heat exchanger based on thermal energy that binds to a working substance and which contains heat exchanger elements containing a working substance for transferring heat generated by the heat source elsewhere.

10 Keksinnön kohteena on myös menetelmä työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvaan lämpöenergiaan perustuvan lämmönsiirtimen valmistamiseksi, jossa lämmönsiirtimessä on lämmönlähteen generoiman lämpö-energian muualle johtamiseksi lämmönsiirrinelementtejä, joissa on työainetta.The invention also relates to a method for producing a heat exchanger based on thermal energy binding to a working substance, wherein the heat exchanger comprises heat exchanger elements comprising a working substance for transferring heat energy generated by the heat source elsewhere.

Lämmönsiirto sinänsä on vanha ja tunnettu ongelma. Esimerkiksi 15 elektroniikassa sen merkitys on jatkuvasti korostunut integrointitiheyksien ja tehon kasvaessa, koska esimerkiksi kaikki elektroniset komponentit generoivat lämpöä, jonka poisjohtaminen on välttämätöntä komponenttien optimaalisen ja luotettavan toiminnan aikaansaamiseksi. Kun elektroniikka jatkuvasti kehittyy suuntaan, jossa yhä suurempia tehoja käsitellään yhä pienemmissä tilavuuk-. 20 sissa, on elektronisten komponenttien lämpötilan hallinnasta muodostunut yksi ratkaiseva suunnittelun kriteeri. Monet tämän päivän elektronisista laitteista : ” tarvitsevat jäähdytystä, jota ei voida saavuttaa tavanomaisten metallisten • t · • V jäähdytysripojen avulla.Heat transfer per se is an old and known problem. In electronics, for example, its importance is constantly emphasized as integration densities and power increase, since, for example, all electronic components generate heat, the elimination of which is necessary for optimal and reliable operation of the components. As electronics are constantly evolving in a direction where ever greater power is being handled in ever smaller volumes. 20, temperature control of electronic components has become one of the decisive design criteria. Many electronic devices today: “need cooling that cannot be achieved with conventional metal • t · • V cooling fins.

Tämä keksintö ei kuitenkaan rajoitu ainoastaan elektronisten kom-:Y: 25 ponenttien lämpötilanhallintaan, vaan lämmönlähteellä tarkoitetaan tässä yh-teydessä mitä tahansa lämmönlähdettä, jonka lämpötilaa on tarvetta hallita tai jonka lämpöenergiaa voidaan käyttää muualla hyväksi.However, the present invention is not limited to the temperature control of electronic components: the term heat source as used herein refers to any heat source whose temperature need to be controlled or whose thermal energy can be utilized elsewhere.

.·. : Eräs tapa hallita lämpötiloja eli toisin sanoen jäähdyttää tai lämmit- ,···[ tää, on käyttää lämpöputkia, joista on tulossa yhä tärkeämpi lämmönsiirtoväli-30 ne lämmönlähteiden lämpötilanhallintasovellutuksissa.. ·. A: One way to control temperatures, that is, to cool or heat, is to use heat pipes, which are becoming increasingly important in heat transfer intervals for heat source temperature control applications.

Lämpöputkien toiminta perustuu nestemäisen työaineen faasimuu-tokseen höyrystimessä, höyryn siirtymiseen lauhduttimeen ja tiivistymiseen siellä takaisin nesteeksi. Tiivistynyt nestemäinen työaine kulkeutuu kapillaari-voimien vaikutuksesta takaisin höyrystimelle erityisen sydänrakenteen avulla.The operation of the heat pipes is based on the phase change of the liquid working medium in the evaporator, the transfer of the vapor to the condenser and condensation there into a liquid. The condensed liquid fluid is transported back to the evaporator by capillary forces through a special core structure.

• ♦ 35 Eräs toinen mahdollisuus palauttaa tiivistynyt työaine takaisin höyrystimelle on käyttää painovoimaa. Höyrystyminen tapahtuu lämmönlähteen generoiman 110030 2 lämmön energiaa hyväksikäyttämällä ja tiivistyminen aikaansaadaan siten, että lämpöputken lauhdutinpää on kylmemmässä tilassa, josta syystä höyry luovuttaa höyrystymisessä saamansa latentin lämpönsä ja tiivistyy nesteeksi. Koska höyrystymiseen sitoutuva latentti lämpö on huomattavan suuri ja massansiirto 5 nopea, päästään lämpöputkilla aivan eri luokkaa oleviin lämmönsiirtotehoihin kuin lämmönjohtamiseen perustuvilla siirtimillä. Perinteisesti on jokaista läm-mönlähdettä kohti ollut oma erillinen lämpöputki.• ♦ 35 Another way to return condensed material back to the evaporator is to use gravity. Evaporation takes place by utilizing the heat generated by the heat source 110030 2 and condensation is achieved by keeping the condenser end of the heat pipe in a colder state, whereupon the steam releases its latent heat from the evaporation and condenses into a liquid. Because of the high latency associated with evaporation and the rapid mass transfer 5, heat transfer tubes provide a very different class of heat transfer power than heat conduction transmitters. Traditionally, there has been a separate heat pipe for each heat source.

Viime aikoina perinteisten lämpöputkien rinnalle on ilmaantunut erityisiä mikrolämpöputkia. Mikrolämpöputkien dimensiot ovat yleensä pienem-10 piä, tyypillisesti parin millimetrin suuruusluokkaa. Myös mikrolämpöputkissa työaine palautuu nestemäisenä lauhduttimelta höyrystimelle kapillaarivoiman vaikutuksesta. Toisin kuin perinteisissä putkissa, mikrolämpöputkissa kapillaarivoiman aiheuttavat terävät kulmat mikrolämpöputken sisällä perinteisten putkien erillisen sydänrakenteen sijasta.Recently, special micro-heat pipes have appeared alongside traditional heat pipes. The dimensions of the microwave tubes are generally smaller, typically in the order of a few millimeters. Also in micro-heat pipes, the working fluid returns from the condenser to the evaporator by capillary force. Unlike conventional tubes, in micro-tubes, the capillary force is caused by sharp angles inside the micro-tube instead of the separate core structure of conventional tubes.

15 Mikrolämpöputkia on toistaiseksi vain paria eri mallia. Tyypillisimmät rakenteet ovat yksinkertaiset kolmio- tai neliöpoikkileikkaukset. Olennaista on, että rakenteessa esiintyy sellaisia kohtia kuten nurkkia, jotka ovat riittävän pieniä kohdistaakseen kapillaarivoimia nestemuodossa olevaan työaineeseen. Nämä mainitut kohdat kulkevat mikrolämpöputken päiden välillä, ja siirtävät si-20 ten höyrystettävän nestemäisen työaineen takaisin ns. lauhdutinpäästä ns. höyrystymispäähän höyrystettäväksi. Samaan aikaan mikrolämpöputkeen pi-tää jäädä vapaa höyrykanava.15 So far there are only a couple of different models of microwave heat pipes. The most typical structures are simple triangular or square cross-sections. It is essential that there are points in the structure, such as corners, that are small enough to apply capillary forces to the fluid in the working material. These points pass between the ends of the microwave heat pipe and then transfer the liquid working fluid to be evaporated back to the so-called. the so-called condenser head to the evaporation head for evaporation. At the same time, a free steam path must remain in the microwave heat pipe.

" Eräs lämmönsiirtimen rakenne, jossa käytetään tällaisia mikroläm- t · pöputkia, on sellainen, jossa perusmateriaalissa on useita toisistaan erillään ’ ; 25 olevia mikrolämpöputkia rinnan. Tällainen ratkaisu on esitetty US-• » v.: patenttijulkaisussa 5,527,588, jossa esitetään mikrolämpöputkipaneeli ja me- ν' ·* netelmä sen valmistamiseksi.One embodiment of the heat exchanger utilizing such microwave heat tubes is one in which the base material comprises a plurality of spaced-apart microwave tubes. Such a solution is disclosed in U.S. Patent No. 5,527,588, which discloses a microwave tube panel and a ν '· * method for making it.

Ongelmana yllä kuvatuissa järjestelyissä on se, että tällaisessa lämmönsiirtimessä, joissa käytetään tällaisia mikrolämpöputkia, on yleensä ai- t · 30 noastaan pieni määrä mikrolämpöputkia. Tämä johtaa siihen, että lämmönsiirtimessä, jossa on tällaisia mikrolämpöputkia, voidaan käyttää suhteellisen vä- * * · hän työainetta. Tämä saattaa johtaa tilanteeseen, jossa työainetta ei enää pa-laudu höyrystimelle eli ns. kuivumisraja on saavutettu. Tällaisen tilanteen sat-tuessa lakkaa mikrolämpöputki toimimasta toivotulla tavalla eli se ei enää pys-35 ty johtamaan lämmönlähteen generoimaa lämpöenergiaa pois.The problem with the arrangements described above is that such a heat exchanger employing such micro-heat tubes generally has only a small number of micro-heat tubes. This results in a relatively small amount of working material being used in the heat exchanger having such micro-heat pipes. This may lead to a situation where the working substance is no longer returned to the evaporator, the so-called. the drying limit has been reached. In such a situation, the microwave heat pipe stops functioning as desired, i.e. it can no longer conduct the heat energy generated by the heat source.

3 1100303, 110030

Vastaava tilanne syntyy myöskin siitä syystä, että yksittäisessä mik-rolämpöputkessa on yksinkertaisesti liian vähän sellaisia kohtia, jotka siirtävät työainetta lauhdutinpäästä takaisin höyrystimelle eli kohdistavat kapillaarivoimaa työaineeseen.A similar situation arises also from the fact that there are simply too few points in a single micro-heat pipe that transfer the working fluid from the condenser head back to the evaporator, i.e. applying capillary force to the working material.

5 Lämpöputkia voidaan lämpötilanhallinnan lisäksi hyödyntää esimer kiksi termostaatti-, lämpödiodi- ja lämpökytkinsovellutuksissa. Keksinnön mukainen lämmönsiirrin soveltuu käytettäväksi myös tällaisissa sovelluksissa.5 In addition to temperature control, heat pipes can be utilized, for example, in thermostat, thermal diode and thermal switch applications. The heat exchanger of the invention is also suitable for use in such applications.

Keksinnön lyhyt selostusBrief Description of the Invention

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää lämmönsiirrin, joka ratkai-10 see yllä mainitut ongelmat.It is therefore an object of the invention to provide a heat exchanger which solves the above problems.

Keksinnön tavoitteet saavutetaan lämmönsiirtimellä, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerk-kiosassa.The objects of the invention are achieved by a heat exchanger characterized by what is stated in the characterizing part of independent claim 1.

Keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen edulliset suoritusmuodot ovat 15 epäitsenäisten patenttivaatimusten 2-11 kohteena.Preferred embodiments of the heat exchanger according to the invention are the subject of dependent claims 2-11.

Keksinnön kohteena on myös patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä lämmönsiirtimen valmistamiseksi.The invention also relates to a method for manufacturing a heat exchanger according to claim 12.

Keksinnön mukaisen valmistusmenetelmän edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten 13-17 kohteena.Preferred embodiments of the manufacturing process of the invention are the subject of dependent claims 13-17.

. 20 Keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen etuna on se, että sen raken- • · · ;··’ ne mahdollistaa lämmönsiirrinelementeissä kuten mikrolämpöputkissa suu-• · · : ** remman lukumäärän sellaisia kohtia, jotka kohdistavat kapillaarivoimaa nes-• * · • V temäiseen työaineeseen verrattuna samankokoiseen lämmönsiirtimeen, jossa käytetään perinteisiä mikrolämpöputkia. Tämä johtaa siihen, että ns. kuivumis-:Y: 25 raja, jossa työainetta ei enää palaudu höyrystimelle ja lämmönsiirrin lakkaa toimimasta, ylitetään vasta entistä suuremmalla lämmönsiirtoteholla.. An advantage of the heat exchanger according to the invention is that its construction allows for a greater number of points in the heat exchanger elements, such as microwave heat pipes, that apply capillary force to the fluid. a heat exchanger of the same size using conventional microwave heat pipes. This results in the so-called. drying: Y: 25 limit, at which the working fluid no longer returns to the evaporator and the heat exchanger stops working, is only exceeded at higher heat transfer capacity.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisella lämmönsiirtimellä se : etu, että sen edullinen rakenne mahdollistaa suuremman lukumäärän läm- .···. mönsiirrinelementtejä per tilavuusyksikkö, mikä johtaa siihen, että keksinnön 30 mukaisessa lämmönsiirtimessä voidaan vastaavasti käyttää enemmän työ-ainetta kuin perinteisessä lämmönsiirtimessä, joka työaine siirtää lämpöener-giaa.Further, the heat exchanger according to the invention achieves the advantage that its advantageous construction allows for a greater number of heat exchangers. conveyor elements per unit volume, which results in that the working heat exchanger according to the invention can correspondingly use more working material than in a conventional heat exchanger, which working material transfers heat energy.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisella lämmönsiirtimellä se * · etu, että koska siinä voi olla enemmän lämmönsiirrinelementtejä per tila-35 vuusyksikkö kuin perinteisessä lämmönsiirtimessä, voidaan keksinnön mukaisesta lämmönsiirtimestä tehdä pienikokoisempi kuin perinteinen lämmönsiirrin , 110030 4 ja silti saavuttaa perinteisen lämmönsiirtimen lämpöenergian siirtokyky. Tämä on suuri etu varsinkin pienikokoisissa laitteissa, joissa ei aikaisemmin ole voitu käyttää lämmönsiirtimiä johtuen niiden suuresta koosta. Pienuudesta on myös hyötyä laitteissa, joissa käytetään lämmönsiirtoputkia muuhun tarkoitukseen 5 kuin varsinaiseen lämmön siirtämiseen, kuten termostaateissa, lämpödiodeis-sa ja lämpökytkimissä.Further, the heat exchanger according to the invention achieves the advantage that because it may have more heat exchanger elements per unit volume than conventional heat exchanger, the heat exchanger according to the invention can be made smaller than the conventional heat exchanger, 1100304 and still achieve heat transfer energy of conventional heat exchanger. This is a great advantage, especially for small-sized devices which previously have not been able to use heat exchangers due to their large size. The small size is also useful in devices that use heat transfer tubes 5 for purposes other than actual heat transfer, such as thermostats, thermal diodes, and thermal switches.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisella lämmönsiirtimellä se etu, että se on valmistusteknisesti yksinkertainen valmistaa. Esimerkiksi työstämällä, muovaamalla, valamalla tai sintraamalla voidaan pintoihin helposti ai-10 kaansaada sellaisia muotoja, jotka aiheuttavat kapillaarivoiman työaineeseen. Tällaisten alkuaan yhtenäisten lämmönsiirrinosien alkuaan erillisiä pintoja voidaan helposti saattaa toistensa läheisyyteen siten, että muodostuu lämmön-siirrinelementtejä.Further, the heat exchanger according to the invention has the advantage that it is simple to manufacture. For example, by machining, molding, casting, or sintering, surfaces which can provide capillary force to the workpiece can easily be obtained on the surfaces. Initially discrete surfaces of such initially uniform heat transfer portions can be brought into close proximity to each other so as to form heat transfer elements.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen eräällä 15 edullisella suoritusmuodolla se etu, että koska siinä on ainakin yksi alkuaan yhtenäinen onteloilla ja että toistensa läheisyyteen saatetut pinnan alueet ovat mainitun ainakin yhden ontelotilan sisäpinnalla. Tällaisia ontelotiloja voidaan yksinkertaisella tavalla muovata esimerkiksi puristamalla niitä kahden työkalun välillä siten, että sen alkuaan ainakin kaksi erillistä pinnan aluetta saatetaan 20 toistensa läheisyyteen, jolloin alkuaan yhtenäiseen lämmönsiirrinosaan muo-dostuu ainakin kaksi lämmönsiirrinelementtiä.A further advantageous embodiment of the heat exchanger according to the invention further provides the advantage that since it has at least one initially homogeneous cavity and that adjacent surface areas are on the inner surface of said at least one cavity. Such cavities can be simply shaped, for example, by squeezing them between two tools so that initially at least two separate surface areas are brought into close proximity to each other, thereby initially forming at least two heat transfer elements in a uniform heat transfer section.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen eräällä . edullisella suoritusmuodolla se etu, että koska lämmönsiirrinelementit kulkevat siinä oleellisesti keskenään yhdensuuntaisesti, on tällaisen lämmönsiirtimen 25 valmistaminen yksinkertaista.Further, a heat exchanger according to the invention is achieved in one embodiment. the advantageous embodiment has the advantage that since the heat exchanger elements pass substantially parallel thereto, the manufacture of such heat exchanger 25 is simple.

v.: Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen eräällä v : edullisella suoritusmuodolla se etu, että koska siinä on ainakin kaksi lämmön siirrinelementtiä yhdistetty toisiinsa ainakin yhdellä yhdyskanavalla, paranee lämmönsiirtimen lämmönsiirtokyky, koska tällaisella järjestelyllä saadaan jääh-30 dytys- tai lämmityskapasiteettia sinne, missä sitä tarvitaan. Se, että on mahdollista yhdistää lämmönsiirrinelementtejä, helpottaa lisäksi keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen valmistusta, koska tämä johtaa siihen, että jokaista ’ ·; ·' lämmönsiirrinelementtiä ei tarvitse sinetöidä erikseen.v .: Further, an advantageous embodiment of the heat exchanger v of the invention provides the advantage that since it has at least two heat transfer elements interconnected by at least one interconnection channel, the heat transfer capacity of the heat exchanger is improved because such an arrangement provides cooling or heating capacity where . Furthermore, the fact that it is possible to combine the heat exchanger elements also facilitates the manufacture of the heat exchanger according to the invention, since this results in the fact that each of the '·; · The heat exchanger element does not need to be sealed separately.

i‘‘‘: Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen eräällä ·:··· 35 edullisella suoritusmuodolla se etu, että koska siinä on lämmönsiirrinelimet, jotka on sovitettu luovuttamaan lämmönsiirrinelementtien lauhduttimiin johdet- 5 110030 tua lämpöenergiaa ympäristöön, paranee keksinnön mukaisen lämmönsiirti-men lämmönsiirtokyky, koska kapillaarivoima tehostuu siitä syystä, että työaine tiivistyy höyryfaasista nopeammin takaisin nesteeksi.Further, in one advantageous embodiment of the heat exchanger of the invention:: ··· 35 has the advantage that by having heat transfer means adapted to supply heat to the environment of the heat exchanger element condensers, the heat transfer capacity of the heat exchanger according to the invention because capillary force is enhanced because the working fluid condenses faster from the vapor phase back to the liquid.

Edelleen saavutetaan keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen eräällä 5 edullisella suoritusmuodolla se etu, että koska lämmönsiirrinelimet siinä ovat ilmajäähdytyselimiä, jotka on integroitu lämmönsiirtimeen edullisesti siten, että alkuaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa ja ilmajäähdytyselimet muodostavat yhtenäisen kokonaisuuden, paranee mainitun alkuaan yhtenäisen lämmönsiir-rinosan lämmönsiirtokyky, mikä tehostaa keksinnön mukaisen lämmönsiirti-10 men toimintaa. Tämä johtuu siitä, että mainitulla alkuaan yhtenäisellä läm-mönsiirrinosalla ja siten vastaavasti myös lämmönsiirtimellä on tässä edullisessa suoritusmuodossa paljon yhtenäistä rajapintaa, josta lämpimämpi lämmönsiirrinosa voi luovuttaa lämpöenergiaa kylmempään ympäristöön. Vaihtoehtoisesti voi lämmönsiirrineliminä myös olla nestejäähdytyselimet, jolloin nes-15 tejäähdytyksen avulla tehostetaan keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen toimintaa.A further advantageous embodiment of the heat exchanger according to the invention further achieves the advantage that, -10 men's activities. This is because in said preferred embodiment the said initially uniform heat exchanger part, and thus also the heat exchanger, has a much uniform interface from which the warmer heat exchanger part can release heat energy to a colder environment. Alternatively, the heat exchanger member may also be liquid cooling means, whereby the operation of the heat exchanger according to the invention may be effected by means of nes-15 milk cooling.

Kuvioiden lyhyt selostusBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista 20 kuvio 1 esittää, kuinka levymäisestä alkuaan yhtenäisestä lämmön- siirrinosasta muodostetaan keksinnön mukainen lämmönsiirrin, : :: kuvio 2 esittää keksinnön mukaista lämmönsiirrintä leikattuna, jossa * · * • lisäksi on lämmönsiirrinelimet, kuvio 3 esittää, kuinka yhdestä alkuaan yhtenäisestä lämmönsiir-:V: 25 rinosasta, jossa on onteloilla, voidaan muodostaa keksinnön mukainen läm- :T; mönsiirrin, jossa on kaksi lämmönsiirrinelementtiä, kuvio 4 esittää, kuinka yhdestä alkuaan yhtenäisestä lämmönsiir-: rinosasta, jossa on ontelotila, voidaan muodostaa keksinnön mukainen läm- ,···! mönsiirrin, jossa on useampi lämmönsiirrinelementti, 30 kuvio 5 esittää, kuinka yksi alkuaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa, v.: jossa on ontelotila, on yhdistettävissä perusmateriaaliin puristamalla sitä sy- vennykseen, jolloin siihen muodostuu keksinnön mukainen lämmönsiirrin.The invention will now be described in more detail in connection with the preferred embodiments, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows how a plate-like, initially uniform heat transfer section is formed into a heat exchanger according to the invention; Figure 3 illustrates how one initially uniform heat transfer: V: 25 portion of cavities with cavities can be formed in accordance with the invention; Fig. 4 of a heat exchanger having two heat exchanger elements shows how one initially uniform heat exchanger part having a cavity space can be formed in accordance with the invention. a transducer having several heat exchanger elements, Fig. 5 shows how one initially uniform heat exchanger section, v .: having a cavity space, can be connected to a base material by squeezing it into a recess to form a heat exchanger according to the invention.

kuviossa 6 on esitetty mistä kuviossa 1 esitetty leikkaus on otettu, kuviossa 7 on esitetty mistä kuviossa 2 esitetty leikkaus on otettu, * ♦ 35 kuviossa 8 on esitetty mistä kuviossa 3-5 esitetyn putken leikkaus on otettu, . 110030 6 kuviossa 9 on esitetty mistä kuvioissa 3 esitetty leikkaus on otettu, ja kuviossa 10 on esitetty mistä kuviossa 4 esitetty leikkaus on otettu. Keksinnön yksityiskohtainen selostus 5 Keksinnön mukainen lämmönsiirrin 10 on työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvaan lämpöenergiaan perustuva lämmönsiirrin.Figure 6 shows where the section shown in Figure 1 is taken, Figure 7 shows where the section shown in Figure 2 is taken, * ♦ 35 Figure 8 shows where the section shown in Figure 3-5 is taken,. Fig. 9 shows where the section shown in Fig. 3 has been taken, and Fig. 10 shows where the section shown in Fig. 4 has been taken. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The heat exchanger 10 according to the invention is a heat exchanger based on the thermal energy that is bound to the working material by the change of state.

Lämmönsiirtimessä 10 on lämmönlähteen 11 generoiman lämmön muualle johtamiseksi lämmönsiirrinelementtejä 12, joissa on työainetta (ei esitetty kuvioissa).The heat exchanger 10 has heat exchanger elements 12 containing working material (not shown in the figures) for transferring heat generated by the heat source 11 elsewhere.

10 Lämmön muualle johtamisella tarkoitetaan tässä yhteydessä yleen sä lämpöenergian johtamista pois lämmönlähteestä 11. Tällaisia lämmönläh-teitä 11 voi tietysti olla enemmän kuin yksi.10 Heat transfer generally refers in this context to the dissipation of heat energy from the heat source 11. Of course, there may be more than one such heat source 11.

Keksinnön mukaisessa lämmönsiirtimessä 10 on alkuaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13, joka on muotoiltu siten, että sen ainakin kaksi aikuis aan erillistä pinnan aluetta 13a, 13b on saatettu toistensa läheisyyteen siten, että alkuaan yhtenäisellä lämmönsiirrinosalla 13 on muodostettu ainakin yksi lämmönsiirrinelementti 12.The heat exchanger 10 according to the invention has an initially integral heat transfer section 13 which is shaped such that at least two adult surface areas 13a, 13b are brought into close proximity to each other such that at least one heat exchanger element 12 is formed with the initially uniform heat transfer section 13.

Keksinnön mukainen lämmönsiirrin 10 on edullisesti muodostettu yhdestä alkuaan yhtenäisestä lämmönsiirrinosasta 13. Tämä helpottaa kek-20 sinnön mukaisen lämmönsiirtimen 10 valmistusta, koska yhteenliitettävien osi-en lukumäärä on minimoitu.Preferably, the heat exchanger 10 according to the invention is formed of one initially integral heat exchanger part 13. This facilitates the manufacture of the heat exchanger 10 according to the invention, since the number of parts to be joined is minimized.

• ” Kuviossa 1 on esitetty, kuinka yhdestä levyn muotoisesta alkuaan ·* * yhtenäisestä lämmönsiirrinosasta 13 muodostetaan keksinnön mukainen lämmönsiirrin 10.Fig. 1 shows how one of the plate-shaped initially · * * integral heat exchanger members 13 is formed in accordance with the invention.

•'V: 25 Alkuaan yhtenäisen lämmönsiirrinosan 13 materiaalin tulee olla sel- lainen, että siitä valmistettuja alkuaan yhtenäisiä lämmönsiirrinosia 13 voidaan muovata. Myös hyvä lämmönjohtavuus on edullinen ominaisuus.The material of the initially uniform heat transfer section 13 should be such that the initially uniform heat transfer section 13 may be formed. Also good thermal conductivity is an advantageous property.

.·. : Periaatteessa voidaan työaineena käyttää mitä tahansa ainetta, jo- ··, ka pystyy höyrystymään lämmönlähteen generoiman hukkalämmön vaikutuk- 30 sesta. Tyypillisin työaine on vesi, jonka nesteolomuoto sattuu esimerkiksi .v elektronisten komponenttien lämpöhallinnan kannalta varsin sopivalle alueelle 0 - 100°C. Lisäksi vedellä on suuri höyrystymislämpö, eli pienellä vesimäärällä : v. voidaan sitoa paljon lämpöenergiaa.. ·. : In principle, any substance capable of being vaporized by waste heat generated by a heat source can be used as a working material. The most typical working fluid is water, the liquid state of which, for example, is in the range of 0-100 ° C, which is quite suitable for the thermal management of electronic components. In addition, water has a high heat of vaporization, ie a small amount of water: v. Can absorb a lot of heat energy.

I,,!; Työaineena voidaan vaihtoehtoisesti käyttää korkean lämpötilanI ,,!; Alternatively, a high temperature material may be used

» I»I

35 nestemetalleja (K, Na), kryogeenisia nestekaasuja (H2, N2), alkoholia, ammo- 7 110030 niakkia tai freonia. Myös muita vaihtoehtoja on olemassa. Työaineen valinta riippuu lisäksi alkuaan yhtenäisen lämmönsiirrinosan 13 materiaalista.35 liquid metals (K, Na), cryogenic liquid gases (H2, N2), alcohol, ammonia or freon. There are other alternatives. Furthermore, the choice of working material depends initially on the material of the uniform heat transfer section 13.

Lämmönsiirrinelementeillä 12 on kaksi päätä. Lämmönlähteen 11 lähellä olevaa päätä kutsutaan höyrystimeksi ja vastakkaista päätä kutsutaan 5 lauhduttimeksi. Höyrystinpäässä nestemäinen työaine (ei esitetty kuvioissa) höyrystyy kaasuksi ja sitoo väliaineelle ominaisen höyrystymislämmön eli latentin lämmön itseensä. Lämmönlähteen 11 generoima hukkalämpö aikaansaa mainitun nestemäisen työaineen höyrystymisen. Höyrystyminen aiheuttaa painegradientin lämmönsiirrinelementissä 12, joka pakottaa höyrystetyn työai-10 neen virtaamaan vastakkaiseen päähän. Höyryn kuljetus tapahtuu adiabaatti-sesti, jolloin paine- ja lämpötilavaihtelut ovat pieniä. Lauhduttimessa höyry tiivistyy takaisin nesteeksi, luovuttaen höyrystymislämpönsä lauhduttimeen. Jotta tämä höyrystetyn työaineen kulkeutuminen lauhdutinpäähän ja tiivistyminen siellä takaisin nestemäiseksi työaineeksi aikaansaadaan, tulee lauhdutinpään 15 olla sijoitettu kylmempään tilaan kuin höyrystinpään. Työaine palautetaan nestemäisenä höyrystinpäähän lämmönsiirrinelementin 12 seinämään muodostettuja teräviä kulmia tai vastaavia pitkin, jotka aiheuttavat kapillaarivoiman nestemäiseen työaineeseen. Nämä terävät kulmat tai vastaavat ulottuvat lämmönsiirrinelementin 12 höyrystyspään ja lauhdutuspään välillä. Olennaista on, 20 että lämmönsiirrinelementissä 12 esiintyy sellaisia kohtia kuten kulmia, nurkkia tai vastaavia, jotka ovat riittävän pieniä kohdistaakseen kapillaarivoimia nes-temäiseen työaineeseen. Samaan aikaan lämmönsiirrinelementtiin 12 pitää , jäädä vapaa höyrykanava. Lämmönsiirrinelementtien 12 perustoiminta on si- nänsä tunnettua tekniikkaa eikä sitä selitetä tässä yhteydessä lähemmin.The heat exchanger elements 12 have two ends. The end near the heat source 11 is called the evaporator and the opposite end is called the condenser 5. At the evaporator head, the liquid working agent (not shown in the figures) vaporizes to a gas and absorbs the heat of evaporation inherent in the medium, i.e. the latent heat. The waste heat generated by the heat source 11 causes the evaporation of said liquid working fluid. Evaporation causes a pressure gradient in the heat transfer element 12 which forces the evaporated working fluid to flow to the opposite end. The vapor is transported in an adiabatic manner, with low pressure and temperature variations. In the condenser, the vapor condenses back into the liquid, releasing its evaporative heat to the condenser. In order to effect this migration of the evaporated working fluid into the condenser head and its condensation there into a liquid working fluid, the condenser head 15 must be located in a colder space than the evaporator head. The working fluid is returned in liquid form to the evaporator head along sharp angles or the like formed on the wall of the heat exchanger element 12, which exerts a capillary force on the liquid working fluid. These sharp angles or the like extend between the evaporation head and the condensation head of the heat exchanger element 12. It is essential that the heat exchanger element 12 has points, such as angles, corners, or the like, that are small enough to apply capillary forces to the liquid working material. At the same time, the heat exchanger element 12 must retain a free steam path. The basic operation of the heat exchanger elements 12 is a technique known per se and will not be further described herein.

25 Lämmönsiirrinosaan 13 on edullisesti muodostettu ainakin yksi v.: lämmönsiirrinkanava 14. Lämmönsiirrinkanavalla 14 tarkoitetaan tässä yhtey- • * · dessä sellaista rakennetta, joka on avoin.Preferably, at least one v: heat transfer channel 14 is formed in the heat transfer section 13. Here, the heat transfer channel 14 refers to a structure that is open.

Lämmönsiirrinkanava 14 on edullisesti ura tai vastaava alkuaan yh-tenäisen lämmönsiirrinosan 13 pinnalla. Vaihtoehtoisesti voi lämmönsiirrin- ·"*: 30 kanava 14 myös olla viiste tai vastaava alkuaan yhtenäisen lämmönsiirrinosan 13 reunalla. Vaihtoehtoisesti voi lämmönsiirrinkanava 14 olla toisennäköinen • » · kuin mitä kuvioissa on esitettyjä olla sijoitettu johonkin toiseen kohtaan alku- » · ‘ ·; ·' aan yhtenäisellä lämmönsiirrinosalla 13.The heat transfer channel 14 is preferably a groove or the like on the surface of the initially integral heat transfer section 13. Alternatively, the heat transfer channel 14 may also be beveled or the like at the edge of the initially integral heat transfer section 13. Alternatively, the heat transfer channel 14 may be of a different appearance from that shown elsewhere in the figures. with a uniform heat transfer section 13.

Alkuaan yhtenäisessä lämmönsiirrinosassa 13 voi myös edullisesti ;·· 35 olla ainakin yksi alkuaan yhtenäinen ontelotila 15. Tällöin mainitut ainakin kak si alkuaan erillistä pinnan aluetta 13a, 13b ovat mainitun ainakin yhden yhte- „ 110030The initially uniform heat transfer section 13 may also advantageously have; ·· 35 at least one initially uniform cavity space 15. In that case, the at least two initially distinct surface regions 13a, 13b are provided by at least one of said interconnected 110030

OO

näinen ontelotilan 15 sisällä. Tällaisia alkuaan yhtenäisiä ontelotiloja 15 voi tietysti olla enemmän kuin yksi.such as within the cavity 15. Of course, there may be more than one such initially uniform cavity space 15.

Kuviossa 3 on alkuaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13, jonka alkuaan yhtenäinen ontelotila 15 muotoillaan siten, että sen ainakin kaksi alkuaan 5 erillistä pinnan aluetta 13a, 13b saatetaan toistensa läheisyyteen siten, että alkuaan yhtenäiseen lämmönsiirrinosaan 13 muodostuu kaksi lämmönsiir-rinelementtiä 12.Fig. 3 shows an initially integral heat transfer section 13, the initially uniform cavity space 15 being shaped such that its at least two initially distinct surface areas 13a, 13b are brought into proximity to form an initially uniform heat transfer section 13.

Vastaavasti saadaan putkimaiseen yhtenäiseen lämmönsiirrinosaan 13 useampi lämmönsiirrinelementti 12 saattamalla alkuaan yhtenäisen ontelo-10 tilan 15 monta alkuaan erillisiä pinnan alueita 13a, 13b toistensa läheisyyteen kuten kuviossa 4 on esitetty.Similarly, a plurality of heat exchanger elements 12 are obtained in the tubular integral heat transfer section 13 by initially bringing a plurality of initially discrete surface areas 13a, 13b of the cavity 10 into close proximity to one another as shown in Figure 4.

Alkuaan yhtenäistä lämmönsiirrinosaa 13 kuviossa 3 ja 4 voidaan myös edullisesti muovata siten, että toinen puoli tulee tasaiseksi, josta syystä siihen voidaan helposti kiinnittää lämmönlähde 11.The initially uniform heat transfer section 13 of Figures 3 and 4 can also advantageously be molded so that the other side becomes flat, whereby a heat source 11 can be easily attached thereto.

15 Vaikkakin kuvioissa 3 - 5 on esitetty poikkileikkaukseltaan oleellisesti pyöreitä alkuaan yhtenäisiä lämmönsiirrinosia 13, on tietysti täysin mahdollista, että alkuaan yhtenäisellä lämmönsiirrinosalla 13 on toisennäköinen poikkileikkaus.Although Figures 3 to 5 show initially substantially uniform heat transfer sections 13 in cross-section, it is of course entirely possible that the initially uniform heat transfer section 13 has a different cross-section.

Alkuaan yhtenäisen ontelotilan 15 alkuaan erilliset pinnan alueet 20 13a, 13b voidaan edullisesti saattaa toistensa läheisyyteen esimerkiksi puris- ··· tamalla alkuaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13 kahden työkalun 16 välissä ; *... kuten kuviossa 4 esitetään.The initially discrete surface areas 20 13a, 13b of the initially homogeneous cavity 15 may preferably be brought into close proximity to one another, for example by pressing an initially uniform heat transfer section 13 between two tools 16; * ... as shown in Figure 4.

··,·. On täysin mahdollista, että keksinnön mukaisessa lämmönsiirtimes- <it\ sä 10 on myös sellaisia lämmönsiirrinelementtejä 12, joiden rakenne vastaa . . 25 perinteisen mikrolämpöputken rakennetta ja/tai että siinä on käytössä myös *;*;* perinteisiä lämpöputkia.·· ·. It is quite possible that the heat exchanger 10 according to the invention also has heat exchanger elements 12 of similar design. . 25 and / or that *; *; * conventional heat pipes are also used.

*·' ' Muovaamalla toistensa läheisyyteen alkuaan erilliset alueet 13a, 13b, voidaan ne myös tarvittaessa liittää yhteen edullisesti liimaamalla, hit- • · saamalla tai juottamalla. Myös muita mahdollisia liitosmenetelmiä on olemas- 30 sa. Liitosmenetelmän valitsemisessa on tärkeätä, että sillä voidaan aikaan- ,v. saada tiivis liitos. Yksittäiset lämmönsiirrinelementit 12 voivat joissakin tapauk-• » * sissa olla yhteydessä toisiinsa, mutta lämmönsiirrinelementit 12 tulee olla eris- » · ’! * tetty ympäristöstä.By initially forming separate areas 13a, 13b in close proximity to one another, they may also be joined together, preferably by gluing, welding or brazing, if necessary. Other possible connection methods are also available. When choosing a joining method, it is important that it can provide, v. get a tight joint. The individual heat exchanger elements 12 may in some cases be interconnected, but the heat exchanger elements 12 must be different »· '! * environmentally friendly.

; Keksinnön mukaisella lämmönsiirtimellä 10 on edullisesti lämmön- 35 siirrinelimiä 17, jotka on sovitettu luovuttamaan lauhdutinalueeseen johdettua lämpöenergiaa ympäristöön.; The heat exchanger 10 according to the invention preferably has heat transfer means 17 adapted to release thermal energy delivered to the condenser region into the environment.

9 1100309 110030

Keksinnön mukaisella lämmönsiirtimellä 10 on edullisesti lämmön-siirrinelimiä 17, jotka on sovitettu luovuttamaan lämmönsiirtimeen 10 johdettua lämpöenergiaa ympäristöön.The heat exchanger 10 according to the invention preferably has heat transfer means 17 arranged to release the heat energy applied to the heat exchanger 10 to the environment.

Lämmönsiirrinelimet 17 ovat edullisesti ilmajäähdytyselimiä, jotka 5 on integroitu lämmönsiirtimeen 10. Kuviossa 2 ilmajäähdytyselimet ovat ripoja, jotka on edullisesti valmistettu yhtenäiseksi osaksi mainitun alkuaan yhtenäisen lämmönsiirrinosan 13 kanssa siten, että ne yhdessä muodostavat yhtenäisen osan. Tällöin keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen 10 ja ympäristön välillä on enemmän sellaista rajapintaa, jonka kautta lämmönsiirrin 10 luovut-10 taa siihen johdettua lämpöenergiaa ympäristöön, jolloin keksinnön mukaisen lämmönsiirtimen 10 lämmönsiirtokyky on tehokkaampaa.The heat exchanger members 17 are preferably air cooled members 5 integrated in the heat exchanger 10. In Figure 2, the air cooler members are ribs, preferably integrally formed with said initially uniform heat exchanger member 13 so that together they form an integral part. Thus, there is more of an interface between the heat exchanger 10 of the invention and the environment through which the heat exchanger 10 releases the heat energy supplied thereto to the environment, whereby the heat transfer capacity of the heat exchanger 10 according to the invention is more efficient.

Lämmönsiirrinelimet 17 voivat myös olla nestejäähdytyselimiä, jolloin lämmönsiirrin 10 jäähdytetään jäähdytysnesteen nesteen avulla.The heat exchanger means 17 may also be liquid cooling means, whereby the heat exchanger 10 is cooled by the coolant fluid.

Keksinnön mukaisessa lämmönsiirtimessä 10 on myös edullisesti 15 ainakin yksi yhdyskanava 18, joka yhdistää ainakin kaksi lämmönsiirrinele-menttiä 12.The heat exchanger 10 according to the invention also preferably has at least one connecting channel 18 which connects at least two heat transfer elements 12.

Tämän ainakin yhden yhdyskanavan 18 tarkoitus on lämmönsiirto-kapasiteetin edullisempi jakaminen, jolloin lämmönsiirtokapasiteettia saadaan siihen, missä sitä tarvitaan. Valmistusteknisesti tämä myös helpottaa keksin-20 nön mukaisen lämmönsiirtimen 10 valmistusta, koska tämä johtaa siihen, että ·:· jokaista lämmönsiirrinelementtiä 12 ei tarvitse sinetöidä erikseen.The purpose of this at least one connecting channel 18 is to more advantageously allocate heat transfer capacity, whereby heat transfer capacity is obtained where it is needed. From a manufacturing point of view, this also facilitates the manufacture of the heat exchanger 10 according to the invention, since this results in the need to: · seal each heat exchanger element 12 separately.

• · · ··... Vaihtoehtoisesti voi kaikki lämmönsiirrinelementit 12 olla yhdistetty ··.·. toisiinsa siten, että lämmönsiirtimen 10 sisällä on yksi ainoa oleellisesti yhte- _ näinen ontelo (ei esitetty kuvioissa). Tämäkin on mahdollista, kunhan mainitun 25 ontelon sisällä on tarpeeksi sellaisia kohtia, jotka kohdistavat kapillaarivoimaa < · · työaineeseen.• · · ·· ... Alternatively, all heat exchanger elements 12 may be connected ··. ·. to each other such that a single substantially uniform cavity (not shown in the figures) is provided within the heat exchanger 10. This too is possible as long as there are enough points within the said cavity that apply capillary force to the working material.

Lämmönsiirrinelementit 12 voi olla sijoitettu monella eri tavalla, lämmönsiirrinelementit 12 voivat esimerkiksi olla sijoitettu siten, että lämmön-siirrinelementit 12 kulkevat lämmönlähteestä 11 oleellisesti yhdensuuntaisesti. 30 lämmönsiirrinelementit 12 voivat lisäksi edullisesti olla sijoitettu yhdensuuntai-sesti piirilevyn tasoa vasten.The heat exchanger elements 12 may be disposed in many different ways, for example, the heat exchanger elements 12 may be disposed such that the heat transfer elements 12 extend from the heat source 11 substantially parallel. In addition, the heat exchanger elements 12 may advantageously be disposed parallel to the plane of the circuit board.

* * » Lämmönsiirrinelementit 12 voi myös esimerkiksi olla sijoitettu siten, '! * että ne kuljettavat työaineen jäähdytettäväksi johonkin tiettyyn pisteeseen.* * »The heat exchanger elements 12 may also be located, for example, '! * that they transport the workpiece to a specific point for cooling.

i V Vaihtoehtoisesti voi lämmönsiirrinelementit 12 olla sijoitettu siten, » 35 että lämmönsiirrinelementit 12 kulkevat lämmönlähteestä 11 kaksi- tai kolmi-ulotteisesti.Alternatively, the heat exchanger elements 12 may be disposed so that the heat exchanger elements 12 extend from the heat source 11 in two or three dimensions.

10 1 1003010,10030

Keksinnön mukainen lämmönsiirrin 10 voidaan yhdistää lämmön-lähteeseen 11 monella eri tavalla. Tärkeintä on, että terminen kontakti läm-mönlähteen 11 ja lämmönsiirtimen 10 välillä on mahdollisimman hyvä. Tavanomaisia termisiä väliaineita voidaan käyttää termisen kontaktin parantamisek- 5 si.The heat exchanger 10 according to the invention can be connected to the heat source 11 in many different ways. Most importantly, the thermal contact between the heat source 11 and the heat exchanger 10 is as good as possible. Conventional thermal media can be used to improve thermal contact.

Kuviossa 5 esitetään, kuinka putkimainen alkuaan yhtenäinen läm-mönsiirrinosa 13 on puristettavissa perusmateriaaliin 19 tehtyyn muotoiltuun syvennykseen 20, jolloin perusmateriaaliin 19 aikaansaadaan keksinnön mukainen lämmönsiirrin 10. Tällä tavalla saadaan erittäin hyvä terminen kontakti 10 lämmönsiirrinelementin 12 ja perusmateriaalin 19 välillä.Figure 5 illustrates how a tubular initially uniform heat transfer section 13 can be pressed into a shaped recess 20 in the base material 19, thereby providing the base material 19 with the heat exchanger 10 of the invention. This provides a very good thermal contact 10 between the heat transfer element 12 and the base material 19.

Keksinnön kohteena on myös menetelmä työaineeseen olomuodon muutoksessa sitoutuvaan lämpöenergiaan perustuvan lämmönsiirtimen 10 valmistamiseksi, jossa lämmönsiirtimessä 10 on lämmönlähteen 11 generoiman lämpöenergian muualle johtamiseksi lämmönsiirrinelementtejä 12, 15 joissa on työainetta.The invention also relates to a method for producing a heat exchanger 10 based on thermal energy binding to a working substance, wherein the heat exchanger 10 has heat exchanger elements 12, 15 containing working material for transferring heat energy generated by the heat source 11.

Menetelmä käsittää ainakin vaiheet, joissa järjestetään alkuaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13, muotoillaan yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13 siten, että sen ainakin kaksi erillistä pinnan aluetta 13a, 13b tulevat toistensa läheisyyteen siten, että yhtenäisellä lämmönsiirrinosalla 13 muodostuu ainakin 20 yksi lämmönsiirrinelementti 12. Tämä on esitetty esimerkiksi kuviossa 1.The method comprises at least the steps of initially providing a uniform heat transfer section 13, shaping the uniform heat transfer section 13 such that its at least two separate surface regions 13a, 13b are adjacent to each other such that the uniform heat transfer section 13 forms at least one heat transfer element 12. .

Tämän jälkeen täytetään lämmönsiirrinelementti 12 ainakin osittain • · · ··... työaineella, ja suljetaan lämmönsiirrinelementti 12 tiiviiksi. Tällä tarkoitetaan *v. sitä, että lämmönsiirrinelementti suljetaan siten, että siitä ei pääse aineita si- • · t \ sään eikä ulos. Lämpöenergiaa tulee kuitenkin voida siirtyä lämmönlähteestä , . 25 11 lämmönsiirrinelementtiin 12 tämän höyrystinpäässä ja lämmönsiirrinele- • * · '; ’; * mentistä 12 pois tämän lauhdutinpäässä.Thereafter, the heat exchanger element 12 is at least partially filled with a working material, and the heat exchanger element 12 is sealed. This means * v. the closure of the heat exchanger element so that no substances can enter or exit it. However, it must be possible to transfer thermal energy from the heat source,. 25 to the heat exchanger element 12 at its evaporator head and the heat exchanger relay • * · '; '; * Move 12 out of this condenser head.

I I II I I

*’ ’ Vaihtoehtoisesti voidaan keksinnön mukaisen menetelmän työvai heet suorittaa jossakin toisessa järjestyksessä.* '' Alternatively, the steps of the process of the invention may be carried out in another order.

• ·• ·

Edullisesti voidaan lämmönsiirrinosan 13 pintaa työstää ennen kuin 30 yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13 muotoillaan, jolloin aikaansaadaan muodos-,v. tuneisiin lämmönsiirrinelementteihin 12 enemmän sellaisia kohtia, kuten esi- t * · l.! merkiksi teräviä kulmia, jotka kohdistavat kapillaarivoimaa työaineeseen. Työs- • t ’!* tämällä voidaan esimerkiksi edullisesti aikaansaada kuviossa 1 olevia läm- »· * j mönsiirrinkanavia 14.Preferably, the surface of the heat transfer section 13 may be machined before the uniform heat transfer section 13 is formed to provide a shape, v. 12 heat exchanger elements 12, such as those shown in Figures * · l.! signifying sharp angles that apply capillary force to the workpiece. By working, for example, heat transfer channels 14 in Figure 1 can be advantageously provided.

35 Kuviossa 3 on esitetty, kuinka yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13, jos sa on yksi yhtenäinen ontelotila 15, muotoillaan siten, että yhtenäisen onteloti- „ 110030Figure 3 shows how the integral heat transfer section 13, if one single cavity space 15 is provided, is shaped such that the uniform cavity 110030

Ian 15 sisällä olevat kaksi erillistä pinnan aluetta 13a, 13b tulevat toistensa läheisyyteen siten, että yhtenäisellä lämmönsiirrinosalla 13 muodostuu kaksi lämmönsiirrinelementtiä 12. Tällaisia erillisiä pinnan alueita 13a, 13b voi tietysti olla enemmän kuin kaksi. Lisäksi voi tällaisia yhtenäisiä ontelotiloja 15 olla 5 useampi.Of course, the two separate surface areas 13a, 13b within the Ian 15 come into close proximity to one another so that the two heat exchanger elements 12 are formed by the uniform heat transfer section 13. In addition, there may be more than one such cavity 15.

Yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13 voidaan edullisesti muotoilla puristamalla sitä kahden työkalun 16 välissä, kuten kuviossa 4 on esitetty. Tällaisia työkaluja 16 voi tietysti olla enemmän kuin kaksi. Edullisesti on ainakin yhdellä työkalulla 16 tasainen työpinta, jolloin muodostuu lämmönsiirtimeen tasainen 10 asennuspinta (ei esitetty kuvioissa) lämmönlähdettä 11 varten.Preferably, the integral heat transfer section 13 may be formed by squeezing it between two tools 16, as shown in Figure 4. Of course, there may be more than two such tools 16. Preferably, at least one of the tools 16 has a flat working surface, thereby forming a flat mounting surface (not shown) of the heat exchanger 10 for the heat source 11.

Edullisesti sijoitetaan ainakin yhteen yhtenäiseen ontelollaan 15 aine, joka ainakin osittain vastustaa ontelothan 15 kokoonpuristumista. Tällaisen aineen valitsemisessa ja ontelothan täyttöasteessa on otettava huomioon mm. ontelothan pienentyminen kun sitä muotoillaan.Preferably, at least one integral cavity 15 is provided with material that at least partially resists compression of the cavity 15. The choice of such a material and the degree of filling of the cavity must take into account e.g. the shrinkage of the cavity as it is reformulated.

15 Yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13 voidaan myös edullisesti muotoilla hydraulisella muovauksella. Tällaisia hydraulisia muovausmenetelmiä tunnetaan esimerkiksi kauppanimillä Vari-Form ja Hydroform. Yhtenäisen lämmön-siirrinosan 13 valmistuksessa voidaan edullisesti käyttää sellaisia valmistusmenetelmiä kuten vetämistä, pursotusta tai rullaamista.The integral heat transfer section 13 can also advantageously be formed by hydraulic molding. Such hydraulic molding processes are known, for example, under the tradenames Vari-Form and Hydroform. Preferably, manufacturing methods such as drawing, extruding or rolling can be used to make the uniform heat transfer section 13.

20 Yhtenäinen lämmönsiirrinosa 13 voidaan myös muotoilla käyttämäl- lä useiden erilaisten valmistusmenetelmien, kuten muovausmenetelmien yh-distelmää.The uniform heat transfer section 13 may also be shaped using a combination of several different manufacturing methods, such as molding methods.

. Alan ammattilaiselle on selvää, että edellä mainitut valmistusmene- i · ’ » · telmät ovat vain esimerkkejä sopivista menetelmistä, ja että muitakin tarkoituk-] 25 seen soveltuvia valmistusmenetelmiä on olemassa.. It will be apparent to one skilled in the art that the foregoing manufacturing procedures are merely exemplary of suitable methods, and that other suitable methods of preparation exist.

I 1 II 1 I

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksin-: nön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdel- • 1 ! la patenttivaatimusten puitteissa.It will be obvious to a person skilled in the art that as technology advances, the basic idea of the invention can be implemented in many different ways. Thus, the invention and its embodiments are not limited to the examples described above, but may vary • 1! la within the scope of the claims.

30 f · t • 1 i t · I » · » 1 I f 1 * » » · > > » * I · ♦ t » I I ·30 f · t • 1 i t · I »·» 1 I f 1 * »» ·>> »* I · ♦ t» I I ·

I II I

I 1 I s »I 1 I s »

Claims

A heat exchanger (10) based on heat energy stored in a working medium upon deformation, which heat exchanger for the generation of heat energy generated by a heat source (11) comprises 5 heat exchanger elements (12) containing a working medium (13) characterized by ) which is formed so that its at least two initially separated surface areas (13a, 13b) are brought into proximity of each other, so that at least one heat exchanger element (12) is formed by means of the heat exchanger part (13).

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that at least one heat exchanger duct (14) is formed in the heat exchanger part (13).

Heat exchanger according to claim 2, characterized in that the heat exchanger duct (14) is a spar or equivalent. 15

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (10) is formed by a heat exchanger part (13).

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger part (13) comprises at least one initially uniform cavity space (15) and said at least two initially separate surface areas (13a, 13b) located within said at least one - uniform cavity space (15).

Heat exchanger according to claim 5, characterized in that the heat exchanger part (13) is tubular.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (10) comprises heat exchanger means (17) arranged to supply to the environment heat energy dissipated to the heat exchanger (10).

8. Heat exchanger according to claim 7, characterized in that the heat exchanger means (17) are air cooling means which are integrated in the heat exchanger (10). . '• 30

A heat exchanger according to claim 7, characterized in that the heat exchanger means (17) are liquid cooling means. Ί * '

A heat exchanger according to claim 1, characterized in that the • heat exchanger (10) comprises at least one connection channel (18) which connects at least two heat exchanger elements (12). 35

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchanger elements (12) are substantially parallel. 15 1 10030

A process for producing a heat exchanger (10) based on heat energy stored in a working medium upon deformation, the heat exchanger (10) for deriving from a heat source (11), heat exchanger element (12) containing a working medium Characterized in that the process comprises at least the following steps: a heat exchanger part (13) is arranged, the heat exchanger part (13) is formed so that its at least two initially separate surface areas (13a, 13b) are brought into proximity to each other such that at least one heat exchanger 12 ) is formed by means of the heat exchanger part (13), the heat exchanger element (12) is at least partially filled with a working medium and the heat exchanger element (12) is sealed tightly.

Method according to claim 12, characterized in that a heat exchanger part (13) having at least one uniform cavity space (15) is provided, the heat exchanger part (13) is formed such that the at least two separate surface areas (13a, 13b) within said at least one uniform cavity space (15) is brought into proximity to each other such that at least two heat exchanger elements (12) are formed by means of the heat exchanger part (13). 20

14. A method according to claim 13, characterized in that a ·: · substance which at least partially prevents compression of the cavity space (15) „... is placed in at least a uniform cavity space (15).

; ·. ·. Method according to claim 12, characterized in that the heat exchanger part (13) is formed by pressing it at least between two instruments (16). • · ·

Method according to claim 12, characterized in that the '1' heat exchanger part (13) is formed by hydraulic forming.

17. A process according to claim 12, characterized in that the surface of the heat exchanger part (13) is machined before forming the heat exchanger part (13). '... · 1 30 • I i «·