DE102006023177A1

DE102006023177A1 - Planare Wärmeableitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006023177A1
Application number: DE102006023177A
Authority: DE
Inventors: Chien-Yuh Tao Yuan Yang; Chun-Ta Chang-Hua Yeh; Wei-Chi Nan-Tou Liu
Original assignee: NAT CENTRAL UNIVERSITY CHUNG L; Industrial Technology Research Institute ITRI; National Central University
Current assignee: NAT CENTRAL UNIVERSITY CHUNG L; Industrial Technology Research Institute ITRI; National Central University
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-02-15
Also published as: TWI299081B; US20100018676A1; US20060264073A1; TW200712421A

Abstract

Eine planare Wärmeableitungsvorrichtung schließt ein: ein planares Gehäuse (4), das einen planaren Innenraum (43) darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit (3), die den Innenraum (43) in eine Mehrzahl von oberen Fluidkanälen (71) und eine Mehrzahl von unteren Fluidkanälen (72) unterteilt, die die oberen Fluidkanäle (71) kreuzen. Jeder der oberen Fluidkanäle (71) ist in Fluidverbindung mit wenigstens einem der unteren Fluidkanäle (72) an einem Kreuzungspunkt zwischen denselben.

Description

Die Erfindung betrifft eine planare Wärmeableitungsvorrichtung, insbesondere eine planare Wärmeableitungsvorrichtung, die einen planaren Innenraum aufweist, der durch eine Unterteilungseinheit in eine Mehrzahl von gekreuzten oberen und unteren Fluidkanälen aufgeteilt ist.

Konventionelle planare Wärmeableitungsvorrichtungen werden zum Ableiten von Wärme von einer elektronischen Komponente wie zum Beispiel einer CPU benutzt. Arbeitsfluid wird durch eine Umwälzpumpe bewegt, um durch die Wärmeableitungsvorrichtung und eine Kühlvorrichtung zu zirkulieren. Ein Typ der konventionellen Wärmeableitungsvorrichtungen schließt normalerweise ein: ein planares Gehäuse, das eine untere Gehäusehälfte und eine obere Gehäusehälfte hat, die die untere Gehäusehälfte ergänzt, um dazwischen einen Innenraum zu bilden; und eine Unterteilungseinheit, die im Innenraum im planaren Gehäuse angeordnet ist und parallele untere Rippen und obere Rippen hat, um so den Innenraum im planaren Gehäuse in eine Mehrzahl von parallelen und geraden Fluidkanälen zu unterteilen. Die obere Gehäusehälfte ist mit einer Fluideinlass und einem Fluidauslass ausgebildet, die in Fluidverbindung mit dem Innenraum im planaren Gehäuse stehen.

Ein anderer Typ der konventionellen Wärmeableitungsvorrichtung schließt ein: ein planares Gehäuse, das eine untere Gehäusehälfte und eine obere Gehäusehälfte hat, die die untere Gehäusehälfte ergänzt, um so einen Innenraum dazwischen zu begrenzen; und eine Unterteilungseinheit, die im Innenraum im planaren Gehäuse angeordnet ist und obere und untere U-förmige Rippen hat, um so den Innenraum im planaren Gehäuse in parallele U-förmige Fluidkanäle zu unterteilen.

Die vorerwähnten konventionellen Wärmeableitungsvorrichtungen sind insofern nachteilig, dass die Tendenz besteht, dass das Arbeitsfluid ungleichförmig im planaren Gehäuse verteilt wird. Da Grenzschichten, die sich an Wänden der oberen und unteren Rippen entwickeln, entlang der längeren Ausdehnungen der oberen und unteren Rippen ununterbrochen sind, wird darüber hinaus die Wärmemenge, die durch das Arbeitsfluid im planaren Gehäuse befördert wird, beträchtlich verringert.

Daher ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wärmeabführungsvorrichtung zu schaffen, die im Stande ist, wenigstens einen der vorgenannten Nachteile, die mit dem Stand der Technik verknüpft sind, zu überwinden.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist eine Wärmeableitungsvorrichtung auf: ein planares Gehäuse, das einen planaren Innenraum darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit, die den Innenraum in eine Mehrzahl von oberen Fluidkanälen und eine Mehrzahl von unteren Fluidkanälen unterteilt, die die oberen Fluidkanäle kreuzen. Jeder der oberen Fluidkanäle ist in Fluidverbindung mit wenigstens einem der unteren Fluidkanäle an einem Kreuzungspunkt zwischen denselben.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist eine Wärmeableitungsvorrichtung auf: ein planares Gehäuse, das einen planaren Innenraum darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit, die eine Anordnung oder Matrix von Rippengliedern einschließt, die wenigstens einen Teil des Innenraums in ein Netzwerk von miteinander verbundenen Fluidkanälen unterteilen.

In den Zeichnungen, die Ausführungsformen der Erfindung darstellen, ist gezeigt:
1 eine schematische Ansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform einer planaren Wärmeableitungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der Struktur der Anordnung oder einer oberen Gehäusehälfte und eines oberen Teils einer Unterteilungseinheit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
3 eine perspektivische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer Anordnung einer unteren Gehäusehälfte und eines unteren Teils der Unterteilungseinheit der ersten bevorzugten Ausführungsform;
4 eine bruchstückhafte vergrößerte perspektivische Ansicht zur Darstellung der Struktur der oberen und unteren Strömungskanäle in einem Innenraum, der durch die Unterteilungseinheit der ersten bevorzugten Ausführungsform unterteilt ist;
5 eine perspektivische Explosionsansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform der planaren Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung;
6. eine bruchstückhafte vergrößerte perspektivische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer Anordnung von ersten und zweiten Mittelschichten von Rippen der Unterteilungseinheit der zweiten bevorzugten Ausführungsform;
7 eine perspektivische Explosionsansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform der planaren Wärmeableitungsfunktion gemäß dieser Erfindung;
8 eine bruchstückhafte vergrößerte schematische Ansicht zur Darstellung der Struktur einer Unterteilungseinheit der dritten bevorzugten Ausführungsform;
9 eine schematische Ansicht, die darstellt, wie ein Fluid in Kanälen strömt, die durch eine Anordnung oder Matrix von Rippen der dritten bevorzugten Ausführungsform begrenzt sind;
10 eine perspektivische Explosionsansicht der vierten bevorzugten Ausführungsform der planaren Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung;
11 eine bruchstückhafte vergrößerte perspektivische Ansicht einer Anordnung einer unteren Gehäusehälfte und eines unteren Teils der Unterteilungseinheit der vierten bevorzugten Ausführungsform; und
12 eine schematische Ansicht, die darstellt, wie ein Fluid in Kanälen strömt, die durch die Anordnung der vierten bevorzugten Ausführungsform begrenzt sind.
Zum Zwecke der Kürze werden ähnliche Elemente durch dieselben Bezugsziffern in diesen ganzen Unterlagen bezeichnet.
1–4 zeigen die erste bevorzugte Ausführungsform einer planaren Wärmeableitungseinrichtung gemäß dieser Erfindung zum Ableiten von Wärme von einer elektronischen Komponente, wie zum Beispiel einer zentralen Prozessoreinheit.
Die planare Wärmeableitungsvorrichtung schließt ein: ein planares Gehäuse 4, das einen planaren Innenraum 43 darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit 3, die den Innenraum 43 in eine Mehrzahl von oberen Fluidkanälen 71 und eine Mehrzahl von unteren Fluidkanälen 72 unterteilt, die die oberen Fluidkanäle 71 kreuzen. Jeder der oberen Fluidkanäle 71 ist in Fluidverbindung mit wenigstens einem der unteren Fluidkanäle 72 an einem Kreuzungspunkt 73 zwischen denselben in einer senkrechten Richtung relativ zum planaren Gehäuse 4.
Bei dieser Ausführungsform schließt die Unterteilungseinheit 3 eine obere Schicht einer Mehrzahl von ersten Rippen 74, die zusammenwirkend die oberen Fluidkanäle 71 begrenzen, und eine untere Schicht einer Mehrzahl von zweiten Rippen 75 ein, die zusammenwirkend die unteren Fluidkanäle 72 begrenzen. Die oberen und unteren Schichten sind in einem Stapel ausgebildet.
Die ersten Rippen 74 sind in erste und zweite Spalten oder Säulen 31, 32 gruppiert, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine erste mittige Symmetrielinie (L) definieren. Die zweiten Rippen 75 sind in dritte und vierte Spalten oder Säulen 33, 34 gruppiert, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine zweite mittige Symmetrielinie (M) definieren, die mit der ersten mittigen Symmetrielinie (L) zusammenfällt.
Die ersten Rippen 74 jeder der ersten und zweiten Spalten 31, 32 sind in zwei Unterspalten 311, 312 (321, 322) gruppiert, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine erste Symmetrielinie L₁ (L₂) definieren, die zur ersten mittigen Symmetrielinie (L) parallel ist. Die zweiten Rippen 75 jeder der dritten und vierten Spalten 33, 34 sind in zwei Unterspalten 331, 332 (341, 342) gruppiert, die liniensymmetrisch sind die zusammenwirkend eine zweite Symmetrielinie M₁ (M₂) definieren, die mit der ersten Symmetrielinie L₁ (L₂) einer entsprechenden der ersten und zweiten Spalten 31, 32 zusammenfällt.
Die ersten Rippen 74 jeder der Unterspalten 311, 312 (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten 31, 32 sind parallel zueinander und sind schräg relativ zur ersten Symmetrielinie L₁ (L₂) angeordnet. Die zweiten Rippen 75 jeder der Unterspalten 331, 332 (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten 33, 34 sind parallel zueinander und sind schräg relativ zur zweiten Symmetrielinie M₁ (M₂) angeordnet und kreuzen die ersten Rippen 74 einer entsprechenden der Unterspalten 311, 312 (321, 322) einer entsprechenden der ersten und zweiten Spalten 31, 32.
Jeder der ersten Rippen 74 jeder der Unterspalten 311, 312 (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten 31, 32 bildet einen ersten spitzen Winkel α mit der ersten Symmetrielinie L₁ (L₂). Jeder der zweiten Rippen 75 jeder der Unterspalten 331, 332 (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten 33, 34 bildet einen zweiten spitzen Winkel β mit der zweiten Symmetrielinie M₁ (M₂) Die ersten und zweiten Winkel α, β sind dieselben. Vorzugsweise liegen die ersten und zweiten Spitzen Winkel α, β in Bereich von 15º–60º.
Jede der Unterspalten 311, 312 (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten 31, 32 ist allgemein rechteckförmig und hat eine Seite, die mit der ersten Symmetrielinie L₁ (L₂) einer entsprechenden der ersten und zweiten Spalten 31, 32 zusammenfällt. Jeder der Unterspalten 331, 332 (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten 33, 34 ist allgemein rechteckförmig und hat eine Seite, die mit der zweiten Symmetrielinie M₁ (M₂) einer der entsprechenden der dritten und vierten Spalten 33, 34 zusammenfällt.
Das planare Gehäuse 4 schließt eine rechteckige obere Gehäusehälfte 41, die mit einer rechteckigen ersten Ausnehmung 410 ausgebildet ist, die durch eine erste ausnehmungsbegrenzende wand 414 begrenzt wird und in zwei erste Bereiche 4101 durch die erste zentrale Symmetrielinie (L) unterteilt ist, und eine rechteckige untere Gehäusehälfte 42 ein, die durch eine zweite ausnehmungsbegrenzende Wand 424 begrenzt wird, die die obere Gehäusehälfte 41 ergänzt und die mit einer rechteckigen zweiten Ausnehmung 420 ausgebildet ist, die in zwei zweite Bereiche 4201 durch die zweite mittige Symmetrielinie (M) unterteilt wird. Die ersten und zweiten Ausnehmungen 410, 420 begrenzen zusammenwirkend den planaren Innenraum 43. Die ersten Rippen 74 der ersten Spalte 31 ragen in senkrechter Richtung von der oberen Gehäusehälfte 41 in einen der ersten Bereiche 4101 der ersten Ausnehmung 410 hinein. Die ersten Rippen 74 der zweiten Spalte 32 ragen in senkrechter Richtung von der oberen Gehäusehälfte 41 in den anderen der ersten Bereiche 4101 der ersten Ausnehmung 410 hinein. Die zweiten Rippen 75 der dritten Spalten 33 ragen in senkrechter Richtung von der unteren Gehäusehälfte 42 in einen der zweiten Bereiche 4201 der zweiten Ausnehmung 420 hinein. Die zweiten Rippen 75 der vierten Spalte 34 ragen in senkrechter Richtung von der unteren Gehäusehälfte 42 in den anderen der zweiten Bereiche 4201 der zweiten Ausnehmung 420 hinein. Die obere Gehäusehälfte 41 ist mit einem Fluideinlass 411 in Fluidverbindung mit einem der ersten Bereiche 4101 der ersten Ausnehmung 410 und einem Fluidauslass 412 ausgebildet, der in Fluidverbindung mit dem anderen der ersten Bereiche 4101 der ersten Ausnehmung 410 steht.
Die Unterteilungseinheit 3 schließt weiter eine erste zentrale Rippe 51, die sich von der ersten ausnehmungsbegrenzenden Wand 414 der oberen Gehäusehälfte 41 entlang der mittigen Symmetrielinie (L) erstreckt und mit einen Teil der ersten Rippen 74 einer benachbarten der Unterspalten 312 der ersten Spalte 31 und mit einem Teil der ersten Rippen 74 einer benachbarten der Unterspalten 321 der zweiten Spalte 32 verbunden ist, und eine zweite mittige Rippe 52 ein, die sich von der zweiten ausnehmungsbegrenzenden Wand 424 der unteren Gehäusehälfte 42 entlang der zweiten mittigen Symmetrielinie (M) erstreckt und mit einem Teil der zweiten Rippen 75 einer benachbarten der Unterspalten 332 der dritten Spalte 33 und mit einem Teil der zweiten Rippen 75 einer benachbarten der Unterspalten 341 der vierten Spalte 34 verbunden ist.
Eine Fluidverteilungseinheit 6 ist im Innenraum 43 im planaren Gehäuse 4 vorgesehen und schließt eine Mehrzahl von ersten Verteilungsrippen 61, die von der oberen Gehäusehälfte 41 in die erste Ausnehmung 410 vorstehen, und eine Mehrzahl von zweiten Verteilungsrippen 62 ein, die von der unteren Gehäusehälfte 42 in die zweite Ausnehmung 420 hineinragen. Ein Teil der ersten Verteilungsrippen 61 ist zwischen dem Fluideinlass 411 und der ersten Spalte 31 der ersten Rippen 74 angeordnet, und der Rest der ersten Verteilungsrippen 61 ist zwischen den Fluidauslass 412 und der zweiten Spalte 32 der ersten Rippen 74 angeordnet. Jede der zweiten Verteilungsrippen 62 ist ausgerichtet mit und gestapelt auf einer entsprechenden der ersten Verteilungsrippen 61.
Bei dieser Ausführungsform hat das planre Gehäuse 4 eine Größe von 50 mm × 20 mm × 2 mm, jede der ersten und zweiten Rippen 74, 75 eine Höhe von 0,4 mm und die Weite zwischen zwei benachbarten der ersten Rippen 74 jeder der Unterspalten 311, 312 (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten 31, 32 oder der zweiten Rippen 75 jeder der Unterspalten 331, 332 (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten 33, 34 beträgt 0,7 mm. Vorzugsweise hat das planare Gehäuse 4 eine Länge, die im Bereich von 20 bis 70 mm liegt, eine Breite, die im Bereich von 20 bis 70 mm liegt, und eine Höhe, die im Bereich von 0,5 bis 5 mm liegt, wobei jede der ersten und zweiten Rippen 74, 75 eine Höhe hat, die im Bereich von 0,1 bis 4 mm liegt, und die Weite zwischen zwei benachbarten der ersten Rippen 74 jeder der Unterspalten 311, 312 (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten 31, 32 oder der zweiten Rippen 75 jeder der Unterspalten 331, 332 (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten 33, 34 liegt im Bereich von 0,1 bis 2 mm liegt.
5 und 6 zeigen die zweite bevorzugte Ausführungsform der planaren Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung. Die planare Wärmableitungsvorrichtung dieser Erfindung unterscheidet sich von der vorhergehenden Ausführungsform dadurch, dass die Unterteilungseinheit 3 weiter eine erste Mittelschicht einer Mehrzahl von dritten Rippen 76 und eine zweite Mittelschicht einer Mehrzahl von vierten Rippen 77 einschließt. Die obere Schicht der ersten Rippen 74, die erste Mittelschicht der dritten Rippen 76, die zweite Mittelschicht der vierten Rippen 77 und die untere Schicht der zweiten Rippen 75 sind in dieser Reihenfolge gestapelt. Die erste Mittelschicht der dritten Rippen 76 hat eine Struktur, die dieselbe ist, wie diejenige der unteren Schicht der zweiten Rippen 75, während die zweite Mittelschicht der vierten Rippen 77 eine Struktur hat, die dieselbe ist, wie diejenige der oberen Schicht der ersten Rippen 74. Alternativ kann der Stapel in eine Dreischichtstruktur, eine Fünfschichtstruktur u.s.w. abgewandelt sein.
Bei dieser Ausführungsform sind die erste Mittelschicht der dritten Rippen 76 und die zweite Mittelschicht der vierten Rippen 77 angeordnet in und verbunden mit einer Innenwand eines Rahmens 45. Alternativ kann auf den Rahmen 45 verzichtet werden.
Mit dem Einschluss der oberen Schicht der ersten Rippen 74 und der unteren Schicht der zweiten Rippen 75 in die Wärmeableitungsvorrichtung dieser Erfindung kann gleichförmige Strömungsverteilung im Innenraum 43 des planaren Gehäuses 4 erreicht werden, wodurch der erwähnte Nachteil der ungleichförmigen Strömungsverteilung, der mit dem Stand der Technik verknüpft ist, beseitigt wird.
7 und 8 zeigen die dritte bevorzugte Ausführungsform der planaren Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung. Die planare Wärmeableitungsvorrichtung dieser Ausführungsform schließt ein: ein planares Gehäuse 4, das einen planaren Innenraum 43 darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit 3, die eine erste Anordnung oder Matrix 91 von ersten Rippengliedern 74 einschließt, die wenigstens einen Teil des Innenraums 43 in ein erstes Netzwerk 81 von miteinander verbundenen Fluidkanälen unterteilen (siehe 9).
Bei dieser Ausführungsform ist die erste Anordnung oder Matrix 91 der ersten Rippenglieder 74 in Reihen 901 und Spalten 902 der ersten Rippenglieder 74 aufgeteilt. Die ersten Rippenglieder 74 von zwei benachbarten der Reihen 901 sind in gestapelter Weise angeordnet. Die ersten Rippenglieder 74 von zwei benachbarten der Spalten 902 sind in gestapelter Weise angeordnet. Zwei benachbarte der ersten Rippen 74 jeder der Reihen 901 sind um eine erste Entfernung (l₁) beabstandet. Zwei benachbarte der ersten Rippen 74 jeder der Spalten 902 sind voneinander um eine zweite Entfernung (l₂) beabstandet.
Das planare Gehäuse 4 schließt eine obere Gehäusehälfte 41, die mit einer ersten Ausnehmung 410 ausgebildet ist, und eine untere Gehäusehälfte 42 ein, die die obere Gehäusehälfte 41 ergänzt und die mit einer zweiten Ausnehmung 420 ausgebildet ist. Jedes der ersten Rippenglieder 74 schließt ein Paar von oberen und unteren Rippen 741 ein, die von den oberen und unteren Gehäusehälften 41, 42 in die erste bzw. zweite Ausnehmung 410, 420 in senkrechter Richtung relativ zum planaren Gehäuse 4 hineinragen.
Die Unterteilungseinheit 3 schließt weiter eine zweite Anordnung oder Matrix 92 von zweiten Rippengliedern 75 ein, die einen anderen Teil des Innenraums 43 in ein zweites Netzwerk 82 von miteinander verbundenen Fluidkanälen unterteilen. Jedes der zweiten Rippenglieder 75 schließt ein Paar von oberen und unteren Rippen 751 ein, die von den oberen und unteren Gehäusehälften 41, 42 in die ersten und zweiten Ausnehmungen 410, 420 in senkrechter Richtung relativ zum planaren Gehäuse 4 vorstehen. Die erste Anordnung oder Matrix 91 der ersten Rippenglieder 74 und die zweite Anordnung oder Matrix 92 der zweiten Rippenglieder 75 sind liniensymmetrisch und definieren zusammenwirkend eine mittige Symmetrielinie (L).
Die Unterteilungseinheit 3 schließt weiter eine dritte Anordnung oder Matrix 93 von dritten Rippengliedern 76 ein, die den Rest des Innenraums 43 in ein drittes Netzwerk 83 von miteinander verbundenen Fluidkanälen unterteilen. Jedes der dritten Rippenglieder 76 schließt ein Paar von oberen und untere Rippen 761 ein, die von den oberen und unteren Gehäusehälften 41, 42 in die ersten und zweiten Ausnehmungen 410, 420 in senkrechter Richtung relativ zum planaren Gehäuse 4 vorstehen. Das dritte Netzwerk 83 verbindet das erste Netzwerk 81 und das zweite Netzwerk 82 miteinander.
Die Unterteilungseinheit 3 schließt weiter ein mittiges Rippenglied 5 ein, das sich von dem planaren Gehäuse 4 entlang der mittigen Symmetrielinie (L) erstreckt und mit benachbarten der ersten Rippenglieder 74 und benachbarten der zweiten Rippenglieder 75 verbunden ist.
Jeder der oberen und unteren Rippen 741 der ersten Rippenglieder 74, der oberen und unteren Rippen 751 der zweiten Rippenglieder 75 und der oberen und unteren Rippen 761 der dritten Rippenglieder 76 hat eine Höhe, die im Bereicht von 0,1 bis 4 mm liegt, und eine Breite, die im Bereich von 0,1 bis 1 mm liegt. Die Weite zwischen zwei benachbarten der oberen oder unteren Rippen 741 (751, 761) liegt im Bereich von 0,5 bis 4 mm. Vorzugsweise ist die Länge jeder der oberen und unteren Rippen 741 (751, 761) 2 bis 15-mal der Breite derselben, und vorzugsweise ist die Weite zwischen zwei benachbarten der oberen oder unteren Rippen 741 (751, 761) 1 bis 3-mal die Länge jeder der oberen und unteren Rippen 741 (751, 761).
Da die oberen und unteren Rippen 741 (751, 761) voneinander getrennt sind, wird die Kontinuität der Grenzschicht des Fluids, das im Innenraum 43 des planaren Gehäuses 4 strömt, zerstört, wodurch die nachteilige Wirkung der Wärmableitungswirksamkeit abgemildert wird, die der Grenzschicht zuzuschreiben ist, wie man es im Stande der Technik antrifft. Darüber hinaus wird, wie die es am besten in 9 dargestellt ist, die Fluidströmung in jedem Fluidkanal in zwei Ströme unterteilt, von denen jeder mit einem benachbarten Strom eines benachbarten der Fludikanäle aufgrund der gestapelten Anordnung oder Matrix der ersten, zweiten und dritten Rippenglieder 74, 75, 76 vermischt wird.
10 und 11 stellen die vierte bevorzugte Ausführungsform der planaren Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung dar. Die Wärmableitungsvorrichtung dieser bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich von der dritten bevorzugten Ausführungsform durch die Anordnungen oder Matrizen der ersten, zweiten und dritten Rippenglieder 74, 75, 76. Da die Anordnungen oder Matrizen der ersten, zweiten und dritten Rippenglieder 74, 75, 76 ähnlich sind, wird hier nur die Anordnung oder Matrix der oberen Rippenglieder 741 der ersten Rippenglieder 74 beschrieben. Wie dies in 12 dargestellt ist, sind die oberen Rippen 741 in Reihen von parallelen ersten kurzen Rippen 7411, Reihen von parallelen zweiten kurzen Rippen 7412 und Reihen von parallelen langen Rippen 7413 unterteilt, die zwischen einer benachbarten Reihe der ersten kurzen Rippen 7411 und einer benachbarten Reihe der zweiten kurzen Rippen 7412 angeordnet sind. Jede der ersten kurzen Rippen 7411 ist gerade und bildet einen Winkel θ mit der mittigen Symmetrielinie (L) (siehe 10 und 12). Die ersten und zweiten kurzen Rippen 7411, 7412 haben dieselbe Struktur und sind in liniensymmetrischer Weise angeordnet. Jede der langen Rippen 7413 hat erste und zweite Endteile 74131, 74132 und einen geraden Mittelteil, der sich zwischen den ersten und zweiten Endteilen 74131, 74132 erstreckt. Der erste Endteil 74131 jeder der langen Rippen 7413 ist parallel zu und angeordnet zwischen zwei benachbarten der ersten kurzen Rippen 7411. Der zweite Endteil 74132 jeder der langen Rippen 7413 ist parallel zu und angeordnet zwischen zwei benachbarten der zweiten kurzen Rippen 7412. Vorzugsweise liegt der Winkel im Bereich von 15 bis 45-, um so eine bessere Wärmeabführungswirksamkeit zu erzielen.
Die Anordnung der ersten und zweiten kurzen Rippen 7411, 7412 und der langen Rippen 7413 erlaubt Kontrolle der Fluidströmung, dass sie in gewundener und kontrollierter Weise (siehe 12) sich bewegt und wiederholtes Unterteilen und Mischen von Fluidströmen entlang dem Weg vom Fluideneinlass 511 zum Fluidauslass 412 statt findet, wodurch eine gleichförmige Verteilung der Fluid im Innenraum 43 des planaren Gehäuses 4 gefördert wird.

Claims

Planare Wärmeableitungsvorrichtung, die aufweist: ein planares Gehäuse (4), das einen planaren Innenraum (43) darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit (3), die den Innenraum (43) in eine Mehrzahl von oberen Fluidkanälen (71) und eine Mehrzahl von unteren Fluidkanälen (72) unterteilt, die die oberen Fluidkanäle (71) kreuzen, wobei jeder der oberen Fluidkanäle (71) in Fluidverbindung mit wenigstens einem der unteren Fluidkanäle (72) an einem Kreuzungspunkt dazwischen steht.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der jeder der oberen Fluidkanälen (71) in Fluidverbindung mit wenigstens einem der unteren Fluidkanäle (72) an dem Kreuzungspunkt dazwischen in senkrechter Richtung relativ zum planaren Gehäuse (4) steht.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Unterteilungseinheit (3) eine obere Schicht einer Mehrzahl von ersten Rippen (74), die zusammenwirkend die oberen Fluidkanäle (71) begrenzen, und eine untere Schicht einer Mehrzahl von zweiten Rippen (75) einschließt, die zusammenwirkend die unteren Fluidkanäle (72) begrenzen, welche oberen und unteren Schichten in Stapelform angeordnet sind.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die ersten Rippen (74) in erste und zweite Spalten (31, 32) gruppiert sind, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine erste mittige Symmetrielinie (L) definieren, wobei die zweiten Rippen (75) in dritte und vierte Spalten (33, 34) gruppiert sind, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine zweite mittige Symmetrielinie (M) definieren, die mit der ersten mittigen Symmetrielinie (L) zusammenfällt.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die ersten Rippen (74) jeder der ersten und zweiten Spalten (31, 32) in zwei Unterspalten (311, 312) (321, 322) gruppiert sind, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine erste Symmetrielinie (L₁, L₂) definieren, die zur ersten mittigen Symmetrielinie (L) parallel ist, wobei die zweiten Rippen (75) jeder der dritten und vierten Spalten (33, 34) in zwei Unterspalten (331, 332) (341, 342) gruppiert sind, die liniensymmetrisch sind und die zusammenwirkend eine zweite Symmetrielinie (M₁, M₂) definieren, die mit der ersten Symmetrielinie (L₁, L₂) einer entsprechenden der ersten und zweiten Spalten (31, 32) zusammenfällt.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die ersten Rippen (74) jeder der Unterspalten (311, 312) (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten (31, 32) parallel zueinander sind und schräg relativ zur ersten Symmetrielinie (L₁, L₂) angeordnet sind, wobei die zweiten Rippen (75) jeder der Unterspalten (331, 332) (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten (33, 34) parallel zueinander sind und schräg relativ zur zweiten Symmetrielinie (M₁, M₂) sind und die ersten Rippen (74) einer entsprechenden der Unterspalten (311, 312) (321, 322) einer entsprechenden der ersten und zweiten Spalten (31, 32) kreuzen.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 6, bei der jede der ersten Rippen (74) jeder der Unterspalten (311, 312) (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten (31, 32) einen ersten spitzen Winkel α mit der ersten Symmetrielinie (L₁, L₂) bilden, wobei jede der zweiten Rippen (75) jede der Unterspalten (331, 332) (341, 342) jeder der dritten und vierten Spalten (33, 34) einen zweiten spitzen Winkel β mit der zweiten Symmetrielinie (M₁, M₂) bilden, wobei die ersten und zweiten spitzen Winkel α, β dieselben sind.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der erste spitze Winkel α im Bereich von 15 bis 604 liegt.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der jede der Unterspalten (311, 312) (321, 322) jeder der ersten und zweiten Spalten (31, 32) allgemein Rechteckform hat und eine Seite hat, die mit der ersten Symmetrielinie (L₁, L₂) einer entsprechenden der ersten und zweiten Spalten (31, 32) zusammenfällt, wobei jede der Unterspalten (331, 332) (341, 342) jede der dritten und vierten Spalten (33, 34) allgemein Rechteckform hat und eine Seite hat, die mit der zweiten Symmetrielinie (M₁, M₂) einer entsprechenden der dritten und vierten Spalten (33, 34) zusammenfällt.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der das planare Gehäuse (4) eine obere Gehäusehälfte (41), die mit einer ersten Ausnehmung (410) ausgebildet ist, die in zwei erste Bereiche (4101) durch die erste mittige Symmetrielinie (L₁, L₂) unterteilt ist, und eine untere Gehäusehälfte (42) einschließt, die die obere Gehäusehälfte (41) ergänzt und die mit einer zweiten Ausnehmung (420) ausgebildet ist, die in zwei zweite Bereiche (4201) durch die zweite mittige Symmetrielinie (M₁, M₂) unterteilt ist, welche ersten Rippen (74) der ersten Spalte (31) in der senkrechten Richtung von der oberen Gehäusehälfte (41) in einen der ersten Bereiche (4101) der ersten Ausnehmung (410) hineinragen, wobei die ersten Rippen (74) der zweiten Spalte (32) in der senkrechten Richtung von der oberen Gehäusehälfte (41) in den anderen der ersten Bereiche (4101) der ersten Ausnehmung (410) hineinragen, wobei die zweiten Rippen (75) der dritten Spalte (33) in der senkrechten Richtung von der unteren Gehäusehälfte (42) in einen der zweiten Bereiche (4201) der zweiten Ausnehmung (420) hineinra gen, wobei die zweiten Rippen (75) der vierten Spalte (34) in der senkrechten Richtung von der unteren Gehäusehälfte (42) in den anderen der zweiten Bereiche (4201) der zweiten Ausnehmung (420) hineinragen.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 10, bei der die Unterteilungseinheit (3) weiter eine erste mittige Rippe (51), die sich von der oberen Gehäusehälfte (41) entlang der ersten mittigen Symmetrielinie (L) erstreckt und mit einem Teil der ersten Rippen (74) einer benachbarten der Unterspalten (312) der ersten Spalte (31) und mit einem Teil der ersten Rippen (74) einer benachbarten der Unterspalten (321) der zweiten Spalte (32) verbunden ist, und eine zweite mittige Rippe (52) einschließt, die sich von der unteren Gehäusehälfte (42) entlang der zweiten mittigen Symmetrielinie (M) erstreckt und mit einem Teil der zweiten Rippen (75) einer benachbarten der Unterspalten (332) der dritten Spalte (44) und mit einem Teil der zweiten Rippen (75) einer benachbarten der Unterspalten (341) der vierten Spalte (34) verbunden ist.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der die Unterteilungseinheit (3) weiter eine erste Mittelschicht einer Mehrzahl von dritten Rippen (76) und eine zweite Mittelschicht einer Mehrzahl von vierten Rippen (77) einschließt, welche obere Schicht der ersten Rippen (74), die erste Mittelschicht der dritten Rippen (76), die zweite Mittelschicht der vierten Rippen (77) und die untere Schicht der zweiten Rippen (75) in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 12, bei der die erste Mittelschicht der dritten Rippen (76) eine Struktur hat, die dieselbe ist wie diejenige der unteren Schicht der zweiten Rippen (75), wobei die zweite Mittel schicht der vierten Rippen (77) eine Struktur hat, die dieselbe ist, wie die der oberen Schicht der ersten Rippen (74).
Planare Wärmeableitungsvorrichtung, die aufweist: ein planares Gehäuse (4) das einen planaren Innenraum (43) darin begrenzt; und eine Unterteilungseinheit, die eine erste Anordnung oder Matrix (91) von ersten Rippengliedern (74) einschließt, die wenigstens einen Teil des Innenraums (43) in ein erstes Netzwerk (81) von miteinander verbundenen Fluidkanälen unterteilt.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 14, bei der die erste Schicht (91) der ersten Rippenglieder (74) in Reihen und Spalten (901, 902) der ersten Rippenglieder (74) aufgeteilt ist, wobei die ersten Rippenglieder (74) von zwei benachbarter der Reihen (901) in gestapelter Weise angeordnet sind, wobei die ersten Rippenglieder (74) von zwei benachbarten der Spalten (902) in gestapelter Weise angeordnet sind, wobei zwei benachbarte der ersten Rippenglieder (74) jeder der Reihen (901) voneinander um eine erste Entfernung (l₁) beabstandet sind, wobei zwei benachbarte der ersten Rippenglieder (74) jeder der Spalten (902) voneinander um eine zweite Entfernung (l₂) beabstandet sind.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 15, bei der das planare Gehäuse (4) eine obere Gehäusehälfte (41), die mit einer ersten Ausnehmung (410) ausgebildet ist, und eine untere Gehäusehälfte (42) aufweist, die die obere Gehäusehälfte (42) ergänzt und die mit einer zweiten Ausnehmung (420) ausgebildet ist, wobei jedes der Rippenglieder (74) ein Paar von oberen und unteren Rippen (741) einschließt, die von den oberen und unteren Gehäusehälften (41, 42) in die ersten und zweiten Ausnehmungen (410, 420) in einer senkrechten Richtung relativ zum planaren Gehäuse (4) herausragen.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Unterteilungseinheit (3) weiter eine zweite Anordnung oder Matrix (92) von zweiten Rippengliedern (75) einschließt, die einen anderen Teil des Innenraums (43) in ein zweites Netzwerk (82) von miteinander verbundenen Fluidkanälen unterteilen, welche erste Anordnung oder Matrix (91) der ersten Rippenglieder (74) und die zweite Anordnung oder Matrix (92) der zweiten Rippenglieder (75) liniensymmetrisch sind und zusammenwirkend eine mittige Symmetrielinie (L) definieren.
Planare Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Unterteilungseinheit (3) weiter eine dritte Anordnung oder Matrix (93) von dritten Rippengliedern (76) einschließt, die den Rest des Innenraums (43) in ein drittes Netzwerk (83) von miteinander verknüpften Fluidkanälen unterteilen, welches dritte Netzwerk (83) die ersten und zweiten Netzwerke (81, 82) verbindet.
Planare Wärmableitungsvorrichtung nach Anspruch 18, bei der die Unterteilungseinheit (3) weiter ein mittiges Rippenglied (5) einschließt, das sich von dem planaren Gehäuse (4) entlang der mittigen Symmetrielinie (L) erstreckt und mit benachbarten der ersten Rippenglieder (74) und Benachbarten der zweiten Rippenglieder (75) verbunden ist.
Planare Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 18, bei der die oberen Rippen (741) der ersten Rippenglieder (74) in Reihen von parallelen ersten kurzen Rippen (7411), Reihen von parallelen zweiten kurzen Rippen (7412) und einer Reihe von parallelen langen Rippen (7413) unterteilt sind, die zwischen einer benachbarten Reihe der ersten kurzen Rippen (7411) und einer benachbarten Reihe der zweiten kurzen Rippen (7412) angeordnet sind, wobei jede der ersten kurzen Rippen (7411) einen Winkel θ mit der mittigen Symmetrielinie (L) bildet, welcher Winkel θ im Bereich von 15 bis 45- liegt, welche ersten kurzen Rippen (7411) und welche zweiten kurzen Rippen (7412) in liniensymmetrischer Weise angeordnet sind, wobei jede der langen Rippen (7413) gekrümmte erste und zweite Endteile (74131, 74132) aufweist, wobei der erste Endteil (74131) jeder der langen Rippen (7413) parallel zu den ersten kurzen Rippen (7411) ist, wobei der zweite Endteil (74132) jeder der langen Rippen (7413) parallel zu den zweiten kurzen Rippen (7412) ist.