DE102005004777A1 - Kühler - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühler (1) für einen PC-Prozessor mit einem Wärmeaufnahmebereich (3) und einem Wärmeabgabebereich (4), wobei er ein aus miteinander verlöteten Profilelementen und/oder Blech-Stanzbiegeteilen (8) bestehendes Kanalsystem (2), das zumindest teilweise mit einem Kühlmittel gefüllt ist, und zwischen den Kanälen des Kanalsystems (2) im Wärmeabgabebereich (4) angeordnete Wellrippenbleche (9) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kühler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Auf Grund der stets steigenden Anforderungen beispielsweise an PC-Prozessoren in Hinblick auf deren Leistung erhöht sich der Kühlungsbedarf derselben entsprechend. Dabei soll die Kühlung möglichst leise erfolgen.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten, aber möglichst kostengünstigen, insbesondere auch kostengünstig herstellbaren, Kühler insbesondere für PC-Prozessoren zur Verfügung zu stellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Kühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Erfindungsgemäß ist ein Kühler, der vorzugsweise zur Kühlung von einem oder mehreren Halbleiter-Bauelementen, insbesondere PC-Prozessoren verwendbar ist, mit einem Wärmeaufnahmebereich und einem Wärmeabgabebereich vorgesehen, der ein aus miteinander verlöteten Profilelementen und/oder Blech-Stanzbiegeteilen bestehendes Kanalsystem, das zumindest teilweise mit einem Kühlmittel gefüllt ist, und zwischen den Kanälen des Kanalsystems im Wärmeabgabebereich angeordnete Wellrippenbleche auf weist. Dadurch, dass die Bauteile miteinander verlötet werden, ist eine einfache Herstellung mit nur einem Lötvorgang möglich. Dabei kann die Kühlmittelführung so ausgebildet sein, dass keine weiteren Leitungen erforderlich sind, d.h. das Kanalsystem wird bevorzugt ausschließlich durch Teile gebildet, die miteinander verlötbar sind.
  • Bei den verwendeten Teilen handelt es sich bevorzugt um möglichst viele Gleichteile, so dass die Werkzeug- und Logistikkosten gering gehalten werden können.
  • Das Kanalsystem ist bevorzugt zumindest im Wärmeabgabebereich quadratisch ausgebildet, was die Verwendung von Gleichteilen vereinfacht.
  • Dabei sind bevorzugt im Wärmeabgabebereich mehrere Ebenen vorgesehen, die miteinander in Verbindung stehen, vorzugsweise über mindestens zwei Verbindungen. Die Verbindungen sind bevorzugt an Ecken angeordnet, insbesondere an diagonal einander gegenüberliegenden Ecken.
  • Bei der Verwendung von Blech-Stanzbiegeteilen sind die Verbindungen vorzugsweise als umgeformte Bereiche derselben ausgebildet, wobei sie nach oben überstehen. Dabei sind die Verbindungen bevorzugt rundrohrartig ausgebildet.
  • Zur einfachen Befüllung ist bevorzugt ein verschließbarer Einfüllstutzen vorgesehen, der in den Wärmeaufnahmebereich mündet. Dabei kann der Einfüllstutzen auch eine luftströmungstechnische Aufgabe haben, wofür er bevorzugt mittig in Richtung des Lüfters hochstehend ausgebildet ist.
  • Der Wärmeaufnahmebereich ist bevorzugt durch eine Kammer gebildet, in die eine Mehrzahl von Stegen, Stiften oder anderen oberflächenvergrößernden Elementen von der Seite aus, an welcher das zu kühlende Element an gebracht ist, hinein ragt. Dabei ist die Längserstreckung der oberflächenvergrößernden Elemente bevorzugt senkrecht zu den Ebenen des Kanalsystems im Wärmeabgabebereich.
  • Um einen guten Wärmeübergang zu ermöglichen, sind die Wellrippenbleche bevorzugt parallel zu den die Kanäle bildenden Blech-Stanzbiegeteile verlaufend angeordnet, wobei die Wellenberge und -täler der Wellrippenbleche senkrecht zur Längserstreckung und in Richtung der Breite der Kanäle verlaufend angeordnet sind. Bei einer luftdichten Anbringung des Lüfters oberhalb des Kühlers kann die gesamte durch das Gebläse geförderte Luft den Wärmeabgabebereich durchströmen, d.h. die gesamte geförderte Luftmenge ist nutzbar, wodurch eine Optimierung der Kühlleistung möglich wird.
  • Am Kühler sind bevorzugt Befestigungsöffnungen, bspw. Bohrungen für Bolzen oder Gewindebohrungen, für ein Gebläse vorgesehen, wobei das Gebläse bevorzugt im Wärmeabgabebereich angebracht ist.
  • Der Kühler ist bevorzugt mit einem Alkohol-Wasser-Gemisch als Kühlmittel teilweise gefüllt, wobei das Kühlmittel unter leichtem Unterdruck steht, so dass der Siedepunkt abgesenkt ist, und bereits bei relativ geringen Temperaturen im Wärmeaufnahmebereich der Siedepunkt erreicht wird.
    •
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit einer Variante unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen:
  • 1 einen Schnitt durch einen Kühler gemäß dem Ausführungsbeispiel,
  • 2 einen Schnitt im Bereich einer Verbindung der Kanalebenen des Kühlers von 1,
  • 3 eine perspektivische Ansicht des Kühlers von 1, und
  • 4a-c ein Blech, welches für einen Kanal verwendet wird aus verschiedenen Perspektiven.
  • Ein Kühler 1 für einen PC-Prozessor (nicht dargestellt) weist ein Kanalsystem 2, in welchem sich ein Kühlmittel befindet, mit einem Wärmeaufnahmebereich 3 und einem Wärmeabgabebereich 4 auf. Der Wärmeaufnahmebereich 3, in 1 unten dargestellt, umfasst eine durch eine Haube gebildete Kammer, in welche eine Mehrzahl von Stiften 5 zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche von Seite der Anlagefläche 6 an den PC-Prozessor ragen.
  • In den Wärmeaufnahmebereich 3 mündet zudem ein verschließbarer Kühlmittel-Einfüllstutzen 7, mit Hilfe dessen das Kanalsystem 2 nach erfolgter Herstellung des Kühlers 1 mit dem Kühlmittel, vorliegend ein Alkohol-Wasser-Gemisch, das unter leichtem Unterdruck steht, teilweise befüllt wird.
  • Der Wärmeaufnahmebereich 3 ist über Öffnungen (nicht näher dargestellt) mit dem Wärmeabgabebereich 4 verbunden. Der Wärmeabgabebereich 4 besteht im Wesentlichen aus als Stanzbiegeteile ausgebildeten Blechen 8 (siehe 4), Wellrippen 9, einer angrenzend an den Wärmeaufnahmebereich 3 angeordneten Grundplatte und einer auf der anderen Seite des Wärmeabgabebereichs 4 angeordneten Deckplatte. Sämtliche Teile, das heißt die Teile des Wärmeabgabebereich 4 wie auch des Wärmeaufnahmebereichs 3, werden nach dem Zusammensetzen in einem einzigen Arbeitsgang miteinander verlötet. Hierbei bilden jeweils zwei verdreht herum zusammengesetzte Bleche 8 eine Ebene des Kanalsystems 2 in Form eines quadratisch ausgebildeten Ringkanals. Die einzelnen Ebenen des Kanalsystems 2 sind an zwei diagonal gegenüberliegenden Ecken über Verbindun gen 10 miteinander verbunden. Die Verbindungen 10 sind hierbei Teil der Blech-Stanzbiegeteile, wobei sie hohlzylinderförmig überstehend auf einer Seite ausgebildet sind und mit dem entsprechenden Bereich der benachbarten Ebene des Kanalsystems 2 verlötet sind.
  • Zwischen zwei Ebenen des Kanalsystems 2 sind Wellrippen 9 angeordnet, wobei die Ausrichtung der Wellrippen 9 derart ist, dass eine gute Durchlüftung mit Hilfe eines (in 1 oben) mittels Schrauben angebrachten Lüfters (nicht dargestellt) möglich ist.
  • Die Anordnung des Kühlers 1 ist vorteilhafterweise so, dass der Wärmeaufnahmebereich 3 unterhalb des Wärmeabgabebereichs 4 angeordnet ist, so dass das flüssige Kühlmittel nach unten strömt und sich dort sammelt. In Folge des Unterdrucks ist der Siedepunkt herabgesetzt, so dass sich schon bei relativ geringer Erhöhung der Temperatur auf Grund der vom PC-Prozessor abgegebenen Wärme Blasen in Folge des Siedens bilden, die nach oben, also auch in den Wärmeabgabebereich 4, aufsteigen und so für eine laufende Durchmischung des Kühlmittels sorgen. Im Wärmeabgabebereich 4 wird das Kühlmittel durch Abgabe der Wärme nach außen an die vom Lüfter geförderte Luft abgekühlt. Das gekühlte Kühlmittel sinkt wieder in den Wärmeaufnahmebereich 3 ab, von wo es erneut Wärme aufnehmen und abführen kann.
  • Gemäß einer Variante werden an Stelle von Blech-Stanzbiegeteilen Profilelemente und Platten verwendet, welche einen entsprechenden Aufbau des Kanalsystems ermöglichen. Die Profilelemente und Platten können ebenfalls in einem Arbeitsgang miteinander verlötet werden. Die Funktion entspricht der des ersten Ausführungsbeispiels.
    • 1
    Kühler
    2
    Kanalsystem
    3
    Wärmeaufnahmebereich
    4
    Wärmeabgabebereich
    5
    Stift
    6
    Anlagefläche
    7
    Kühlmittel-Einfüllstutzen
    8
    Blech
    9
    Wellrippe
    10
    Verbindung

Claims (12)

  1. Kühler, insbesondere für ein Halbleiter-Bauelement, insbesondere für einen PC-Prozessor mit einem Wärmeaufnahmebereich (3) und einem Wärmeabgabebereich (4), gekennzeichnet durch ein aus miteinander verlöteten Profilelementen und/oder Blech-Stanzbiegeteilen (8) bestehendes Kanalsystem (2), das zumindest teilweise mit einem Kühlmittel gefüllt ist, und zwischen den Kanälen des Kanalsystems (2) im Wärmeabgabebereich (4) angeordnete Wellrippenbleche (9).
  2. Kühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem (2) zumindest im Wärmeabgabebereich (4) quadratisch ausgebildet ist.
  3. Kühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalsystem im Wärmeabgabebereich (4) mehrere Ebenen aufweist, die miteinander in Verbindung stehen.
  4. Kühler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Verbindungen (10) vorgesehen sind.
  5. Kühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen (10) an einander gegenüberliegenden Ecken angeordnet sind.
  6. Kühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen (10) als umgeformte Bereiche der Blech-Stanzbiegeteile (8) ausgebildet sind, die überstehend, insbesondere hohlzyfinderförmig, auf einer Seite ausgebildet sind.
  7. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein verschließbarer Einfüllstutzen (7) vorgesehen ist, der in den Wärmeaufnahmebereich (3) mündet.
  8. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaufnahmebereich (3) durch eine Kammer gebildet ist, in die eine Mehrzahl von Stegen, Stiften (5) oder anderen oberflächenvergrößernden Elementen von der Seite aus, an welcher das zu kühlende Element angebracht ist, hinein ragt.
  9. Kühler nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längserstreckung der oberflächenvergrößernden Elemente senkrecht zu den Ebenen des Kanalsystems (3) im Wärmeabgabebereich (4) steht.
  10. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellrippenbleche (9) parallel zu den die Kanäle bildenden Blech-Stanzbiegeteile (8) verlaufend angeordnet sind, wobei die Wellenberge und -täler der Wellrippenbleche (8) senkrecht zur Längserstreckung und in Richtung der Breite der Kanäle verlaufend angeordnet sind.
  11. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kühler (1) Befestigungsöffnungen für ein Gebläse vorgesehen sind, wobei das Gebläse im Wärmeabgabebereich (4) angebracht ist.
  12. Kühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (1) mit einem Alkohol-Wasser-Gemisch als Kühlmittel teilweise gefüllt ist, wobei das Kühlmittel unter leichtem Unterdruck steht.
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