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Die
Erfindung betrifft ein Kühlsystem
für elektronische
Geräte,
insbesondere Computer. Es besteht ein Kühlbedarf in elektronischen
Geräten
durch die bei der Verarbeitung der Informationen in elektronischen
Bauelementen auftretende Verlustwärme. Um ein reibungsloses Funktionieren
der elektronischen Geräte
sicherzustellen, muss diese Verlustwärme effizient abgeführt werden,
da mit steigender Temperatur der einzelnen elektronischen Bauteile deren
Störanfälligkeit
steigt oder eventuell gar ein Ausfall dieser Bauelemente ab einer
bestimmten Temperatur zu erwarten ist.
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Kühlsysteme
nach dem Gegenstand der Erfindung werden für elektronische Geräte im weitesten Sinne
eingesetzt, um deren Betriebsverhalten, deren Lebensdauer und deren
effiziente Arbeitsweise zu sichern. Neben einem Einsatz in Computern
sind derartige Kühlsysteme
auch in elektronischen Haushaltsgeräten, in elektronischen Messgeräten als auch
in Geräten
der Unterhaltungselektronik und ähnlichen
Geräten
einsetzbar.
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Vor
diesem Hintergrund sind im Stand der Technik diverse Konzepte für die Kühlung von
elektronischen Bauelementen und insbesondere von Computern entwickelt
worden.
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Zum
einen werden Kühlelemente
auf der Basis von Aluminium und Kupfer verwendet, welche in Kontakt
mit dem Verlustwärme
erzeugenden elektronischen Bauelement stehen und die Wärme zunächst aufnehmen
und über
Wärmeleitung
und eine lamellenartig vergrößerte Oberfläche an die
Umgebung abgeben.
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Nach
einem weiteren Lösungsansatz
wird die Verlustwärme
elektronischer Bauelemente durch Latentwärmekühler mit Dampfführung unter Kondensatentwicklung
und -rückleitung
zum Verdampfer aus den elektronischen Geräten entfernt.
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Nach
der
US 6,549,408 B2 wird
ein Kühlsystem
für eine
CPU auf der Basis des Thermo-Siphon-Prinzips offenbart. Dabei wird
der Verdampfer auf der CPU positioniert und über eine Dampfleitung mit einem
Wärmeübertrager
gekoppelt. Das Kondensat fließt
vom Wärmeübertrager
in einer separaten, von der Dimension angepassten Kondensatleitung zurück zum Verdampfer.
Dieses System nutzt einen luftgekühlten oder auch einen wassergekühlten Kondensator.
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Weiterhin
wird im Stand der Technik für
die CPU-Kühlung
eines Laptop-Computers
nach der
EP 0 767 415
A2 eine Wärmeübertragungseinheit
offenbart, wobei wiederum ein Verdampfer auf der CPU positioniert
ist und über
eine Dampfleitung der Kältemitteldampf
zunächst
zu einem Kondensator gefördert
wird und von dort das Kondensat über
eine zweite Kondensatrücklaufleitung
zum Verdampfer zurückgeführt wird.
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Nach
der WO 02/093339 A1 wird ein Wärmeübertragungselement
mit Kältemittel
für den
Einsatz in einem Computer offenbart. Der Verdampfer ist über eine
Dampfleitung mit dem Kondensator verbunden und die Rückführung des
Kondensats erfolgt über
eine separate Kondensatleitung.
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Den
angeführten
Systemen nach dem Stand der Technik ist der Nachteil zu Eigen, dass
zwei Leitungen erforderlich sind, um zunächst den Dampf über eine
Dampfleitung von dem mit der Wärmequelle
verbundenen Verdampfer zum Kondensator zu fördern und anschließend das
Kondensat über
eine Kondensatleitung vom Kondensator zurück zum Verdampfer zu transportieren.
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Ein
weiteres Konzept der Gerätekühlung basiert
auf dem Einsatz von Heatpipes, welches dadurch gekennzeichnet ist,
dass ein bzw. mehrere Heatpipes mit der Verdampferseite auf dem
elektronischen Bauelement platziert werden und die Verlustwärme durch
Verdampfung am elektronischen Bauelement und Kondensation in dem
dem Verdampfer abgewandten Teil der Heatpipe, der als Kondensator wirkt,
an die Umgebung abgegeben wird.
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Nach
der
DE 196 10 853
A1 ist eine Kühleinheit
für ein
elektronisches Bauteil bekannt, welche als Heatpipe ausgebildet
ist und dabei U-förmig
ausgebildet ist. Die beiden Enden der Heatpipe wirken als Verdampfer
und sind mit dem Verlustwärme
erzeugenden elektronischen Bauteil verbunden. Zwischen den parallelen
Schenkeln sind bis in den Bogenbereich Rippen angeordnet, die den
Kondensatorteil der Heatpipe bilden. Mehrere U-förmig gebogene Heatpipes werden über Lamellen
miteinander verbunden, was im oberen Bereich zur Ausbildung eines Kondensatorblocks
führt,
und im unteren Bereich sind mehrere Verdampferbereiche der Heatpipe
auf dem elektronischen Bauelement positioniert.
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Der
Nachteil des angeführten
Standes der Technik bei Verlustwärmeabtransport über Heatpipes liegt
darin, dass nur geringe Wärmemengen
mit klassischen Heatpipes der angegebenen Art transportiert werden
können.
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Weiterhin
ist im Stand der Technik nach der
DE 195 27 674 A1 eine Kühleinrichtung bekannt, die gleichfalls
nur mit einem Rohr für
den Dampf- und Kondensattransport auskommt. Der sich im Verdampfer
bildende Kältemitteldampf
steigt auf und kondensiert an der Außenwandung im oberen Teil des
Wärmerohres
und fließt
an der Wandung zurück in
den Verdampfer. Der Latentwärmekühler ist
im oberen Teil mit Lamellen versehen, die zur Oberflächenvergrößerung und
besseren Wärmeübertragung an
die Kühlluft
vorgesehen sind.
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Nach
der US 2002/0181200 A1 wird ein Kühlsystem für Computer offenbart, welches
mehrere Verlustwärmequellen
in einem elektronischen Gerät
kühlen kann.
Es wird über
eine Heatpipe ein Verlustwärmeerzeuger
mit einem Kondensator in Form einer Luftleiteinrichtung, durch welche
der Kühlluftstrom
geleitet wird, verbunden. Der Kältemitteldampf kondensiert
in der als Kondensator ausgebildeten Luftleiteinrichtung, und das
Kondensat wird über
die Heatpipe zurück
zum Verdampfer gefördert.
Parallel dazu wird über
die Wärmeleitung
einer Metallplatte von einer weiteren Verlustwärmequelle Wärme zum Kondensator der Heatpipe
transportiert. Die Luftleiteinrichtung nimmt auch diese durch Wärmeleitung transportierte
Wärme auf
und gibt sie an den die Luftleiteinrichtung durchströmenden Kühlluftstrom
ab.
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Nachteilig
am dargelegten Stand der Technik zu Kühlsystemen mit einem Rohr zum
Dampf- und Kondensattransport ist, dass nur eine geringe Kondensatorfläche zur
Verfügung
steht und somit die übertragbaren
Verlustwärmemengen
begrenzt sind. Durch die Luftkühlung
und die damit verbundenen schlechten Wärmeübergangszahlen ist die auf
diese Weise verfügbare
Kondensatorfläche
auf der Luftseite zu gering.
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Insgesamt
ist den Lösungen
nach dem Stand der Technik der Nachteil zu Eigen, dass eine hohe Teileanzahl
bei Latentwärmekühlern mit
Dampfzuführung
und Kondensatrücklauf
erforderlich ist. Weiterhin wird bei Kühlern auf der Basis der Wärmeleitung
mit kleinen hochtourigen Lüftern
eine hohe Geräuschbelastung
verzeichnet, was für
eine Vielzahl elektronischer Geräte
nicht hinnehmbar ist.
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Nicht
zuletzt ist aufgrund der geringen Leistung der klassischen Heatpipes
eine hohe Anzahl von Heatpipes bei Heatpipekühlern nach dem Stand der Technik
erforderlich, was ein Verarbeitungs- und Kostenproblem darstellt.
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Eine
Vielzahl der bekannten Kühlsysteme
erfordert weiterhin die räumliche
Nähe von
Wärmequelle
und Wärmesenke,
was die Flexibilität
der Kühlsysteme
bzw. deren Einsatz einschränkt.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin,
mit einem kostengünstig
produzierbaren Kühlsystem
größere Verlustwärmemengen
zu transportieren und damit für
einen besseren Kühleffekt
zu sorgen.
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Die
kosteneffiziente Fertigung der Kühlsysteme
und die ausreichende Bereitstellung von Kühlkapazität ist damit vorrangiges Ziel
der vorliegenden Erfindung.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Kühlsystem
für elektronische
Geräte,
insbesondere Computer, enthaltend einen Verdampfer, ein Dampfverteil-
und Kondensatsammelelement und einen Kondensator mit mehreren Kondensatorrohren und
einen die Kondensatorrohre verbindenden Lamellenblock gelöst, wobei
die Kondensatorrohre parallel zueinander angeordnet sind und sich
vom Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement aus nach oben erstrecken
und an ihrem oberen Ende verschlossen sind.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement als
waagerechtes Rohr ausgebildet ist. Die Kondensatorrohre sind radial
in das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement entlang einer
Mantellinie des waagerechten Rohrs eingebunden.
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Die
Einbindung erfolgt dabei in ein vorkonfektioniertes Einzelrohr oder über Muffen,
welche vorgefertigt und mit Rohrstücken kombinierbar sind und
den modularen Aufbau von Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementen
verschiedener Größen ermöglicht.
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Für Anwendungsfälle, in
denen die Verlustwärmequelle
und die Wärmesenken
räumlich
voneinander getrennt sind, ist vorteilhaft eine Verbindungsleitung zwischen
dem Verdampfer und dem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement
vorgesehen.
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Im
Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Kühlsystems
bei Anordnung des Kondensators unter dem Verdampfer ist die Verbindungsleitung
als Rohr mit einer Heatpipestruktur ausgeführt. Die Heatpipestruktur ermöglicht den
Kondensattransport entgegen der Schwerkraft vom Kondensator in den
darüberliegenden
Verdampfer.
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Für Anwendungsfälle des
erfindungsgemäßen Kühlsystems
der Anordnung des Kondensators über
dem Verdampfer wird das Rohr kostensparend ohne Heatpipestruktur
ausgeführt.
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In
besonders vorteilhafter Weise ist das Kühlsystem geeignet, mehrere
Verdampfer in ein Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement einzubinden.
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Eine
alternative Ausgestaltung zum dargelegten Gegenstand der Erfindung
ergibt sich dadurch, dass das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement
und der Verdampfer bei direkt über der
Verlustwärmequelle
liegender Wärmesenke
als eine Baueinheit ausgebildet wird, wodurch sich Kosteneinsparungen
ergeben.
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Das
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement ist in dieser Konstellation
bevorzugt flächig
ausgebildet und die Kondensatorrohre werden orthogonal zu dieser
Fläche
angeordnet und von einem Lamellenblock zu einem Kompaktkondensator verbunden.
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Nach
der Konzeption der Erfindung in ihren zwei grundsätzlichen
Ausgestaltungsmöglichkeiten wird
die Kondensatorfläche
signifikant gegenüber den
bekannten Heatpipes durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelementes vergrößert. Damit wird erreicht, dass
die geringe Verdampferfläche
optimal ausgenutzt wird und in ein günstiges Verhältnis von
Verdampfungsleistung und Kondensatorleistung gebracht wird.
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Weiterhin
sind die erfindungsgemäßen Ausbildungen
mit Verbindungsleitungen vorteilhaft geeignet, Wärme von der Wärmequelle
zu geeigneten Orten für
Kondensatoren in Form des Dampftransportes zu leiten, um dort mit
höherer
Effizienz bei einem entsprechend groß dimensionierbaren Kondensator wirksam
zu werden.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme
auf die zugehörigen
Zeichnungen. Es zeigen:
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1:
Kühlsystem
mit Verbindungsleitung zwischen Verdampfer und Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement,
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2a:
Kühlsystem
ohne Verbindungsleitung bei oberhalb der Verlustwärmequelle
angeordnetem Verdampfer,
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2b:
Schnitt eines Kühlsystems
ohne Verbindungsleitung bei oberhalb der Verlustwärmequelle
angeordnetem Verdampfer,
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3:
Kühlsystem
mit zwei im Verhältnis zum
Kondensator unterschiedlich angeordneten Verlustwärmequellen,
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4:
Kühlsystem
mit modular aufgebautem rohrförmigen
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement,
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5:
Kühlsystem
mit flächigem
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement,
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6a:
perspektivischer Schnitt eines Kühlsystems
mit flächigem
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement und
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6b:
flächiges
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement mit Zuganker für den Einsatz
von Arbeitsmedien mit hohen Betriebsdrücken.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes Kühlsystem
dargestellt, welches im Wesentlichen aus den Komponenten Verdampfer 1,
Verbindungsleitung 4 zum Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3 und
Kondensator 2 mit Lamellenblock 5 und Kondensatorrohren 6 besteht.
Die Verbindungsleitung 4 ist dabei als einfaches Rohr ohne
eine innere Heatpipestruktur 8 ausgeführt. Diese Ausgestaltung der
Erfindung ist vorteilhaft einsetzbar bei Anwendungen, bei denen
sich die Wärmequelle
unterhalb der Wärmesenke
befindet und beide nicht in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind.
Der im Verdampferteil gebildete Dampf gelangt über die Verbindungsleitung 4 in
das rohrförmige
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 und von
dort in den Kondensator 2. Das sich im Kondensator 2 bildende
Kondensat sammelt sich im rohrförmigen Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement 3.1 und wird über die
ohne Wassersäcke
verlegte Verbindungsleitung 4 zum Verdampfer 1 zurückgeleitet,
wo sich der Kreislauf des Kältemittels
schließt und
die Verdampfung erneut beginnt. Die Einbindung der Verbindungsleitung 4 erfolgt
dabei wie dargestellt in axialer Richtung über eine Stirnfläche des
rohrförmigen
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1, wobei
sichergestellt ist, dass der Rückfluss
des Kondensats zum Verdampfer 1 am tiefsten Punkt des Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelementes 3.1 erfolgen kann. Eine weitere
nicht dargestellte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Einbindung
der Verbindungsleitung 4 in der Mantelfläche des
rohrförmigen
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1. Je
nach Lage von Verdampfer 1 und Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 ist
die radiale oder tangentiale Einbindung realisierbar.
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2a und 2b stellen
eine Ausgestaltung der Erfindung ohne eine separate Verbindungsleitung 4 in
Vorderansicht und Querschnitt dar. Derartige Ausgestaltungen finden
ihre Anwendung, wenn sich die Wärmequelle
direkt unterhalb der Wärmesenke
befindet und beide in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden
können.
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Das
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3 wird dabei
bevorzugt als Rohr ausgebildet. Die Kondensatorrohre 6 sind
auf einer unteren Seite in das rohrförmige Dampfverteilungs- und
Kondensatsammelelement 3.1 eingebunden und erstrecken sich
vom Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 in
radialer Richtung nach oben. Auf der anderen oberen Seite sind die
Kondensatorrohre 6 geschlossen. Die Einbindung der Kondensatorrohre 6 erfolgt
bevorzugt auf einer Mantellinie des rohrförmigen Dampfverteilungs- und
Kondensatsammelelementes 3.1. Die Ausgestaltung des Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelementes 3 als Rohr und die Einbindung
der Kondensatorrohre 6 in das Rohr stellt eine äußerst wirtschaftliche
Ausgestaltung dieser Verbindungsbaugruppe mit wenigen Verbindungsstellen
bzw. Lötstellen
dar, was zu einer kostengünstigen
Fertigung des Gesamtsystems beiträgt. Weiterhin ergeben sich
durch reduzierte Bearbeitungsschritte und die Verwendung von Rohren
als Standardformen fertigungstechnische Vorteile für die dargestellte
Lösung.
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Je
nach den Gegebenheiten bei der Anwendung des Kühlsystems können die Kondensatorrohre 6 schräg bis senkrecht
in Bezug zur Verdampferfläche
angeordnet sein. Erfindungsgemäß erforderlich ist
eine leichte Neigung von mindestens 2° bis 3° gegenüber der Waagerechten, um den
Kondensatabtransport infolge Schwerkraftrückfluss in Richtung Verdampfer 1 zu
gewährleisten.
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Die
Verbindung und Ausrichtung des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 mit
dem Verdampfer 1 erfolgt nach der dargestellten Vorzugsausgestaltung
der Erfindung über
ein Zwischenstück 10.
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Eine
weitere nicht dargestellte Ausgestaltung der Erfindung besteht in
der Verbindung und Ausführung
des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 mit
dem Verdampfer 1 mittels eines durch das Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement 3.1 hindurchgezogenen Kondensatorrohres 6,
an dessen unterem Ende der Verdampfer 1 unmittelbar angeordnet
ist. Im Bereich des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 ist das
betreffende Kondensatorrohr 6 für Dampf durchlässig ausgeführt, damit
Dampf über
das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 in
die anderen Kondensatorrohre 6 gelangen kann und ein Rückfluss
des Kondensats in analoger Weise möglich ist. In der dargestellten
Ausführung
ist eine besonders vorteilhafte Dimensionierung gezeigt, die aus
vier Kondensatorrohren 6 mit Lamellenblock 5 besteht
und auch für
die passive Kühlung
von Computerprozessoren eingesetzt werden kann. Das heißt, bei
einer auf das Kühlsystem
abgestimmten Netzteilkonfiguration kann dieses auch ohne den Einsatz
eines eigenen Lüfters
betrieben werden. Die Vergrößerung der
Kondensator- und Rippenfläche sowie
die Anordnung von vier Kondensatorrohren 6 hintereinander
zu einem flächigen
Kondensator 2 ermöglichen
damit nicht nur den Platz sparenden Einbau in Computern, durch die
aus den geometrischen Verhältnissen
resultierende Anordnung im Ansaugbereich des Netzteillüfters, sondern
es wird zusätzlich
der Einsatz für
eine passive Kühlung
möglich.
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In 3 ist
ein erfindungsgemäßes Kühlsystem
dargestellt, welches analog zu den Ausgestaltungen in 1 und 2 mit einem Kondensator 2 und
einem rohrförmigen
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3 ausgestattet
ist. Jedoch sind zwei Verlustwärmequellen
mit jeweils einem Verdampfer 1 an das System angeschlossen.
Diese Konstellation ist häufig
beispielsweise in Computern anzutreffen, wo neben der CPU als Hauptverlustwärmequelle
auch die Grafikkarte gekühlt
werden muss.
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Bei
Anwendungen, bei denen die Wärmequellen
ober- und unterhalb der Wärmesenke
angeordnet sind und die Wärmequellen
sich nicht in unmittelbarer Nähe
zur Wärmesenke
befinden, werden Ausgestaltungen gemäß 3 bevorzugt
angewandt. Zur Gewährleistung
der Funktionsfähigkeit des
Verdampfers 1, der oberhalb des Kondensators 2 angeordnet
ist, muss die Verbindungsleitung 4, welche als Rohr ohne
Heatpipestruktur 8 ausgeführt ist, zum unterhalb des
Kondensators 2 liegenden Verdampfer 1 in der Höhe H über dem
tiefsten Punkt des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 liegen.
Dies ist erforderlich, um einen Kondensataufstau und einen Kondensattransport
mittels Verbindungsleitung mit Heatpipestruktur 7 zum oberhalb des
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 angeordneten
Verdampfer 1 zu ermöglichen.
Der Kondensattransport erfolgt dann reibungslos, wenn die Einstecklänge L und
die damit verbundene Überlappung
ausreichend groß bemessen
wird, um die Kapillarwirkung der Heatpipestruktur auszunutzen. Die
Höhendifferenz
H und die Einstecklänge L
sind somit für
eine ausreichende Überflutung
der Kapillarstruktur mit Kondensat erforderlich, um ein sicheres
Betreiben des oberhalb des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 angeordneten
Verdampfers 1 zu gewährleisten.
Die Maße
H und L sind dabei abhängig
von Füllmenge,
vom Durchmesser D und der Transportkapazität der Heatpipestruktur der
Verbindungsleitung 7 sowie der thermischen Belastung des
Systems.
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Die
Höhe H
des Überstandes
beträgt
ca. 0,5 bis 1 mal den Durchmesser D des Rohres mit der Heatpipestruktur 7.
Die Einstecklänge
L beträgt
ca. 1/3 bis 2/3 der Gesamtlänge
des rohrförmigen
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1.
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Die
Verbindungsleitung 7 ist mit einer inneren Heatpipestruktur
versehen, wogegen die Verbindungsleitung 8 zum unterhalb
des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 angeordneten Verdampfer 1 als
glattes Rohr ausgebildet ist, da in letzterem Fall das Kondensat
Schwerkraft getrieben zum Verdampfer 1 zurückfließt.
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Die 4 zeigt
eine alternative Ausbildung des Kühlsystems, wobei das rohrförmige Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement 3.1 modular aus Muffen 9 zur
Einbindung der Kondensatorrohre 6 und Zwischenstücken 10 besteht.
Die Ausgestaltung des rohrförmigen
Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 aus
Muffen 9 und Verbindungsstücken 10 ermöglicht vorteilhaft
die flexible Anpassung der Kondensatorfläche und Leistung an verschiedene
Einsatzfälle
des Kühlsystems.
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Die
Verbindungsleitung 4 bzw. das Rohr mit Heatpipestruktur 7 sowie
das Rohr ohne Heatpipestruktur 8 können eine Länge von bis zu 90 cm aufweisen.
Als Materialien dafür
sind je nach Anwendungsfall gut oder auch schlecht Wärme leitende
Materialien vorteilhaft einsetzbar.
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Sofern
die Kondensatorleistung direkt an die Umgebung des elektronischen
Gerätes
außerhalb
eines Gerätegehäuses abgegeben
wird, sollte eine schlecht Wärme
leitende Verbindungsleitung gewählt werden,
um die Verlustwärme
nicht auf dem Weg zum Kondensator 2 wieder an den Innenraum
des elektronischen Gerätes
abzugeben. Alternativ zur Ausbildung eines schlecht Wärme leitenden
Verbinders kann die Leitung auch entsprechend thermisch isoliert
werden, so dass der Wärmestrom
an den Innenraum des Gerätes
reduziert wird.
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Sofern
eine gute Durchlüftung
des elektronischen Gerätes
sichergestellt ist, kann wiederum auf eine Isolierung der Verbindungsleitung
verzichtet werden. Die Wärme
abgebende Fläche
der Verbindungsleitung 4 kann dann teilweise für die Erbringung
der Kondensatorleistung genutzt werden.
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5 offenbart
im Querschnitt eine alternative konstruktive Realisierung eines
erfindungsgemäßen Kühlsystems,
wobei das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 flächig ausgebildet
ist und orthogonal zu dieser Fläche
die Kondensatorrohre 6 angeordnet sind. Vorteilhaft wird
der Verdampfer 1 und das flächige Dampfverteilungs- und
Kondensatsammelelement 3.2 dabei als eine Einheit ausgebildet,
so dass keine Verbindungsleitungen zwischen Verdampfer 1 und
dem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 erforderlich
sind. Diese Realisierung der Erfindung ist allerdings nur in elektronischen
Geräten
einsetzbar, deren Platzverhältnisse
eine solche Anordnung zulassen. Der Kondensator 2 hat dabei
unmittelbar über
dem Verlustwärme erzeugenden
elektronischen Bauteil einen größeren Flächenbedarf.
Durch die Möglichkeit
der Einbindung einer größeren Anzahl
an Kondensatorrohren 6 in das flächige Dampfverteilungs- und
Kondensatsammelelement 3.2 lassen sich, mit einer deutlich
geringeren Rohrlänge
als in 2 dargestellt, entsprechend
gleich große
Kondensatorleistungen erzielen. Die alternative konstruktive Realisierung
ermöglicht damit
die Gestaltung sehr kompakter Bauformen des erfindungsgemäßen Kühlsystems.
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6a zeigt
perspektivisch einen Querschnitt des Kühlsystems. Das flächige Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement 3.2 ist vorteilhaft aus zwei
Elementen aufgebaut, wobei ein unteres flächiges Element die Verdampferfunktion
inne hat und ein oberes flächiges
Element mit Ansätzen zum
Einbinden der Kondensatorrohre 6 ausgestattet ist.
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6b zeigt
eine Alternative für
das flächige Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement mit Zuganker 3.3, wobei sowohl
das obere und auch das untere flächige
Element zweigeteilt ausgeführt werden.
Das untere flächige
Segment besteht aus einem Verdampferelement 1.1 und einem
unteren Erweiterungselement 12, an deren Verbindung der Zuganker 11 an
seinem unteren Ende eingebunden ist. Das obere flächige Segment
besteht aus einem oberen Erweiterungselement 13 und einem
Zwischenstück 10,
an deren Verbindung der Zuganker 11 an seinem oberen Ende
eingebunden ist. Der Zuganker 11 stabilisiert das flächige Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement 3.3 und ermöglich so den Einsatz von Kältemitteln
mit hohen Betriebsdrücken.
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Das
Vorsehen von räumlichen
Kondensatorausbildungen gemäß der letzten
dargestellten Ausgestaltungen der Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft
einsetzbar, wo es die Platzverhältnisse
in den elektronischen Geräten
zulassen und besonders große
Verlustwärmemengen
abgeführt
werden müssen,
um den Betrieb der elektronischen Geräte sicherzustellen.
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Insgesamt
liegen die Vorteile der Erfindung darin, dass ein beliebig großer Kondensator
durch die Dampfverteilung eingesetzt werden kann. Erfahrungsgemäß wird die
Wärmeaufnahme
im Verdampfer sehr konzentriert erfolgen müssen, da die Verlustwärmeproduktion
bei elektronischen Bauelementen auf eine sehr kleine Fläche konzentriert
ist.
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- 1
- Verdampfer
- 1.1
- Verdampferelement
- 2
- Kondensator
- 3
- Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement
- 3.1
- rohrförmiges Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement
- 3.2
- flächiges Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement
- 3.3
- flächiges Dampfverteilungs-
und Kondensatsammelelement mit
-
- Zuganker
- 4
- Verbindungsleitung
- 5
- Lamellenblock
- 6
- Kondensatorrohre
- 7
- Rohr
mit Heatpipestruktur
- 8
- Rohr
ohne Heatpipestruktur
- 9
- Muffe
- 10
- Zwischenstück, Verbindungsstück
- 11
- Zuganker
- 12
- unteres
Erweiterungselement
- 13
- oberes
Erweiterungselement
- H
- Höhe Kondensatstand
im Dampfverteilungs- und
-
- Kondensatsammelelement
- L
- Einstecklänge
- D
- Durchmesser
des Rohres mit Heatpipestruktur