DE102014101611A1 - Kühlanordnung für eine partikelfreie Kühlung eines Computersystems - Google Patents

Kühlanordnung für eine partikelfreie Kühlung eines Computersystems Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung (3) für eine partikelfreie Kühlung eines Computersystems (1), aufweisend ein partikeldichtes Gehäuse (2), in welchem wenigstens eine wärmeerzeugende Komponente angeordnet ist und welches einen Lufteinlass (9) und einen Luftauslass (10) aufweist, wobei der Lufteinlass (9) mit einem Filter (17) versehen ist. Die Kühlanordnung (3) weist eine von einem Inneren des Gehäuses (2) fluidisch entkoppelte Lüftervorrichtung (12) mit einem Lüfter (16) zum Ansaugen von Luft über den Lufteinlass (9) und zum Ausblasen von Luft über eine Luftausblasöffnung (19) der Lüftervorrichtung (12) auf. Weiter weist die Kühlanordnung (3) einen Kühlkörper (21) mit wenigstens einem in dem Kühlkörper (21) ausgebildeten und mit Luft durchströmbaren Kühlkanal auf, welcher eine Kühlkörpereinlassseite (22) und eine Kühlkörperauslassseite (23) verbindet, wobei der Kühlkörper (21) mit der wenigstens einen wärmeerzeugenden Komponente in thermischem Kontakt steht und wobei die Luftausblasöffnung (19) der Lüftervorrichtung (12) mit der Kühlkörpereinlassseite und die Kühlkörperauslassseite (22) mit dem Luftauslass (10) des Gehäuses (2) jeweils fluidisch gekoppelt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren eine Kühlanordnung für eine partikelfreie Kühlung eines Computersystems mit einer Lüftervorrichtung.
  • Computersysteme, insbesondere Desktop- oder Towercomputer, erzeugen in ihrem Betrieb eine verhältnismäßig große Menge an Wärme, die zum sicheren Betrieb des Computersystems abgeführt werden muss. Eine wesentliche Wärmequelle stellen dabei ein oder mehrere Prozessoren des Computersystems dar. Solche Computersysteme sind typischerweise mit einer Hauptplatine ausgestattet, an welcher ein Systemlüfter angeschlossen ist. Der Systemlüfter ist im Inneren eines Gehäuses des Computersystems angeordnet und saugt frische Umgebungsluft zum Kühlen in das Innere des Gehäuses ein. Hierbei weist das Gehäuse in der Regel nicht nur im Bereich des Systemlüfters, sondern auch in anderen Bereichen des Gehäuses Gehäuseöffnungen, beispielsweise Perforationen, auf, über welche die Luft ins Innere des Gehäuses gesogen wird.
  • Nachteilig bei dem beschriebenen Computersystem ist, dass abhängig von einem Aufstellort des Computersystems neben der Luft auch Partikel wie Staub, Wasser in Form von feuchter Luft oder chemische Substanzen ins Innere des Gehäuses gesogen werden. Derartige Partikel können sich auf elektronischen Komponenten des Computersystems wie der Hauptplatine absetzen und deren Funktion negativ bis hin zu Funktionsausfällen oder -störungen beeinflussen. Beispielsweise kann eine Staubschicht auf einer wärmeerzeugenden Komponente des Computersystems dafür sorgen, dass die wärmeerzeugende Komponente ihre Wärme schlechter abgeben kann, da die Staubschicht eine Art Isolation darstellt. Derartige Probleme können beispielsweise in sehr partikelreichen beziehungsweise staubreichen Umgebungen wie bei einem Steinmetz oder in einer Schreinerei auftreten. Derartige Partikel können auch leicht entflammbar sein. Die chemischen Substanzen können beispielsweise gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen oder Halogene enthalten. Halogene wie Fluor, Chlor und Brom können sich an den elektronischen Komponenten absetzen und beispielsweise Widerstände negativ beeinflussen. Feuchte Luft kann dazu führen, dass bestimmte elektronische Komponenten kurzgeschlossen werden und/oder bestimmte Materialien Rost bilden.
  • Eine Aufgabe, welche der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Kühlanordnung für ein Computersystem zu beschreiben, bei welcher die zuvor genannten Nachteile vermieden oder zumindest reduziert werden.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kühlanordnung für eine partikelfreie Kühlung eines Computersystems, welche ein partikeldichtes Gehäuse aufweist, in welchem wenigstens eine wärmeerzeugende Komponente angeordnet ist und welches einen Lufteinlass und einen Luftauslass aufweist. Der Lufteinlass ist mit einem Filter versehen. Die Kühlanordnung weist des Weiteren eine von einem Inneren des Gehäuses fluidisch entkoppelte Lüftervorrichtung mit einem Lüfter zum Ansaugen von Luft über den Lufteinlass und zum Ausblasen von Luft über eine Luftauslassöffnung der Lüftervorrichtung auf. Die Kühlanordnung weist des Weiteren einen Kühlkörper mit wenigstens einem in dem Kühlkörper ausgebildeten und mit Luft durchströmbaren Kühlkanal auf, welcher einen Kühlkörpereinlass und einen Kühlkörperauslass verbindet, wobei der Kühlkörper mit der wenigstens einen wärmeerzeugenden Komponente in thermischem Kontakt steht und wobei die Luftausblasöffnung der Lüftervorrichtung mit dem Kühlkörpereinlass und der Kühlkörperauslass mit dem Luftauslass des Gehäuses jeweils fluidisch gekoppelt sind.
  • Fluidisch gekoppelt bedeutet, dass zwei Komponenten über eine Luftführung oder Luftleitung verbunden sind, wobei die Luft der einen Komponente vollständig über die Luftführung beziehungsweise Luftleitung zu der anderen Komponente strömt und nicht nur ein Teil. In anderen Worten ausgedrückt handelt es sich um eine abgeschlossene fluidische Verbindung. Die von dem Inneren des Gehäuses fluidisch entkoppelte Lüftervorrichtung bedeutet, dass Luft der Lüftervorrichtung über den Lüfter nicht direkt in das Gehäuse strömen kann, sondern vollständig über die Luftausblasöffnung dem Kühlkörper zugeführt wird.
  • Das partikeldichte Gehäuse bedeutet, dass das Gehäuse partikeldicht und/oder staubdicht ausgestaltet ist und mit Ausnahme über den Lufteinlass im Wesentlichen keine Luft in das Innere des Gehäuses eindringen kann. Somit ist das Gehäuse partikeldicht und/oder staubdicht. Zusätzlich wird darunter verstanden, dass aufgrund des Filters am Lufteinlass keine Partikel wie Staub in das Innere des Gehäuses eindringen können.
  • Die Kühlanordnung sieht ein Kühlsystem vor, bei welchem über den Lufteinlass partikelgefilterte Luft einem Kühlkörper geschlossen zugeführt wird. Die dem Kühlkörper zugeführte Luft nimmt die von dem Kühlkörper aufgenommene Wärme der wärmeerzeugenden Komponente mittels Konvektion auf und wird über den Luftauslass aus dem Gehäuse ausgeblasen. Dadurch, dass das Gehäuse partikeldicht ausgeführt ist und der Lufteinlass einen Filter aufweist, strömt im Wesentlichen Luft ein, welche keine Partikel aufweist. Mit Hilfe einer solchen Kühlanordnung können die eingangs genannten Probleme oder Nachteile weitestgehend vermieden oder zumindest reduziert werden.
  • Gemäß einer Ausgestaltung weist der Kühlkörper wenigstens einen Kühlschlauch auf, welcher mit einem Ende fluidisch mit dem wenigstens einen Kühlkanal gekoppelt ist und mit einem offenen Ende in das Innere des Gehäuses ragt.
  • Der Kühlschlauch ist als plastisch verformbarer Schlauch ausgeführt und ist beispielsweise aus einem Kunststoff, einem Metallwerkstoff oder einem Verbundwerkstoff hergestellt. Mittels des offenen Endes kann der Kühlschlauch somit auf eine weitere wärmeerzeugende Komponente gerichtet sein, beispielsweise zu Transistoren oder Spannungsreglern wie sogenannten Core-Reglern. Somit kann partikelfreie Luft aus dem Kühlkörper ausgeblasen werden und punktuell auf die weitere wärmeerzeugende Komponente geleitet werden, um so eine zusätzliche Kühlung der weiteren wärmeerzeugenden Komponente zu bewirken. Somit können beispielsweise weitere punktuelle Wärmequellen, sogenannte Hot-Spots, im Inneren des Gehäuses gekühlt werden.
  • Bevorzugt ist im Inneren des Gehäuses ein Netzteil mit einem Netzteillüfter angeordnet, welches mit einem weiteren Luftauslass des Gehäuses fluidisch gekoppelt ist, wobei der Netzteillüfter Luft aus dem Inneren des Gehäuses ansaugt und über den weiteren Luftauslass ausbläst. Insbesondere wenn mittels des oben beschriebenen Kühlschlauchs Luft aus dem Kühlkörper in das Innere des partikeldichten Gehäuses geführt wird, ist es notwendig, diese Luft aus dem Gehäuse abzuführen, da anderweitig ein Überdruck in dem partikeldichten Gehäuse entstehen würde. Dafür eignet sich der Netzteillüfter des im Inneren des Gehäuses angeordneten Netzteiles.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Lüftervorrichtung ein Vorrichtungsgehäuse auf, in welchem der Lüfter angeordnet ist, wobei das Vorrichtungsgehäuse den Lufteinlass mit dem Filter aufweist und Abmessungen des Vorrichtungsgehäuses derart angepasst sind, dass die Lüftervorrichtung in einem Einschubschacht des Gehäuses, insbesondere einem 5 1/4"-Einschubschacht, einschiebbar ist. Der Filter kann beispielsweise mittels einer Schraubverbindung an dem Lufteinlass festgelegt sein.
  • Eine derartige Lüftervorrichtung ist auf einfache Art und Weise in das Gehäuse einschiebbar. Dies bietet die Möglichkeit, herkömmliche Gehäuse, insbesondere bei Verwendung eines 5 1/4"-Einschubs, modular mit der beschriebenen Kühlanordnung nachzurüsten, ohne dass hierzu weitgreifende bauliche Maßnahmen, beispielsweise am Gehäuse, notwendig sind. Der Filter, welcher beispielsweise mit dem Vorrichtungsgehäuse verschraubt ist und eine Außenseite des Gehäuses bildet, kann auf einfache Art und Weise gewartet werden. Dabei wird lediglich der Filter von außen abmontiert und kann anschließend gereinigt werden. Ein Öffnen des Gehäuses entfällt. Somit handelt es sich bei der beschriebenen Kühlanordnung um eine service- beziehungsweise wartungsfreundliche Anordnung.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist zum Herstellen einer Partikeldichtheit des Gehäuses wenigstens eine Blende, eine Abdeckung oder eine Folie an wenigstens einer Außenseite des Gehäuses angeordnet, welche wenigstens eine Gehäuseöffnung der Außenseite bedeckt. Herkömmliche Gehäuse von Computersystemen weisen in der Regel eine Vielzahl von Perforationen und/oder Gehäuseöffnungen auf, welche mit den beschriebenen Maßnahmen abgedeckt oder überklebt werden können. Somit ist das Gehäuse vor dem Eindringen von Partikeln abgedichtet.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren beschrieben. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In den Figuren zeigen:
  • 1 und 2 zwei perspektivische Ansichten eines Computersystems mit einer Kühlanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
  • 3 eine Seitenansicht des Computersystems gemäß der 1 und 2,
  • 4 und 5 zwei perspektivische Ansichten der Kühlanordnung gemäß der 1 bis 3 und
  • 6 einen Explosionsdarstellung einer Lüfteranordnung der Kühlanordnung gemäß den 1 bis 5.
  • Die 1 bis 3 zeigen unterschiedliche Ansichten eines Computersystems 1, welches ein Desktop- oder Towercomputersystem ist. Dabei zeigen die 1 und 2 zwei perspektivische Ansichten des Computersystems 1, während 3 eine Seitenansicht des Computersystems 1 zeigt. Allen drei 1 bis 3 ist gemein, dass eine Außenseite eines Gehäuses 2 des Computersystems 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt ist, um das Innenleben des Computersystems 1 sichtbar zu machen.
  • Im Inneren des Gehäuses 2 weist das Computersystem 1 eine Kühlanordnung 3 auf, welche in den 4 und 5 jeweils perspektivisch ohne das Gehäuse 2 aus Übersichtlichkeitsgründen dargestellt ist.
  • Das Gehäuse 2 des Computersystems 1 ist ein herkömmliches Gehäuse eines Computersystems, welches in Seitenwänden des Gehäuses, insbesondere Front- und Rückwänden, eine Vielzahl von Gehäuseöffnungen 4 aufweist (s. 2). In dem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 2 partikeldicht ausgeführt, wobei sämtliche Gehäuseöffnungen 4 im Wesentlichen partikeldicht von außen oder von innen abgedeckt oder überdeckt sind. Hierzu ist an einer Vorderseite 5 des Gehäuses 2 eine Blende 6 angebracht, welche derartige Gehäuseöffnungen 4 überdeckt. Die Gehäuseöffnungen 4 einer Rückseite 7 des Gehäuses 2 sind ebenfalls mittels einer nicht dargestellten Blende überdeckt. Auch an weiteren Gehäuseseiten können Blenden angebracht sein. Die Blenden 6 sind als Kunststoffblenden ausgestaltet, welche formschlüssig oder kraftschlüssig an dem Gehäuse 2 festgelegt sind. Hierzu können die Blenden 6 beispielsweise Rastelemente aufweisen und an das Gehäuse 2 geklipst sein. Andere Verbindungstechniken, beispielsweise ein Verschrauben mit dem Gehäuse 2, sind denkbar. Eine Blende 6 kann auch aus einem anderen Material wie beispielsweise Metall bestehen. Alternativ kann anstelle einer Blende 6 eine Folie verwendet werden, welche über eine Gehäuseöffnung 4 geklebt ist. Beispielsweise kann hierfür eine klebende Aluminiumfolie verwendet werden.
  • Zusätzlich sind von außen zugänglich Anschlüsse, beispielsweise Front-USB-Anschlüsse und/oder elektronische Schnittstellen der Hauptplatine, nach außen hin partikeldicht und/oder staubdicht. Dies kann beispielsweise mittels Gaskets oder anderen Maßnahmen bewerkstelligt werden. Die Verwendung von Gaskets stellt zudem eine Maßnahme hinsichtlich einer EMV-Schirmung beziehungsweise -dichtung dar.
  • Somit ist das Gehäuse 2 partikeldicht und/oder staubdicht ausgeführt, wodurch es vor dem Eindringen der eingangs erwähnten Partikel wie beispielsweise Staub oder Fusseln geschützt ist.
  • In alternativen Ausführungsformen können die Seitenwände, insbesondere Front- und Rückwände, des Gehäuses 2 ohne jegliche Gehäuseöffnungen 4 ausgestaltet sein, so dass die Gehäuseöffnungen 4 nicht abgedeckt beziehungsweise abgedichtet werden müssen.
  • Im Inneren des Gehäuses 2 des Computersystems 1 ist eine Hauptplatine 8 angeordnet, auf welcher eine Vielzahl von wärmeerzeugenden Komponenten, wie beispielsweise ein Prozessor oder Spannungsregler, angeordnet ist. Insbesondere der Prozessor (nicht gezeigt) produziert im Betrieb eine hohe Abwärme, die zum sicheren Betrieb des Computersystems 1 abgeführt werden muss.
  • Hierzu weist das Computersystem 1 die Kühlanordnung 3 auf, die über einen Lufteinlass 9 des Gehäuses 2 kühle Luft ansaugt und über zwei Luftauslässe 10 des Gehäuses 2 ausbläst. Das Gehäuse 2 weist zusätzlich einen weiteren Luftauslass 11 auf. Unter den Begriffen Lufteinlass und Luftauslass wird jeweils eine Gehäuseöffnung oder ein Öffnungsbereich des Gehäuses 2 verstanden, über welchen die Luft aus dem Gehäuse 2 austreten kann. Details der Kühlanordnung 3 werden im Folgenden mit Hilfe der 4 bis 6 beschrieben.
  • Die Kühlanordnung 3 weist eine Lüftervorrichtung 12 auf, welche in einer Explosionsdarstellung detailliert in 6 gezeigt ist. Die Lüftervorrichtung 12 weist ein Vorrichtungsgehäuse 13 auf, welches aus einem Basisteil 14 und einem mit dem Basisteil 14 verbundenen Deckel 15 aufweist. Der Deckel 15 ist mittels Schraubverbindungen an dem Hauptteil 15 angebracht, wobei sich alternativ andere Verbindungstechniken anbieten. Alternativ kann das Vorrichtungsgehäuse 13 auch einstückig ausgebildet sein. Das Vorrichtungsgehäuse 13 weist an einer Seite den Lufteinlass 9, also eine Öffnung, auf. Abmessungen des Vorrichtungsgehäuses 13 sind dabei derart angepasst, dass das Vorrichtungsgehäuse 13 in einen 5 1/4"-Einschub des Gehäuses 2, wie in den 1 bis 3 dargestellt, eingeschoben werden kann. Im eingeschobenen Zustand schließt das Vorrichtungsgehäuse 13 im Wesentlichen bündig mit der Vorderseite 5 des Gehäuses 2 ab, wodurch die die Lüftervorrichtung 12 den Lufteinlass 9 des Gehäuses 2 bildet.
  • Innerhalb des Vorrichtungsgehäuses 13 der Lüftervorrichtung 12 ist ein Lüfter 16 angeordnet, welcher eingerichtet ist, über den Lufteinlass 9 Luft anzusaugen. Der Lüfter 16 ist ein Radiallüfter mit gekrümmten Schaufeln mit einer Fläche von 120 × 120 mm. Anstelle des Lüfters 16 bieten sich allerdings auch andere Lüfter, beispielsweise abhängig von einer Art des Computersystems 1 und einer zu erbringenden, notwendigen Kühlleistung.
  • Der Lufteinlass 9 ist mit einem Filter 17 versehen, welcher aus einem feinmaschigen Drahtgewebe besteht. Alternativ kann der Filter 17 auch ein Vliesmaterial, Aktivkohle oder andere Ausgestaltungen aufweisen. Die Art der Luftfilterung kann dabei durch unterschiedliche Filtermedien den Umgebungsbedingungen angepasst werden.
  • Die Lüftervorrichtung 12 ist fluidisch von dem Inneren des Gehäuses 2 entkoppelt, was bedeutet, dass Luft, welche mittels des Lüfter 16 über den Lufteinlass 9 in das Vorrichtungsgehäuse 13 eingesogen wurde, nicht aus dem Vorrichtungsgehäuse 13 direkt in ein Inneres des Gehäuses 2 strömen kann. Vielmehr wird die von dem Lüfter 16 über eine Ansaugseite 18 in den Lüfter 16 eingesogene Luft über eine Luftausblasöffnung 19 der Lüftervorrichtung 12 einer Luftführung 20 zugeführt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ragt die Luftführung 20 fluiddicht durch die Luftausblasöffnung 19 in das Vorrichtungsgehäuse 13 und ist direkt mit einer Ausblasseite des Lüfters 16 gekoppelt. Alternativ ragt die Luftführung 20 nicht in das Vorrichtungsgehäuse 13 und ist derart an der Luftausblasöffnung 19 angeordnet, dass der von dem Lüfter 16 erzeugte Luftstrom im Wesentlichen ausschließlich der Luftführung 20 zugeführt wird.
  • Die Luftführung 20 kann als ein- oder mehrteilige Rohr- oder Schlauchverbindung ausgestaltet sein (s. 1 bis 5). Über die Luftführung 20 ist die Lüftervorrichtung 12 fluidisch mit einem Kühlkörpereinlass 22 eines Kühlkörpers 21 verbunden.
  • Der Kühlkörper 21 weist einen oder mehrere innerhalb des Kühlkörpers 21 ausgebildete und mit Luft durchströmbare Kühlkanäle auf, welche den Kühlkörpereinlass 22 und zwei Kühlkörperauslässe 23 verbinden. Der Kühlkörpereinlass 21 ist Teil eines Deckels des Kühlkörpers 21, welcher die Luft der Luftführung 20 dem einen oder mehreren Kühlkanälen zuführt, welche durchströmt werden. Ebenso sind die Kühlkörperauslässe 23 Teil eines Deckels, welcher die aus dem einen oder den mehreren Kühlkanälen austretende Luft bündelt und über die Kühlkörperauslässe 23 abgibt. Die Kühlkörperauslässe 23 sind über zwei Luftabführungen 24 mit den beiden Luftauslässen 10 des Gehäuses 2 gekoppelt, sodass die Luft aus dem Gehäuse 2 ausgeblasen werden kann.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausgestaltung des Kühlkörpers 21 exemplarisch ist. Beispielsweise kann der Kühlkörper 21 mehr als einen Kühlkörpereinlass 22 aufweisen oder nur einen Kühlkörperauslass 23 oder mehr als zwei Kühlkörperauslässe 23. Auch kann beispielsweise auf die Deckel verzichtet werden, wenn sichergestellt ist, dass die Luftführung 20 beziehungsweise die Luftabführungen 24 direkt mit dem einen oder den mehreren Kühlkanälen fluidisch gekoppelt sind.
  • Somit handelt es sich bei der beschriebenen Kühlanordnung 3 zunächst um ein geschlossenes Kühlsystem, bei welchem gefilterte Luft über den Lufteinlass 9 durch den Kühlkörper 21 strömt und über die Luftabführungen 24 und den Luftauslässen 10 aus dem Gehäuse 2 strömt.
  • Zusätzlich weist der Kühlkörper 12 mehrere Kühlschläuche 25 auf, welche mit einem oder mehreren innerhalb des Kühlkörpers 21 ausgebildeten Kühlkanälen fluidisch auf eine nicht näher beschriebene Art und Weise gekoppelt sind. Die Kühlschläuche, welche plastisch und/oder elastisch verbiegbar sind, sind mit offenen Enden direkt auf weitere, wärmeerzeugende Komponenten des Computersystems 1 gerichtet. Wird nun mittels des Lüfters 16 der Lüftervorrichtung 12 Luft angesogen, so strömt diese nicht nur durch den Kühlkörper 21 und über die Luftauslässe 9 aus dem Gehäuse 2 aus, sondern wird auch über die Kühlschläuche 25 punktuell auf die weiteren wärmeerzeugenden Komponenten geblasen. Somit kann mittels der Kühlschläuche auch weitere punktuelle Hitzequellen gekühlt werden. Die Kühlschläuche 25 können aus Kunststoff, Metallwerkstoff oder anderen Werkstoffen wie Verbundmaterialien bestehen.
  • Aufgrund der Partikeldichtheit des Gehäuses 2 würde durch das Ausblasen von Luft über die Kühlschläuche 25 im Inneren des Gehäuses 2 ein Überdruck entstehen, da sämtliche Gehäuseöffnungen 4 abgedichtet sind. Damit diese Luft dennoch aus dem Gehäuse 2 abgeführt werden kann, weist das Gehäuse 2 ein im Inneren des Gehäuses 2 angeordnetes Netzteil 36 auf. Das Netzteil 26 ist mit dem weiteren Luftauslass 11 fluidisch gekoppelt. Das Netzteil 26 besitzt zum Kühlen der Netzteilkomponenten einen Netzteillüfter 27 (siehe 4), welcher Luft aus dem Inneren des Gehäuses ansaugt und über den weiteren Luftauslass 11 aus dem Gehäuse 2 ausbläst. Somit kann die über die Kühlschläuche 25 ins Innere des Gehäuses 2 abgeführte Luft abgesogen beziehungsweise abgeführt werden. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass der weitere Luftauslass 11 Teil des Gehäuses 2 ist, alternativ aber auch Teil des Netzteils 26 sein kann.
  • Der Lüfter 16 der Lüftervorrichtung 12 ist über eine Kabelverbindung 28 mit der Hauptplatine 8 verbunden. Über die Kabelverbindung 28 wird der Lüfter 16 mit Strom versorgt. Zusätzlich wird eine Drehzahl des Lüfters 16 über die Kabelverbindung 28 gesteuert. Hierzu ist in einem ROM Baustein (Chip) der Hauptplatine 8 in einem BIOS eine vorbestimmte Lüfterkennlinie hinterlegt, in Abhängigkeit derer die Drehzahl des Lüfters 16 geregelt wird. Zum Regeln der Drehzahl weist das Computersystem 1 standardmäßig einen Temperatursensor innerhalb des Prozessors auf. Zusätzlich können weitere Temperatursensoren direkt auf der Hauptplatine 8 angeordnet sein. Alternativ kann auch ein Temperatursensor verwendet werden, welcher nicht direkt auf der Hauptplatine 8 angeordnet ist, beispielsweise ein Temperatursensor innerhalb eines Netzteils des Computersystems 1. Der Lüfter 16 ist ein Vier-Draht Lüfter, der über Pulsweitenmodulation (PWM) drehzahlgeregelt wird. Aus einem Vergleich der mittels eines Temperatursensors gemessenen Temperatur mit der Lüfterkennlinie lässt sich ein Spannungswert des Lüfters 16 und eine Drehzahl des Lüfters 16 ermitteln. Entsprechend dem ermittelten Spannungswert wird zum Betrieb eine Spannung an den Lüfter 16 angelegt, in Abhängigkeit derer sich eine tatsächliche Drehzahl des Lüfters 16 einstellt.
  • Bevorzugt ist die Lüfterkennlinie derart gewählt, dass eine Drehzahl des Lüfters 16 in Abhängigkeit einer Temperatur so hoch ist, dass im Inneren des Gehäuses ein leichter Überdruck herrscht. Dieser Überdruck sorgt dafür, dass keine Luft über den weiteren Luftauslass 10 in das Netzteil eindringen kann.
  • Somit wird sichergestellt, dass keine Partikel ins Innere des Gehäuses 2 eindringen.
  • Wird mittels des BIOS erkannt, dass die Temperatur des Prozessors oder die Temperatur im Inneren des Gehäuses 2 oder die Temperatur einer wärmeerzeugenden Komponente einen oberen Schwellenwert überschreitet, beispielsweise aufgrund einer Verstopfung des Filters 17 der Lüftervorrichtung 12, so kann einem Benutzer akustisch, visuell oder graphisch mitgeteilt werden, dass der Filter 17 gereinigt werden muss.
  • Wie in den 2 und 5 dargestellt ist, sind die Luftauslässe 10 in einen Slotwinkel 29 eingebracht. Somit ist eine einfache Möglichkeit gegeben, den mittels des Lüfters 16 erzeugten Luftstrom über die Luftabführungen 24 in die Umgebung außerhalb des Gehäuses 2 abzuführen. Dabei ist lediglich der modifizierte Slotwinkel 29 in einen PCI Full Heigh Slot vorzusehen.
  • Die Kühlanordnung 3 ermöglicht, dass ein herkömmliches Computersystem beziehungsweise dessen Gehäuse auf einfache Art und Weise hin zu einer partikelfreien Kühlung des Computersystems nachgerüstet werden kann. Hierbei muss lediglich die Lüftervorrichtung 12 in einen 5 1/4"-Einschub des Gehäuses 2 eingeschoben werden und über die Luftführungen mit dem Kühlkörper 21 fluidisch gekoppelt werden. Die Luftabführungen 23 können auf einfache Weise wie beschrieben mit einem modifizierten Slotwinkel verbunden werden. Schließlich müssen lediglich noch die Gehäuseöffnungen wie beschrieben abgedichtet werden. Somit lässt sich das Computersystem 1 auf einfache Art und Weise mit der beschriebenen Kühlanordnung 3 nachrüsten.
  • In einem alternativen, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel wird bei der Kühlanordnung 3 auf das Vorrichtungsgehäuse 13 der Lüftervorrichtung 12 verzichtet. Der Lüfter 16, welcher in diesem Fall als Lüftervorrichtung 12 bildet, ist derart im Gehäuse 2 angeordnet, dass die Ansaugseite 18 des Lüfters 16 direkt und abgeschlossen fluidisch mit dem Lufteinlass 9 gekoppelt ist. Hierbei kann der Lüfter 16 direkt mit der Ansaugseite 18 an dem Lufteinlass 9 angeordnet sein oder über eine Luftführung, ähnlich der beschriebenen Luftführung 20 gemäß den 1 bis 5, mit dem Lufteinlass 9 gekoppelt sein. Die Ausblasseite des Lüfters 16 entspricht dabei der Luftausblasöffnung 19 der Lüftervorrichtung und ist direkt mit dem Kühlkörpereinlass 22 des Kühlkörpers 21 gekoppelt. Dabei ergeben sich im Wesentlichen die bereits genannten Vorteile. Dieses alternative, nicht gezeigte Ausführungsbeispiel kann beispielsweise für ein 19-Zoll Rack System vorgesehen sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Computersystem
    2
    Gehäuse
    3
    Kühlanordnung
    4
    Gehäuseöffnungen
    5
    Vorderseite
    6
    Blende
    7
    Rückseite
    8
    Hauptplatine
    9
    Lufteinlass
    10
    Luftauslass
    11
    weiterer Luftauslass
    12
    Lüftervorrichtung
    13
    Vorrichtungsgehäuse
    14
    Basisteil
    15
    Deckel
    16
    Lüfter
    17
    Filter
    18
    Ansaugseite
    19
    Luftausblasöffnung
    20
    Luftführung
    21
    Kühlkörper
    22
    Kühlkörpereinlass
    23
    Kühlkörperauslass
    24
    Luftabführung
    25
    Kühlschläuche
    26
    Netzteil
    27
    Netzteillüfter
    28
    Kabelverbindung
    29
    Slotwinkel

Claims (11)

  1. Kühlanordnung (3) für eine partikelfreie Kühlung eines Computersystems (1), aufweisend – ein partikeldichtes Gehäuse (2), in welchem wenigstens eine wärmeerzeugende Komponente angeordnet ist und welches einen Lufteinlass (9) und einen Luftauslass (10) aufweist, wobei der Lufteinlass (9) mit einem Filter (17) versehen ist; – eine von einem Inneren des Gehäuses (2) fluidisch entkoppelte Lüftervorrichtung (12) mit einem Lüfter (16) zum Ansaugen von Luft über den Lufteinlass (9) und zum Ausblasen von Luft über eine Luftausblasöffnung (19) der Lüftervorrichtung (12); und – einen Kühlkörper (21) mit wenigstens einem in dem Kühlkörper (21) ausgebildeten und mit Luft durchströmbaren Kühlkanal, welcher einen Kühlkörpereinlass (22) und einen Kühlkörperauslass (23) verbindet, wobei der Kühlkörper (21) mit der wenigstens einen wärmeerzeugenden Komponente in thermischem Kontakt steht und wobei die Luftausblasöffnung (19) der Lüftervorrichtung (12) mit dem Kühlkörpereinlass und der Kühlkörperauslass (23) mit dem Luftauslass (10) des Gehäuses (2) jeweils fluidisch gekoppelt sind.
  2. Kühlanordnung (3) nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper (21) wenigstens einen Kühlschlauch (25) aufweist, welcher mit einem Ende fluidisch mit dem wenigstens einen Kühlkanal gekoppelt ist und mit einem offenen Ende in das Innere des Gehäuses (2) ragt.
  3. Kühlanordnung (3) nach Anspruch 2, weiter aufweisend ein im Inneren des Gehäuses (2) angeordnetes Netzteil (26) mit einem Netzteillüfter (27), welches mit einem weiteren Luftauslass (11) des Gehäuses (2) fluidisch gekoppelt ist, wobei der Netzteillüfter (27) Luft aus dem Inneren des Gehäuses (2) ansaugt und über den weiteren Luftauslass (11) ausbläst.
  4. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lüftervorrichtung (12) ein Vorrichtungsgehäuse (14) aufweist, in welchem der Lüfter (16) angeordnet ist, wobei das Vorrichtungsgehäuse (13) den Lufteinlass (9) mit dem Filter (17) aufweist und Abmessungen des Vorrichtungsgehäuses (13) derart angepasst sind, dass die Lüftervorrichtung (12) in einen Einschubschacht des Gehäuses (2), insbesondere einen 5 1/4"-Einschubschacht, einschiebbar ist.
  5. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend einen in einem Slotfeld angeordneten Slotwinkel (29), insbesondere einen Full High PCI-Slotwinkel, wobei der Slotwinkel (29) den Luftauslass (10) aufweist.
  6. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlanordnung (3) einen Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur im Inneren des Gehäuses (2) und/oder einen Temperatursensor in der wärmeerzeugenden Komponente zum Erfassen einer Temperatur der wenigstens einen wärmeerzeugenden Komponente aufweist, wobei eine Drehzahl des Lüfters (16) in Abhängigkeit der Temperatur gesteuert wird.
  7. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lüfter (16) im Inneren des Gehäuses (2) mit einer Hauptplatine (8) des Computersystems (1) zur Stromversorgung und/oder Steuerung einer Drehzahl des Lüfters (16) elektrisch verbunden ist und mit einem BIOS der Hauptplatine (8) des Computersystems (1) eine vorbestimmte Lüfterkennlinie hinterlegt ist, in Abhängigkeit derer eine Drehzahl des Lüfters derart gewählt wird, dass im Inneren des Gehäuses (2) wenigstens ein leichter Überdruck vorliegt.
  8. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Herstellen einer Partikeldichtheit des Gehäuses (2) wenigstens eine Blende (6) oder Abdeckung an wenigstens einer Außenseite des Gehäuses (2) angeordnet ist, welche wenigstens eine Gehäuseöffnung (4) der Außenseite abdeckt.
  9. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Herstellen einer Partikeldichtheit des Gehäuses (2) wenigstens eine Folie an wenigstens einer Außenseite des Gehäuses (2) angeordnet ist, welche wenigstens eine Gehäuseöffnung (4) der Außenseite abdeckt.
  10. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Luftauslass (10) und/oder der weitere Luftauslass (11) wenigstens einen weiteren Filter aufweist.
  11. Kühlanordnung (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Filter (17) des Lufteinlasses (9) und/oder der weitere Filter ein feinmaschiges Drahtgewebe und/oder ein Vliesmaterial aufweisen.
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