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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung, insbesondere für ein Computersystem, umfassend wenigstens einen Lüfter zum Erzeugen eines Kühlluftstroms und ein Luftleitelement. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Luftleithaube umfassend ein Luftleitelement.
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Kühlanordnungen mit Luftleitelementen und wenigstens einem Lüfter zum Erzeugen eines Kühlluftstroms sind bekannt. In derartigen Kühlanordnungen werden die Luftleitelemente dazu verwendet, den von dem wenigstens einen Lüfter erzeugten Kühlluftstrom in eine gewünschte Richtung zu leiten. Auf diese Weise gelangt der Kühlluftstrom gezielt zu Komponenten, die gekühlt werden sollen. Ebenfalls bekannt sind Luftleithauben mit derartigen Luftleitelementen.
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Aus der
US 2014/0133086 A1 ist ein elektronisches Gerät mit einem Motherboard und auf dem Motherboard angeordneter Heizmodule bekannt. An einem vorderen Ende des Motherboards sind zwei übereinander gestapelte elektronische Bauteile angeordnet. An einem hinteren Ende des Motherboards sind eine Luftleithaube und ein Lüftermodul angeordnet, die in Richtung der Heizmodule und des oberen elektronischen Bauteils ausgerichtet sind. Die Luftleithaube weist eine Trennplatte auf, sodass ein unterer und ein oberer Kanal für jeweils einen Luftstrom gebildet werden. Die Luftleithaube leitet einen ersten Luftstrom entlang der Heizmodule durch den unteren Kanal und einen zweiten Luftstrom zu dem oberen elektronischen Bauteil durch den oberen Kanal, ohne dass der zweite Luftstrom die Heizmodule passiert.
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Aus der
US 2012/0134113 A1 ist eine Kühlanordnung mit einem Lüfter und einer Luftleithaube bekannt. Die Luftleithaube weist einen ersten Kanal für einen Luftfluss und einen zweiten Kanal für einen Luftfluss auf. Der erste Kanal weist einen ersten Eingang und einen ersten Ausgang auf, der zweite Kanal weist einen zweiten Eingang und einen zweiten Ausgang auf. Der erste Eingang und der zweite Eingang schließen beide an den Lüfter an.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kühlanordnung und Luftleithaube zu beschreiben.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine eingangs beschriebene Kühlanordnung gelöst. Die Kühlanordnung umfasst des Weiteren wenigstens ein in einem ersten Bereich angeordnetes erstes zu kühlendes Element und wenigstens ein in einem zweiten Bereich angeordnetes zweites zu kühlendes Element. Das Luftleitelement weist einen innenliegenden, zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich angeordneten Isolationskanal auf und ist derart ausgestaltet, den Kühlluftstrom in einen ersten Luftstrom durch den ersten Bereich und einen zweiten Luftstrom durch den zweiten Bereich aufzuteilen. Der Isolationskanal isoliert zumindest teilweise den ersten Luftstrom von dem zweiten Luftstrom. Der zweite Bereich ist, bezogen auf den ersten Luftstrom, stromabwärts hinter dem ersten Bereich angeordnet. Ein dritter Bereich ist benachbart zu dem ersten Bereich angeordnet. Der zweite Luftstrom verläuft durch den dritten Bereich in den zweiten Bereich. Ein Vorteil einer derartigen Kühlanordnung liegt darin, dass ein Durchströmen des ersten Luftstroms in den zweiten Bereich beziehungsweise des zweiten Luftstroms in den ersten Bereich zumindest teilweise durch den Isolationskanal verhindert wird. Ein solches Durchströmen wird durch den Isolationskanal insbesondere dann vermindert, wenn zwischen dem Luftleitelement und einer Systemplatine, auf der ein solches Luftleitelement angeordnet ist, undichte Stellen existieren.
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In wenigstens einer Ausgestaltung der Erfindung isoliert das Luftleitelement zumindest teilweise eine erwärmte Abluft des wenigstens einen ersten zu kühlenden Elements von einer Kühlluft für das wenigstens eine bezogen auf den ersten Luftstrom stromabwärts angeordnete zweite zu kühlende Element. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass eine Erwärmung des Luftleitelements durch die erwärmte Abluft des wenigstens einen ersten zu kühlenden Elements zumindest teilweise von dem Isolationskanal aufgehalten wird. Auf diese Weise wird die Wärme der erwärmten Abluft nicht wesentlich über das Luftleitelement auf die Kühlluft für das wenigstens eine zweite zu kühlende Element übertragen.
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In wenigstens einer Ausgestaltung verläuft durch den Isolationskanal ein dritter Luftstrom. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass der dritte Luftstrom das Luftleitelement aktiv kühlt.
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In wenigstens einer Ausgestaltung der Erfindung nimmt eine Breite des Isolationskanals in Richtung des dritten Luftstroms ab. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung ist es, dass ein Luftdruck in dem Isolationskanal erhöht wird. Auf diese Weise wird ein Durchströmen des ersten Luftstroms in den zweiten Bereich beziehungsweise des zweiten Luftstroms in den ersten Bereich, insbesondere an beispielsweise undichten Stellen des Luftleitelements, zusätzlich unterbunden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe durch eine Luftleithaube mit einem Luftleitelement gelöst. Die Luftleithaube umfasst des Weiteren einen Eingangsbereich für einen Kühlluftstrom, einen ersten Hohlraum zum Führen eines ersten Luftstroms und einen zweiten Hohlraum zum Führen eines zweiten Luftstroms. Der erste Hohlraum und der zweite Hohlraum ist mit dem Eingangsbereich verbunden. Das Luftleitelement ist zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Hohlraum angeordnet und mit einem innenliegenden Isolationskanal ausgestaltet. Der zweite Hohlraum weist einen ersten Kanalbereich und einen zweiten Kanalbereich auf. Der erste Kanalbereich liegt benachbart zu dem ersten Hohlraum und stellt einen Übergang von dem Eingangsbereich zu dem zweiten Kanalbereich dar. Der zweite Kanalbereich liegt auf einer dem Eingangsbereich abgewandten Seite des ersten Hohlraums, hinter dem ersten Hohlraum und der Isolationskanal ist zwischen dem ersten Hohlraum und dem zweiten Kanalbereich angeordnet.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den angehängten Ansprüchen sowie den nachfolgenden Beschreibungen von Ausführungsbeispielen offenbart. Die Ausführungsbeispiele werden anhand der angehängten Figuren beschrieben. In den Figuren werden für Elemente mit im Wesentlichen gleicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet, diese Elemente müssen jedoch nicht in allen Einzelheiten identisch sein.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht einer Kühlanordnung gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung,
- 2 einen Teil einer Luftleithaube gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Kühlanordnung 1 für ein Computersystem 2 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung. In diesem Fall handelt es sich bei dem Computersystem 2 um einen sogenannten Rackserver. Auf einer Eingangsseite D der Kühlanordnung 1 befinden sich vier Systemlüfter 3. Die Systemlüfter 3 erzeugen einen Kühlluftstrom in Richtung eines Pfeils A. Der Kühlluftstrom in Richtung des Pfeils A wird dazu verwendet, wärmeerzeugende Bauteile des Computersystems 2 zu kühlen.
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In der Kühlanordnung 1 wird der Kühlluftstrom von einer als Luftleitelement dienenden Wand 4 an der Eingangsseite D in zwei Luftströme aufgeteilt. Einen ersten Luftstrom in Richtung eines Pfeils B und einen zweiten Luftstrom in Richtung eines Pfeils C. Die Wand 4 verläuft parallel zur Strömungsrichtung des Kühlluftstroms in Richtung des Pfeils A.
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Der erste Luftstrom in Richtung des Pfeils B dient dazu, einen Prozessor 5 in einem ersten Bereich X zu kühlen. Dieser erste Bereich X befindet sich auf einer ersten Seite der Wand 4. Die Luft des ersten Luftstroms wird durch den Prozessor 5 erwärmt und verlässt den ersten Bereich X als erwärmte Abluft in Richtung eines Pfeils B'.
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Der zweite Luftstrom wird so geleitet, dass er ein Netzteil 6 in einem zweiten Bereich Y kühlt. Der zweite Bereich Y befindet sich in Richtung der Pfeile A, B und B' stromabwärts hinter dem ersten Bereich X. Die erwärmte Abluft des Prozessors 5 ist zu warm, um das Netzteil 6 ausreichend zu kühlen. Eine Leistungsfähigkeit des Netzteils 6 hängt signifikant von der Temperatur des Netzteils 6 ab. Somit ist eine ausreichende Kühlung des Netzteils 6 ein wichtiger Faktor für eine Leistungsfähigkeit und einen Stromverbrauch des Computersystems 2.
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Um die erwärmte Abluft in Richtung des Pfeils B' von dem zweiten Luftstrom zur Kühlung des Netzteils 6 zu trennen, ist zwischen dem ersten Bereich X und dem zweiten Bereich Y eine Doppelwand 7 angeordnet. Die Doppelwand 7 bildet einen Hohlraum aus, der als Isolationskanal 9 dient. Eine dem ersten Bereich X zugewandte Wand der Doppelwand 7 erstreckt sich bis zur Eingangsseite D und geht in die Wand 4 über, die den Kühlluftstrom in den ersten und den zweiten Luftstrom aufteilt. Die Doppelwand 7 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel nicht parallel zur Richtung des Pfeils A. Die Doppelwand 7 ist gegenüber der Wand 4 in Richtung des ersten Bereichs X abgewinkelt, da der zweite Bereich Y in Richtung des Pfeils A hinter dem ersten Bereich X liegt.
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Der zweite Luftstrom passiert einen dritten Bereich Z um in den zweiten Bereich Y zu gelangen. Der dritte Bereich Z liegt in Richtung des Kühlluftstroms seitlich benachbart zu dem ersten Bereich X. Die Wand 4 trennt den ersten Bereich X von dem dritten Bereich Z. In dem dritten Bereich Z befinden sich in diesem Ausführungsbeispiel Speichermodule 8, die ebenfalls von dem zweiten Luftstrom in Richtung des Pfeils C gekühlt werden. Die Speichermodule 8 erzeugen jedoch weniger Wärme als der Prozessor 5, sodass eine von den Speichermodulen 8 erwärmte Abluft kühl genug ist, das Netzteil 6 zu kühlen.
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Der Isolationskanal 9 dient dazu, ein Durchströmen der auf die Doppelwand 7 treffenden erwärmten Abluft des Prozessors 5 in den zweiten Bereich Y zu verhindern. Der Isolationskanal 9 dient außerdem als Wärmedämmung zwischen dem ersten zu kühlenden Bereich X und dem zweiten zu kühlenden Bereich Y. Diese Wärmedämmung mindert eine Wärmeübertragung von dem ersten Bereich X in den zweiten Bereich Y über die Doppelwand 7 selbst. Die Doppelwand 7 wird aktiv gekühlt, indem ein dritter Luftstrom durch den Isolationskanal 9 verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel wird der dritte Luftstrom von dem zweiten Luftstrom abgezweigt, nachdem der zweite Luftstrom die Speichermodule 8 gekühlt hat.
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Eine Breite des Isolationskanals 9 in der Doppelwand 7 nimmt in Richtung des dritten Luftstroms ab. Dies bewirkt einen erhöhten Luftdruck in dem Isolationskanal 9, was zusätzlich ein Durchströmen des ersten Luftstroms in den zweiten Bereich verhindert. Ein solches Durchströmen des ersten Luftstroms in den zweiten Bereich tritt insbesondere dann auf, wenn das Luftleitelement und die zu kühlenden Elemente 5, 6 und 8 auf einer unebenen Platine angeordnet sind. Durch undichte Stellen zwischen der Platine und dem Luftleitelement kann die erwärmte Abluft in Richtung des Pfeils B' ohne Isolationskanal 9 auf den zweiten Bereich Y übergreifen.
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Bezogen auf die Richtung des Pfeils A liegt seitlich benachbart zu dem Netzteil 6, stromabwärts hinter dem dritten Bereich Z, ein weiteres Netzteil 6', welches beispielsweise eine redundante Stromversorgung des Computersystems 1 ermöglicht. Das weitere Netzteil 6' saugt in diesem Ausführungsbeispiel außerhalb der Bereiche X, Y, Z Luft zur Kühlung an.
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2 zeigt einen Teil einer Luftleithaube 10 gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, wie sie beispielsweise für eine Kühlanordnung 1 gemäß 1 verwendet werden kann. 2 zeigt die Luftleithaube 10 von unten. Wird die Luftleithaube 10 aus 2 in einem Computersystem auf einer Systemplatine montiert, so zeigt die sichtbare Seite der Luftleithaube 10 zu der Systemplatine, auf der die zu kühlenden Komponenten 5 und 8 montiert sind.
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Die Luftleithaube 10 weist an einer Seite einen Eingangsbereich E auf. An einem äußeren Rand des Eingangsbereichs E weist die Luftleithaube 10 Befestigungshaken 11 auf, mit denen die Luftleithaube 10 an einer Systemlüfterbrücke eines Computersystems befestigt werden kann. Der Eingangsbereich E dient als Eingang für einen Kühlluftstrom.
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An den Eingangsbereich E schließen sich ein erster Hohlraum H und ein zweiter Hohlraum K an. Die Hohlräume H, K sind durch ein Luftleitelement voneinander getrennt. Der zweite Hohlraum K weist einen ersten Kanalbereich S und einen zweiten Kanalbereich T auf. Der erste Kanalbereich S liegt benachbart zu dem ersten Hohlraum H und ist so ausgestaltet, dass ein erster Luftstrom durch den ersten Hohlraum H parallel zu einem zweiten Luftstrom durch den ersten Kanalbereich S verläuft. Der zweite Kanalbereich T liegt auf einer dem Eingangsbereich E abgewandten Seite des ersten Hohlraums H, hinter dem ersten Hohlraum H. Der zweite Kanalbereich ist ferner so angeordnet, dass der zweite Luftstrom durch den zweiten Hohlraum K in dem zweiten Kanalbereich T gegenüber dem ersten Kanalbereich S in etwa um 70° in Richtung des ersten Hohlraums H abgewinkelt ist.
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Zwischen dem ersten Hohlraum H und dem zweiten Kanalbereich T des zweiten Hohlraums K ist das Luftleitelement als Doppelwand 7 ausgestaltet, sodass ein Isolationskanal 9 den ersten Hohlraum H von dem zweiten Kanalbereich T trennt. Zwischen dem ersten Kanalbereich S und dem ersten Hohlraum H ist das Luftleitelement als einfache Wand 4 ausgestaltet.
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Das Luftleitelement erstreckt sich an einem dem Isolationskanal 9 abgewandten Ende der einfachen Wand 4 bis zu dem Eingangsbereich E der Luftleithaube 10. Das Luftleitelement trennt den Eingangsbereich E teilweise von dem ersten Kanalbereich S. Zwischen dem Eingangsbereich E und dem ersten Kanalbereich S ist das Luftleitelement als halbhohe Wand 12 ausgestaltet, sodass das Luftleitelement in diesem Bereich nur einen Teil des Kühlluftstroms aus dem Eingangsbereich E in den zweiten Hohlraum K einströmen lässt. Ein Großteil des Kühlluftstroms wird von der halbhohen Wand 12 in den ersten Hohlraum H geleitet. Halbhohe Wand 12, einfache Wand 4 und die dem ersten Hohlraum H zugewandte Wand der Doppelwand 7 gehen in diesem Ausführungsbeispiel ineinander über und stellen ein durchgängiges Luftleitelement dar.
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Die Wand des Isolationskanals 9, die dem zweiten Kanalbereich T zugewandt ist, weist in diesem Ausführungsbeispiel Aussparungen 13 auf. Diese Aussparungen 13 sind so angeordnet, dass Bauelemente wie beispielsweise Transistoren auf der Systemplatine, über der die Luftleithaube 10 angebracht wird, Platz finden. Die Luftleithaube 10 wird so auf einer Systemplatine eines Computersystems 1 entsprechend 1 angebracht, dass in dem ersten Hohlraum H beispielsweise ein Prozessor auf der Platine angebracht ist, in dem ersten Kanalbereich S des zweiten Hohlraums K Speichermodule angebracht sind und an einen Ausgangsbereich R des zweiten Kanalbereichs T ein Netzteil anschließt.
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In dieser Ausgestaltung weist die Luftleithaube 10 eine Höhe von knapp weniger als einer Höheneinheit auf, sodass die Luftleithaube 10 in einem Computersystem mit einer Höhe von insgesamt einer Höheneinheit verwendet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlanordnung
- 2
- Computersystem
- 3
- Systemlüfter
- 4
- Wand
- 5
- Prozessor
- 6, 6'
- Netzteil
- 7
- Doppelwand
- 8
- Speichermodul
- 9
- Isolationskanal
- 10
- Luftleithaube
- 11
- Befestigungshaken
- 12
- halbhohe Wand
- 13
- Aussparung
- X
- erster Bereich
- Y
- zweiter Bereich
- Z
- dritter Bereich
- D
- Eingangsseite
- E
- Eingangsbereich
- H
- erster Hohlraum
- K
- zweiter Hohlraum
- S
- erster Kanalbereich
- T
- zweiter Kanalbereich
- R
- Ausgangsbereich
- A, B, B', C,
- Pfeil
