DE202004001499U1

DE202004001499U1 - Isoliertes Kühlsystem mit Wärmeleitrohr und Adaptersystem

Info

Publication number: DE202004001499U1
Application number: DE200420001499
Authority: DE
Original assignee: Richard Woehr GmbH
Current assignee: Richard Woehr GmbH
Priority date: 2004-02-02
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2014-02-03

Abstract

1 Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten von in elektronischen und/oder elektrischen Komponenten entstehende Wärme mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einem und/oder mehreren ein- und/oder mehrteiligen wärmeaufnehmenden Adaptersystemen und einem und/oder mehreren Wärmeleitrohren sowie einem und/oder mehreren wärmeabgebenden Adaptersystemen und/oder Kühlkörpern besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine und/oder mehrere Seiten der wärmeaufnehmenden Adaptersysteme und/oder die Wärmeleitrohre und/oder eine und/oder mehrere Seiten der wärmeabgebenden Adaptersysteme und/oder mindestens die Seite des Kühlkörper, die zur Gehäuseinnenseite zeigt, wärmetechnisch isoliert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein isoliertes Kühlsystem zum Ableiten von in elektronischen und/oder elektrischen Komponenten entstehende Wärme mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einem und/oder mehreren wärmeaufnehmenden Adaptersystemen und einem und/oder mehreren Wärmeleitrohren sowie einem und/oder mehreren wärmeabgebenden Adaptersystemen und/oder Kühlsystemen besteht, wobei eine und/oder mehrere Seiten der wärmeaufnehmenden Adaptersysteme und/oder die Wärmeleitrohre und/oder eine und/oder mehrere Seiten der wärmeabgebenden Adaptersysteme und/oder mindestens die Seite des Kühlsystems, die zur Gehäuseinnenseite zeigt, wärmetechnisch isoliert.
Viele elektronische Bauelemente, insbesondere CPU-Prozessoren arbeiten in einem begrenzten Temperaturbereich und zeigen Fehlfunktionen, wenn die Temperatur außerhalb des Bereichs liegt. Außerdem erzeugen sie Wärme während ihres Betriebes. Um nun die richtige Betriebstemperatur aufrechtzuerhalten muss die während des Betriebs der elektronischen Bauelemente erzeugte Wärme abgeführt werden.
Zur Kühlung der elektronischen Komponenten sind zahlreiche Kühlkörper aus Aluminium mit und/oder ohne Lüfter vorgeschlagen und entwickelt worden. Nachteilig bei diesen Lösungen ist zum einen der Geräuschpegel sowie die begrenzte Lebensdauer der Lüfter. Außerdem benötigt diese Art der Kühlung einen großen Platzbedarf, ist in ihrer Herstellung sehr teuer und lässt die abgeführte Wärme mittels Konvektion im Gehäuse, so dass weitere Lüfter zur Wärmeabfuhr der entstehenden Wärme aus dem Gehäuse heraus erforderlich sind. Des weiteren sind Kühler mit in den Kühlrippen integrierten Flüssigkeitskühlern und Lüftern bekannt. Nachteilig bei diesen Kühlern ist, dass, dadurch dass der Flüssigkeitskühler eine bestimmte Länge zur einwandfreien Funktion benötigt, diese aber bei den bekannten Kühlern nicht realisierbar, es nicht möglich ist, die kalte Zone des Flüssigkeitskühlers auch kalt zu halten. Denn der Kühlblock des Kühlers wird schnell warm und der Lüfter kühlt die Kühlrippen noch schlechter ab. Die kalte Zone erwärmt sich somit und der gewünschte Effekt bleibt aus. Auch diese Kühler benötigen Lüfter zur Wärmeabfuhr aus dem Gehäuse heraus.
Die meisten Kühlvorrichtungen für Prozessoren basieren auf einem Aluminiumkühlkörper mit Rippen und angeflanschtem Lüfter. Kühlkörper aus Kupfer wären von der Wärmeleitung her wesentlich besser, sie sind jedoch sehr schwer und teuer. Des weiteren sind Kühlkörper aus Aluminium mit Kupferkern, z. B. geschraubte Kupferplatte auf Aluminiumkühlkörper oder Extrusionsprofil aus Aluminium mit Kupfer-Inlet u. a. bekannt, wobei das Kupfer im Innern für eine bessere Wärmeableitung sorgt und das Aluminium für einen guten Übergang an die Luft zuständig ist. Hier sind immer Aluminiumkühlkörper mit Lüftern im Einsatz. Nachteilig ist auch hier der Einsatz von Lüftern.
Des weiteren ist eine Vielzahl von Kühlvorrichtungen bekannt. So ist in DE 201 12 851 U1 ein Kühlaggregat für eine Zentraleinheit beschrieben, indem ein Rahmen und ein Sitz miteinander verbunden sind, zwischen denen ein Kühlrippensatz angeordnet ist und der auf den Prozessor gepresst wird und einen Lüfter integriert hat. Nachteilig bei diesem System ist, dass die Wärme nur mittels des Lüfters abtransportiert wird. Außerdem ist es für Prozessoren hoher Leistung nicht ausreichend.
In DE 199 44 550 A1 ist ein Kühlsystem beschrieben, das aus einer Heat-Pipe mit einem Kühlkörper besteht. Über eine Isolierung der Heat-Pipe, sowie über die Adaptersysteme ist nichts geschrieben. Nachteilig bei diesem System ist, dass die nicht isolierte Heat-Pipe sowie deren Adaptersysteme den Innenraum des Gehäuses aufheizen, da sie wesentlich wärmer als der Innenraum des Gehäuses sind. Außerdem gibt der nicht isolierte Kühlkörper eine bestimmte Wärmemenge in das Gehäuseinnere ab und heizt so dass Gehäuses auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein isoliertes Kühlsystem mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen mit einer Grundeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, das die in elektrischen und/oder elektronischen Komponenten und/oder Prozessoren entstehende Wärme optimal ohne Lüfter und ohne Abgabe von Wärme ins Gehäuseinnere zum Kühlkörper leitet und das in seiner Herstellung preiswert ist und kein hohes Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist also vorgesehen, dass ein wärmeaufnehmendes Adaptersystem aus Kupfer und/oder deren Legierungen und/oder aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten die im Bauteil entstehende Wärme aufnimmt, sie mittels Wärmeleitrohre zum Kühlkörper leitet, wobei das wärmeabgebende Ende der Wärmeleitrohre direkt im Kühlkörper integriert ist und/oder mittels eines Adaptersystems am Kühlkörper befestigt ist, wobei das Adaptersystem aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten ist und eine und/oder mehrere Seiten der Adaptersysteme und die Wärmeleitrohre und/oder die zum Gehäuseinneren zeigende Seite des Kühlkörpers wärmetechnisch isoliert sind.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung weist als Isolierung ein Einschäumen der Teile in Polyurethanschaum auf.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung weist ein- und/oder mehrteilige Adaptersysteme zur Aufnahme der wärmeaufnehmenden Enden der Wärmeleitrohre auf, wobei die Größe des Adaptersystems des Prozessors und/oder der Oberfläche des elektrischen und/oder elektronischen Bauteils angepasst ist und gleich groß und/oder größer als der Prozessor ist und mit und/oder ohne integrierte Kühlrippen und/oder aufgesetzte Kühllamellen ausgestattet ist eine und/oder mehrere Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen aufweist, in die das wärmeaufnehmende Ende des und/oder der Wärmeleitrohre befestigt ist, wobei die Durchgangs- und/oder Sacklochbohrungen parallel und/oder rechtwinklig und/oder in einem bestimmten Winkel zur Prozessoroberfläche angeordnet sind.
Eine Weiterentwicklung sieht vor, dass die Trennung der wärmeaufnehmenden Platte in der Bohrungsmitte horizontal und/oder vertikal erfolgt, und dass die mehrteilige wärmeaufnehmende Platte mittels eines mechanischen Befestigungssystem und/oder Kleben an der Grundplatte und/oder am Prozessor und/oder am Sockel des Prozessors befestigt ist, so dass die glatte Unterseite der wärmeaufnehmenden Platte direkt und spaltfrei auf der Oberfläche des Prozessors aufliegt. Alle Seiten, bis auf die am Prozessor aufliegende Seite der wärmeaufnehmenden Platte sind isoliert.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, dass der Kühlkörper außerhalb des Gehäuses angeordnet ist und/oder an der Gehäuseaußenwand auf Distanz befestigt ist. Dabei ist es äußerst günstig, wenn der Kühlkörper aus zwei zusammengesetzten Kühlkörperprofilen besteht. Dadurch kann das wärmeabgebende Ende des Wärmeleitrohres in einer Durchgangs- und/oder Sacklochbohrung ohne Adaptersystem im Kühlkörpersystem befestigt werden.
Eine bessere Wärmeübertragung wird durch Kühllamellen und/oder Kühlrippen auf der wärmeaufnehmenden Platte erreicht, wobei mehrere Flüssigkeitskühler integriert werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1: Schnitt durch ein isoliertes Kühlsystem mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen
2: Schnitt durch einen doppelseitigen Kühlkörper mit Wärmeleitrohr
In 1 ist ein Schnitt durch isoliertes Kühlsystem mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen dargestellt. Der Prozessor 1 ist auf der Grundplatte 2 in einem Sockel 3 befestigt. Das quaderförmige wärmeaufnehmende Adaptersystem 4 aus Kupfer besteht aus 2 Teilen 10, 11, die vertikal getrennt sind und weist eine glatten Unterseite 5 auf und ist etwas größer als der Prozessor 1 und hat eine und/oder mehrere Sacklochbohrungen 6 für die Wärmeleitrohre 7 integriert, deren Durchmesser so ausgelegt ist, dass das Wärmeleitrohr 7 mittels einer Presspassung durch Verschrauben der beiden Teile 10, 11 befestigt wird und dass das Wärmeleitrohr 7 parallel zur Prozessoroberfläche 8 angeordnet ist. Das wärmeabgebende Ende des Wärmeleitrohres 7 ist mittels eines Adaptersystems 12 am Kühlkörper 13 befestigt. Das wärmeaufnehmende Adaptersystem, die Wärmeleitrohre, das Adaptersystem am Kühlkörper und die zur Gehäuseinnenseite zeigende Seite des Kühlkörpers ist mit einer Isolierung 14 versehen.
In 2 ist ein Schnitt durch einen doppelseitigen Kühlkörper mit Wärmeleitrohr dargestellt. Der doppelseitige Kühlkörper 15 besteht aus zwei Kühlkörpern 16, die miteinander verbunden sind. In Sacklochbohrungen 17 sind die wärmeabgebenden Ende der Wärmeleitrohre 7 integriert. Der Kühlkörper ist auf der Gehäuseaußenseite 18 angebracht. Das Wärmeleitrohr 7 ist mittels Polyurethanschaum 19 eingeschäumt und isoliert.

Claims

1 Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten von in elektronischen und/oder elektrischen Komponenten entstehende Wärme mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen mit einer Grundeinrichtung, die mindestens aus einem und/oder mehreren ein- und/oder mehrteiligen wärmeaufnehmenden Adaptersystemen und einem und/oder mehreren Wärmeleitrohren sowie einem und/oder mehreren wärmeabgebenden Adaptersystemen und/oder Kühlkörpern besteht, dadurch gekennzeichnet, dass eine und/oder mehrere Seiten der wärmeaufnehmenden Adaptersysteme und/oder die Wärmeleitrohre und/oder eine und/oder mehrere Seiten der wärmeabgebenden Adaptersysteme und/oder mindestens die Seite des Kühlkörper, die zur Gehäuseinnenseite zeigt, wärmetechnisch isoliert.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung aus Isoliermatten und Isolierschläuchen besteht.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierung als Polyurethanschaumisolierung ausgeführt ist.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper auf Distanz zur Gehäuseaußenseite befestigt ist und somit nicht isoliert ist.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper aus zwei Kühlkörperteilen besteht und kein Adaptersystem zur Aufnahme der wärmeabgebenden Enden der Wärmeleitrohre erforderlich ist.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitrohre in Bohrungen zwischen den Kühlkörpern integriert sind.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Adaptersysteme aus einem Material mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten hergestellt sind.

Isoliertes Kühlsystem zum Ableiten mit Wärmeleitrohr und Adaptersystemen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Wärmeleitrohre Heat-Pipes zum Einsatz kommen.