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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau einer Wärmeableitung
in einem Rechner-Hauptrahmen, insbesondere damit im Zusammenhang
stehende Ausführungsformen
mit demselben Hauptrahmen, die sich jedoch dadurch unterscheiden,
daß an verschiedenen
Standorten verschiedene Hauptplatinen sind und sich auch die zentrale
Rechnereinheit (CPU) an einem verschiedenen Ort befindet, wobei das
Problem der Rückströmung der
Abwärme
noch immer wirksam vermieden und die Eingangstemperatur der Luft
noch immer deutlich reduziert werden kann.
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In
Rechnern sind herkömmliche
Kühlkörper über einer
CPU installiert, mit denen die während
des Betriebes vom CPU-Chip erzeugte Abwärme abgeleitet wird. Mit dem
Kühlkörper wird
eine Konvektion der Luft bewirkt, während die Abwärme auf
den Wärmeableitrippen,
die zur Aufnahme der Abwärme
von der Wärmequelle
dienen, durch die Luftkonvektion abgeleitet wird (entweder durch
Absaugen oder Blasen der Luft – je
nach dem im Inneren des Rechners dafür zur Verfügung stehenden Raum sowie den
Anforderungen des Designs), um die Temperatur der CPU zu reduzieren.
Während
praktischer Tests des Aufbaus für
die Wärmeableitung
weist das Eingangsende des Lüfters
jedoch noch immer eine Temperatur von 46 bis 47°C auf, was die Wirksamkeit der
Wärmeableitung
beeinträchtigt.
Da die Leistungsfähigkeit der
herkömmlichen
Art und Weise der Wärmeableitung
die Anforderungen bei hohen Betriebsgeschwindigkeiten und bei höheren Stromaufnahmen
heutzutage nicht erfüllen
kann, muß die
Abwärme
durch direktes Einleiten von kühler
Luft von außen
zum Kühlkörper der
CPU für
eine bessere Kühleffizienz
abgeleitet werden, was in der Industrie gegenwärtig auch stark angestrebt
wird. Eine Luftleitmaske muß auf dem
Außengehäuse der
Hauptplatine installiert und angebracht werden, um die Abwärme mit
der oben genannten Methode ableiten zu können. Hier kommt jedoch das
Problem hinzu, daß mit
der über
dem Hauptrahmen montierten Luftleitmaske die Temperatur der Luft
zum Kühlkörper nicht
wirksam reduziert werden kann, da die CPU sich an verschiedenen Standorten
auf der Hauptplatine befindet. Dieses Problem führt häufig dazu, daß die warme
Luft zurück in
den Hauptrahmen strömt.
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Zum
Lösen des
Problems, welches durch den Aufbau der Wärmeableitung einer CPU dargestellt
wird, wird eine verbessert ausgeführte Luftleitmaske der Wärmeableitung
vorgeschlagen, welche ein direktes und universelles Design aufweist
und mit der daher die Temperatur innerhalb des Rechner-Hauptrahmens
wirksam reduziert werden kann.
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Das
Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer
Ausführungsform,
mit der das Problem behoben wird, welches im Zusammenhang mit einem
Verändern
des Standorts der CPU auf unterschiedlichen Hauptplatinen steht,
während
der Standort der Wärmeableitöffnung für das Einlassen
der Luft im Hauptrahmen unverändert bleibt.
Mit der Kombination des Wärmeableitmoduls und
der CPU kann die kühlere
Luft auf dem Hauptrahmen noch immer wirksam in das Geräteinnere
gebracht werden, wobei eine Rückströmung der
Abwärme
zur Hauptplatine verhindert werden kann. Auf diese Weise kann die
Temperatur beim Eingang zum Wärmeableitmodul
niedrig gehalten werden. Ist außerdem
die mit der Luftleitmaske abgedeckte Fläche der Wärmeableitöffnung größer als die Eingangsfläche des
Wärmeablei tungslüfters, können die
Geschwindigkeit der Luftströmung
und der Luftwiderstand reduziert werden, wodurch die Leistung des Wärmeableitungslüfters wiederum
verbessert und schließlich
die Temperatur der CPU wirksam verringert wird.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung
eines universellen Aufbaus einer Wärmeableitung, die ebenfalls
bei einem Wechseln der Hauptplatine angewendet werden kann, ohne
daß für eine einzige
Anwendung gleich mehrere Gußformen
entwickelt und eingesetzt werden müssen, so daß die Herstellkosten und der
Zeitaufwand bei der Herstellung wirksam verringert werden.
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Die
Erfindung wird im folgenden weiter anhand von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung erläutert.
In dieser zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
eines ersten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2 eine perspektivische auseinandergezogene
Ansicht des Aufbaus von 1,
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3 eine Schnittansicht des
Aufbaus von 1 mit einer
Wärmeableitung
und einem Kühlkörper,
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4 eine Darstellung, die
zeigt, daß die Wärmeableitöffnungen
im Hauptrahmengehäuse
mit der Luftleitmaske abgedeckt sind, auch wenn die CPU an einem
anderen Standort montiert ist,
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5 eine zweite Schnittansicht
eines Aufbaus, der mit der Wärmeableitung
und dem Kühlkörper ausgestattet
ist,
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6 eine Darstellung, die
zeigt, daß die Luftleitmaske
räumlich
mit den Wärmeableitöffnungen
im Hauptrahmengehäuse
in Verbindung gebracht werden kann, auch wenn die CPU an einem anderen
Standort montiert ist,
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7 eine perspektivische Ansicht
eines zweiten Ausführungsbeispiels
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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8 eine Schnittansicht des
Aufbaus von 7, der mit
einer eingebauten Wärmeableitung und
einem eingebauten Kühlkörper versehen
ist, und
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9 das Abdecken durch die
auf dem Hauptrahmen installierte Luftleitmaske, wenn die CPU an
einem anderen Standort eingebaut wurde.
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Die
detailliert dargestellten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im folgenden im Zusammenhang mit
der Zeichnung beschrieben:
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Wie
in 1 bis 3 gezeigt ist, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung eine CPU 6 über
einer Hauptplatine 5 innerhalb eines Rechner-Hauptrahmens
installiert. Auf der CPU 6 ist ein Wärmeableitmodul 1 installiert,
welches aus Wärmeableitrippen 11 und
einem Lüfter 12 aufgebaut
ist. Die Wärmeableitrippen 11 sind
in direktem Kontakt mit der CPU 6, damit die von der CPU 6 während des
Betriebs erzeugte Abwärme
abgeleitet werden kann. Der obere Teil der hohen und vorstehenden
Seite des Körpers 111 auf
beiden Seiten der Wärmeableitrippen 11 weist
eine offene Schlitzöffnung 112 auf,
in der ein Lüfter 12 installiert
ist.
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Über dem
Lüfter 12 ist
weiter eine Luftleitmaske 3 installiert, die vorne ein
Luftleitende 31 und hinten ein Verbundende 32 aufweist,
wobei der Durchmesser des Luftleitendes 31 größer als
der des Verbundendes 32 sein kann, um einen kegelförmigen Körper zu
bilden. Der Durchmesser der beiden Enden kann auch gleich ausgeführt sein.
Auch weitere beliebige Kombinationsformen sind möglich. Der Umfang des Verbundendes 32 ist
mit durchgehenden Löchern 33 versehen.
Die Luftleitmaske 3 und der Lüfter 12 können mit
einem Verriegelungsteil 7 in der offenen Schlitzöffnung 112 der
Wärmeableitrippen 11 befestigt
werden, indem sie durch die durchgehenden Löcher 121 im Lüfter 12 eingesetzt
werden. Das mit der Wärmeableitrippe 11 und
dem Lüfter 12 gebildete
Wärmeableitmodul 1 kann
daher eng zusammen mit der Luftleitmaske 3 angeordnet werden.
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Das
oben genannte Wärmeableitmodul 1 befindet
sich auf der Seite des Hauptrahmengehäuses 4, und da die
Hauptplatine 5 innerhalb des Hauptrahmens von üblichen
Rechnern auf einer Seite des Hauptrahmengehäuses 4 montiert ist,
ist die CPU 6 ebenfalls – wie die Hauptplatine 5 – senkrecht
eingebaut. Mehrere Wärmeableitöffnungen 41,
die dem Standort der CPU 6 entsprechen, sind im Hauptrahmengehäuse 4 vorgesehen.
Beim Kombinieren der Luftleitmaske 3 im Wärmeableitmodul 1 kann
das Luftleitende 31 auf der Luftleitmaske 3 daher
räumlich
mit diesen Wärmeableitöffnungen 41 in
Verbindung gebracht werden. Während
des Betriebes des Lüfters 2 wird
die kühle
Luft von außen
zur Luftleitmaske 3 geführt,
um die Wärmeableitrippe 1,
die die während
des Betriebes der CPU erzeugte Abwärme aufgenommen hat, abzukühlen.
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Obwohl
zwischen der Luftleitmaske 3 und dem Hauptrahmengehäuse 4 noch
immer eine Lücke vorhanden
ist (siehe 3), ist der
Rückfluß der Abwärme noch
immer eingeschränkt,
da zwischen der Wärmeableitöffnung 41 und
dem Wärmeableitmodul 1 ein
gewisser Abstand vorhanden ist. Daher nimmt die Strömung der
Abwärme
keinen Einfluß auf
das Einströmen
der kühlen
Luft.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt ist, wird der Standort
der auf der Hauptplatine 5 montierten CPU 6 entsprechend
verändert,
wenn das Hauptrahmengehäuse 4 zusammen
mit verschiedenen Hauptplatinen 5 verwendet wird. Wird
daher der Standort der Luftleitmaske 3 entsprechend der
CPU 6 verändert, kann
sie räumlich
noch immer mit den Wärmeableitöffnungen 41 im
Hauptrahmengehäuse 4 in
Verbindung gebracht werden, damit die kühle Luft für die Wärmeableitung noch immer in
den Hauptrahmen ge führt
wird und die Abwärme
innerhalb des Hauptrahmengehäuses 4 nicht
mehr in das Wärmeableitmodul 1,
das über
der CPU 6 installiert ist, zurückströmen kann. Mit der vorliegenden
Erfindung kann daher das Problem bei unterschiedlichen Ausführungen
der Hauptplatinen 5 leicht gelöst werden. Die Wärmeableitöffnungen 41 können innerhalb
der Luftleitmaske 3 allesamt abgedeckt werden. Ist zudem die
Fläche
der mit der Luftleitmaske 3 abgedeckten Wärmeableitöffnungen 41 größer als
die Fläche
des Wärmeableitlüfters 12,
können
sowohl die Geschwindigkeit der Luftströmung als auch der Luftwiderstand erwartungsgemäß verringert
und die Leistung des Wärmeableitlüfters 12 verbessert
werden, wobei die kühle
Luft in den Hauptrahmen eingesogen wird, um die Temperatur der CPU 6 wirksam
zu reduzieren.
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Nach
einer wirklichen Prüfung
wurde befunden, daß die
Eingangsstelle unmittelbar vor dem Lüfter 12, der über der
CPU 6 installiert ist, eine Temperatur von 46°C aufweist,
wenn er nicht mit einer Luftleitmaske 3 installiert ist.
Nach einem Installieren einer solchen Luftleitmaske 3 kann
die Temperatur jedoch auf 36,4°C
gesenkt werden. Daher wird mit dem direkt stattfindenden Wärmeaustausch
mit der kühlen
Luft von außen
die hohe Temperatur der CPU 6 deutlich gesenkt.
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Wie
weiter in 5 und 6 gezeigt ist, ist die Fläche der
Wärmeableitöffnungen 41 im
Hauptrahmengehäuse 4 größer als
die des Luftleitendes 31 der Luftleitmaske 3 und
die Schnittfläche
zwischen der Luftleitmaske 3 und den Wärmeableitöffnungen 41 größer als
die der Luftzuführungsöffnung des
Lüfters 12.
Wird daher der Standort der Luftleitmaske 3 in Übereinstimmung
mit dem Verändern
des Standorts der CPU 6 verschoben, kann das Luftleitende 31 räumlich noch
immer mit den Wärmeableitöffnungen 31 wirksam
in Verbindung gebracht werden. Ist die mit der Luftleitmaske 3 abgedeckte
Fläche
der Wärmeableitöffnungen 4 größer als
die des Eingangs des Lüfters 12,
können
sowohl die Geschwindigkeit der Luftströmung als auch der Luftwiderstand
verringert und die Leistung des Wärmeableitlüfters 12 verbessert
werden, wobei die kühle
Luft in den Hauptrahmen eingesogen wird, um die Temperatur der CPU 6 wirksam
zu senken.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
ist in den 7 bis 9 dargestellt, wobei eine
Luftleitmaske 3 an die mehreren Wärmeableitöffnungen 41 im Hauptrahmengehäuse 4 mit
dem Verbundende 32 befestigt und die Wärmeableitrippe 11 im
Wärmeableitmodul 1 über ein
Verriegelungsteil 7 mit der CPU 6 in Berührung kommt
und mit dieser befestigt ist. Wird die Hauptplatine 5 senkrecht
auf einer Seite des Hauptrahmengehäuses 4 montiert, ist auch
die CPU 6 entsprechend senkrecht angeordnet, wobei die
auf dem Hauptrahmengehäuse 4 montierte Luftleitmaske 3 mit
dem Wärmeableitmodul 1 der CPU 6 in
Verbindung gebracht wird. Das über
der CPU 6 montierte Wärmeableitmodul 1 weist
dann je nach der unterschiedlichen Ausführungsform der Hauptplatine 5 eine
unterschiedliche Höhe
auf. Daher variiert auch der Abstand zwischen dem Wärmeableitmodul 1 und
der Luftleitmaske 3 innerhalb des Hauptrahmens 4.
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Um
das Problem eines Zurückströmens der Luft
wegen des gebildeten Zwischenraums zu vermeiden, wodurch die Effizienz
einer Temperatursenkung sowie des Kühleffekts der CPU 6 beeinträchtigt wird,
ist bei der vorliegenden Ausführungsform
ein Leitblech 2 über
dem Lüfter 12 des
Wärmeableitmoduls 1 vorgesehen
und beispielsweise mit dem Wärmeableitmodul 3 verschraubt.
Dabei ist die Fläche dieses
Leitblechs 2 größer als
die des Luftleitendes 31 der Luftleitmaske 3,
um den Widerstand gegen ein Zurückströmen der
Abwärme
deutlich zu erhöhen. Während des
Betriebes des Lüfters 12 wird
die von der Luftleitmaske 3 zugeführte kühle Luft in den Lüfter 2 geführt, um
die Abwärme
von der Abwärmeleitrippe 11 wegzuführen. Da
sich zwischen der Luftleitmaske 3 und dem Lüfter 12 ein
Zwischenraum befindet, wird ein Teil der Abwärme wieder durch den Betrieb
des Lüfters 12 eingesogen.
In diesem Augenblick wird mit dem Leitblech 2 der Widerstand
gegen ein Zurückströmen der
Abwärme
erhöht,
wobei die Menge der wieder eingesogenen Abwärme wegen des vorhandenen Zwischenraums
drastisch reduziert wird. Das heißt, daß ein Zurückströmen der Abwärme wirksam verhindert wird,
da die Einsaugfähigkeit, durch
welche die Abwärme
zurückgezogen
wird, drastisch vermindert wird, wobei ebenfalls ein teilweises
Zurückströmen der
Abwärme,
das durch die Lücke
zwischen der Luftleitmaske und dem Wärmeableitmodul verursacht wird,
größtenteils
verhindert wird.
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Aus
den Erfahrungswerten bei der Prüfung des
Aufbaus gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde der Schluß gezogen,
daß nach
einem Einbau des Aufbaus für
die Wärmeableitung
am Eingang zum Lüfter
der CPU innerhalb des Hauptrahmens die Temperatur bei diesem Eingang
so hoch wie 46,4°C beträgt. Wurden
jedoch eine Luftleitmaske 3 und ein Leitblech 2 vor
dem Wärmeableitmodul 1 installiert, wird
diese Temperatur beim Eingang auf 37,9°C reduziert. Daher kann mit
dem direkten Wärmeaustausch,
der mit der kühlen
Luft von außen
erfolgt, die von der CPU 6 während des Betriebes erzeugte
Abwärme
wirksam reduziert werden.
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Wie
in 8 und 9 gezeigt ist, wird der Standort
der auf der Hauptplatine 5 montierten CPU 6 bei
der Anwendung des Hauptrahmengehäuses 4 zusammen
mit einer unterschiedlichen Hauptplatine 5 entsprechend
verändert.
Wird daher der Standort der Luftleitmaske 3 entsprechend
dem Standort der CPU 6 verändert, kann sie räumlich trotzdem
noch mit den Wärmeableitöffnungen 41 im
Hauptrahmengehäuse 4 in
Verbindung gebracht werden und die kühle Luft kann für die Wärmeableitung
noch immer in den Hauptrahmen geführt werden.
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Laut
der obigen Beschreibung kann mit dem Aufbau der Wärmeableitung
in einem Rechner-Hauptrahmen nach der vorliegenden Erfindung die
erwartete Wirkung zur Eindämmung
einer Rückströmung der
Abwärme
erzielt werden. Weiter läßt sich
diese erfindungsgemäße Ausführungsform
für unterschiedliche
Modelle von Hauptplatinen anwenden. Sie besitzt die universellen
Merkmale und Vorteile der Reduzierung des Kostenaufwands, der Verkürzung der
Herstelldauer und ermöglicht
zudem eine Reduzierung des Kosten- und Zeitaufwands beim Bauen neuer
Modelle usw. Die oben genannten Beispiele stellen lediglich eine
verbesserte Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung dar. Den Fachleuten auf diesem Gebiet
werden geringfügige Modifizierungen
oder Variationen offensichtlich, wobei diese jedoch mit zum Geist
und Umfang der vorliegenden Erfindung gehören sollen.