DE202005003339U1

DE202005003339U1 - Liquid cooling heat convection unit, e.g. for computer central processor unit (CPU) etc., having housing with first chamber, liquid drive unit, cooling plate module at housing bottom, second chamber between housing and module with liquid

Info

Publication number: DE202005003339U1
Application number: DE200520003339
Authority: DE
Original assignee: Cooler Master Co Ltd
Current assignee: Chemtron Research LLC
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2015-03-03

Abstract

Liquid cooling heat convection unit comprises housing (1) with first chamber (13), liquid drive unit (2) and cooling plate module (3) at housing bottom. Between housing inner space and cooling plate module is second chamber, containing cooling liquid. Housing locates at leat one liquid inlet (11) and at least one liquid outlet (12) through second chamber for circulating cooling liquid with liquid drive unit working. Periphery of cooling plate module carries fasteners to components to be cooled.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführvorrichtung, insbesondere eine solche, die für Wärme abgebende Bauteile, wie CPUs, verwendet wird.The The invention relates to a liquid cooling heat removal device, especially one that is responsible for Heat releasing Components, such as CPUs, is used.

Computer werden mit immer größerer Leistungsfähigkeit und höherer Rechengeschwindigkeit entwickelt. Neben einer Verbesserung des Funktionsvermögens geht es auch immer um eine Verbesserung des Aussehens sowie des Aufbaus und des Anschlusses der Hauptplatine. Mit Verkleinerung des Formfaktors und einer Vergrößerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit wird es auch immer wichtiger, die Wärmeabführung für die CPU zu verbessern.computer become more and more powerful and higher Computer speed developed. In addition to an improvement in performance goes It is always about an improvement of the appearance and the structure and the connection of the motherboard. With reduction of the form factor and an enlargement of the Processing speed is also becoming more important, the heat dissipation for the CPU to improve.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bekannten Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführsystems 100a. Wie es in dieser Figur dargestellt ist, verfügt das Wärmeabführsystem 100a über eine Wärmeabführstufe 10a, einen Wasserauslass 101a und einen Wassereinlass 102a an den beiden Enden desselben, eine zwischen den Wassereinlass 102a und einen Wasserauslass 201a einer Wasserpumpe 20a geschaltete Leitung 103a und eine zwischen den Wasserauslass 101a und einen Wassereinlass 301a einer Kühlstufe 30a, die aus einer Anzahl von Wärmeabführrippen 303a besteht, geschaltete Leitung 104a. Der Kühlstufe 30a verfügt über einen Wasserauslass 302a, der über eine Leitung 402a mit einem Wassereinlass 401a eines Wasserbehälters 40a verbunden ist. Der Wasserbehälter 40a verfügt über einen mit dem Wassereinlass 202a der Wasserpumpe 20a verbundenen Wasserauslass, um so das Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführsystem 100a zu bilden. Während des Betriebs fördert die Wasserpumpe 20a Kühlwasser für einen Wärmeaustausch zu heißem Wasser an die Wärmeabführstufe 10a. Anschließend strömt heißes Wasser durch die Leitung 104a für einen Wärmeaustausch in kühles Wasser zur Kühlstufe 30a, und das kühle Wasser fließt durch die Leitung 304a zurück zum Wasserbehälter 40a. Die obigen Vorgänge werden für einen zyklischen Wärmeaustausch wiederholt.The 1 shows a perspective view of a known liquid cooling heat removal system 100a , As shown in this figure, the heat dissipation system has 100a via a heat dissipation stage 10a , a water outlet 101 and a water inlet 102 at the two ends of the same, one between the water inlet 102 and a water outlet 201 a water pump 20a switched line 103a and one between the water outlet 101 and a water inlet 301 a cooling stage 30a consisting of a number of heat dissipation ribs 303a exists, switched wire 104a , The cooling stage 30a has a water outlet 302a who has a lead 402a with a water inlet 401 a water tank 40a connected is. The water tank 40a has one with the water inlet 202a the water pump 20a connected to the water outlet, so the liquid cooling heat removal system 100a to build. During operation, the water pump promotes 20a Cooling water for heat exchange with hot water to the heat removal stage 10a , Then hot water flows through the pipe 104a for a heat exchange in cool water to the cooling stage 30a and the cool water flows through the pipe 304a back to the water tank 40a , The above operations are repeated for a cyclic heat exchange.

Jedoch besteht das oben beschriebene herkömmliche Wärmeabführsystem 100a aus der Wärmeabführstufe 10a, der Wasserpumpe 20a, der Kühlstufe 30a sowie dem Wasserbehälter 40a und den Leitungen 103a, 104, 304a und 402a, die die Verbindung zwischen diesen Bauteilen herstellen, die alle gesondert sind. So ist das bekannte Wärmeabführsystem 100a voluminös und schwierig zusammenzubauen. Dies steht dem Trend eines kompakten Aufbaus von Computern entgegen.However, the conventional heat dissipation system described above exists 100a from the heat removal stage 10a , the water pump 20a , the cooling stage 30a as well as the water tank 40a and the wires 103a . 104 . 304a and 402a that make the connection between these components, which are all separate. Such is the known heat removal system 100a voluminous and difficult to assemble. This is contrary to the trend of a compact design of computers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführvorrichtung zu schaffen, die kompakt aufgebaut ist und einfach zusammengebaut werden kann.Of the The invention has for its object to provide a liquid cooling heat dissipation device, which is compact and easy to assemble.

Diese Aufgabe ist durch die Wärmeabführvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche. Die erfindungsgemäße Wärmeabführvorrichtung verfügt über eine Flüssigkeits-Antriebseinheit und ein Kühlplattenmodul, die leicht in einem Gehäuse unter Wegfall bisher verwendeter Leitungen integriert werden können. Außerdem werden die Funktionen einer Flüssigkeitspeicherung, einer Umwälzung und eines Wärmetransports realisiert.These Task is through the heat dissipation device according to the claim 1 solved. Advantageous embodiments and developments are the subject dependent Claims. The heat dissipation device according to the invention has a liquid drive unit and a cooling plate module, the light in a housing can be integrated with the elimination of previously used lines. In addition, will the functions of a liquid storage, a revolution and a heat transfer realized.

Vorteilhafterweise ist eine Flüssigkeitskühlungs-Anordnung mit einem Kasten vorhanden, an dessen beiden Seiten ein Flüssigkeitseinlass bzw. ein Flüssigkeitsauslass vorhanden sind. In der Mitte des Kastens sind mehrere Wärmeabführrippen in mehreren Reihen aufeinander geschichtet, wobei zwischen zwei Reihen derselben ein Kanal gebildet ist, der mit dem Flüssigkeitseinlass und dem Flüssigkeitsauslass in Verbindung steht. Wenn das heiße Wasser am Flüssigkeitseinlass durch den Kanal zum Flüssigkeitsauslass strömt, tauscht es mit den Wärmeabführrippen Wärme aus, wodurch es zu kühlem Wasser wird, das dann zum Flüssigkeitsauslass strömt.advantageously, is a liquid cooling arrangement with a box on both sides of which a liquid inlet or a liquid outlet available. In the middle of the box are several heat dissipation ribs layered in several rows, with between two Rows of the same a channel is formed with the liquid inlet and the liquid outlet communicates. When the hot water at the fluid inlet through the channel to the liquid outlet flows, it exchanges with the heat dissipation ribs Heat out, causing it to cool water which then flows to the liquid outlet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.The Invention will now be illustrated by figures embodiments explained in more detail.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bekannten Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführsystems. 1 shows a perspective view of a known liquid cooling heat removal system.

2 zeigt eine Explosionsansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführvorrichtung. 2 shows an exploded view of an embodiment of a liquid cooling heat dissipation device according to the invention.

3 zeigt eine andere Explosionsansicht der Ausführungsform. 3 shows another exploded view of the embodiment.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform, die mit einem Rahmen zusammenzubauen ist. 4 shows a perspective view of the embodiment, which is to assemble with a frame.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht entsprechend der 4, jedoch mit angebautem Rahmen. 5 shows a perspective view according to the 4 , but with attached frame.

6 zeigt eine weitere perspektivische Ansicht der Ausführungsform. 6 shows a further perspective view of the embodiment.

7 zeigt eine Schnittansicht der Ausführungsform. 7 shows a sectional view of the embodiment.

8 zeigt eine weitere Schnittansicht der Ausführungsform. 8th shows a further sectional view of the embodiment.

Gemäß den 2 und 3 wird die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführvorrichtung 100 zur Wärmeabfuhr von einem Wärme abgebenden Bauteil 200 (einer CPU 200) verwendet. Die Wärmeabführvorrichtung 100 ver fügt über ein Gehäuse 1, eine in diesem ausgebildete erste Kammer 13, die zum Anbringen einer Flüssigkeits-Antriebseinheit 2 verwendet wird, ein am Boden des Gehäuses 1 angeordnetes Kühlplattenmodul 3, eine im Innenraum des Gehäuses 1 ausgebildete und mit Kühlflüssigkeit gefüllte zweite Kammer 14, mindestens einen Flüssigkeitseinlass 11 und mindestens einen Flüssigkeitsauslass 12, der für Verbindung mit der zweiten Kammer 14 am Gehäuse 1 ausgebildet ist. Die Kühlflüssigkeit wird umgewälzt, wenn die Flüssigkeits-Antriebseinheit 2 arbeitet.According to the 2 and 3 is the embodiment of a liquid cooling heat dissipation device according to the invention 100 for heat dissipation from a heat-emitting component 200 (a CPU 200 ) used. The heat dissipation device 100 has a housing 1 , a trained in this first chamber 13 for attaching a liquid drive unit 2 is used, one at the bottom of the housing 1 arranged cooling plate module 3 , one in the interior of the housing 1 trained and filled with coolant second chamber 14 , at least one liquid inlet 11 and at least one fluid outlet 12 who is in communication with the second chamber 14 on the housing 1 is trained. The cooling liquid is circulated when the liquid drive unit 2 is working.

Bei der Erfindung verfügt die Flüssigkeits-Antriebseinheit 2 über eine Spulenstufe 21, eine obere Abdeckung 22, eine Laufradstufe 23 sowie eine untere Abdeckung 24 in der ersten Kammer 13. Darüber hinaus ist an der Bodenfläche der unteren Abdeckung 24 entsprechend dem Flüssigkeitseinlass 11 des Gehäuses 1 mindestens ein Kanal 241 ausgebildet, wie es aus der 7 erkennbar ist.In the invention, the liquid drive unit 2 via a coil stage 21 , a top cover 22 , an impeller stage 23 and a lower cover 24 in the first chamber 13 , In addition, at the bottom surface of the lower cover 24 according to the liquid inlet 11 of the housing 1 at least one channel 241 trained as it is from the 7 is recognizable.

Das Kühlplattenmodul 3 verfügt über eine am Boden des Gehäuses 1 angebrachte Bodenplatte 31, eine im Zentrum derselben angebrachte und an der CPU 200 befestigte Wärmeabführplatte 32 sowie mehrere über der Bodenplatte 31 angebrachte Wärmeabführrippen 33. Zwischen dem Boden des Gehäuses 1 und der Bodenplatte 31 sind Dichtungen 15, 34 vorhanden. Schraubenelemente 16 befestigen die Bodenplatte 31 am Boden des Gehäuses 1, und die zwischen den beiden angebrachten Dichtungen 15, 34 sorgen für eine hermetische Abdichtung, um ein Auslecken der Kühlflüssigkeit zu verhindern.The cooling plate module 3 has one at the bottom of the case 1 attached bottom plate 31 , one in the center of the same and attached to the CPU 200 fixed heat dissipation plate 32 as well as several above the bottom plate 31 attached heat dissipation ribs 33 , Between the bottom of the case 1 and the bottom plate 31 are seals 15 . 34 available. screw members 16 attach the bottom plate 31 at the bottom of the case 1 , and the seals between the two 15 . 34 provide a hermetic seal to prevent leakage of the coolant.

Gemäß den 4 und 5 wird ein Rahmen 4 an den Boden des Kühlplattenmoduls 3 geschraubt, der in seinem Zentrum über eine Öffnung 41 verfügt, damit sich die Wärmeabführplatte 32 aus dieser heraus erstrecken kann, um mit der CPU 200 in Kontakt zu treten. von zwei entgegengesetzten Seiten des Rahmens 4 aus erstrecken sich Rastnasen 32 nach außen, die als Befestigungseinheit für die Montage an einer Hauptplatine 300 wirken.According to the 4 and 5 becomes a frame 4 to the bottom of the cooling plate module 3 screwed in at its center via an opening 41 has, so that the heat dissipation plate 32 out of this can extend to with the cpu 200 to get in touch. from two opposite sides of the frame 4 out latching lugs extend 32 to the outside, as a mounting unit for mounting on a motherboard 300 Act.

Gemäß der 6 verfügt eine Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20 über einen Kasten 5, an dessen beiden Seiten ein Flüssigkeitseinlass 51 bzw. ein Flüssigkeitsauslass 52 angeordnet sind. Im Zentrum des Kastens 5 sind in mehreren Reihen mehrere Wärmeabführrippen 53 aufgeschichtet, wobei zwischen Reihen derselben ein Kanal 532 gebildet ist, der mit dem Flüssigkeitseinlass 51 und dem Flüssigkeitsauslass 52 in Verbindung steht. Wenn heißes Wasser am Flüssigkeitseinlass 51 durch den Kanal 532 zum Flüssigkeitsauslass 52 strömt, tauscht es mit den Wärmeabführrippen 53 Wärme aus, wodurch es zu kühlem Wasser wird, das dann am Flüssigkeitsauslass 52 ausgegeben wird.According to the 6 has a liquid cooling arrangement 20 about a box 5 , on both sides of which a liquid inlet 51 or a liquid outlet 52 are arranged. In the center of the box 5 are in several rows several Wärmeabführrippen 53 stacked, wherein between rows of the same a channel 532 is formed with the liquid inlet 51 and the liquid outlet 52 communicates. If hot water at the liquid inlet 51 through the channel 532 to the liquid outlet 52 flows, it exchanges with the Wärmeabführrippen 53 Heat, which makes it cool water, which then at the liquid outlet 52 is issued.

Bei der dargestellten Ausführungsform existieren zwei Flüssigkeitsauslässe 12 am Gehäuse 1. Wenn nur eine Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20 vorhanden ist, ist ein Auslass 12 über eine Leitung 6 mit dem Eingang 511 des Flüssigkeitseinlasses 51 verbunden; der Auslass 521 des Flüssigkeitsauslasses 52 der Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20 ist über eine Leitung 6' mit dem Flüssigkeitseinlass 11 des Gehäuses 1 verbunden. Wenn zwei Sätze von Flüssigkeitskühlungs-Anordnungen 20 zu verwenden sind, sind zwei Flüssigkeitsauslässe 12 am Gehäuse 1 über die Leitungen 6 mit den zwei Flüssigkeitskühlungs-Anordnungen 20 verbunden.In the illustrated embodiment, there are two fluid outlets 12 on the housing 1 , If only a liquid cooling arrangement 20 is present, is an outlet 12 over a line 6 with the entrance 511 the liquid inlet 51 connected; the outlet 521 the liquid outlet 52 the liquid cooling arrangement 20 is over a line 6 ' with the liquid inlet 11 of the housing 1 connected. If two sets of liquid cooling arrangements 20 to use are two liquid outlets 12 on the housing 1 over the wires 6 with the two liquid cooling arrangements 20 connected.

Um die Flüssigkeitskühlungs-Wärmeabführvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform zusammenzubauen, wird sie als Erstes über der CPU 200 angeordnet, und die Rastnasen 42 des Rahmens 4 werden mittels der Schraubeinheit 7 an der Hauptplatine 300 verrastet. Daher wird das Gehäuse 1 auf die CPU 200 aufgebaut, und Flüssigkeit wird zwischen ihm und der Flüs sigkeitskühlungs-Anordnung 20 über die Leitungen 6 und 6' umgewälzt.To the liquid cooling heat dissipation device 100 According to this embodiment, it becomes first above the CPU 200 arranged, and the locking lugs 42 of the frame 4 be by means of the screw unit 7 on the motherboard 300 locked. Therefore, the case becomes 1 on the CPU 200 built up, and liquid is between him and the liq uid cooling arrangement 20 over the wires 6 and 6 ' circulated.

Bei der Ausführungsform ist am Gehäuse 1 zusätzlich ein Belüftungsloch (nicht dargestellt) vorhanden, das durch eine Abdeckung (nicht dargestellt) dicht verschlossen ist. Die Abdeckung wird entfernt, wenn Flüssigkeit in das Gehäuse 1 einzufüllen ist. Daher bildet das Gehäuse 1 keinen geschlossenen Raum mehr, und Flüssigkeit wird durch den Flüssigkeitseinlass 11 des Gehäuses 1 in die zweite Kammer 14 eingefüllt.In the embodiment is on the housing 1 In addition, a ventilation hole (not shown) is present, which is sealed by a cover (not shown). The cover is removed when liquid enters the housing 1 is to fill. Therefore, the housing forms 1 no more closed space, and fluid will flow through the fluid inlet 11 of the housing 1 in the second chamber 14 filled.

Gemäß den 7 und 8 wird während des Betriebs dieser Wärmeabführvorrichtung 100 die Kühlflüssigkeit in der Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20 durch die Flüssigkeits-Antriebseinheit 2 durch den Flüssigkeitseinlass 11 des Gehäuses 1 in den Kanal 241 der unteren Abdeckung 24 angetrieben. Danach wird die Kühlflüssigkeit vom Auslass des Kanals 241 der unteren Abdeckung 24 für einen Wärmeaustausch zu heißem Wasser zu den mehreren Wärmeabführrippen 33 nach unten gefördert. Daher verfügt das Kühlplattenmodul 3 über eine schnelle Wärmeabfuhr, so dass die Wärmeabfuhr für die CPU 200 verbessert werden kann. Anschließend strömt heiße Flüssigkeit vom Flüssigkeitsauslass 12 des Gehäuses 1 durch die Leitung 6 zum Flüssigkeitseinlass 51 der Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20.According to the 7 and 8th is during operation of this heat dissipation device 100 the cooling liquid in the liquid cooling arrangement 20 through the liquid drive unit 2 through the liquid inlet 11 of the housing 1 in the channel 241 the lower cover 24 driven. Thereafter, the cooling liquid from the outlet of the channel 241 the lower cover 24 for heat exchange with hot water to the plurality of heat dissipation fins 33 promoted down. Therefore, the cooling plate module has 3 about a fast heat dissipation, so that the heat dissipation for the CPU 200 can be improved. Subsequently, hot liquid flows from the liquid outlet 12 of the housing 1 through the pipe 6 to the liquid inlet 51 the liquid cooling arrangement 20 ,

Die heiße Flüssigkeit, wie heißes Wasser, das zum Flüssigkeitseinlass 51 der Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20 transportiert wird, strömt dann zum Kanal 532, und es erfährt durch die Wärmeabführrippen 53, die an diesen angrenzen, einen Wärmeaustausch zu kühlem Wasser. Das kühle Wasser wird zum Flüssigkeitsauslass 52 der Flüssigkeitskühlungs-Anordnung 20 transportiert, und es wird anschließend für den nächsten Wärmeaustauschzyklus durch die Leitung 6' an die zweite Kammer 14 des Gehäuses 1 geliefert.The hot liquid, like hot water, the liquid inlet 51 the liquid head lungs assembly 20 is transported, then flows to the channel 532 and it experiences through the heat dissipation ribs 53 adjacent to them, a heat exchange with cool water. The cool water becomes the liquid outlet 52 the liquid cooling arrangement 20 transported, and it is then for the next heat exchange cycle through the line 6 ' to the second chamber 14 of the housing 1 delivered.

Die Flüssigkeits-Antriebseinheit 2 und das Kühlplattenmodul 3 können gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise in das Gehäuse 1 integriert werden, während Leitungen eingespart werden, wodurch ein kompakter Aufbau erzielt wird. Darüber hinaus sorgt der Gesamtaufbau für ein Speichern von Flüssigkeit, ein Umwälzen und einen Wärmetransport.The liquid drive unit 2 and the cold plate module 3 can according to the invention in an advantageous manner in the housing 1 be integrated while saving lines, whereby a compact structure is achieved. In addition, the overall construction ensures storage of liquid, circulation and heat transfer.

Claims

Liquid cooling heat removal device for removing heat from a heat source, comprising a housing ( 1 ) with a first chamber ( 13 ), a liquid drive unit ( 2 ), a cooling plate module ( 3 ) at the bottom of the housing, a second chamber ( 14 ) between an interior of the housing and the cooling plate module containing a cooling liquid, at least one liquid inlet and at least one liquid outlet on the housing in communication through the second chamber, whereby the cooling liquid is circulated when the liquid drive unit operates.

Apparatus according to claim 1, characterized in that on the periphery of the cooling plate module ( 3 ) Mounting units are provided to attach this to a heat-emitting component, so that the bottom of the cooling plate module can be in close contact with the heat-emitting component.

Apparatus according to claim 1, characterized in that at the bottom of the cooling plate module ( 3 ) a frame is attached, which can hold the bottom of the same in close contact with a heat-emitting component.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the at least one liquid inlet and the at least one liquid outlet are connected via a plurality of lines and also via another end of the line a connection to a liquid cooling arrangement ( 10 ) consists.

Device according to claim 1, characterized in that between the housing ( 1 ) and the cold plate module ( 3 ) at least one seal is present.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the cooling plate module ( 3 ) over a plurality of heat removal ribs ( 33 ).