DE202005004349U1

DE202005004349U1 - Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere Computer

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Publication number: DE202005004349U1
Application number: DE200520004349
Authority: DE
Original assignee: LG Thermo Technologies GmbH
Current assignee: Asetek AS
Priority date: 2005-03-07
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2015-03-08

Abstract

Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere Computer, enthaltend einen Verdampfer (1 ), ein Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) und einen Kondensator (2) mit mehreren Kondensatorrohren (6) und einen die Kondensatorrohre (6) verbindenden Lamellenblock (5), wobei die Kondensatorrohre (6) parallel zueinander angeordnet sind und sich vom Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) aus nach oben erstrecken und an ihrem oberen Ende verschlossen sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere Computer. Es besteht ein Kühlbedarf in elektronischen Geräten durch die bei der Verarbeitung der Informationen in elektronischen Bauelementen auftretende Verlustwärme. Um ein reibungsloses Funktionieren der elektronischen Geräte sicherzustellen, muss diese Verlustwärme effizient abgeführt werden, da mit steigender Temperatur der einzelnen elektronischen Bauteile deren Störanfälligkeit steigt oder eventuell gar ein Ausfall dieser Bauelemente ab einer bestimmten Temperatur zu erwarten ist.
Kühlsysteme nach dem Gegenstand der Erfindung werden für elektronische Geräte im weitesten Sinne eingesetzt, um deren Betriebsverhalten, deren Lebensdauer und deren effiziente Arbeitsweise zu sichern. Neben einem Einsatz in Computern sind derartige Kühlsysteme auch in elektronischen Haushaltsgeräten, in elektronischen Messgeräten als auch in Geräten der Unterhaltungselektronik und ähnlichen Geräten einsetzbar.
Vor diesem Hintergrund sind im Stand der Technik diverse Konzepte für die Kühlung von elektronischen Bauelementen und insbesondere von Computern entwickelt worden.
Zum einen werden Kühlelemente auf der Basis von Aluminium und Kupfer verwendet, welche in Kontakt mit dem Verlustwärme erzeugenden elektronischen Bauelement stehen und die Wärme zunächst aufnehmen und über Wärmeleitung und eine lamellenartig vergrößerte Oberfläche an die Umgebung abgeben.
Nach einem weiteren Lösungsansatz wird die Verlustwärme elektronischer Bauelemente durch Latentwärmekühler mit Dampfführung unter Kondensatentwicklung und -rückleitung zum Verdampfer aus den elektronischen Geräten entfernt.
Nach der US 6,549,408 B2 wird ein Kühlsystem für eine CPU auf der Basis des Thermo-Siphon-Prinzips offenbart. Dabei wird der Verdampfer auf der CPU positioniert und über eine Dampfleitung mit einem Wärmeübertrager gekoppelt. Das Kondensat fließt vom Wärmeübertrager in einer separaten, von der Dimension angepassten Kondensatleitung zurück zum Verdampfer. Dieses System nutzt einen luftgekühlten oder auch einen wassergekühlten Kondensator.
Weiterhin wird im Stand der Technik für die CPU-Kühlung eines Laptop-Computers nach der EP 0 767 415 A2 eine Wärmeübertragungseinheit offenbart, wobei wiederum ein Verdampfer auf der CPU positioniert ist und über eine Dampfleitung der Kältemitteldampf zunächst zu einem Kondensator gefördert wird und von dort das Kondensat über eine zweite Kondensatrücklaufleitung zum Verdampfer zurückgeführt wird.
Nach der WO 02/093339 A1 wird ein Wärmeübertragungselement mit Kältemittel für den Einsatz in einem Computer offenbart. Der Verdampfer ist über eine Dampfleitung mit dem Kondensator verbunden und die Rückführung des Kondensats erfolgt über eine separate Kondensatleitung.
Den angeführten Systemen nach dem Stand der Technik ist der Nachteil zu Eigen, dass zwei Leitungen erforderlich sind, um zunächst den Dampf über eine Dampfleitung von dem mit der Wärmequelle verbundenen Verdampfer zum Kondensator zu fördern und anschließend das Kondensat über eine Kondensatleitung vom Kondensator zurück zum Verdampfer zu transportieren.
Ein weiteres Konzept der Gerätekühlung basiert auf dem Einsatz von Heatpipes, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein bzw. mehrere Heatpipes mit der Verdampferseite auf dem elektronischen Bauelement platziert werden und die Verlustwärme durch Verdampfung am elektronischen Bauelement und Kondensation in dem dem Verdampfer abgewandten Teil der Heatpipe, der als Kondensator wirkt, an die Umgebung abgegeben wird.
Nach der DE 196 10 853 A1 ist eine Kühleinheit für ein elektronisches Bauteil bekannt, welche als Heatpipe ausgebildet ist und dabei U-förmig ausgebildet ist. Die beiden Enden der Heatpipe wirken als Verdampfer und sind mit dem Verlustwärme erzeugenden elektronischen Bauteil verbunden. Zwischen den parallelen Schenkeln sind bis in den Bogenbereich Rippen angeordnet, die den Kondensatorteil der Heatpipe bilden. Mehrere U-förmig gebogene Heatpipes werden über Lamellen miteinander verbunden, was im oberen Bereich zur Ausbildung eines Kondensatorblocks führt, und im unteren Bereich sind mehrere Verdampferbereiche der Heatpipe auf dem elektronischen Bauelement positioniert.
Der Nachteil des angeführten Standes der Technik bei Verlustwärmeabtransport über Heatpipes liegt darin, dass nur geringe Wärmemengen mit klassischen Heatpipes der angegebenen Art transportiert werden können.
Weiterhin ist im Stand der Technik nach der DE 195 27 674 A1 eine Kühleinrichtung bekannt, die gleichfalls nur mit einem Rohr für den Dampf- und Kondensattransport auskommt. Der sich im Verdampfer bildende Kältemitteldampf steigt auf und kondensiert an der Außenwandung im oberen Teil des Wärmerohres und fließt an der Wandung zurück in den Verdampfer. Der Latentwärmekühler ist im oberen Teil mit Lamellen versehen, die zur Oberflächenvergrößerung und besseren Wärmeübertragung an die Kühlluft vorgesehen sind.
Nach der US 2002/0181200 A1 wird ein Kühlsystem für Computer offenbart, welches mehrere Verlustwärmequellen in einem elektronischen Gerät kühlen kann. Es wird über eine Heatpipe ein Verlustwärmeerzeuger mit einem Kondensator in Form einer Luftleiteinrichtung, durch welche der Kühlluftstrom geleitet wird, verbunden. Der Kältemitteldampf kondensiert in der als Kondensator ausgebildeten Luftleiteinrichtung, und das Kondensat wird über die Heatpipe zurück zum Verdampfer gefördert. Parallel dazu wird über die Wärmeleitung einer Metallplatte von einer weiteren Verlustwärmequelle Wärme zum Kondensator der Heatpipe transportiert. Die Luftleiteinrichtung nimmt auch diese durch Wärmeleitung transportierte Wärme auf und gibt sie an den die Luftleiteinrichtung durchströmenden Kühlluftstrom ab.
Nachteilig am dargelegten Stand der Technik zu Kühlsystemen mit einem Rohr zum Dampf- und Kondensattransport ist, dass nur eine geringe Kondensatorfläche zur Verfügung steht und somit die übertragbaren Verlustwärmemengen begrenzt sind. Durch die Luftkühlung und die damit verbundenen schlechten Wärmeübergangszahlen ist die auf diese Weise verfügbare Kondensatorfläche auf der Luftseite zu gering.
Insgesamt ist den Lösungen nach dem Stand der Technik der Nachteil zu Eigen, dass eine hohe Teileanzahl bei Latentwärmekühlern mit Dampfzuführung und Kondensatrücklauf erforderlich ist. Weiterhin wird bei Kühlern auf der Basis der Wärmeleitung mit kleinen hochtourigen Lüftern eine hohe Geräuschbelastung verzeichnet, was für eine Vielzahl elektronischer Geräte nicht hinnehmbar ist.
Nicht zuletzt ist aufgrund der geringen Leistung der klassischen Heatpipes eine hohe Anzahl von Heatpipes bei Heatpipekühlern nach dem Stand der Technik erforderlich, was ein Verarbeitungs- und Kostenproblem darstellt.
Eine Vielzahl der bekannten Kühlsysteme erfordert weiterhin die räumliche Nähe von Wärmequelle und Wärmesenke, was die Flexibilität der Kühlsysteme bzw. deren Einsatz einschränkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, mit einem kostengünstig produzierbaren Kühlsystem größere Verlustwärmemengen zu transportieren und damit für einen besseren Kühleffekt zu sorgen.
Die kosteneffiziente Fertigung der Kühlsysteme und die ausreichende Bereitstellung von Kühlkapazität ist damit vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere Computer, enthaltend einen Verdampfer, ein Dampfverteil- und Kondensatsammelelement und einen Kondensator mit mehreren Kondensatorrohren und einen die Kondensatorrohre verbindenden Lamellenblock gelöst, wobei die Kondensatorrohre parallel zueinander angeordnet sind und sich vom Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement aus nach oben erstrecken und an ihrem oberen Ende verschlossen sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement als waagerechtes Rohr ausgebildet ist. Die Kondensatorrohre sind radial in das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement entlang einer Mantellinie des waagerechten Rohrs eingebunden.
Die Einbindung erfolgt dabei in ein vorkonfektioniertes Einzelrohr oder über Muffen, welche vorgefertigt und mit Rohrstücken kombinierbar sind und den modularen Aufbau von Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementen verschiedener Größen ermöglicht.
Für Anwendungsfälle, in denen die Verlustwärmequelle und die Wärmesenken räumlich voneinander getrennt sind, ist vorteilhaft eine Verbindungsleitung zwischen dem Verdampfer und dem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement vorgesehen.
Im Anwendungsfall des erfindungsgemäßen Kühlsystems bei Anordnung des Kondensators unter dem Verdampfer ist die Verbindungsleitung als Rohr mit einer Heatpipestruktur ausgeführt. Die Heatpipestruktur ermöglicht den Kondensattransport entgegen der Schwerkraft vom Kondensator in den darüberliegenden Verdampfer.
Für Anwendungsfälle des erfindungsgemäßen Kühlsystems der Anordnung des Kondensators über dem Verdampfer wird das Rohr kostensparend ohne Heatpipestruktur ausgeführt.
In besonders vorteilhafter Weise ist das Kühlsystem geeignet, mehrere Verdampfer in ein Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement einzubinden.
Eine alternative Ausgestaltung zum dargelegten Gegenstand der Erfindung ergibt sich dadurch, dass das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement und der Verdampfer bei direkt über der Verlustwärmequelle liegender Wärmesenke als eine Baueinheit ausgebildet wird, wodurch sich Kosteneinsparungen ergeben.
Das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement ist in dieser Konstellation bevorzugt flächig ausgebildet und die Kondensatorrohre werden orthogonal zu dieser Fläche angeordnet und von einem Lamellenblock zu einem Kompaktkondensator verbunden.
Nach der Konzeption der Erfindung in ihren zwei grundsätzlichen Ausgestaltungsmöglichkeiten wird die Kondensatorfläche signifikant gegenüber den bekannten Heatpipes durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes vergrößert. Damit wird erreicht, dass die geringe Verdampferfläche optimal ausgenutzt wird und in ein günstiges Verhältnis von Verdampfungsleistung und Kondensatorleistung gebracht wird.
Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Ausbildungen mit Verbindungsleitungen vorteilhaft geeignet, Wärme von der Wärmequelle zu geeigneten Orten für Kondensatoren in Form des Dampftransportes zu leiten, um dort mit höherer Effizienz bei einem entsprechend groß dimensionierbaren Kondensator wirksam zu werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehöngen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Kühlsystem mit Verbindungsleitung zwischen Verdampfer und Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement,
2a: Kühlsystem ohne Verbindungsleitung bei oberhalb der Verlustwärmequelle angeordnetem Verdampfer,
2b: Schnitt eines Kühlsystems ohne Verbindungsleitung bei oberhalb der Verlustwärmequelle angeordnetem Verdampfer,
3: Kühlsystem mit zwei im Verhältnis zum Kondensator unterschiedlich angeordneten Verlustwärmequellen,
4: Kühlsystem mit modular aufgebautem rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement,
5: Kühlsystem mit flächigem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement,
6a: perspektivischer Schnitt eines Kühlsystems mit flächigem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement und
6b: flächiges Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement mit Zuganker für den Einsatz von Arbeitsmedien mit hohen Betriebsdrücken.
In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kühlsystem dargestellt, welches im Wesentlichen aus den Komponenten Verdampfer 1, Verbindungsleitung 4 zum Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3 und Kondensator 2 mit Lamellenblock 5 und Kondensatorrohren 6 besteht. Die Verbindungsleitung 4 ist dabei als einfaches Rohr ohne eine innere Heatpipestruktur 8 ausgeführt. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft einsetzbar bei Anwendungen, bei denen sich die Wärmequelle unterhalb der Wärmesenke befindet und beide nicht in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet sind. Der im Verdampferteil gebildete Dampf gelangt über die Verbindungsleitung 4 in das rohrförmige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 und von dort in den Kondensator 2. Das sich im Kondensator 2 bildende Kondensat sammelt sich im rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 und wird über die ohne Wassersäcke verlegte Verbindungsleitung 4 zum Verdampfer 1 zurückgeleitet, wo sich der Kreislauf des Kältemittels schließt und die Verdampfung erneut beginnt. Die Einbindung der Verbindungsleitung 4 erfolgt dabei wie dargestellt in axialer Richtung über eine Stirnfläche des rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1, wobei sichergestellt ist, dass der Rückfluss des Kondensats zum Verdampfer 1 am tiefsten Punkt des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 erfolgen kann. Eine weitere nicht dargestellte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Einbindung der Verbindungsleitung 4 in der Mantelfläche des rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1. Je nach Lage von Verdampfer 1 und Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 ist die radiale oder tangentiale Einbindung realisierbar.
2a und 2b stellen eine Ausgestaltung der Erfindung ohne eine separate Verbindungsleitung 4 in Vorderansicht und Querschnitt dar. Derartige Ausgestaltungen finden ihre Anwendung, wenn sich die Wärmequelle direkt unterhalb der Wärmesenke befindet und beide in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet werden können.
Das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3 wird dabei bevorzugt als Rohr ausgebildet. Die Kondensatorrohre 6 sind auf einer unteren Seite in das rohrförmige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 eingebunden und erstrecken sich vom Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 in radialer Richtung nach oben. Auf der anderen oberen Seite sind die Kondensatorrohre 6 geschlossen. Die Einbindung der Kondensatorrohre 6 erfolgt bevorzugt auf einer Mantellinie des rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1. Die Ausgestaltung des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 als Rohr und die Einbindung der Kondensatorrohre 6 in das Rohr stellt eine äußerst wirtschaftliche Ausgestaltung dieser Verbindungsbaugruppe mit wenigen Verbindungsstellen bzw. Lötstellen dar, was zu einer kostengünstigen Fertigung des Gesamtsystems beiträgt. Weiterhin ergeben sich durch reduzierte Bearbeitungsschritte und die Verwendung von Rohren als Standardformen fertigungstechnische Vorteile für die dargestellte Lösung.
Je nach den Gegebenheiten bei der Anwendung des Kühlsystems können die Kondensatorrohre 6 schräg bis senkrecht in Bezug zur Verdampferfläche angeordnet sein. Erfindungsgemäß erforderlich ist eine leichte Neigung von mindestens 2° bis 3° gegenüber der Waagerechten, um den Kondensatabtransport infolge Schwerkraftrückfluss in Richtung Verdampfer 1 zu gewährleisten.
Die Verbindung und Ausrichtung des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 mit dem Verdampfer 1 erfolgt nach der dargestellten Vorzugsausgestaltung der Erfindung über ein Zwischenstück 10.
Eine weitere nicht dargestellte Ausgestaltung der Erfindung besteht in der Verbindung und Ausführung des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 mit dem Verdampfer 1 mittels eines durch das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 hindurchgezogenen Kondensatorrohres 6, an dessen unterem Ende der Verdampfer 1 unmittelbar angeordnet ist. Im Bereich des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 ist das betreffende Kondensatorrohr 6 für Dampf durchlässig ausgeführt, damit Dampf über das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 in die anderen Kondensatorrohre 6 gelangen kann und ein Rückfluss des Kondensats in analoger Weise möglich ist. In der dargestellten Ausführung ist eine besonders vorteilhafte Dimensionierung gezeigt, die aus vier Kondensatorrohren 6 mit Lamellenblock 5 besteht und auch für die passive Kühlung von Computerprozessoren eingesetzt werden kann. Das heißt, bei einer auf das Kühlsystem abgestimmten Netzteilkonfiguration kann dieses auch ohne den Einsatz eines eigenen Lüfters betrieben werden. Die Vergrößerung der Kondensator- und Rippenfläche sowie die Anordnung von vier Kondensatorrohren 6 hintereinander zu einem flächigen Kondensator 2 ermöglichen damit nicht nur den Platz sparenden Einbau in Computern, durch die aus den geometrischen Verhältnissen resultierende Anordnung im Ansaugbereich des Netzteillüfters, sondern es wird zusätzlich der Einsatz für eine passive Kühlung möglich.
In 3 ist ein erfindungsgemäßes Kühlsystem dargestellt, welches analog zu den Ausgestaltungen in 1 und 2 mit einem Kondensator 2 und einem rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3 ausgestattet ist. Jedoch sind zwei Verlustwärmequellen mit jeweils einem Verdampfer 1 an das System angeschlossen. Diese Konstellation ist häufig beispielsweise in Computern anzutreffen, wo neben der CPU als Hauptverlustwärmequelle auch die Grafikkarte gekühlt werden muss.
Bei Anwendungen, bei denen die Wärmequellen ober- und unterhalb der Wärmesenke angeordnet sind und die Wärmequellen sich nicht in unmittelbarer Nähe zur Wärmesenke befinden, werden Ausgestaltungen gemäß 3 bevorzugt angewandt. Zur Gewährleistung der Funktionsfähigkeit des Verdampfers 1, der oberhalb des Kondensators 2 angeordnet ist, muss die Verbindungsleitung 4, welche als Rohr ohne Heatpipestruktur 8 ausgeführt ist, zum unterhalb des Kondensators 2 liegenden Verdampfer 1 in der Höhe H über dem tiefsten Punkt des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 liegen. Dies ist erforderlich, um einen Kondensataufstau und einen Kondensattransport mittels Verbindungsleitung mit Heatpipestruktur 7 zum oberhalb des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 angeordneten Verdampfer 1 zu ermöglichen. Der Kondensattransport erfolgt dann reibungslos, wenn die Einstecklänge L und die damit verbundene Überlappung ausreichend groß bemessen wird, um die Kapillarwirkung der Heatpipestruktur auszunutzen. Die Höhendifferenz H und die Einstecklänge L sind somit für eine ausreichende Überflutung der Kapillarstruktur mit Kondensat erforderlich, um ein sicheres Betreiben des oberhalb des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 angeordneten Verdampfers 1 zu gewährleisten. Die Maße H und L sind dabei abhängig von Füllmenge, vom Durchmesser D und der Transportkapazität der Heatpipestruktur der Verbindungsleitung 7 sowie der thermischen Belastung des Systems.
Die Höhe H des Überstandes beträgt ca. 0,5 bis 1 mal den Durchmesser D des Rohres mit der Heatpipestruktur 7. Die Einstecklänge L beträgt ca. 1/3 bis 2/3 der Gesamtlänge des rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1.
Die Verbindungsleitung 7 ist mit einer inneren Heatpipestruktur versehen, wogegen die Verbindungsleitung 8 zum unterhalb des Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3 angeordneten Verdampfer 1 als glattes Rohr ausgebildet ist, da in letzterem Fall das Kondensat Schwerkraft getrieben zum Verdampfer 1 zurückfließt.
Die 4 zeigt eine alternative Ausbildung des Kühlsystems, wobei das rohrförmige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.1 modular aus Muffen 9 zur Einbindung der Kondensatorrohre 6 und Zwischenstücken 10 besteht. Die Ausgestaltung des rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes 3.1 aus Muffen 9 und Verbindungsstücken 10 ermöglicht vorteilhaft die flexible Anpassung der Kondensatorfläche und Leistung an verschiedene Einsatzfälle des Kühlsystems.
Die Verbindungsleitung 4 bzw. das Rohr mit Heatpipestruktur 7 sowie das Rohr ohne Heatpipestruktur 8 können eine Länge von bis zu 90 cm aufweisen. Als Materialien dafür sind je nach Anwendungsfall gut oder auch schlecht Wärme leitende Materialien vorteilhaft einsetzbar.
Sofern die Kondensatorleistung direkt an die Umgebung des elektronischen Gerätes außerhalb eines Gerätegehäuses abgegeben wird, sollte eine schlecht Wärme leitende Verbindungsleitung gewählt werden, um die Verlustwärme nicht auf dem Weg zum Kondensator 2 wieder an den Innenraum des elektronischen Gerätes abzugeben. Alternativ zur Ausbildung eines schlecht Wärme leitenden Verbinders kann die Leitung auch entsprechend thermisch isoliert werden, so dass der Wärmestrom an den Innenraum des Gerätes reduziert wird.
Sofern eine gute Durchlüftung des elektronischen Gerätes sichergestellt ist, kann wiederum auf eine Isolierung der Verbindungsleitung verzichtet werden. Die Wärme abgebende Fläche der Verbindungsleitung 4 kann dann teilweise für die Erbringung der Kondensatorleistung genutzt werden.
5 offenbart im Querschnitt eine alternative konstruktive Realisierung eines erfindungsgemäßen Kühlsystems, wobei das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 flächig ausgebildet ist und orthogonal zu dieser Fläche die Kondensatorrohre 6 angeordnet sind. Vorteilhaft wird der Verdampfer 1 und das flächige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 dabei als eine Einheit ausgebildet, so dass keine Verbindungsleitungen zwischen Verdampfer 1 und dem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 erforderlich sind. Diese Realisierung der Erfindung ist allerdings nur in elektronischen Geräten einsetzbar, deren Platzverhältnisse eine solche Anordnung zulassen. Der Kondensator 2 hat dabei unmittelbar über dem Verlustwärme erzeugenden elektronischen Bauteil einen größeren Flächenbedarf. Durch die Möglichkeit der Einbindung einer größeren Anzahl an Kondensatorrohren 6 in das flächige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 lassen sich, mit einer deutlich geringeren Rohrlänge als in 2 dargestellt, entsprechend gleich große Kondensatorleistungen erzielen. Die alternative konstruktive Realisierung ermöglicht damit die Gestaltung sehr kompakter Bauformen des erfindungsgemäßen Kühlsystems.
6a zeigt perspektivisch einen Querschnitt des Kühlsystems. Das flächige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.2 ist vorteilhaft aus zwei Elementen aufgebaut, wobei ein unteres flächiges Element die Verdampferfunktion inne hat und ein oberes flächiges Element mit Ansätzen zum Einbinden der Kondensatorrohre 6 ausgestattet ist.
6b zeigt eine Alternative für das flächige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement mit Zuganker 3.3, wobei sowohl das obere und auch das untere flächige Element zweigeteilt ausgeführt werden. Das untere flächige Segment besteht aus einem Verdampferelement 1.1 und einem unteren Erweiterungselement 12, an deren Verbindung der Zuganker 11 an seinem unteren Ende eingebunden ist. Das obere flächige Segment besteht aus einem oberen Erweiterungselement 13 und einem Zwischenstück 10, an deren Verbindung der Zuganker 11 an seinem oberen Ende eingebunden ist. Der Zuganker 11 stabilisiert das flächige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement 3.3 und ermöglich so den Einsatz von Kältemitteln mit hohen Betriebsdrücken.
Das Vorsehen von räumlichen Kondensatorausbildungen gemäß der letzten dargestellten Ausgestaltungen der Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft einsetzbar, wo es die Platzverhältnisse in den elektronischen Geräten zulassen und besonders große Verlustwärmemengen abgeführt werden müssen, um den Betrieb der elektronischen Geräte sicherzustellen.
Insgesamt liegen die Vorteile der Erfindung darin, dass ein beliebig großer Kondensator durch die Dampfverteilung eingesetzt werden kann. Erfahrungsgemäß wird die Wärmeaufnahme im Verdampfer sehr konzentriert erfolgen müssen, da die Verlustwärmeproduktion bei elektronischen Bauelementen auf eine sehr kleine Fläche konzentriert ist.

1: Verdampfer
1.1: Verdampferelement
2: Kondensator
3: Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement
3.1: rohrförmiges Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement
3.2: flächiges Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement
3.3: flächiges Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement mit Zuganker
4: Verbindungsleitung
5: Lamellenblock
6: Kondensatorrohre
7: Rohr mit Heatpipestruktur
8: Rohr ohne Heatpipestruktur
9: Muffe
10: Zwischenstück, Verbindungsstück
11: Zuganker
12: unteres Erweiterungselement
13: oberes Erweiterungselement
H: Höhe Kondensatstand im Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement
L: Einstecklänge
D: Durchmesser des Rohres mit Heatpipestruktur

Claims

Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere Computer, enthaltend einen Verdampfer (1 ), ein Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) und einen Kondensator (2) mit mehreren Kondensatorrohren (6) und einen die Kondensatorrohre (6) verbindenden Lamellenblock (5), wobei die Kondensatorrohre (6) parallel zueinander angeordnet sind und sich vom Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) aus nach oben erstrecken und an ihrem oberen Ende verschlossen sind.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) als waagerechtes Rohr (3.1) ausgebildet ist, in welches radial die Kondensatorrohre (6) entlang einer Mantellinie des waagerechten Rohrs (3.1) eingebunden sind.
Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdampfer (1) und dem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) eine Verbindungsleitung (4) vorgesehen ist.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verdampfer (1) vorgesehen und mit dem Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3) verbunden sind.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (4) bei der Anordnung des Kondensators (2) unter dem Verdampfer (1) als Rohr mit einer Heatpipestruktur (7) ausgeführt ist und dass die Einbindung des Rohrs mit einer Heatpipestruktur (7) in das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3.1) mit einer Einstecklänge (L) von ein Drittel bis zwei Drittel der Länge des rohrförmigen Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelementes (3.1) erfolgt.
Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (4) bei der Anordnung des Kondensators (2) über dem Verdampfer (1) als Rohr ohne Heatpipestruktur (8) ausgeführt ist.
Kühlsystem einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Einbindung des Rohrs ohne eine Heatpipestruktur (8) in das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3.1) mit einer Höhe (H) von 0,5 bis 1 mal den Durchmesser (D) des Rohres mit der Heatpipestruktur (7) erfolgt.
Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3.2) und der Verdampfer (1) als eine Baueinheit ausgebildet sind.
Kühlsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3.3) als eine Baugruppe ausgebildet ist und einen Zuganker (11) aufweist.
Kühlsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfverteilungs- und Kondensatsammelelement (3.2) flächig ausgebildet ist und die Kondensatorrohre (6) orthogonal zu dieser Fläche angeordnet sind.