DE202010000787U1

DE202010000787U1 - Kühlkörper mit Kapillarkühleinheit

Info

Publication number: DE202010000787U1
Application number: DE201020000787
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2020-01-12

Abstract

Ein Kühlkörper bestehend aus:
Ein Kühlkörper mit einem Wärmeableitenden Bereich, der in eine Mehrzahl von Kühlungslamellen übergeht. Der Wärmeableitenden Bereich ist hohl, um einen Gehäuseraum zu formen, der mindestens an einem Ende offen ist und
einer Kühleinheit die über eine Verbindungseinheit und einen Abstandshalter verfügt, die wiederum in dem Gehäuseraum gehalten werden. Der Abstandshalter unterstützt die Verbindungseinheit in Kontakt mit dem Wärmeableitenden Bereich. Der Gehäuseraum beinhaltet zudem eine Kühlflüssigkeit und wird durch einen Deckel an der Öffnung versiegelt.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkörper. Insbesondere auf einem Kühlkörper, der auf einer Wärmequelle eines elektronischen Gerätes installiert wird, um dessen Wärme abzuleiten.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Verarbeitungs- und Betriebsgeschwindigkeiten von Geräten in EDV-Systemen, wie CPU und Grafikkarten steigen ständig. Betriebstemperaturen von elektronischen Geräten steigen ebenfalls. Das effektive und schnelle Absenken der Betriebstemperaturen der elektronischen Geräte, um reguläre Betriebsbedingungen zu erzielen, ist zu einem fokussierten Thema der Branche geworden.
Die konventionelle Kühlkörper nach R.O.C. Patent Nr. I316384, M363615, I312654 und I309149 offenbaren verschiedene Arten von Kühlungstechniken. Sie haben zur Gemeinsamkeit, dass der Kühlkörper aus einem Gerippe besteht, der durch eine Wärmeleitende Röhre miteinander verbunden ist. Die Wärmeleitende Röhre ist im Kontakt mit der Wärmequelle eines elektronischen Gerätes, um die durch das elektronische Gerät generierte Wärme in das Gerippe zu transferieren und so abzuleiten. Die Wärmeableitende Röhre ist so konzipiert, dass sie im Inneren einen negativen Druck generiert und mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt ist, die einen geringeren Siedepunkt hat und dadurch leicht verdunsten kann. Die Wärmeableitende Röhre ist mit einem Teil in direktem Kontakt mit der Wärmequelle, wodurch die Kühlflüssigkeit in der Röhre schnell verdunstet. Der Dunst der Kühlflüssigkeit steigt durch den geringen Druckunterschied zum anderen Ende der Wärmeableitenden Röhre und verliert dabei die Wärme. Hierdurch kondensiert der Dunst und wird wieder flüssig. Die Flüssigkeit wird durch eine Kapillare Struktur entlang der Wände der Wärmeableitenden Röhre zurückgeleitet. Diese Zirkulation wiederholt sich ständig, um durchgängig die Wärme von der Wärmequelle abzuleiten und dessen Temperatur zu verringern.
Obwohl das oben genannte konventionelle Verfahren die Wärme schnell anhand der Eigenschaften der Wärmeableitenden Röhre zum Gerippe des Kühlkörpers ableiten kann, bestehen immer noch Probleme bei der praktischen Ausführung:

1. Die Kapillare Struktur an der Innenseite der Wärmeableitenden Röhre wird im allgemeinen durch Sinterung, Sandstrahlung oder interner Einbettung gebildet. Die Herstellung ist komplex und die Produktionsdauer ist länger und die Produktionskosten sind höher.
2. Die Wärmeableitende Röhre und das Gerippe des Kühlkörpers werden im Allgemeinen durch ein Lötverfahren oder direkter Einbettung miteinander verbunden. Bei diesen Verfahren wird Lötmittel bzw. Luft zwischen den Materialien eingeschlossen. Das Resultat ist, dass die Wärmeableitende Effizienz dadurch verringert und die Kühlungsleistung nicht voll zur Geltung kommt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das primäre Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der vorherig genannten Nachteile, sodass die Wärme der Wärmeableitenden Röhre direkt an das Gerippe abgegeben werden kann, ohne durch ein zusätzliches Fremdmedium wie z. B. Lötmittel bzw. Luft die Kühlungseffizienzverringert. Die Komplexität und Kosten der Herstellung der Kapillaren Struktur an der Innenwand der Wärmeableitenden Röhre wird dadurch ebenfalls reduzieren.
Um dieses vorangehende Ziel zu erreichen, bietet die vorliegende Erfindung einen Kühlkörper, der das Gerippe und die Kühleinheit im Gerippe zusammenbringt. Das Gerippe besteht aus einem Wärmeableitenden Bereich und einer Vielzahl von Kühlungslamellen, die direkt aus dem Wärmeableitenden Bereich hervorgehen. Der Wärmeableitende Bereich ist hohl, um Platz für das Gehäuseraum zu schaffen, welches mindestens an einem Ende eine Öffnung formt. Die Kühleinheit verfügt über eine Verbindungseinheit und einem Abstandshalter, die durch die Öffnung im Gehäuseraum in Position gehalten werden. Der Abstandshalter unterstützt die Verbindungseinheit im Gehäuseraum, und steht im direkten Kontakt mit dem Wärmeableitenden Bereich. Das Gehäuseraum beinhaltet eine Kühlflüssigkeit und wird durch einen Deckel an der Öffnung versiegelt. Die Kühlflüssigkeit generiert die Phasenwandlung und die Kapillare Funktion im Gehäuseraum, damit der Wärmeableitende Bereich die Wärme ableiten kann. Darüber hinaus können die Kühlungslamellen die Wärme direkt vom Wärmeableitenden Bereich ableiten, da die Lamellen und der Wärmeableitende Bereich als eine Einheit geformt sind.
Im Vergleich mit herkömmlichen Techniken, bietet die vorliegende Erfindung viele Vorteile:

1. Die Verbindungseinheit ist mit Hilfe des Abstandhalters verankert und in Kontakt mit dem Wärmeableitenden Bereich, ohne das ein zusätzlicher Herstellungsschritt wie Sinterung oder ähnliche Methoden verwendet werden müssen. Dies senkt die Herstellungskosten.
2. Da die Kühlungslamellen und der Wärmeableitende Bereich zusammen in Form gebracht werden, befindet sich kein Fremdmedium zwischen ihnen. Dies führt dazu, dass der Wärmeableitenden Bereiche die Wärme direkt ableiten kann, was die Kühleffizienz verbessert.

Die vorangehenden, sowie die zusätzlichen Ziele, Kenndaten und Vorteile werden durch die folgenden detaillierten Beschreibungen noch weiter verdeutlicht und durch die angefügten Zeichnungen erklärt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Perspektive der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Explosionsdarstellung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine sektionale Darstellung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine sektionale Darstellung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist eine sektionale Darstellung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist eine sektionale Darstellung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf 1 und 2, bietet die vorliegende Erfindung einen Kühlkörper die ein Gerippe 10 beinhaltet und einen Kühleinheit 20, der im Gerippe 10 des Kühlkörpers liegt. Das Gerippe 10 des Kühlkörpers beinhaltet einen Wärmeableitenden Bereich 12 und eine Mehrzahl an Kühlungslamellen 11, die am Wärmeableitenden Bereich 12 liegen. In einer Ausführung, die in der Zeichnung dargestellt wird, breiten sich die Kühlungslamellen 11 radial von dem Wärmeableitenden Bereich 12 aus und werden gepresst geformt, wie bei der Extrusion von Aluminium. Hierdurch werden keine zusätzlichen Herstellungsverfahren, wie Verlötung oder andere Verbundsprozesse der Kühlungslamellen 11 mit dem Wärmeableitenden Bereich 12 benötigt. Der Wärmeableitenden Bereich 12 ist hohl, um Platz für einen Gehäuseraum 13 zu schaffen. Der Gehäuseraum 13 verfügt an einem Ende über mindestens eine Öffnung 14. Die Kühleinheit 20 beinhaltet eine Verbindungseinheit 21 und einen Abstandshalter 22, die im Gehäuseraum 13 durch die Öffnung 14 in Position gehalten werden. Der Abstandshalter 22 unterstützt die Verbindungseinheit 21 im Gehäuseraum 13, um an der Innenwand des Wärmeableitenden Bereichs 12 die Kapillare Struktur zu formen. Dies bildet die Hauptstruktur der vorliegenden Erfindung.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, bildet die Verbindungseinheit 21 eine Art Gitter, zum Beispiel aus Kupfer. Der Abstandshalter 22 ist eine Feder, die das Gitter stützt. Der Wärmeableitende Bereich 12 hat eine Einlassung 15 an der Peripherie der Öffnung 14 und einen Deckel 16, um die Öffnung 14 zu verschließen. Dies dient zur Einschließung der Verbindungseinheit 21, sowie des Abstandshalters 22 im Gehäuseraum 13. Die eine Oberfläche vom Deckel 16 endet auf derselben Eben wie die Oberfläche des Wärmeableitenden Bereichs 12. Der Deckel 16 hat eine Durchlass 17, welcher mit dem Gehäuseraum 13 verbunden ist. Im Bezug auf 3 beinhaltet der Gehäuseraum 13 zusätzlich zur Verbindungseinheit 21 und dem Abstandshalter 22 ebenfalls eine Kühlflüssigkeit 18. Während des Herstellungsverfahrens kann eine Luftansaugende Apparatur (nicht in den Zeichnungen enthalten) verwendet werden, die durch den Durchlass 17 am Deckel 16 ein Vakuum im Gehäuseraum 13 generiert. Danach wird der Durchlass 17 versiegelt. Deckel 16 ist ein Wärmeleiter mit hoher Wärmeleitfähigkeit und kann im direkten oder indirekten Kontakt mit der Wärmequelle 31 eines elektrischen Gerätes 30 stehen, um die Wärme schnell aufzunehmen. Hierdurch wird die Kühlflüssigkeit 18, die nahe dem Deckel 16 liegt (und zwar die Kühlflüssigkeit 18 am Ende des Wärmeableitenden Bereichs 12) angewärmt und dadurch vaporisiert. Die Wärme der Wärmequelle 31 wird durch die Verdunstung der Kühlflüssigkeit 18 aufgenommen und zum anderen Ende des Gehäuseraums 13 transportiert wo sie dann kondensiert, um wieder in eine flüssige Form zur Kühlflüssigkeit 18 zu werden. Demnach kann die Wärme der Wärmequelle 31 an den gesamten Wärmeableitenden Bereich 12 und weiter direkt an die radialen Kühlungslamellen 11 abgegeben werden. Da der Wärmeableitenden Bereich 12 und die Kühlungslamellen 11 durchgängig geformt werden, gibt es kein Medium zwischen ihnen und die Wärme kann schnellstmöglich transportiert werden. Die kondensierende Kühlflüssigkeit 18 fließt durch die Kapillare Struktur zurück zum Deckel 16, welcher an der Verbindungseinheit 21 liegt. Als Resultat kann die Wärmeableitung von der Wärmequelle 31 des elektronischen Gerätes 30 durch diese wiederholende Phase ausgeführt werden.
Die Anzahl der Wärmeableitenden Bereiche 12 ist wie bereits in der vorhergegangenen Ausführung erwähnt, nicht auf eine einzige limitiert. Die Kühlungslamellen 11 sind auch nicht auf eine radiale Form beschränkt. In Bezug auf 4, können mehrere Wärmeableitenden Bereiche 12 integriert werden. Die Kühlungslamellen 11 können bei der Fertigung parallel miteinander am Wärmeableitenden Bereich 12 angeordnet werden und formen so einen zusammengehörenden Wärmeableitenden Bereich 12. Die letzte Oberfläche vom Deckel 16 kann an verschiedenen Ebenen von der letzten Oberfläche aus gesehen am Wärmeableitenden Bereich 12 angebracht sein, wie in der Zeichnung ersichtlich hervorstehend an der Außenseite des Fächers 10 vom Kühlkörper. Zudem ist der Wärmeableitenden Bereich 12 nicht wie in den vorangegangenen Ausführungen ersichtlich an die Mitte der Kühlungslamellen 11 gebunden. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungen auf, wo sich der Wärmeableitenden Bereich 12 am Ende der Kühlungslamellen 11 befindet. In 5, hat der Wärmeableitenden Bereich 12 eine Ober- und eine Unterseite, die parallel zueinander verlaufen. In 6, sind die Ober- und Unterseite des Wärmeableitenden Bereichs 12 nicht parallel zueinander. Die Verdunstung der Kühlflüssigkeit 18 erreicht die Oberseite des Wärmeableitenden Bereichs 12 und kondensiert. Durch einen Winkel, der durch die nicht parallele Anordnung der Ober- und Unterseite erzielt wird, kann die kondensierte Kühlflüssigkeit schnell zur Unterseite des Wärmeableitenden Bereichs 12 zurückfliessen.
Zusammenfassend, bildet der Kühlkörper der vorliegenden Erfindung hauptsächlich einen Wärmeableitenden Bereich 12, der am Gerippe 10 des Kühlkörpers anliegt, sowie eine Mehrzahl an Kühlungslamellen 11 die aus dem Wärmeableitenden Bereich 12 hervorgehen. Der Wärmeableitenden Bereich 12 ist hohl, um einen Gehäuseraum 13 zu bilden, welches die Kühlflüssigkeit 18, die Verbindungseinheit 21 und den Abstandshalter 21 beherbergt. Die Abstandshalter 22 unterstützt hierbei die Verbindungseinheit 21 im Gehäuseraum 13, um im Wärmeableitenden Bereich 12 die Kapillare Struktur zu ermöglichen. Im Vergleich mit konventionellen Techniken, bietet die vorliegende Erfindung viele Vorteile:

1. Die Verbindungseinheit 21 im Wärmeableitenden Bereich wird durch den Abstandshalter 22 unterstützt, und ist mit dem Wärmeableitenden Bereich 12 verankert. Keine Sinterung oder anderweitige Verankerungsmethoden werden benötigt. Hierdurch wird die Produktionsdauer verkürzt und die Produktionskosten gesenkt.
2. Da die Kühlungslamellen 11 und der Wärmeableitenden Bereich 12 gemeinsam gebildet werden, wird kein zusätzliches Medium zwischen ihnen befinden. Hierdurch kann die Wärme direkt vom Wärmeableitenden Bereich an die Kühlungslamellen abgeleitet werden. Dies verbessert die Effizienz.

Während die bevorzugten Ausführungen dieser Erfindung zum Zwecke der Bekanntmachung dargelegt wurden, können Modifikationen der aufgezeigten Ausführungen dieser Erfindung, sowie der daraus abgeleiteten Ausführungen vorkommen von solchen die Kenntnis dieser Kunst besitzen. Dementsprechend sollen die nachfolgenden Ansprüche alle Ausführungen abdecken, die nicht aus dem geistigem Eigentum und dem Bereich dieser Erfindung hervorgehen.

Claims

Ein Kühlkörper bestehend aus: Ein Kühlkörper mit einem Wärmeableitenden Bereich, der in eine Mehrzahl von Kühlungslamellen übergeht. Der Wärmeableitenden Bereich ist hohl, um einen Gehäuseraum zu formen, der mindestens an einem Ende offen ist und einer Kühleinheit die über eine Verbindungseinheit und einen Abstandshalter verfügt, die wiederum in dem Gehäuseraum gehalten werden. Der Abstandshalter unterstützt die Verbindungseinheit in Kontakt mit dem Wärmeableitenden Bereich. Der Gehäuseraum beinhaltet zudem eine Kühlflüssigkeit und wird durch einen Deckel an der Öffnung versiegelt.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei die Kühlungslamellen und der Wärmeableitenden Bereich durch Extrusion von Aluminium geformt werden.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei die Kühlungslamellen radial vom Wärmeableitenden Bereich herausragen.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei die Kühlungslamellen parallel miteinander aus dem Wärmeableitenden Bereich herausragen.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei die Oberfläche des Deckels, sich auf der selben Ebene wie das Ende des Wärmeableitenden Bereichs befindet.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei der Deckel ein Endstück hat, welches sich auf unterschiedlichen Ebenen des Wärmeableitenden Bereichs befindet.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei die Verbindungseinheit ein Netzkörper ist.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei der Wärmeableitenden Bereich eine Einlassung an der Peripherie der Öffnung beinhaltet, um den Deckel aufzunehmen.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei der Deckel einen Durchlass hat der mit dem Gehäuseraum in Verbindung steht.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei der Deckel ein Wärmeleiter mit hohen Wärmeleiteigenschaften ist.
Der Kühlkörper aus Anspruch 1, wobei der Abstandshalter eine Formfeder ist.