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Die
Erfindung betrifft ein Kühlsystem, insbesondere ein Kühlsystem,
in dem eine Kapillarstruktur und eine Gruppe von Nuten vorgesehen
sind. Das erfindungsgemäße Kühlsystem
kann hierbei zu unterschiedlichen Formen gebogen werden, wobei Kühlrippen
zur Wärmeabfuhr eines elektronischen Elements zum Einsatz
kommen.
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Mit
der raschen Entwicklung der Wissenschaft und der Technik tendiert
CPU oder ähnliche elektronische Geräte zu einer
immer schneller gewordenen Bearbeitungsfähigkeit, einer
erhöhten Betriebsgeschwindigkeit und der Miniaturisierung.
Aus diesem Grund wird die Wärmeintensität beim
Betrieb ebenfalls erhöht. Um die erzeugte Abwärme
effizient aus dem entsprechenden Gerät abzuführen
und somit die Betriebsgeschwindigkeit und die Gebrauchszeit des
Gerätes aufrechtzuerhalten, wird eine Vielzahl von Kühlsystemen
zur Wärmeableitung entwickelt bzw. verbessert.
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Herkömmliche
Kühlsysteme weisen einen aus Metall hergestellten Wärmeübertragungssockel und
eine Vielzahl von Kühlrippen auf. Der Wärmeübertragungssockel
kommt hierbei mit dem Wärme erzeugenden Element in Berührung,
um die erzeugende Abwärme zu übertragen. Mithilfe
der zwischen den Kühlrippen ausgebildeten Strömungskanäle
wird Abwärme abgeführt. Alternativ wird ein Lüfter
auf dem Kühlsystem angeordnet, das Strömung zur
Erhöhung der wärmeableitenden Effizienz zu dem Kühlsystem
bläst.
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Mit
der Entwicklung wurde danach eine Vielzahl von Rohren auf einem
Kühlsystem vorgesehen, durch die der Wärmeübertragungssockel
mit der Vielzahl von Kühlrippen verbunden ist. Hierbei
zeichnen sich die Rohre durch eine lange Strecke und eine schnelle
Wärmeableitungsgeschwindigkeit aus. In den Rohren sind
eine Kapillarstruktur und Flüssigkeit untergebracht. Durch
Erhitzen des Wärmeübertragungssockels wird die
Flüssigkeit in den Rohren vergast. Folglich fließt
die Flüssigkeit zu Endabschnitten aller Kühlrippen,
durch die die Flüssigkeit zurück zur Flüssigkeit
kondensiert wird. Unter Wirkung der Kapillarstrukturen bzw. der
Schwerkraft fließt die Flüssigkeit danach zurück
zu dem Wärmeübertragungssockel. Durch Zustandsänderung
der Flüssigkeit wird die von einem elektronischen Gerät
erzeugende Abwärme über den Wärmeübertragungssockel
und die Rohre schnell auf alle Kühlrippen übertragen,
wodurch die wärmeableitende Effizienz erhöht wird. Wird
die Abwärme mittels der Rohre auf alle Teile eines dem
Kühlsystem entfernter liegenden Endabschnitts übertragen,
dann müssen die Rohre zu einer U-, bzw. V-Form usw. gebogen
werden und folglich mit dem Kühlsystem verbunden sein.
Das Biegen der Rohre lässt jedoch die Wärmeableitungsfähigkeit
der Rohre zurück, wodurch die wärmeableitende
Effizienz des Kühlsystems beeinträchtigt wird.
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Ein
anderer Kühlkörper wie z. B. Temperaturaufteilungsplatte
ist plattenförmig ausgeführt, mit der die Wirkung
des Wärmeübertragungssockels ebenfalls erzielt
werden kann. Außerdem kann die wärmeableitende
Effizienz durch die Temperaturaufteilungsplatte erhöht
werden. Hierbei kommt die Temperaturaufteilungsplatte mit der Oberfläche
eines Wärme erzeugenden Elements in Berührung.
Indem die Flüssigkeit in der Temperaturaufteilungsplatte durch
Erhitzen vergast und durch Kühlung kondensiert wird, wird
die Übertragung der Wärmeenergie realisiert, wodurch
eine höhere Wärmeübertragungseffizienz
erzielt werden kann.
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In
den beiden vorstehenden Fällen wird die Wärmeübertragung
durch Zustandsänderung der Flüssigkeit in den
Rohren bzw. in der Temperaturaufteilungsplatte realisiert. Wird
die Kondensation der Flüssigkeit behindert, dann kann die
Flüssigkeit nicht reibungslos fließen, wodurch
der Wärmeübertragungseffekt beeinträchtigt
werden kann. Zur Erzielung des erwünschten Wärmeableitungseffekts
müssen mehrere Kühlsysteme eingesetzt werden.
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Der
Erfinder hat bereits ein aus der
DE
20 2009 000 540.2 bekannter ”zusammensetzbarer Kühleraufbau” entwickelt,
der einen Sockel aus durch guten Wärmeableitungseffekt
gekennzeichnetem Aluminium und mehreren mit dem oberen Teil des Sockels
verbundenen Kühlrippen besteht. Nach Zusammenbau werden
der Sockel und die Kühlrippen integral miteinander geschweißt,
um den wärmeableitenden Effekt zu erzielen. Nach der praktischen Verwendung
wird festgestellt, dass die Wärmeableitungswirkung aufgrund
der Biegefrequenz des Sockels ebenfalls abgeschwächt wird.
Anzumerken ist, dass der Sockel zur Anpassung an die Form eines Wärme
erzeugenden Elements zu anderen Formen gebogen werden müssen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem zu
schaffen, das durch einfache Maßnahmen die oben genannten
Nachteile vermeidet.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Kühlsystem, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen
aus den Unteransprüchen hervor.
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Gemäß der
Erfindung wird ein Kühlsystem bereitgestellt, das einen
Kühlsockel aufweist. Der Kühlsockel besteht aus
einer oberen und einer unteren Abdeckung und ist somit als Platte
ausgeführt. Auf der oberen Abdeckung ist ein Vorsprung
angeordnet, in dem ein Aufnahmeraum ausgebildet ist. In dem Aufnahmeraum
ist eine Kapillarstruktur untergebracht. Die untere Abdeckung ist
plattenförmig ausgeführt und überlappt sich
mit der oberen Abdeckung. An der Innenwand des Aufnahmeraums der oberen
Abdeckung und auf der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung
ist jeweils eine Nut ausgebildet. Die obere und die untere Oberfläche
der Kapillarstruktur sind durch Schweißen jeweils an der
Innenwand des Aufnahmeraums und auf der oberen Oberfläche
der unteren Abdeckung befestigt. Nach dem Zusammenbau wird der Kühlsockel
integral geschweißt, in den entsprechende Flüssigkeit
eingefüllt wird. Unter Zuhilfenahme der Nute und der Kapillarstruktur
kann der durch Berührung der Kapillarstruktur mit der oberen
und der unteren Abdeckung erzeugte Wärmewiderstand verbessert
bzw. verringert werden. Wird der Kühlsockel zu einer U-
bzw. L-Form gebogen, dann kann die Zustandsänderung der
Flüssigkeit in diesem Fall reibungsloser ausgeführt
werden.
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Da
die Kapillarstruktur durch Schweißen dicht mit der oberen
und der unteren Abdeckung verbunden ist, ist eine Verbesserung der
Druckfestigkeit des Kühlsystems möglich. Auf diese
Weise können die durch einen äußeren
Druck verursachte Formveränderung und die Beeinträchtigung
des Wärmeableitungseffekts vermieden werden. Wird der Kühlsockel zu
einer U- bzw. L-Form mit einem vertikalen Abschnitt gebogen, auf
den eine Kühlrippe mit entsprechenden Durchgangsbohrungen
aufgesteckt ist, dann kann die wärmeableitende Effizienz
aufgrund der Wärmeübertragung und der Luftkonvektion
erhöht werden. Die Anzahl der Kühlrippen ist von
der Höhe des vertikalen Abschnitts abhängig. Je
mehr Kühlrippen auf dem vertikalen Abschnitt aufgesteckt sind,
desto besser wird die Abwärme abgeführt. Durch Überwältigung
des Wärmewiderstands und der Vermeidung der Beschränkung
hinsichtlich der Anzahl der Kühlrippen können
ein besserer Wärmeübertragungseffekt und eine
bessere wärmeableitende Beschaffenheit gewährleistet
werden.
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Im
Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der
Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Kühlsystems;
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2 eine
Unteransicht einer oberen Abdeckung gemäß 1;
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3 eine
perspektivische Zusammenbaudarstellung des Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Kühlsystems gemäß 1;
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4 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Kühlsystems (mit
einer Variante zur Ausführung der unteren Abdeckung);
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5 eine
Unteransicht des Ausführungsbeispiels einer unteren Abdeckung
gemäß 4;
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6 in
perspektivischer Explosionsdarstellung das erfindungsgemäße
Kühlsystem mit Kühlrippen;
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7 eine
perspektivische Zusammenbaudarstellung des erfindungsgemäßen
Kühlsystems gemäß 6;
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8A eine
perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen
Kühlrippe gemäß 6;
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8B einen
Schnitt entlang der Linie 8B-8B in 8A;
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8C einen
vergrößerte Ansicht der erfindungsgemäßen
Kühlrippe gemäß 8A;
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9 eine
Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Kühlsystems im Gebrauchszustand;
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10 eine
schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Kühlsystems im
Gebrauchszustand;
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11 eine
Vorderansicht einer Variante zum erfindungsgemäßen
Kühlsystem gemäß 9 im Gebrauchszustand;
und
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12 eine
Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Kühlsystems im Gebrauchszustand.
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Die
Erfindung stellt ein Kühlsystem zur Verfügung,
das einen Kühlsockel 1 aufweist. Der Kühlsockel 1 kann
aus Kupfer bzw. Aluminium usw. mit einer guten Wärmeableitungsbeschaffenheit
hergestellt werden. In 1, 2 und 3 ist
ein erfindungsgemäßer Kühlsockel 1 dargestellt,
der eine obere Abdeckung 11, eine untere Abdeckung 12,
eine Kapillarstruktur 13, eine Gruppe von Nuten 14 und
Flüssigkeit (nicht gezeigt) aufweist.
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Die
obere Abdeckung 11 ist mit einem oberen Vorsprung 111 versehen,
in dem ein Aufnahmeraum 112 ausgebildet ist. Vor der oberen
Abdeckung 11 ist ein erstes hohles bogenförmiges
Rohr 113 mittig angeordnet.
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Die
untere Abdeckung 12 ist plattenförmig ausgeführt
und überlappt sich mit der oberen Abdeckung 11.
Vor der unteren Abdeckung 12 ist ein zweites hohles bogenförmiges
Rohr 121 mittig angeordnet, das sich an das erste hohle
bogenförmige Rohr 113 anpasst.
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Die
Kapillarstruktur 13 ist in dem Aufnahmeraum 112 der
oberen Abdeckung 11 aufgenommen. Die obere und die untere
Oberfläche der Kapillarstruktur 13 sind jeweils
durch Schweißen dicht mit der Innenwand des Aufnahmeraums 112 und
der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 12 verbunden.
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Die
Gruppe von Nuten 14 ist jeweils an der Innenwand des Aufnahmeraums 112 der
oberen Abdeckung 11 und auf der oberen Oberfläche
der unteren Abdeckung 12 angeordnet. Hierbei besteht die Gruppe
von Nuten 14 aus mehreren ineinander greifenden Kanälen.
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Die
Flüssigkeit (nicht gezeigt) wird über ein durch
das erste hohle bogenförmige Rohr 113 und das
zweite hohle bogenförmige Rohr 121 ausgebildetes
Einfüllrohr 15 in den Aufnahmeraum 112 eingefüllt.
Hierbei kann die Flüssigkeit als Wasser bzw. Freon oder ähnliche
Flüssigkeit mit wärmeableitender Beschaffenheit
ausgeführt sein.
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Nachdem
die Kapillarstruktur 13 durch Schweißen an der
Innenwand des Aufnahmeraums 112 der oberen Abdeckung 11 und
auf der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 12 befestigt
geworden ist, werden die obere Abdeckung 11 und die untere
Abdeckung 12 durch Schweißen integral miteinander
verbunden. Nach der inneren Entleerung und der Einfüllung
der Flüssigkeit in das Einfüllrohr 15 wird
die Öffnung 16 des Einfüllrohrs 15 durch
Abdeckung bzw. Schweißen zugeschlossen. Auf diese Weise
wird der Kühlsockel 1 realisiert, der unmittelbar
mit einem Wärme erzeugenden Element (nicht gezeigt) verbunden
ist.
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In 4 und 5 ist
ein anderes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Kühlsystems dargestellt, dessen untere Abdeckung 12a mit
einem unteren Vorsprung 122a versehen ist. Der untere Vorsprung 122a ist
mit Stanzen hergestellt, in dem eine Kammer 123a ausgebildet
ist, an deren Innenwand die Nuten 14 ausgebildet sind.
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Aus 6 und 7 ist
ersichtlich, dass der Kühlsockel 1 in dem ersten
Ausführungsbeispiel nach dem integralen Zusammenbau zu
einem U-förmigen Kühlsockel 1a gebogen
wird, wobei der U-förmige Kühlsockel 1a auf
seinen beiden Endabschnitten jeweils mit einem vertikalen Abschnitt 21a versehen
ist. Die Länge der beiden vertikalen Abschnitte 21a kann
nach der Größe des U-förmigen Kühlsockels 1a eingestellt
werden. Auf die beiden vertikalen Abschnitte 21a kann eine
bzw. mehr als eine Kühlrippe 3 aufgesteckt werden.
Die Anzahl der Kühlrippen 3 ist hierbei von der
Länge des vertikalen Abschnitts 21a abhängig.
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Die
Kühlrippe 33 ist als Platte ausgeführt
und kann aus Kupfer bzw. Aluminium oder andere Materialien mit einer
guten Wärmeübertragungs- bzw. Wärmeableitungsbeschaffenheit
hergestellt sein. Bezug nehmend auf 8A, 8B und 8C ist
die Kühlrippe 3 auf ihrer linken und ihrer rechten
Seite jeweils mit einer den beiden vertikalen Abschnitten 21a des
U-förmigen Kühlsockels 1a entsprechenden Durchgangsbohrung 31 und
einer Vielzahl von Flanschen 32 versehen ist. Die Flansche 32 befinden
sich auf der Seite der Platte und auf dem Endabschnitt der Durchgangsbohrung 31.
Auf der Platte der Kühlrippe 3 ist eine Vielzahl
von länglichen konvexen Nuten 33 ineinander greifend
vorgesehen, die mit Stanzen ausgebildet sind. Der obere Endabschnitt
der jeweiligen konvexen Nut 33 ist als runde Ecke ausgeführt und
geringfügig höher als der Flansch 32.
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Werden
mehr als eine Kühlrippe 3 auf die beiden vertikalen
Abschnitte 21a des U-förmigen Kühlsockels 1a aufgesteckt,
dann entsteht, wie in 9 und 10 gezeigt,
ein Abstand zwischen je beiden Kühlrippen 3 mittels
der Flansche 32. Hierbei werden mehrere Strömungskanäle 34 durch
die mehreren konvexen Nuten 33 ausgebildet. Bei der Verwendung
wird die untere Fläche des U-förmigen Kühlsockels 1a mit
einem Wärme erzeugenden Element 4 berührt.
Wird Abwärme von dem Wärme erzeugenden Element 4 erzeugt,
wird die Abwärme von dem U-förmigen Kühlsockel 1a absorbiert.
Unter Zuhilfenahme der Nuten 14 wird der durch Berührung der
Kapillarstruktur mit der Innenwand des Aufnahmeraums verursachte
Wärmewiderstand nach dem Stand der Technik erheblich verringert.
Durch Zustandsänderung der Flüssigkeit wird die
Abwärme schnell und durchschnittlich auf die obere Seite
des U-förmigen Kühlsockels 1a übertragen.
Aufgrund einer größeren Berührungsfläche
zwischen dem U-förmigen Kühlsockel 1a und
den Kühlrippen 3 kann eine schnelle Wärmeableitungsgeschwindigkeit
erzielt werden. Unter Zuhilfenahme der Strömungskanäle 34 kann
die Abwärme noch schneller abgeführt werden. Auf
diese Weise ist ein optimaler wärmeableitender Effekt zu
erzielen.
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In 11 ist
ein anderes Ausführungsbeispiel des in 9 dargestellten
Kühlsystems dargestellt. Der U-förmige Kühlsockel 1a kann
bei der Verwendung zur Anpassung an die Größe
des Wärme erzeugenden Elements 5 parallel bzw.
verteilt (nicht gezeigt) auf dem Wärme erzeugenden Element 5 angeordnet
ist, um einen optimalen wärmeableitenden Effekt zu erzielen.
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In 12 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Kühlsystems dargestellt, bei dem die vorstehende Kühlrippe 3 auf
einem vertikalen Abschnitt 21b eines L-förmigen
Kühlsockels 1b aufgesteckt sein kann.
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Insgesamt
betrifft die Erfindung ein Kühlsystem, das einen Kühlsockel
aufweist. Der Kühlsockel besteht aus einer oberen und einer
unteren Abdeckung und ist somit als Platte ausgeführt.
Auf der oberen Abdeckung ist ein Aufnahmeraum zur Aufnahme einer
Kapillarstruktur ausgebildet. Die untere Abdeckung ist plattenförmig
ausgeführt und überlappt sich mit der oberen Abdeckung.
An der Innenwand des Aufnahmeraums der oberen Abdeckung und auf
der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung ist jeweils
eine Nut vorgesehen. Nach dem Zusammenbau des Kühlsockels
wird entsprechende Flüssigkeit in den Kühlsockel
eingefüllt. Mithilfe der Kapillarstruktur und der Nuten
kann der durch Berührung der Kapillarstruktur mit der oberen
und der unteren Abdeckung erzeugte Wärmewiderstand verringert
wird, wodurch der Wärmeübertragungseffekt bei der Änderung
der Form von dem Kühlsockel erhöht wird. Wird
der Kühlsockel zu einem U-förmigen Kühlsockel
gebogen, kann eine Kühlrippe auf einen rechten und einen
linken vertikalen Abschnitt des Kühlsockels aufgesteckt
werden, wobei die Kühlrippe und die beiden vertikalen Abschnitte
durch Schweißen integral miteinander verbunden sind. Auf
diese Weise werden eine erweiterbare praktische Wirkung, eine effiziente
Wärmeübertragung sowie eine schnelle Wärmeabfuhr
gewährleistet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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