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Die Erfindung betrifft ein Kühlmodul, insbesondere ein Kühlmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Mit der raschen Entwicklung von Wissenschaft und Technik nehmen die Betriebsgeschwindigkeit und die Betriebsleistung elektronischer Geräte weiter zu, wodurch die Heizleistung der internen elektronischen Elemente entsprechend ansteigt. Um zu verhindern, dass die elektronischen Elemente durch Überhitzung ausfallen, muss eine ausreichende Kühlleistung bereitgestellt werden. Beispielsweise ist ein Lüfter im Inneren des elektronischen Geräts vorgesehen, wobei der vom Lüfter erzeugte Luftstrom verwendet wird, um die von den elektronischen Elementen erzeugte Wärme aus dem elektronischen Gerät abzuführen. Darüber hinaus wird bei den elektronischen Elementen mit hoher Heizleistung, wie beispielsweise einer Zentraleinheit oder einem Grafikchip, üblicherweise ein Kühlmodul in Verbindung mit dem von einem Lüfter erzeugten Luftstrom montiert, um die Temperatur der elektronischen Elemente zu reduzieren.
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In 1 ist ein herkömmliches Kühlmodul dargestellt. Das herkömmliche Kühlmodul 9 weist ein Wärmerohr 91 und mehrere Kühlrippen 92 auf. Das Wärmerohr 91 ist an einer Oberfläche eines Heizelements angeordnet. Die Unterseite der Kühlrippen 92 weist eine Öffnung auf, die nach dem Wärmerohr 91 so ausgerichtet ist, dass das Wärmerohr 91 an der Öffnung der Kühlrippe 92 angeschweißt werden kann. Da die obere Oberfläche des Wärmerohrs 91 flach ist und die Kühlrippen 92 und das Wärmerohr 91 eine geschlossene Struktur aufweisen, wird der von den Kühlrippen 92 gebrachte Luftstrom auf die beiden Seiten des Wärmerohrs 91 verteilt. Mit anderen Worten strömt nur ein kleiner Luftstrom über das Wärmerohr 91, so dass das Kühlmodul 9 keine gute Kühlleistung erreichen kann. Dabei bleibt doch ein breiter Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlmodul zu schaffen, das durch einfache Maßnahmen die oben genannten Nachteile vermeidet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kühlmodul, das die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.
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Gemäß der Erfindung wird ein Kühlmodul bereitgestellt, das an ein Heizelement angebracht ist und Folgendes aufweist:
- eine Wärmerohreinheit, die mindestens ein Wärmerohr aufweist, wobei das Wärmerohr eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche besitzt, die einander gegenüber angeordnet sind, und wobei die erste Oberfläche dem Heizelement entspricht, und wobei sich die zweite Oberfläche formmäßig von der ersten Oberfläche unterscheidet; und
- eine Rippeneinheit, die eine Vielzahl von Kühlrippen aufweist, die voneinander beabstandet sind, wobei jede der Kühlrippen Folgendes aufweist:
- eine Unterseite, die eine Einbauöffnung aufweist und der Aufnahme des Wärmerohrs dient, wobei die Einbauöffnung eine obere Begrenzungswand aufweist, deren Form an die Form der zweiten Oberfläche des Wärmerohrs angepasst ist; und
- mindestens ein Kühlloch, das in der Nähe der oberen Begrenzungswand der Einbauöffnung angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung handelt es sich bei der ersten Oberfläche um eine Ebene, wobei die zweite Oberfläche aus einer Gruppe ausgewählt ist, die eine geneigte Fläche, eine Bogenfläche und eine konische Fläche aufweist.
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Gemäß der Erfindung kommuniziert das Kühlloch mit der Einbauöffnung.
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Gemäß der Erfindung befindet sich das Kühlloch an einem Wendepunkt der oberen Begrenzungswand der Einbauöffnung und entspricht einem tiefsten Punkt der zweiten Oberfläche, wobei der niedrigste Punkte die Position ist, an der die zweite Oberfläche der ersten Oberfläche am nächsten ist.
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Gemäß der Erfindung sind die Wärmerohre der Wärmerohreinheit zueinander benachbart angeordnet.
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Gemäß der Erfindung kommuniziert das Kühlloch mit der Einbauöffnung, wobei das Kühlloch zwischen zwei benachbarten Wärmerohren angeordnet ist.
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Gemäß der Erfindung weist jede der Kühlrippen eine Führungsstruktur auf, die an der oberen Begrenzungswand der Einbauöffnung angeordnet ist und mit der zweiten Oberfläche in Kontakt steht.
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Gemäß der Erfindung ist die Form der Führungsstruktur an die zweite Oberfläche angepasst.
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Gemäß der Erfindung ist das Kühlmodul ferner mit einer Metallbodenplatte versehen, die eine dritte Oberfläche und eine vierte Oberfläche aufweist, wobei die dritte Oberfläche mit dem Heizelement in Kontakt steht, und wobei die erste Oberfläche des Wärmerohrs mit der vierten Oberfläche der Metallbodenplatte verbunden ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Unterseite jeder der Kühlrippen mit der vierten Oberfläche der Metallbodenplatte verbunden.
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Gemäß der Erfindung unterscheidet sich die Form der zweiten Oberfläche des Wärmerohrs von der Form der ersten Fläche, wobei diese der Form der oberen Begrenzungswand der Einbauöffnung der Kühlrippen entspricht. Außerdem befindet sich das Kühlloch nahe der Einbauöffnung. Daher kann der vom Lüfter erzeugte Luftstrom an die Stelle in der Nähe der Einbauöffnung und des Wärmerohrs geleitet werden, wodurch eine bessere Kühlwirkung zu erzielen ist.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausgestaltungen anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
- 1 eine perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls;
- 2A und 2B in perspektivischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Kühlmodul, das auf ein Heizelement angewendet wird;
- 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Kühlmoduls gemäß 2A;
- 4 einen perspektivischen Schnitt durch das erfindungsgemäße Kühlmodul gemäß 2A; und
- 5 eine schematische Darstellung der Luftströmungsrichtung des in 4 gezeigten Kühlmoduls.
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Es wird zunächst auf 2A, 2B, 3 und 4 Bezug genommen. Das erfindungsgemäße Kühlmodul 1 kann auf ein elektronisches Gerät angewendet werden und ist innerhalb des elektronischen Geräts angeordnet. Das elektronische Gerät kann beispielsweise ein Computer oder ein Server sein, worauf es aber nicht beschränkt ist. Das elektronische Gerät kann ein Heizelement H beinhalten. Das Heizelement H kann beispielsweise eine Zentraleinheit [CPU], eine Bildverarbeitungseinheit [GPU] oder ein Festplattenlaufwerk sein, worauf es aber nicht beschränkt ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Kühlmodul 1 auf dem Heizelement H angeordnet, um die durch das Heizelement H erzeugte Wärme abzuleiten.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Kühlmodul 1 eine Wärmerohreinheit 10 und eine Rippeneinheit 20 auf. Die Wärmerohreinheit 10 weist mindestens ein Wärmerohr 11 auf, wobei die Rippeneinheit 20 eine Vielzahl von Kühlrippen 21 aufweisen kann. Mit anderen Worten weist das Kühlmodul 1 mindestens ein Wärmerohr 11 und mehrere Kühlrippen 21. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Wärmerohreinheit 10 ein Beispiel mit mehreren Wärmerohren 11, die zueinander eng benachbart angeordnet sind. In anderen Ausführungsbeispielen können auch mehrere Wärmerohre 11 in Abständen angeordnet sein, was in der vorliegenden Erfindung nicht beschränkt ist. Wie in 3 gezeigt, weist jedes der Wärmerohre 11 eine erste Oberfläche 111 und eine zweite Oberfläche 112 auf, die einander gegenüber angeordnet sind. Die erste Oberfläche 111 entspricht dem Heizelement H. Das heißt, die erste Oberfläche 111 ist dem Heizelement H zugewandt und ihre gegenüberliegende Seite ist die zweite Oberfläche 112. Im dargestellten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich die Form der zweiten Oberfläche 112 des Wärmerohrs 11 von der ersten Oberfläche 111. Insbesondere kann die erste Oberfläche 111 eine Ebene sein, wobei die zweite Oberfläche 112 eine nicht-ebene Struktur aufweisen kann. Zum Beispiel kann die zweite Oberfläche 112 nicht parallel zur ersten Oberfläche 111 verlaufen. Diese kann eine nicht-planare Struktur wie eine geneigte Fläche, eine Bogenfläche oder eine konische Fläche sein, die den Effekt der Führung der durch den Lüfter erzeugten Luftströmungsrichtung erreichen kann, was unten weiter beschrieben wird.
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Jede der Kühlrippen 21 weist eine Unterseite 213 auf, an der eine Einbauöffnung 211 zur Aufnahme der Wärmerohre 11 ausgebildet ist [siehe 3]. Das heißt, die Wärmerohreinheit 10 ist in der Einbauöffnung 211 untergebracht. Außerdem weist jede der Kühlrippen 21 ferner mindestens ein Kühlloch 212 auf, das an die Einbauöffnung 211 angrenzt.
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Die Einbauöffnung 211 weist eine obere Begrenzungswand 2111 auf, die formmäßig an die zweite Oberfläche 112 des Wärmerohrs 11 angepasst ist. Da die Form der Einbauöffnung 211 an die Konfiguration des Wärmerohrs 11 angepasst ist, ist die zweite Oberfläche 112 des Wärmerohrs 11 formschlüssig mit der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211 verbunden, nachdem die Wärmerohreinheit 10 in die Einbauöffnung 211 eingebaut ist. Außerdem sind die Kühlrippen 21 in der Wärmerohreinheit 10 beabstandet angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wärmerohre 11 entlang einer ersten Richtung X benachbart zueinander angeordnet. Wie in 3 gezeigt, verlaufen die Längsachsenrichtung der Wärmerohre 11 und die erste Richtung X parallel zueinander. Die Kühlrippen 21 sind entlang einer zweiten Richtung Y benachbart zueinander angeordnet, wobei die erste Richtung X und die zweite Richtung Y senkrecht zueinander stehen.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Wärmerohreinheit 10 direkt auf dem Heizelement H angeordnet sein. Das heißt, die erste Oberfläche 111 des Wärmerohrs 11 kann mit dem Heizelement H so verbunden werden, dass die vom Heizelement H erzeugte Wärme direkt auf das Wärmerohr 11 übertragen wird.
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Vorzugsweise weist das erfindungsgemäße Kühlmodul 1 ferner eine Metallbodenplatte 30 auf, wie beispielsweise eine kostengünstige Kupferplatte mit guter Wärmeleitfähigkeit. Die Metallbodenplatte 30 weist eine dritte Oberfläche 31 und eine gegenüberliegende, vierte Oberfläche 32 auf. Die dritte Oberfläche 31 steht mit dem Heizelement H in Kontakt. Die erste Oberfläche 111 des Wärmerohrs 11 ist mit der vierten Oberfläche 32 der Metallbodenplatte 30 verbunden, so dass die von dem Heizelement H erzeugte Wärme durch die Metallbodenplatte 30 zum Wärmerohr 11 geleitet werden kann. Vorzugsweise ist die Unterseite 213 der Kühlrippen 21 auch mit der vierten Oberfläche 32 der Metallbodenplatte 30 verbunden, so dass Wärmeenergie durch die Metallbodenplatte 30 zum Wärmerohr 11 geleitet werden kann, um die Kühleffizienz zu verbessern. Darüber hinaus können das Wärmerohr 11 und die Kühlrippen 21 vorzugsweise durch Schweißen mit der Metallbodenplatte 30 verbunden werden, wobei die Kühlrippen 21 auch durch Schweißen mit der Wärmerohreinheit 10 verbunden werden können.
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Es wird dann auf 5 Bezug genommen. Anzumerken ist, dass das auf das erfindungsgemäße Kühlmodul 1 angewendete elektronische Gerät innen mit einem Lüfter [nicht gezeigt] versehen ist, wodurch der vom Lüfter erzeugte Luftstrom verwendet werden kann, um die vom Heizelement H erzeugte Wärme aus dem elektronischen Gerät abzuführen. Da die zweite Oberfläche 112 bzw. die dem Wind zugewandte Oberfläche des Wärmerohrs 11 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine andere Form als die erste Oberfläche 111 hat, weist sie eine nicht ebene Struktur auf. Außerdem sind die Kühlrippen 21 wärmeableitend ausgelegt. Ferner sind die Kühlrippen 21 mit je einem Kühlloch 212 versehen, das einen Luftstrom derart leitet, dass dieser entlang einer nicht ebenen Struktur zu dem Kühlloch 212 strömt. Darüber hinaus weist jede der Kühlrippen 21 mindestens ein Kühlloch 212 auf, das ferner ermöglichen kann, dass ein Luftstrom zwischen den Kühlrippen 21 strömt und die Wirkung der Wärmeableitung an das Wärmerohr 11 weiter verbessern kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich das Kühlloch 212 nahe der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211 [siehe 3], so dass der Luftstrom zu einer Stelle nahe der Einbauöffnung 211 und dem Wärmerohr 11 geleitet werden kann. Vorzugsweise kann das Kühlloch 212 mit der Einbauöffnung 211 kommunizieren, so dass der geführte Luftstrom die zweite Oberfläche 112 des Wärmerohrs 11 kontaktieren kann, um einen besseren Kühleffekt zu erzielen.
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Außerdem ist die Konfiguration der zweiten Oberfläche 112 gemäß der Erfindung nicht eingeschränkt. Wie oben erwähnt, kann es sich um eine geneigte Fläche, eine gekrümmte Fläche oder eine konische Fläche handeln. Vorzugsweise kann die Konfiguration der zweiten Oberfläche 112 an die Position des Kühllochs 212 angepasst werden, um eine bessere Führungswirkung zu erzielen. Da die zweite Oberfläche 112 jedes der Wärmerohre 11 eine konische Oberfläche ist und die Wärmerohre 11 der Wärmerohreinheit 10 benachbart angeordnet ist, bildet die Wärmerohreinheit 10 eine gezackte Oberfläche entsprechend der zweiten Oberfläche 112. Die an der zweiten Oberfläche 112 angebrachte, obere Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211 ist eine angepasste, gezackte Fläche. Das Kühlloch 212 befindet sich an einem Wendepunkt T der gezackten Oberfläche der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211 und entspricht einem tiefsten Punkt L der zweiten Oberfläche 112 [siehe 3 und 4]. Der tiefste Punkt L ist die Position, an der die zweite Oberfläche 112 der ersten Oberfläche 111 am nächsten ist. Zum Beispiel ist die zweite Oberfläche 112 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine konische Fläche, wobei die Mitte der höchste Punkt ist und ihre beiden Seiten die niedrigsten Punkte L sind. Mit anderen Worten befindet sich der größte Teil des tiefsten Punktes L zwischen zwei benachbarten Wärmerohren 11. Vorzugsweise kann sich das Kühlloch 212 zwischen zwei benachbarten Wärmerohren 11 befinden. In anderen Ausführungsbeispielen, wenn die zweite Oberfläche 112 eine nach oben konvexe Bogenoberfläche ist, sind die beiden Seiten der zweiten Oberfläche 112 auch die tiefsten Punkte, wobei das Kühlloch 212 sich auch zwischen zwei benachbarten Wärmerohren 11 befindet.
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Vorzugsweise weist jede der Kühlrippen 21 eine Führungsstruktur 214 auf, die an der oberen Kante 2111 der Einbauöffnung 211 angeordnet ist und mit der zweiten Oberfläche 112 des Wärmerohrs 11 in Kontakt steht. Insbesondere ist die Führungsstruktur 214 eine Struktur, die sich von der Kühlrippe 21 nach außen erstreckt und der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211 benachbart ist [siehe 3]. Mit anderen Worten weist die Erstreckungsrichtung der Führungsstruktur 214 nach außen oder zu den benachbarten Kühlrippen 21. Die Form der Führungsstruktur 214 entspricht auch der Form der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211. Wie in 4 gezeigt ist, besteht die Führungsstruktur 214 im dargestellten Ausführungsbeispiel aus mehreren benachbarten konischen Abdeckungen 2141, so dass die gesamte Führungsstruktur 214 ebenfalls eine Zickzack-Form aufweist. Außerdem befindet sich das Kühlloch 212 am Wendepunkt der zickzackförmigen Führungsstruktur 214, und zwar zwischen je zwei benachbarten konischen Abdeckungen 2141. Mit anderen Worten ist ein Kühlloch 212 zwischen je zwei benachbarten konischen Abdeckungen 2141. Vorzugsweise können die Führungsstruktur 214 und die benachbarten Kühlrippen 21 miteinander verschweißt oder einstückig ausgebildet sein. Wie in 5 gezeigt, kann der Luftstrom an den Kühlrippen 21 durch die konischen Abdeckungen 2141 der Führungsstruktur 214 zu den Kühllöchern 212 geleitet werden. Der durch die Kühllöcher 212 strömende Luftstrom kann auch weiter nach außen oder zu den benachbarten Kühlrippen 21 geleitet werden, um eine bessere Kühlwirkung zu erzielen. Da die Form der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung 211 der Form der zweiten Oberfläche 112 des Wärmerohrs 11 entspricht, ist die Form der Führungsstruktur 214 auch an die zweite Oberfläche 112 angepasst. Da sich die Führungsstruktur 214 nach außen erstreckt und formmäßig an die zweite Oberfläche 112 angepasst ist, ist es für den Hersteller leichter, die Kühlrippe 21 durch Schweißen am Wärmerohr 11 anzubringen.
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Zusammengefasst weist das erfindungsgemäße Kühlmodul ein Kühlmodul 1 eine Wärmerohreinheit 10 und eine Rippeneinheit 20 auf. Die Wärmerohreinheit 10 besitzt mindestens ein Wärmerohr 11. Eine erste Oberfläche des Wärmerohrs ist an ein Heizelement angepasst, wobei sich eine zweite Oberfläche formmäßig von der ersten Oberfläche unterscheidet. Zum Beispiel kann die erste Oberfläche eine flache Oberfläche sein und die zweite Oberfläche kann eine nicht ebene Struktur sein, z. B. eine geneigte Fläche, eine Bogenfläche oder eine konische Fläche. Die Rippeneinheit 20 weist eine Mehrzahl von Kühlrippen 21 auf. Die Kühlrippe 21 weist eine Unterseite und mindestens ein Kühlloch auf. Die Unterseite besitzt eine Einbauöffnung. Die Form der zweiten Oberfläche des Wärmerohrs unterscheidet sich von der Form der ersten Fläche, wobei diese der Form der oberen Begrenzungswand 2111 der Einbauöffnung der Kühlrippen 21 entspricht. Außerdem befindet sich das Kühlloch nahe der Einbauöffnung. Daher kann der vom Lüfter erzeugte Luftstrom an die Stelle in der Nähe der Einbauöffnung und des Wärmerohrs geleitet werden, um eine bessere Kühlwirkung zu erzielen.
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Die vorstehende Beschreibung stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht den Schutzumfang der Ansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann vorgenommen werden können, gehören zum Schutzbereich der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlmodul
- 10
- Wärmerohreinheit
- 11
- Wärmerohr
- 111
- erste Oberfläche
- 112
- zweite Oberfläche
- 20
- Rippeneinheit
- 21
- Kühlrippe
- 211
- Einbauöffnung
- 2111
- obere Begrenzungswand
- 212
- Kühlloch
- 213
- Unterseite
- 214
- Führungsstruktur
- 2141
- konische Abdeckung
- 30
- Metallbodenplatte
- 31
- dritte Oberfläche
- 32
- vierte Oberfläche
- 9
- Kühlmodul
- 91
- Wärmerohr
- 92
- Kühlrippe
- H
- Heizelement
- L
- niedrigster Punkt
- T
- Wendepunkt
- X
- erste Richtung
- Y
- zweite Richtung
