DE29506263U1 - Cooling device - Google Patents

Cooling device

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DE29506263U1 DE29506263U DE29506263U DE29506263U1 DE 29506263 U1 DE29506263 U1 DE 29506263U1 DE 29506263 U DE29506263 U DE 29506263U DE 29506263 U DE29506263 U DE 29506263U DE 29506263 U1 DE29506263 U1 DE 29506263U1
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Description

BeschreibungDescription

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühleinrichtung und . insbesondere auf eine Kühleinrichtung zum Kühlen elektronischer Geräte.The present invention relates to a cooling device and in particular to a cooling device for cooling electronic devices.

Elektronische Geräte, wie beispielsweise Mobilfunkanlagen, erzeugen Wärme, die abgeführt werden muß, um ein Überhitzen des Gerätes zu vermeiden. Herkömmliche Kühleinrichtungen arbeiten vorwiegend mit Gebläsen, die die erwärmte Luft ausblasen, um ein Überhitzen des Gerätes zu vermeiden. Genügt eine solche Abfuhr der erwärmten Luft nicht, um ein Überhitzen des Gerätes zu vermeiden, wird üblicher Weise eine Klimaanlage in Form eines kompakten Kälteaggregats vorgesehen, das zusätzlich für eine aktive Kühlung der ümgebungsluft sorgt.Electronic devices, such as mobile phone systems, generate heat that must be dissipated to prevent the device from overheating. Conventional cooling systems mainly work with fans that blow out the heated air to prevent the device from overheating. If this type of dissipation of the heated air is not sufficient to prevent the device from overheating, an air conditioning system in the form of a compact refrigeration unit is usually provided, which also ensures active cooling of the ambient air.

Bei vielen technischen Anlagen muß dabei gewährleistet sein, daß unter allen Umständen, eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist. Das heißt, auch bei Ausfall des Stromnetzes oder bei mobilen Anlagen wie Mobilfunkanlagen bei Ausfall des Generators muß für einen bestimmten Zeitraum ein Betrieb der Kühleinrichtung gewährleistet sein. Bei elektrisch betriebenen Kühleinrichtungen wird ein solcher Notbetrieb über Batterien gewährleistet.For many technical systems, it must be ensured that sufficient cooling is guaranteed under all circumstances. This means that even if the power grid fails or, in the case of mobile systems such as mobile radio systems, if the generator fails, the cooling system must be able to operate for a certain period of time. In the case of electrically operated cooling systems, such emergency operation is ensured by batteries.

Kühleinrichtungen, die auf den Einsatz eines Kälteaggregats angewiesen sind, weisen einen relativ hohen Strombedarf auf, so daß leistungsstarke Batterien bzw. Akkumulatoren benötigt werden, um eine ausreichende Not-Betriebsdauer im Batteriebetrieb zu gewährleisten. Dies führt einerseits zu einem schwe-Cooling systems that rely on the use of a refrigeration unit have a relatively high power requirement, so that powerful batteries or accumulators are required to ensure sufficient emergency operating time in battery mode. On the one hand, this leads to a serious

ren System, das dazu einen hohen Platzbedarf aufweist und andererseits werden die Systemkosten dadurch erheblich in die Höhe getrieben.system, which also requires a lot of space and on the other hand this significantly increases the system costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühleinrichtung zu schaffen, die zumindest im Notbetrieb eine ausreichende Kühlleistung bei relativ geringem Strombedarf gewährleistet.The object of the invention is to create a cooling device which, at least in emergency operation, ensures sufficient cooling performance with relatively low power consumption.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung weist die Kühleinrichtung einen Innenkreis auf, der über einen Einlaß und einen Auslaß mit dem zu kühlenden Medium, üblicherweise mit der Luft, die durch das zu kühlende Gerät erhitzt wird, in Verbindung steht und einen Außenkreis, der ebenfalls über einen Einlaß und einen Auslaß mit der Umgebung in Verbindung steht, wobei ein Wärmeaustausch zwischen den Kreisen über einen Wärmetauscher erfolgt.The object is achieved by the features of claim 1. According to the invention, the cooling device has an inner circuit which is connected via an inlet and an outlet to the medium to be cooled, usually to the air which is heated by the device to be cooled, and an outer circuit which is also connected via an inlet and an outlet to the environment, wherein heat is exchanged between the circuits via a heat exchanger.

Wird nur eine geringe Kühlleistung benötigt,- kann eine solche Kühleinrichtung sogar ohne Gebläse betrieben werden,- da sich aufgrund der Konvektion eine Stömung. sowohl im Innen- als auch im Außenkreis einstellt.If only a small amount of cooling power is required, such a cooling system can even be operated without a fan, since convection creates a flow in both the inner and outer circuits.

Bevorzugt wird jedoch der Betrieb der Kühleinrichtung, mit einem Gebläse,, da sich durch die so erzwungene Stömung ein höherer Wärmeaustausch erzielen läßt. Dabei kann ein Gebläse im Innenkreis und/oder im Außenkreis vorgesehen werden. Es ist auch möglich, mittels eines einzigen Gebläses eine Strömung sowohl im Innenkreis als auch im Außenkreis zu erzeugen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, den Einlaß des Gebläses und dessen Auslaß mit dem Innenkreis und dem Außenkreis zu verbinden.However, it is preferred to operate the cooling device with a fan, as the forced flow in this way enables a higher heat exchange to be achieved. A fan can be provided in the inner circuit and/or in the outer circuit. It is also possible to generate a flow in both the inner circuit and the outer circuit using a single fan. To do this, it is only necessary to connect the inlet of the fan and its outlet to the inner circuit and the outer circuit.

Als Wäremtauscher wird ein Lamellenwarmetauscher bevorzugt, da dieser auch bei geringer Strömungsgeschwindigkeit der Medien ein gute Leistung aufweist, so daß die Kühleinrichtung auch bei Betrieb ohne Gebläse, d.h. ohne Stromverbrauch eine ausreichende Kühlleistung aufbringt bzw. nur ein leistungsschwaches Gebläse mit geringer Stromaufnahme benötigt wird, um eine bestimmte Kühlleistung zu erzielen.A finned heat exchanger is preferred as a heat exchanger, as it has good performance even at low media flow rates, so that the cooling device provides sufficient cooling performance even when operated without a fan, i.e. without power consumption, or only a low-performance fan with low power consumption is required to achieve a certain cooling performance.

Der Lamellenwarmetauscher kann sowohl nach dem Gleichstrom als auch nach dem Gegen- bzw. Kreuzstromprinzip betrieben werden, wobei letzteres bevorzugt wird.The finned heat exchanger can be operated using either the direct current or the countercurrent or cross-current principle, with the latter being preferred.

Um die Kühlleistung der Kühleinrichtung zu erhöhen, kann diese mit einem Kälteaggregat versehen werden, das entweder im AuSenkreis eine Vorkühlung des Kühlmediums vornimmt oder im Innenkreis eine Nachkühlung des abzukühlenden Mediums. Da dieses Kälteaggregat mit dem beschriebenen Kühlsystem, bestehend aus den beiden Kreisen und dem zwischengeschalteten Wärmetauscher, betrieben wird und dabei nur eine Vor- oder Nachkühlung vornimmt, kann dieses im Vergleich zu einer Kühleinrichtung, bei der die gesamte Kühlleistung über das Kälteaggregat aufgebracht wird, wesentlich 1eistungsschwächer ausgeführt werden. Somit ist auch der Strombedarf des Kühlaggregats wesentlich geringer und es wird eine Kühleinrichtung geschaffen, die einen wesentlich geringeren Strombedarf als herkömmliche Kühleinrichtungen aufweist.In order to increase the cooling capacity of the cooling device, it can be equipped with a refrigeration unit that either pre-cools the cooling medium in the outer circuit or post-cools the medium to be cooled in the inner circuit. Since this refrigeration unit is operated with the cooling system described, consisting of the two circuits and the intermediate heat exchanger, and only performs pre-cooling or post-cooling, it can be designed to be significantly less powerful than a cooling device in which the entire cooling capacity is provided by the refrigeration unit. This also means that the power requirement of the refrigeration unit is significantly lower and a cooling device is created that has a significantly lower power requirement than conventional cooling devices.

Bei dem Kälteaggregat kann es sich um ein herkömmliches Kälteaggregat handeln. Das Kälteaggregat kann auch mit Peltiereelementen arbeiten, was den Bau einer besonders kompakten Kühleinrichtung ermöglicht. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird das Kälteaggregat mit Gas betrieben, wodurch der Strombedarf der Kühleinrichtung wesent-The refrigeration unit can be a conventional refrigeration unit. The refrigeration unit can also work with Peltier elements, which enables the construction of a particularly compact cooling device. According to an advantageous embodiment of the invention, the refrigeration unit is operated with gas, which significantly reduces the power requirement of the cooling device.

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lieh vermindert wird. Um vollkommen unabhängig von einer Stromversorgung zu sein, kann auch das bzw. die ggf. vorhandenen Gebläse mittels Gas betrieben werden.In order to be completely independent of a power supply, the fan(s) can also be operated using gas.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung läßt sich das Kälteaggregat wahlweise mit Strom oder Gas betreiben. Bei dieser Kühleinrichtung kann durch eine relativ kleine Gasflasche ein Notbetrieb oder ein mobiler Betrieb unabhängig von einer Stromquelle gewährleistet werden, während im normalen Betriebsfall die Kühleinrichtung komfortabel mittels Strom betrieben werden kann. Werden elektrisch betriebene Gebläse verwendet, so genügt eine relativ kleine Batterie bzw. ein Akkumulator, um eine ausreichende Betriebsdauer unabhängig von einer Stromversorgung zu gewährleisten.According to a further development of the invention, the refrigeration unit can be operated either with electricity or gas. With this cooling device, emergency operation or mobile operation independent of a power source can be ensured by means of a relatively small gas bottle, while in normal operation the cooling device can be conveniently operated using electricity. If electrically operated fans are used, a relatively small battery or accumulator is sufficient to ensure sufficient operating time independent of a power supply.

Vorteilhaft ist ein Kälteaggregat mittels einer Kupplungseinrichtung an dem Einlaß des Außenkreis oder ggf. am Auslaß des Innenkreises anschließbar. Auf diese Weise wird es möglich, eine Basis-Kühleinrichtung zur Verfugung zu stellen, deren Kühlleistung durch zusätzliches Anschließen eines oder ggf. auch zweier Kühlaggregate erhöht werden kann. Dies ist einerseits aus fertigungstechnischer Sicht interessant, aber es kann auf diese Weise eine Kühleinrichtung auch an verschiedene Einsatzbedingungen angepaßt werden, wenn beispielsweise eine Kühleinrichtung zur Kühlung unterschiedlicher Geräte verwendet wird oder die Kühleinrichtung bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen eingesetzt wird.It is advantageous if a cooling unit can be connected to the inlet of the external circuit or, if necessary, to the outlet of the internal circuit using a coupling device. In this way, it is possible to provide a basic cooling unit whose cooling capacity can be increased by additionally connecting one or, if necessary, two cooling units. On the one hand, this is interesting from a manufacturing point of view, but in this way a cooling unit can also be adapted to different operating conditions, for example if a cooling unit is used to cool different devices or if the cooling unit is used in different ambient conditions.

Werden der Innenkreis und der Außenkreis der Kühleinrichtung so ausgeführt, daß diese vollkommen voneinander getrennt sind, so wird wirkungsvoll verhindert, daß Verschmutzungen in das zu kühlende Gerät bzw. Raum eingebracht werden, was ggf.If the inner and outer circuits of the cooling system are designed so that they are completely separated from each other, this effectively prevents contamination from entering the device or room to be cooled, which could lead to

bei empfindlichen elektronischen Bauteilen oder anderen Anwendungen wünschenswert ist.is desirable for sensitive electronic components or other applications.

Die Erfindung wird folgend anhand eines Ausführungsbeispiels detailiert erläutert.The invention is explained in detail below using an embodiment.

Fig. 1 zeigt eine Kühleinrichtung ohne Kälteaggregat.Fig. 1 shows a cooling system without a refrigeration unit.

Fig. 2 zeigt eine Kühleinrichtung mit einem angeschlossenen Kälteaggregat.Fig. 2 shows a cooling device with a connected refrigeration unit.

In Fig. 1 wird die Kühleinrichtung von der Innenseite her gezeigt. Die Kühleinrichtung besitzt ein Gehäuse 1, in dem die verschiedenen Bauteile der Kühleinrichtung untergebracht sind. Auf der Innenseite la des Gehäuses l sind ein Lufteinlaß 4 und ein Luftauslaß 3 des Innenkreises 2 zu sehen. Mit dem Bezugszeichen 5 ist eine Trennwand zu einem elektronischen Gerät angedeutet, an der die Kühleinrichtung montiert wird, um die erwärmte Luft über den Lufteinlaß 4 einzusaugen und über den Luftauslaß 3 abgekühlt wieder in das zu kühlende Gerät abzugeben.In Fig. 1, the cooling device is shown from the inside. The cooling device has a housing 1 in which the various components of the cooling device are housed. An air inlet 4 and an air outlet 3 of the inner circuit 2 can be seen on the inside la of the housing l. The reference number 5 indicates a partition wall to an electronic device on which the cooling device is mounted in order to suck in the heated air via the air inlet 4 and to release it, cooled, back into the device to be cooled via the air outlet 3.

Im Innenkreis 2 ist ein Lamellenwärmetauscher 6 vorgesehen, an dem die durch den Innenkreis 2 zirkulierende Luft vorbeiströmt. Der Lamellenwärmetauscher 6 wiederum wird von einem Kühlmedium, im vorliegenden Fall ebenfalls Luft, durchströmt. Hierzu ist auf der der Innenseite la gegenüberliegenden Seite des Gehäuses l, die in Fig. 1 nicht zu sehen ist, wie auf der Innenseite la ein Lufteinlaß und ein Luftauslaß für die Umgebungsluft vorgesehen, die als Kühlluft in einem Außenkreis zirkuliert und dabei den Lamellenwärmetauscher 6 durchströmt. Um die Strömungsgeschwindigkeit der Luftströmung im Innen-A finned heat exchanger 6 is provided in the inner circuit 2, past which the air circulating through the inner circuit 2 flows. The finned heat exchanger 6 in turn is flowed through by a cooling medium, in this case also air. For this purpose, on the side of the housing 1 opposite the inner side la, which cannot be seen in Fig. 1, as on the inner side la, an air inlet and an air outlet for the ambient air are provided, which circulates as cooling air in an outer circuit and flows through the finned heat exchanger 6. In order to increase the flow speed of the air flow in the inner

bzw. Außenkreis zu erhöhen, kann ein oder können mehrere Gebläse vorgesehen sein.or outer circuit, one or more fans can be provided.

Figur 2 zeigt die Kühleinrichtung mit einem nachgeschalteten Kälteaggregat 7. Das Kälteaggregat 7 ist bei diesem Ausführungsbeispiel nachgeschaltet. Das heißt, das Kälteaggregat ist am Luftaustritt 4 des Innerikreises 2 angeordnet und kühlt die durch den Lamellentauscher 6 bereits abgekühlte Luft, die durch den Lufteinlaß 4 eingesaugt wurde, weiter ab, bevor die Luft wieder in das zu kühlende Gerät abgegeben wird.Figure 2 shows the cooling device with a downstream cooling unit 7. The cooling unit 7 is downstream in this embodiment. This means that the cooling unit is arranged at the air outlet 4 of the inner circuit 2 and further cools the air that has already been cooled by the fin exchanger 6 and that was sucked in through the air inlet 4, before the air is released back into the device to be cooled.

Claims (1)

TIEDTKE - BUHLING"- KINNE"'-& PARTNERTIEDTKE - BUHLING"- KINNE"'-& PARTNER Patentanwälte Vertreter beim EPA*Patent attorneys Representatives at the EPO* Tledtke-Bühling-Kinne & Partner, POB 20 19 18, D-80019 München .Tledtke-Bühling-Kinne & Partner, POB 20 19 18, D-80019 Munich . Dipl.-Ing. H. Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling' Dipl.-Ing. R. Kinne* Dipl.-Ing. B. Pellmann* Dipl.-Ing. K. Grams* Dipl.-Biol. Dr. A. LinkDipl.-Ing. H. Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling' Dipl.-Ing. R. Kinne* Dipl.-Ing. B. Pellmann* Dipl.-Ing. K. Grams* Dipl.-Biol. Dr. A.Link Bavariaring 4,Bavariaring 4, D-80336 MünchenD-80336 Munich 11. April 1995 DE 1646211 April 1995 DE 16462 AnsprücheExpectations 1. Kühleinrichtung mit einem Innenkreis (2), der einen Einlaß (4) und einen Auslaß (3) aufweist, und mit einem Außenkreis, der über einen Einlaß und einen Auslaß mit der Umgebung in Verbindung steht, und mit einem Wärmetauscher (6), der zwischen dem Innenkreis (2) und dem Außenkreis vorgesehen ist und einen Wärmeaustausch zwischen Innenkreis (2) und Außenkreis ermöglicht.1. Cooling device with an inner circuit (2) having an inlet (4) and an outlet (3), and with an outer circuit, which is connected to the environment via an inlet and an outlet, and with a heat exchanger (6) which is provided between the inner circuit (2) and the outer circuit and enables heat exchange between the inner circuit (2) and the outer circuit. 2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Außenkreis ein Gebläse zur Erzeugung einer Strömung vorgesehen ist.2. Cooling device according to claim 1, characterized in that a fan for generating a flow is provided in the outer circuit. 3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Innenkreis (2) ein Gebläse zur Erzeugung einer Strömung vorgesehen ist.3. Cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that a fan for generating a flow is provided in the inner circuit (2). Telefon: 0 89-54 46 90 * »' I !·. S I* ***' ·** *83!$&mgr;&ggr; Bank (München) Kto. 3939 844 (BLZ 700 800 oo) Telephone: 0 89-54 46 90 * »' I !·. SI* ***' ·** *83!$&mgr;&ggr; Bank (Munich) Account 3939 844 (bank code 700 800 oo) Te efax fG3V 089-532611 ·' **· &iacgr;* ·· · ·* !".Deutsche Bank (München) Kto. 2861060 (BLZ 700 70010) Tel. Fax. fG3V 089-532611 ·' **· &iacgr;* ·· · ·* !".Deutsche Bank (Munich) Account 2861060 (bank code 700 70010) TqIqJ /&Ggr;&Mgr; &eegr; OO CQ OQ no cn ···· ·· ·.. *,,* *,.* .J., · · Rostgiroamt (München) Kto. 670-43-804 (BLZ 700100 80) Ieieiax (üI). U ea-OO ä U» OU *· D^l-Tchi-Kangyo Bank (München) Kto. 51 042 (BLZ 70020700) TqIqJ /&Ggr;&Mgr;&eegr; OO CQ OQ no cn ···· ·· ·.. *,,* *,.* .J., · · Rostgiroamt (Munich) Kto. 670-43-804 (BLZ 700100 80) Ieieiax (üI). U ea-OO ä U» OU * · D^l-Tchi-Kangyo Bank (Munich) Account 51 042 (bank code 70020700) Telex: 5-24 845 Sanwa Bank (Düsseldorf) Kto. 500 047 (BLZ 301 307 00) Telex: 5-24 845 Sanwa Bank (Düsseldorf) Account 500 047 (bank code 301 307 00) 4. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 4. Cooling device according to claim 1, characterized in daß ein Gebläse sowohl mit dem Innenkreis (2) als auch mit dem Außenkreis verbunden ist. that a fan is connected to both the inner circuit (2) and the outer circuit. 5. Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (6) ein Lamellenwärmetauscher ist.5. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger (6) is a plate heat exchanger. 6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenwärmetauscher (6) nach dem Kreuzstromprinzip arbeitet.6. Cooling device according to claim 5, characterized in that the plate heat exchanger (6) operates according to the cross-flow principle. 7. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lamellenwärmetauscher (6) nach dem Gleichstromprinzip arbeitet.7. Cooling device according to claim 5, characterized in that the finned heat exchanger (6) operates according to the direct current principle. 8. Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenkreis ein Kälteaggregat (7) vorgesehen ist.8. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that a refrigeration unit (7) is provided in the outer circuit. 9. Kühleinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kälteaggregat (7) am Einlaß des Außenkreises vorgesehen ist.9. Cooling device according to claim 8, characterized in that the refrigeration unit (7) is provided at the inlet of the external circuit. 10. Kühleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kälteaggregat (7) mittels einer Kupplungseinrichtung an den Einlaß des Außenkreises anschließbar ist.10. Cooling device according to claim 9, characterized in that the refrigeration unit (7) can be connected to the inlet of the external circuit by means of a coupling device. 11. Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Innenkreis (2) ein Kälteaggregat (7) vorgesehen ist.11. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that a refrigeration unit (7) is provided in the inner circuit (2). 12. Kühleinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kälteaggregat (7) am Auslaß (3) des Innenkreises (2) vorge s ehen ist.12. Cooling device according to claim 11, characterized in that the refrigeration unit (7) is provided at the outlet (3) of the inner circuit (2). ! "V IJ ! "V IJ 13. Kühleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kälteaggregat (7) mittels einer Kupplungseinrichtung an dem Auslaß des Innenkreises (2) anschließbar ist.13. Cooling device according to claim 12, characterized in that the refrigeration unit (7) can be connected to the outlet of the inner circuit (2) by means of a coupling device. 14. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kälteaggregat (7) zumindest optional mit Gas betreibbar ist.14. Cooling device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the refrigeration unit (7) can be operated at least optionally with gas. 15. Kühleinrichtung nach einem der Anprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Gebläse mit Gas betreibbar ist/sind.15. Cooling device according to one of claims 2 to 14, characterized in that the fan(s) can be operated with gas. 16. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kälteaggregat (7) zumindest ein Peltierelement aufweist.16. Cooling device according to one of claims 8 to 13, characterized in that the refrigeration unit (7) has at least one Peltier element. 17. Kühleinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenkreis (2) vollkommen vom Außenkreis abgeschlossen ist.17. Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that the inner circuit (2) is completely closed off from the outer circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005001603A1 (en) * 2005-01-12 2006-07-27 Zippy Technology Corp., Hsin-Tien Heat sink driving device for use with electronic device, has detection circuit driven by detective signal of parameter source to output acceleration signal to drive circuit for controlling heat sink

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