DE29823495U1 - Device for cooling a personal computer housed in a housing - Google Patents
Device for cooling a personal computer housed in a housingInfo
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Description
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BeschreibungDescription
Vorrichtung zur Kühlung eines in einem Gehäuse untergebrachten Personal ComputersDevice for cooling a personal computer housed in a housing
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of patent claim 1.
Aufgrund der Wärmeentwicklung ihrer Komponenten sind Personal Computer mit Kühlmaßnahmen auszustatten. Besonders wärmekritische Komponenten sind der Mikroprozessor-Modul, die Laufwerke, die Stromversorgungsbaugruppe und Erweiterungbaugruppen, die zumeist in Form von Steckkarten ausgebildet sind. In heute üblicher Weise werden das Gehäuseinnere des Personal Computers und insbesondere die kritischen PC-Komponenten durch einen oder mehrere jeweils durch einen Elektromotor angetriebene Lüfter aktiv zwangsbelüftet und damit für einen Betrieb des Computers ausreichend gekühlt.Due to the heat generated by their components, personal computers must be equipped with cooling measures. Components that are particularly critical to heat are the microprocessor module, the drives, the power supply module and expansion modules, which are usually designed in the form of plug-in cards. In today's usual practice, the inside of the personal computer's housing and in particular the critical PC components are actively forced ventilated by one or more fans, each driven by an electric motor, and are thus sufficiently cooled for the computer to operate.
Die eingesetzten Lüfter bringen jedoch gewisse Nachteile mit sich. Aufgrund des mechanischen Verschleißes und der Blokkiermöglichkeit der drehenden Teile besteht stets eine erhebliehe Ausfallgefahr, der manchmal durch zusätzlich vorgesehene Alarmeinrichtungen begegnet wird.However, the fans used do have certain disadvantages. Due to mechanical wear and tear and the possibility of the rotating parts becoming blocked, there is always a significant risk of failure, which is sometimes counteracted by additional alarm devices.
Bei Ausfall eines Lüfters muß dieser entweder repariert oder ersetzt werden, was einen Serviceaufwand erfordert, ganz abgesehen davon, daß bereits der Einbau eines oder mehrerer Lüfter einen beträchtlichen Kostenaufwand mit sich bringt. Außerdem benötigen die im Computer vorgesehenen Lüfter zusätzlichen Raum innerhalb des Gehäuses, wodurch ein insgesamt größerer Raumbedarf des Personal Computers verursacht wird.If a fan fails, it must either be repaired or replaced, which requires service, not to mention that installing one or more fans is already a significant expense. In addition, the fans provided in the computer require additional space within the case, which means that the personal computer takes up more space overall.
Schließlich besteht ein Nachteil der Anwendung von motorisch angetriebenen Lüftern zur Kühlung im Computer auch darin, daßFinally, a disadvantage of using motor-driven fans for cooling in computers is that
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ein beachtlicher Geräuschpegel erzeugt wird, der die unmittelbare Arbeit am Computer negativ beeinflußt und darüber hinaus auch die Tätigkeiten in Räumen, in denen sich ein oder mehrere PCs befinden, erschwert und stört. 5a considerable noise level is generated, which has a negative impact on the work being done directly on the computer and also makes activities in rooms where one or more PCs are located more difficult and disruptive. 5
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zur Kühlung eines Personal Computers und insbesondere von dessen wärmekritischen Komponenten wie dem Mikroprozessor-Modul, den Laufwerken, der Stromversorgung und Erweiterungsbaugruppen anzugeben, so daß bestimmte Randbedingungen eingehalten werden, nämlich die Realisierbarkeit der Kühlmaßnahmen in beliebigen PC-Gehäusen, insbesondere in flachen Desktops, eine Minimierung des Geräuschpegels, eine Maximierung der Ausfallsicherheit und eine ausreichende Kühlleistung für Hochleistungs-Mikroprozessoren bis zu etwa 50 Watt.The invention is therefore based on the object of specifying measures for cooling a personal computer and in particular its heat-critical components such as the microprocessor module, the drives, the power supply and expansion modules, so that certain boundary conditions are met, namely the feasibility of the cooling measures in any PC housing, in particular in flat desktops, minimizing the noise level, maximizing the reliability, and sufficient cooling power for high-performance microprocessors up to about 50 watts.
Die gestellte Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch Anwendung zumindest eines Teils der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Kombinationsmerkmale gelöst.The stated object is achieved in a generic device by applying at least some of the combination features specified in the characterizing part of patent claim 1.
Eine Kombinationsmerkmale nach der Erfindung aufweisende Vorrichtung bewirkt eine passive Kühlung durch Wärmeleitung, Konvektion und Kamineffekte. Die Erfindung besteht in einer Merkmalskombination, die den Systementwurf in verschiedenen Punkten bestimmt.A device having combination features according to the invention achieves passive cooling through heat conduction, convection and chimney effects. The invention consists in a combination of features that determine the system design in various points.
Die im Kombinationsmerkmal a) angegebene Plazierung des Mikroprozessor-Moduls an einer definierten Stelle auf der Systembaugruppe, vorzugsweise am Rand dieser Baugruppe, ist nicht trivial und nicht mit Lösungen aus der Verstärker- oder Stromversorgungstechnik vergleichbar, da der Prozessor über einige hundert hochfrequente Signale angeschlossen und betrieben wird. - ..The placement of the microprocessor module specified in combination feature a) at a defined location on the system assembly, preferably at the edge of this assembly, is not trivial and cannot be compared with solutions from amplifier or power supply technology, since the processor is connected and operated via several hundred high-frequency signals. - ..
Gegenüber den heute bei PCs realisierten Kühlvorrichtungen mit einem oder mehreren Lüftern ergeben sich durch die Maß-Compared to the cooling systems with one or more fans currently used in PCs, the dimensions
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nahmen gemäß der Erfindung wesentliche Vorteile. Die Ausfallsicherheit wird beträchtlich gesteigert, da ein mechanischer Verschleiß und ein Blockieren drehender Teile entfällt. Der technische und kostenmäßige Kühlaufwand für einen Personal Computer wird verringert, da eine Ausstattung mit Lüftern entfällt.The invention provides significant advantages. Reliability is increased considerably, as mechanical wear and blocking of rotating parts is eliminated. The technical and costly cooling effort for a personal computer is reduced, as it is no longer necessary to equip it with fans.
Auch der Serviceaufwand während der Lebensdauer eines Computers wird stark vermindert, da keine Lüfterausfälle mit deren schwerwiegenden Konsequenzen mehr eintreten können. Bezüglich des durch den Personal Computer erzeugten Lärms, ergibt sich durch die Anwendung der durch die Erfindung angegebenen Maßnahmen eine deutliche Reduzierung des Lärmpegels, da keine Motoren- und Luftbewegungsgeräusche erzeugenden Lüfter mehr erforderlich sind.The service effort during the life of a computer is also greatly reduced, since fan failures with their serious consequences can no longer occur. With regard to the noise generated by the personal computer, the application of the measures specified by the invention results in a significant reduction in the noise level, since fans that generate motor and air movement noise are no longer required.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung werden also in der PC-Technik bisher unbekannte Kühlmöglichkeiten eingesetzt. Die Kühlwirkung wird unter den Randbedingungen eines möglichen niedrigen Desktop-Gehäuses, einer minimalen Schallentwicklung sowie einer maximalen Lebensdauer und Ausfallsicherheit des Personal Computers optimiert.The device according to the invention uses cooling options that were previously unknown in PC technology. The cooling effect is optimized under the boundary conditions of a possible low desktop housing, minimal noise development and maximum service life and reliability of the personal computer.
Zweckmäßige und vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Expedient and advantageous developments of the device according to the invention are specified in the subclaims.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in drei Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.The invention is explained below using an embodiment shown in three figures.
Es zeigen:Show it:
FIG. 1 eine schematische Draufsicht auf das Innere eines entsprechend der Erfindung gekühlten Personal Computers,FIG. 1 is a schematic plan view of the interior of a personal computer cooled according to the invention,
FIG. 2 eine schematische, nicht maßstabsgetreue Seitenansicht desjenigen Teils des Inneren des in FIG. 1 dargestellten Com-FIG. 2 is a schematic, not to scale, side view of that part of the interior of the compressor shown in FIG. 1.
puters, der für die Kühlung der Erweiterungsbaugruppen zuständig ist, undputers, which is responsible for cooling the expansion modules, and
FIG. 3 eine entsprechende Seitenansicht desjenigen Teils des Inneren dieses Computers, der für die Kühlung der Laufwerke und der Stromversorgungsbaugruppe zuständig ist.FIG. 3 is a corresponding side view of the part of the interior of this computer that is responsible for cooling the drives and the power supply assembly.
Der in FIG. 1 dargestellte Personal Computer weist auf einer über einem Gehäuseboden 13 (sichtbar in FIG. 2 und 3) angeordneten Systembaugruppe (Motherboard) 1 einen Mikroprozessor-Modul 2 und eine Steckkarten-Aufnahmeplatine (Platter) 3 auf, in die als Steckkarten ausgebildete Erweiterungsbaugruppen 4, z.B. ein Graphikadapter und eine Soundkarte, eingesteckt sind.The personal computer shown in FIG. 1 has a microprocessor module 2 and a plug-in card holder board (platter) 3 on a system assembly (motherboard) 1 arranged above a housing base 13 (visible in FIGS. 2 and 3), into which expansion modules 4 designed as plug-in cards, e.g. a graphics adapter and a sound card, are plugged.
Der mit der Systembaugruppe 1 über einige hunderte Signale verbundene Mikroprozessor-Modul 2 ist an einer definierten Stelle dieser Systembaugruppe 1, nämlich am Rand angebracht, um eine direkte wärmeleitende Verbindung vom Mikroprozessor-0 Modul 2 zu einem Kühlkörper 5 herzustellen. Der Kühlkörper 5 ist zu diesem Zweck mit einer Vielzahl von nach außen abstehenden Kühlrippen 6 oder entsprechenden zur Wärmeabgabe optimierten Oberflächen versehen.The microprocessor module 2, which is connected to the system assembly 1 via several hundred signals, is attached to a defined location of this system assembly 1, namely at the edge, in order to establish a direct heat-conducting connection from the microprocessor module 2 to a heat sink 5. For this purpose, the heat sink 5 is provided with a large number of outwardly projecting cooling fins 6 or corresponding surfaces optimized for heat dissipation.
Der Kühlkörper 5 kann eine Außenwand des Gehäuses bilden oder unter einer den Computer abdeckenden Abdeckhaube 7 liegen. Im Gehäuse des Computers sind noch eine Stromversorgungsbaugruppe 8, ein Festplattenlaufwerk 9 und ein Diskettenlaufwerk 10 sowie CD-ROM-Laufwerke 11 und 12 angeordnet.The heat sink 5 can form an outer wall of the housing or can be located under a cover 7 that covers the computer. A power supply module 8, a hard disk drive 9 and a floppy disk drive 10 as well as CD-ROM drives 11 and 12 are also arranged in the housing of the computer.
Wie in FIG. 2 und/oder 3 in Verbindung mit FIG. 1 zu erkennen ist, weist der Gehäuseboden 13 Perforationen auf. Ein Gehäusedeckel 14 ist in Form einer schiefen Ebene unter ca. 10° gegenüber der Horizontalen schräggestellt angeordnet. Dadurch wird eine in FIG. 3 zu erkennende Luftströmung erzeugt, die vom Gehäuseboden 13 ansteigend das Gerät durch Öffnungen 15As can be seen in FIG. 2 and/or 3 in conjunction with FIG. 1, the housing base 13 has perforations. A housing cover 14 is arranged in the form of an inclined plane at an angle of approximately 10° to the horizontal. This generates an air flow as can be seen in FIG. 3, which rises from the housing base 13 and fills the device through openings 15.
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in einer Gehäusewand 16 oder in der Abdeckhaube 7 verläßt. Die Luftströmung ist durch Pfeile angedeutet.in a housing wall 16 or in the cover 7. The air flow is indicated by arrows.
Die Steckplätze der Erweiterungsbaugruppen 4 in der Steckkarten-Aufnahmeplatine 3 sind schräggestellt angeordnet, so daß die als Steckkarten ausgeführten Erweiterungsbaugruppen 4 in schiefen Ebenen verlaufen. Durch die Schrägstellung der Erweiterungsbaugruppen 4 wird eine hinsichtlich ihres Verlaufs durch Pfeile in FIG. 2 gezeigte Luftströmung erzeugt, die vom perforierten Gehäuseboden 13 ausgeht, zwischen den Erweiterungsbaugruppen 4 sowie über der Systembaugruppe 1 aufsteigt und das Gerät an den geeignet angebrachten Öffnungen 15 der Gehäusewand 16 bzw. der Abdeckhaube 7 verläßt.The slots of the expansion modules 4 in the plug-in card holder board 3 are arranged at an angle so that the expansion modules 4 designed as plug-in cards run in inclined planes. The inclination of the expansion modules 4 generates an air flow, the course of which is shown by arrows in FIG. 2, which starts from the perforated housing base 13, rises between the expansion modules 4 and above the system module 1 and leaves the device at the suitably placed openings 15 in the housing wall 16 or the cover 7.
Die schiefen Ebenen, in denen die Erweiterungsbaugruppen 4 liegen, verlaufen parallel zueinander oder zumindest annähernd parallel zum Gehäusedeckel 14, so daß die Luftströmung zwischen diesen Elementen weitgehend wirbelfrei zu den Geräteöffnungen 15 geleitet wird.The inclined planes in which the expansion modules 4 are located run parallel to one another or at least approximately parallel to the housing cover 14, so that the air flow between these elements is guided to the device openings 15 largely without turbulence.
Wie FIG. 3 zeigt, sind das Festplattenlaufwerk 9 und das CD-ROM-Laufwerk 12 im Gesamtluftstrom und das CD-ROM-Laufwerk sowie das Diskettenlaufwerk 10 teilweise im Gesamtluftstrom und außerdem jeweils in einem seitlich herkommenden Zuluft-Kanal angeordnet, so daß jedes einzelne der Laufwerke 9 bis 12 mit Hilfe des Hauptluftstromes und teilweise mit Hilfe von Zuluft-Kanälen ausreichend Luft erhält. Das Festplattenlaufwerk 9 ist zur optimalen Kühlung vorzugsweise senkrecht gestellt angeordnet und kann zur Erzielung einer besseren Schalldämmung gekapselt ausgeführt werden.As FIG. 3 shows, the hard disk drive 9 and the CD-ROM drive 12 are arranged in the overall air flow and the CD-ROM drive and the floppy disk drive 10 are arranged partially in the overall air flow and also in a supply air duct coming from the side, so that each of the drives 9 to 12 receives sufficient air with the help of the main air flow and partially with the help of supply air ducts. The hard disk drive 9 is preferably arranged vertically for optimal cooling and can be encapsulated to achieve better sound insulation.
Die Kühlung der Stromversorgungsbaugruppe 8 erfolgt durch eine Anordnung der Leistungsbauteile auf einem mit seitlich nach außen abstehenden Kühlrippen 17-versehenen Kühlkörper sowie durch den Luftstrom, der durch die Perforation des Gehäusebodens 13 und die Schrägstellung des Gehäusedeckels 14 erzeugt wird und das Gerät an den geeignet angebrachten Öff-The cooling of the power supply module 8 is achieved by arranging the power components on a heat sink with cooling fins 17 that protrude outwards at the sides, as well as by the air flow that is generated by the perforation of the housing base 13 and the inclination of the housing cover 14 and that directs the device to the appropriately positioned openings.
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nungen 15 verläßt. Der Kühlkörper 18 bildet genauso wie der Kühlkörper 5 entweder eine seitliche Außenwand des Gehäuses oder liegt unter der Abdeckhaube 7, wobei sie jeweils über Kanäle und Austrittsöffnungen belüftet werden.openings 15. The heat sink 18, like the heat sink 5, either forms a side outer wall of the housing or is located under the cover 7, whereby they are each ventilated via channels and outlet openings.
Claims (13)
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1998
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Legal Events
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