DE3544185A1 - Kuehlsystem mit siedendem kuehlmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem mit siedendem Kühlmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Insbesondere zielt die Erfindung auf ein Kühlsystem, das dazu dient, ein elektrisches Gerät wie beispiels­ weise einen Halbleiterstapel zu kühlen, in dem das elektrische Gerät in siedendes Kühlmittel eingetaucht wird, welches in einem luftdicht abgeschlossenen Be­ hälter eingeschlossen ist. Durch den Umlauf des Kühl­ mittels, welcher mit einem Phasenübergang von der Dampf­ phase in die Flüssigkeitsphase einhergeht, kühlt das Kühlmittel.

Kühlsysteme mit siedendem Kühlmittel, wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt, sind im Stand der Technik bekannt. In Fig. 7 ist ein elektrisches Gerät 6, beispielsweise ein Halbleiterstapel, der dadurch zu einer Wärmequelle wird, vollständig in ein siedendes Kühlmittel 7 einge­ taucht, welches sich in dem Abschnitt 1 des luftdichten Behälters 18 befindet. Das elektrische Gerät 6 wird so befestigt, daß es in dem Abschnitt 1 für das siedende Kühlmittel verbleibt. Die Anschlüsse des elektrischen Gerätes 6 sind durch luftdichte Abschlüsse 5 hindurch­ geführt, die den Abschnitt 1 des luftdichten Behälters 18 begrenzen. Oberhalb des Abschnitts 1 für das siedende Kühlmittel sind in dem luftdicht abgeschlossenen Behäl­ ter mit Wärmetauscherrippen 15 ausgestattete Kammern zur Kondensation des Kühlmittels untergebracht. Wenn das Kühlmittel 7 Wärme von dem elektrischen Gerät 6 auf­ nimmt kommt es zum Sieden und tritt in die Dampfphase über. Das verdampfte Kühlmittel fließt dann in einen Kühlmittelkondensationsabschnitt 2 des luftdicht abge­ schlossenen Behälters 18, wo es an den Wärmeaustauscher 15 entlanggeführt wird und dann in einen Luftvorrats­ raum 10 gelangt, der oberhalb der Kühlmittelkondensation 8 liegt. Die Außenwände der Kühlmittelkondensationskam­ mern 8 sind so angeordnet, daß sie an die Kühlkammern 9 angrenzen, die mit dem verdampften Kühlmittel in Berüh­ rung stehen. Die Kühlkammern 9 enthalten Wärmeaustauscher­ rippen 13 und sind auf beiden Seiten mit Öffnungen ver­ sehen, damit Umgebungsluft dort durchfließen kann. Als siedendes Kühlmittel wird ein elektrisch isolierendes Material wie z.B. Freon 113 verwendet, weil im Siedekühl­ mittelabschnitt 1 eine hohe Spannung an das elektrische Gerät angelegt wird.

Bei dem derart aufgebauten Kühlsystem wird die Wärme­ abgabe des elektrischen Gerätes an die Umgebungsluft abgeführt, wenn das Gerät mit dem siedenden Kühlmittel 7 abgekühlt wird, welches in dem luftdicht abgeschlosse­ nen Behälter umläuft. Durch die Wärmeübertragung des elektrischen Gerätes 6 auf das Kühlmittel 7 beginnt das Kühlmittel 7 dort zu kochen bzw. zu sieden, wo das elektrische Gerät seine Wärme abstrahlt. Die Wärmeüber­ tragung aus dem verdampften Kühlmittel findet durch Kondensation des Dampfes in den Kühlmittelkondensations­ kammer 8 und durch Konvektion aus dem verdampften Kühl­ mittel zu den Wärmeaustauscherrippen 13 der Kühlkammern 9 statt. Kühlsysteme, die ein Kühlmittel verwenden, bei dem ein Phasenübergang stattfindet, müssen luftdicht gemacht werden, damit die Kühlkapazität des Systems über lange Zeiträume bewahrt werden kann. Normalerweise wird ein System so ausgelegt, daß seine Luftdichtig­ keit, ausgedrückt in der Leckrate, 10 ^-7 atm. cc/sec be­ trägt, wenn die Teile des luftdichtabgeschlossenen Be­ hälters verschweißt oder miteinander verlötet sind.

Damit die genannte Luftdichtigkeit aufrechterhalten wer­ den kann, wird ein oberes Kopfstück 4 und ein unteres Kopfstück 3 jeweils mit dem Körper 2 a des Kühlmittel­ kondensationsabschnitts 2 verschweißt. Dann wird diese Kombination mit dem Siedekühlmittelabschnitt 1 ver­ schweißt. Danach werden die luftdichten Abschlüsse 5 zum Durchführen der Anschlüsse des elektrischen Gerätes 6 in dem Abschnitt 1 angeordnet und mit diesem Abschnitt verschweißt. Der Luftvorratsraum 10, der im Inneren des oberen Kopfstücks 4 am Kühlmittelkondensationsabschnitt 2 ausgebildet ist, steht mit jeder rinnenförmig ausge­ bildeten Kühlmittelkondensationskammer 8 in Verbin­ dung. Die Kammern 8 werden durch die Kühlkammern 9 unterteilt. Dadurch wird der Druck im Inneren des luft­ dicht abgeschlossenen Behälters 18 gleichförmig gemacht, um sicherzustellen, daß sich die Kondensationskapazität in dem Kühlmittelkondensationsabschnitt 2 nicht aufgrund von unvermeidbar in den luftdicht abgeschlossenen Behäl­ ter während des Betriebs des Kühlsystems über lange Zeiträume eintretenden Leckageluftströmen abschwächt.

Die Kühlmittelkondensationskammern 8 und die Kühl­ kammern 9 sind in dem Kühlmittelkondensationsab­ schnitt 2, wie in Fig. 8 dargestellt, untergebracht. Die Kühlkammern 9 haben rillenähnliche Oberflächen und besitzen Wärmeaustauscherrippen 13, so daß die Luft im Inneren horizontal hindurchgeleitet wird. Die Kammern 9 sind auf beiden Seiten des Kühlmittelkondensationsab­ schnitts 2 für die Außenluft offen. Auch die Kühlmittel­ kondensationskammern 8 besitzen eine rillenförmige Ober­ fläche und eine Wärmeaustauscherrippe 15, die das ver­ dampfte Kühlmittel im Innern vertikal hindurchtreten läßt. Die Kammern 8 und 9 sind abwechselnd mit Hilfe von unterteilenden Wänden 11 abgeteilt. Außerdem sind Schließelemente 12 und 14 vorhanden, um die Ober- und Unterseite der Kühlkammern 9 und die Vorder- und Rück­ seiten der Kühlmittelkondensationskammern 8 abzuschließen, damit in jeder Kammer eine Strömung nur in einer Rich­ tung stattfindet.

Die Wärmeaustauscherrippen 13 und 15, die Teilwände 11 und die Schließelemente 12 und 14 sind aus Aluminium hergestellt, um das Gesamtgewicht des Kühlsystems ge­ ring zu halten und um die Wärmetauschereigenschaften der Kühlmittelkondensationskammern 8 und der Kühlkammern 9 zu verbessern. Um die Qualität weiterhin zu verbessern können die Teilwände 11 auch von hartgelötetem Material gebildet werden. Hierzu kann Aluminiumkernmaterial ver­ wendet werden, welches mit hartgelötetem Füllermetallen überzogen ist. Aus diesem Material können dann die Kühlmittelkondensationskammern 8 und die Kühlkammern 9 hergestellt werden. Die so aufgebaute Kombination wird in einem Salzbad oder in einem Ofen unter bestimmten Bedingungen erhitzt und abgekühlt, um so die Verbindungs­ stellen der vorerwähnten Teile gleichzeitig hartzulöten.

Obwohl bei dem so gebauten Kühlsystem die Kühlmittel­ kondensationskammern 8 und die Kühlkammern 9 des luft­ dichten Behälters gleichzeitig hartgelötet werden, wer­ den die restlichen Teile des luftdichten Behälters in normalen Schweißverfahren miteinander verbunden. Somit wird bei der Herstellung des Abschnitts 1 für das sie­ dende Kühlmittel, bei der Verbindung des Körpers 2 a und der Kopfelemente 3 und 4 in dem Kühlmittelkonden­ sationsabschnitt 2 und beim Verbinden des Abschnittes 1 mit dem Abschnitt 2 die Verbindung mit einem herkömm­ lichen Schweißverfahren erzeugt. Die von Hand durchge­ führten Schweißoperationen, die einen beträchtlichen Arbeitsaufwand erfordern, schwächen die Luftdichtig­ keit aufgrund von Unregelmäßigkeiten beim Schweißen und Blasenbildung oder weil Fremdkörper in den luft­ dicht abzuschließenden Behälter eindringen können. Das hat zur Folge, daß die Vorteile des gleichzeitigen Hart­ lötens der genannten Elemente weitestgehend wieder ver­ lorengehen. Außerdem ist dieses Vorgehen nicht ökonomisch, insbesondere, wenn solche Kühlsysteme in der Massenpro­ duktion gefertigt werden sollen.

Für ein Kühlsystem mit siedendem Kühlmittel wird eine extrem hohe Luftdichtigkeit des Behälters gefordert, um Kühlmittelverluste zu verhindern und um zu verhin­ dern, daß Luft von außen eindringt. Außerdem ist es wichtig, zu verhindern, daß schädliche Fremdkörper sich mit dem aufgeladenen Körper des elektrischen Ge­ rätes vermischen. Schließlich sind eine effektive Qualitätskontrollmöglichkeit und niedrige Herstellungs­ kosten wünschenswert, speziell wenn die Systeme in Massenproduktion gefertigt werden sollen.

Ausgehend von diesen Nachteilen herkömmlicher Kühl­ systeme der oben beschriebenen Art liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem der eingangs ge­ nannten Art vorzuschlagen, bei dem alle Teile aus einem mit Lot überzogenen Material und in der benötigten Form vorbereitet sind und bei dem die Teile luftdicht und gleichzeitig unter stabilen Bedingungen miteinander ver­ bunden werden können, um so einen luftdichten Behälter für ein Kühlsystem, welches ein siedendes Kühlmittel ver­ wendet, zu schaffen. Das Kühlsystem soll außerdem als Massenprodukt kontrolliert mit hoher Qualität unter gleichzeitiger Reduzierung des Arbeitsaufwandes und der Herstellungskosten gefertigt werden können.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem mit den Merkma­ len des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß diesen Merkmalen schafft die vorliegende Erfin­ dung somit ein Kühlsystem zum Kühlen eines elektrischen Gerätes, wobei ein Kühlmittel zum Sieden gebracht wird. Das System besitzt eine luftdicht abgeschlossene das Kühlmittel enthaltende Kammer, in welcher das elek­ trische Gerät angeordnet ist. Mit dieser Kammer steht eine luftdicht abgeschlossene Kühlmittelkondensations­ kammer in Durchflußverbindung. Das System weist außer­ dem einen luftdichten Dampfvorratsraum in Durchflußver­ bindung mit der luftdichten Kondensationskammer auf so­ wie eine Kühlkammer, die zur Atmosphäre hin offen ist. Die das Kühlmittel enthaltende Kammer besitzt eine ab­ gedichtete Öffnung, durch die die elektrischen An­ schlüsse für das elektrische Gerät geführt sind.Die Kühlkammer und die luftdichte Kondensationskammer grenzen aneinander an und sind voneinander durch eine geschichtete Zwischenwand getrennt. Die geschichtete Zwischenwand besitzt eine obere und eine untere Öffnung, die integrale Bestandteile des luftdichten Vorratsraums bzw. der das Kühlmittel enthaltenden Kammer bilden. Bevorzugt ist die geschichtete Trennwand aus hartge­ löteten Materialien zusammengesetzt.

Außerdem weisen die Kondensationskammer und die Kühl­ kammer bevorzugt jeweils eine Wärmetauscherrippe auf.

Im folgenden werden derzeit bevorzugte Ausführungs­ beispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, um das Erfindungsprinzip weiter zu erläutern.

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht die Teile eines erfindungsgemäßen Kühlsystems, welches ein siedendes Kühlmittel verwendet,

Fig. 2 zeigt in einem schematischen Längsschnitt das Kühlsystem der Fig. 1,

Fig. 3a, 3b, 4a, 4b, 5a und 5b zeigen schematische Ausschnittsdarstellungen von Rahmenteilen, die Bestandteil des Aus­ führungsbeispiels der Fig. 1 sind,

Fig. 6a und 6b zeigen Querschnittsansichten zur Darstellung der Verbindungen zwischen den Rahmen und den in Fig. 1 gezeigten Platten,

Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt durch ein Kühlsystem nach dem Stand der Technik und

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kon­ densatabschnitts des in Fig. 7 dargestellten Systems.

Im folgenden wird nun im Detail ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. In den Figuren sind für dieselben Bauteile durchgehend die­ selben Bezugszeichen verwendet worden.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Rahmen 22 zu erkennen, der aus einem stabförmigen Material hergestellt ist und an eine Fläche einer plattenförmigen Trennwand 21 angrenzt. Zwei Rahmen 23 und 24, die ebenfalls aus einem stabförmigen Material hergestellt sind, grenzen an die andere Fläche der Trennwand 21 an, wobei die Rah­ men 23 und 24 im Bereich der oberen bzw. unteren Teile der Trennwand 21 zu liegen kommen. Eine gewellte Wärme­ tauscherrippe 15, die aus einer dünnen Platte gefertigt worden ist, ist so in dem Rahmen 22 angeordnet, daß sie Kühlmittel vertikal hindurchleitet, während eine gewellte Wärmetauscherrippe 13, die ebenfalls aus einer dünnen Platte hergestellt ist, zwischen den Rahmen 23 und 24 angeordnet ist und Luft dort horizontal hindurchleitet. Um den geschichteten Körper des Kühlsystems zu erzeugen wird eine feste Anzahl solcher Einheiten bestehend aus Trennwänden 21, den Rahmen 22, 23 und 24 und den Wärme­ tauscherrippen 13 und 15 aneinander ausgerichtet. Die beiden Enden des so gebildeten, geschichteten Körpers, der aus den einzelnen kombinierten Einheiten aufgebaut ist, werden zwischen zwei Seitenwänden 20 angeordnet und gehalten. Eine Kühlmittelkondensationskammer 8 wird durch den Rahmen 22, der die Wärmetauscherrippe 15 trägt, luftdicht abgeschlossen. Eine Kühlkammer 9 be­ sitzt Öffnungen, die für die Umgebungsluft nach bei­ den Seiten hin, wo die Wärmetauscherrippe 13 unterge­ bracht ist, offen sind. Die Kühlmittelkondensations­ kammern 8 und die Kühlkammern 9 sind alternierend ange­ ordnet. Von den zuvor erwähnten Teilen sind zumindest die Trennwände 21 und die Rahmen 22, 23 und 24 aus hart­ gelöteten Materialien, wie einem Aluminiumkernmaterial, welches mit Lot überzogen ist, hergestellt. Der aus die­ sen Teilen, die zwischen den Seitenwänden 20 aneinander­ geschichtet sind, zusammengesetzte geschichtete Körper wird in einem geeigneten Hartlötofen, wie z.B. einem Vakuumhartlötofen erhitzt und abgekühlt. Die miteinander verbundenen Elemente werden somit gleichzeitig unter vorbestimmten Bedingungen hartgelötet.

Die Öffnung 28 im oberen Teil jeder Trennwand 21, ein Raum oberhalb jeder Kühlmittelkondensationskammer 8 über der Wärmetauscherrippe 15 innerhalb des Rahmens 22 und der Innenraum in jedem Rahmen 24 bilden zusammen einen Luftvorratsraum 10, der sich durch den geschichte­ ten Körper in der Schichtrichtung hindurch erstreckt. Die Öffnungen 27 im unteren Teil jeder Trennwand 21, ein Raum unterhalb der Wärmetauscherrippen 15 innerhalb des Rahmens 22 der Kühlmittelkondensationskammer 8 und ein innerer Raum in jedem Rahmen 23 bilden zusammen einen inneren Abschnitt 1 für das siedende Kühlmittel, der sich durch den geschichteten Körper in Schichtrich­ tung hindurch erstreckt. Der Luftvorratsraum 10, die innere Kammer des Abschnitts 1 für das siedende Kühl­ mittel und die Kühlmittelkondensationskammer 8 bilden zusammen den luftdicht abgeschlossenen Behälter 19.

Die Öffnungen 26 im unteren Teil der Seitenwände 20 stehen in Flußverbindung mit der inneren Kammer des Abschnitts 1, in dem das Kühlmittel zum Sieden gebracht wird. Die Ausgänge 25, werden z.B. in der Form von Röhren in den Öffnungen 26 befestigt. Diese Auslässe 25 können befestigt werden und gleichzeitig mit dem geschichteten Körper hartgelötet werden, indem sie gegen die Seitenwandöffnungen 26 mit Hilfe eines Ring­ flansches 25 a gedrückt werden, der ebenfalls aus einem Hartlötmaterial oder Lot besteht und der dort angeordnet wird, bevor die Auslässe und der laminierte Körper gleichzeitig hartgelötet werden. Die Zuleitungen für das nicht dargestellte elektrische Gerät, welches durch geeignete Mittel in der inneren Kammer des Abschnitts 1 gehaltert ist, werden dann durch die Auslässe 25 nach außen geführt. Zur vollständigen Herstellung des Kühl­ systems werden die inneren Kammern des Abschnitts 1 für das siedende Kühlmittel mit einer bestimmten Kühlmittel­ menge wie z.B. Freon 113 gefüllt. Dann werden luftdich­ te Abschlüsse (nicht gezeigt) verwendet, um die Aus­ lässe 25 luftdicht zu verschließen. Mit dem so aufge­ bauten Kühlsystem wird die von dem im Inneren der Kammer des Abschnitts 1 befestigten elektrischen Gerätes ab­ gegebene Wärme an die Umgebungsluft abgegeben. Das elektrische Gerät wird abgekühlt, wenn das zum Sieden gebrachte Kühlmittel in dem luftdichten Behälter um­ läuft, wo es einen Phasenübergang vom dampfförmigen in den flüssigen Zustand durchführt. Wenn das Kühlmittel das elektrische Gerät berührt, fängt es zu sieden an. Dadurch wird Wärme von dem elektrischen Gerät auf das Kühlmittel übertragen. Die Wärme wird dann von dem Kühlmittel zur Außenluft übertragen, wenn der Kühl­ mitteldampf an den Kühlmittelkondensationskammern 8 kondensiert und wenn Wärme durch Konvektion von dem Kühlmitteldampf auf die Wärmetauscherrippen 13 der Kühlkammern 9 übertragen wird.

Die Rahmen 22, 23, 24 müssen nahtlos und umlaufend ge­ schlossen sein. Solche nahtlos geschlossenen Rahmen können aus gezogenen oder extrudierten Röhren erhalten werden, die dieselbe Querschnittsform wie die benötigten Rahmen haben. Diese Röhren werden dann in der gewünschten Dicke abgeschnitten.

Wenn Stangen zur Bildung der Rahmen 22, 23, 24 herange­ zogen werden, wird die Stange 30, wie das in den Fig. 3, 4 und 5 gezeigt ist, in eine geeignete Form gebogen und so geschlossen, daß beide Enden aneinanderstoßen. Danach werden die angrenzenden bzw. aneinanderstoßenden Endabschnitte hartgelötet. Die Rahmen lassen sich leicht und zuverlässig herstellen, wenn an der Knickstelle, wie das in Fig. 3b gezeigt ist, ein Schnitt gemacht wird, so daß die Stange dann senkrecht abgebogen wer­ den kann.

In Hinsicht auf die Verbindung der aneinanderstoßenden Endabschnitte jeden Rahmens ist es möglich, das Hart­ löten durchzuführen, nachdem ein Verbindungsstück 32 eingesetzt worden ist, welches vorzugsweise aus dem­ selben Hartlötmaterial besteht, aus dem auch die Trenn­ wand 21 gebildet ist. Dies ist in den Fig. 3a, 4a und 5a gezeigt. Die aneinanderstoßenden Enden können andererseits auch dadurch miteinander verbunden wer­ den, indem man die beiden Enden der Stange 30 senkrecht nach innen abbiegt um eine bestimmte gewünschte Über­ lappung herbeizuführen und wenn man dann die aneinander­ stoßenden Bereiche 36, wie das in den Fig. 3b, 4b und 5b gezeigt ist, hartlötet.

Wie die Fig. 6a und 6b zeigen, kann ein sehr kleiner Spalt, wenn überhaupt, an dem Schnitt 31 zwischen den anstoßenden Bereichen 35 oder 36 des Rahmens vorhanden sein. In diesem Zusammenhang ergibt sich durch die vor­ liegende Erfindung der Vorteil, daß der Spalt sich mit Lot füllt, welches von den Rahmen und den Trennwänden während des Hartlötens dort hinfließt, weil sowohl die Rahmen 22, 23, 24 und die Trennwand 21 aus einem Hart­ lötmaterial besteht, damit diese Teile hartgelötet werden können. In der Innenkammer des Abschnitts 1 des so gebildeten geschichteten Körpers, der den luft­ dichten Behälter bildet, ist das zu kühlende elektrische Gerät untergebracht. Die Innenkammer des Abschnitts 1 muß daher ein Raumvolumen haben, das groß genug ist, damit das Kühlgerät unter gleichzeitiger Aufrechter­ haltung eines Isolationsabstandes zwischen dem elek­ trischen Gerät und den Wänden der Innenkammer einge­ taucht werden kann.

Die Belastung, die auf dem Rahmen 23 wirkt, kann zunehmen, wenn der Innendruck in der Innenkammer zunimmt. Aus die­ sem Grunde ist die Ausgestaltung, die Dimensionierung und der Deckradius der Öffnung 27 in den Trennwänden 21 so gestaltet, daß, wie aus Fig. 4 zu sehen ist, die am Schnitt 31 des Rahmens 23 herrschende Belastung da­ zu beiträgt, den zugehörigen Bereich zu verstärken.

Wenn die Rahmen 22, 23 und 24 aus einem rinnenförmigen Stangenmaterial einer mit Lot überzogenen dünnen Platte gebildet sind, ist die adiabatische Verformung jedes gebildeten Rahmens kleiner als die des unbearbeiteten Materials. Dies minimalisiert die Verringerung der Fläche der hartgelöteten Schichten, d.h., der Rahmen, der den geschichteten Körper bildet, was dazu führt, daß die Überlappungsbreite für den Hartlötvorgang nicht verringert wird. Außerdem ermöglicht dies, daß der Rah­ men gut mit der Trennwand 21 oder den Seitenwänden 20, die beide aus Hartlötmaterial bestehen, zusammenpaßt, weil leichte Abmessungsfehler, wenn es überhaupt solche gibt, aufgefangen werden, führt die Erfindung somit zu dem Vorteil, daß eine Anzahl von Teilen, die kompli­ zierte Formen haben, zusammengesetzt werden können, um einen luftdichten Behälter zu bilden.

Wie zuvor bereits erwähnt wurde, wird das Kühlsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zum Kühlen eines elektrischen Gerätes, wie beispielsweise eines Halb­ leiterstapels, verwendet. Zur Kühlung wird das elek­ trische Gerät in ein Siedekühlmittel eingetaucht, das sich in dem Abschnitt 1 für das siedende Kühlmittel befindet. Durch die Zirkulation des Kühlmittels inner­ halb des luftdichten Behälters 19 und durch den Phasen­ übergang von der Dampf- in die Flüssigkeitsphase des Kühlmittels wird das elektrische Gerät gekühlt. Der Kühlmitteldampf kondensiert in der Kühlmittelkonden­ sationskammer 8, die von einem Rahmen 22 gebildet wird, der angrenzend an eine Seite einer Trennwand 21 ange­ ordnet ist. Zwei Rahmen 23 und 24 werden in den oberen und unteren Abschnitten auf der anderen Fläche der Trenn­ wand 21 angeordnet. Im Rahmen 22 wird eine Wärmetauscher­ rippe 15 so angeordnet, daß Kühlmittel senkrecht hindurch­ treten kann. Eine weitere Wärmetauscherrippe 13 wird zwischen dem oberen und unteren Rahmen 24, 23 ange­ ordnet, so daß dort Luft horizontal hindurchtreten kann. Die Rahmen 22, 23, 24 bilden eine einzelne Baueinheit des Kühlsystems. Die so aufgebauten Einheiten können in einer bestimmten Anzahl mit Trennwänden 21, die dazwischen angeordnet werden, zusammengesetzt sein. Im Sockelbereich des luftdichten Behälters 19 wird eine luftdichte Kammer für das Kühlmittel gebildet, die mit der Kühlmittelkondensationskammer 8 in Verbindung steht. Diese Kammer 8 ist in dem Rahmen 22 eingeschlossen, der die Wärmetauscherrippe 15 hält, durch die das Kühlmittel in vertikaler Richtung hindurchtritt. Die Kühlkammer 9 ist mit Öffnungen versehen, die zur Außenseite, d.h. zur Umgebungsluft führen, die somit um die Wärmetauscher­ rippen 13 streichen und dort horizontal hindurchtreten kann. Die Kühlmittelkondensationskammern 8 und die Kühl­ kammern 9 wechseln sich ab, so daß eine wirkungsvolle Wärmeübertragung erreicht wird. Der geschichtete Körper, der den luftdichten Behälter 19 bildet, ist zwischen den Seitenwänden 20 befestigt und wird von diesen gehalten. Das elektrische Gerät wird in das Kühlmittel einge­ taucht und wird in der Kammer 1 für das Kühlmittel ge­ halten. Die Kammer 1 wird durch die Öffnung 27 im unteren Teil einer jeden Trennwand 21 dem Raum zwischen jeder Wärmetauscherrippe 15 und dem Raum in jedem unteren Rahmen 23 gebildet. Wenn das Kühlmittel kocht, tritt der Kühlmitteldampf durch die Kondensationskammern 8 in einen Luftbehälter 10 ein, der von der Öffnung 28 im oberen Teil jeder Trennwand 21, dem Raum über jeder Wärmetauscher­ rippe 15 und dem Raum in jedem oberen Rahmen 24 gebildet wird.

Zur Herstellung des luftdichten Behälters 19 werden wenigstens die Trennwand 21 und die Rahmen 22, 23 und 24, die den zusammengesetzten Körper bilden, gleichzeitig unter bestimmten Hartlötbedingungen hartgelötet. Die An­ schlüsse zu dem elektrischen Gerät, welches gekühlt wer­ den soll, werden luftdicht durch abgedichtete Endstücke an beiden Seiten der Wände 20 in den Ausgangslöchern 26 hindurchgeführt.

Die Rahmen 22, 23, 24 und die Wände 20 und 21 werden unter Verwendung üblicher hartlötbarer Materialien her­ gestellt. Die erfindungsgemäßen Teile können in einem einfachen Herstellungsprozess zusammengebaut und hart­ gelötet werden. Insgesamt kann das System als Ganzes nur ein geringes Gewicht haben. Somit erhält man luft­ dichte Verbindungen ohne daß zeitaufwendige und arbeits­ intensive Schweißvorgänge erforderlich wären. Bei gleich­ zeitiger Verbesserung zur Qualität des Produktes wer­ den somit durch die Erfindung auch die Herstellungs­ kosten herabgesetzt und es wird außerdem verhindert, daß Fremdkörper sowie beim Schweißen auftretende Spritzer oder Teile, die bei Aneinanderstoßen der Teile absplittern könnten in den luftdichten Behälter fallen können. Der Arbeitszeitaufwand kann noch weiter herabgesetzt werden, wenn die Ausgänge 25 gleichzeitig mit dem Hart­ löten der anderen Elemente hartgelötet werden.

Claims (6)

1. Kühlsystem mit siedendem Kühlmittel zum Kühlen eines elektrischen Gerätes, gekennzeich­ net durch eine luftdicht abgeschlossene Kammer (1), in der das elektrische Gerät untergebracht wird und die Kühlmittel enthält; eine luftdichte Kühlmittelkonden­ sationskammer (8), die in Durchflußverbindung mit der das Kühlmittel enthaltenden Kammer (1) steht; einen luftdichten Dampfvorratsraum (10), der in Durchfluß­ verbindung mit der luftdichten Kondensationskammer (8) steht; eine Kühlkammer (9), die zur Atmosphäre hin offen ist und die an die Kühlmittelkondensationskammer (8) angrenzt; eine abgedichtete Öffnung (26) in der das Kühlmittel enthaltenden Kammer (1), durch die die elek­ trische Verbindung zu dem elektrischen Gerät herge­ stellt wird und eine geschichtete Unterteilung (21) mit zwei Seiten, wobei die Unterteilung die Konden­ sationskammer (8) und die Kühlkammer (9) trennt und eine obere und eine untere Öffnung (28, 27) hat, und wobei die Öffnungen (27, 28) integrale Bestandteile des Luft­ vorratsraumes (10) und der das Kühlmittel enthaltenden Kammer (1) bilden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die geschichtete Unterteilung (21) mit Hilfe von hartlötbarem Material verbunden wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kondensationskammer (8) eine Wärmetauscherrippe (15) umfaßt.

4. System nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch einen ersten geschichteten Rahmen, der aus einem stabförmigen Material (30) gebildet wird, wobei der Rahmen im Umfangsbereich einer ersten Seite der geschichteten Unterteilung (21), die die Konden­ sationskammer (8) abgrenzt, angeordnet ist und ein­ stückig Teile des luftdichten Vorratsraumes (10) und der das Kühlmittel enthaltenden Kammer (1) bildet.

5. System nach Anspruch 4, gekennzeich­ net durch einen zweiten (24) und einen dritten (23) Rahmen, die aus einem stabförmigen Material ge­ bildet sind, wobei der zweite und dritte Rahmen (23, 24) auf der anderen Seite der geschichteten Untertei­ lung (21) ausgerichtet sind, wobei der zweite Rahmen (24) einen Teil des Luftvorratsraumes (10) begrenzt, wobei der dritte Rahmen einen Teil der das Kühlmittel enthaltenden Kammer (1) begrenzt und wobei der zweite und dritte Rahmen (24, 23) voneinander durch die Kühl­ kammer (9) getrennt sind.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der erste (22), der zweite (24) und der dritte (23) Rahmen aus hartlötbarem Material besteht.