DE69333278T2

DE69333278T2 - Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Bauelement

Info

Publication number: DE69333278T2
Application number: DE69333278T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kahoku-gun Kitahara; Tadayoshi Kahoku-gun Shimanuki
Original assignee: PFU Ltd
Current assignee: PFU Ltd
Priority date: 1992-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2013-08-07
Also published as: US6011216A; EP1056132A3; DE69333279D1; US5583316A; EP1056131A2; EP0614330B1; EP1056130A3; EP0614330A4; EP1056131A3; EP1056129A2; EP0614330A1; DE69333278D1; EP1056130A2; EP1056132B1; EP1056132A2; DE69333279T2; WO1994004013A1; DE69329946D1; US5756931A; EP1056130B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung eines wärmeerzeugenden Elements oder einer wärmeerzeugenden Einheit, d. h. ein Kühlkörpersystem, insbesondere betrifft sie eine Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element oder eine wärmeerzeugende Einheit wie z. B. ein Bauteil mit hochintegrierten Schaltungen, siehe zum Beispiel WO-A-89 00751.
STAND DER TECHNIK
Relativ kleine, jedoch multifunktionale, elektronische Hochleistungsgeräte wie z. B. Personal-Computer (PCs), Workstations und andere Desktop- oder Deskside-Rechner verwenden Bauteile mit hochintegrierten Schaltungen. Diese stellen lokale Wärmequellen dar. Gewöhnlich werden für solche Bauteile mit hochintegrierten Schaltungen separate oder gemeinsame Kühlrippen vorgesehen. Es wird eine Selbstkühlung durch Selbstlüftung oder eine Zwangskühlung mit -Kühlrippen verwendet, die von der Ausrüstung als Ganzes gemeinsam genutzt werden, um diese zusammen mit anderen Elementen und Einheiten zu kühlen.
Einige neuere hochintegrierte LSI-Bauteile geben mehrere Watt Wärme ab. Zudem nimmt die erzeugte Wärmemenge mit dem Anstieg der verwendeten Taktfrequenz zu. Insbesondere bei einem LSI-Bauteil, das 5 bis 6 oder mehr Watt Wärme erzeugt, ist es manchmal nicht möglich, mit einem gewöhnlichen Kühlkörper des obigen Typs eine ausreichende Kühlung zu erreichen. Als Kühllüfter zur Zwangskühlung werden zum Beispiel bei den obigen Desktop-PCs 60 bis 80 Quadratmillimeter große Lüfter verwendet, oder bei den obigen Deskside-PCs 120 Quadratmillimeter große Lüfter, die mit einer sehr hohen Drehzahl betrieben werden, zum Beispiel 3000 bis 5000 U/min. Der Einsatz von Lüftern mit höherer Kühlleistung ist aus Raum-, Kosten- und Lärmgründen nicht möglich.
D. h., wenn die Lüfter vergrößert werden, nimmt dadurch auch die Größe der Ausrüstung zu, die Kosten steigen, und auch der Lärm nimmt zu, doch die Kühlleistung nimmt nicht in gleichem Maße zu. Selbst wenn mehrere Lüfter in Reihe oder parallel angeordnet verwendet werden, nehmen die Größe der Ausrüstung und die Kosten dementsprechend zu, doch die resultierende Kühlluftmenge vermehrt sich nicht in gleichem Maße. Aus Lärmgründen ist es zudem problematisch, den Lüfter mit höherer Drehzahl zu betreiben. Selbst wenn ein großer Lüfter mit niedriger Drehzahl betrieben wird, stehen die Vorteile hinsichtlich der Kühlwirkung und des Lärms in keinem Verhältnis zu den Nachteilen hinsichtlich der Größe der Ausrüstung und der Kosten. Aufgrund dessen ist es nicht möglich, den Kühlkörper eines stark wärmeerzeugenden LSI-Bauteils, zum Beispiel wie oben erwähnt, mit ausreichend Kühlluft zu versorgen.
Ein konventionelles Beispiel für den Fall der Kühlung einer Leiterplatte, die in eine elektronische Ausrüstung mit hochdichter Montage eingebaut wird, wird zum Beispiel in 1 gezeigt. In diesem konventionellen Beispiel sind die Kühllüfter 17 in einem Fach 15 der elektronischen Ausrüstung angeordnet, um die im Fach 15 untergebrachten Leiterplatten 16, 16 ... zu kühlen. Wenn wärmeerzeugende Elemente 1 auf den Leiterplatten 16, 16 ... montiert sind, ist es notwendig, die Wirksamkeit der Kühlung der wärmeerzeugenden Elemente 1 zu erhöhen, indem an den wärmeerzeugenden Elementen 1 bekannte Kühlkörper angebracht werden, die mit einer Vielzahl von Kühlrippen versehen sind.
In 1 zeigt 19 einen Anschlussstecker, um die Leiterplatten 16 in eine hintere Anschlussbuchse einzustecken, und 20 zeigt einen Luftkanal.
Hauptaufgabe eines Kühlkörpers ist es, die wärmeleitende Fläche zu vergrößern. Um eine hohe wärmeabstrahlende Wirkung zu erreichen, ist es erforderlich, die Höhe der Kühlrippen zu vergrößern oder den Abstand zwischen den Kühlrippen zu verengen, was jedoch bei einer gegenwärtigen Leiterplatte eine Abnahme der Montagedichte und eine Zunahme des Fluidwiderstands zur Folge hätte und das Problem verursachen würde, dass, wie bereits erwähnt, die erforderliche Kühlleistung nicht erreicht werden kann.
Außerdem ist es auch mit einem Kühllüfter 17 nicht möglich, nur ein spezifisches wärmeerzeugendes Element 1 punktweise zu kühlen. Wenn eine bestimmte Luftgeschwindigkeit oder mehr bereits erreicht ist, liegt das Problem vor, dass der Nachteil des erhöhten Lärms die Verbesserung der Kühlleistung überwiegt, die auf die erhöhte Luftgeschwindigkeit zurückzuführen ist.
Um bei einem bekannten Kühlkörper die Kühlleistung zu verbessern, ist es erforderlich, die Fläche der Kühlrippen zu vergrößern. Wenn zur Vergrößerung der Kühlrippenfläche der Abstand zwischen den Kühlrippen verengt wird, nimmt der Druckverlust zu und die wärmeabstrahlende Wirkung wird nicht auf wirksame Weise verbessert.
Eine konventionelle Kühlvorrichtung zur Kühlung eines wärmeerzeugenden Elements wird in 2 gezeigt. In dieser konventionellen Vorrichtung ist ein Kühlkörper 2, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit geformt ist, wie z. B. Aluminium, als Wärmeabstrahler auf dem wärmeerzeugenden Element 1 befestigt. Der Kühlkörper 2 ist auf seiner Oberseite mit einer Vielzahl von kammzahnartigen Kühlrippen 4, 4 ... versehen. Die Wärme, die vom wärmeerzeugenden Element 1 abgegeben wird, wird zum Kühlkörper 2 geleitet und dann von der Kühlluft aufgenommen.
Das heißt, wenn bei einem Kühlkörper, der mit solchen kammzahnartigen Rippen versehen ist, der Abstand zwischen den Kühlrippen 4 verengt wird, wird, Bezug nehmend auf 3, die Luftgeschwindigkeit V2 kleiner als die Luftgeschwindigkeit V1. Wenn man den Druckverlust der Kühlrippen 4 mit dem Umgebungsdruckverlust vergleicht, wird der Umgebungsdruckverlust zudem viel kleiner, so dass der Großteil der Kühlluft in den Umgebungsbereich austritt.
Wenn die Wärmemenge, die vom wärmeerzeugenden Element 1 abgegeben wird, größer wird, ist es daher notwendig, die Luftgeschwindigkeit in der Nähe des wärmeerzeugenden Elements 1 zu erhöhen, um die wärmeabstrahlende Wirkung zu steigern, weshalb die Verwendung eines leistungsfähigeren Lüfters notwendig wird.
Zum anderen wird, um einen leistungsfähigeren Lüfter zu erhalten, allgemein die Größe des Lüfters vergrößert, oder seine Drehzahl wird erhöht. Doch dies bringt das Problem mit sich, dass entweder der Raumbedarf des Lüfters oder der Lärm zunimmt.
Um die wärmeabstrahlende Wirkung zu erhöhen, ist es auch möglich, die Fläche der Kühlrippen 4 zu vergrößern, doch in diesem Fall liegt das Problem vor, dass dies eine Erhöhung des Montageraums zur Folge hat.
Da die wärmeerzeugenden Elemente oder Einheiten, die in einer Ausrüstung eine besonders hohe Wärme abgeben, allgemein auf einige wenige Stellen beschränkt sind, wurde zur Lösung dieses Problems in Betracht gezogen, diese wärmeerzeugenden Elemente oder Einheiten mit Kühlkörpern zu versehen, die zum Beispiel mit eigenen kleinen Kühllüftern mit etwa 25 bis 40 Quadratmillimeter Größe zusammengebaut sind, um die Kühlkörper dieser wärmeerzeugenden Elemente oder Einheiten mit der jeweils benötigten Kühlluftmenge zu versorgen und eine lokale Zwangskühlung durchzuführen.
4 zeigt Vorderansichten, die partielle Querschnitte enthalten, die auf schematische Weise die Art, d. h. den Typ des Aufbaus darstellen, wie solch ein Kühllüfter und Kühlkörper zusammengebaut sind. Hier werden Anwendungsbeispiele für eine Kühlvorrichtung eines LSI-Bauteils gezeigt. In der Figur ist 1 ein Bauteil, d. h. ein wärmeerzeugendes Element, 2 ist ein Kühlkörper, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit geformt ist, und 3 ist eine Lüftereinheit. Es kann ein direkt vertikal montierter Typ in Betracht gezogen werden, bei dem die Lüftereinheit 3 auf dem Kühlkörper angebracht ist, wie in 4(A) gezeigt, und ein versenkt montierter Typ, bei dem die Lüftereinheit 3 im Kühlkörper 2 versenkt ist, wie in 4(B) gezeigt.
Doch es müssen noch genügend Studien bezüglich der Form, des Aufbaus usw. durchgeführt werden, damit die Größenanforderungen erfüllt werden und hohe Kühlleistungen zur Realisierung eines Kühlkörpers erreicht werden, der mit einem eigenen Lüfter für ein wärmeerzeugendes Element oder eine wärmeerzeugende Einheit versehen ist, insbesondere bei Ausrüstungen, deren Größe immer kleiner wird und deren Montagedichte zunehmend größer wird. Insbesondere müssen noch genügend Studien in Bezug auf dünne Kühlstrukturen durchgeführt werden, die in der Lage sind, die Anforderungen neuerer Ausrüstungen mit hoher Montagedichte zu erfüllen.
5 zeigt eine Seitenansicht (A) und eine Draufsicht (B), die nur den Wärmeabstrahlerabschnitt in einer Kühlvorrichtung mit dem in 4(A) gezeigten Aufbau zeigt. Dieser Wärmeabstrahler umfasst einen Kühlkörper 2, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit geformt ist, mit einer Vielzahl von Kühlrippen 4, 4 ..., die an der Oberseite vorspringen, und einer Kühllüftereinheit 3, die auf dem Kühlkörper 2 angebracht ist.
In solch einem konventionellen Wärmeabstrahler, der aus einem Kühlkörper und einem Kühllüfter besteht, die zusammen aus einem Stück geformt sind, ist die Kühllüftereinheit 3 so aufgebaut, dass sie von einem zentral angeordneten Motor 3c angetrieben wird, der ihre Lüfterschaufeln 3 dreht. Der Motor 3c muss nicht unbedingt eine hohe Kühllufterzeugungskapazität aufweisen, da die Projektionsfläche der Kühlluft auf der Blasfläche groß ist. Um die gewünschte Kühlleistung zu entfalten, ist es erforderlich, die Drehzahl usw. des Motors 3c zu erhöhen. Dies ist aber mit dem Problem der damit einhergehenden Lärmerzeugung usw. verbunden.
Da die Kühllüftereinheit 3, wie oben erwähnt, einen Motor 3c aufweist, der in ihrem Zentrum angeordnet ist, liegt das Problem vor, dass die Kühlluftmenge im Zentrum des Kühlkörpers 2, wo die erzeugte Wärmemenge am größten ist, kleiner ist, so dass die Kühlleistung keineswegs hoch ist.
6 zeigt eine Seitenansicht (A) und eine Draufsicht (B) zur Erläuterung der Kühlwirkung des Wärmeabstrahlers mit dem obigen Aufbau. Dieser Wärmeabstrahler umfasst einen Kühlkörper 2, der eine Vielzahl von pinförmigen Kühlrippen 4, 4 ... aufweist, die von seiner Oberseite abstehen, und der an das wärmeerzeugende Element 1 geklebt oder befestigt ist, und eine Kühllüftereinheit 3, die einen Lüfter 3b aufweist, der in einem Gehäuse 3a untergebracht ist, und die auf dem Kühlkörper 2 angeordnet ist. Er ist so konzipiert, dass der Lüfter 3b der Kühllüftereinheit 3 betrieben wird, um den Kühlkörper 2 zu kühlen, zu dem die Wärme geleitet wird, die vom wärmeerzeugenden Element 1 abgegeben wird.
Im obigen konventionellen Beispiel ist jedoch der Abstand zwischen dem unteren Ende des Lüfters 3b und der Oberseite des Kühlkörpers 2 im wesentlichen gleich null, so dass das Problem bestand, dass die Fläche direkt unter dem Lüftermotor, d. h. der zentrale Abschnitt des Kühlkörpers 2 zu einer toten Zone wurde, was eine Abnahme der Kühlleistung und einen erhöhten Druckverlust zur Folge hatte, und daher die Verringerung der Kapazität des Gebläses 3b.
Außerdem wird zum Beispiel im Falle des sogenannten Push-Systems, bei dem die Abluft des Gebläses 3b gegen den Kühlkörper 2 geblasen wird, der Luftstrom gestreut, wobei er wie durch die Pfeilmarken in 6(B) angezeigt verwirbelt wird, so dass das Problem der gegenseitigen Behinderung entsteht, Totpunkte auftreten, wodurch die effektive Luftmenge, die zur tatsächlichen Kühlung beiträgt, reduziert wird.
Um diese Probleme zu lösen und die Kühlleistung zu erhöhen, ist es auch möglich, einen Hochgeschwindigkeitslüfter für die Kühleinheit 3 zu verwenden, doch in diesem Fall tritt das Problem auf, dass der Lärm zunimmt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Lösung der obigen Probleme durch Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die in der Lage ist, ein spezifisches wärmeerzeugendes Element wirkungsvoll zu kühlen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die Kühlluft vom zentralen Abschnitt aus zuführt und daher eine Anordnung des Druckverlustkreises erlaubt, die nicht parallel, sondern in Reihe ist, und die es erlaubt, die Entfernung, die von der Kühlluft zurückgelegt wird, mehr als zu halbieren und den Druckverlust zu verringern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist als nächstes die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit einem integrierten Lüfter, d. h. eines Kühlkörpersystems, das mit einem integrierten Lüfter zur Kühlung des wärmeerzeugenden Elements oder der wärmeerzeugenden Einheit versehen ist, das die Kühlleistung verbessert und eine Form und einen Aufbau aufweist, welche die hochdichte Montage ermöglichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist zudem die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit einem integrierten Lüfter, die die wirkungsvolle Kühlung eines wärmeerzeugenden Elements ermöglicht, ohne seine Montagefähigkeit zu beeinträchtigen.
Eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die einen Lüfteraufbau aufweist, der eine einheitliche Wärmeabstrahlung ermöglicht.
Eine weitere spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die einen Kühlkörperaufbau aufweist, der eine einheitliche Wärmeabstrahlung ermöglicht.
Noch eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die einen Lüfteraufbau aufweist, der eine dünnes Format aufweist.
Noch eine spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die einen ausgerichteten Aufbau aus Kühlkörper und Lüfter aufweist, der ein dünnes Format ermöglicht.
Um die oben genannten Aufgaben zu lösen, weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wie in den Ansprüchen 1 bis 8 definiert, einen Kühlkörper auf, der mit einer Vielzahl von nadelförmigen Kühlrippen versehen ist, und eine Kühllüftereinheit, die auf dem Kühlkörper angebracht ist, wobei die Grundfläche der Kühlrippen des Kühlkörpers mindestens partiell eine geneigte Fläche aufweist, die so geformt ist, dass sie zum Zentrum hin tiefer wird.
Dadurch ist die Höhe, in der die benachbarten Kühlrippen von der Grundfläche der Kühlrippen abstehen, zum Inneren des Kühlkörpers hin zunehmend, wodurch zwischen beiden eine Druckverlustdifferenz erzeugt wird. Aufgrund dieser Druckverlustdifferenz sammelt sich die Kühlluft, die von der Kühllüftereinheit geblasen wird, im zentralen Abschnitt des Kühlkörpers, so dass der zentrale Abschnitt des Kühlkörpers, wo die Wärmeabgabe hoch ist, wirksam gekühlt wird. Zudem ist die Dicke des Kühlkörpers am zentralen Abschnitt geringer, wodurch die Wärmeabgabe unterstützt wird. Ferner ist die Dicke zum Außenumfang hin zunehmend, so dass die Wärmeleitfähigkeit verbessert und die leitende Kühlwirkung verbessert wird.
Auf gleiche Weise wird eine Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit einem integriertem Lüfter des direkt vertikal montierten Typs bereitgestellt, in welcher der Kühlkörper mindestens partiell eine geneigte Grundfläche aufweist, die so geformt ist, dass sie zum Zentrum hin tiefer wird, wobei ein Wärmerohr so angeordnet ist, dass es von den Umfangsabschnitten entlang der geneigten Fläche zum zentralen Abschnitt verläuft. Da das Wärmerohr auf der zum zentralen Abschnitt hin geneigten Grundfläche des Kühlkörpers angeordnet ist, wird die Wärme, die am zentralen Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements abgegeben wird, zu den Außenumfangsabschnitten hin geleitet, wodurch die Wärmeabstrahlungsmenge erhöht wird und die Kühlleistung weiter verbessert wird.
Weitere vorzugsweise Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 8 beansprucht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht eines konventionellen Beispiels für den Fall der Kühlung einer Leiterplatte.
2 ist eine Ansicht der Probleme beim konventionellen Kühlaufbau.
3 ist eine Ansicht zur Veranschaulichung der Wirkung des konventionellen Kühlkörpers.
4 zeigt Vorderansichten, die partielle Querschnitte enthalten, die auf schematische Weise die Typen des Aufbaus der Kombination aus Kühllüfter und Kühlkörper darstellen.
5 zeigt Ansichten, die ein konventionelles Beispiel des Typs von 4(A) zeigen, wobei (A) eine Seitenansicht und (B) eine Draufsicht des Kühlkörpers ist.
6 zeigt Ansichten, die ein konventionelles Beispiel des Typs von 4(B) zeigen, wobei (A) eine Seitenansicht und (B) eine Draufsicht des Kühlkörpers ist.
7 zeigt Ansichten des Aufbaus einer elektronischen Ausrüstung, auf welche eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element angewandt wird, wobei (A) eine Gesamtansicht und (B) eine vergrößerte Ansicht wichtiger Abschnitte ist.
8 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus eines Wärmeabstrahlers in der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
9 ist eine Draufsicht von 8.
10 zeigt Ansichten einer Modifikation von 8, wobei (A) eine perspektivische Ansicht und (B) eine Draufsicht ist.
11 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus eines Wärmeabstrahlers in einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
12 ist eine Querschnittsansicht einer Modifikation von 11.
13 ist eine Querschnittsansicht einer anderen Modifikation von 11.
14 zeigt Ansichten des Aufbaus eines Wärmeabstrahlers in einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Schnittansicht entlang der Linie B-B ist.
15 ist eine Querschnittsansicht des Aufbaus eines Wärmeabstrahlers in einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
16 ist eine Querschnittsansicht von 15.
17 ist eine Draufsicht von 16.
18 ist eine Querschnittsansicht einer Modifikation von 15.
19 ist eine Ansicht einer Draufsicht von 18.
20 ist eine Ansicht einer elektronischen Ausrüstung, auf die eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element angewandt ist.
21 ist eine vergrößerte Ansicht wichtiger Abschnitte von 20.
22 zeigt Ansichten des Anschlusszustandes von Luftkanalleitungen.
23 zeigt Ansichten einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Querschnittsansicht und (B) eine Draufsicht des Kühlkörpers derselben ist.
24 zeigt Ansichten einer siebten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Querschnittsansicht und (B) eine Draufsicht des Kühlkörpers derselben ist.
25 zeigt Ansichten einer achten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Querschnittsansicht und (B) eine Draufsicht des Kühlkörpers derselben ist.
26 zeigt Ansichten einer neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Querschnittsansicht und (B) eine Draufsicht des Kühlkörpers derselben ist.
27 ist eine Ansicht einer Modifikation von 26.
28 zeigt eine Frontquerschnittsansicht (A) und eine Draufsicht (B) des Aufbaus einer 10. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
29 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des zentralen Abschnitts der Frontquerschnittsansicht des Kühlaufbaus von 28.
30 zeigt Bodenansichten, die verschiedene Formen von Hilfsschaufeln veranschaulichen.
31 zeigt Ansichten einer 11. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Querschnittsansicht, (B) eine Seitenschnittansicht und (C) eine Draufsicht ist.
32 zeigt Drauf sichten von zwei Modifikationen von 31.
33 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer 12. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
34 ist eine Frontquerschnittsansicht entlang der Linie A-A von 33.
35 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Modifikation der Ausführungsform von 33.
36 ist eine perspektivische Ansicht einer 13. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
37 zeigt Ansichten, die Details von 36 zeigen, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Seitenansicht ist.
38 zeigt Ansichten einer 14. Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Seitenansicht ist.
39 zeigt Ansichten einer 15. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Draufsicht, (B) eine Seitenansicht und (C) eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts C von (B) ist.
40 zeigt Ansichten einer 16. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Seitenansicht ist.
41 ist eine Draufsicht des Kühlkörpers in der Ausführungsform von 40.
42 zeigt Ansichten einer Modifizierung von 40, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Seitenansicht des Kühlkörpers ist.
43 zeigt Ansichten einer anderen Modifizierung von 40, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Seitenansicht des Kühlkörpers ist.
44 zeigt Ansichten einer 17. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Draufsicht und (B) eine Seitenansicht ist.
45 ist eine zerlegte perspektivische Ansicht von 44.
46 zeigt Ansichten, die die Wirkungsweise der Ausführungsform von 44 veranschaulichen.
47 zeigt Ansichten, die das Verfahren zur Anbringung der Wärmerohre veranschaulichen, wobei (A) eine zerlegte Ansicht und (B) eine Seitenansicht im zusammengebauten Zustand ist.
48 ist eine Ansicht, die eine Modifikation von 47 veranschaulicht.
49 ist eine Ansicht einer Befestigungspassung.
50 zeigt Ansichten einer Modifizierung von 44, wobei (A) eine Seitenansicht und (B) eine Draufsicht ist.
51 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element des in 4(B) gezeigten Typs.
52 zeigt partiell vergrößerte Querschnittsansichten des zentralen Abschnitts entlang der Schnittlinie A-A in 51.
53 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer 18. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
54 zeigt partiell vergrößerte Querschnittsansichten des zentralen Abschnitts entlang der Schnittlinie A-A in 53.
55 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer Modifikation der Ausführungsform von 53.
56 zeigt partiell vergrößerte Querschnittsansichten des zentralen Abschnitts entlang der Schnittlinie A-A in 55.
57 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus Gesamt (A) und Deckel (B) eines ersten Beispiels einer konventionellen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit integriertem Lüfter des Typs von 4(B).
58 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus Gesamt (A) und Deckel (B) eines zweiten Beispiels einer konventionellen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit integriertem Lüfter des Typs von 4(B).
59 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus Gesamt (A) und Deckel (B) der 19. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
60 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus nur des Kühlkörpers in der Ausführungsform von 59.
61 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Aufbaus des Drosselmechanismusabschnitts.
62 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus einer 20. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
63 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus eines Beispiels eines Schraubenelements.
64 zeigt Querschnittsansichten des Querschnitts A-A von 63, um verschiedene Beispiele für den Aufbau von Schraubenelementen zu veranschaulichen.
65 ist eine perspektivische Ansicht des Einbauzustands im Falle des parallelen Einbaus einer Vielzahl von konventionellen Kühlvorrichtungen für ein wärmeerzeugendes Element des Typs von 4(B) mit integrierten Lüfter.
66 ist eine Draufsicht von 65.
67 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer 21. Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
68 ist eine perspektivische Ansicht des Einbauzustands im Falle des parallelen Einbaus einer Vielzahl von Ausführungsformen von 67.
69 ist eine Draufsicht von 68.
70 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontquerschnittsansicht (B) des Aufbaus einer 22. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element.
71 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der Ausführungsform von 70.
72 ist eine Draufsicht des Aufbaus einer ersten modifizierten Ausführung der in 70 gezeigten Ausführungsform.
73 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus der ersten modifizierten Ausführung von 72.
74 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer zweiten modifizierten Ausführung der in 70 gezeigten Ausführungsform.
75 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontquerschnittsansicht (B) des Aufbaus einer dritten modifizierten Ausführung der in 70 gezeigten Ausführungsform.
76 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontquerschnittsansicht (B) des Aufbaus einer vierten modifizierten Ausführung der in 70 gezeigten Ausführungsform.
77 ist eine partiell vergrößerte Ansicht des Abschnitts B von 76.
78 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontquerschnittsansicht (B) des Aufbaus einer fünften modifizierten Ausführung der in 70 gezeigten Ausführungsform.
79 ist eine perspektivische Ansicht der modifizierten Ausführung von 78.
80 bis 82 zeigen Drauf sichten und Vorderansichten von Beispielen für die Anordnung und Form der Kühlrippen des Kühlkörpers der in 70 gezeigten Ausführungsform.
BEVORZUGE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Als erstes zeigt der Aufbau von 7 den Aufbau einer elektronischen Ausrüstung, auf welche die erste erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element angewandt wird, insbesondere den Aufbau eines Fachs 15 derselben. (A) ist eine Gesamtansicht und (B) ist eine vergrößerte Ansicht wichtiger Abschnitte davon. In einer Ausrüstung mit diesem Aufbau sind im Fach 15 eine Vielzahl von Leiterplatten 16, 16 ... in einen Anschluss an der hinteren Seite eingesteckt.
Auf den Leiterplatten 16, 16 ... sind elektronische Geräte verschiedener Art montiert, zu denen wärmeerzeugende Elemente 1 gehören. Um Kühlluft zur Kühlung dieser Elemente in das Fach 15 zu leiten, weist das Fach 15 Kühllüfter 17 auf. In 7 zeigt 20 einen Luftkanal an, der vorgesehen ist, um das Innere des Fachs 15 gleichmäßig zu kühlen. Der Kühlluftstrom im Inneren des Fachs 15, d. h. der Luftstrom, wird durch die Pfeilmarken in 7 angezeigt.
Um ein wärmeerzeugendes Element 1 auf einer punktförmigen Basis zu kühlen, ist ferner eine Blasvorrichtung 5 am Boden des Fachs 15 angeordnet. Die Kühlluft aus dieser Blasvorrichtung 5 wird durch einen balgartigen Kanal 21 zu einem Wärmeabstrahler 10 geleitet, der dieser Ausführungsform gemäß als Hauptkomponente der Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element dient.
Details des Wärmeabstrahlers 10 in der Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach dieser Ausführungsform sind in 8 und 9 dargestellt. Dieser Ausführungsform gemäß besteht der Wärmeabstrahler 10 aus einem Kühlkörper 2, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit wie zum Beispiel Aluminium geformt ist, und einem Rohrabschnitt 6, der im zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 angeordnet ist. Die gesamte Oberseite des Kühlkörpers 2, mit Ausnahme des zentralen Abschnitts, weist eine Vielzahl von pinförmigen Kühlrippen 4, 4 ... auf, die von dieser abstehen.
Der Rohrabschnitt 6 ist mit einem hohlen rechteckigen Querschnitt geformt und an seinem Endabschnitt verschlossen. Außerdem weisen die Seitenwände des Rohrabschnitts 6 eine Vielzahl von kleinen Ausblasöffnungen 7, 7 ... auf, die den Zwischenräumen der Kühlrippen 4 entsprechend darin ausgebildet sind.
Zum anderen ist die Blasvorrichtung 5, wie in 7 gezeigt, vorzugsweise eine, die mit hohen statischen Druckeigenschaften versehen ist, wie z. B. ein Lüfter, ein Gebläse oder ein Kompressor. Im der gezeigten Ausführungsform wird ein Lüfter verwendet. Die Auslassöffnung der Blasvorrichtung 5 ist mit dem balgartigen Kanal 21 verbunden, der mit dem Luftkanal verbunden ist. Die Kühlluft wird durch diesen balgartigen Kanal 21 in den Rohrabschnitt 6 des Wärmeabstrahlers 10 geblasen.
In dieser Ausführungsform wird demnach die Kühlluft, die durch den gewundenen Kanal 21 in den Rohrabschnitt 6 geblasen wird, wie durch die Pfeilmarken in 9 angezeigt, aus den kleinen Ausblasöffnungen 7 zu den Seiten des Rohrabschnitts 6 ausgeblasen und kühlt die Kühlrippen 5, die an den Seiten des Rohrabschnitts 6 angeordnet sind.
Der Kühlkörper 2 der Wärmeabstrahlers 10 ist nach dieser Ausführungsform mit pinförmigen Kühlrippen 4 versehen, doch statt dessen ist es auch möglich, eine Vielzahl von wandförmigen Kühlrippen 4 zu formen, wie in 10 gezeigt. In diesem Fall sind die Kühlrippen 4 entlang der Öffnungsrichtung der kleinen Ausblasöffnungen 7 des Rohrabschnitts 6 angeordnet (siehe 10(B)).
In diesen Ausführungsformen kann der Rohrabschnitt 6 des Wärmeabstrahlers 10 mit dem Kühlkörper 2 aus einem Stück geformt sein, doch es ist auch möglich, den Rohrabschnitt 6 getrennt zu formen und ihn auf abnehmbare Weise am Kühlkörper 2 zu befestigen. In diesem Fall kann der Rohrabschnitt 6 so aufgebaut sein, dass er mit dem Kühlkörper 2 im Eingriff steht.
11 zeigt den Wärmeabstrahler 10 einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. Im Wärmeabstrahler 10 nach dieser Ausführungsform weist der Kühlkörper 2 einen daran befestigten Deckel 22 auf. Ein Rohrabschnitt 6 ist zwischen einem Paar abgehängter Wände 22a, 22a, die vom zentralen Abschnitt des Deckels 22 abgehängt sind und eine Vielzahl von kleinen Ausblasöffnungen 7,7 ... aufweisen, die durch diese gebohrt sind, und dem Kühlkörper 2 geformt.
Die Tiefenrichtung des Rohrabschnitts 6, die zwischen den abgehängten Wänden 22a und dem Kühlkörper 2 geformt ist, wird durch eine abschließende Wand 22b verschlossen, die am Deckel 22 geformt ist oder Bestandteil desselben ist. Zudem ist der Deckel 22 nach dieser Ausführungsform an den Seitenwandabschnitten mit eingreifenden Wänden 23 versehen, die zum Beispiel in entsprechende Nuten 18 eingreifen, die im Kühlkörper 2 vorgesehen sind.
12 zeigt eine Modifikation von 11. Der Rohrabschnitt 6 in dieser Modifikation ist in einer geeigneten Höhe über der Grundfläche 12 der Kühlrippen 4 angeordnet. Eine Vielzahl von kleinen Ausblasöffnungen 7, 7 ... sind durch die Bodenwand 13 und die Seitenwände des Rohrabschnitts 6 vorgesehen.
In dieser Ausführungsform wird die Kühlluft demnach vom Zentrum zu den Seiten hin ausgeblasen, und auch auf die Mittellinie L (siehe 9) des Kühlkörpers 2, wodurch der zentrale Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements 1, d. h. der Hochtemperaturbereich, wirksam gekühlt wird.
13 zeigt eine andere Modifikation von 11. Der Rohrabschnitt 6 in dieser Modifikation weist einen kreisrunden Querschnitt auf. Kleine Ausblasöffnungen 7 sind in der Unterseite des Rohrabschnitts 6 vorgesehen.
In dieser Ausführungsform wird die Kühlluft daher, wie durch die Pfeilmarken in der Zeichnung gezeigt, mit einer abwärts gerichteten Neigung aus dem Rohrabschnitt 6 ausgeblasen, wodurch wie bei der obigen Modifikation der zentrale Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements 1, d. h. der Hochtemperaturbereich, wirksam gekühlt wird.
14 zeigt den Wärmeabstrahler 10 in einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Draufsicht ist und (B) eine Schnittansicht entlang der Linie B-B ist. In dieser Ausführungsform sind zwei Rohrabschnitte 6 relativ zur Mittellinie L des Kühlkörpers 2 an symmetrischen Positionen angeordnet. Kleine Ausblasöffnungen 7 sind in den Bodenwänden 13 dieser Rohrabschnitte 6 vorgesehen. Daher wird die Kühlluft in dieser Ausführungsform aus den zwei Rohrabschnitten 6 zur Mittellinie L des Kühlkörpers 2 hin ausgeblasen, und der zentrale Abschnitt, d. h. der Hochtemperaturbereich, wird wirkungsvoll gekühlt.
15 ist eine perspektivische Ansicht des Wärmeabstrahlers 10 in einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. 16 ist eine Querschnittsansicht derselben, und 17 ist eine Draufsicht davon. Der Rohrabschnitt 6 in dieser Ausführungsform weist einen Führungsabschnitt 14 auf, der zum zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 hin gebogen ist. Das vordere Ende dieses Führungsabschnitts 14 ist offen. Wenn es mit dem Kühlkörper 2 verbunden ist, liegt es gegen die Grundfläche 12 der Kühlrippen des Kühlkörpers 2 an und ist daher geschlossen (siehe 16). Daher wird in dieser Ausführungsform die Kühlluft zum zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 hin geführt, um den zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 zu kühlen, und wird auch aus den kleinen Ausblasöffnungen 7, die in den Seitenwänden des Führungsabschnitts 14 vorgesehen sind, zu den Seiten hin ausgeblasen, um die umgebenden Kühlrippen 4, 4 ... zu kühlen (siehe 17).
Eine Modifikation des in 15 gezeigten Wärmeabstrahlers wird in 18 gezeigt. 19 ist eine Draufsicht desselben. Der Führungsabschnitt 14 ist in dieser Ausführungsform mit einem Boden geformt. Kleine Ausblasöffnungen 7 sind im Zentrum der Bodenwand 13 des Führungsabschnitts 14 vorgesehen, der in einer geeigneten Höhe über der Grundfläche 12 der Kühlrippen 4 des Kühlkörpers 2 angeordnet ist. Daher wird die Kühlluft in dieser Ausführungsform zum Zentrum des Kühlkörpers 2 hin ausgeblasen, einem Hochtemperaturbereich, in einem Zustand ohne Störbeeinflussung, um eine größere Verbesserung der Kühlleistung zu ermöglichen (siehe 18 und 19).
20 zeigt den Aufbau einer elektronischen Ausrüstung, auf die eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element angewandt wird. Bei Ausrüstungen mit diesem Aufbau sind die Module M, M ..., in welchen die wärmeerzeugenden Elemente 1 angeordnet sind, an den Leiterplatten 16, 16 ... befestigt, die mit Frontplatten 16a an den Seitenkanten versehen sind, die der offenen Vorderseite des Fachs 15 entsprechen. Die wärmeerzeugenden Elemente 1 der Module M weisen Wärmeabstrahler 10 auf, die daran angebracht sind. Kühlluft wird zu den Wärmeabstrahlern 10 geblasen, indem eine Luftleitung 11 mit den Rohrabschnitten 6 des Wärmeabstrahlers 10 verbunden wird. Zudem sind die Luftleitung 11 und die Blasvorrichtung 5 durch einen Kopplungsabschnitt 8'' miteinander verbunden, der an den Frontplatten 16a der Leiterplatten 16 vorgesehen ist.
Die Blasvorrichtung 5 ist, wie in 21 gezeigt, mit einem Gebläse oder einer Pumpe oder einer sonstigen Blasvorrichtung 24 und mit einem Drosselventil 25 versehen. Das Drosselventil 25 wird auf der Basis der Information aus den Temperaturmessfühlern 26, 26 ... geregelt, die in der Nähe der Wärmeabstrahler 10 angeordnet sind, um eine Kühlluftversorgung zu den Wärmeabstrahlern 10 zu ermöglichen, die dem Wärmeabgabezustand entsprechend geregelt wird.
In 21 zeigt das Bezugszeichen 29 einen Ventilregler an, der das Drosselventil 25 regelt, indem er die Information aus den Temperaturmessfühlern 26 mit dem Einstellwert vergleicht. Zudem können zwei oder mehr Blasvorrichtungen 24 so angeordnet sein, dass ein Reservegerät betätigt wird und dadurch die Redundanz verbessert werden kann, wenn der Erkennungswert eines Drucksensors 27 oder eines Stromsensors 27, der ausgangsseitig angeordnet ist, unter einen unteren Grenzwert abfällt. In 21 ist 28 ein selektives Steuergerät, um die Blasvorrichtungen 24 durch Vergleich der Information aus den Drucksensoren usw. 27 mit dem Einstellwert zu wählen, und 30 ist ein Umschalter, der durch ein Signal vom selektiven Steuergerät 28 betätigt wird.
Zum anderen wird die Luftleitung 11 geformt, indem eine Vielzahl von Luftleitrohren 9, 9 ... auf geeignete Weise miteinander verbunden wird. Die Luftleitrohre 9 bestehen aus einem Hauptrohrabschnitt 9a und einem Zweigrohrabschnitt 9b, der von diesem abgezweigt ist und einen im Wesentlichen L-förmigen Grundriss aufweist. Wie in 22(A) gezeigt, ist an einem Ende des Hauptrohrabschnitts 9a ein Verbindungsabschnitt 8 geformt. Das andere Ende des Hauptrohrabschnitts 9a eines anderen Luftleitrohrs 9 ist darin eingepasst oder durch Verschraubung damit verbunden. Der Zweigrohrabschnitt 9b ist mit dem Rohrabschnitt 6 des Wärmeabstrahlers 10 verbunden.
In 22 zeigt 8a einen O-Ring an, der am Verbindungsabschnitt 8 angebracht ist. Das Ende der Luftleitung 11, die, wie oben erwähnt, durch Verbindung einer Vielzahl von Luftleitrohren 9 geformt wird, kann zudem durch eine Kappe 9c verschlossen werden, wie in 22(B) gezeigt.
Außerdem können die obigen Luftleitrohre 9 im Voraus in verschiedenen Typen vorbereitet werden, mit verschiedenen Längen der Hauptrohrabschnitte 9a und der Zweigrohrabschnitte 9b, und der Anordnung der wärmeerzeugenden Elemente 1 auf den Leiterplatten 16, 16 ... entsprechend gewählt und verwendet werden.
Wie aus der obigen Erläuterung der Ausführungsformen hervorgeht, ist es mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element möglich, ein spezifisches Element mit einer hohen Kühlleistung zu kühlen.
23 zeigt eine sechste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, insbesondere eine Kühlvorrichtung mit integriertem Lüfter. Die Kühlvorrichtung 10 für ein wärmeerzeugendes Element dieser Ausführungsform weist einen integrierten Lüfter des in 4(A) gezeigten vertikal montierten Typs auf und besteht aus einem Kühlkörper 2, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit wie z. B. einem Aluminiummaterial geformt ist, und ein Kühllüftereinheit 3.
Auf der Oberseite des Kühlkörpers 2 ist eine Trennplatte 31 mit kreuzförmigem Grundriss vorgesehen, deren Kreuzungspunkt 31a im Zentrum des Kühlkörpers 2 angeordnet ist. In jedem Bereich, der von der Trennplatte 31 abgetrennt wird, ist eine Vielzahl von pinförmigen Kühlrippen 4, 4 ... in gleichen Abständen vorgesehen. Der wärmeabstrahlende Abschnitt des Kühlkörpers 2 wird dadurch radial abgetrennt. Diese Trennplatte 31 ist so angeordnet, dass die Kühlluft, die von der weiter unten erwähnten Kühllüftereinheit 3 ausgeblasen wird, nicht gegen die Basis der Kühlrippen 4 auftrifft, d. h. die Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2, um sich mit anderen Strömen zu kreuzen und dadurch die Kühlleistung zu beeinträchtigen, ist aber in einer geeigneten Höhe von der Grundfläche des Kühlkörpers 2 angeordnet.
Die Kühllüftereinheit 3 zum anderen ist mit einem Lüfter 3b geformt, der in einem Gehäuse 3a untergebracht ist. Die Umgebungsluft wird zum Beispiel beim Push-System von oben angesaugt und auf der Seite des Kühlkörpers 2 ausgeblasen, wie durch die Pfeilmarken in 23(A) angezeigt. Diese Kühllüftereinheit 3 ist über eine Umfassungswand 33, die aus einem Zylinder besteht, am Kühlkörper 2 befestigt. Ein Abstand 32 von geeigneter Größe ist an der Unterkante geformt, d. h. zwischen dem unteren Ende des Lüfters 3b und der Oberseite des Kühlkörpers 2.
In dieser Ausführungsform wird demnach die Kühlluft, die von der Kühllüftereinheit 3 geblasen wird, durch den Abstand 32, der von der Umfassungswand 33 umgeben wird, zu den Kühlrippen 4, 4 ... des Kühlkörpers 2 geleitet und kühlt den Kühlkörper 2, um die vom wärmeerzeugenden Element 1 abgegebene Wärme aufzunehmen. Aufgrund der Wirkung des Abstands 32 erreicht die durch den Abstand 32 strömende Kühlluft nicht nur die Nähe des äusseren Rotationsumfangs des Lüfters 3b, sondern verteilt sich gleichmäßig, bis sie den zentralen Abschnitt erreicht, und deckt die Gesamtfläche des Kühlkörpers 2 ab.
Zudem streicht die von der Kühllüftereinheit 3 ausgeblasene Kühlluft dann, wie durch die Pfeilmarken in 23(B) angezeigt, gegen die Basis der Kühlrippen, d. h. gegen die Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2, läuft durch die Vielzahl von Kühlrippen 4, 4 ... und tritt durch die umlaufende Außenkante des Kühlkörpers 2 nach aussen aus, wobei sie den Kühlkörper 2 während dieses Vorgangs kühlt. Dabei schränkt die Trennplatte 31 den Auslassweg der Kühlluft aus dem Kühlkörper 2 ein und verhindert eine Abnahme der Kühlleistung durch gegenseitige Kollision der Kühlluft.
Oben wurde der Fall der Bereitstellung der Trennplatte 31 am Kühlkörper 2 und der Formung des vom der Umfassungswand 33 umschlossenen Abstands 32 zwischen dem Kühlkörper 2 und der Kühllüftereinheit 3 dargestellt, doch es ist auch möglich, die Kühlleistung ohne Formung des Abstands 32 zwischen dem Kühlkörper 2 und der Kühllüftereinheit 3 zu verbessern und nur die Trennplatte 31 am Kühlkörper 2 vorzusehen.
Zudem ist die Trennplatte 31 nicht notwendigerweise auf eine kreuzförmige Form beschränkt, wie in 23(B) gezeigt. Sie kann auch geradlinig oder Y-förmig sein oder jede andere geeignete Form annehmen, solange sie die Oberfläche des Kühlkörpers 2 radial und gleichmäßig abtrennen kann.
Zudem wird die Umfassungswand 33 in der obigen Ausführungsform durch einen Zylinder geformt, der vom Kühlkörper 2 und von der Kühllüftereinheit 3 getrennt ist, doch ist sie nicht darauf beschränkt. Sie kann auch auf Seiten des Kühlkörpers 2 oder auf Seiten des Gehäuses 3a der Kühllüftereinheit 3 aus einem Stück vorgeformt sein. Sie kann auch auf Seiten des Kühlkörpers 2 oder auf Seiten des Gehäuses 3a der Kühllüftereinheit 3 im Voraus aus einem Stück geformt sein. Es kann auch ein bandförmiges Element verwendet werden.
Wie aus der obigen Erläuterung hervorgeht, ist es mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element möglich, die Kühlluft aus der Kühllüftereinheit effektiv zu nutzen und dadurch die Gesamtkühlleistung zu verbessern.
In 24 wird eine siebte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element gezeigt. In dieser Ausführungsform sind die Kühlrippen 4 des Kühlkörpers 2 mit zwei gegenüberliegenden Seitenflächen geformt, die geneigt sind, um eine spitze Form zu bilden. Die Kühllüftereinheit 3 weist einen Motor 3c und Lüfterschaufeln 3d auf.
Diese Ausführungsform verbessert die Kühlleistung, indem sie den Transfer der Kühlluft von der Kühllüftereinheit 3 zur Grundfläche 12 der Kühlrippen erleichtert. Wenn die Querschnittsfläche der Kühlrippen 4 zum vorderen Ende hin abnimmt, muss die Form nicht unbedingt spitz sein, doch um die Einleitung der Kühlluft zur Grundfläche 12 der Kühlrippen hin zu fördern, sollte die Gesamtfläche des vorderen Endes der Kühlrippen 4 mindestens kleiner sein als 20 Prozent der Gesamtfläche.
In der obigen Ausführungsform weisen die geneigten Flächen zudem die gleiche Ausrichtung auf, doch in einer vorzugsweisen Modifikation können die geneigten Flächen so geformt sein, dass sie dem Zentrum des Kühlkörpers 2 zugewandt sind. Ferner kann die Querschnittsform der Kühlrippen 4 rechteckig, kreisrund sein oder verschiedene andere Formen annehmen.
In 25 wird eine achte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element gezeigt. In dieser nachstehend erklärten Ausführungsform wird die effektive Kühlluftmenge der Kühllüftereinheit 3 erhöht, indem dem Druckverlust der von der Kühllüftereinheit 3 geblasenen Kühlluft so weit wie möglich verringert wird, weshalb in der dargestellten Ausführungsform die Kühlrippen 4 des Kühlkörpers 2 in einem Zustand angeordnet sind, in dem sie jeden anderen Schnittpunkt eines matrizenartigen Gitters einnehmen, das heißt, auf versetzte Weise.
In 26 wird eine neunte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element gezeigt. In dieser Ausführungsform sind Hilfsrippen 41 mit einer kleinen Querschnittsfläche an den Schnittpunkten des Gitters angeordnet, die nicht von den Kühlrippen in der obigen siebten Ausführungsform eingenommen werden, wodurch es möglich ist, die Wärmeabstrahlungsfläche zu vergrößern, ohne den Druckverlust der Kühlluft zu erhöhen.
Wenn zudem in dieser Ausführungsform, wie in 27 gezeigt, am Außenumfangsabschnitt des Gitters Kühlrippen 4 auf gleiche Weise wie beim gewöhnlichen Kühlkörper 2 angeordnet werden, wird verhindert, dass die Kühlluft aus dem Kühlkörper 2 austritt, ohne zur Kühlung beizutragen, wodurch die Kühlleistung weiter verbessert wird.
28 zeigt eine Frontquerschnittsansicht (A) und eine Draufsicht (B) des Aufbaus einer zehnten erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, während 29 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-A von 28(B) ist. Diese Ausführungsform weist eine Kühlvorrichtung 10 für ein wärmeerzeugendes Element auf, die einen Kühlkörper mit integriertem Lüfter direkt vertikal montierten Typs umfasst, wie in 28(A) gezeigt. Das Bezugszeichen 1 zeigt zum Beispiel ein LSI-Bauteil oder ein anderes wärmeerzeugendes Element an, 2 zeigt einen Kühlkörper an, der aus einem Material mit einer guten Wärmefähigkeit besteht, 4, ... und 4-1, ... zeigen Kühlrippen des Kühlkörpers 2 an, 3 zeigt ein kleine Lüftereinheit an, die eigens für das wärmeerzeugende Element vorgesehen ist, 3c zeigt einen Lüftermotor an, 3d zeigt Hauptschaufeln, und 3e zeigt Hilfsschaufeln an. Die gestrichelten Pfeilmarken in der Zeichnung zeigen den Fluss der Kühlluft an, d. h. den Luftstrom. Der dargestellte Luftstrom ist der des Einsaug-Typs (Pull-System). Beim Ausblas-Typ (Push-System) weist der Luftstrom die umgekehrte Richtung auf.
In einem Aufbau wie dem direkt vertikal montierten Typ, bei dem der rotierende Abschnitt des Lüfters in enger Nachbarschaft zur Oberseite (oder dem Boden) des Kühlkörpers angeordnet ist, d. h., bei dem die Kühllüftereinheit 3 und die Kühlrippen 4, ... einander gegenüberliegen, wird der Abschnitt, der direkt unter dem Motor 3c liegt, zu einer toten Zone. Der Hochtemperaturabschnitt, der sich am zentralen Abschnitt konzentriert, wird gewöhnlich nicht direkt gekühlt, so dass die Kühlleistung abnimmt.
D. h., zur Erläuterung am Beispiel eines LSI-Bauteils, in neueren Ausrüstungen mit sehr hoher Montagedichte wie z. B. Personal-Computern und Workstations sind die Leiterplatten sehr dicht in engen Abständen angeordnet. Im Falle eines Aufbaus wie dem direkt vertikal montierten Typ, bei dem das LSI-Bauteil, d. h. das wärmeerzeugende Element 1, der Kühlkörper 2 und die Lüftereinheit 3 übereinander angeordnet sind, kann der Kühlkörper 2 nicht dick geformt werden. Dadurch wird die Wärmeabstrahlungswirkung vom zentralen Abschnitt beeinträchtigt, wodurch die Temperatur am zentralen Abschnitt hoch wird. Es liegt das Problem vor, dass die Temperaturverteilung vom zentralen Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements 1 zu seinen Umfangsabschnitten nicht stark verändert werden kann, d. h., es ist nicht möglich, eine ausreichende „Wärmeausbreitung" zu gewährleisten. Wenn man zudem die Wärmeleiteigenschaften eines Keramikbauteils, wie es z. B. für gewöhnliche LSI-Bauteile verwendet wird, mit denen eines AlN (Aluminiumnitrid)-Bauteils vergleicht, reicht die Wärmeausbreitung am Wärmeerzeugungspunkt im wesentlichen nicht aus, wodurch die Ausbreitung der Wärme des wärmeerzeugenden Elements 1 zusätzlich gehemmt wird.
Bei solch einem Kühlaufbau direkt vertikal montierten Typs mit ungenügender Wärmeausbreitung ist der Hochtemperaturabschnitt in der toten Zone angeordnet, was eine Senkung der Kühlleistung zur Folge hat. Diese Ausführungsf orm soll diesen Punkt verbessern. Zu diesem Zweck sind am Boden des Lüftermotors 3c Hilfsschaufeln 3e, ... vorgesehen, wie in 28 gezeigt. 29 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des in 28 gezeigten zentralen Abschnitts des Kühlaufbaus direkt vertikal montierten Typs. Es werden hier die Luftströme (a) und (b) im Pull-System und der Aufbau der Hilfsschaufeln 3e und der Rippen 4-1 im zentralen Abschnitt gezeigt.
Die Hilfsschaufeln 3e sind, wie dargestellt, unter dem Lüftermotor 3c angeordnet, doch um die Luft aus der toten Zone gut zu streuen, können sie nach unten abgehängt sein oder in Richtung der Dicke auf der Breite des Kühlkörpers 2 verlaufen, wobei geeignete Abstände, zum Beispiel mehrere Millimeter, zwischen den Hilfsschaufeln 3e und dem Basisabschnitt des Kühlkörpers 2 vorgesehen sein können, und kurze Rippen 4-1, ... können dazwischen angeordnet sein, um die Wärmeabstrahlungswirkung am zentralen Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements 1 aufrechtzuerhalten. 30(A) bis 30(G) sind Bodenansichten, die verschiedene Formen der Hilfsschaufeln 3e veranschaulichen. Diese Schaufeln sind radial vom Drehpunkt angeordnet, schließen jedoch nicht nur (A), (B), (C) und (G) ein, die punktsymmetrisch angeordnet sind, sondern auch (F), das nicht notwendigerweise punktsymmetrisch ist, und (D) und (E), die dies nur partiell sind.
In dieser Ausführungsform wird der Totzonenabschnitt von den Hilfsschaufeln 3e gerührt und die Luft wird durch die Zentrifugalkraft nach außen abgegeben, wodurch, wie in 29 gezeigt, in der toten Zone des zentralen Abschnitts die Luftströme (b) erzeugt werden und die Streuung der Wärme gefördert wird. Dadurch wird, zusammen mit den Luftströmen (a), die von den Hauptschaufeln des Lüfters von den Umfangsabschnitten zum zentralen Abschnitt hin angesaugt werden, die Wärmestreuung des wärmeerzeugenden Elements 1 ausgeglichen und die Wärmeausbreitung des wärmeerzeugenden Elements 1 gefördert. Außerdem kann die Kühlleistung erhöht werden. Dem Aufbau dieser Ausführungsform gemäß ist es auch möglich, aufgrund der verbesserten Kühlleistung einen Lüfter mit niedrigerer Drehzahl zu verwenden, wodurch der Lärm dieser Ausrüstung verringert werden kann und ferner dazu beigetragen wird, die Lebensdauer des Ausrüstung als Ganzes zu verlängern.
Der Kühlaufbau dieser Ausführungsform ist besonders dann wirkungsvoll, wenn er für das Pull-System benutzt wird, weist aber auch beim Push-System eine erhebliche Wirkung auf.
31 zeigt eine 11. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, wobei (A) eine Querschnittsansicht ist, (B) eine Seitenschnittansicht ist und (C) eine Draufsicht. In dieser Ausführungsform besteht die Kühlvorrichtung 10 für ein wärmeerzeugendes Element aus einem Kühlkörper 2, der aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit wie z. B. ein Aluminiummaterial geformt ist, und einer Kühllüftereinheit 3, die aus einem Stück geformt sind.
Die Kühllüftereinheit 3 treibt die Drehung der Lüfterschaufeln 3d durch einen Motor 3c an, der im zentralen Abschnitt angeordnet ist und Kühlluft nach unten bläst. Sie ist durch geeignete Mittel, die nicht dargestellt sind, auf dem Kühlkörper 2 angeordnet. Der Kühlkörper 2 zum anderen ist mit einer Vielzahl von nadelförmigen Kühlrippen 4, 4 ... geformt, die von seiner Oberseite abstehen, und ist mit einer wärmeleitenden Verbindung oder einem wärmeleitenden Klebstoff mit der Kühlkörperfläche des wärmeerzeugenden Elements verbunden.
In dieser Ausführungsform wird die Kühlrippengrundfläche 12 des Kühlkörpers 2 durch zwei Flächen geformt, die V-förmig geneigt sind, so dass die Mittellinie des Kühlkörpers 2 der tiefste Punkt ist. Dadurch ergibt sich eine talartige Vertiefung, die zur Mittellinie hin tiefer wird.
In der dargestellten Ausführungsform wird der Kühlrippengrundfläche 12 eine zur Mittellinie hin abwärts geneigte und V-förmige Form verliehen, die sich aber nicht darauf beschränkt. Es ist auch möglich, sie so zu formen, dass sie entlang einer gekrümmten Fläche usw. zum Mittelpunkt hin tiefer wird. Zudem ist sie nicht auf eine talartige Vertiefung beschränkt. Es kann auch eine kegelförmige oder pyramidenförmige Vertiefung geformt sein.
32(A) zeigt eine Modifikation der obigen Ausführungsform. In dieser Modifikation ist auf der Mittellinie des Kühlkörpers 2 eine geradlinige Trennplatte 40 vorgesehen. Diese Trennplatte 40 dient sowohl der Unterdrückung des Störeinflusses der Kühlluft von beiden Enden als auch zugleich als Kühlrippe 4. Ferner ist es möglich, im zentralen Abschnitt eine L-förmige Kühlrippen-und-Führungsplatte 42 vorzusehen, wie in 32(B) gezeigt, wodurch die umgebende Kühlluft im Zentrum gesammelt wird.
33 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer 12. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, während 34 eine Frontschnittansicht entlang der Schnittlinie A-A von 33 ist. Auch diese Ausführungsform weist einen integrierten Aufbau mit einem Lüfter direkt vertikal montierten Typs und Kühlkörper auf, wie in 4(A) gezeigt. Nur der Aufbau des Kühlkörpers 2 mit den Kühlrippen 4 und der Lüftereinheit 3 ist dargestellt. Das wärmeerzeugende Element 1 ist ausgelassen. In dieser Ausführungsform wird zudem ein Push-System angewandt, wie durch die gestrichelten Pfeilmarken in 34 angezeigt, wobei die Kühlluft zu den Kühlrippen 4, ... hin geblasen wird und die Luftströme (c) erzeugt werden.
Um die Abnahme der Kühlleistung zu verringern, die bei einem Kühlaufbau direkt vertikal montierten Typs wie dem obigen auf die tote Zone zurückzuführen ist, ist in dieser Ausführungsform die Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 kegelförmig oder pyramidenförmig so geneigt, dass der zentrale Abschnitt tiefer ist, und die Kühlrippen 4, ... sind so gef ormt, dass die Kühlrippen 4-2 im zentralen Abschnitt länger sind als die an den Umfangsabschnitten. Dadurch wird ein Fluiddruckunterschied zwischen dem zentralen Abschnitt und den Umfangsabschnitten erzeugt, und die Kühlluft wird am zentralen Abschnitt gesammelt. Gleichzeitig wird, wie in 33 und 34 gezeigt, ein Wärmerohr 50 zum Beispiel in einer Spiralform entlang der geneigten Grundfläche 12 angeordnet, um über die gesamte Fläche vom zentralen Abschnitt zu den Umfangsabschnitten zu verlaufen. Als Verfahren zum Einbau des Wärmerohrs 50 sind die versenkte Anbringung, wobei in der Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 im voraus eine Nut vorgesehen wird, und die Anbringung durch direktes Anlegen und Anschweißen an der Grundfläche 12 anzuführen.
35 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Modifikation dieser Ausführungsform. In dieser modifizierten Ausführungsform wird die Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 durch zwei geneigte Flächen 12-1, 12-1 geformt. Das Wärmerohr 50 ist zum Beispiel, wie in der Zeichnung gezeigt, so angeordnet, dass das Hauptwärmerohr 51 am Boden der Grundfläche 12-1 mit V-förmigen Querschnitt angeordnet ist, und die Nebenwärmerohre 52, ... sind der Neigung der Grundfläche 12-1 entsprechend davon abgezweigt.
Dem Kühlaufbau dieser Ausführungsform gemäß wird die Kühlluft aufgrund des Aufbaus des Kühlkörpers 2, der die geneigte Grundfläche 12 oder 12-1 aufweist, zum zentralen Abschnitt des Elements hin geleitet. Indem der Blaswiderstand im zentralen Abschnitt gesenkt wird, wird die Luftgeschwindigkeit erhöht und die Abstrahlung der hohen Temperatur am zentralen Abschnitt des Elements, wo die Wärmeausbreitung ungenügend ist, wird gefördert. Die hohe Temperatur des zentralen Abschnitts wird auch durch die Wärmerohre 50 oder 51 und 52 zu den das Element umgebenden Abschnitten mit relativ niedriger Temperatur geleitet, um die vom zentralen Abschnitt abgegebene Wärme zur Umgebung zu verteilen. Dadurch wird die Wärmeausbreitung des wärmeerzeugenden Elements 1 weiter gefördert. Durch den Anstieg der Temperatur der Auflenumfangsabschnitte des Kühlkörpers nimmt auch die nach außen abgestrahlte Wärmemenge zu, wodurch die Kühlleistung verbessert wird.
Als eine Modifikation der Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2, die in dieser Ausführungsform kegelförmig oder pyramidenförmig geformt ist, kann sie auch in einer spiralförmig abgestuften Form geformt sein, und das Wärmerohr 50 kann auch an diesen Stufen entlang angeordnet sein. Das Wärmerohr 50 kann auch radial entlang der kegelförmigen oder pyramidenförmig geformten Grundfläche 12 angeordnet sein. Ferner ist der Kühlaufbau dieser Ausführungsform besonders dann effektiv, wenn er für das Push-System verwendet wird, kann aber auch für das Pull-System eine erhebliche Wirkung entfalten.
36 und 37 zeigen eine 13. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. In der Figur ist 1 ein wärmeerzeugendes Element, das auf einer Leiterplatte montiert ist, über welches ein Deckelelement 22 angeordnet ist.
In dieser Ausführungsform weist das Deckelelement 22 einen Deckel 60 auf, der am wärmeerzeugenden Element 1 befestigt ist. Auf seiner Oberseite ist eine Lüftereinheit 3 so angebracht, dass die Ausblasöffnung an einer geeigneten Stelle des Deckels 60 liegt. Die Lüftereinheit 3 ist mit einem Lüfter geformt, der in einem Gehäuse 3a untergebracht ist. Um den Austausch bei einem Ausfall zu ermöglichen, ist die Einheit durch Schrauben usw. an den vier Ecken des Gehäuses 3a oder an seinen Diagonalen am Deckel 60 an befestigt.
Damit die vom Lüfter geblasene Kühlluft direkt gegen den stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 des wärmeerzeugenden Elements 1 geblasen wird, der durch die unterbrochene Linie in 37(A) dargestellt ist, ist die Lüftereinheit 3 dem Zentrum des wärmeerzeugenden Elements 1 gegenüber versetzt, d. h., ist exzentrisch angeordnet, so dass die Schaufeln 3d des Lüfters direkt über dem stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 liegen.
Der Deckel 60, der die Lüftereinheit trägt, wird durch Spritzguss aus einem Kunststoffmaterial oder durch Biegung von Blech hergestellt. An den Seitenkanten der zwei Eckseiten, in deren Nachbarschaft sich die Lüftereinheit 3 aufgrund der exzentrischen Anordnung der Lüftereinheit 3 befindet, ist eine Trennwand 61 durch Biegung usw. entlang etwa zwei Drittel jeder dieser Seitenkanten geformt.
Hier ist das Deckelelement 22 mit der darauf befestigten Lüftereinheit 3 so an die Oberseite des wärmeerzeugenden Elements 1 geklebt, dass es durch den Flansch 62 (siehe 36), der geformt wird, indem die Unterkante der Trennwand 61 nach innen gebogen wird, und den Stützabschnitt 63, der an einer diagonalen Stelle relativ zur Trennwand 61 angeordnet ist, auf dem wärmeerzeugende Element 1 befestigt wird. In diesem Aufbau wird der Teil der Seitenkante, der zwischen dem wärmeerzeugenden Element 1 und dem Deckel 60 des Deckelelements 22 liegt, durch die Trennwand 61 verschlossen. Am restlichen Teil der Seitenkante ist der Abstand 70 geformt, der als Auslassöffnung 71 dienst.
Demnach wird in dieser Ausführungsform, wenn die Lüftereinheit 3 betrieben wird, um die Kühlluft zum Beispiel nach dem Push-System in den Abstand 70 zu blasen, die Kühlluft nach unten zur Oberseite des wärmeerzeugenden Elements 1 hin geblasen, um das wärmeerzeugende Element 1 zu kühlen, und strömt dann durch die Auslassöffnung 71 nach außen. Dabei verhindert die Trennwand 61, dass die Kühlluft sofort aus dem Abstand 70 austritt, ohne zur Kühlung beizutragen. Der Deckel 60 dient dazu, die Kühlluft, die vom wärmeerzeugenden Element 1 reflektiert wurde, wieder zum wärmeerzeugenden Element 1 zurückzureflektieren. Beide tragen zur Verbesserung der Kühlleistung bei.
In dieser Ausführungsform wird der Fall gezeigt, in dem die Lüftereinheit 3 an einer Position angeordnet ist, die vom Zentrum des wärmeerzeugenden Elements 1 versetzt ist, so dass die Kühlluft aus der Lüftereinheit 3 direkt gegen den stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 des wärmeerzeugenden Elements 1 bläst, doch wenn die Lüftereinheit 3 in der Lage ist, eine ausreichende Kühlluftmenge zuzuführen, kann die Lüftereinheit 3 auch im Zentrum des wärmeerzeugenden Elements 1 angeordnet sein. In diesem Falle ist die Trennwand 61 vorzugsweise so an den Seitenkanten angeordnet, dass die Kühlluft durch den Abstand 70 als Ganzes strömt.
38 zeigt eine 14. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. In dieser Ausführungsform ist das Deckelement 22 aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit wie z. B. Blech geformt. Auf der Rückseite des Deckels 60 sind an geeigneten Stellen Federelemente 64 befestigt. Die Federelemente 64 sind aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit und guten Federungseigenschaften wie z. B. Phosphorbronze geformt. Ihre freie Höhe ist etwas höher als die Höhe des Abstands 70.
Wenn das Deckelelement 22 am wärmeerzeugenden Element 1 befestigt ist, werden die Federelemente 64 in dieser Ausführungsform daher elastisch verformt, und ihre freien Enden werden gegen die Oberseite des wärmeerzeugenden Elements 1 gepresst, so dass ein Wärmeweg geformt wird, der die Wärme des wärmeerzeugenden Elements 1 durch die Federelemente 64 zum Deckelelement 22 leitet. Daher wird das wärmeerzeugende Element 1 zusätzlich zur Kühlung durch die Kühlluft aus der Lüftereinheit 3 durch die Leitung des Wärmewegs gekühlt, wodurch die Kühlleistung weiter verbessert wird. Um die Wärmeleitung des zentralen Abschnitts des wärmeerzeugenden Elements 1, d. h. des stark wärmeabgebenden Abschnitts 100, zu verbessern, sind die Federelemente 64 in diesem Fall vorzugsweise in enger Nachbarschaft zum Zentrum des wärmeerzeugenden Elements 1 angeordnet.
39 zeigt eine 15. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. Der Deckel 60 in dieser Ausführungsform ist mit einer Vielzahl von Furchen 72, 72 ... versehen, die auf der Seite des Abstandes 70 vorspringen. Diese Furchen 72 drosseln die Kühlluft, die durch den Abstand 70 strömt, um die Geschwindigkeit der Kühlluft zu erhöhen. Wie in 39(C) gezeigt, sind sie zudem so angeordnet, dass die Kühlluft zur Oberseite des wärmeerzeugenden Elements 1 hin umgeleitet wird, weshalb diese entlang der Seitenkanten der Lüftereinheit 3 angeordnet sind.
Als nächstes wird eine 16. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element in 40 gezeigt. In dieser Ausführungsform ist der Kühlkörper 2 auf dem wärmeerzeugenden Element 1 befestigt. Auf der Oberseite des Kühlkörpers 2 ist eine Vielzahl von pinförmigen Kühlrippen 4, 4 ... vorgesehen. Darüber sind Lüftereinheiten 3 angeordnet. Zwei Lüftereinheiten 3 sind relativ zum stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 an diagonalen Positionen so angeordnet, dass die Schaufeln 3d des Lüfters den stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 abdecken. Diese werden so angetrieben, dass sie in entgegengesetzte Richtungen rotieren.
Dieser Ausführungsform entsprechend wird die Kühlluft, die von den zwei Lüftereinheiten 3 geblasen wird, am stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 vermischt, wodurch die Luftmenge erhöht wird, wie in 40(A) durch die Pfeilmarken angezeigt. An entgegengesetzten Ecken des Kühlkörpers 2 sind, wie in 41 gezeigt, Seitenwände 43 mit L-förmigem Querschnitt geformt, die den Seitenkanten der Lüftereinheiten 3 entsprechen, um zu verhindern, dass die Kühlluft sofort aus dem Kühlkörper 2 austritt, ohne zur Kühlung beizutragen.
40 zeigt den Fall, in dem Lüftereinheiten 3 an diagonalen Positionen angeordnet sind, doch es ist auch möglich, zwei Lüftereinheiten 3, 3 auf der Mittellinie L des wärmeerzeugenden Elements 1 anzuordnen, wie in 42 gezeigt. Zudem ist die Zahl der Lüftereinheiten 3 nicht auf zwei beschränkt. Drei oder, wie in 43 gezeigt, vier oder sogar mehr können vorgesehen sein. In jedem Fall werden die Lüftereinheiten 3 so betrieben, dass die Kühlluft sich am Zentrum des wärmeerzeugenden Elements 1 sammelt, wie durch die Pfeilmarken in den Zeichnungen angezeigt. Der Kühlkörper 2 ist auch auf geeignete Weise mit Seitenwänden 43 versehen, um zu verhindern, dass die Kühlluft sofort aus dem Kühlkörper 2 austritt, ohne zur Kühlung beizutragen.
44 und 45 zeigen Ansichten einer 17. Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. Diese Ausführung ist eine Modifikation, die darauf abzielt, die Montagehöhe zu verringern. Der Kühlkörper 2 ist darin benachbart zum wärmeerzeugenden Element 1 auf der Leiterplatte 16 angebracht. Ein Wärmerohr 55 ist zwischen dem Kühlkörper 2 und dem wärmeerzeugenden Element 1 angeordnet. Mit anderen Worten, der Wärmeabstrahlerabschnitt ist so aufgebaut, dass er vom wärmeerzeugenden Element 1 entfernt angeordnet ist.
Das Wärmerohr 55 besteht aus einem Kupferrohr, in dem ein Arbeitsmedium wie z. B. Fluorchlorkohlenwasserstoff eingeschlossen ist. Ein Ende ist an der Oberseite des Kühlkörpers 2 befestigt, und das andere Ende ist am wärmeerzeugenden Element 1 befestigt. Dieses Wärmerohr 55 ist auf Seiten des Kühlkörpers 2 mit einer flachen gabelförmigen Verzweigung geformt, so dass es der Kühlluft aus der Lüftereinheit 3 direkt ausgesetzt ist, und ist auf Seiten des wärmeerzeugenden Elements 1 über dem stark wärmeabgebenden Abschnitt 100 des wärmeerzeugenden Elements 1 angeordnet, um diesen zu kühlen. Um ein Ende der Gabel aufzunehmen, ist der Kühlkörper 2 mit einem passenden Raum 45 geformt, in dem keine Kühlrippen vorhanden sind. Zum anderen ist sie auf Seiten des wärmeerzeugenden Elements 1 auf der Oberseite des wärmeerzeugenden Elements 1 befestigt, wobei sie zwischen der Grundplatte 65, mit der sie zum Beispiel mit Hilfe eines Klebstoffs mit einer guten Wärmeleitfähigkeit verbunden ist, und einer Befestigungsplatte 66 eingeklemmt ist, die an die Grundplatte 65 geschraubt ist.
Wenn das wärmeerzeugende Element 1 Wärme abgibt, siedet bei diesem Aufbau das Arbeitsmedium im Inneren des Wärmerohrs 55 und nimmt die vom wärmeerzeugenden Element 1 abgegebene Wärme auf. Die Bläschen, die durch das Sieden erzeugt werden, werden auf Seiten der Kühlrippen 4 durch Kühlung verflüssigt und dann zur Seite des wärmeerzeugenden Elements 1 zurückgeleitet.
In diesem Falle wird, wenn die Ablufttemperatur vom Kühlkörper 2 niedrig ist, wie durch die doppelte Linie in 46(A) gezeigt, die Seitenkante der Seite, die dem wärmeerzeugenden Element 1 gegenüberliegt, vorzugsweise geschlossen, so dass die Abluft zwangsläufig zur Seite des wärmeerzeugenden Elements 1 hin strömt und der Temperaturanstieg der Befestigungsplatte 66 unterdrückt wird. Wenn die Ablufttemperatur demgegenüber hoch ist, wie in 46(B) gezeigt, wird die Seitenkante auf Seiten des wärmeerzeugenden Elements 1 vorzugsweise geschlossen, um einen Temperaturanstieg des wärmeerzeugenden Elements 1 durch die Abluft zu vermeiden.
Zudem ist es möglich, an der Oberseite der Befestigungsplatte 66 Unregelmäßigkeiten oder Kühlrippen vorzusehen, um die Wärmeabstrahlung vom wärmeerzeugenden Element 1 zu unterstützen.
Um die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Befestigungsplatte 66 und der Grundplatte 65 zu erhöhen, werden vorzugsweise, wie in 47 und 48 gezeigt, an den Gegenflächen der Befestigungsplatte 66 und der Grundplatte 65 Unregelmäßigkeiten mit der Querschnittsform von rechteckigen Wellen oder Sägezähnen vorgesehen, die ineinander eingreifen. Bei einem solchen Aufbau, wie in 47(B) gezeigt, ist es zudem auch möglich, einen Abstand 67 am Eingriffsabschnitt der Unregelmäßigkeiten vorzusehen und zwangsläufig Kühlluft von der Kühllüftereinheit 3 darin einzuleiten. Zum anderen beschränkt sich das Verfahren zur Befestigung des Wärmerohrs 55 am Kühlkörper 2 nicht auf das in 45 gezeigte Verfahren. Es ist zum Beispiel auch möglich, es mit der in 49 dargestellten Befestigungspassung 56 anzubringen.
D. h., die Befestigungspassung 56 ist aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit geformt und ist mit Rohrhaltenuten 56a versehen, die die Gabel des Wärmerohrs 55 nach oben drücken, und mit Befestigungsbeinen 56b, die an ihren oberen Enden mit gebogenen Flanschen 56c versehen sind.
Diese Befestigungspassung 56 wird am Kühlkörper 2 angebracht, indem die Flansche 56c zusammen mit der Lüftereinheit 3 an den Kühlrippen 4 oder an speziell vorgesehenen Tragsäulen befestigt werden, die an den vier Ecken des Kühlkörpers 2 vorgesehen sind. In diesem Zustand ist der gegabelte Abschnitt des Wärmerohrs 55, der nicht dargestellt ist, zwischen der Oberseite des Kühlkörpers 2 und den Rohrhaltenuten 56a eingeklemmt. Die Darstellung der Kühlrippen 4 wurde in 49 ausgelassen, doch diese werden dem Bedarf entsprechend auf geeignete Weise vorgesehen.
In der obigen Ausführungsform wurde der Fall einer einzigen Lüftereinheit 3 dargestellt, die auf dem Kühlkörper 2 angeordnet ist, doch es ist natürlich auch möglich, das Wärmerohr im Zentrum anzuordnen und zwei Lüftereinheiten an diagonalen Positionen vorzusehen, wie in 50 gezeigt.
Aus der obigen Beschreibung geht hervor, dass das wärmeerzeugende Element erfindungsgemäß durch die Lüftereinheit auf konzentrierte Weise gekühlt wird, wodurch die Kühlleistung erheblich verbessert wird.
Wie oben erwähnt, sind im Falle eines LSI-Bauteils die Leiterplatten in einer Arbeitsstation und in anderen neueren Ausrüstungen mit hoher Montagedichte in Abständen von etwas über 20 mm angeordnet. Für einen Kühlaufbau direkt vertikal montierten Typs sind dadurch Grenzen gesetzt. Wenn zum Beispiel die Dicke des LSI-Bauteils gleich 5 mm ist, die Dicke des Kühlkörpers gleich 5 mm und die Dicke des dünnsten Lüfters gegenwärtig gleich 10 mm ist, und wenn der Überstand des IC-Sockel berücksichtigt wird, dann muss die kombinierte Dicke des Kühlkörpers und des Kühllüfters auf etwa 10 mm gebracht werden, und die Gesamtdicke in Verbindung mit dem Bauteil muss etwa 15 mm betragen. Aus diesem Grunde ist der in 4(B) gezeigte Kühlaufbau versenkten Typs in Betracht zu ziehen.
51 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus der Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element versenkt montierten Typs. Hier zeigt 2 einen Kühlkörper an, 3 eine Lüftereinheit und 75 einen Deckel. Das wärmeerzeugende Element 1 ist ausgelassen. 52 zeigt partiell vergrößerte Schnittansichten der zentralen Abschnitte im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A in 51. Wie dargestellt, ist die Lüftereinheit 3 so befestigt, dass sie auf der Breite des Kühlkörpers unter der Lufteinlass- und -auslassöffnung 76 versenkt ist, die im Deckel 75 geformt ist, der den Kühlkörper 2 bedeckt. Die Kühlrippen 46 des Kühlkörpers 2 sind um die Lüftereinheit 3 herum angeordnet. In der Figur ist 3c ein Lüftermotor, 3d Lüfterhauptschaufeln, 35 eine Spule, 36 ein Magnet, 37 ein Lüftermotorlager, und 38 Schaltungskomponenten und eine Platine. Im Deckel 75 ist ein zylindrisches Element 77 geformt, das mit der Lufteinlass- und -auslassöffnung 76 verbunden ist. Diese umgibt die montierte Lüftereinheit 3 und führt die Kühlluft und stellt auch einen Drosselmechanismus dar, der die Kühlluft durch den Abstand zur Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 drosselt.
52(A) zeigt eine partiell vergrößerte Schnittansicht eines Kühlaufbaus versenkt montierten Typs mit dem üblichen Pull-System. Der Deckel 75 trägt die Lüftereinheit 3 durch Tragspeichen 78, ... Wie zum Beispiel in 51 gezeigt, wird er von Stützen an vier Ecken des Kühlkörpers 2 getragen. Unter dem Lüftermotor 3c ist die oben erwähnte tote Zone DZ angeordnet. Und darüber sind die Antriebsschaltungskomponenten für den Lüftermotor und die Platine 38 am Lüftermotorlager angeordnet. 52(B) zeigt wie 52(A) eine partiell vergrößerte Querschnittsansicht eines Kühlaufbaus versenkt montierten Typs. Hier wird die Lüftereinheit 3 von der Grundfläche 12 der Kühlrippen 2 getragen. Zudem sind die Schaltungskomponenten und die Platine 38 unter dem Lüftermotor 3c angebracht. Ansonsten gleicht der Aufbau dem von 52(A). Auf diese Weise sind unabhängig davon, welcher Aufbau gewählt wird, in einem Kühlaufbau versenkt montierten Typs die Antriebsschaltungskomponenten für den Lüftermotor und die Platine 38 über oder unter dem Lüftermotor 3c angeordnet, so dass die Dicke der Lüftereinheit um diesen Betrag erhöht wird.
53 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer 18. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, während 54 partiell vergrößerte Querschnittsansichten des zentralen Abschnitts entlang der Linie A-A in 53 zeigt. Diese zeigen zwei Konstruktionen: Der Aufbau (A), bei dem die Lüftereinheit 3 auf Seiten des Deckels getragen wird, und der Aufbau (B), bei dem sie auf Seiten des Kühlkörpers getragen wird. Wie aus diesen Zeichnungen hervorgeht, sind in dieser Ausführungsform die Antriebsschaltungskomponenten für den Lüftermotor und die Platine 38 dem Deckel 75 befestigt, wie in 54(A) gezeigt, oder an der Grundfläche zum Beispiel des Kühlkörpers 2, wie in 54(B) gezeigt. Das Hallsche Element 39 zum Betreiben des Kühllüfters wird dabei separat am Deckel oder an einer Stelle angeordnet, die dem Lüftermotor 3c auf dem Kühlkörper gegenüberliegt.
Dem Kühlaufbau dieser Ausführungsform entsprechend wird der Lüftermotor 3c um den Raum verlängert und mit einem kleineren Durchmesser versehen, der dadurch erhalten wird, dass die Schaltungskomponenten und die Platine 38 aus dem Raum über dem Lüftermotor 3c entfernt werden, wie in 54(A) gezeigt, wo der Aufbau gezeigt wird, in dem die Lüftereinheit 3 auf Seiten der Führung 75 getragen wird, oder um den Raum, der dadurch erhalten wird, dass die Schaltungskomponenten und die Platine 38 aus dem Raum unter dem Lüftermotor 3c entfernt werden, wie in 54(B) gezeigt, wo der Aufbau gezeigt wird, on dem die Lüftereinheit 3 auf Seiten des Kühlkörpers 2 getragen wird, so dass der in 52(A) gezeigte Bereich der toten Zone DZ verkleinert werden kann. Dadurch wird die Kühlleistung verbessert, wodurch es möglich wird, mit einem langsameren Lüfter eine vergleichbare Kühlkapazität zu erreichen. Dies trägt dazu bei, den Lärm zu mindern und die Lebensdauer der Ausrüstung zu verlängern.
55 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer Modifikation der Ausführungsform von 53 und 54. 56 zeigt partiell vergrößerte Querschnittsansichten des zentralen Abschnitts entlang der Linie A-A in 55. Diese zeigen zwei Konstruktionen: Der Aufbau (A), bei dem die Lüftereinheit auf Seiten des Deckels 75 getragen wird, und der Aufbau (B), bei dem sie auf Seiten des Kühlkörpers 2 getragen wird. In dieser modifizierten Ausführung ist die Anordnung der Schaltungskomponenten und der Platine 38 und des Hallschen Elements 39 ähnlich wie bei 53 und 54, doch die Dicke ist Lüftermotors 3 um den Raum verringert, der dadurch erhalten wird, dass die Schaltungskomponenten und die Platine 38 aus dem Raum über dem Lüftermotor 3c entfernt werden, wie in 56(A) gezeigt, oder um den Raum, der dadurch erhalten wird, dass die Schaltungskomponenten und die Platine 38 aus dem Raum unter dem Lüftermotor 3c entfernt werden, wie in 56(B) gezeigt, wodurch der Gesamtaufbau der Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit integriertem Lüfter dünner gemacht werden kann. Dies ermöglicht ihren Einsatz in neueren Ausrüstungen mit hoher Montagedichte, und erlaubt es, den Anwendungsbereich von Kühlvorrichtungen mit integriertem Lüfter für ein wärmeerzeugendes Element auszuweiten.
Als weitere Modifikation der vorliegenden Ausführungsform, die nicht dargestellt ist, ist es möglich, die Schaltungskomponenten und die Platine 38 an den Lüftermotor-Tragspeichen 78 des Deckels, an das Gehäuse des Lüftermotors 3c oder an die Kühlrippen 4 des Kühlkörpers 2 zu befestigen. In der dargestellten Ausführungsform und ihren Modifikationen wird ein Kühlaufbau mit Pull-System verwendet, doch natürlich ist es auch möglich, dies auf den Fall des Push-Systems anzuwenden. Zudem ist zwischen den Schaltungskomponenten und der Platine 38 und dem Lüftermotor 3c eine Verdrahtung erforderlich, doch wenn für die Verdrahtung gewöhnlicher Draht benutzt wird, nimmt dadurch der Luftwiderstand zu, weshalb die Verdrahtung mit flachen, sogenannten flexiblen Kabelbändern durchgeführt werden kann, die an den Deckel oder an die Grundfläche des Kühlkörpers geklebt werden.
57 und 58 zeigen Drauf- und Vorderansichten des Aufbaus einer Gesamtvorrichtung (A) und des Deckels (B) für zwei Beispiele der Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die einen Kühlaufbau mit integriertem Lüfter versenkt montierten Typs und einem Kühlkörper auf dem wärmeerzeugenden Element aufweisen, wie in 4(B) gezeigt. In den Zeichnungen zeigt 3 eine Kühllüftereinheit an, 2 einen Kühlkörper mit einer Vielzahl von Kühlrippen 4, 4 ..., 75 einen Deckel mit einer Lufteinlassöffnung 76, und 78 Befestigungsschrauben an.
Im Beispiel von 57 ist eine Lüftereinheit 3 auf versenkte Weise im zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 befestigt, der zum Beispiel mit einem Klebstoffs oder einer Befestigungshalterung an der Oberseite eines LSI-Bauteils oder anderen wärmeerzeugenden Elements befestigt ist. Die Lüftereinheit 3 ist in einer Lufteinlassöffnung 76 untergebracht, die im zentralen Abschnitt des Deckels 75 vorgesehen ist, und im Inneren des zylindrisch vorspringenden Abschnitts 77, der mit demselben verbunden ist. Dieser zylindrisch vorspringende Abschnitt 77 weist einen vorgegebenen Abstand zur Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 auf und bildet einen Drosselmechanismus.
Die Luft, die von der Lüftereinheit 3 durch die Lufteinlassöffnung 76 angesaugt wird, durchläuft diesen Drosselmechanismus und formt den kühlenden Luftstrom, wie durch die gestrichelten Pfeile in 57(A) angezeigt. Der Deckel 75 ist zum Beispiel an vier Ecken mit Befestigungsschrauben 78 auf den Tragblöcken 79, ... befestigt, die an den vier Ecken des Kühlkörpers 2 geformt sind.
Im Beispiel von 58 entspricht der Aufbau dem des Beispiels von 57, doch die Lüftereinheit 3 und die ihr gegenüberliegende Lufteinlassöffnung 76 des Deckels 75 sind vom zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 in Richtung einer Ecke versetzt, d. h. sind dezentral angeordnet. In einer Kühlvorrichtung dünnen Typs für die hochdichte Montage ist der Kühlkörper 2 dünner, so dass die am zentralen Abschnitt des wärmeerzeugenden Elements abgegebene Wärme nicht hinreichend zur Umgebung geleitet werden kann, wodurch die Temperaturverteilung zu einer mit einer hohen Temperatur am zentralen Abschnitt und einer niedrigen Temperatur an den Umgebungsabschnitten wird, d. h., es ergibt sich eine ungleichmäßige Wärmeverteilung. Der vorliegende Aufbau wird gewählt, um die Kühlleistung des Hochtemperaturabschnitts im Zentrum zu erhöhen und eine Abnahme der Lebensdauer der Lager des Lüftermotors zu vermeiden, die auf die hohe Temperatur zurückzuführen ist. In dieser Ausführungsform ist der Tragblock 79' in der Ecke, die in enger Nachbarschaft zur Lüftereinheit 3 liegt, mit einer großen Breite geformt, und der Luftstrom wird zum zentralen Abschnitt hin geleitet.
Der wie oben aufgebauten Kühlvorrichtung mit integriertem Lüfter für ein wärmeerzeugendes Element gemäß wird, da die Lüftereinheit 3 versenkt ist, die Einlassluft nach aussen ausgeleitet, bevor sie ausreichend zur Kühlung beigetragen hat, so dass das Problem besteht, dass die Kühlleistung gering ist.
59 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus einer 19. Ausführungsform Gesamt (A) und einen Deckel (B) der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. Außerdem zeigt 60 Ansichten des Aufbaus nur des Kühlkörpers der Ausführungsform von 59. Diese Ausführungsform weist einen ähnlichen Aufbau auf wie der in 57 gezeigte konventionelle Kühlaufbau, wobei die Lüftereinheit 3 im zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 angeordnet ist. Gleichen Elementen in 59 und 60 wurden gleiche Bezugszeichen zugeordnet.
In dieser Ausführungsform ist der Deckel 75 jedoch nicht mit dem zylindrisch vorspringenden Abschnitt 77 versehen, der einen Drosselmechanismus formt, wie in 57 gezeigt, sondern weist als Drosselmechanismus ein zylindrisches Element 80 auf, das von Tragbeinen 81, ... getragen wird, die auf der Grundfläche 12 des Kühlkörpers angeordnet sind. 61 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Aufbaus des Drosselmechanismusabschnitts auf dem Kühlkörper 2. Wie aus 60 und 61 hervorgeht, ist ein Abstand zwischen dem zylindrischen Element 80 und der Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 geformt, und die Kühlluft strömt durch diesen Abstand.
Das zylindrische Element 80 und die Tragbeine 81, ... sind aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit geformt und vergrößern die Fläche zur Abstrahlung der Wärme vom Kühlkörper 2. Daher können sie aus demselben Material wie der Kühlkörper 2 geformt sein. Zudem können sie aus einem Stück geformt sein. Wenn das zylindrische Element 80 und die Tragbeine 81, ... auf diese Weise aus einem Stück geformt sind, ist es möglich, die Kühlrippen 4, ... in enger Nachbarschaft in der Umgebung anzuordnen und die Anordnungsdichte zu erhöhen. Zudem ist, wie in 61 gezeigt, die Aussenfläche des zylindrischen Elements 80 an dessen Innen- und Aussenumfang zum Beispiel mit feinen Nuten 82, Furchen oder anderen Unregelmäßigkeiten versehen. Ferner kann die Wärmeabstrahlungsfläche vergrößert werden.
Da diese Ausführungsform auf diese Weise aufgebaut ist, ist es möglich, den Drosselmechanismus zu verwenden, der in der konventionellen Vorrichtung am Deckel befestigt war, um die Wärme wirkungsvoll vom Kühlkörper 2 abzustrahlen. Und da die Luft mit hoher Geschwindigkeit zwischen der Vielzahl vom Stützbeinen strömt, die den Drosselmechanismus tragen, kann die Kühlleistung zusätzlich erhöht werden, was hilf reich ist, um die Kühlleistung der Kühlvorrichtung als Ganzes zu verbessern. Auch der Raum, der erforderlich war, um den am Deckel angebrachten Drosselmechanismus in den Kühlkörper der obigen konventionellen Kühlvorrichtung einzupassen, wird nicht mehr benötigt, so dass viel mehr Kühlrippen hinzugefügt werden können und es daher möglich ist, zur Verbesserung des Kühlleistung der Kühlvorrichtung als Ganzes beizutragen.
Als nächstes wird der Kühlkörper 2, wie oben erwähnt, mit einem Klebstoff oder einer Befestigungspassung auf dem LSI-Bauteil oder sonstigen wärmeerzeugenden Element befestigt. Wenn die Gesamtfläche mit Klebstoff verbunden wird, tritt aber aufgrund der abweichenden Wärmeausdehnungskoeffizienten des Elements und des Kühlkörper 2 eine Wärmespannung auf, was am Element zu Rißbildungsgefahr führt. Wenn zudem die Gesamtfläche mit einer Klebfolie usw. verbunden wird, tritt, da im Vergleich zu einem Klebstoff keine Fluidität gegeben ist, aufgrund der unterschiedlichen Planheit das Problem der leichten Ablösbarkeit auf. Wenn die Befestigung durch eine Passung usw. erfolgt, sind zudem Sockel notwendig, oder die Platine muss bearbeitet werden, so dass das Problem zahlreicher Montageeinschränkungen besteht.
62 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus einer 20. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. Diese Ausführungsform veranschaulicht den Fall, in dem das wärmeerzeugende Element und der Kühlkörper kreisrund sind, weist aber einen ähnlichen Aufbau auf wie der Kühlaufbau einer Kühlvorrichtung dezentralen Typs, wie in 58 gezeigt, bei der die Lüftereinheit 3 vom zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 versetzt angeordnet ist. Gleichen Elementen wurden gleiche Bezugszeichen zugewiesen, oder die Bezugszeichen wurden ausgelassen. Die Darstellung der Lüftereinheit 3 wurde ausgelassen, doch ihr hinterer Abschnitt, dass heißt die Kante des Kühlkörpers 2 an der Seite, an der keine Kühlrippen vorhanden sind, ist mit der Seitenwand 79'' versehen, um den Austritt der Kühlluft zu vermeiden. Zudem ist der Deckel 75 durch Klebung oder ein anderes Verfahren am Kühlkörper 2 befestigt. Die Befestigungsblöcke 79 und die Befestigungsschrauben 78 entfallen.
In dieser Ausführungsform ist nahe am Zentrum des Kühlkörpers 2 ein Schraubenmutterabschnitt 85 geformt, in welchen eine Schraube eingeschraubt wird, die an ihrer Bodenfläche am wärmeerzeugenden Element befestigt ist. Der Schraubenmutterabschnitt 85 steht von der Grundfläche 12 des Kühlkörpers 2 ab und verläuft in den Raum hinein, der von den Kühlrippen 4, ... eingenommen wird. Auf diese Weise ist der Schraubenmutterabschnitt 85 der Kühlluft im Inneren des Kühlkörpers 2 ausgesetzt und unterstützt die Wärmeabstrahlung. Zu diesem Zweck weist der Schraubenmutterabschnitt 85 mit einer Form geformt, die eine große Fläche aufweist, um die wärmeabstrahlende Wirkung zu erhöhen. Zudem sind, wie in 62 gezeigt, die Kühlrippen 4 um den Schraubenmutterabschnitt 85 herum unterbrochen, um den Druckverlust beim Durchlauf der Kühlluft zu mindern und dadurch die Kühlluftmenge zu gewährleisten.
63 zeigt eine Draufsicht und eine Vorderansicht des Aufbaus eines Beispiels für ein Schraubenelement 86, das auf der Oberseite des wärmeerzeugenden Elements angeordnet ist. Das Schraubenelement 86 ist aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit geformt. Zum Beispiel weist es einen Schraubenabschnitt 86'' auf, der in einen Schraubenmutterabschnitt 85 geschraubt wird, der im Kühlkörper 2 von 62 vorgesehen ist, und einen Flanschabschnitt 87, der durch Klebung oder ein anderes Verfahren an der Oberseite des wärmeerzeugenden Elements befestigt ist. Durch diese Schraube und Schraubenmutter ist es möglich, das wärmeerzeugende Element fest mit dem Kühlkörper 2 und dem darauf angebrachten Kühllüfter zu verbinden. Mit dieser Anzugskraft ist es möglich, den Kontaktwärmewiderstand zwischen diesen zu reduzieren. Das Schraubenelement 86 kann auch mit der Oberseite des wärmeerzeugenden Elements aus einem Stück geformt sein.
64 zeigt Querschnittsansichten entlang der Linie A-A von 63, um verschiedene Beispiele für den Aufbau der Schraubenelemente darzustellen. Das Schraubenelement 86 leitet die vom wärmeerzeugenden Element abgegebene Wärme wirkungsvoll zum Schraubenmutterabschnitt 85. Diese Wärme wird im Kühlraum des Kühlkörpers 2 abgestrahlt. Dadurch wird die Kühlung des wärmeerzeugenden Elements unterstützt. Daher weist der Aufbau auch eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Das heisst, das Schraubenelement 86 kann nicht nur aus einem Einzelmaterial mit guter Wärmeleitfähigkeit geformt sein, wie in 64(A) gezeigt, sondern auch mit einem Umfangsabschnitt 86'' aus Messing und einem zentralen Abschnitt 88 aus reinem Kupfer geformt sein, wie in 64(B) gezeigt. Wie in 64(C) gezeigt, ist es auch möglich, einen Hohlraum 88'' im Inneren vorzusehen, einen Vakuumzustand herzustellen und ein Arbeitsmedium 89 einzufüllen, das darin als Wärmerohrmedium dient. Dadurch ist es möglich, das Prinzip des Wärmerohrs anzuwenden, um die Wärmeübertragungsmenge zu erhöhen.
Da diese Ausführungsform auf diese Weise aufgebaut ist, ist es möglich, die Rissbildungs- und Ablösungsphänomene zu vermeiden, die bei der konventionellen Apparatur durch die Wärmespannung an der Verbindungsstelle zwischen dem wärmeerzeugenden Element und der Kühlvorrichtung verursacht werden, und zudem ist es möglich, die Wärmeabstrahlung des wärmeerzeugenden Elements wie oben erwähnt zu unterstützen und dadurch die Kühlleistung zu erhöhen. Außerdem ist es möglich, die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit integriertem Lüfter mit Schrauben zu befestigen, wodurch der leichte Ausbau des Kühllüfters bei einem Ausfall ermöglicht wird, und dadurch eine erhöhte Zuverlässigkeit.
Als nächstes ist 65 eine perspektivische Ansicht des Einbauzustands im Falle des parallelen Einbaus einer Vielzahl solcher Kühlvorrichtungen für ein wärmeerzeugendes Element mit integriertem Lüfter, und 66 ist eine Draufsicht desselben. In der Zeichnung sind 10, ... Kühlvorrichtungen, (a) ist der Kühlluftstrom der Ausrüstung, und (b) ist der Luftstrom der Kühlvorrichtungen. In solch einem Einbauzustand wird insbesondere, wenn die Kühlvorrichtung mit dem in 57 gezeigten Aufbau verwendet wird, die Luft in mindestens zwei Richtungen ausgelassen. wie in 66 gezeigt, so dass der Auslass zwischen zwei parallel angeordneten Kühlvorrichtungen 10, 10 kollidiert und das Problem besteht, dass die Gesamtkühlleistung abfällt. Wenn überdies ein Hochgeschwindigkeitslüfter verwendet wird, um den oben erwähnten Abfall der Kühlleistung auszugleichen, wird der Lärm relativ größer, wodurch der Geräuschpegel der Ausrüstung als Ganzes erhöht wird.
67 zeigt eine Draufsicht, eine Vorderansicht und eine Seitenansicht des Aufbaus einer 21. Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element. Diese Ausführungsform weist einen ähnlichen Aufbau auf wie der Kühlaufbau mit der Lüftereinheit 3, die im zentralen Abschnitt des Kühlkörpers 2 angeordnet ist, wie in 57(A) gezeigt. Gleichen Elementen wurden gleiche Bezugszeichen zugewiesen, oder die Bezugszeichen wurden ausgelassen. In dieser Ausführungsform verläuft der Deckel 75 zudem an einer Seitenkante direkt über dem Kühlkörper 2 (oder dem darunter befindlichen wärmeerzeugenden Element) nach außen, wodurch er einen Verlängerungsabschnitt 75' formt. Die Vorderkante davon ist nach unten abgehängt. Ein gebogener Abschnitt, d. h. die Abschirmplatte 90, ist so geformt, dass er im Wesentlichen parallel zur Seitenfläche des Kühlkörpers 2 ist. Wenn dieser Aufbau gewählt wird, trifft der Luftstrom aus der Lüftereinheit 3 gegen die die Abschirmplatte 90 auf und wird nach unten reflektiert, wie durch die gestrichelten Pfeile in 67 gezeigt. Obwohl dies nicht dargestellt ist, trifft der Luftstrom schließlich gegen die Bodenfläche des wärmeerzeugenden Elements unter dem Kühlkörper 2 auf.
68 ist eine perspektivische Ansicht des Einbauzustands im Falle des Einbaus mehrerer erfindungsgemäßer Kühlvorrichtungen für ein wärmeerzeugendes Element, und 69 ist eine Draufsicht desselben. In der Zeichnung ist 10'', ... eine Kühlvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform, (a) ein Kühlluftstrom für die Ausrüstung, und (b) ein Luftstrom für die verschiedenen Kühlvorrichtungen. Die Kühlvorrichtungen 10' sind so angeordnet, dass die Abschirmplatten 90 parallel zum Kühlluftstrom (a) der Ausrüstung angeordnet sind. Wie aus 69 hervorgeht, sind die Abschirmplatten 90 zwischen den parallel angeordneten Kühlvorrichtungen 10', ... angeordnet, wodurch es möglich ist, die Störbeeinflussung der Luftströme (b) zwischen den verschiedenen Kühlvorrichtungen in 65 und 66 zu vermeiden. Daher ist es dieser Ausführungsform gemäß möglich, die zweifache Wirkung der Vermeidung eines Abfalls der Kühlleistung, der durch die Kollision der Auslassluft der Kühlvorrichtungen verursacht wird, wenn mehrere davon vorgesehen sind, und der Verbesserung der Kühlleistung zu erreichen, indem die Auslassluft zur Bodenfläche des wärmerzeugenden Elements geleitet wird.
Wenn die Abschirmplatte 90 wie oben erwähnt so angeordnet wird, dass sie zum Kühlluftstrom (a) für die Ausrüstung parallel angeordnet ist, ist es möglich, den Kühlluftstrom (a) für die Ausrüstung auch dann durch den Kühlkörper zu leiten, wenn der Kühllüfter der Kühlvorrichtung ausfällt. Auch wenn dies nicht dargestellt ist, ist es möglich, mindestens den gebogenen Abschnitt der Abschirmplatte 90, das heißt, mindestens den Verbindungsabschnitt des Verlängerungsabschnitts 75'' und der Abschirmplatte 90 aus einer Legierung mit Formgedächtnis oder einem anderen Material mit Formgedächtnis zu formen und eine Form wie z. B. die flache Fläche des Verlängerungsabschnitts 75'', d. h. eine im wesentlichen flache Platte, für hohe Temperaturen zu speichern. Wenn der Kühllüfter einer Kühlvorrichtung ausfällt, ist es dadurch möglich, die Abschirmplatte 90 zu öffnen, wenn das wärmeerzeugende Element, am dem sie montiert ist, eine hohe Temperatur erreicht, so dass der Luftstrom (b) des angrenzenden Kühlvorrichtung eingesaugt werden kann.
Als nächstes ist bei einem LSI-Bauteil, das, wie oben erwähnt, zum Beispiel in ein neueres Ausrüstungsstück mit hochdichter Montage eingebaut wird, aufgrund der Höhenbeschränkungen bei Notebook-PCs usw. eine höhere Montagedichte erforderlich als bei Regalen mit Festabständen, wie in 1 gezeigt. Es gibt Fälle, in denen der Einbau in die Ausrüstung mit einem Kühlaufbau direkt vertikal montierten Typs oder einem Kühlaufbau versenkt montierten Typs nicht möglich ist. Es wird ein noch dünnerer Aufbau benötigt.
70 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontguerschnittsansicht (B) des Aufbaus einer 22. Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, die darauf abzielt, diese Anforderungen zu erfüllen, und 71 ist eine perspektivische Ansicht derselben. Diese Ausführungsform ist eine Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element des seitlich montierten Typs mit integriertem Lüfter, wobei die Lüftereinheit 3 auf der Seite eines Aufbaus aus dem wärmeerzeugenden Element 1 und dem Kühlkörper 2 angeordnet ist und diese durch einen Deckel 91 verbunden sind, der aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist.
In dieser Ausführungsform weist der Deckel 91 aus dem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit einen Abschnitt auf, der mit dem Kühlkörper 2 aus einem Stück geformt ist oder durch Schrauben usw. daran befestigt ist, und weist einen Verlängerungsabschnitt auf, der von diesem aus verläuft und durch Schrauben oder Passung mit der Lüftereinheit 3 verbunden ist, und weist eine daran angebrachte Lufteinlass- und -auslassöffnung 92 auf, die der Lüftereinheit 3 gegenüberliegt. Die drei äußeren Seitenflächen des Verlängerungsabschnitts sind durch die Seitenplatten 93, ... verschlossen. Der Boden der Lüftereinheit 3 ist zudem durch die Bodenplatte 94 verschlossen. 95 ist eine Unterbrecherplatte, 96 eine Führung, 16 eine Leiterplatte, an der das LSI-Bauteil oder sonstige wärmeerzeugende Element 1 angebracht wird, und 97 ein Pin zur Stromversorgung der Lüftereinheit 3. Die Lüftereinheit 3 kann durch mehrere Pins einschließlich dieses Stromversorgungspins 97 an dieser Leiterplatte 16 befestigt sein.
Da diese Ausführungsform auf die obige Weise aufgebaut ist, wird die Kühlluft durch das Push-System zugeführt. Im Kühlluftstrom, der durch die gestrichelten Pfeile in 70 dargestellt ist, wird die Luft aus der Lufteinlassöffnung 92 an der Oberseite des Deckels 91 angesaugt, wird wie dargestellt durch eine geeignete Unterbrecherplatte 95 oder Führung 96 geführt, zum Kühlkörper 2 geleitet, und tritt am Endabschnitt auf der Gegenseite der Lüftereinheit 3 aus.
72 ist eine Draufsicht des Aufbaus einer ersten modifizierten Ausführung dieser Ausführungsform, und 73 ist eine perspektivische Ansicht derselben. Diese erste modifizierte Ausführung weist einen ähnlichen Aufbau auf wie die Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element mit integriertem Lüfter seitlich montierten Typs, die in 70 und 71 gezeigt wird. Gleichen Bestandteilen wurden gleiche Bezugszeichen zugewiesen. In der modifizierten Ausführung sind eine oder mehrere Seitenplatten 93 des Lüftereinheitsabschnitts mit Öffnungen 98, ... versehen, wie beispielhaft dargestellt. Die Öffnungen 98, ... sind auf der Rückseite der Lüftereinheit 3 vorgesehen, d. h. auf der Seite, die vom Kühlkörper 2 am weitesten entfernt ist. Indem das Entweichen eines Teils der Luft zugelassen wird, wird eine Zunahme des Luftdrucks an der Rückseite der geschlossenen Lüftereinheit 3 vermieden, wird der Druckverlust des Lüfters reduziert und die Last gemindert, wodurch es möglich ist, eine ausreichende Luftmenge sicherzustellen.
In dieser Ausführung kann der Deckel 91 vorgesehen sein, um nur die Oberseite des Kühlkörpers 2 zu bedecken. Außerdem kann er vorgesehen sein, um auch die Seitenfläche des Kühlkörpers 2 zu verschließen, mit Ausnahme des Seitenabschnitts der Lufteinlass- und -auslassöffnung. 74 ist eine perspektivische Ansicht des Aufbaus einer zweiten modifizierten Ausführung der Ausführungsform. Die zwei Seitenplatten 93'', 93'' des Deckels 91'' werden verwendet, um die zwei Seitenflächen des Kühlkörpers mit Ausnahme des Endabschnitts auf der Gegenseite der Lüftereinheit 3 zu verschließen.
Ferner wird bei der in 70 gezeigten Ausführung als LSI-Bauteil des wärmeerzeugenden Elements 1 ein Typ mit nach oben gerichtetem Hohlraum verwendet, mit einem Halbleiterchip, der an der Oberseite des Elements befestigt ist, doch bei einem Element mit nach unten gerichtetem Hohlraum, bei dem der Halbleiterchip am der Unterseite des Elements befestigt ist, ist es möglich, die Kühlleistung gegenüber dem Fall verbessern, in dem die Kühlluft nur auf der Seite des Kühlkörpers 2 strömt, die auf der Kappe des Elements 1 angeordnet ist, wenn die Kühlluft auf der Pinseite mit dem kurzen Leitweg vom Chip strömt. 75 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontschnittansicht (B) des Aufbaus einer dritten modifizierten Ausführung der Ausführungsform. In dieser dritten modifizierten Ausführung wird eine Führung 96'' mit keilförmigem Querschnitt verwendet, um die Verzweigung des Luftstroms nach oben und unten zu ermöglichen, und Luftlöcher 99 sind in der Bodenplatte 94 des Lüftereinheitsabschnitts vorgesehen. Dadurch wird, wie durch die gestrichelten Pfeile in der Zeichnung angezeigt, ein Luftstrom geformt, und Kühlluft wird zur Pinseite des wärmeerzeugenden Elements 1 geleitet, so dass die Kühlleistung erhöht wird.
76 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontschnittansicht (B) des Aufbaus einer vierten modifizieren Ausführung der Ausführungsform. Statt des rechteckigen Kühlkörpers, wie in 70 bis 75 gezeigt, wird hier ein scheibenförmiger Kühlkörper 2' verwendet, der gestapelte Kühlrippen aufweist. Der Deckel 91 wird befestigt, indem er an zwei Seiten des scheibenförmigen Kühlkörpers 2' eingepasst wird. Indem zum Beispiel, wie in 77 gezeigt, wo der Abschnitt B von 76 vergrößert dargestellt wird, an den zwei Seitenabschnitten der Kanten des Deckels 91 eine Vielzahl von nach unten gerichteten Haken 91a vorgesehen wird und der Deckel 91 von oben hineingedrückt wird, um in die Kanten des Kühlkörpers 2' einzugreifen, ist es möglich, diesen auf abnehmbare Weise zu befestigen. Dies erleichtert den Ausbau des Deckels 91, um die Wartung und Inspektion der Lüftereinheit 3 durchzuführen.
78 zeigt eine Draufsicht (A) und eine Frontschnittansicht (B) des Aufbaus einer fünften modifizierten Ausführung der Ausführungsform, und 79 ist eine perspektivische Ansicht derselben. Statt die Luft durch die Lufteinlassöffnung an der Oberseite des Deckels einzusaugen, wie in 70 bis 77 gezeigt, ist in dieser modifizierten Ausführung eine Lufteinlass- und Auslassöffnung 92' in der Bodenplatte 94 des Lüftereinheitsabschnitts vorgesehen, so dass die Luft durch den Abstand zwischen der Lüftereinheit und der Leiterplatte 16 geführt wird und durch die Lufteinlassund -auslassöffnung 92' eingesaugt wird. In diesem Fall wird die Luft an der Unterseite des Lüfters angesaugt, wodurch die Unterbrecherplatte 95 überflüssig wird. Auf diese Weise wird ein Luftstrom erzeugt, wie durch die gestrichelten Pfeilmarken in 78 dargestellt. In diesem Falle wird der Druckverlust in der Lufteinlassöffnung höher als in 70 bis 77 gezeigt, doch der Strom durch die Lüftereinheit 3 wird gleichmäßiger.
In der in 70 bis 79 gezeigten Ausführungsform kann die Drehachse des Lüfters in der Lüftereinheit 3 geneigt angeordnet werden, um auf effektive Weise den Luftstrom zu formen, der von der Lufteinlass- und -auslassöffnung aus durch den Kühllüfter zu den Kühlrippen des Kühlkörpers 2 geleitet wird. D. h., wenn die in 70 bis 77 gezeigte Lufteinlass- und – auslassöffnung an der Oberseite der Lüftereinheit 3 angeordnet ist, wird die Drehachse des Kühllüfters nach links zur Zeichnungsebene geneigt. Und wenn die in 78 und 79 gezeigte Lufteinlass- und -auslassöffnung in der Bodenfläche der Lüftereinheit 3 angeordnet ist, wird die Drehachse des Kühllüfters nach rechts zur Zeichnungsebene geneigt. Dadurch ist es möglich, auf effektive Weise einen Luftstrom von der Lufteinlass- und -auslassöffnung zu den Kühlrippen des Kühlkörpers 2 zu erzeugen.
80 bis 82 zeigen Drauf sichten und Vorderansichten von Beispielen für die Anordnung und Form der Kühlrippen 4, ... des Kühlkörpers 2, der in dieser Ausführungsform verwendet wird. Wie hier dargestellt, entspricht der Bereich, in dem die Kühlrippen 4 angeordnet sind, nur dem Abschnitt direkt über dem wärmeerzeugenden Abschnitt des Elements 1, und nicht dem gesamten Bereich des Kühlkörpers 2, so dass es möglich ist, den Druckverlust durch den Kühlkörper zu verringern und die erforderliche Luftgeschwindigkeit zu gewährleisten. Es ist auch möglich, Führungswände 47, 47 an zwei Seiten des Kühlkörpers 2 vorzusehen (80 und 81), Führungswände 48, 48 zum wärmeerzeugenden Abschnitt des Elements 1 hin vorzusehen (82), oder die Kühlluft daran zu hindern, dass sie durch Abschnitte strömt, in denen keine Kühlrippen angeordnet sind, und dass sie an den Seiten austritt, und die Kühlluft auf effektive Weise zu den Kühlrippen 4, ... zu führen, die lokal so angeordnet sind, dass sie die Kühlleistung verbessern.
In der Beschreibung der obigen Ausführungsformen wurden pinförmige oder übereinander angeordnete Kühlrippen für den Kühlkörper verwendet, doch die Kühlaufbau seitlich montierten Typs wie in dieser Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. Diverse Formen können effektiv verwendet werden, einschließlich zum Beispiel der Plattenform. Zudem wird als Kühlsystem ein Push-System verwendet, bei dem die aus dem Lüfter austretende Luft gegen den Kühlkörper geblasen wird, doch es kann auch das Pull-System verwendet werden, bei dem die über dem Kühlkörper strömende Luft eingesaugt wird.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie oben erläutert, ist es mit der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung möglich, die Kühlluft eines Kühllüfters mit beschränkter Leistung wirkungsvoll zu nutzen, um die Kühlleistung zu erhöhen. Überdies ist es nicht erforderlich, einen Hochleistungslüfter zu verwenden, wodurch die Lärmerzeugung vermieden werden kann.
Der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element gemäß werden ferner die Vorteile des direkt vertikal montierten Typs, bei dem die Lüftereinheit auf dem Kühlkörper angebracht ist, des versenkt montierten Typs, bei dem die Lüftereinheit im zentralen Abschnitt des Kühlkörpers versenkt ist, und des seitlich montierten Typs, bei dem die Lüftereinheit seitlich des Aufbaus aus dem wärmeerzeugenden Element und dem Kühlkörper angeordnet ist, auf effektive Weise genutzt, um die Kühlleistung zu verbessern und einen dünneren Aufbau zu erhalten. Dadurch ist es zum Beispiel möglich, die jüngsten Anforderungen von Ausrüstungen mit hoher Montagedichte wie z. B. Personal Computer, Arbeitsstationen usw. zu erfüllen.

Claims

Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element, umfassend einen Kühlkörper (2), der auf einer Oberfläche eines wärmeerzeugenden Elements (1) angeordnet ist und eine Vielzahl von wärmeabstrahlenden Kühlrippen (4) und eine Kühllüfterbaugruppe (3) aufweist, die über dem Kühlkörper angeordnet ist, wobei der Kühlkörper eine Grundfläche (12) aufweist, die wenigstens teilweise geneigt ist, so dass sie eine geneigte Fläche aufweist, die zum zentralen Abschnitt hin abfällt, auf dieser geneigten Grundfläche wärmeabstrahlende Rippen vorgesehen sind, die zum zentralen Abschnitt hin zunehmend höher geformt sind, und ein Wärmerohr (50) so angeordnet ist, dass es entlang der geneigten Fläche von den Umfangsabschnitten zum zentralen Abschnitt verläuft.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 1, wobei die Grundfläche (12) des Kühlkörpers kegelförmig oder pyramidenförmig geformt ist und das Wärmerohr (50) spiralförmig vom zentralen Abschnitt zu den Umfangsabschnitten verläuft.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 1, wobei die Grundfläche des Kühlkörpers aus zwei geneigten Flächen (12-1, 12-1) besteht, die sich in einer Linie schneiden, die den zentralen Abschnitt einschließt; und das Wärmerohr (50) ein Hauptrohr (51) einschließt, das entlang dieser Linie angeordnet ist, und eine Vielzahl von Nebenrohren (52), die entlang dieser zwei geneigten Flächen von den Umfangsabschnitten zum Hauptrohr hin angeordnet sind.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Wärmerohr in der Grundfläche (12) des Kühlkörpers versenkt angeordnet ist.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 1, umfassend: einen Kühlkörper (2), der auf einer Leiterplatte (16) in der Nachbarschaft eines wärmeerzeugenden Elements angebracht ist und eine Vielzahl von wärmeabstrahlenden Rippen (4) auf seiner Oberfläche aufweist; eine Lüfterbaugruppe (3), die über dem Kühlkörper angebracht ist; und ein Wärmerohr (55), das den Kühlkörper thermisch mit dem wärmeerzeugenden Element verbindet.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 1, umfassend einen Kühlkörper (2), der auf einer Oberfläche eines wärmeerzeugenden Elements (1) angeordnet ist und eine Vielzahl vom wärmeabstrahlenden Rippen (4) aufweist, die auf einer Grundfläche angeordnet sind, mit Ausnahme von wenigstens einem Lüftermontageabschnitt, einen Deckel (75), der eine Lufteinlass- und -auslassöffnung (76) an einer Stelle aufweist, die dem Lüftermontageabschnitt gegenüberliegt und so angebracht ist, dass er eine Oberfläche des Kühlkörpers bedeckt, und eine Kühllüfterbaugruppe (3), die so angebracht ist, dass sie unter der Lufteinlass- und -auslassöffnung (76) des Deckels angeordnet ist und im Lüftermontageabschnitt versenkt ist, wobei außerdem ein Schraubenteil (86) aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit vorgesehen ist, das in der Nähe des zentralen Abschnitts der Oberfläche des wärmeerzeugenden Elements befestigt ist, und dieser Kühlkörper (2) einen Lüftermontageabschnitt aufweist, der an einer Position ausgebildet ist, die vom zentralen Abschnitt versetzt ist, und einen Schraubenmutterabschnitt (85), der mit dem Schraubenteil im Eingriff steht.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 6, wobei: das Schraubenteil (86) an seinem zentralen Abschnitt ein anderes wärmeleitendes Material aufweist, dessen Wärmeleitfähigkeit besser ist als die des wärmeleitenden Materials an den Außenseiten.
Kühlvorrichtung für ein wärmeerzeugendes Element nach Anspruch 6, wobei das Schraubenteil (86) einen inneren Hohlraum und ein Arbeitsmedium aufweist, das als im Hohlraum eingeschlossenes Wärmerohrmedium dient.