ITUB20159676A1 - Dispositivo a dissipatore termico con circuito per un fluido di raffreddamento - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO A DISSIPATORE TERMICO CON CIRCUITO PER UN FLUIDO DI RAFFREDDAMENTO
La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente la dissipazione termica ed in particolare si riferisce ad un dispositivo a dissipatore termico con circuito per un fluido di raffreddamento particolarmente adatto al raffreddamento di componenti elettrici ed elettronici ed in genere a trasferire calore.
Sono noti dissipatori provvisti di condotti interni per la circolazione di un fluido di trasferimento termico, ad esempio consistente in acqua, miscele a base d’acqua, glicole (Numero CAS 107-21-1), olio, od altri liquidi. Tali dissipatori noti sono in genere costituiti da un corpo in cui sono ricavate scanalature o fresature che riproducono il percorso e la forma dei condotti e da un coperchio o chiusura che viene applicato alla faccia del corpo recante le scanalature per realizzare così il condotto od i condotti interni che sfociamo all’esterno all’estremità della scanalatura in corrispondenza di uno o più lati del corpo.
Uno svantaggio di tali dispositivi noti consiste nel fatto che la tenuta dei condotti è affidata all’accoppiamento ed a guarnizioni tra il corpo ed il coperchio che, a seguito di imperfezioni realizzati ve e soprattutto agli effetti dei cicli di riscaldamento -raffreddamento possono perdere la tenuta e possono portare a perdite di fluido con conseguenze talora disastrose e pericolose anche per le persone.
Altro svantaggio di questo ed altri tipi di dissipatori dotati di condotti, consiste nel fatto che richiedono complessi e costosi strumenti di produzione sovente carenti della flessibilità necessaria a modificare e/o ad adattare il dissipatore noto alle esigenze contingenti ed a realizzare piccole o medie quantità di dissipatori.
Altro svantaggio dei dissipatori noti consiste nel fatto che non sono o sono difficilmente predisponili a sedi per viti od altri mezzi di fissaggio dei apparati od elementi ai dissipatori stessi, di fatto nei dissipatori noti è difficile predisporre aree per realizzare sedi per viti od altro senza rischiare di interferire con i condotti interni e di provocare fuoriuscite di liquido di raffreddamento.
Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo a dissipatore termico con un circuito per un fluido di raffreddamento pressoché esente dal rischio di perdite di fluido.
Altro scopo è di proporre un dispositivo a dissipatore che non richiede complessi e costosi strumenti di produzione e che può essere realizzato con semplici strumenti anche da personale non specializzato.
Ulteriore scopo è di proporre un dispositivo a dissipatore facilmente modificabile e/o ad adattabile alle esigenze contingenti ed realizzabile in modo efficiente ed economico anche in piccolissime piccole, medie e grandi quantità.
Ulteriore scopo è di proporre un dispositivo a dissipatore facilmente configurabile per un miglior raffreddamento di certe predeterminabili e modificabili sua porzioni destinate a riscontrare con elementi o apparati o rispettive che devono dissipare maggior calore rispetto al altre.
Altro scopo è di proporre un dispositivo a dissipatore facilmente configurabile in modo da presentare aree di sufficiente estensione per Γ applicazione di viti od altri mezzi di fissaggio dei apparati od elementi al dissipatore stesso senza rischiare di interferire con i condotti interni e di provocare fuoriuscite di liquido di raffreddamento
Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali:
la figura 1 illustra una vista dall’alto del dispositivo a dissipatore termico con un circuito interno per un fluido di raffreddamento, oggetto della presente invenzione, in cui gli elementi del circuito sono rappresentati, per migliore visibilità, con linee continue anche se sono non visibili in quanto interni al corpo del dispositivo a dissipatore;
la figura 2 illustra una vista esplosa e dall’alto degli elementi del circuito di figura 1 ;
la figura 3 illustra una vista in sezione trasversale del dispositivo di figura 1 secondo il piano III - III di figura I ;
le figure 4 e 5 illustrano viste dall’alto di rispettive varianti, prima e seconda del dispositivo di figura 1 ove i circuiti interni, per non in vista, sono rappresentati in tratto continuo;
la figura 6 illustra una vista esplosa e dall’alto degli elementi del circuito di figura 5;
la figura 7 illustra una vista parziale ed in sezione trasversale di un mezzo a collettore, del circuito di figura 1, associato ad una estremità di un mezzo a tubo della medesimo circuito di figura 1;
le figure da 8 a 12 illustrano viste in sezione trasversale di rispettive varianti del mezzo a collettore di figura 7 ;
la figura 13 illustra una vista in sezione trasversale del mezzo a condotto, del circuito di figura 1, associato ad una estremità di un mezzo a tubo, parzialmente illustrato, della medesima figura 1;
le figure 14 e 15 illustrano viste rispettivamente in sezione trasversale e parziale laterale di una variante del mezzi a tubo della figura 13;
le figure da 16 a 18 illustrano viste in sezione trasversale di rispettive varianti di del mezzo a tubo della figura 13;
le figure da 19 a 21 illustrano viste parziali rispettivamente frontale, in sezione secondo il piano XX - XX di figura 19 e posteriore di una ulteriore variante del mezzo collettore di figure 2 e 3;
le figure da 22 a 24 illustrano una sequenza di applicazione di un mezzo a setto deviatore del flusso nel mezzo a collettore di figure da 19 a 21 ;
la figura 25 illustra una variante del dispositivo a dissipatore di figura 1 e dotata di due mezzi collettori e di un unico mezzo a condotto di forma appiattita;
la figura 26 illustra una vista in sezione secondo il piano XXVI - XXVI di figura 25;
la figura 27 illustra un vista ingrandita di un particolare di figura 26;
la figura 28 illustra una vista in sezione secondo il piano XXVIII - XXVIII di figura 25.
Con riferimento alle figure da I a 3, con 1 viene indicato il dispositivo a dissipatore termico con un circuito 3 per un fluido F di raffreddamento, oggetto della presente invenzione.
Tale circuito 3 una pluralità di mezzi a condotto 5 le cui estremità sfociano rispettivamente in un mezzo collettore d’ingresso 7 ed in un mezzo collettore d’uscita 9.
Il dispositivo 1 comprende inoltre un mezzo a corpo II che contiene detto circuito 3 inglobato nel mezzo a corpo 11.
Il circuito 3 è provvisto di un connettore d’ingresso 13, ad esempio del tipo a vite o ad innesto rapido, fissato ad una estremità del mezzo collettore d’ingresso 7 e di un connettore d’uscita 15, ad esempio simile a quello d’ingresso, fissato ad una estremità del mezzo collettore d’uscita 9.
Tali connettori 13, 15 sfociano alPesterno del corpo Il e sono destinati ad essere collegati ad un impianto di circolazione del fluido F,
Detto mezzo a corpo 11 è destinato almeno a condurre il calore tra almeno una sua faccia esterna e detto circuito 3. A titolo esemplificativo, il mezzo a corpo del dispositivo può essere fissato ad una apparecchiatura elettrica od elettronica, ad esempio ad un diodo di potenza, ad un amplificatore, ad un sezionatore elettrico allo stato solido o ad un apparato meccanico, o di altro tipo, da raffreddare ed un fluido viene fatto fluire attraverso il condotto e, tramite pompe e tubi, attraverso uno scambiatore di calore che dissipa il calore raccolto dal fluido. In alternativa è anche previsto che il dispositivo sia dotato di alettature funga da dissipatore o che sia utilizzato per riscaldare un elemento o dispositivo con il calore prodotto da un generatore.
L’invenzione prevede che gli elementi che costituiscono il circuito 3 interno al corpo non siano necessariamente reciprocamente connessi a tenuta in quanto il corpo stesso ne garantisce la perfetta tenuta. Si deve osservare che tale peculiarità garantisce la sicurezza del dispositivo e nel contempo ne consente la produzione in modo semplice ed economico anche in piccole o piccolissime serie e senza richiedere costosi o complessi strumenti di produzione.
Il corpo è preferenzialmente in alluminio o sue leghe e, ad esempio, è ottenuto tramite un getto d’alluminio fuso versato in una cassaforma in cui è stato precedentemente posizionato il circuito mantenuto, tramite distanziali, ad una certa distanza dalle pareti della cassaforma stessa. Al termine della colata il circuito 3, con l’eventuale eccezione dei connettore d’ingresso 13 e d’uscita 15, è totalmente o quasi totalmente inglobato nel mezzo a corpo 11.
In genere il mezzo a corpo 11 ha forma di parallelepipedo e le sue facce principali possono essere spianate o rettificate tramite opportune lavorazioni. In alternativa il corpo, ed eventualmente il circuito interno, possono assumere altre forme piane o forme tridimensionali, ad esempio a settore di parete cilindrica.
Gli elementi che costituiscono il circuito 3 interno al corpo sono realizzati in metallo con temperatura di fusione superiore al metallo del corpo. Tali elementi possono essere in rame o sue leghe, in acciaio od in altri metalli.
L’invenzione prevede in alternativa che il corpo ed eventualmente gli elementi del circuito possano essere almeno parzialmente realizzati in materiali sintetici e/o compositi, ad esempio in resina caricata e/o rinforzata con granuli, nano granuli o fibre di materiale altamente conduttivo del calore.
Ciascun mezzo collettore d’ingresso 7 e d’uscita 9 è dotato di una aperura laterale 17 per una rispettiva estremità di ciascun mezzo a condotto 5 e l’estremità di ciascun mezzo a collettore 7, 9 opposta al collettore d’ingresso 13 o d’uscita 15 è dotata di un mezzo a tappo 21.
Ciascun mezzo a condotto 5 reca, in prossimità di ciascuna sua estremità, un ingrossamento 19 di forma anulare oppure un elemento di blocco sporgente, aventi dimensione trasversale massima superiore alla dimensione trasversale della corrispondente aperura laterale 17.
La distanza tra l’estremità del mezzo a condotto 5 ed il corrispondente ingrossamento 19 è tale da consentire il completo inserimento di detta estremità nel lume del mezzo a collettore 7, 9 e tale ingrossamento impedisce un eccessivo inserimento della corrispondente estremità nel lume del mezzo a collettore 7, 9 attraverso l’apertura laterale 17.
I mezzi a condotto 5 sono rettilinei oppure sagomati o curvi, ad esempio sagomati ad “S” molto aperta, per formare tra mezzi a condotto adiacenti 5 almeno una porzione del mezzo a corpo 11 libera, ovvero priva di mezzi a condotto, ed adatta a ricevere fori, viti e/o sedi cave per mezzi di fissaggio del dispositivo ad apparecchiature o ad altri elementi.
Ciascun mezzo collettore d’ingresso 7 e d’uscita 9 è realizzato in corpo unico di forma tubolare cilindrica.
La variante di figura 4 differisce dalla forma realizzativa di figura 1 per il fatto che ciascun mezzo collettore d’ingresso 7 e d’uscita 9 è realizzato in corpo unico di forma rastremata con diametri decrescenti a partire dall’estremità recante il rispettivo collettore d’ingresso 13 o d’uscita 15 verso l’estremità opposta
La variante di figure 5 e 6 differisce dalla forma realizzativa di figura 1 per il fatto che ciascun mezzo collettore d’ingresso 7 e d’uscita 9 comprende una pluralità di segmenti tubolari 23 ciascuno provvisto di almeno una apertura laterale 17 per una rispettiva estremità di un mezzo a condotto 5. Tale variante comprende almeno un mezzo di giunzione 25 occluso destinato al mutuo fissaggio di due segmenti tubolari 23 adiacenti e ad impedire o limitare il passaggio diretto di fluido tra tali segmenti tubolari.
Nelle varianti di figure da 7 a 12, la sezione trasversale di ciascun mezzo collettore d’ingresso 7 e d’uscita 9 è circolare, triangolare arrotondata, quadrata o rettangolare. In caso di sezione quadrata o rettangolare, le aperture laterali 17 sono ricavate centralmente ad una faccia del mezzo collettore e sono distanziate dalle facce adiacenti oppure, come illustrato nelle figure li e 12, sono ricavate in adiacenza o tangenza di una di tali facce adiacenti.
Nelle varianti di figure da 13 a 18 la sezione trasversale di un mezzo a condotto 5 è circolare e/o ovale od appiattita, rettangolare o quadrata. Inoltre il lume di un mezzo a condotto 5 è libero oppure, come in figure da 16 a 18, è provvisto di elementi longitudinali di perturbazione del flusso 31.
Nella variante di figure da 19 a 24, la parete tubolare di ciascun mezzo collettore d’ingresso 7 e d’uscita 9 è dotata, almeno in adiacenza di una apertura laterale 17 o tra almeno due aperture laterali 17 adiacenti, di una apertura a fessura 27 o di una coppia di aperture a fessura 27 affacciate destante a ricevere un mezzo a saracinesca 29 destinato alla deviazione del flusso.
Nella variante di figure da 25 a 29, il circuito 3 comprende un unico mezzo a condotto 5 a forma di parallelepipedo appiattito con due facce principali 35 parallele alle facce principali del mezzo a corpo I l e con estremità rettangolari allungate ospitate in rispettive aperure laterali 17 di forma rettangolare allungata che si estendono per quasi tutto lo sviluppo longitudinale dei mezzi a collettore d’ingresso 7 l’una e d’uscita 9 l’altra.
Il mezzo a condotto 5 di questa variante è internamente dotato di rispettivi di elementi longitudinali di perturbazione del flusso 37, o turbolatori, che hanno lo scopo di migliorare lo scambio termico tra il fluido ed il mezzo collettore.
Le due facce principali 35 del mezzo a condotto 5 sono meccanicamente interconnesse da una pluralità di mezzi prigionieri 39 agenti su di esse tramite mezzi a rondella 4L Tali mezzi prigionieri 39 hanno lo scopo di mantenere la planari tà delle facce principali del mezzo a condotto 5 e del mezzo a prigioniero facce e sono anch’esse inglobate nel corpo.
Il mezzo a condotto 5 può essere in corpo unico o in due elementi separati, con sezione trasversale sagomata ad “U” od a “L” e ciascuno comprendente almeno una della facce principali 35.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo a dissipatore termico con un circuito (3) per un fluido (F) di raffreddamento, caratterizzato dal fatto che tale circuito (3) comprende almeno un insieme di mezzi a condotto (5) le estremità di ciascuno dei quali sfociano rispettivamente in un mezzo collettore d’ingresso (7) ed in un mezzo collettore d’uscita (9); tale dispositivo (1) comprende inoltre un mezzo a corpo (lì) che contiene detto circuito (3) inglobato nel mezzo a corpo (11) attraverso il quale sfociano all 'esterno un connettore d’ingresso (13) del mezzo collettore d’ingresso (7) ed un connettore d’uscita (15) del mezzo collettore d’uscita (9); ove detti connettori sono destinati ad essere collegati ad un impianto di circolazione del fluido (F) ed il mezzo a corpo (11) è destinato ad almeno uno tra conduzione del calore tra almeno una sua faccia esterna e detto circuito (3) ed a sigillare il circuito (3) impedendo perdite o trafilaggi di fluido (F) dal circuito (3) tra detti connettori d’ingresso (13) e d’uscita (15).
- 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che ciascun mezzo collettore d’ingresso (7) e d’uscita (9) è dotato di una aperura laterale (17) per una rispettiva estremità di ciascun mezzo a condotto (5) ciascuno dei quali (5) reca, in prossimità di ciascuna di tali sue estremità, un ingrossamento (19) avente dimensione trasversale massima superiore alla dimensione trasversale della corrispondente aperura laterale (17); l’estremità di ciascun mezzo a collettore (7, 9) opposta al connettore d’ingresso (13) o d’uscita (15) è dotata di un mezzo a tappo (21).
- 3) Dispositivo secondo la rivendicazione I oppure 2 caratterizzato dal fatto che ciascun mezzo collettore d’ingresso (7) e d’uscita (9) è realizzato in corpo unico di forma tubolare cilindrica o rastremata con diametri decrescenti a partire dall’estremità recante il rispettivo connettore d’ingresso (13) o d’uscita (15) verso l’estremità opposta.
- 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 oppure 2 caratterizzato dal fatto che ciascun mezzo collettore d’ingresso (7) e d’uscita (9) comprende una pluralità di segmenti tubolari (23) ciascuno provvisto di almeno una apertura laterale (17) per una rispettiva estremità di un mezzo a condotto (5) e comprende almeno un mezzo di giunzione (25) occluso destinato al mutuo fissaggio di due segmenti tubolari (23) adiacenti e ad impedire o limitare il passaggio diretto di fluido tra tali segmenti tubolari.
- 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che la parete tubolare di ciascun mezzo collettore d’ingresso (7) e d’uscita (9) è dotata, almeno in adiacenza di una apertura laterale (17) o tra almeno due aperture laterali (17) adiacenti, di una apertura a fessura (27) o di una coppia di aperture a fessura (27) affacciate destinate a ricevere un mezzo a saracinesca (29) destinato alla deviazione del flusso.
- 6) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la sezione trasversale di ciascun mezzo collettore d’ingresso (7) e d’uscita (9) è circolare, triangolare arrotondata, quadrata o rettangolare e che, in caso di sezione quadrata o rettangolare, le aperture laterali (17) sono ricavate centralmente da una faccia del mezzo collettore e distanziate dalle facce adiacenti oppure sono ricavate in adiacenza o tangenza di una di tali facce adiacenti.
- 7) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i mezzi a condotto (5) sono rettilinei oppure sagomati o curvi per formare tra mezzi a condotto adiacenti (5) almeno una porzione del corpo (11) priva di mezzi a condotto ed adatta a ricevere fori, viti e/o sedi cave per mezzi di fissaggio del dispositivo ad apparecchiature o ad altri elementi.
- 8) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che la sezione trasversale di un mezzo a condotto (5) è circolare e/o ovale od appiattita, rettangolare o quadrata e che il lume di un mezzo a condotto (5) è libero o provvisto di elementi longitudinali di perturbazione del flusso (31).
- 9) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che tale circuito (3) comprende almeno un mezzo a condotto (5) a forma di parallelepipedo appiattito con due facce principali (35) parallele alle facce principali del corpo (ll) e con estremità sfociami una nel mezzo collettore d’ingresso (7) e l’altra nel mezzo collettore d’uscita (9) ed aventi forma rettangolare allungata, tale mezzo a condotto (5) è internamente dotato di rispettivi di elementi longitudinali di perturbazione del flusso (37).
- 10) Dispositivo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che le due facce principali (35) del mezzo a condotto (5) sono in corpo unico o separate e sono meccanicamente interconnesse da una pluralità di mezzi prigionieri (39) agenti su di esse tramite mezzi a rondella (41).
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- 2015-12-24 IT ITUB2015A009676A patent/ITUB20159676A1/it unknown
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| WO2014177616A1 (en) * | 2013-05-02 | 2014-11-06 | Koninklijke Philips N.V. | Cooling device for cooling a laser arrangement and laser system comprising cooling devices |
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