WO2005093551A2 - Kühlsystem für elektronische geräte, insbesondere ein computer - Google Patents

Kühlsystem für elektronische geräte, insbesondere ein computer Download PDF

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WO2005093551A2
WO2005093551A2 PCT/EP2005/001118 EP2005001118W WO2005093551A2 WO 2005093551 A2 WO2005093551 A2 WO 2005093551A2 EP 2005001118 W EP2005001118 W EP 2005001118W WO 2005093551 A2 WO2005093551 A2 WO 2005093551A2
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    • G06F2200/20—Indexing scheme relating to G06F1/20
    • G06F2200/201—Cooling arrangements using cooling fluid

Definitions

  • Cooling system for electronic devices in particular a computer
  • the present invention relates to a cooling system for an electronic device and an electronic device therewith, in particular a computer.
  • a cooling system for an electronic device is presented with at least one heat-emitting component and a cooling circuit in which circulates a liquid coolant through a heat exchanger for receiving the output of at least one component heat and a radiator for delivering the heat to the atmosphere.
  • a cooling circuit in which circulates a liquid coolant through a heat exchanger for receiving the output of at least one component heat and a radiator for delivering the heat to the atmosphere.
  • the object of the present invention is to provide a cooling system for an electronic
  • Patent claim 1 solved. By stimulating the circulation of the coolant through
  • Circulation of the cooling liquid for each heat exchanger determined individually without This requires additional equipment such as pumps, pressure vessels, water or air separators, etc. to control the cooling.
  • the convection calls for a free up and down
  • the cooling system can be open and pressure-free and relieves the cooling liquid-carrying components in terms of their compressive strength.
  • Figure 1 represents a closed cooling system with a membrane between the cooling liquid and heat-emitting components
  • Figure 2 illustrates a sealed cooling system with a radiator connected to the heat exchangers via hoses;
  • Figure 3 shows a sealed cooling system with a double-walled housing as a cooler, which is connected to the heat exchangers via hoses shows;
  • FIG. 4 shows an expanded cooling system with a plurality of cooling systems from FIGS. 1 to 3 with a common cooling circuit.
  • FIG. 1 shows a closed cooling system with a membrane between coolant and heat-dissipating components.
  • the computer 10 has a housing 11 which is filled with coolant 4 up to the membrane 12.
  • the membrane 12 prevents destruction of the electronic components 1, 2, 3, 5 and 6 by the coolant 4.
  • the membrane 12 is pressed by the weight of the coolant 4 to the electronic components 1, 2, 3, 5 and 6 substantially dimensionally accurate without using an overpressure.
  • Precise means here that according to the flexibility and elasticity of the membrane 12 essential surface parts of the components 1, 2, 3, 5 and 6, but not necessarily all surface parts of the components abut the diaphragm 12.
  • the surfaces of particularly hot electronic elements of the components 1, 2, 3, 5 and 6, can be increased by suitable metal ribs and so compensate for the thermal resistance of the diaphragm 12. This is an optimal thermal bridge of the electronic components 1, 2, 3, 5 and 6 via the diaphragm 12 to the cooling liquid 4 given to use without fan or pump.
  • the warm cooling liquid 4 can deliver the heat to the housing 11 upwards more badly due to the air bubble, the warm coolant components 4 remain at the top until they cool down and the remaining cooling through the side walls is sufficient.
  • Monitoring of the liquid level helps to keep the water column and thus the heating column below the minimum.
  • Salted water helps to strengthen the radiation mantle and conduct the electromagnetic emission so far that the housing can be made largely of corrosion resistant material, such as plastic. This transparent material allows a view of the aesthetics of electronics.
  • a single color and emulsions of salted water allow an individual design of transparent housings. This design is suitable for notebooks only if there is another synergy between coolant and battery.
  • a battery fluid which is also the coolant, allows summarizing the weight of cooling and battery with the fans saved.
  • FIG. 2 shows a sealed cooling system with a radiator connected to the heat exchangers via hoses.
  • the computer 20 is connected to a radiator 21 and heat exchangers 22, 22 ', 22 "via hoses 24 and 25.
  • the hoses 24 and 25 are as vertical as possible to promote convection, and the heat exchangers 22, 22', 22" are Conditions of electronic heat sources 1.5 and 6 technically adjusted.
  • the power supply 1 has several heat sources.
  • the heat exchanger 22 for the power supply 1 passes on the heat via a membrane or a sealing compound such as synthetic resin to the cooling liquid 4 on the same principle as described in Example 1.
  • the heat exchangers 22 'for the CPU 5 and 22 "for the graphics card chip 6 are different in size, since they have to dissipate different heat Since the convection cooling knows no control tools during operation, all liquid-conducting components must adjust the amount of circulation over the static amount and specify the speed of the cooling liquid 4.
  • the radiator 21 determines through the surface, the heat transfer to the atmosphere and thus the convection velocity of the descending flow.
  • the cooled cooling liquid 4 drops due to the lower specific weight by the radiator 21 downwards and reaches via the feed hoses 24, the heat exchanger.
  • the cooling liquid 4 expands in the heat exchangers 22 during the absorption of the waste heat and rises up into the risers 25 to the cooler 21 to be cooled down there again.
  • Hot electronic components on the motherboard 2 like the northbridge should be cooled by means of additional heat exchangers.
  • Transistors, capacitors, etc. on the motherboard 2 could have heat exchangers (similar to FIG. 1) with a membrane in the form of a flexible hose.
  • FIG. 3 shows a sealed cooling system with a double-walled housing as a cooler, which is connected to the heat exchangers via hoses.
  • the computer 30 operates with a double wall housing 31 as a cooler, which is connected to the heat exchangers 32 via hoses 34 and 35.
  • the inlet hoses 34 lead the cool cooling liquid 4 from below to the heat exchanger 32, while the risers 35 up out of the heat exchangers drove the rising warm coolant 4 out.
  • the cooling liquid 4 cools off and passes through the side walls 33 back down.
  • the membrane 12 and thus the cooling liquid 4 extends over all electronic components and thus cools the entire electronics.
  • the boards of the power supply 1 and motherboard 2 are connected to the inner wall of the side walls 33, and waste heat of the boards can be dissipated through the wall into the cooling liquid 4.
  • the graphics card 3 could be used without problems for replacement with an original fan without fear of overheating of the dust and splash-proof interior or the graphics card.
  • the heat exchangers 22, also for the graphics card 3 can be used for different models, since fan cooling is generally subject to a standard. Exceptions here are more power supplies 1 and cheap motherboards 2, for example, have glued Northbridge cooling fins that may not be removed. In this example, some electronic components are cooled from two sides. On the one hand from the heat exchanger on the front of the board and the other on the board from the opposite back.
  • This double cooling is not just a simple doubling or completion.
  • Many electronic components for example capacitors, are electrically insulated on the inside and thus also thermally insulated. Cooling the outer skin of the electronic component must remove the waste heat through this insulation layer. In contrast, the solder joints on the board are electrically connected and thus without insulation layer. Ideally, cooling is achieved via the heat exchanger 22 from the outside and via the soldering points of the board from the inside.
  • FIG. 4 shows an expanded cooling system with a plurality of cooling systems from FIGS. 1 to 3 with an external cooling unit with a common extended cooling circuit of the electronic devices known from FIGS. 1 to 3 for transporting the waste heat outside.
  • the convection cooling of the computers 10, 20, 30 can deliver the heat to the atmosphere, but it can not prevent the heating of the room temperature, for example, in small server rooms.
  • Figure 4 shows only for this type of computer a new and simple computer-group cooling system with features such as reliability and emergency running properties, individually setting the cooling for every computer 10, 20, 30 and easy connection and disconnection of computers during operation.
  • the external cooling unit 40 consists in the simple case assumed here of a cooler 41, a reservoir 42 and a pump 43.
  • the inlet hoses 44 lead via the pump 43, the cool coolant 4 to the electronic devices such as the computer 10, 20 and 30 of the figures 1 to 3.
  • the introduced from below cooling liquid 4 reaches the electronic components and absorbs the waste heat.
  • the convection is supported in the electronic devices and remains in any case, even in case of failure of the external cooling unit 40, received.
  • the slowly flowing, ascending warm coolant 4 passes from the computers 10, 20 and 30 and runs without pressure, or has only the atmospheric pressure and the natural pressure of the liquid column, again via the return line 45 into the external cooling unit.
  • the connection valves 46 have the task of preventing unwanted return or leakage and are continuous only in the flow direction.
  • a throttle valve is additionally available, with the aid of which the amount of coolant can be adjusted. This amount can be visually perceived at the overflow. It is not about the amount of coolant for the electronic components 1, 5 and 6 in Figure 1 to 3, since there the waste heat controls the convection in a natural way, but by the total amount of the cooling liquid 4, in each computer 10, 20 and 30 is going through. This total amount of the cooling liquid 4 may be different due to different construction heights of the computers 10, 20 and 30 as well as different distances to the external cooling unit 40 in each computer 10, 20 and 30. The individual flow rate of the cooling liquid 4 for each computer 10, 20 and 30 should be set so that the convection is affected as little as possible, but the heated cooling liquid 4 is discharged to the external cooling unit 40.

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Abstract

In einem Kühlsystem für ein elektronisches Gerät (10, 20, 30), insbesondere einen Computer, mit mindestens einem wärmeabgebenden Bauteil (1, 5, 6) und einem Kühlkreislauf, in dem ein flüssiges Kühlmittel (4) über einen Wärmetauscher (12, 22, 32) zur Aufnahme der von dem mindestens einen Bauteil (1, 5, 6) abgegebenen Wärme und einen Kühler (11, 21, 31) zur Abgabe der Wärme an die Atmosphäre zirkuliert, wird die Zirkulation des Kühlmittels durch Konvektion angeregt.

Description

Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere ein Computer
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein elektronisches Gerät und ein elektronisches Gerät damit, insbesondere ein Computer.
Nach dem Stand der Technik sind heutige Kühlsysteme auf der Basis von Luftkühlung aufgebaut, die zur Verstärkung der Kühleffektivität mit Lüftern konstruiert sind. Um die
Lautstärke der Lüfter zu verringern und um eine bessere Zirkulation des Kühlmediums zu erreichen gibt es seit einigen Jahren Wasserkühlungssysteme.
Beispielsweise ist ein Wasserkühlungs-System, das ohne einen Lüfter für den Kühler auskommt, beschrieben in der Zeitschrift et „Leise dank Wasser oder Heatpipes", veröffentlicht am 20.10.2003, Ausgabe 22, Heise Zeitschriften Verlag, Hannover mit
Verweis auf www.xice.de. Dort wird ein Kühlsystem für ein elektronisches Gerät vorgestellt mit mindestens einem wärmeabgebenden Bauteil und einem Kühlkreislauf, in dem ein flüssiges Kühlmittel über einen Wärmetauscher zur Aufnahme der von mindestens einem Bauteil abgegebenen Wärme und einem Kühler zur Abgabe der Wärme an die Atmosphäre zirkuliert. Bei derartigen Kühlsystemen wird die Zirkulation des
Kühlmittels durch eine elektrisch angetriebene Pumpe angeregt.
Die bisherigen wassergekühlten Systeme haben den Nachteil, dass der technische
Aufwand sehr hoch ist. Die Pumpe darf nicht durch Luftblasen gestört werden, da sonst die Zirkulation zum Erliegen kommen und sogar die Pumpe zerstört werden könnte.
Dieser Umstand bringt wiederum mit sich, dass mit einem geschlossenen Drucksystem gearbeitet und ein Druckausgleichsgefaß benötigt wird, das auch als Luftabscheider dient.
Durchaus können diese Systeme mehrere elektronische Bauteile kühlen, da die Pumpe genügend Kapazität hat. Für mehrere elektronische Bauteile wäre ein kompliziertes
Regelwerk notwendig, um den Zirkulationsstrom auf die unterschiedliche Abwärme der
Bauteile einzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kühlsystem für ein elektronisches
Gerät bereitzustellen, welches geräuscharm und energiesparend ist und so die oben beschriebenen Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Kühlsystem mit den Merkmalen des
Patent-Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anregung der Zirkulation des Kühlmittels durch
Konvektion wird der Lärm und Energieverbrauch der Pumpe vermieden.
Dieses System hat weiterhin den Vorteil, dass die Abwärme der zu kühlenden Bauteile die
Zirkulation der Kühlflüssigkeit für jeden Wärmetauscher individuell bestimmt, ohne dass dafür zusätzliche Technik wie Pumpen, Druckbehälter, Wasser- bzw. Luftabscheider usw. zur Steuerung der Kühlung gebraucht wird. Die Konvektion fordert ein freies Auf- und
Absteigen der Kühlflüssigkeit, daher spielen Luftblasen keine Rolle, da diese ungehindert aufsteigen können. Damit kann das Kühlsystem offen und drucklos sein und entlastet die kühlflüssigkeitsführenden Bauteile bezüglich ihrer Druckfestigkeit.
Im Folgenden wird die Erfindung mit Beispielen anhand der Zeichnungen beschrieben, in denen
Figur 1 ein abgeschlossenes Kühlsystem mit einer Membran zwischen Kühlflüssigkeit und wärmeabgebenden Bauteilen darstellt;
Figur 2 ein abgeschlossenes Kühlsystem mit einem Kühler, der mit den Wärmetauschern über Schläuche verbunden ist, darstellt;
Figur 3 ein abgeschlossenes Kühlsystem mit einem Doppelwand-Gehäuse als Kühler, der mit den Wärmetauschern über Schläuche verbunden ist, zeigt; und
Figur 4 ein erweitertes Kühlsystem mit mehreren Kühlsystemen aus den Figuren 1 bis 3 mit einem gemeinsamen Kühlkreislauf zeigt.
Zur Vereinfachung handelt es sich in allen Beispielen um schematische Schnittzeichnungen, in denen die Kühlflüssigkeit als Schnittebene abstrahiert ist und um gleichartige zu kühlende Hardware. Diese Hardware ist ein Computer 10, 20, 30, der, wie im Handel üblich modular aufgebaut ist. Diese Personal Computer (PC's) sind durch Kombinationen von Modulen wie Grafikkarten, Prozessor, Arbeitsspeicher usw. sowie deren Austausch und Erweiterung gekennzeichnet. In den Beispielen werden drei besonders intensive Wärmequellen, die mindestens von der Kühlflüssigkeit 4 gekühlt werden sollten, angenommen, nämlich das Netzteil 1, der Prozessor (CPU) 5 auf dem Motherboard 2 und der Grafikkarten-Chip 6 auf der Grafϊkkarte 3. Figur 1 zeigt ein abgeschlossenes Kühlsystem mit einer Membrane zwischen Kühlflüssigkeit und wärme abgebenden Bauteilen. Der Computer 10 weist ein Gehäuse 11 auf, das bis zur Membran 12 mit Kühlflüssigkeit 4 gefüllt ist. Die Membran 12 verhindert eine Zerstörung der elektronischen Bauteile 1, 2, 3, 5 und 6 durch das Kühlmittel 4. Die Membrane 12 wird durch das Gewicht der Kühlflüssigkeit 4 an die elektronischen Bauteile 1, 2, 3, 5 und 6 im wesentlichen formgenau angedrückt, ohne einen Überdruck zu verwenden. Formgenau bedeutet hier, dass entsprechend der Flexibilität und Elastizität der Membrane 12 wesentliche Oberflächenteile der Bauteile 1, 2, 3, 5 und 6, aber nicht notwendigerweise alle Oberflächenteile der Bauteile an der Membrane 12 anliegen. Die Oberflächen von besonders heißen elektronischen Elementen der Bauteile 1, 2, 3, 5 und 6, können durch geeignete Metallrippen vergrößert werden und so den Wärmewiderstand der Membrane 12 ausgleichen. Damit ist eine optimale Wärmebrücke von den elektronischen Bauteilen 1, 2, 3, 5 und 6 über die Membrane 12 an die Kühlflüssigkeit 4 gegeben ohne Lüfter oder Pumpe zu verwenden. Im Betrieb wird die anfallende Abwärme insbesondere von der CPU 5, Grafikkarten-Chip 6 und dem Netzteil 1 an die Kühlflüssigkeit 4 abgegeben. Die erwärmte Kühlflüssigkeit 4 steigt nach oben und kühlt sich an dem Gehäuse 11 ab, das wiederum die Wärme an die Atmosphäre abgibt. Die kalte Kühlflüssigkeit 4 sinkt durch das geringere spezifische Gewicht gegenüber der erwärmten Kühlflüssigkeit 4 nach unten. Dieser Kreislauf der Konvektion verstärkt sich an den Stellen, an denen viel Wärme entsteht, wie in diesem Beispiel an den elektronischen Bauteilen CPU 5, dem Grafikkarten-Chip 6 und den elektronischen Bauteilen des Netzteils 1 , die weitestgehend von der Kühlflüssigkeit 4 umspült werden. Ebenfalls ist es unerheblich, ob und wie groß die Luftblase über der Kühlflüssigkeit 4 ist, da das System drucklos ist. Im Falle einer Luftblase kann die warme Kühlflüssigkeit 4 zwar durch die Luftblase schlechter die Wärme an das Gehäuse 11 nach oben abgeben, jedoch verbleiben die warmen Kühlflüssigkeits- Anteile 4 bis zu ihrer Abkühlung oben und die verbleibende Kühlung durch die Seitenwände reicht aus. Eine Überwachung 13 des Flüssigkeitsstandes hilft, die Wasser- und damit die Wärmesäule nicht unter Minimum fallen zu lassen. Gesalzenes Wasser hilft den Strahlungsmantel zu verstärken und die elektromagnetische Emission so weit ab zu leiten, dass das Gehäuse weitestgehend aus korrosionsbeständigem Material, wie zum Beispiel Plastik, gefertigt werden kann. Hierbei ermöglicht transparentes Material eine Sicht auf die Ästhetik der Elektronik. Ein Einfarben und Emulsionen des gesalzenen Wassers erlauben eine individuelle Gestaltung von durchsichtigen Gehäusen. Diese Bauform ist für Notebooks nur dann geeignet, wenn sich eine weitere Synergie zwischen Kühlmittel und Batterie findet. Eine Batterieflüssigkeit, die gleichzeitig das Kühlmittel ist, ermöglicht ein Zusammenfassen des Gewichts von Kühlung und Batterie bei eingesparten Lüftern.
Figur 2 zeigt ein abgeschlossenes Kühlsystem mit einem Kühler, der mit den Wärmetauschern über Schläuche verbunden ist. Der Computer 20 ist mit einem Kühler 21 und Wärmetauschern 22, 22', 22" über Schläuche 24 und 25 verbunden. Die Schläuche 24 und 25 verlaufen möglichst senkrecht, um die Konvektion zu fördern. Die Wärmetauscher 22, 22', 22" sind den Gegebenheiten der elektronischen Wärmequellen 1,5 und 6 technisch angepasst. Das Netzteil 1 besitzt mehrere Wärmequellen. Der Wärmetauscher 22 für das Netzteil 1 leitet über eine Membran oder eine Versiegelungsmasse wie zum Beispiel Kunstharz die Wärme an die Kühlflüssigkeit 4 weiter nach dem gleichen Prinzip wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Wärmetauscher 22' für die CPU 5 und 22" für den Grafikkarten-Chip 6 sind unterschiedlich groß, da sie unterschiedlich Wärme abfuhren müssen. Da die Konvektionskühlung keine Regelwerkzeuge im laufenden Betrieb kennt, müssen alle flüssigkeitsführenden Bauteile über die statische Größe eine Anpassung von Zirkulationsmenge und Geschwindigkeit der Kühlflüssigkeit 4 vorgeben.
Der Kühler 21 bestimmt durch die Fläche die Wärmeabgabe an die Atmosphäre und damit die Konvektionsgeschwindigkeit der absteigenden Strömung. Die abgekühlte Kühlflüssigkeit 4 sinkt durch das geringere spezifische Gewicht durch den Kühler 21 nach unten und erreicht über die Zulaufschläuche 24 die Wärmetauscher. Die Kühlflüssigkeit 4 dehnt sich in den Wärmetauschern 22 bei der Aufnahme der Abwärme aus und steigt nach oben in die Steigleitungen 25 zum Kühler 21, um dort wieder abgekühlt zu werden. Bei Verwendung von schnellen PC-Bauteilen ist es notwendig, weitere Wärmetauscher, zum Beispiel für den Arbeitsspeicher, zu verwenden. Heiße elektronische Bauteile auf dem Motherboard 2 wie die Northbridge sollten über weitere Wärmetauscher gekühlt werden. Transistoren, Kondensatoren usw. auf dem Motherboard 2 könnten Wärmetauscher (ähnlich wie in Figur 1) mit einer Membrane in Form eines flexiblen Schlauchs aufweisen. Das Motherboard 2 kann auch von der Rückseite gekühlt werden. Ist dieser Wärmetauscher, wie in Figur 3 als Doppelwand, gleichzeitig auch ein Kühler, so können über diesen zweiten Kühler ebenfalls Wärmetauscher angeschlossen werden. Das wäre nicht nur eine bauliche Erleichterung bezüglich Reparatur und Erweiterung des Computers, sondern erlaubt auch eine Temperatur- und Lastverteilung. Figur 3 zeigt ein abgeschlossenes Kühlsystem mit einem Doppelwand-Gehäuse als Kühler, der mit den Wärmetauschern über Schläuche verbunden ist. Der Computer 30 arbeitet mit einem Doppelwand-Gehäuse 31 als Kühler, der mit den Wärmetauschern 32 über Schläuche 34 und 35 verbunden ist. Die Zulauf-Schläuche 34 führen die kühle Kühlflüssigkeit 4 von unten an die Wärmetauscher 32 heran, während die Steigleitungen 35 nach oben aus den Wärmetauschern die aufsteigende warme Kühlflüssigkeit 4 heraus fuhren. Im doppelwandigen Gehäuse 31 kühlt sich die Kühlflüssigkeit 4 ab und gelangt über die Seiten wände 33 wieder nach unten. Wie im Beispiel gemäß Figur 1 werden auch elektronische Bauteile gekühlt, die nicht unbedingt gekühlt werden müssten. Im Beispiel gemäß Figur 1 zieht sich die Membrane 12 und damit die Kühlflüssigkeit 4 über alle elektronischen Bauteile und kühlt damit die gesamte Elektronik. Bei dem doppelwandigen Gehäuse 31 sind die Platinen von Netzteil 1 und Motherboard 2 mit der Innenwand der Seitenwände 33 verbunden und Abwärme der Platinen kann durch die Wand in die Kühlflüssigkeit 4 abgeführt werden. Umgekehrt bedeutet es, dass jedes Bauteil, das mit dem Gehäuse in Verbindung steht, gekühlt wird, und da die meisten elektronischen Bauteile selbst wärmeleitend sind, wird der Innenraum des Computers 30 gekühlt. Aus diesem Grund könnte ohne Probleme zum Beispiel die Grafikkarte 3 beim Austausch mit einem Original-Lüfter verwendet werden, ohne eine Überhitzung des staub- und spritzwasserdichten Innenraums oder der Grafikkarte zu befurchten. Prinzipiell sind die Wärmetauscher 22, auch für die Grafikkarte 3, für verschiedene Modelle verwendbar, da die Lüfterkühlung im Allgemeinen einer Norm unterliegt. Ausnahmen bilden hier eher Netzteile 1 und billige Motherboards 2, die zum Beispiel aufgeklebte Northbridge-Kühlrippen haben, die sich unter Umständen nicht entfernen lassen. In diesem Beispiel werden einige elektronische Bauteile von zwei Seiten gekühlt. Zum einen von dem Wärmetauscher auf der Frontseite der Platine und zum anderen über die Platine von der gegenüberliegenden Rückseite. Diese doppelte Kühlung ist nicht nur als einfache Verdoppelung oder Ergänzung zu verstehen. Viele elektronische Bauteile, zum Beispiel Kondensatoren, sind innen elektrisch und damit auch wärmetechnisch isoliert. Eine Kühlung der Außenhaut des elektronischen Bauteils muss die Abwärme durch diese Isolationsschicht entziehen. Im Gegensatz dazu sind die Lötstellen auf der Platine elektrisch und damit ohne Isolationsschicht verbunden. Im Idealfall wird so eine Kühlung über die Wärmetauscher 22 von außen und über die Lötpunkte der Platine von innen erreicht.
Das gilt auch für die CPU 5, obwohl der Montagesockel der CPU 5 auf dem Motherboard 2 eine Verlängerung der Leitungswege bedeutet.
Figur 4 zeigt ein erweitertes Kühlsystem mit mehreren Kühlsystemen aus den Figuren 1 bis 3 mit einem externen Kühlaggregat mit einem gemeinsamen erweiterten Kühlkreislauf der aus den Figuren 1 bis 3 bekannten elektronischen Geräte, zum Transport der Abwärme nach draußen. Die Konvektionskühlung der Computer 10, 20, 30 kann zwar die Wärme an die Atmosphäre abgeben, sie kann aber nicht das Aufheizen der Raumtemperatur zum Beispiel in kleinen Serverräumen verhindern. Figur 4 zeigt nur für diese Art Computer ein neues und einfaches Computer-Gruppen-Kühlsystem mit Merkmalen wie Ausfallsicherheit und Notlaufeigenschaften, individuelles Einstellen der Kühlung für jeden Computer 10, 20, 30 und einfaches An- und Abkoppeln von Computern im laufenden Betrieb.
Das externe Kühlaggregat 40 besteht im einfachen hier angenommenen Fall aus einem Kühler 41 , einem Vorratsbehälter 42 und einer Pumpe 43. Die Zulaufschläuche 44 führen über die Pumpe 43 die kühle Kühlflüssigkeit 4 zu den elektronischen Geräten wie die Computer 10, 20 und 30 aus den Figuren 1 bis 3. Die von unten eingeführte Kühlflüssigkeit 4 gelangt zu den elektronischen Bauteilen und nimmt die Abwärme auf. Dabei wird die Konvektion in den elektronischen Geräten unterstützt und bleibt in jedem Fall, auch bei Ausfall des externen Kühlaggregats 40, erhalten. Die langsam fließende, aufsteigend warme Kühlflüssigkeit 4 läuft aus den Computern 10, 20 und 30 über und läuft drucklos, bzw. hat nur den atmosphärischen Druck und den natürlichen Druck der Flüssigkeits-Säule, wieder über die Rücklaufleitung 45 in das externe Kühlaggregat. Die Anschlussventile 46 haben die Aufgabe, ungewollten Rücklauf oder ein Auslaufen zu verhindern und sind nur in Flussrichtung durchgängig. Zum Anderen verhindern sie, dass beim Abkoppeln der elektronischen Geräte Kühlflüssigkeit 4 ausläuft, weder aus den Computern 10, 20 und 30 noch aus dem externen Kühlaggregat 40. Damit ist garantiert, dass die Konvektionskühlung immer erhalten bleibt, auch beim An- und Abkoppeln im laufenden Betrieb. Kleinere Verunreinigungen und Luftblasen, die beim An- oder Abkoppeln in das Kühlsystem gelangen, führen zu keinen Störungen, da die Luftblasen ungehindert aufsteigen und Verschmutzungen nach unten absacken können. Das freie Auf- und Absteigen fordert die Konvektionskühlung, die hier eine positive Synergie bietet.
In dem Ventil 46 der Zulaufleitungen ist zusätzlich ein Drosselventil vorhanden, mit dessen Hilfe die Kühlflüssigkeitsmenge angepasst werden kann. Diese Menge kann am Überlauf visuell wahrgenommen werden. Es geht dabei nicht um die Kühlflüssigkeitsmenge für die elektronischen Bauteile 1, 5 und 6 in Figur 1 bis 3, da dort die Abwärme die Konvektion auf natürliche Art steuert, sondern um die Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit 4, die in jedem Computer 10, 20 und 30 durchlaufen wird. Diese Gesamtmenge der Kühlflüssigkeit 4 kann durch unterschiedliche Aufbauhöhen der Computer 10, 20 und 30 sowie durch unterschiedliche Entfernungen zum externen Kühlaggregat 40 in jedem Computer 10, 20 und 30 unterschiedlich sein. Die individuelle Durchlaufgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit 4 für jeden Computer 10, 20 und 30 soll so eingestellt werden, dass die Konvektion so wenig wie möglich beeinträchtigt wird, aber die erwärmte Kühlflüssigkeit 4 zum externen Kühlaggregat 40 abgeführt wird.

Claims

Ansprüche
1. Kühlsystem für ein elektronisches Gerät (10, 20, 30) mit mindestens einem wärmeabgebenden Bauteil (1, 5, 6) und einem Kühlkreislauf, in dem ein flüssiges Kühlmittel (4) über einen Wärmetauscher (12, 22, 32) zur Aufi ahme der von dem mindestens einen Bauteil (1, 5, 6) abgegebenen Wärme und einen Kühler (11, 21, 31) zur Abgabe der Wärme an die Atmosphäre zirkuliert, dadurch gekennzeichnet, dass die Zirkulation des Kühlmittels (4) durch Konvektion angeregt wird.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem keine extern angetriebene Pumpe aufweist.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher eine Membran (12) aufweist, deren eine Seite im Kontakt mit dem mindestens einen wärmeabgebenden Bauteil (1, 5, 6) ist, und deren andere Seite in Kontakt mit dem Kühlmittel (4) ist.
4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Membran (12) durch das Eigengewicht des Kühlmittels (4) formgenau an das mindestens eine wärmeabgebende Bauteil (1, 5, 6) anpasst.
5. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (21) einen Teil einer Außenwand des Gehäuses bildet.
6. Kühlsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler einen Teil einer doppelwandigen Außenwand (31) des Gehäuses bildet.
7. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler außerhalb der Außenwand des elektronischen Geräts angeordnet ist.
8. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Kühlmittel (4) führende Bauteile im Wesentlichen senkrecht durchströmt werden.
9. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (4) unter Umgebungsdruck steht.
10. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlsystem eine Vorrichtung (13) zur Überwachung des Flüssigkeitsstands aufweist.
11. Erweitertes Kühlsystem für ein elektronisches Gerät mit mindestens einem Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Kühlsystem mit einem externen Aggregat (40) verbunden ist, wobei Kühlmittel (4) derart zwischen dem Kühlsystem und Aggregat (40) ausgetauscht wird, dass die Konvektion in jedem Kühlsystem erhalten bleibt.
12. Elektronisches Gerät mit einem Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 - 10.
13. Elektronisches Gerät nach Anspruch 12, wobei das elektronische Gerät ein Computer ist.
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