WO2011141272A1 - Kühlvorrichtung für elektrische geräte - Google Patents

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WO2011141272A1
WO2011141272A1 PCT/EP2011/056013 EP2011056013W WO2011141272A1 WO 2011141272 A1 WO2011141272 A1 WO 2011141272A1 EP 2011056013 W EP2011056013 W EP 2011056013W WO 2011141272 A1 WO2011141272 A1 WO 2011141272A1
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cooling
cooling arrangement
air
air supply
components
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PCT/EP2011/056013
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Inventor
Daniel Ullmann
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Szasz, Daniela Claudia
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    • G06F1/203—Cooling means for portable computers, e.g. for laptops
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
    • H05K7/20145—Means for directing air flow, e.g. ducts, deflectors, plenum or guides

Definitions

  • the present invention relates to a cooling arrangement for electrical components of an electrical device, in particular ⁇ a computer.
  • DE-A-44 45 818 describes a computer housing for use in industry.
  • the computer housing with an inlet and an outlet for cooling air and with a Means for circulating the cooling air is divided into a first chamber and one of these opposite hermetically separated second chamber.
  • a cooling unit is arranged in the computer case.
  • an air flow is ever circulated, wherein both air streams are hermetically separated from each other.
  • the first air flow is circulated in a closed circuit and cooled at a heat exchanger of the cooling unit.
  • the second air ⁇ current is at a second heat exchanger of the refrigeration unit which is located in the second chamber, conducted past and flows through the outlet into the environment.
  • DE 693 07 753 T2 describes a nozzle cooling device for electronic assemblies and computers.
  • This invention relates to a cooling assembly for electronic assemblies suitable for satisfactory cooling of printed electronic circuit boards for mounting in a frame of an electronic assembly.
  • This arrangement for cooling a arranged in a housing electrical module has at least one in each case an air inlet of the housing at ⁇ parent filter for at least one filtering of at least dirt particles from inflowing cooling air for cooling the electrical module and at least one cooling ⁇ means for establishing a flow of air in the housing and for leading out the filtered, heated due to a flow and / or flow around the assembly cooling air from at least one exhaust outlet from the housing.
  • He ⁇ means of a differential pressure value from a respective upstream and downstream of the filter certain pressure of the ambient atmosphere of the ascertained for comparing Differential pressure value provided with a predetermined differential pressure value as well as for outputting a signal at a Ü over or falling below the predetermined differential pressure value.
  • DE-A 10 2004 011 202 describes a generic ⁇ contemporary cooling arrangement for electrical components of an electrical device. However, in this case the a ⁇ individual components will not be set individually supplied with the cooling medium.
  • Other genericdeanordnun ⁇ conditions are, for example, from US-A 5559673, US-B
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a cooling arrangement for cooling of electrical components in an electrical equipment available, which in combination with dust filters cool air passes to where most of the waste heat is generated.
  • the present invention is a cooling arrangement for electrical components of an electrical device, comprising a cooling device and an electrical Apparatus, in particular a computer, with electrical components to be cooled by the cooling device, the latter having at least two moveably arranged air guide arms which can be aligned with the electrical components to be cooled
  • a cooling arrangement which further comprises a movably arranged air supply channel. Furthermore, a cooling arrangement is preferred in which the
  • Air guide arms and / or the air supply channel in the Län ⁇ ge are variable.
  • a cooling arrangement is particularly preferred in which the air supply channel can be closed.
  • a cooling arrangement which has at least a high-power fan, centrifugal blower, axial fan, Turbi ⁇ nengebläse or high pressure wind turbine is.
  • a cooling arrangement which has closeable inlet side and / or output-side dust filter ⁇ is.
  • a cooling arrangement consisting of an air supply arm for processor cooling, an air supply arm for graphics card cooling and an air supply duct.
  • a cooling arrangement which consists of an upper arm Netzêtkühlung, a Wegarm- processor cooling and a forearm graphics card cooling.
  • a cooling arrangement is preferred, which has a
  • Fan a particulate filter, a high performance Includes fan, a filter termination bracket and a motor.
  • a cooling arrangement in which the fine dust filter is arranged in the closed or open chamber system with a compressor.
  • a cooling arrangement which has an adjustable wing module.
  • the wing module advantageously has adjustable wings, by means of which the amount of air in the respective air guide arms is adjustable.
  • a cooling arrangement which is 90% a finished cast version consisting of conventional plastic plastics for use as a computer system component.
  • finished cast version in the sense of the invention is understood that the air ducts are already introduced in the manufacture of the housing components. This is particularly advantageous in laptop cases.
  • a cooling arrangement which furthermore has at least one exhaust air outlet which is arranged on an edge or in the vicinity of an edge and / or on a side surface in the housing. It is preferred that the exhaust outlet is provided with a fine dust filter.
  • cooling arrangement With the cooling arrangement according to the invention, cool air is directed to where it is needed by means of a special swivel arm technology in combination with dust filters.
  • a turbine blower which blows the air on individual components and cooling fins, instead of lying directly on them. This allows the system to direct the blower at the parts that generate the most heat, such as graphics cards in PCs. Due to the dust filter system In addition, particles no longer enter the interior or block cooling fins. Particulate defects are also prevented. Overheating by dust is therefore almost impossible.
  • the cooling arrangement according to the invention is energy-saving, quiet and clean.
  • the present invention relates to a ver ⁇ improved cooling arrangement for cooling electrical assemblies that are satisfactory adjustable for a local cooling, and a housing in which the cooling arrangement is mounted.
  • the cooling arrangement additionally has a movably arranged air supply channel. Like the air supply arms, this air supply channel is variable in length.
  • Modifiable in length in the sense of the invention means that it can be folded ent ⁇ from a fully inserted condition of minimum length in egg ⁇ NEN fully extended state of maximum length due to a telescopic or faltenbalgarti- gene training, the arm in question, or channel.
  • length changeable according to the invention also means that according to the principle of a connector parts of the arm or channel elements forming structure can be removed from the arm or channel to shorten this or can be used in this to extend it .
  • the inventive feature of the movable arrangement of the ventilation arms and the air supply channel and the feature of variability in length allow the cooling arrangement according to the invention can be adapted to a variety of küh ⁇ loin systems and components. This adaptation can be considered both in terms of the differences Liehe spatial arrangement of the components to be ventilated as well as in relation to their distance from each other.
  • the cooling arrangement according to the invention can be adapted by increasing the number of ventilation arms of two Lüf ⁇ tung poor, for example, three ventilation arms targeted to an increased cooling requirement.
  • one of the ventilation arms can be aligned with the processor and the other with the graphics card and / or drive.
  • the present cooling arrangement can also be configured such that the ventilation arms are rotatable to each other ⁇ . The same applies to the supply air duct.
  • the cooling device can be even better adapted to the spatial conditions of the e- lektrischen device to be cooled.
  • cooling arrangement according to the invention can also be adapted to different conditions in the environment of the devices to be cooled and in the use of the devices.
  • the air When operating the device to be cooled, the air is drawn from the surroundings of the device.
  • the Gezzau ⁇ sen openings through which an air inlet can take place.
  • such openings are generally found on the underside of the device.
  • Laptops are often installed outdoors, for example on a sandy surface like a meadow and turns ver ⁇ . In this case, when sucking in air through the openings on the bottom of the unit, sand and other debris can enter the unit in much greater quantities than when operating indoors.
  • the cooling arrangement according to the invention comprises closure means to prevent the suction of air through the openings located at the bottom of the device.
  • the cooling arrangement has the above-mentioned air supply channel, which opens up a further way of supplying air. This channel can be aligned with any other openings in the unit's enclosure and allow air to enter the system from there. With respect to the above examples, this means that the air is not drawn directly from the sandy surface and also the Abde- CKEN the air vents on the underside does not have inevitably ⁇ fig lead to reduced air supply.
  • a fan assembly can be used, which includes both a fan and a fan and which optionally continue with a
  • Dust filter is equipped.
  • a lever system can then be the fan assembly in thedeanord- move or remove from the cooling arrangement.
  • the invention will be explained in more detail with reference to Figures 1 to 16.
  • Figure 1 shows the cooling arrangement 1 with the upper arm network equipment cooling 2, the central arm-Processor cooling 3 and the forearm graphics card cooling 4 arranged 30 in a housing Shown are also the Abluftaus ⁇ passage openings 27 at an edge or in the front of the case.
  • the exhaust air outlet openings may advantageously be provided with a fine dust filter (not shown).
  • suitable hoses or channels can be used.
  • FIG 2 shows in three partial views, a), b) and c), the cooling arrangement, which is aligned with the ventilation arms 2, 3 and 4 to the individual components to be cooled, such as power supply 5, processor 6 and graphics card 7 in the cooling system.
  • Figure 3 shows the cooling device, wherein the individual components to be cooled, such as power supply 5, processor 6 and graphics card 7 in the cooling system.
  • Air outlets or nozzles such as power supply cooling 8, graphics card cooling 9 and processor cooling 10, are adapted to the respective needs.
  • the air quantities to achieve the respective components to be cooled can be previously determined.
  • the formation of the respective nozzles leads to the optimization of the cooling effect. Since the air guide arms are arranged movable, an exact direction out ⁇ is possible. For heavily installed systems or components that are concealed, the air flow low-profile as hoses or other highly flexible air ⁇ guide elements be designed.
  • FIG. 4 shows the air outlet for the processor cooling 10 in more detail.
  • a kontrol ⁇ lierter and compressed air shear stream 11 is generated, which is provided specifically for the processor cooling 10 on the air guide arm 3.
  • the fresh air is not only compressed in each individual chamber, but also pressed through it under normal fan power. Even with weak fan performance, effective cooling is thus ensured.
  • FIG. 5 shows the cooling device 1 and the air guiding arms 2, 3 and 4 arranged thereon. Furthermore, a ver ⁇ adjustable wing module 15 is shown, which is arranged in the interior of the cooling device. By corre sponding ⁇ alignment of the wings, the amount of air in the respective air guide arms 2, 3 and 4 is adjustable. A ratio of airflow rates suitable for most computer systems is as follows: 40% for power supply cooling, 50% for processor cooling, and 10% for graphics card cooling. By means of the adjustable wings 15, the percentage presetting of the air flow permeability can be changed. In the further figures of Figure 5, the air outlet openings 9 are shown for the graphics card and 10 for the processor.
  • FIG. 6 shows the cooling device 1 of the side facing the components to be cooled.
  • an adjustable wing module 15 and the movable air guide arms with the respective air outlet openings 8, 9 and 10 are shown.
  • FIG. 7 shows the individual components of the cooling device 1, such as fan 16, high-performance fan 17, Fine dust filter 18, filter end holder 19 and motor 20.
  • the sequential arrangement of a fan 16 and a high-performance fan 17 may be advantageous to supply the high-performance fan 17 sufficient supply air can, so that the high-performance fan overcome the resistance of the dust filter 18 at its increasing Bela ⁇ tion can and so still sufficient cooling is ge pressrleitstet.
  • Figure 8 shows various views of a Feinstaubfil ⁇ ters 18 and fine dust particle filter. It is demountable ⁇ bar and suitable for cleaning for reuse.
  • FIG. 9 shows the dust chamber system 22, which makes it possible to clean the filter.
  • the compressor 23 allows the air to be trapped and held in the module.
  • the underside of the compressor 23 also serves as a dust collector for ejection through the chambers.
  • the dust collector and the filter end holder 19 serve to surround the filter end plate.
  • FIG. 10 shows the arrangement of the compressor 23 in detail . It allows the cooperation of both fans with different orientations, resulting in a compressed air thrust through the filter component.
  • the compression is essentially a Lustleitvorraum which the Staubhuntsys ⁇ tem partially covers in the form of a ring.
  • FIG. 11 shows the filter components with filter holder 19 and motor mount 26. All versions are fine dustproof protected by screwing and rubber seals.
  • FIG. 12 shows the arrangement of a cooling device on a notebook.
  • the air supply channel 21 is connected to a corresponding chende opening of the housing 30 of the notebook is connected ⁇ sen. If necessary, this air supply duct can be closed in order to adapt the air flow to the external conditions.
  • FIG 13 shows the cooling device of Figure 12 in a plan view on its side facing the motherboard Note ⁇ books.
  • the air outlets 9, 10 are with ⁇ means of the air guide arms 3, 4 directly facing CK- the components on the.
  • fans, fans or filters are arranged inside the cooling device. This entire arrangement can be inserted into the cooling device by means of the locking lever 28 and can also be withdrawn from the device by means of the locking lever 28 in order, for example, to change filters or to replace the fan motor.
  • Figure 14 shows the cooling device of Figure 13 from the opposite side. It can be seen that the fan 16 is arranged in the housing of the cooling device.
  • FIG. 15 shows the fan from FIG. 14 in detail.
  • the fan may advantageously be a combination of a fan and a high-performance fan 17 and form an assembly 31.
  • the Ventila ⁇ tor and the blades form both suction and draft flows, whereby an effective ventilation is ensured.
  • the air outlet side of the fan is then surrounded by a fine dust filter 18, so that the blown air contains no particles.
  • FIG. 16 now shows a suitable blade system which consists of the fan blades 16 and the blades of the high-performance blower 17.
  • Such an Order has the advantage that these taltet very compact sections ⁇ and is therefore particularly suitable for notebooks.
  • a further advantage of the design of the fan system according to FIGS. 15 and 16 is that the fan is very compact and can be used as an assembly 31 in the housing of the cooling device. This results in the possibility of the fan assembly to arrange a total of movable in the housing. Thus, it is possible to raise or lower the entire assembly 31 by means of the shutter lever 28 to thereby select the intake air passage, as described above. By means of the locking lever 28 can be seen, the VENTILA ⁇ torbaulitis from the cooling device to clean or to repair.
  • the internal ventilation with air guide arms of the invention the conventional fan is now superfluous.
  • the system according to the invention extracts the air externally, filters it and presses it with sufficient pressure on the important components. Due to the pulling and pushing power of fans, which are omitted in this case, the heat build-up is completely prevented.
  • the invention operates the thrust internally and the traction externally, outside the system. This prevents the spread of heat.
  • the ventilation system is designed so that it absorbs warm air without damage during commissioning. During decommissioning, a fine dust fabric protects the exhaust air system from the recirculated air.
  • the system according to the invention is connected by default to the heat regulation of the power adapter on the computer and gives when switching on the computer from a previously turned ⁇ off cooling. This will overheat the Power supply to the computer prevented.
  • the processor is also connected to the cooling device and determines the further instructions for cooling after power up. Upon notification of the processors, the system releases more fresh air, which affects all aligned components.
  • the high-performance fan can press this congestion through the filter components, without losing air due to pressure drop (leaks).
  • the cooling arrangement according to the invention thus serves the effek ⁇ tive cooling of components that release heat.
  • the sucked air is cleaned, so that no
  • Particles of dirt and dust can into the interior of the housing ge ⁇ long. Serve this purpose, a number of filters that can be easily replaced and / or cleaned according to the invention, without causing business interruptions.
  • the articles of the present invention are for cooling electrical equipment and / or components as well as computer processors. Such devices to be cooled
  • cooling arrangement according to the invention can also be applied to other systems to be cooled.
  • further air guide arms can be connected to the blower, if, for example, further heat-releasing construction ⁇ parts are present, for example, in dual-processor calculators.
  • execution ⁇ embodiments of the invention are intended to be detected.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung zur Kühlung von elektrischen Komponenten eines elektrischen Gerätes, aufweisend eine Kühlvorrichtung und ein elektrisches Gerät, insbesondere Computer, mit von der Kühlvorrichtung zu kühlenden Komponenten. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung besteht aus einem schwenkbaren, mindestens zweiarmigen Kühlungsgehäuse in Kombination mit Staubfiltern, sowie integriertem Turbinengebläse und Hochdruckwindrad.

Description

Kühlvorrichtung für elektrische Geräte
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für elektrische Komponenten eines elektrischen Gerätes, ins¬ besondere eines Computers.
Elektrische Geräte und deren Bauteile und Komponenten, insbesondere Computerprozessoren in Computern, arbeiten sehr wärmeintensiv. Ohne aktive oder passive Kühlung würden diese Bauteile schnell überhitzen und einen Defekt auslösen, der im schlimmsten Falle sogar einen Brand zur Folge hat. Im Laufe der Zeit kommt es aufgrund elektro¬ magnetischer Anziehungskraft und besonders durch Lüfter, die im Inneren solcher Geräte arbeiten, zu einer Kontaminierung des Geräteinneren durch Staub, Zigarettenqualm, Haare, Insekten und andere Partikel. Es bildet sich eine feine Staubschicht über Platinen und Leiterplatten. Diese Staubschicht und andere Partikel führen auf Dauer dazu, dass die Abwärme im Geräteinneren nicht mehr richtig ab¬ gegeben werden kann und es von Zeit zu Zeit zur Überhit¬ zung einzelner Bauteile und somit beispielsweise beim PC zu Systemabstürzen kommen kann. Ein weiteres Problem ergibt sich, wenn sich entsprechende Fremdkörper wie Haare auf Leiterbahnen festsetzen und Kurzschlüsse erzeugen, die das gesamte Gerät in Mitleidenschaft ziehen und zum Totalausfall und Defekt führen können.
Zur staubfreien bzw. staubgeschützten Kühlung von elekt- rischen Geräten und Computern gibt es im Stand der Technik bereits eine Reihe von vorgeschlagenen technischen Lösungen .
Die DE-A-44 45 818 beschreibt ein Computergehäuse für den Einsatz in der Industrie. Das Computergehäuse mit einem Einlass und einem Auslass für Kühlluft sowie mit einer Einrichtung zur Umwälzung der Kühlluft ist in eine erste Kammer und eine dieser gegenüber hermetisch abgetrennte zweite Kammer unterteilt. Im Computergehäuse ist ein Kühlaggregat angeordnet. In beiden Kammern wird je ein Luftstrom umgewälzt, wobei beide Luftströme hermetisch voneinander abgetrennt sind. Der erste Luftstrom wird in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt und an einem Wärmetauscher des Kühlaggregates gekühlt. Der zweite Luft¬ strom wird an einem zweiten Wärmetauscher des Kühlaggregates, der sich in der zweiten Kammer befindet, vorbeigeleitet und strömt über den Auslass in die Umgebung ab.
In der DE 693 07 753 T2 wird eine Düsen-Kühlungsvorrichtung für elektronische Baugruppen und Computer beschrieben. Diese Erfindung betrifft eine Kühlanordnung für elektronische Baugruppen, die zu einer zufrieden stellenden Kühlung gedruckter elektronischer Leiterplatten zur Montage in einem Rahmen einer elektronischen Baugruppe geeignet ist.
In der DE-A-10 2004 041 387 wiederum wird eine Anordnung zum Kühlen von elektronischen Baugruppen in einem Gehäuse beschrieben. Diese Anordnung zum Kühlen einer in einem Gehäuse angeordneten elektrischen Baugruppe weist zumindest einen in jeweils einem Lufteinlass des Gehäuses an¬ geordneten Filter für zumindest eine Filterung von zumindest Schmutzpartikeln aus einströmender Kühlluft zum Kühlen der elektrischen Baugruppe sowie zumindest eine Kühl¬ einrichtung zum Aufbauen einer Luftströmung in dem Gehäuse und zum Herausführen der gefilterten, aufgrund eines Durch- und/oder Umströmens der Baugruppe erwärmten Kühlluft aus zumindest einem Abluftauslass aus dem Gehäuse auf. Kennzeichnend ist zumindest eine Einrichtung zum Er¬ mitteln eines Differenzdruckwertes aus jeweils einem stromauf- und stromabwärts des Filters bestimmten Druck der Umgebungsatmosphäre, zum Vergleichen des ermittelten Differenzdruckwertes mit einem vorgegebenen Differenzdruckwert sowie zum Ausgeben eines Signals bei einem Ü- ber- oder Unterschreiten des vorgegebenen Differenzdruckwertes vorgesehen.
Weiterhin beschreibt DE-A 10 2004 011 202 eine gattungs¬ gemäße Kühlanordnung für elektrische Komponenten eines elektrischen Geräts. Allerdings werden hierbei die ein¬ zelnen Komponenten nicht individuell einstellbar mit dem Kühlmedium versorgt. Weitere gattungsgemäße Kühlanordnun¬ gen sind beispielsweise aus der US-A 5559673, US-B
6280318, US-B 6567267 oder der US-A 2006/0061966 bekannt.
Alle angebotenen technischen Lösungen des Stands der Technik haben jedoch den Nachteil, dass sie aufgrund von Fremdkörperablagerungen auf den wichtigsten Komponenten der elektrischen Geräte keine ausreichende Kühlung der Komponenten gewährleisten. Die Komponenten überhitzen, Ventilatoren überlagern sich hochtourig in der Laufleis- tung, die Leistungen sinken, Daten gehen verloren, bis hin zum totalen Systemausfall.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kühlanordnung zur Kühlung von elektrischen Komponenten in einem elektrischen Geräten zur Verfügung zu stellen, die in Kombination mit Staubfiltern kühle Luft dorthin leitet, wo die meiste Abwärme erzeugt wird.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kühlvorrich- tung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vor¬ teilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Kühlanord- nung für elektrische Komponenten eines elektrischen Gerätes, aufweisend eine Kühlvorrichtung und ein elektrisches Gerät, insbesondere Computer, mit von der Kühlvorrichtung zu kühlenden elektrischen Komponenten, wobei diese mindestens zwei beweglich angeordnete Luftführungsarme auf¬ weist, welche auf die zu kühlenden elektrischen Komponen- ten ausrichtbar sind
Bevorzugt ist eine Kühlanordnung, die weiterhin einen beweglich angeordneten Luftzufuhrkanal aufweist. Bevorzugt ist ferner eine Kühlanordnung, bei der die
Luftführungsarme und/oder der Luftzufuhrkanal in der Län¬ ge veränderbar sind.
Weiterhin ist eine Kühlanordnung besonders bevorzugt, bei der der Luftzufuhrkanal verschließbar ist.
Bevorzugt ist eine Kühlanordnung, welche mindestens ein Hochleistungsgebläse, Radialgebläse, Axialgebläse, Turbi¬ nengebläse oder Hochdruckwindrad aufweist.
Bevorzugt ist eine Kühlanordnung, welche verschließbare eingangsseitige und/oder ausgangsseitige Staubfilter auf¬ weist. Besonders bevorzugt ist eine Kühlanordnung, welche aus einem Luftzuführungsarm zur Prozessorkühlung, einem Luftzuführungsarm zur Grafikkartenkühlung und einem Luftzufuhrkanal besteht. Besonders bevorzugt ist auch eine Kühlanordnung, welche aus einer Oberarm-Netzgerätkühlung, einer Mittelarm- Prozessorkühlung und einer Unterarm-Grafikkartenkühlung besteht . Bevorzugt ist ferner eine Kühlanordnung, welche einen
Ventilator, einen Feinstaubfilter, einen Hochleistungs- Ventilator, eine Filterabschlusshalterung und einen Motor enthält .
Bevorzugt ist ferner eine Kühlanordnung, in welcher der Feinstaubfilter im geschlossenen oder offenen Kammersystem mit einem Komprimierer angeordnet ist.
Bevorzugt ist auch eine Kühlanordnung, welche ein verstellbares Flügelmodul aufweist. Das Flügelmodul weist vorteilhafterweise verstellbare Flügel auf, mittels deren die Luftmenge in den jeweiligen Luftführungsarmen einstellbar ist.
Bevorzugt ist eine Kühlanordnung, welche zu 90% eine Fer- tiggussversion, bestehend aus herkömmlichen Plastikkunststoffen, zur Verwendung als Computersystemkomponente, darstellt. Unter Fertiggussversion im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass die Luftführungskanäle bereits bei der Fertigung der Gehäusebauteile eingebracht werden. Dies ist insbesondere bei Laptopgehäusen vorteilhaft.
Bevorzugt ist eine Kühlanordnung, welche weiterhin mindestens einen Abluftauslass , der an einer Kante oder in der Nähe einer Kante und/oder an einer Seitenfläche im Gehäuse angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei, dass der Abluftauslass mit einem Feinstaubfilter versehen ist.
Mit der erfindungsgemäßen Kühlanordnung wird durch eine besondere Schwenkarmtechnik in Kombination mit Staubfil- tern kühle Luft dorthin geleitet, wo sie benötigt wird. Große Besonderheit ist, dass es sich um ein Turbinen- Gebläse handelt, welches die Luft auf einzelne Bauteile und Kühlrippen bläst, statt direkt auf ihnen aufzuliegen. Das erlaubt dem System, das Gebläse auf die Teile zu richten, die am meisten Abwärme erzeugen, beispielsweise Grafikkarten in PCs. Augrund des Staubfiltersystems kön- nen zudem keine Partikel mehr in das Innere gelangen oder Kühlrippen verstopfen. Durch Partikel verursachte Defekte werden ebenfalls verhindert. Eine Überhitzung durch Staub ist somit nahezu ausgeschlossen. Die erfindungsgemäße Kühlanordnung ist energiesparend, geräuscharm und sauber.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine ver¬ besserte Kühlanordnung zur Kühlung elektrischer Baugruppen, die zufrieden stellend für eine lokale Kühlung ein- stellbar sind, und ein Gehäuse, in dem die Kühlanordnung montiert ist.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Kühlanordnung zusätzlich einen beweglich angeordneten Luftzufuhrkanal auf. Wie auch die Luftzuführungsarme, ist dieser Luftzufuhrkanal in der Länge veränderbar.
In der Länge veränderbar im Sinne der Erfindung bedeutet, dass aufgrund einer teleskopartigen oder faltenbalgarti- gen Ausbildung, der betreffende Arm oder Kanal von einem vollständig eingeschobenen Zustand minimaler Länge in ei¬ nen vollständig ausgezogenen Zustand maximaler Länge ent¬ faltet werden kann. In der Länge veränderbar im Sinne der Erfindung bedeutet auch, dass nach dem Prinzip einer Steckverbindung Teile der die Arm- oder Kanalelemente bildenden Struktur aus dem Arm oder Kanal entfernt werden können, um diesen zu verkürzen oder in diesen eingesetzt werden können, um diesen zu verlängern. Das erfindungsgemäße Merkmal der beweglichen Anordnung der Lüftungsarme und des Luftzufuhrkanals und das Merkmal der Veränderbarkeit in der Länge ermöglichen, dass die erfindungsgemäße Kühlanordnung auf verschiedenste zu küh¬ lende Systeme und Komponenten angepasst werden kann. Die- se Anpassung kann sowohl im Hinblick auf die unterschied- liehe räumliche Anordnung der zu belüftenden Komponenten als auch in Bezug auf ihren Abstand voneinander erfolgen.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Kühlanordnung durch die Erhöhung der Anzahl der Lüftungsarme von zwei Lüf¬ tungsarmen auf beispielsweise drei Lüftungsarme gezielt an einen erhöhten Kühlbedarf adaptiert werden.
Und auch eine Anpassung an räumlich beengte Systeme, wie beispielsweise Notebooks ist durch die Einschränkung auf zwei Lüftungsarme möglich. Hierbei kann beispielsweise einer der Lüftungsarme auf den Prozessor und der andere auf Grafikkarte und/oder Laufwerk ausgerichtet werden. Besonders vorteilhaft kann die vorliegende Kühlanordnung auch derart ausgestaltet sein, dass die Lüftungsarme zu¬ einander verdrehbar sind. Entsprechendes gilt auch für der Zuluftkanal. Somit kann die Kühlvorrichtung noch besser an die räumlichen Gegebenheiten des zu kühlenden e- lektrischen Gerätes angepasst werden.
Darüber hinaus kann die erfindungsgemäße Kühlanordnung auch auf unterschiedliche Bedingungen in der Umgebung der zu kühlenden Geräte und bei der Benutzung der Geräte an- gepasst werden.
Beim Betrieb des zu kühlenden Gerätes wird die Luft aus der Umgebung des Gerätes bezogen. Dazu sind in den Gehäu¬ sen Öffnungen vorgesehen, durch welche ein Lufteintritt erfolgen kann. So finden sich bei einem handelsüblichen Notebook derartige Öffnungen in der Regel an der Unterseite des Geräts. Weiterhin finden sich häufig auch zu¬ sätzliche Öffnungen im Gehäuse, durch welche der Luftzu¬ tritt erfolgen kann. Notebooks werden oft im Freien, beispielsweise auf einer sandigen Oberfläche wie einer Wiese aufgestellt und ver¬ wendet. In diesem Fall kann beim Ansaugen der Luft durch die Öffnungen an der Unterseite des Gerätes Sand und an- derer Schmutz in wesentlich größerer Menge als beim Betrieb in geschlossenen Räumen in das Gerät gelangen.
Darüber hinaus kann bei der Verwendung eines Notebooks auf einer die Lüftungsschlitze an der Unterseite abde- ckenden Oberfläche, wie einer Bettdecke, der Luftzutritt und damit die Kühlung des Geräts behindert werden.
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung weist Verschlussmittel auf, um das Ansaugen von Luft über die an der Unterseite des Gerätes befindlichen Öffnungen zu verhindern. Gleichzeitig weist die Kühlanordnung den oben erwähnten Luftzufuhrkanal auf, der einen weiteren Weg der Luftzufuhr eröffnet . Dieser Kanal kann auf im Gehäuse des Geräts vorhandene, weitere Öffnungen ausgerichtet werden und von dort Luft in das System einführen. In Bezug auf die oben genannten Beispiele bedeutet dies, dass die Luft nicht direkt aus der sandigen Oberfläche bezogen wird und auch das Abde- cken der Luftschlitze an der Unterseite nicht zwangsläu¬ fig zu einer verringerten Luftzufuhr führen muss.
Wird eine Luftzufuhr über den Luftzufuhrkanal nicht mehr benötigt, kann dieser Kanal reversibel verschlossen wer- den und die Luftzufuhr wieder durch den vorher verwendeten Luftzugang erfolgen. Um dies zu erreichen, kann beispielsweise eine Ventilatorbaugruppe verwendet werden, welche sowohl einen Ventilator als auch ein Gebläse um- fasst und welche gegebenenfalls weiterhin mit einem
Staubfilter ausgerüstet ist. Mittels eines Hebelsystems lässt sich dann die Ventilatorbaugruppe in der Kühlanord- nung bewegen oder aus der Kühlanordnung entnehmen. Somit ist es möglich, den jeweils optimalen Weg der Zu- und Ab¬ luft zu wählen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren 1 bis 16 näher erläutert.
Figur 1 zeigt die Kühlanordnung 1 mit der Oberarm- Netzgerät-Kühlung 2, der Mittelarm-Prozessor-Kühlung 3 sowie der Unterarm-Grafikkarten-Kühlung 4 angeordnet in einem Gehäuse 30. Dargestellt sind ferner die Abluftaus¬ lassöffnungen 27 an einer Kante bzw. in der Vorderfront des Gehäuses. Die Abluftauslassöffnungen können vorteilhafterweise mit einem Feinstaubfilter (nicht dargestellt) versehen sein. Anstelle der dargestellten Lüftungsarme können auch geeignete Schläuche oder Kanäle verwendet werden .
Figur 2 zeigt in drei Teildarstellungen, a) , b) und c) , die Kühlanordnung, die mit den Lüftungsarmen 2, 3 und 4 an die einzelnen zu kühlenden Komponenten wie Netzgerät 5, Prozessor 6 und Grafikkarte 7 im Kühlsystem ausgerichtet ist. Figur 3 zeigt die Kühlvorrichtung, wobei die einzelnen
Luftauslässe oder Düsen, wie Netzgerätkühlung 8, Grafikkartenkühlung 9 und Prozessorkühlung 10, an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst sind. Durch die Wahl der Geo¬ metrie der Auslassöffnung lassen sich die Luftmengen, die die jeweiligen zu kühlenden Bauteile erreichen sollen, vorherbestimmen. Auch die Ausbildung der jeweiligen Düsen führt zur Optimierung der Kühlwirkung. Da die Luftführungsarme beweglich angeordnet sind, ist eine exakte Aus¬ richtung möglich. Bei stark verbauten Systemen oder Bau- teilen, die versteckt montiert sind, können die Luftfüh- rungsarme als Schläuche oder andere hoch flexible Luft¬ führungselemente ausgestaltet sein.
Figur 4 zeigt den Luftausgang für die Prozessorkühlung 10 genauer. Durch die dargestellte Form wird ein kontrol¬ lierter und komprimierter Luftschubstrom 11 erzeugt, der eigens für die Prozessorkühlung 10 am Luftführungsarm 3 vorgesehen ist. Die Frischluft wird nicht nur in jeder einzelnen Kammer komprimiert, sondern auch wirbelfrei un- ter normaler Lüfterleistung hindurchgepresst . Selbst bei schwacher Lüfterleistung ist somit eine effektive Kühlung gegeben .
Figur 5 zeigt die Kühlvorrichtung 1 und die daran ange- ordneten Luftführungsarme 2, 3 und 4. Ferner ist ein ver¬ stellbares Flügelmodul 15 dargestellt, welches im Inneren der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Durch die entspre¬ chende Ausrichtung der Flügel ist die Luftmenge in den jeweiligen Luftführungsarmen 2, 3 und 4 einstellbar. Ein für die meisten Computersysteme geeignetes Verhältnis der Luftmengen ist das folgende: 40 % für Netzgerätkühlung, 50 % für Prozessorkühlung sowie 10 % für Grafikkartenkühlung. Mittels der verstellbaren Flügel 15 kann die prozentuale Voreinstellung der Luftstromdurchlässigkeit ver- ändert werden. In den weiteren Abbildungen der Figur 5 sind die Luftauslassöffnungen 9 für die Grafikkarte und 10 für den Prozessor dargestellt.
Figur 6 zeigt die Kühlvorrichtung 1 von der den zu küh- lenden Bauteilen zugewandten Seite. Wie in Figur 5 sind ein verstellbares Flügelmodul 15 und die beweglichen Luftführungsarme mit den jeweiligen Luftauslassöffnungen 8, 9 und 10 dargestellt. Figur 7 zeigt die Einzelbestandteile der Kühlvorrichtung 1 wie Ventilator 16, Hochleistungsventilator 17, Feinstaubfilter 18, Filterabschlusshalterung 19 und Motor 20. Die sequentielle Anordnung eines Ventilators 16 und eines Hochleistungsventilators 17 kann vorteilhaft sein, um dem Hochleistungsventilator 17 genügend Zuluft zufüh- ren zu können, damit der Hochleistungsventilator den Widerstand des Staubfilters 18 bei dessen zunehmender Bela¬ dung überwinden kann und so noch eine ausreichende Kühlung gewährleitstet ist. Figur 8 zeigt verschiedene Ansichten eines Feinstaubfil¬ ters 18 bzw. Feinstaubpartikelfilters. Er ist demontier¬ bar und nach Reinigung zur Wiederverwendung geeignet.
Figur 9 zeigt das Staubkammersystem 22, das ein Reinigen des Filters ermöglicht. Der Komprimierer 23 ermöglicht das Einfangen der Luft und diese im Modul zu halten. Bei der Reinigung und/oder Demontage des Filters dient die Unterseite des Komprimierers 23 auch als Staubfänger für den Auswurf durch die Kammern. Der Staubfänger und die Filterabschlusshalterung 19 dienen der Einfassung der Filterabschlussplatte.
Figur 10 zeigt die Anordnung des Komprimierers 23 im De¬ tail. Er ermöglicht die Zusammenarbeit beider unter- schiedlich ausgerichteter Ventilatoren, wodurch ein komprimierter Luftschub durch die Filterkomponente erfolgt. Der Komprimieren ist im Wesentlichen eine Lustleitvorrichtung, welche in Form eines Ringes das Staubkammersys¬ tem teilweise abdeckt.
Figur 11 zeigt die Filterkomponenten mit Filterhalterung 19 und Motorfassung 26. Alle Fassungen sind feinstaubfest durch Verschraubung und Gummidichtungen geschützt. Figur 12 zeigt die Anordnung einer Kühlvorrichtung an einem Notebook. Der Luftzufuhrkanal 21 ist an eine entspre- chende Öffnung des Gehäuses 30 des Notebook angeschlos¬ sen. Dieser Luftzufuhrkanal kann bei Bedarf verschlossen werden, um die Luftführung der äußere Bedingungen anzupassen .
Figur 13 zeigt die Kühlvorrichtung aus Figur 12 in einer Aufsicht auf die Seite, welche dem Motherboard des Note¬ books zugewandt ist. Die Luftauslässe 9, 10 werden mit¬ tels der Luftführungsarme 3, 4 direkt auf die zu kühlen- den Komponenten gerichtet. Im Inneren des Kühlvorrichtung sind Lüfter, Ventilatoren oder Filter angeordnet. Diese gesamte Anordnung kann mittels des Verschlusshebels 28 in die Kühlvorrichtung eingesetzt werden und mittels des Verschlusshebels 28 auch wieder aus der Vorrichtung ent- nommen werden, um beispielsweise Filter zu wechseln oder den Lüftermotor auszutauschen.
Figur 14 zeigt die Kühlvorrichtung der Figur 13 von der gegenüberliegenden Seite. Hierbei ist zu erkennen, dass der Ventilator 16 im Gehäuse der Kühlvorrichtung angeordnet ist.
Figur 15 zeigt den Ventilator aus Figur 14 im Detail. Der Ventilator kann vorteilhafter Weise eine Kombination aus einem Gebläse und einem Hochleistungsventilator 17 sein und eine Baugruppe 31 bilden. Hierbei bilden der Ventila¬ tor und die Schaufeln sowohl Saug- als auch Zugströmungen aus, wodurch eine effektive Lüftung gewährleistet ist. Die Luftaustrittsseite des Ventilator wird dann noch von einem Feinstaubfilter 18 umgeben, sodass die ausgeblasene Luft keine Partikel mehr enthält.
Die Figur 16 zeigt nun ein geeignetes Schaufelsystem, welches aus den Ventilatorblättern 16 und den Schaufeln des Hochleistungsgebläses 17 besteht. Eine derartige An- Ordnung hat den Vorteil, dass diese sehr kompakt ausges¬ taltet und somit für Notebooks besonders geeignet ist.
Ein weiterer Vorteil der Ausgestaltung des Ventilatorsys- tems gemäß den Figuren 15 und 16 ist, dass der Ventilator sehr kompakt ist und als eine Baugruppe 31 in das Gehäuse der Kühlvorrichtung eingesetzt werden kann. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Ventilatorbaugruppe insgesamt im Gehäuse beweglich anzuordnen. Somit ist es möglich, mittels des Verschlusshebels 28 die gesamte Baugruppe 31 anzuheben oder zu senken um dadurch den Ansaugluftkanal auszuwählen, wie dies weiter oben beschreiben ist. Mittels des Verschlusshebels 28 lässt sich auch die Ventila¬ torbaugruppe aus der Kühlvorrichtung entnehmen, um diese zu reinigen oder zu reparieren.
Durch die interne Belüftung mit Luftführungsarmen der Erfindung ist der herkömmliche Ventilator nun überflüssig. Das erfindungsgemäße System bezieht die Luft extern, fil- tert sie und presst sie mit ausreichend Druck auf die wichtigen Komponenten. Aufgrund der Zug- und Schubkraft von Ventilatoren, die in diesem Fall entfallen, wird der Hitzestau vollständig unterbunden. Die Erfindung betreibt die Schubkraft intern und die Zugkraft extern, also au- ßerhalb des Systems. Dadurch wird die Ausbreitung der Hitze verhindert.
Das Ablüftungssystem ist so konstruiert, dass es in der Inbetriebnahme die Warmluft widerstandslos absorbiert. In der Außerbetriebnahme schützt ein Feinstaubgewebe das Ab- luftsystem vor der Umluft.
Das erfindungsgemäße System ist standardgemäß mit der Wärmeregulierung des Stromadapters am Computer verbunden und gibt beim Einschalten des Computers eine zuvor einge¬ stellte Kühlung ab. Damit wird eine Überhitzung der Stromzufuhr am Computer unterbunden. Der Prozessor ist ebenfalls mit der Kühlvorrichtung verbunden und bestimmt die weiteren Instruktionen der Kühlung nach dem Einschalten. Auf Meldung der Prozessoren gibt das System mehr Frischluft ab, die sich auf alle ausgerichteten Komponenten auswirkt.
Aufgrund der Filterkomponente, die einen Luftstau ein- fasst, kann der Hochleistungsventilator diesen Stau durch die Filterkomponenten pressen, ohne dabei Luft durch Druckabfall (undichte Stellen) zu verlieren.
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung dient somit der effek¬ tiven Kühlung von Bauteilen, welche Wärme abgeben. Dabei wird die angesaugte Luft gereinigt, so dass keine
Schmutzpartikel und Staub in das Innere des Gehäuses ge¬ langen können. Hierzu dienen eine Reihe von Filtern, die erfindungsgemäß leicht ausgetauscht und/oder gereinigt werden können, ohne dass es zu Betriebsunterbrechungen kommen muss.
Die Gegenstände der vorliegenden Erfindung dienen zum Kühlen von elektrischen Geräten und/oder Bauteilen sowie Computerprozessoren. Derartige zu kühlende Geräte
können einerseits Computer sein, aber auch Verstärker,
Schaltschränke, Umrichter und dergleichen können gekühlt werden. Hierzu müssen lediglich die Luftleitung der Gebläse und die Anzahl und geometrische Anordnung der Luft¬ führungsarme entsprechend gewählt werden. Dies ist dem Fachmann ohne Weiteres möglich.
Die erfindungsgemäße Kühlanordnung kann aber auch auf andere zu kühlende Systeme angewendet werden. So können weitere Luftführungsarme an das Gebläse angeschlossen werden, wenn beispielsweise weitere Wärme abgebende Bau¬ teile vorhanden sind, beispielsweise bei Doppelprozessor- rechnern. Es ist klar, dass auch derartige Ausführungs¬ formen der Erfindung erfasst sein sollen. Entsprechendes gilt auch für das erfindungsgemäße Kühlsystem. So können in einem Gehäuse auch zwei oder mehr der erfindungsgemä¬ ßen Kühlvorrichtungen angeordnet sein, um alle im Gehäuse untergebrachten Bauteile oder Baugruppen zu kühlen. Auch derartige Systeme sind Gegenstand der vorliegenden Erfin¬ dung und von dem zugrunde liegenden erfinderischen Gedanken erfasst.
Bezugs zeichenliste
1 Kühlvorrichtung
2 Luftführungsarm (Oberarm-Netzgerätkühlung)
3 Luftführungsarm (Mittelarm-Prozessorkühlung)
4 Luftführungsarm (Unterarm-Grafikkartenkühlung)
5 Netzgerät
6 Prozessor
7 Grafikkarte
8 Luftauslass für Netzgerätkühlung
9 Luftauslass für Grafikkartenkühlung
10 Luftauslass für Prozessorkühlung
11 komprimierter Luftschubstrom
15 verstellbares Flügelmodul
16 Ventilator (Gebläse)
17 HochleistungsVentilator ( -gebläse)
18 Feinstaubfilter
19 Filterabschlusshalterung
20 Motor
21 Luftzufuhrkanal
22 StaubkammerSystem
23 Komprimierer
24 Filterkomponente Vorderseite
25 Filterkomponente Hinterseite
26 Motorfassung
27 Abluftauslass
28 Verschlusshebel
30 Gehäuse
31 Ventilatorbaugruppe

Claims

Patentansprüche
1. Kühlanordnung für elektrische Komponenten eines e- lektrischen Gerätes, aufweisend eine Kühlvorrichtung und ein elektrisches Gerät, insbesondere Computer, mit von der Kühlvorrichtung zu kühlenden elektrischen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass diese min¬ destens zwei beweglich angeordnete Luftführungsarme (2, 3, 4) aufweist, welche auf die zu kühlenden e- lektrischen Komponenten ausrichtbar sind.
2. Kühlanordnung, gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen beweglich angeordneten Luftzufuhrkanal (21) aufweist.
3. Kühlanordnung, gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftführungsarme (2, 3, 4) und/oder der Luftzufuhrkanal (21) in der Länge veränderbar sind.
4. Kühlanordnung, gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftzufuhrkanal (21) verschließbar ist. 5. Kühlanordnung , gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens ein Hochleistungsgebläse, Radialgebläse, Axialgeblä¬ se, Turbinengebläse oder Hochdruckwindrad aufweist. 6. Kühlanordnung, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese verschließba¬ re eingangsseitige und/oder ausgangsseitige Staubfil¬ ter aufweist.
Kühlanordnung, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem Luftzuführungsarm zur Prozessorkühlung (3) , einem Luftzuführungsarm zur Grafikkartenkühlung (4) und einem Luftzufuhrkanal (21) besteht.
8. Kühlanordnung, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, da¬ durch gekennzeichnet, dass diese aus einer Oberarm- Netzgerätkühlung (2), einer Mittelarm- Prozessorkühlung (3) und einer Unterarm-Grafikkartenkühlung (4) besteht.
9. Kühlanordnung, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Venti¬ lator (16), einen Feinstaubfilter (18), einen Hochleistungsventilator (17), eine Filterabschlusshalte- rung (18) und einen Motor (20) enthält.
10. Kühlanordnung, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Feinstaubfilter (18) im geschlossenen oder offenen Kammersystem mit einem Komprimierer (23) angeordnet ist.
11. Kühlanordnung, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein verstell¬ bares Flügel-Modul (15) aufweist.
12. Kühlanordnung, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zu 90 % eine Fertiggussversion, bestehend aus herkömmlichen Plastikkunststoffen, zur Verwendung als Computersystemkomponente, darstellt.
13. Kühlanordnung, gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese weiterhin mindestens einen Abluftauslass (27), der an einer Kante oder in der Nähe einer Kante und/oder an einer Seitenfläche im Gehäuse (30) angeordnet ist. Kühlanordnung, gemäß Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, dass der Abluftauslass (27) mit einem Feinstaubfilter versehen ist.
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