WO2012080011A2 - Elektronisches gerät mit einem gehäuse, in dem wärme erzeugende komponenten angeordnet sind - Google Patents

Elektronisches gerät mit einem gehäuse, in dem wärme erzeugende komponenten angeordnet sind Download PDF

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WO2012080011A2
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cooling
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Philipp Rauw
Christian Böhm
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Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/16—Constructional details or arrangements
    • G06F1/20—Cooling means
    • 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
    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body

Definitions

  • generating components are arranged
  • the invention relates to an electronic device with a housing, wherein in the housing a heat generating first component, a heat generating second component and a cooling system are arranged. During operation of the device, the first and second components are replaced by the
  • Electronic devices in particular computer systems, usually comprise several heat-generating components or
  • RAM Random Access Memory
  • system boards or other such components.
  • RAM Random Access Memory
  • Each component generates a power loss, which manifests itself in the form of waste heat on the component.
  • Cooling system usually a fan system for generating a cooling air flow or water cooling
  • this waste heat can be dissipated by the components and discharged to the outside to the environment.
  • a heat sink with cooling ribs or cooling vanes is arranged on or on the components, which significantly improves the heat output.
  • the heat-generating components in such systems have different operating temperatures depending on their respective capacity utilization and connection to the cooling system.
  • air ducts complex airflow control measures via air ducts (so-called "air ducts") are usually combined with a deployment
  • This task is performed by an electronic device
  • generating component is connected via a heat-conducting connection with the second heat-generating component, such that a lower temperature of the first component and a higher temperature of the second component are matched to one another.
  • Components can be replaced so that waste heat of the hotter component is transported through the heat conductive connection to the cooler component. Although this has the consequence that the cooler component heats up a bit, it has the advantage that the hotter one
  • Component cools down a bit.
  • the temperature of the hotter component can be lowered, so that the
  • Cooling capacity of the cooling system can be reduced.
  • Cooling system can be designed more moderate.
  • Cooling medium The components are cooled more efficiently, the
  • Excess of cooling capacity based on the first cooler component can be kept lower than at
  • the temperature of the first component and the temperature of the second component are balanced to an approximately equal temperature level.
  • the heat-conductive connection compensates for temperature differences in the operating temperatures of the components.
  • the first component is arranged in the direction of a cooling air flow of the cooling system in front of the second component such that at least part of the exhaust air flow of the first component impinges on the second component.
  • the components are arranged to save space with a small component volume in a housing.
  • Component is due to the heated by the waste heat of the first component air is additionally heated. Furthermore, the second component lies in the shadow of the first
  • Cooling system reaches the second component. All this leads to a temperature imbalance between the two
  • the heat conductive compound comprises
  • Heat pipe This is used in particular for the heat conduction between a heat source (here the hotter component) and a heat sink (here the cooler component). Due to heat conduction in the heat pipe, the operating temperatures of the two components can be matched to each other.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an electronic
  • Figure 2 shows a second embodiment of an apparatus
  • Figure 3 is a perspective view of another
  • Embodiment of an electronic device Embodiment of an electronic device.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a
  • both components 3 and 4 may represent two processors of a computer system or the like.
  • a cooling system 5 here by way of example in the form of a fan, is furthermore arranged in the housing 2.
  • the cooling system 5 generates a cooling air flow 7, which first on the first
  • Component 3 and then meets the second component 4. In the direction of the cooling air flow 7 behind the second component 4 can on an outer wall of the housing. 2
  • a ventilation opening (not shown) may be provided to dissipate the waste heat generated from the outside of the housing 2.
  • Component 4 partly in the shadow of the first component. 3 with respect to the cooling air flow 7, so that only a part of the cooling air flow 7 and thus only a part of a
  • the second component 4 can heat up more strongly than the first component 3.
  • the components 3 and 4 are conductive via a heat
  • the heat-conducting connection 6 includes, for example, a heat pipe.
  • the heat pipe or heat pipe (“heat pipe”), for example, have an outer shell and an inner capillary, in which a
  • Working medium such as water
  • the Capillary braid for example, by a
  • Copper wire mesh be designed with high thermal conductivity.
  • the advantage of such a heat pipe is that the heat can be transported very well, since a stream of working fluid through the wick structure of the
  • Heat pipe Such heat pipes are widely used in computer systems.
  • the heat-conducting connection may for example also be formed by a metal or copper bar between the two components 3 and 4, wherein due to a
  • Heat transfer in the heat conductive connection 6 heat can be dissipated on the heat sink, so that the total
  • Heat removal from the hotter component 4 can be improved.
  • the cooling capacity of the cooling system 5 can be reduced because the maximum operating temperature to be cooled, here the hotter component 4, is lowered. Furthermore, a more balanced temperature ratio is created in the housing 2, wherein regional zones of different heat sources and sinks can be at least partially compensated.
  • a reduction in the cooling capacity of the cooling system for example, according to the embodiment in Figure 1 means a reduction of the fan speed and thus a reduction of the noise in the electronic device.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a
  • Housing 2 also two components 3 and 4 with
  • a cooling system 5 in the form of a fan cools the two components
  • Cooling air flow 7 to the second component 4 passes. So here is a high imbalance between the
  • the two components 3 and 4 are arranged on a heat-conducting compound 6, which is here plate-shaped.
  • the heat-conducting connection 6 can work according to one of the principles explained above.
  • the operating temperatures of the components 3 and 4 may be equal to each other and will preferably balance to a nearly uniform temperature level.
  • the maximum operating temperature namely the temperature of the hotter component 4, lowered, so that the performance of the cooling system 5 can also be lowered. This has, as already explained, the advantage that the cooler component is not disproportionately and the hotter component 4 still sufficiently cooled.
  • FIG. 3 shows a perspective view of a
  • a part of a housing 2 is shown schematically.
  • the components 3 and 4 and the heat-conducting connection 6 have heat sink, the cooling fins or cooling vanes in a cooling air flow of a cooling system (not shown) are located.
  • waste heat can be removed from the components 3 and 4 as well as from the heat-conducting connection 6. Due to the heat conductive connection 6 between the two components 3 and 4, almost a balance of
  • RAM memory slots
  • processors of a computer system For example, processors of a computer system.
  • the two components 3 and 4 are in this case
  • Component can be lowered. This has the advantage that a cooling system in such a device only has to be designed for the average operating temperature. Due to the heat conducting connections between all components, a balanced level of heat is established in the device, with locally distributed heat sources or heat sinks
  • the heat conductive connection can be made in many ways. It is possible, only a metal ⁇ or copper bar or a corresponding plate-shaped
  • Thermosiphon provide. Such designs may be flowed through by different working media, for example water or coolant.
  • the thermal conductivity of the heat-conducting connection 6 is at the corresponding
  • the cooling system 5 may include any type of cooling system, such as a fan system or liquid cooling via a fluid, such as water or coolant, or a combination of these designs.
  • a fan system or liquid cooling via a fluid, such as water or coolant, or a combination of these designs.
  • Execution forms are exemplary only.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät (1) mit einem Gehäuse (2), wobei in dem Gehäuse (2) eine Wärme erzeugende erste Komponente (3), eine Wärme erzeugende zweite Komponente (4) sowie ein Kühlsystem (5) angeordnet sind. Während des Betriebs des Gerätes (1) werden die erste und die zweite Komponente (3, 4) durch das Kühlsystem (5) gekühlt. Die erste Komponente (3) ist über eine Wärme leitende Verbindung (6) mit der zweiten Komponente (4) verbunden derart, dass eine niedrigere Temperatur der ersten Komponente (3) und eine höhere Temperatur der zweiten Komponente (4) aneinander angeglichen werden können. Vorzugsweise umfasst die Wärme leitende Verbindung (6) ein Wärmerohr.

Description

Beschreibung
Elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, in dem Wärme
erzeugende Komponenten angeordnet sind
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät mit einem Gehäuse, wobei in dem Gehäuse eine Wärme erzeugende erste Komponente, eine Wärme erzeugende zweite Komponente sowie ein Kühlsystem angeordnet sind. Während des Betriebs des Gerätes werden die erste und die zweite Komponente durch das
Kühlsystem gekühlt.
Elektronische Geräte, insbesondere Computersysteme, umfassen in der Regel mehrere Wärme erzeugende Komponenten oder
Bauteile, beispielsweise Prozessoren (Central Processing Units = CPU) , Arbeitsspeicher (Random Access Memory = RAM) , Systemplatinen oder weitere derartige Komponenten. Eine jede Komponente erzeugt eine Verlustleistung, welche sich in Form von Abwärme an der Komponente bemerkbar macht. Über ein
Kühlsystem, in der Regel ein Lüftersystem zur Erzeugung eines Kühlluftstromes oder eine Wasserkühlung, kann diese Abwärme von den Komponenten abgeführt und nach außen an die Umgebung abgegeben werden. Meist ist an oder auf den Komponenten ein Kühlkörper mit Kühlrippen oder Kühlfahnen angeordnet, welcher die Wärmeabgabe deutlich verbessert.
Im Regelfall weisen die Wärme erzeugenden Komponenten in derartigen Systemen in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Auslastung und Anbindung an das Kühlsystem unterschiedliche Betriebstemperaturen auf. Gerade bei Mehrsockelsystemen - Systeme mit zwei oder mehreren Prozessoren - können die
Prozessoren unterschiedlich ausgelastet und/oder derart positioniert sein, dass nur eine unausgeglichene Kühlwirkung erzielbar ist. Das Kühlsystem muss dabei derart ausgelegt werden, dass alle Komponenten, auch diese mit hoher
Betriebstemperatur wirksam gekühlt werden, sodass das System keinen Schaden nimmt und ausfällt.
Das bedeutet, dass das Kühlsystem immer anhand der höchsten Betriebstemperatur einer Komponente im System ausgelegt werden muss. Weitere Komponenten mit niedrigeren
Betriebstemperaturen werden somit unverhältnismäßig stark gekühlt, wobei der Aufwand der Kühlung bezogen auf diese Komponenten überproportional hoch ist und unnötige Kosten verursacht .
Bekannte Lösungen zielen meist auf eine Optimierung der
Führung eines Kühlmediums ab. So werden beispielsweise komplexe Luftführungsmaßnahmen über Luftkanäle (so genannte „air ducts") meist in Kombination mit einem Einsatz
zusätzlicher Lüfter verwendet. Alternativ werden
Wasserkühlungen eingesetzt, welche den Ort der Wärmeübergabe an die Umgebungsluft verlegen. Eine weitere Alternative ist die Verwendung von Kühlkörpern mit unterschiedlichen
Eigenschaften der Wärmeübertragung und -abgäbe an die
Umgebungsluft .
Diese Lösungen haben jedoch den Nachteil, dass sie erhöhte Entwicklungskosten bei begrenzter Lebensdauer der verwendeten Bauteile verbunden mit einem hohen Wartungsaufwand (zum
Beispiel bei der Wasserkühlung) mit sich bringen und einer unausgeglichenen Kühlwirkung nur sehr eingeschränkt begegnen. Dies verursacht hohe Systemkosten.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein elektronisches Gerät der eingangs genannten Art zu beschreiben, wobei die Kühlung aller Wärme erzeugenden Komponenten im Gerät
verbessert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Gerät der
eingangs genannten Art gelöst, wobei die erste Wärme
erzeugende Komponente über eine Wärme leitende Verbindung mit der zweiten Wärme erzeugenden Komponente verbunden ist, derart, dass eine niedrigere Temperatur der ersten Komponente und eine höhere Temperatur der zweiten Komponente aneinander angeglichen werden.
Dies hat den Vorteil, dass Abwärme zwischen den beiden
Komponenten ausgetauscht werden kann, sodass Abwärme der heißeren Komponente über die Wärme leitende Verbindung zur kühleren Komponente transportiert wird. Dies hat zwar die Konsequenz, dass sich die kühlere Komponente etwas erwärmt, bringt jedoch den Vorteil mit sich, dass die heißere
Komponente etwas abkühlt. Somit kann die Temperatur der heißeren Komponente abgesenkt werden, sodass auch die
Kühlleistung des Kühlsystems reduziert werden kann.
Aufgrund der Wärmeanpassung bzw. des Wärmeausgleichs zwischen den beiden Komponenten kann somit der Unterschied zwischen den Betriebstemperaturen der beiden Komponenten moderater dimensioniert werden, sodass auch die Kühlleistung des
Kühlsystems moderater ausgelegt werden kann. Bei
Lüftersystemen bedeutet dies beispielsweise die Reduzierung der Drehzahl einhergehend mit einer Reduzierung der
Geräuschentwicklung. Bei einer Wasserkühlung bedeutet dies beispielsweise die Reduzierung einer Pumpleistung des
Kühlmediums . Die Komponenten werden effizienter gekühlt, wobei der
Überschuss an Kühlleistung bezogen auf die erste kühlere Komponente geringer gehalten werden kann als bei
herkömmlichen Lösungen.
Bevorzugt werden die Temperatur der ersten Komponente und die Temperatur der zweiten Komponente auf ein annähernd gleiches Temperaturniveau ausgeglichen. Somit sind die
Betriebstemperaturen beider Komponenten in diesem Fall annähernd gleich und liegen zwischen der Betriebstemperatur der ersten Komponente und der Betriebstemperatur der zweiten Komponente, welche sich ohne Wärmeübergang zwischen den beiden Komponenten einstellen würden. In diesem Fall kann die Kühlleistung an ein Optimum angepasst werden, da die erste Komponente nicht zu viel und die zweite Komponente nicht zu wenig gekühlt wird. Ein Überschuss an Kühlleistung bezogen auf die erste Komponente wird somit minimiert.
Auch bezogen auf das Gesamtsystem bringt dies den Vorteil mit sich, dass regionale oder örtliche Wärmequellen oder -senken und damit ein Temperaturungleichgewicht im Gehäuse des
Systems weitestgehend ausgeglichen werden können. Über die Wärme leitende Verbindung werden Temperaturunterschiede in den Betriebstemperaturen der Komponenten ausgeglichen.
Freilich ist der Wärmeausgleich zwischen einer heißeren und einer kühleren Komponente derart auszulegen, dass die kühlere Komponente durch Aufheizen keinen Schaden nimmt. Diese Lösung findet daher insbesondere bei Komponenten ähnlicher Bauweise und/oder Funktionalität, beispielsweise zwischen zwei
Prozessoren, Anwendung. In einem Ausführungsbeispiel ist die erste Komponente in Richtung eines Kühlluftstromes des Kühlsystems derart vor der zweiten Komponente angeordnet, dass zumindest ein Teil des Abluftstromes der ersten Komponente auf die zweite Komponente trifft. Dieses Ausführungsbeispiel und die räumliche
Anordnung der beiden Komponenten findet beispielsweise in Mehrsockelsystemen (speziell in Zwei-Sockel-Systemen)
Anwendung, wobei die Komponenten platzsparend mit einem geringen Bauteilvolumen in einem Gehäuse angeordnet werden.
Dies bringt jedoch nachteilig mit sich, dass die zweite
Komponente, welche im Abluftstrom hinter der ersten
Komponente liegt, aufgrund der durch die Abwärme der ersten Komponente erwärmten Luft zusätzlich erwärmt wird. Ferner liegt die zweite Komponente im Schatten der ersten
Komponente, sodass auch nur ein Teil der Kühlluft des
Kühlsystems an die zweite Komponente gelangt. All dies führt zu einem Temperaturungleichgewicht zwischen den beiden
Komponenten, welches aufgrund der Wärme leitenden Verbindung zwischen den beiden Komponenten herabgesetzt werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Wärme leitende Verbindung ein
Wärmerohr. Dies wird insbesondere zur Wärmeleitung zwischen einer Wärmequelle (hier die heißere Komponente) und einer Wärmesenke (hier die kühlere Komponente) eingesetzt. Aufgrund von Wärmeleitung im Wärmerohr können die Betriebstemperaturen der beiden Komponenten aneinander angeglichen werden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden Figurenbeschreibung offenbart.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in drei Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines elektronischen
Gerätes,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Gerätes und
Figur 3 eine perspektivische Darstellung eines weiteren
Ausführungsbeispiels eines elektronischen Gerätes.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Gerätes 1, mit einem Gehäuse 2. In dem Gehäuse 2 sind beispielhaft zwei Wärme erzeugende Komponenten, nämlich eine erste Komponente 3 und eine zweite Komponente 4 angeordnet. Beide Komponenten 3 und 4 können beispielsweise zwei Prozessoren eines Computersystems oder ähnliches darstellen. Zur Kühlung der beiden Komponenten 3 und 4 ist weiterhin im Gehäuse 2 ein Kühlsystem 5, hier beispielhaft in Form eines Lüfters, angeordnet. Das Kühlsystem 5 erzeugt einen Kühlluftstrom 7, welcher zunächst auf die erste
Komponente 3 und anschließend auf die zweite Komponente 4 trifft. In Richtung des Kühlluftstroms 7 hinter der zweiten Komponente 4 kann an einer Außenwand des Gehäuses 2
beispielsweise eine Lüftungsöffnung (nicht dargestellt) vorgesehen sein, um die erzeugte Abwärme nach außen aus dem Gehäuse 2 abzuführen.
Bei dieser Anordnung der Komponenten 3 und 4 in Richtung des Kühlluftstroms 7 hintereinander entsteht der Nachteil, dass ein durch die erste Komponente 3 erwärmter Abluftstrom 8 auf die zweite Komponente 4 trifft. Ferner liegt die zweite
Komponente 4 zum Teil im Schatten der ersten Komponente 3 bezüglich des Kühlluftstroms 7, sodass nur ein Teil des Kühlluftstroms 7 und somit nur ein Teil eines
Frischluftstroms auf die zweite Komponente 4 trifft.
Aus diesen Gründen und auch aus Gründen einer
unterschiedlichen Leistung und Performance der beiden
Komponenten 3 und 4 kann sich die zweite Komponente 4 stärker erwärmen als die erste Komponente 3. Somit liegt ein
Ungleichgewicht zwischen den Betriebstemperaturen der ersten Komponente 3 und der zweiten Komponente 4 im Gehäuse 2 vor.
Die Komponenten 3 und 4 sind über eine Wärme leitende
Verbindung 6 miteinander verbunden, wobei sich aufgrund physikalischer Gesetze der Wärmelehre beide Hitzequellen, also die Komponenten 3 und 4 in ihrer Abwärme untereinander ausgleichen. Das bedeutet, dass eine erhöhte Abwärme der Komponente 4 zur kühleren Komponente 3 transportiert wird, wodurch sich die kühlere Komponente 3 etwas erwärmt, jedoch die heißere Komponente 4 etwas abkühlt. Dieser Wärmeübergang ist durch den Blockpfeil 10 symbolisch verdeutlicht.
Aufgrund der Wärme leitenden Verbindung 6 zwischen den beiden Komponenten 3 und 4 werden somit die beiden
Betriebstemperaturen der Komponenten 3 und 4 aneinander angeglichen, wobei im Idealfall die Betriebstemperaturen auf ein annähernd gleiches Temperaturniveau ausgeglichen werden, welches zwischen den beiden Betriebstemperaturen liegt.
Die Wärme leitende Verbindung 6 umfasst beispielsweise ein Wärmerohr. Das Wärmerohr oder Wärmeleitrohr (engl, „heat pipe") kann beispielsweise eine Außenhülle und ein innen liegendes Kapillargeflecht aufweisen, in dem ein
Arbeitsmedium, beispielsweise Wasser, befördert wird. Das Kapillargeflecht kann beispielsweise durch ein
Kupferdrahtgeflecht mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein. Der Vorteil eines derartigen Wärmerohres ist, dass die Wärme besonders gut transportiert werden kann, da ein Strom des Arbeitsmediums durch die Dochtstruktur des
Kapillargeflechts im Wärmerohr aufrechterhalten bleibt. Dies führt zu einer hohen übertragbaren Wärmeleistung im
Wärmerohr. Derartige Wärmerohre finden breite Anwendung beim Einsatz in Computersystemen.
Die Wärme leitende Verbindung kann beispielsweise auch durch einen Metall- oder Kupfersteg zwischen den beiden Komponenten 3 und 4 gebildet sein, wobei sich aufgrund eines
Temperaturgradienten zwischen den Komponenten 3 und 4 ein Wärmestrom von der wärmeren Komponente 4 zur kälteren
Komponente 3 hin einstellt.
Es ist auch denkbar, an der Wärme leitenden Verbindung 6 einen Kühlkörper vorzusehen, wobei zusätzlich zum
Wärmetransport in der Wärme leitenden Verbindung 6 Wärme am Kühlkörper abgeführt werden kann, sodass insgesamt die
Wärmeabfuhr von der heißeren Komponente 4 verbessert werden kann .
Aufgrund der genannten Maßnahmen kann die Kühlleistung des Kühlsystems 5 reduziert werden, da die maximal zu kühlende Betriebstemperatur, hier der heißeren Komponente 4, abgesenkt wird. Ferner entsteht im Gehäuse 2 ein ausgeglicheneres Temperaturverhältnis, wobei regionale Zonen unterschiedlicher Wärmequellen und -senken zumindest teilweise ausgeglichen werden können. Eine Reduzierung der Kühlleistung des Kühlsystems bedeutet beispielsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel in Figur 1 eine Reduktion der Lüfterdrehzahl und somit eine Reduktion der Geräuschentwicklung im elektronischen Gerät 1.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines
elektronischen Gerätes 1 mit einem Gehäuse 2, wobei im
Gehäuse 2 ebenfalls zwei Komponenten 3 und 4 mit
unterschiedlichen Betriebstemperaturen gemäß ihrer Auslastung eingerichtet sind. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kühlt ein Kühlsystem 5 in Form eines Lüfters die beiden Komponenten
3 und 4 durch Erzeugen eines Kühlluftstroms 7. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 liegen die Komponenten 3 und
4 in Richtung des Kühlluftstromes 7 jedoch direkt
hintereinander und sind nicht, wie in Figur 1, versetzt zueinander angeordnet. Eine derartige Anordnung ist
beispielsweise in kompakten elektronischen Geräten 1 mit einer hohen Bauteildichte bei geringem Bauteilvolumen
notwendig .
Dies bedeutet, dass nahezu der gesamte erwärmte Abluftstrom 8 der ersten Komponente 3 und nahezu keine Frischluft des
Kühlluftstroms 7 an die zweite Komponente 4 gelangt. Hier ist also ein hohes Ungleichgewicht zwischen den
Betriebstemperaturen der Komponenten 3 und 4 zu erwarten. Zum Ausgleich der Betriebstemperaturen und zum Ableiten einer Wärme von der heißeren Komponente 4 zur kühleren Komponente 3 (siehe Blockpfeil 10) sind die beiden Komponenten 3 und 4 auf einer Wärme leitenden Verbindung 6, welche hier plattenförmig ausgeführt ist, angeordnet. Die Wärme leitende Verbindung 6 kann dabei gemäß einem der oben erläuterten Prinzipien arbeiten . Die Betriebstemperaturen der Komponenten 3 und 4 können sich aneinander angleichen und werden bevorzugt auf ein nahezu einheitliches Temperaturniveau ausgleichen. Somit wird die maximale Betriebstemperatur, nämlich die Temperatur der heißeren Komponente 4, abgesenkt, sodass die Leistung des Kühlsystems 5 ebenfalls abgesenkt werden kann. Dies hat, wie bereits erläutert, den Vorteil, dass die kühlere Komponente nicht überproportional und die heißere Komponente 4 dennoch ausreichend gekühlt werden.
Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer
Aus führungs form eines elektronischen Gerätes 1, wobei ein Teil eines Gehäuses 2 schematisiert dargestellt ist. In dem Gehäuse 2 ist eine Wärme erzeugende erste Komponente 3 und eine Wärme erzeugende zweite Komponente 4 sowie eine Wärme leitende Verbindung 6 zwischen den beiden Komponenten 3 und angeordnet. Die Komponenten 3 und 4 sowie die Wärme leitende Verbindung 6 weisen Kühlkörper auf, deren Kühlrippen oder Kühlfahnen in einem Kühlluftstrom eines Kühlsystems (nicht dargestellt) befindlich sind. Dadurch kann aufgrund von Konvektion Abwärme von den Komponenten 3 und 4 sowie von der Wärme leitenden Verbindung 6 abgeführt werden. Aufgrund der Wärme leitenden Verbindung 6 zwischen den beiden Komponenten 3 und 4 stellt sich nahezu ein Gleichgewicht der
Betriebstemperaturen der Komponenten 3 und 4 ein, welches zwischen einer maximalen Betriebstemperatur der heißeren Komponente 4 und der niedrigeren Betriebstemperatur der kühleren Komponente 3 liegt. Ein Wärmestrom, welcher sich aufgrund der Wärme leitenden Verbindung 6 von der heißeren Komponente 4 zur kühleren Komponente 3 hin einstellt, ist dabei entgegengesetzt gerichtet zum Kühlluftstrom des
Kühlsystems . Ferner sind im Gehäuse 2 weitere Komponenten 9,
beispielsweise Steckplätze für Arbeitsspeicher (RAM) ,
Erweiterungskarten oder Tochterkarten sowie elektronische Bauteile angeordnet. Die Komponenten 3 und 4 stellen
beispielsweise Prozessoren eines Computersystems dar.
Die beiden Komponenten 3 und 4 sind in diesem
Ausführungsbeispiel versetzt angeordnet, ähnlich zum
Ausführungsbeispiel aus Figur 1. Es wäre jedoch auch denkbar, die Komponenten 3 und 4 gemäß einer Anordnung aus Figur 2 anzuordnen. Dies ist abhängig von einer Bestückung des
Systemboards im elektronischen Gerät 1.
In nichtdargestellten Aus führungs formen können beispielsweise auch mehrere Komponenten über mehrere Wärme leitende
Verbindungen derart verbunden sein, dass sich sämtliche
Betriebstemperaturen aller verbundenen Komponenten aneinander angleichen und vorteilhafterweise auf ein nahezu gleiches Temperaturniveau ausgleichen. Somit werden sämtliche
Betriebstemperaturen aller verbundener Komponenten gemittelt, wobei die maximale Betriebstemperatur der heißesten
Komponente abgesenkt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass ein Kühlsystem in einem derartigen Gerät lediglich auf die gemittelte Betriebstemperatur ausgelegt werden muss. Aufgrund der Wärme leitenden Verbindungen zwischen allen Komponenten stellt sich ein ausgeglichenes Wärmeniveau im Gerät ein, wobei örtlich verteilte Wärmequellen oder Wärmesenken
ausgeglichen werden können.
Die Wärme leitende Verbindung kann auf vielerlei Arten ausgeführt sein. Hierbei ist möglich, lediglich einen Metall¬ oder Kupfersteg oder eine entsprechende plattenförmige
Verbindung zur Wärmeleitung vorzusehen oder komplexere Bauformen, wie beispielsweise ein Wärmerohr oder einen
Thermosiphon vorzusehen. Derartige Bauformen können von unterschiedlichen Arbeitsmedien, beispielsweise Wasser oder Kühlflüssigkeit, durchströmt sein. Die Wärmeleitfähigkeit der Wärme leitenden Verbindung 6 ist auf die entsprechende
Anwendung anzupassen.
Ferner kann das Kühlsystem 5 jegliche Art von Kühlsystem, beispielsweise ein Lüftersystem oder eine Flüssigkühlung über ein Fluid wie Wasser oder Kühlmittel oder eine Kombination dieser Bauformen umfassen. Die dargestellten
Aus führungs formen wirken lediglich beispielhaft.
Bezugs zeichenliste
1 elektronisches Gerät
2 Gehäuse
3 Wärme erzeugende erste Komponente
4 Wärme erzeugende zweite Komponente
5 Kühlsystem
6 Wärme leitende Verbindung
7 Kühlluftström
8 Abluftstrom
9 weitere Komponenten
10 Wärmeübergang

Claims

Patentansprüche
1. Elektronisches Gerät (1) mit einem Gehäuse (2), wobei in dem Gehäuse (2)
- eine Wärme erzeugende erste Komponente (3),
- eine Wärme erzeugende zweite Komponente (4) sowie
- ein Kühlsystem (5)
angeordnet sind, wobei während des Betriebs des Gerätes (1) die erste und zweite Komponente (3, 4) durch das Kühlsystem (5) gekühlt werden und wobei die erste Komponente (3) über eine Wärme leitende Verbindung (6) mit der zweiten Komponente (4) verbunden ist derart, dass eine niedrigere Temperatur der ersten Komponente (3) und eine höhere Temperatur der zweiten Komponente (4) aneinander angeglichen werden.
2. Elektronisches Gerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Temperatur der ersten Komponente (3) und die Temperatur der zweiten Komponente (4) auf ein annähernd gleiches
Temperaturniveau ausgeglichen werden.
3. Elektronisches Gerät (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kühlsystem (5) zumindest einen Lüfter umfasst, welcher einen Kühlluftstrom (7) erzeugt.
4. Elektronisches Gerät (1) nach Anspruch 3, wobei die erste Komponente (3) in Richtung des Kühlluftstromes (7) derart vor der zweiten Komponente (4) angeordnet ist, dass zumindest ein Teil des Abluftstromes (8) der ersten
Komponente (3) auf die zweite Komponente (4) trifft.
5. Elektronisches Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
4. wobei die Wärme leitende Verbindung (6) ein Wärmerohr umfasst .
6. Elektronisches Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
5, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Komponenten (3, 4) einen Kühlkörper zum Abführen der erzeugten Wärme aufweist.
7. Elektronisches Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
6, wobei die Wärme leitende Verbindung (6) einen Kühlkörper aufweist .
8. Elektronisches Gerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis
7, wobei das Gerät (1) ein Computersystem ist.
9. Elektronisches Gerät (1) nach Anspruch 8, wobei die erste und zweite Komponente (3, 4) jeweils einen Prozessor umfassen .
PCT/EP2011/071715 2010-12-13 2011-12-05 Elektronisches gerät mit einem gehäuse, in dem wärme erzeugende komponenten angeordnet sind WO2012080011A2 (de)

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