DE10136006A1 - Vorrichtung zum Kühlen elektrischer oder elektronischer Geräte - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Kühlen elektrischer oder elektronischer Geräte umfasst einen Wärmetauscher (20) und eine über eine Fluidleitung (24a, 24b) mit dem Wärmetauscher (20) verbundene Adaptereinrichtung (26a, 26b) zum Anschluß des Wärmetauschers (20) an das elektrische oder elektronische Gerät (10). Der Wärmetauscher (20), die Fluidleitung (24a, 24b) und die Adaptereinrichtung (26a, 26b) tragen zu einem geschlossenen Fluidkreislauf bei, über den ein Primärfluid von einem Ausgang des Wärmetauschers (20) zu dem Gerät (10) und von dem Gerät (10) zu dem Wärmetauscher (20) treibbar ist, so daß Abwärme von dem Gerät (10) zu dem Wärmetauscher (20) transportierbar und dort an ein Sekundärfluid abgebbar ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen elektrischer oder elektronischer Geräte, und insbesondere eine solche Vorrichtung, die sich zum Kühlen existierender elektrischer oder elektronischer Geräte, beispielsweise existierender Testsysteme, eignet.
• Luftgekühlte Tester, d. h. beispielsweise Testgeräte zum schnellen Testen einer Vielzahl von integrierten Schaltungen auf parallele oder zeitlich aufeinanderfolgende Weise, konnten bisher aufgrund ihrer Wärme- und Lärm-Entwicklung nur bedingt im Laborbetrieb eingesetzt werden. Ein Beispiel für solche Tester ist der Tester J750 von der Firma Teradyne. Solche relativ preisgünstigen Tester, die sich aufgrund ihrer Größe und Mobilität auch als Labortester eignen, sind aufgrund ihrer Luftkühlung sehr laut und erzeugen Abwärme, die den Raum, in dem der Tester betrieben wird, erwärmt. Dies führt zu einer starken Erwärmung des Raums, in dem der Tester betrieben wird, und kann in der Regel von einer Raumklimaanlage nicht mehr aufgenommen werden.
• Auf dem Markt existiert bisher keine Lösung für das oben beschriebene Problem, so dass Tester der genannten Art im Laborbereich nur bedingt einsetzbar sind.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Kühlen zu schaffen, die den Einsatz von elektrischen oder elektronischen Geräten, die aufgrund einer Lärmemission und Wärmebelastung bisher im Laborbereich nur bedingt einsetzbar waren, im Laborbereich ermöglichen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
• Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung zum Kühlen elektrischer oder elektronischer Geräte, mit folgenden Merkmalen:
  einem Wärmetauscher;
  einer über eine Fluidleitung mit dem Wärmetauscher verbundenen Adaptereinrichtung zum Anschluß des Wärmetauschers an das elektrische oder elektronische Gerät,
  wobei der Wärmetauscher, die Fluidleitung und die Adaptereinrichtung zu einem geschlossenen Fluidkreislauf beitragen, über den ein Primärfluid von einem Ausgang des Wärmetauschers zu dem Gerät und von dem Gerät zu einem Eingang des Wärmetauschers treibbar ist, so dass Abwärme von dem Gerät zu dem Wärmetauscher transportierbar ist und dort an ein Sekundärfluid abgebbar ist.
• Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass zum einen eine starke Senkung der Wärmebelastung in einem Raum, in dem ein elektrisches oder elektronisches Gerät, beispielsweise ein luftgekühlter Tester, betrieben wird, und zum anderen eine starke Reduzierung der Lärmemission des elektrischen bzw. elektronischen Geräts erreicht werden kann, wenn eine Vorrichtung zum Kühlen verwendet wird, die einen geschlossenen Kreislauf zum Abtransport von durch das elektrische bzw. elektronische Gerät erzeugter Abwärme liefert. Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen eines an sich luftgekühlten elektrischen oder elektronischen Geräts, beispielsweise des luftgekühlten Testers, werden zwei Anschlusseinrichtungen der Adaptereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an den für die ursprüngliche Luftkühlung des elektrischen oder elektronischen Geräts vorgesehenen Kühlöffnungen im Gehäuse des Geräts angebracht, so dass das ursprüngliche Kühlungssystem des luftgekühlten elektrischen oder elektronischen Geräts in den geschlossenen Fluidkreislauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung integriert ist und einen Teil des Fluidkreislaufs bildet.
• Wie angegeben, eignet sich die vorliegende Erfindung insbesondere zur Verbesserung der Kühlung von luftgekühlten elektrischen oder elektronischen Geräten, wobei das Sekundärfluid, an das in dem Wärmetauscher die Abwärme abgegeben wird, vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit und noch vorzugsweiser Wasser ist.
• Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen geschlossenen Fluidkreislauf bleibt ein Großteil des Lärms "innerhalb" des elektrischen oder elektronischen Geräts, da die Kühlöffnungen, die Austrittsöffnungen für in dem elektrischen oder elektronischen Gerät erzeugte Geräusche darstellen, durch die Adaptereinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschlossen sind. Ferner wird die erzeugte Abwärme über den Wärmetauscher, bei bevorzugten Ausführungsbeispielen einen Luft/Wasser-Wärmetauscher, abgegeben. Daher kann durch die vorliegende Erfindung sowohl die Lärmemission als auch die Wärmebelastung auf ein erträgliches Maß reduziert werden.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorzugsweise ein Gebläse aufweisen, um einen Fluidstrom des Primärfluids durch den geschlossenen Fluidkreislauf zu unterstützen. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Steuerung und einen Temperatursensor umfassen, um die Temperatur des Primärfluids am Ausgang des Wärmetauschers zu regeln. Diese Regelung kann vorzugsweise über ein Stellventil erfolgen, das zum Einstellen einer Flussrate des Sekundärfluids durch den Wärmetauscher vorgesehen ist, so dass durch das Einstellen der Flussrate die Wärmeaufnahme des Sekundärfluids und dadurch die Temperatur des Primärfluids am Ausgang des Wärmetauschers eingestellt werden kann.
• Trotz dieser erreichten Vorteile bleiben die elektrischen oder elektronischen Geräte, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen versehen sind, vorzugsweise mobil, da die Kühleinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die beispielsweise aus dem Wärmetauscher, dem Gebläse und der Steuereinrichtung besteht, vorzugsweise fahrbar ausgestaltet ist und nur über die Fluidleitung bzw. die Fluidleitungen, die vorzugsweise durch zwei flexible Schläuche realisiert sind, an das zu kühlende elektrische oder elektronische Gerät angeschlossen wird.
• Weiterbildungen der vorliegenden Anmeldung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegende Figur näher erläutert.
• Die beiliegende Figur zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Kühlen eines luftgekühlten Testers.
• In der Figur ist schematisch ein herkömmlicher luftgekühlter Tester 10 dargestellt, der beispielsweise ein J750-Tester der Firma Teradyne sein kann. In der Figur sind die Teile, die dem herkömmlichen luftgekühlten Tester 10 zugeordnet sind, schraffiert dargestellt. Der Tester 10 umfasst ein Gehäuse, in dem das gesamte elektrische bzw. elektronische Equipment zum Durchführen unterschiedlichster Tests beispielsweise bezüglich integrierter Schaltungen und dergleichen, angeordnet ist. In dem Gehäuse 10 befindet sich ferner ein Kühlsystem, das zur Luftkühlung des Testers dient. Komponenten dieses Kühlsystems sind schematisch in der Fig. 10 gezeigt und umfassen einen Ventilator 12, einen Luftkühlungspfad 14 und Kühlungsöffnungen 16a und 16b. Die obengenannten Elemente sind in der Figur rein schematisch dargestellt, wobei die spezielle Anordnung derselben für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung ist und bezüglich dieser Anordnung beispielsweise auf den oben genannten Tester der Firma Teradyne verwiesen wird. Im Betrieb erzeugt der herkömmliche luftgekühlte Tester 10 Abwärme, die ohne Vorliegen der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch die Kühlungsöffnungen 16a und 16b an die Umgebung, beispielsweise den Raum, in dem der Tester betrieben wird, abgegeben wird.
• Das dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst nun eine Kühlungsvorrichtung für einen derartigen Tester, die einen Wärmetauscher 20, ein Gebläse 22, zwei Fluidleitungen 24a und 24b in der Form flexibler Schläuche, zwei Adapterbleche 26a und 26b, einen Temperatursensor 28, ein automatisches Stellventil 30 und eine Steuerung 32 aufweist.
• Die Adapterbleche 26a und 26b stellen Einrichtungen zum Anschluß der erfindungsgemäßen Kühlungsvorrichtung an den Tester 10 dar. Zu diesem Zweck können die Adapterbleche 26a und 26b mit geeigneten Verschlusseinrichtungen (nicht gezeigt) versehen sein, die ein Befestigen derselben an dem Tester 10 ermöglichen. Derartige Verschlusseinrichtungen können beispielsweise Schnellverschlüsse sein, über die die Adapterbleche 26a und 26b an dem Tester 10 befestigt werden können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass der Aufbau der Verschlusseinrichtungen zum Befestigen der Adapterbleche an dem Tester 10 für die vorliegende Erfindung unerheblich ist, so lange durch diese Verschlusseinrichtung und die Adapterbleche ein solcher Anschluß an den Tester möglich ist, dass eine Fluidkommunikation zwischen den Kühlungsöffnungen 16a, 16b und den Fluidleitungen 24a, 24b realisiert ist und durch den Anschluß eine im wesentlichen fluiddichte Abdichtung nach außen erreicht werden kann. Hierzu können beliebige Klemm- oder Schraub-Verbindungen und dergleichen verwendet werden.
• Die Adapterbleche 26a, 26b, die aus einem beliebigen geeigneten Material bestehen können, umfassen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils ein Anschlussstück 34a bzw. 34b, über das die Fluidleitung 24a bzw. 24b an das Adapterblech 26a bzw. 26b angeschlossen ist.
• Der Wärmetauscher 20, das Gebläse 22, der Temperatursensor 28, das automatische Stellventil 30 und die Steuerung 32 werden zusammen im folgenden als Kühleinheit bezeichnet. Die Kühleinheit weist ein Anschlussstück 36 auf, an das ein zweites Ende der Fluidleitung 24a angeschlossen ist. Das zur Überwindung des durch den erfindungsgemäß vorgesehenen geschlossenen Fluidkreislauf bewirkten erhöhten Luftwiderstands vorgesehene Gebläse 22 ist in Fluidkommunikation mit dem Anschlussstück 36 und dem Wärmetauscher 20, der wiederum in Fluidkommunikation mit dem Anschlussstück 38 ist, so dass eine durchgehende Fluidkommunikation zwischen dem Anschlussstück 36 und dem Anschlussstück 38 implementiert ist.
• Der Wärmetauscher 20 umfaßt eine Vorlaufleitung 40 für das verwendete Sekundärfluid, bei dem es sich vorzugsweise um ein Kühlmittel und noch vorzugsweiser um Wasser handelt. Die Temperatur des Kühlmittels in der Vorlaufleitung 40 kann beispielsweise 14°C betragen. Ferner umfasst der Wärmetauscher eine Rücklaufleitung 42, wobei die Flussrate durch dieselbe mittels des automatischen Stellventils 30 einstellbar ist. Der Temperatursensor 28 ist angeordnet, um die Temperatur eines zur Kühlung des Testers 10 verwendeten Primärfluids, bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel Luft, am Ausgang des Wärmetauschers zu erfassen. Der Temperatursensor 28 und das automatische Stellventil sind mit der Steuerung 32 verbunden.
• Durch den oben beschriebenen Aufbau liefert die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung für den Tester 10 einen geschlossenen Fluidkreislauf beginnend am Anschlussstück 38, durch die Fluidleitung 24b, über das Anschlussstück 34b durch die Kühlungsöffnungen 16b, entlang des Luftkühlungspfads 14 des Testers, durch die Kühlungsöffnungen 16a über den Anschluß 34a, entlang der Fluidleitung 24a durch den Anschluß 36, über das Gebläse 22 zu dem Wärmetauscher 20 und durch den Anschluß 38 desselben wiederum in die Fluidleitung 24b.
• Ein Strom 44 des Primärfluids, bei den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ein Luftstrom, wird durch den Ventilator 12 in dem luftgekühlten Tester 10 erreicht. Reicht dieser Ventilator 12 nicht aus, um den durch den erfindungsgemäßen geschlossenen Fluidkreis bewirkten erhöhten Widerstand zu überwinden, kann optional, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, ein Gebläse 22 vorgesehen sein, um den Strom 44 zu unterstützen.
• Im Betrieb erzeugt der Tester, d. h. die darin enthaltenen elektrischen bzw. elektronischen Komponenten, Abwärme, die von dem Primärfluid aufgenommen wird. Das durch die Abwärme des Testers erwärmte Primärfluid durchströmt den Wärmetauscher 20 und gibt seine Wärmeenergie an den Senkundärfluidkreislauf ab. Zu diesem Zweck ist die Sekundärfluidleitung 46 in bekannter Weise, beispielsweise mäanderförmig, in dem Flussweg des Primärfluidstroms 44 angeordnet. Von dem Sekundärfluidkreislauf sind lediglich die Vorlaufleitung 40, die Sekundärfluidleitung 46 und die Rücklaufleitung 42 dargestellt, wobei der Aufbau eines solchen Sekundärfluidkreises für einen Fachmann klar ist und somit hier keiner weiteren Erläuterung bedarf.
• Die Temperatur des Primärfluids, d. h. bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Luft, nach dem Wärmetauscher 20 bzw. am Ausgang desselben, wird durch den Sensor 28 erfasst, der mit der Steuerung 32 verbunden ist, die über das Stellventil 30 den Durchfluß des Sekundärfluids, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel den Wasserdurchfluß, des Wärmetauschers 20 regelt, um die Primärfluidtemperatur am Ausgang des Wärmetauschers auf einem konstanten Wert zu halten.
• Durch die erfindungsgemäße Kühlungsvorrichtung wird die Lautstärke des Testers 10 erheblich reduziert, da sich der Schall innerhalb des geschlossenen Kreislaufs bricht und nur stark reduziert nach außen dringt. Grundsätzlich ist der beschriebene Wärmetauscher auch für andere luftgekühlte Systeme geeignet, wobei lediglich die Adapterbleche, d. h. die Einrichtung zum Anschließen der Fluidleitungen an das entsprechende System, angepasst werden müssen.
• Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist als Primärfluid Luft und als Sekundärfluid Wasser verwendet. Es ist jedoch offensichtlich, dass andere Fluide als Primärfluid und Sekundärfluid verwendet werden können, wobei als Primärfluid vorzugsweise ein solches Fluid verwendet wird, wie es bei der Kühlung des elektrischen oder elektronischen Geräts, an das die erfindungsgemäße Vorrichtung angeschlossen werden soll, an sich verwendet wird. Als Sekundärfluid kann eine beliebige Kühlflüssigkeit bzw. ein beliebiges Kühlgas verwendet werden, wobei sich in den meisten Fällen jedoch die Verwendung von Wasser als Sekundärfluid als ausreichend erweisen wird.
• Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Luftkühlungspfad des Geräts, an das die erfindungsgemäße Vorrichtung angeschlossen ist, Teil des geschlossenen Fluidkreislaufs. Alternativ kann erfindungsgemäß die Adaptereinrichtung angepasst sein, um einen geschlossenen Fluidkreislauf zu definieren, bei dem Fluidwege um das zu kühlende elektrische oder elektronische Gerät herumgeführt sind, dasselbe jedoch nicht durchdringen. Auch in einem solchen Fall können die erfindungsgemäßen Vorteile einer verringerten Wärmeentwicklung und Lärmentwicklung, wenn auch in eingeschränktem Maß, erreicht werden. Bezugszeichenliste 10 luftgekühlter Tester
  12 Ventilator des Testers
  14 Luftkühlungspfad des Testers
  16a, 16b Kühlungsöffnungen
  20 Wärmetauscher
  22 Gebläse
  24a, 24b Fluidleitungen
  26a, 26b Adapterbleche
  28 Temperatursensor
  30 automatisches Stellventil
  32 Steuerung
  34a, 34b Anschlussstücke der Adapterbleche
  36,38 Anschlussstücke der Kühleinheit
  40 Vorlaufleitung für Sekundärfluid
  42 Rücklaufleitung für Sekundärfluid
  44 Luftstrom
  46 Sekundärfluidleitung
  

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Kühlen elektrischer oder elektronischer Geräte (10), mit folgenden Merkmalen:
einem Wärmetauscher (20);
einer über eine Fluidleitung (24a, 24b) mit dem Wärmetauscher (20) verbundenen Adaptereinrichtung (26a, 26b) zum Anschluß des Wärmetauschers (20) an das elektrische oder elektronische Gerät (10),
wobei der Wärmetauscher (20), die Fluidleitung (24a, 24b) und die Adaptereinrichtung (26a, 26b) zu einem geschlossenen Fluidkreislauf beitragen, über den ein Primärfluid von einem Ausgang des Wärmetauschers zu dem Gerät (10) und von dem Gerät (10) zu einem Eingang des Wärmetauschers 20 treibbar ist, so dass Abwärme von dem Gerät (10) zu dem Wärmetauscher (20) transportierbar ist und dort an ein Sekundärfluid abgebbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Adaptereinrichtung (26a, 26b) zumindest zwei Anschlusseinrichtungen zum Anschluß an das elektrische oder elektronische Gerät (10) aufweist und bei der im angeschlossenen Zustand ein Kühlungssystem (12, 14, 16a, 16b) des elektrischen oder elektronischen Geräts ein Teil des geschlossenen Fluidkreislaufs ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Primärfluid Luft und das Sekundärfluid eine Kühlflüssigkeit ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Kühlflüssigkeit Wasser ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Primärfluid Luft ist und die Anschlusseinrichtungen (26a, 26b) ausgebildet sind, um nach außen abdichtend an Kühlöffnungen (16a, 16b) eines luftgekühlten elektrischen oder elektronischen Geräts (10) angeschlossen zu werden.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein Gebläse (22) aufweist, um einen Strom (44) des Primärfluids in dem geschlossenen Fluidkreislauf zu unterstützen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Fluidleitung (24a, 24b) durch einen flexiblen Schlauch gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, die ferner eine Steuerung (32) und einen Temperatursensor (28) aufweist, um die Temperatur des Primärfluids am Ausgang des Wärmetauschers (20) zu regeln.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, die ferner ein Stellventil (30) zum Einstellen einer Flussrate des Sekundärfluids durch den Wärmetauscher (20), um dadurch die Temperatur des Primärfluids am Ausgang des Wärmetauschers einzustellen, aufweist.