DE102006011333A1

DE102006011333A1 - Vorrichtung zur Kühlung, insbesondere elektronischer Bauelemente

Info

Publication number: DE102006011333A1
Application number: DE102006011333A
Authority: DE
Inventors: Steffen GRÖZINGER; Volker Velte; Henry Madsen; Henrik Olsen
Original assignee: Behr Industrieanlagen GmbH and Co KG; Noise Limit ApS
Current assignee: Mahle Behr Industry GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2007-09-13
Also published as: EP1997140A1; WO2007101693A1; US20100005832A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung mit einem Verdampfer, mit einem Gaskühler, mit einer ersten Kältemittelleitung zur kommunizierenden Verbindung eines Verdampferausgangs mit einem Gaskühlereingang und mit einer zweiten Kältemittelleitung zur kommunizierenden Verbindung eines Gaskühlerausgangs mit einem Verdampfereingang.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung insbesondere von elektronischen Bauelementen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Kühlvorrichtung ist aus der WO 2005/055319 A2 bekannt. Das bekannte System weist einen Verdampfer zur Aufnahme von Wärme eines elektronischen Bauteils sowie einen Kondensator zur Abgabe der Wärme an die Umgebung auf. Von einem Ausgang des Verdampfers erstreckt sich ein Steigrohr, welches in den Kondensator mündet. In dem Steigrohr steigen Blasen verdampften Kältemittels von dem Verdampfer in den Kondensator und bewirken so eine Umwälzung des Kältemittels in dem System. Das Ende des Steigrohrs ist oberhalb eines sich während des Betriebes einstellenden Flüssigkeitspegels angeordnet.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art die Zirkulation eines Kältemittels in der Vorrichtung zu erleichtern.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Kühlung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Grundgedanke der Erfindung ist es, den Strömungswiderstand für ein in der Vorrichtung zirkulierendes Kältemittel zu verringern, indem eine Kältemittelleitung wärmetauschereingangseitig in den Wärmetauschereingang hineingesteckt und wärmetauscherausgangseitig auf den Wärmetauscherausgang aufgesteckt wird. Hierdurch werden Engstellen für das Kältemittel und/oder Wirbelbildung des Kältemittels verhindert beziehungsweise zumindest verringert, so dass eine Zirkulation des Kältemittels auf kostengünstige und einfache bauliche Weise gefördert wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und/oder werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
2 eine Explosionsansicht einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
4 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
5 einen Querschnitt einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
6 eine Aufsicht einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
7 einen Längsschnitt eines Verteilbehälters eines Gaskühlers,
8 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Kühlung von elektronischen Bauelementen,
9 eine perspektivische Ansicht einer Spannvorrichtung zum Andrücken eines Kühlkörpers an eine wärmeabgebende Komponente, und
10 sechs Seitenansichten einer Spannvorrichtung zum Andrücken eines Kühlkörpers an eine wärmeabgebende Komponente.
1 zeigt eine Kühlvorrichtung 110, die zur Kühlung einer nicht dargestellten wärmeabgebenden Komponente, bevorzugt eines Prozessors einer Rechenmaschine vorgesehen ist. Die Kühlvorrichtung 110 weist einen Verdampfer 120, einen Kondensator 130, eine erste Kältemittelleitung 140 und eine in 1 verdeckte zweite Kältemittelleitung auf. Die erste Kältemittelleitung 140 verbindet einen Verdampferausgang 150 mit einem verdeckten Kondensatoreingang und die zweite Kältemittelleitung verbindet einen verdeckten Kondensatorausgang mit einem ebenfalls verdeckten Verdampfereingang. Der Verdampfer 120 ist in eine Spannvorrichtung 160 eingesetzt, mit der die Kühlvorrichtung 110 auf die wärmeabgebende Komponente gespannt wird.
Der Kondensator 130 weist eine Befüllvorrichtung 165 auf, welche an einem rohrförmigen Verteilbehälter des Kondensators 130 angelötet ist. Der Kondensator 130 ist zwischen einer im Wesentlichen rechteckigen Abdeckung 170 mit einer Aussparung 180 und einem Axiallüfter 190 eingefasst.
Der aus dem Verdampfer 120, dem Kondensator 130 und der ersten und zweiten Kältemittelleitung bestehende Kältemittelkreislauf wird vor einem Einsatz über die Befüllvorrichtung 165 erst evakuiert und dann mit Kältemittel befüllt, wobei vorzugsweise das aus der Technik bekannte Kältemittel R134a zur Anwendung kommt.
Im Betrieb überträgt der Verdampfer 120 Wärme von der wärmeabgebenden Komponente auf das in ihm befindliche Kältemittel, welches zumindest teilweise verdampft und über die erste Kältemittelleitung 140 in den Kondensa tor 130 gelangt. Der Kondensator 130 überträgt Wärme von dem in ihm befindlichen Kältemittel auf Luft, die konvektiv oder von dem Axiallüfter 190 angetrieben durch einen Rohr-Rippen-Block des Kondensators 130 und durch die Aussparung 180 strömt. Somit wird das Kältemittel in dem Kondensator 130 gekühlt und gegebenenfalls zumindest teilweise kondensiert. Anschließend strömt das Kältemittel von dem Kondensator 130 über die zweite Kältemittelleitung wieder zurück in den Verdampfer.
2 zeigt eine Kühlvorrichtung 210, welche im Wesentlichen der Kühlvorrichtung 110 in 1 entspricht, in Explosionsdarstellung. Die Kühlvorrichtung 210 weist einen Verdampfer 220, einen Kondensator 230, eine erste Kältemittelleitung 240 und eine zweite Kältemittelleitung 245 auf. Die erste Kältemittelleitung 240 verbindet einen Verdampferausgang 250 mit einem verdeckten Kondensatoreingang und die zweite Kältemittelleitung 245 verbindet einen verdeckten Kondensatorausgang mit einem ebenfalls verdeckten Verdampfereingang.
Der Verdampfer 220 ist in eine Spannvorrichtung 260 eingesetzt, mit der die Kühlvorrichtung 210 in 2 nach unten auf die wärmeabgebende Komponente gespannt wird. Die Spannvorrichtung 260 weist hierzu ein erstes Zugelement 262 und ein zweites Zugelement 263 sowie einen zwischen dem ersten und dem zweiten Zugelement angeordneten Spannsteg 264 auf. Zum Andrücken der Kühlvorrichtung 210 an die wärmeabgebende Komponente wird zunächst das als Öse ausgebildete und in 2 nach unten weisende erste Zugelement 262 in ein als Nase an der wärmeabgebenden Komponente oder einem mit ihr verbundenen Rahmenteil ausgebildetes Gegenstück eingehängt und danach das ebenfalls als Öse ausgebildete und nach unten weisende zweite Zugelement 263 nach unten gedrückt und ebenfalls in ein Gegenstück eingehängt, wodurch über den Spannsteg 264 eine Spannkraft auf den in eine Aufnahme 266 des Spannsteges 264 eingesetzten Verdampfer 220 einwirkt, welche den Verdampfer an die wärmeabgebende Komponente nach unten andrückt. Die Spannrichtung ist also in 1 und 2 nach unten.
Der Kondensator 230 weist eine Befüllvorrichtung 265 auf, welche an einem rohrförmigen Verteilbehälter 232 des Kondensators 230 angelötet ist. Der Kondensator 230 ist zwischen einerseits einer im Wesentlichen rechteckigen Abdeckung 270 mit einem den Kondensator 230 umgreifenden Rahmen 275 und einer Aussparung 280 und andererseits einem Axiallüfter 290 eingefasst.
Im Betrieb überträgt der Verdampfer 220 über in einer Schutzhülle 222 befindliche Wärmeleitpaste und eine Kühlplatte 224 Wärme von der wärmeabgebenden Komponente auf das in ihm befindliche Kältemittel, welches zumindest teilweise verdampft. Zur verbesserten Wärmeübertragung weist die Kühlplatte bevorzugt Kühlelemente, wie beispielsweise Rippen, Noppen oder Stifte auf, welche in den Verdampfer hineinragen, um von Kältemittel umströmt zu werden. Ein Deckel 226 schließt den Verdampfer 220 und nimmt gegebenenfalls die Kühlelemente in sich auf.
Über die erste Kältemittelleitung 240 gelangt das Kältemittel in den Kondensator 230. Der Kondensator 230 überträgt Wärme von dem Kältemittel auf Luft, die konvektiv oder von dem Axiallüfter 290 angetrieben durch einen Rohr-Rippen-Block 234 des Kondensators 230 und durch die Aussparung 280 der Abdeckung 270 strömt. Der Axiallüfter 290 weist hierzu ein Lüfterrad mit einer Nabe 292, Lüfterschaufeln 294 und einem Außenring 296 auf, welches in einem Lüftergehäuse 298 umläuft, angetrieben durch einen von der Nabe verdeckten elektrischen Lüftermotor.
Das Kältemittel strömt durch einen verdeckten Kondensatoreingang in den Verteilbehälter 232 des Kondensators 230 ein und wird auf die Flachrohre 236 des Rohr-Rippen-Blockes 232 verteilt, welche wiederum in Rohröffnungen des Verteilbehälters 232 eingelötet sind. Nach einem Wärmeübertrag auf die die Rippen 237 umströmende Luft wird das gekühlte und gegebenenfalls kondensierte Kältemittel in dem Sammelbehälter 238 gesammelt und strömt anschließend über einen Kondensatorausgang über die zweite Kältemittelleitung 245 wieder zurück in den Verdampfer 220.
Der Kondensator 230 und vorzugsweise auch der Verdampfer 230 und die erste und zweite Kältemittelleitung sind aus einem Metall, bevorzugt Aluminium, oder einer Legierung, bevorzugt Aluminiumlegierung, hergestellt und gelötet. Die Abdeckung 270, die Einzelteile des Axiallüfters 290 mit Ausnahme des Lüftermotors und/oder die Spannvorrichtung 260 sind vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, bevorzugt durch ein Spritzgussverfahren.
3 zeigt eine Kühlvorrichtung 310 in einer Seitenansicht. Die Kühlvorrichtung 310 weist einen Verdampfer 320, einen Kondensator 330, eine erste Kältemittelleitung 340 und eine zweite Kältemittelleitung 345 auf. Die erste Kältemittelleitung 340 verbindet einen Verdampferausgang 350 mit einem von einer Abdeckung 370 verdeckten Kondensatoreingang und die zweite Kältemittelleitung 345 verbindet einen verdeckten Kondensatorausgang mit einem Verdampfereingang 352. Ein Axiallüfter 390 schließt sich an den Kondensator 330 an und befindet sich in der Nähe des Verdampfers 320, so dass zwischen dem Axiallüfter 390 und dem Verdampfer 320 kein Raum für das Aufbringen einer Spannvorrichtung verbleibt.
Im Betrieb überträgt der Verdampfer 320 über eine Kühlplatte 324 Wärme von einer wärmeabgebenden Komponente auf in ihm befindliches Kältemittel, welches zumindest teilweise verdampft. Ein Deckel 326 schließt den Verdampfer 320 und nimmt gegebenenfalls vorhandene Kühlelemente in sich auf.
Über die erste Kältemittelleitung 340 gelangt das Kältemittel in den Kondensator 330. Der Kondensator 330 überträgt Wärme von dem Kältemittel auf Luft, die konvektiv oder von dem Axiallüfter 390 angetrieben durch den Kondensator 330 strömt. Nach einem Wärmeübertrag auf die Luft strömt das gekühlte und gegebenenfalls kondensierte Kältemittel über einen Kondensatorausgang in die zweite Kältemittelleitung 345 und von dort wieder zurück in den Verdampfer 320. Die Zirkulation des Kältemittels ist in 3 durch Pfeile angedeutet.
Um eine Zirkulation des Kältemittels in der gewünschten Weise zu fördern, ist der Verdampferausgang 350 geodätisch höher als der Verdampferein gang 352 angeordnet. Da gegebenenfalls Dampfblasen im Kältemittel in dem Verdampfer nach oben steigen, wird somit ein Übertritt der Dampfblasen über den Verdampferausgang 350 in die erste Kältemittelleitung 340 unterstützt, ein Übertritt der Dampfblasen über den Verdampfereingang 352 in die zweite Kältemittelleitung 345 hingegen behindert.
Darüberhinaus wird die Zirkulation des Kältemittels dadurch unterstützt, dass die erste Kältemittelleitung 340 einen vorzugsweise um etwa ein Viertel größeren Durchmesser besitzt als die zweite Kältemittelleitung 345. Vorteilhaft ist ein Durchmesser von 10 mm für die erste Kältemittelleitung 340 und ein Durchmesser von 8 mm für die zweite Kältemittelleitung.
Ebenfalls vorteilhaft für die Zirkulation des Kältemittels sind der zumindest waagrechte Verlauf und größtenteils stetige Anstieg der ersten Kältemittelleitung 340 von dem Verdampferausgang 350 zu dem Kondensatoreingang sowie das stetige Gefälle der zweiten Kältemittelleitung 345 von dem Kondensatorausgang zu dem Verdampfereingang 352.
4 zeigt eine Kühlvorrichtung 410 in einem Längsschnitt. Die Kühlvorrichtung 410 weist einen Verdampfer 420, einen Kondensator 430, eine erste Kältemittelleitung 440 und eine zweite Kältemittelleitung 445 auf. Die erste Kältemittelleitung 440 verbindet einen Verdampferausgang 450 mit einem Kondensatoreingang 455 und die zweite Kältemittelleitung 445 verbindet einen Kondensatorausgang 458 mit einem vor der Zeichenebene angeordneten und daher nicht sichtbaren Verdampfereingang.
Über die erste Kältemittelleitung 440 gelangt ein schwarz dargestelltes Kältemittel von dem Verdampfer 420 aus über den Verdampferausgang 450, die erste Kältemittelleitung 440 und den Kondensatoreingang 455 in einen im Wesentlichen zylindrischen Verteilbehälter 432 des Kondensators 430. Der Kondensator 430 überträgt Wärme von dem Kältemittel auf Luft, die durch den Rohr-Rippen-Block 434 des Kondensators 430 strömt. Nach einem Wärmeübertrag auf die Luft wird das gekühlte und gegebenenfalls kondensierte Kältemittel in einem Sammelbehälter 438 gesammelt und strömt über den Kondensatorausgang 458 in die zweite Kältemittelleitung 445 und von dort wieder zurück in den Verdampfer 420.
Um eine Zirkulation des Kältemittels in der gewünschten Weise zu fördern, ist der Verdampferausgang 450 geodätisch höher als der Verdampfereingang angeordnet. Darüberhinaus wird die Zirkulation des Kältemittels dadurch unterstützt, dass die erste Kältemittelleitung 440 einen vorzugsweise um etwa ein Viertel größeren Durchmesser besitzt als die zweite Kältemittelleitung 445. Vorteilhaft ist ein Durchmesser von 10 mm für die erste Kältemittelleitung 440 und ein Durchmesser von 8 mm für die zweite Kältemittelleitung. Ebenfalls vorteilhaft für die Zirkulation des Kältemittels sind der zumindest waagrechte Verlauf und größtenteils stetige Anstieg der ersten Kältemittelleitung 440 sowie das stetige Gefälle der zweiten Kältemittelleitung 445.
Vorteilhaft ist es, den Strömungswiderstand für das in der Kühlvorrichtung 410 zirkulierende Kältemittel zu verringern, indem die erste Kältemittelleitung 440 in den Kondensatoreingang 455 mit einem Überstand hineingesteckt und auf den Verdampferausgang 450 aufgesteckt wird. Ein ähnlicher Vorteil wird dadurch erreicht, dass die zweite Kältemittelleitung 445 in den Verdampfereingang mit einem Überstand hineingesteckt und auf den Kondensatorausgang 458 aufgesteckt wird. Hierdurch werden Engstellen für das Kältemittel und/oder eine Wirbelbildung des Kältemittels verhindert beziehungsweise zumindest verringert, so dass die Zirkulation des Kältemittels in der gewünschten Richtung auf kostengünstige und einfache bauliche Weise gefördert wird. Durch das Einstecken wird unter Umständen eine Rückströmung kondensierten Kältemittels in die erste Kältemittelleitung 440 beziehungsweise verdampfenden Kältemittels in die zweite Kältemittelleitung 445 vermieden oder zumindest gebremst.
Eine einfache Bauweise ist unter Umständen durch das Vorsehen eines nach außen abstehenden Kragens 451 am Verdampferausgang 450 und/oder eines nach außen abstehenden Kragens 459 am Kondensatorausgang 458. Vorzugsweise haben der Kragen 451 und der Kragen 459 jeweils einen ähnlichen oder größeren Innendurchmesser als die erste beziehungsweise zweite Kältemittelleitung, so dass keine Engstelle für das Kältemittel entsteht. Die erste und die zweite Kältemittelleitung weisen dann für das Aufstecken ein erstes aufgeweitetes Rohrende 441 beziehungsweise ein zweites aufgeweitetes Rohrende 446 mit Innenabmessungen, die den Außenabmessungen des Kragens 451 beziehungsweise des Kragens 459 entsprechen, auf.
5 zeigt eine Kühlvorrichtung 510 in einem Querschnitt, welche der Kühlvorrichtung 410 in 4 im Wesentlichen entspricht. Die Kühlvorrichtung 510 weist einen Verdampfer 520, einen Kondensator 530, eine nicht in der Zeichenebene angeordnete erste Kältemittelleitung und eine zweite Kältemittelleitung 545 auf. Die zweite Kältemittelleitung 545 verbindet einen Kondensatorausgang 558 mit einem Verdampfereingang 552 und verlässt abschnittsweise die Zeichenebene und ist daher nicht vollständig dargestellt.
In dem Sammelbehälter 558 des Kondensators 530 sind Rohröffnungen 531 vorgesehen, in welche Flachrohre 536 eingesteckt und gelötet sind. Die Flachrohre 536 sind durch Längstrennwände 539 in Strömungskanäle 535 unterteilt, wobei die Strömungskanäle 535 während einer Kondensation des Kältemittels teilweise mit Kältemittel gefüllt sind und in denen kondensiertes Kältemittel ebenfalls gekühlt wird.
Eine einfache Bauweise ist unter Umständen durch das Vorsehen eines nach außen abstehenden Kragens 559 am Kondensatorausgang 558. Vorzugsweise hat der Kragen 459 einen ähnlichen oder größeren Innendurchmesser als die zweite Kältemittelleitung 545, so dass keine Engstelle für das Kältemittel entsteht. Die zweite Kältemittelleitung 545 weist für das Aufstecken ein zweites aufgeweitetes Rohrende 546 mit Innenabmessungen, die den Außenabmessungen des Kragens 459 entsprechen, auf.
6 zeigt eine Kühlvorrichtung 610, die zur Kühlung einer nicht dargestellten wärmeabgebenden Komponente, bevorzugt eines Prozessors einer Rechenmaschine vorgesehen ist. Die Kühlvorrichtung 610 weist einen Verdampfer 620, einen Kondensator 630, eine erste Kältemittelleitung 640 und eine zweite Kältemittelleitung 645 auf. Der Verdampfer 620 ist in eine Spannvorrichtung 660 eingesetzt, mit der die Kühlvorrichtung 610 auf die wärmeabgebende Komponente gespannt wird.
Der Kondensator 630 weist eine Befüllvorrichtung 665 auf, welche an einem rohrförmigen Verteilbehälter 632 des Kondensators 630 angelötet ist. Der Kondensator 630 ist zwischen einer nicht dargestellten Abdeckung und einem Axiallüfter 690 eingefasst.
Der aus dem Verdampfer 620, dem Kondensator 630 und der ersten und zweiten Kältemittelleitung bestehende Kältemittelkreislauf wird vor einem Einsatz über die Befüllvorrichtung 665 erst evakuiert und dann mit Kältemittel befüllt.
7 zeigt den Schnitt A-A aus 6. Der Verteilbehälter 632 weist einen Kondensatoreingang 655 für ein Einstecken und Einlöten der ersten Kältemittelleitung 640 sowie eine Befüllöffnung 656 für ein Einlöten der Befüllvorrichtung 665 auf. Die im Wesentlichen zylindrische Befüllvorrichtung 665 ist als Stutzen längsseitig am rohrförmigen Verteilbehälter 632 angeordnet.
Zum Befüllen der Kühlvorrichtung 610 wird eine dritte Kältemittelleitung an ein Ventilgehäuse 666 der als Ventil ausgebildeten Befüllvorrichtung 665 angeschlossen, indem ein am Ende der dritten Kältemittelleitung angeordnetes Kupplungselement auf das Ventilgehäuse 666 aufgeschraubt wird. Dabei verschiebt das Kupplungselement einen Ventileinsatz 668 in einem Kanal 669 in 7 nach links in eine Befüllposition, wobei ein nicht gezeigtes Federelement innerhalb des Ventileinsatzes 668, welches über ein Anschlagelement 667 an der Befüllöffnung 656 des Verteilbehälters 632 oder an dem Ventilgehäuse 666 abgestützt ist, gespannt wird.
Die Kühlvorrichtung 610 wird zunächst über den in der Befüllposition durch den Ventileinsatz 668 freigegebenen Kanal 669 und die dritte Kältemittelleitung evakuiert und anschließend über die dritte Kältemittelleitung und den Kanal 669 mit Kältemittel befüllt. Anschließend wird das Kupplungselement wieder von der Befüllvorrichtung abgeschraubt, wobei das Federelement in dem Ventileinsatz 668, unter Umständen unterstützt durch einen Überdruck des Kältemittels in der Kühlvorrichtung 610, den Ventileinsatz 668 in 7 nach rechts in eine Verschlussposition bewegt, in der der Ventileinsatz 668 den Kanal 669 versperrt und mittels zumindest eines Dichtringes abdichtet.
8 zeigt die Kühlvorrichtung 610 aus 6 in einer Seitenansicht. Das Rohr-Rippen-Netz 634 ist dabei zwischen dem zylindrischen Verteilbehälter 632 und einem ebenfalls zylindrischen Sammelbehälter 638 des Kondensators 630 angeordnet. Die Befülleinrichtung ist rechtwinklig zu dem Rohr-Rippen-Netz am Verteilbehälter angeordnet. Hierdurch wird eine platzsparende Bauweise bei gleichzeitiger guter Zugänglichkeit der Befüllvorrichtung erreicht.
9 zeigt eine Spannvorrichtung 910, die für ein Andrücken eines Kühlkörpers an eine wärmeabgebende Komponente, beispielsweise an einen Prozessor einer Rechenmaschine vorgesehen ist, in einer perspektivischen Ansicht. Die Spannvorrichtung 910 weist ein erstes Zugelement 920 und ein zweites Zugelement 930 sowie einen dazwischen angeordneten Spannsteg 940 auf. Der Spannsteg 940 weist eine Aufnahme 950 für einen Kühlkörper sowie ein verdecktes erstes Halteelement 960 und ein zweites Halteelement 970 auf.
Zum Andrücken des Kühlkörpers an die wärmeabgebende Komponente wird zunächst der Kühlkörper in 9 von oben in die Aufnahme eingesetzt. Ein seitlicher erster Vorsprung des Kühlkörpers wird dabei unter das als Absatz ausgebildete Halteelement 960 geschoben, wonach ein dem ersten Vorsprung gegenüberliegender zweiter Vorsprung des Kühlkörpers unter das zweite Halteelement 970 gedrückt wird. Dies wird durch ein elastisches Zurückweichen des hinteren Teilsteges 945 des Spannsteges 940 ermöglicht und durch eine schräge Rampe 975 des zweiten Halteelementes 970 erleichtert. Im Falle der Verwendung eines Verdampfers gemäß einer der 1 bis 8 als Kühlkörper dient beispielsweise ein Überstand der Kühlplatte gegenüber dem Deckel des Verdampfers als Vorsprung.
Vorteilhafterweise weist der Kühlkörper einen Anschlag für die Spannvorrichtung 910 nach oben auf, so dass die Spannvorrichtung 910 nach dem Ein setzen des Kühlkörpers in die Aufnahme 950 am Kühlkörper fixiert ist. Im Falle der Verwendung eines Verdampfers gemäß einer der 1 bis 8 als Kühlkörper dient beispielsweise die fest mit dem Verdampfer verbundene, insbesondere gelötete erste und/oder zweite Kältemittelleitung als Anschlag.
Die auf diese Weise erhaltene Kühlkörperanordnung wird schließlich auf die wärmeabgebende Komponente oder einen mit ihr verbundenen Rahmen, beispielsweise eine Elektronikplatine, gespannt. Hierzu wird zunächst das als nach unten weisende Öse ausgebildete erste Zugelement 920 in eine Nase an dem Rahmen eingehängt und anschließend das zweite Zugelement 930 niedergedrückt und ebenfalls in eine Nase eingehängt. Um das Niederdrücken zu erleichtern, weist die Spannvorrichtung 910 im Bereich des zweiten Zugelementes 930 eine Aufnahme 980 für ein Werkzeug, wie beispielsweise einen Schraubenzieher, auf.
10 zeigt sechs Seitenansichten einer Spannvorrichtung 1010, die der Spannvorrichtung 910 in 9 im Wesentlichen entspricht, von sechs verschiedenen Seiten. Die Spannvorrichtung 1010 weist ein erstes Zugelement 1020 und ein zweites Zugelement 1030 sowie einen dazwischen angeordneten Spannsteg 1040 auf. Der Spannsteg 1040 weist eine Aufnahme 1050 für einen Kühlkörper sowie ein erstes Halteelement 1060 und ein zweites Halteelement 1070 auf.
Zum Andrücken des Kühlkörpers an die wärmeabgebende Komponente wird zunächst der Kühlkörper in Spannrichtung in die Aufnahme eingesetzt. Ein seitlicher erster Vorsprung des Kühlkörpers wird dabei unter das als Absatz ausgebildete Halteelement 1060 geschoben, wonach ein dem ersten Vorsprung gegenüberliegender zweiter Vorsprung des Kühlkörpers unter das zweite Halteelement 1070 gedrückt wird. Dies wird durch ein elastisches Zurückweichen des hinteren Teilsteges 1045 des Spannsteges 1040 ermöglicht und durch eine schräge Rampe 1075 des zweiten Halteelementes 1070 erleichtert.
Die auf diese Weise erhaltene Kühlkörperanordnung wird schließlich auf die wärmeabgebende Komponente oder einen mit ihr verbundenen Rahmen, beispielsweise eine Elektronikplatine, gespannt. Hierzu wird zunächst das als nach unten weisende Öse ausgebildete erste Zugelement 1020 in eine Nase an dem Rahmen eingehängt und anschließend das zweite Zugelement 1030 niedergedrückt und ebenfalls in eine Nase eingehängt. Um das Niederdrücken zu erleichtern, weist die Spannvorrichtung 1010 im Bereich des zweiten Zugelementes 1030 eine Aufnahme 1080 für ein Werkzeug, wie beispielsweise einen Schraubenzieher, auf.
Darüberhinaus ist das zweite Zugelement 1030 als nach außen schwenkbarer Bügel, vorzugsweise Metallbügel, ausgebildet und weist einen Vorsprung 1035 als Montagehilfe auf. Das zweite Zugelement 1030 kann damit selbst oder über den Vorsprung 1035 im niedergedrückten Zustand leicht in das dafür vorgesehene Gegenstück, beispielsweise in eine Nase eingeschwenkt und anschließend Iosgelassen werden. Der Spannsteg 1040 ist dann gespannt und erzeugt eine Spannkraft, die über die Zugelemente als Zugkraft und über den Kühlkörper als Druckkraft auf die wärmeabgebende Komponente übertragen wird, so dass ein ausreichender Wärmeübergang von der wärmeabgebenden Komponente auf den Kühlkörper gewährleistet ist.
Die Erfindung wurde anhand einer Kühlvorrichtung für ein elektronisches Bauteil beispielhaft beschrieben, ist jedoch nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es wird darauf aufmerksam gemacht, dass die vorliegende Erfindung auch anderweitig einsetzbar ist. Sämtliche beschriebenen Gegenstände sind beliebig untereinander kombinierbar. Ebenso sind sämtliche Merkmale jedes beschriebenen Gegenstandes beliebig mit sämtlichen Merkmalen der anderen Gegenstände kombinierbar oder durch sie ersetzbar.

Claims

Vorrichtung zur Kühlung, insbesondere von elektronischen Bauelementen, insbesondere einer Prozessoreinheit, mit einem Verdampfer zur Aufnahme von Wärme in ein Kältemittel insbesondere durch Verdampfung, mit einem Gaskühler zum Kühlen des Kältemittels insbesondere durch Kondensation, mit einer ersten Kältemittelleitung zur kommunizierenden Verbindung eines Verdampferausgangs mit einem Gaskühlereingang, mit einer zweiten Kältemittelleitung zur kommunizierenden Verbindung eines Gaskühlerausgangs mit einem Verdampfereingang, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kältemittelleitung auf den Verdampferausgang aufgesteckt und/oder in den Gaskühlereingang mit einem Überstand hineingesteckt ist und dass die zweite Kältemittelleitung auf den Gaskühlerausgang aufgesteckt und/oder in den Verdampfereingang mit einem Überstand hineingesteckt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskühler oder der Verdampfer einen Verteilbehälter und einen Sammelbehälter aufweist, wobei der Gaskühler- oder Verdampfereingang an dem Verteilbehälter und der Gaskühler- oder Verdampferausgang an dem Sammelbehälter angeordnet ist, und wobei der Verteilbehälter und der Sammelbehälter Rohröffnungen aufweisen, in die Kältemittelrohre eingesteckt oder auf die Kältemittelrohre aufgesteckt sind, wobei die Kältemittelrohre insbesondere als Flachrohre mit dazwischen angeordneten Wellrippen ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferausgang oder der Gaskühlerausgang einen nach außen abstehenden Kragen aufweist, auf den ein Rohrende der ersten beziehungsweise zweiten Kältemittelleitung aufgesteckt ist, wobei die Außenabmessungen, wie Außendurchmesser, des Kragens den Innenabmessungen, wie Innendurchmesser, des Rohrendes entsprechen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrende der ersten oder zweiten Kältemittelleitung gegenüber der übrigen ersten beziehungsweise zweiten Kältemittelleitung aufgeweitet ist, so dass der Innendurchmesser des Kragens im Wesentlichen einem Innendurchmesser der übrigen ersten beziehungsweise zweiten Kältemittelleitung entspricht oder größer ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteilbehälter und/oder der Sammelbehälter rohrförmig, insbesondere zylindrisch ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Kältemittelleitung stirnseitig in den rohrförmigen Verteilbehälter hineingesteckt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Kältemittelleitung längsseitig in den rohrförmigen Verteilbehälter hineingesteckt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Kältemittelleitung stirnseitig auf den rohrförmigen Sammelbehälter aufgesteckt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Kältemittelleitung längsseitig auf den rohrförmigen Sammelbehälter aufgesteckt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohröffnungen längsseitig am rohrförmigen Verteilbehälter beziehungsweise Sammelbehälter angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Kältemittelleitung im Wesentlichen gegenüber den Rohröffnungen in den Verteilbehälter beziehungsweise Sammelbehälter mündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste oder die zweite Kältemittelleitung im Wesentlichen rechtwinklig zu den Rohröffnungen in den Verteilbehälter beziehungsweise Sammelbehälter mündet.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Förderungseinrichtung, wie Lüfter, zur Durchleitung eines Mediums, insbesondere Gases, insbesondere Kühlluft, durch den Gaskühler aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung für eine derartige Montage in oder an eine wärmeabgebende Komponente vorgesehen ist, dass der Gaskühler geodätisch höher als der Verdampfer angeordnet ist, so dass das Kältemittel von selbst durch Verdampfung vom Verdampfer zum Gaskühler und nach Kondensation vom Gaskühler zum Verdampfer strömt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskühlereingang geodätisch oberhalb des Gaskühlerausgangs angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskühlereingang an einem geodätisch oberen Ende des Gaskühlers beziehungsweise des Verteilbehälters angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskühlerausgang an einem geodätisch unteren Ende des Gaskühlers beziehungsweise des Sammelbehälters angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferausgang geodätisch oberhalb des Verdampfereingangs angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfereingang an einem geodätisch unteren Ende des Verdampfers beziehungsweise des Verteilbehälters angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampferausgang an einem geodätisch oberen Ende des Verdampfers beziehungsweise des Sammelbehälters angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer für eine Montage auf der wärmeabgebenden Komponente vorgesehen ist.