DE10244625A1

DE10244625A1 - Wärmeabfuhrvorrichtung

Info

Publication number: DE10244625A1
Application number: DE10244625A
Authority: DE
Inventors: Chin-Kuang Luo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-01-22
Also published as: JP2004040069A; GB2390482A; GB0221463D0; US20040000394A1

Abstract

Eine Wärmeabfuhrvorrichtung weist einen thermisch supraleitenden Körper (4), eine Gebläseeinheit (7) und ein Leitrohr (6) auf. Der supraleitende Körper (4) weist einen hohlen Wärmeübertragungskörper (40) auf, der dafür ausgelegt ist, auf einem Wärme erzeugenden Bauteil (5) einer elektronischen Vorrichtung angeordnet zu werden. Der Wärmeübertragungskörper (40) besteht aus einem wärmeleitenden Material und ist so konfiguriert, daß er mindestens einen Luftkanal (44) begrenzt. Die Gebläseeinheit (7) ist dafür ausgelegt, Warmluft vom Wärmeübertragungskörper (40) abzuziehen. Das Leitrohr (6) hat eine Einlaßöffnung (61), die in Fluidverbindung mit dem Wärmeübertragungskörper (40) steht, um Warmluft vom Wärmeübertragungskörper (40) aufzunehmen, eine Auslaßöffnung (63), die in Fluidverbindung mit der Gebläseeinheit (7) steht, und einen Zwischenrohrabschnitt (62), der die Einlaß- und die Auslaßöffnung (61, 63) verbindet, um die Warmluft aus der Einlaßöffnung (61) zur Auslaßöffnung (63) zu leiten und sie durch die Gebläseeinheit (7) auszustoßen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wärmeabfuhrvorrichtung und insbesondere eine Wärmeabfuhrvorrichtung, die Wärme auf sehr wirksame Art abführen kann.
Eine herkömmliche Wärmeabfuhrvorrichtung ist dafür ausgelegt, auf einem Wärme erzeugenden Bauteil, das auf einer Platine einer elektronischen Vorrichtung angeordnet ist, angebracht zu werden. Das Wärme erzeugende Bauteil kann eine Zentralverarbeitungseinheit, eine integrierte Schaltung oder dergleichen sein. Die Wärmeabfuhrvorrichtung weist eine Wärmeabfuhr-Rippeneinheit aus Aluminium, die in thermischem Kontakt mit dem Wärme erzeugenden Bauteil angeordnet ist, und ein zur Rippeneinheit hin orientiertes Gebläse auf. Die Rippeneinheit hat einen Bodenabschnitt, der mit einer wärmeleitenden Platte versehen ist, die aus Kupfer besteht und die Übertragung vom Wärme erzeugenden Bauteil erzeugter Wärme auf die Rippeneinheit erleichtert. Eine solche herkömmliche Wärmeabfuhrvorrichtung hat jedoch die folgenden Nachteile:
1. Wenngleich Aluminium und Kupfer recht hohe Temperaturkoeffizienten der Leitfähigkeit aufweisen, ist ihre kombinierte Wärmeabfuhrwirkung nicht sehr zufriedenstellend, was dazu führt, daß die Oberflächentemperatur des Wärme erzeugenden Bauteils höher bleibt als diejenige der Rippeneinheit. Das heißt, daß aus dem Gebläse geblasene Luftströme nur die Wärme um die Rippeneinheit verteilen können und nicht die Oberfläche des Wärme erzeugenden Bauteils erreichen können, um die Wärme um das Wärme erzeugende Bauteil herum abzuführen.
2. Wenn sich Wärme angesichts des vorstehend Erwähnten allmählich an der Oberfläche des Wärme erzeugenden Bauteils aufbaut, weil die herkömmliche Wärmeabfuhrvorrichtung die große Wärme nicht wirksam abführen kann, wird die Arbeits weise des Wärme erzeugenden Bauteils beeinträchtigt, was zu einem Abschalten der elektronischen Vorrichtung oder sogar zu einer Beschädigung von dieser führen kann.
3. Wenn das Wärme erzeugende Bauteil eine innerhalb eines Computergehäuses angeordnete Zentralverarbeitungseinheit ist und auf einem Prozessorsockel einer Hauptplatine angebracht ist, werden die vom Gebläse zum Abführen der Wärme um die Zentralverarbeitungseinheit erzeugten Luftströme heiß und im Computergehäuse verteilt, wodurch die Temperatur innerhalb des Computergehäuses erhöht wird. Wenngleich eine Leistungsversorgung mit einer Abluftgebläseeinheit angeordnet ist, um die Warmluft aus dem Computergehäuse abzuziehen und die dadurch erzeugte Wärme abzuführen, ist die Wärmeabfuhrwirkung nicht ideal.
Daher besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Wärmeabfuhrvorrichtung bereitzustellen, die unter Verwendung einer einzigen Gebläseeinheit eine erhöhte Wärmeabfuhrwirkung erreicht. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
Dementsprechend weist eine erfindungsgemäße Wärmeabfuhrvorrichtung auf:
einen thermisch supraleitenden Körper mit einem hohlen Wärmeübertragungskörper, der dafür ausgelegt ist, auf einem Wärme erzeugenden Bauteil einer elektronischen Vorrichtung angeordnet zu werden, wobei der Wärmeübertragungskörper aus einem wärmeleitenden Material besteht und so konfiguriert ist, daß er mindestens einen Luftkanal begrenzt,
eine Gebläseeinheit, die angeordnet ist, um Warmluft vom Wärmeübertragungskörper abzuziehen, und
ein Leitrohr mit einer Einlaßöffnung, die in Fluid- verbindung mit dem Wärmeübertragungskörper steht, um Warmluft vom Wärmeübertragungskörper aufzunehmen, einer Auslaßöffnung, die in Fluidverbindung mit der Gebläseeinheit steht, und einem Zwischenrohrabschnitt, der die Einlaß- und die Auslaßöffnung miteinander verbindet, um die Warmluft von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung zu leiten und sie durch die Gebläseeinheit auszustoßen.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die anliegende Zeichnung verständlich werden, wobei:
1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Wärmeabfuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Verwendungszustand ist,
2 eine Schnittansicht ist, in der ein thermisch supraleitender Körper gemäß der bevorzugten Ausführungsform dargestellt ist, und
3 eine Draufsicht des thermisch supraleitenden Körpers gemäß der bevorzugten Ausführungsform ist.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, enthält die bevorzugte Ausführungsform einer Wärmeabfuhrvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen thermisch supraleitenden Körper 4, eine Gebläseeinheit 7 und ein Leitrohr 6.
Der thermisch supraleitende Körper 4 weist einen hohlen Wärmeübertragungskörper 40 auf, der dafür ausgelegt ist, auf einem Wärme erzeugenden Bauteil 5 in der Art einer Zentralverarbeitungseinheit einer elektronischen Vorrichtung angeordnet zu werden, und er besteht aus einem wärmeleitenden Material, wie Aluminium, Kupfer, einer Legierung oder anderen Materialien mit einer guten Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmeübertragungskörper 40 hat eine Innenfläche, die eine gedichtete Vakuumkammer 41 begrenzt, und einen Basisabschnitt 45, der dafür ausgelegt ist, in thermischem Kontakt mit dem Wärme erzeugenden Bauteil 5 angeordnet zu werden, so daß die vom Wärme erzeugenden Bauteil 5 erzeugte Wärme auf den Wärmeübertragungskörper 40 übertragen wird. Der thermisch supraleitende Körper 4 enthält weiterhin eine Wärmeübertragungsschicht 42, die aus einem supraleitenden Material besteht und die eine supraleitende Auskleidung auf der Innenfläche des Wärmeübertragungskörpers 40 bildet. Bei dieser Ausführungsform wird das supraleitende Material in den Wärmeübertragungskörper 40 eingeleitet, der dann evakuiert und gedichtet wird, um die gedichtete Vakuumkammer 41 zu bilden. Es sei bemerkt, daß mehrere in gleichen Abständen angeordnete Begrenzungsblöcke auf der Innenfläche des Wärmeübertragungskörpers 40 angeordnet werden können, um das Abflachen oder eine Verkrümmung des Wärmeübertragungskörpers 40 zu verhindern, wenn Luft aus dem Wärmeübertragungskörper 40 ausgestoßen wird, um die gedichtete Vakuumkammer 41 zu bilden.
Es sei bemerkt, daß das supraleitende Material mindestens eine Verbindung, die aus der aus Natriumperoxid, Natriumoxid, Berylliumoxid, Dimangantrioxid, Aluminiumdichromat, Kalziumdichromat, Boroxid, Dichromatradikalen und Kombinationen von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, mindestens eine Verbindung, die aus der aus Kobaltoxid, Dimangantrioxid, Berylliumoxid, Strontiumchromat, Strontiumcarbonat, Rhodiumoxid, Kupfer(II)-oxid, β-Titan, Kaliumdichromat, Boroxid, Kalziumdichromat, Mangandichromat, Aluminiumdichromat, Dichromatradikalen und Kombinationen von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder mindestens eine Verbindung, die aus der aus denaturiertem Rhodiumoxid, Kaliumdichromat, denaturiertem Radiumoxid, Natriumdichromat, Silberdichromat, monokristallinem Silicium, Berylliumoxid, Strontiumchromat, Boroxid, Natriumperoxid, β-Titan, einem Metalldichromat und Kombinationen von diesen bestehenden Gruppe ausgewählt ist, enthält.
In der Praxis wird die gedichtete Vakuumkammer 41 vor dem Einleiten des supraleitenden Materials in den Wärmeübertragungskörper 40 einer Passivierung unterzogen und dann gewaschen und getrocknet.
Gemäß dieser Ausführungsform besteht der Wärmeübertragungskörper 40 aus mehreren Rippen 43, die sich vom Basisabschnitt 45 entgegengesetzt zum Wärme erzeugenden Bauteil 5 nach oben erstrecken. Ein benachbartes Paar der Rippen 43 definiert einen Luftkanal 44.
Die Gebläseeinheit 7 ist angeordnet, um Warmluft von dem Wärmeübertragungskörper 40 abzuziehen.
Das Leitrohr 6 besteht aus einem wärmebeständigen Metall oder einem wärmebeständigen Gummimaterial und hat eine Einlaßöffnung 61, die in Fluidverbindung mit dem Wärmeübertragungskörper 40 steht, um Warmluft aus dem Wärmeübertragungskörper 40 zu sammeln, eine Auslaßöffnung 63, die mit der Gebläseeinheit 7 verbunden ist und in Fluidverbindung mit dieser steht, und einen flexiblen Zwischenrohrabschnitt 62, der die Einlaßöffnung 61 und die Auslaßöffnung 63 verbindet, um die Warmluft von der Einlaßöffnung 61 zur Auslaßöffnung 63 zu leiten und sie durch die Gebläseeinheit 7 herauszuführen. Die Einlaßöffnung 61 des Leitrohrs 6 ist mit dem Basisabschnitt 45 des Wärmeübertraqungskörpers 40 verbunden, und es sind darin die Rippen 43 so angeordnet, daß sie in Fluidverbindung mit den durch die Rippen 33 definierten Luftkanälen 44 stehen. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Zwischenrohrabschnitt 62 als ein Balgrohrabschnitt konfiguriert.
Beim Gebrauch kann die vom Wärme erzeugenden Bauteil 5 während seines Betriebs erzeugte Wärme durch den außerordentlich hohen Temperaturkoeffizienten der Leitfähigkeit des thermisch supraleitenden Körpers 4 schnell auf den thermisch supraleitenden Körper übertragen werden. Wenn die Einlaßöffnung 61 des Leitrohrs 6 weiterhin über den thermisch supraleitenden Körper 4 geschoben ist, kann die Warmluft um das Wärme erzeugende Bauteil 5 herum so gelenkt werden, daß sie durch das Leitrohr 6 entlang den Luftkanälen 44 strömt und über die Gebläseeinheit 7 abgeführt wird, wodurch die Temperatur um das Wärme erzeugende Bauteil 5 schnell verringert wird.
Es sei bemerkt, daß die Gebläseeinheit 7 ein Gebläseelement einer in einem Computergehäuse (nicht dargestellt) angeordneten Leistungsversorgung (nicht dargestellt) zum Zuführen elektrischer Leistung zu einem Computer sein kann. Wenn der Computer eingeschaltet wird, kann die Gebläseeinheit 7 dabei Warmluft um das Wärme erzeugende Bauteil 5 und andere Wärme erzeugende Bauteile, wie Festplattenlaufwerke und optische Laufwerke über die Einlaßöffnung 61 des Leitrohrs 6 saugen, um sie aus dem Computergehäuse herauszubefördern.
Zum Verbessern der Wärmeabfuhrwirkung weist die Wärmeabfuhrvorrichtung gemäß dieser Erfindung weiterhin eine Wärmeaufnahmeplatte 8 auf, die dafür ausgelegt ist, zwischen dem thermisch supraleitenden Körper 4 und dem Wärme erzeugenden Bauteil 5 angeordnet zu werden. Die Wärmeaufnahmeplatte 8 hat zwei entgegengesetzte Flächen, von denen jede mit einer Wärmeleitpaste 9 beschichtet ist. Gemäß dieser Ausführungsform besteht die Wärmeaufnahmeplatte 8 aus einem Metallmaterial mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, wie Kupfer und Aluminium.
Es wurde demgemäß gezeigt, daß die Wärmeabfuhrvorrichtung gemäß dieser Erfindung bei Verwendung nur einer einzigen Gebläseeinheit eine ausgezeichnete Wärmeabfuhrwirkung erreichen kann.

Claims

Wärmeabfuhrvorrichtung, gekennzeichnet durch: einen thermisch supraleitenden Körper (4) mit einem hohlen Wärmeübertragungskörper (40), der dafür ausgelegt ist, auf einem Wärme erzeugenden Bauteil (5) einer elektronischen Vorrichtung angeordnet zu werden, wobei der Wärmeübertragungskörper (40) aus einem wärmeleitenden Material besteht und so konfiguriert ist, daß er mindestens einen Luftkanal (44) begrenzt, eine Gebläseeinheit (7), die angeordnet ist, um Warmluft vom Wärmeübertragungskörper (40) abzuziehen, und ein Leitrohr (6) mit einer Einlaßöffnung (61), die in Fluidverbindung mit dem Wärmeübertragungskörper (40) steht, um Warmluft vom Wärmeübertragungskörper (40) aufzunehmen, einer Auslaßöffnung (63), die in Fluidverbindung mit der Gebläseeinheit (7) steht, und einem Zwischenrohrabschnitt (62), der die Einlaß- und die Auslaßöffnung (61, 63) miteinander verbindet, um die Warmluft von der Einlaßöffnung (61) zu der Auslaßöffnung (63) zu leiten und sie durch die Gebläseeinheit (7) auszustoßen.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Wärmeaufnahmeplatte (8), die dafür ausgelegt ist, zwischen dem thermisch supraleitenden Körper (40) und dem Wärme erzeugenden Bauteil (5) angeordnet zu werden.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Wärmeaufnahmeplatte (8) zwei entgegengesetzte Flächen aufweist, von denen jede mit einer Wärmeleitpaste (9) beschichtet ist.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Wärmeübertragungskörper (40) eine Innenfläche, welche eine gedichtete Vakuumkammer (41) begrenzt, und einen Basisabschnitt (45), der dafür ausgelegt ist, in thermischem Kontakt mit dem Wärme erzeugenden Bauteil (5) gebracht zu werden, so daß von dem Wärme erzeugenden Bauteil (5) erzeugte Wärme auf den Wärmeübertragungskörper (40) übertragen wird, aufweist.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Wärmeübertragungskörper (40) mehrere Rippen (43) aufweist, die sich vom Basisabschnitt (45) entgegengesetzt zum Wärme erzeugenden Bauteil (5) nach oben erstrecken, wobei der mindestens eine Luftkanal (44) durch ein benachbartes Paar der Rippen (43) definiert ist und in Fluidverbindung mit der Einlaßöffnung (61) steht.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Einlaßöffnung (61) des Leitrohrs (6) mit dem Basisabschnitt (45) des Wärmeübertragungskörpers (40) verbunden ist und darin die Rippen (43) angeordnet sind.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei der thermisch supraleitende Körper (4) weiter eine Wärmeübertragungsschicht (42) aufweist, die aus einem Supraleitermaterial besteht und auf der Innenfläche des Wärmeübertragungskörpers (40) eine Supraleiterauskleidung bildet.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Gebläseeinheit (7) mit der Auslaßöffnung (63) des Leitrohrs (6) verbunden ist.
Wärmeabfuhrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Zwischenrohrabschnitt (62) als ein Balgrohrabschnitt konfiguriert ist.