DE20116161U1

DE20116161U1 - Integrierte Zentrifugen-Kühlvorrichtung

Info

Publication number: DE20116161U1
Application number: DE20116161U
Authority: DE
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2001-10-02
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2011-10-03
Also published as: US20020079086A1; TW590169U; JP3086228U

Description

Delta Electronics Inc. 1 HL-1256/UMB 28.9.2001

INTEGRIERTE ZENTRIFUGEN-KÜHLVORRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung und insbesondere eine Zentrifugalgebläsekühlung.

Auf der Oberfläche von wärmeerzeugenden Einrichtungen wie elektronischen Geräten werden oftmals Kühlvorrichtungen angebracht, welche die aufgestaute Wärme abführen können.

Fig. l(a) zeigt eine herkömmliche Kühlvorrichtung 10 mit einer Wärmefalle 60 und einem Axialgebläselüfter 50, umfassend eine Nabe 53 mit mehrere Schaufeln 55 darauf. Das Axialgebläse 50 ist auf der Oberseite der Wärmefalle befestigt; die Unterseite ist in Kontakt mit einer wärmeerzeugenden Einheit wie einer CPU (engl. central processing unit); nicht gezeigt. Die Nabe 53 liegt dabei über der Mitte der wärmeerzeugenden Einheit. Die Schaufel 55 hingegen liegen über den Randbereichen. Nachteilig an solchen herkömmlichen Kühlvorrichtungen 10 ist die ungenügende und ungleiche Kühl wirkung, das schlechte Strömungsfeld sowie die Größe.

Fig. l(b) zeigt den Querschnitt einer herkömmlichen Kühlvorrichtung 10 und die zugehörige Temperaturverteilungskurve auf der wärmeerzeugenden Einheit. Der Temperaturgipfel liegt etwa über der Mitte der wärmeerzeugenden Einheit und zu den Randbereichen hin fällt die Temperatur beidseitig ab. Besonders der Mittenbereich der wärmeerzeugenden Einheit leidet konstruktionsbedingt unter der schlechten Kühlung durch die Kühlvorrichtung 10. Weniger die Randbereiche. Der Mittenbereich liegt nämlich unterhalb der Nabe 53, die kaum zum Kühlluftstrom und zur Abführung der Wärme beiträgt.

Beim Axialgebläse 50 der herkömmlichen Kühlvorrichtung 10 wird die Kühlluft (siehe die Pfeile) aufbaubedingt von der wärmeliefernden Vorrichtung umgelenkt. Sie tritt dann seitlich aus der Wärmefalle 60 aus. Dadurch wird das Strömungsfeld

der Kühlluft gestört und ungleichmäßig. Zudem begrenzt und reduziert diese Konstruktion die Fließgeschwindigkeit der Kühlluft.

Die herkömmlichen Kühlvorrichtungen 10 beanspruchen zudem ein großes Volumen, siehe Fig. l(a). Der Axiallüfter 50 ist auf der Oberseite der Wärmefalle 60 befestigt. Die Aufbauhöhe der herkömmlichen Kühlvorrichtung 10 addiert sich somit aus den Aufbauhöhen von Axiallüfter 50 und Wärmefalle 60.

Das US-Patent 5 661 638 offenbart eine Kühlvorrichtung 20 gemäß Fig. l(c) . Die Kühlvorrichtung 20 besteht dort gleichfalls aus einem Axialgebläse 50 und einer Wärmefalle 60. Das Axialgebläse 50 weist eine Nabe 53 sowie mehrere Schaufeln 55 auf. Die Wärmefalle 60 umfasst eine Anzahl spiralförmig angeordneter Kühlrippen 65, welche das Axialgebläse 50 umgeben. Das Axialgebläse 50 ist hier in der Wärmefalle 60 eingebettet. Nachteilig an dieser Kühlvorrichtung 20 ist jedoch, dass sie ungleichmäßig kühlt, ein schlechtes Strömungsfeld aufweist und nicht luftdicht ist. Die ungleichmäßige Kühlung und das schlechte Strömungsfeld haben die gleichen Gründen, wie schon oben bei der Kühlvorrichtung 10 nach Fig. Ka) angegeben. Da zudem die Kühlluft die Kühlvorrichtung 20 verlassen kann, noch bevor sie die äußeren Kühlrippen 65 in den Randbereichen erreicht, wird der größte Teil der Kühlrippen 25 von der Kühlluft gar nicht angeblasen, siehe Fig. l(c).

Fig. l(d) zeigt eine weitere Kühlvorrichtung 30 nach dem Stand der Technik. Sie umfasst eine Wärmefalle 50 und ein Zentrifugalgebläse 60. Das ist neben der Wärmefalle 50 angeordnet, so dass eine geringere Aufbauhöhe resultiert. Diese Konstruktion verlangt aber eine größe Übertragungsfläche für den Kühlbereich. Zudem sind die einzelnen Stellen der Wärmefalle 50 ungleich weit vom Zentrifugenlüfter 60 entfernt. Die Kühlung ist somit umgekehrt proportional dem Abstand zum Zentrifugengebläse 60. Auch werden die Stellen in der Wärmefalle 50 nur

schwer mit Kühlluft angeblasen, wo die Kühlrippen 65 besonders abseits liegen.

Es besteht daher ein großer Bedarf an einer Verbesserung der Kühlvorrichtungen. Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine Zentrifugenkühlvorrichtung zur .,Verfügung zu stellen, welche die vorgenannten Probleme behebt.

Die erfindungsgemäße Zentrifugenkühlvorrichtung umfasst eine Wärmefalle, ein Gebläse oder einen Zentrifugenlüfter sowie eine Abdeckung. Die Kühlrippen in der Wärmefalle sind so ausgebildet und angeordnet, dass sie eine definierte Vertiefung ergeben. Das Zentrifugengebläse ist in der Vertiefung integriert und somit in der Wärmefalle eingebettet. Die Form der Vertiefung passt also zu der des Zentrifugengebläses. Die Kühlrippen sind auch in der Fläche verteilt angeordnet, die sich vom Mittenbereich zu den Randbereichen des Zentrifugengebläses erstreckt. Die Wärmefalle besteht aus einem Material, ausgewählt aus Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer, Kupferlegierung sowie Kombinationen hiervon.

Die erfindungsgemäße integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung kann auf die Oberfläche einer wärmeerzeugenden Vorrichtung befestigt werden, so dass sie die dort vorhandene Wärme abführt. Die Wärmefalle dient dazu, die im Mittenbereich der wärmeerzeugenden Vorrichtung aufgestaute Wärme auf eine größere wärmeabführende Fläche zu leiten. Das Zentrifugalgebläse bläst dann die Wärmefalle so an, dass die Wärme in die Umgebung abgeführt wird. Da die Kühlrippen oder Kühllamellen unterhalb 0 und um den Mittenbereich des Zentrifugenlüfters angeordnet sind, wird vor allem die im Mittenbereich der wärmeerzeugenden Vorrichtung aufgestaute Wärme wirksam abgeführt.

Die erfindungsgemäße integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung 5 besitzt eine Abdeckung über der Wärmefalle und ein Zentrifugalgebläse. Die Abdeckung dient der Luftabdichtung, so dass die integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung im Wesentlichen luf t-

dicht ist. Die vom Zentrifugalgebläse erzeugte Kühlluft bläst also im Wesentlichen die gesamte Länge der Kühlrippen an und tritt erst am äußeren Rand zwischen den Kühlrippen aus.

Es werden nun weitere Aspekte und die damit verbunden Vorteile der Erfindung anhand von Beispielen und mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1(a) eine herkömmliche'Kühlvorrichtung; 10

Fig. l(b) einen Querschnitt der herkömmlichen Kühlvorrichtung nach Fig. Ka) sowie die zugehörige Temperaturverteilungskurve;

Fig. Kc) eine weitere herkömmliche Kühlvorrichtung;

eine dritte herkömmliche Kühlvorrichtung; eine Explosionsdarstellung der Erfindung;

eine Draufsicht der Vertiefung gemäß der Erfindung; und

einen C?uerschnitt des erfindungsgemäßen Zentrifugalkühllüfters sowie die zugehörige Temperaturverteilungskurve .

Die erfindungsgemäße integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung wird auf die Oberfläche einer wärmeerzeugenden Vorrichtung 0 wie einer CPU (nicht gezeigt) befestigt, so dass sie die dort entstehende Wärme abführen kann.

Siehe Fig. 2 (a) . Die erfindungsgemäße integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung umfasst eine Wärmefalle 100, ein Gebläse oder Zentrifugenlüfter 200 sowie eine Abdeckung 300. Die Wärmefalle 100 weist eine Anzahl Kühllamellen 110 sowie eine Vertiefung 120 auf, welche von den Kühllamellen 110 gebildet wird; siehe

	Fig.	1	(d)
	Fig.	2	(a)
20
	Fig.	2	(b)
	Fig.	3
25

Fig. 2(b). Der Zentrifugallüfter 200 ist in der Vertiefung 120 derart eingepasst, dass er in der Wärmefalle 100 eingebettet ist. Die Form der Vertiefung 100 ist also passend zum Zentrifugenlüfter 200. Hierdurch liegen die Kühlrippen 110 unterhalb und um den Bereich, der vom Mittenbereich zu den Randbereichen des Zentrifugenlüfters 200 führt. Die Wärmefalle 100 besteht aus einem Mateiral,. ausgewählt aus Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer, Kupferlegierung oder einer Kombination hiervon.

Siehe nochmals Fig. 2(a) . Die Wärmefalle 100 leitet also die zuvor im Mittenbereich der wärmeerzeugenden Vorrichtung aufgestaute Wärme auf eine größere wärmeabführende Fläche, d. h., auf die Kühlrippen. Mithilfe des Zentrifugenlüfters 200 wird die Wärmefalle 100 so angeblasen, dass die Wärme dann an die Umgebung abgeführt wird. Da die Kühlrippen 110 auch unterhalb des Mittenbereichs des Zentrifugenlüfters 200 verteilt sind, wird besonders die im Mittenbereich der wärmeerzeugenden Vorrichtung aufgestaute Wärme wirksam abgeleitet.

Die erfindungsgemäße integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung hat über der Wärmefalle 100 und dem Zentrifugengebläse 200 eine flächige Abdeckung 300. Die Abdeckung 300 dient der Luftabdichtung, so dcLSs die erfindungsgemäße integrierte Zentrifugenkühlvorrichtung im Wesentlichen luftdicht ist. Hierdurch wird erreicht, dass die vom Zentrifugenlüfter 200 erzeugte Kühlluft im Wesentlichen die gesamte Länge der Kühlrippen 110 anbläst und erst dann über die Kühlrippen 110 in 0 die äußere Umgebung austritt.

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung sowie die zugehörige Temperaturverteilungskurve auf der wärmeerzeugenden Vorrichtung. Erfindungsgemäß ist die Temperaturverteilungskurve flacher als im Stand der Technik. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung besitzt zudem

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ein flacheres Profil und nimmt eine kleinere Fläche ein als herkömmliche Kühlvorrichtungen.

Wenngleich der Zentrifugenlüfter 200 in der Erfindung eine Nabe besitzt, so beeinträchtigt die Nabe nicht die Kühlwirkung, da die Kühlluft radial vom Mittenbereich in die Umf angsbereiche strömt. Es kann auch ein Zentrifugenlüfter ohne Nabe verwendet werden. Da nabenlose Zentrifugenlüfter bekannt sind, werden diese hier nicht mehr näher beschrieben.
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Der Schutzbereich der Erfindung ergibt sich aus den nachstehenden Schutzansprüchen.

Claims

1. Kühlvorrichtung, umfassend eine Wärmefalle (100) mit einer Vertiefung (120) und ein in der Vertiefung (120) eingesetztes Zentrifugalgebläse (200).

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kühllamellen (110) der Wärmefalle (100) die Vertiefung (120) definieren.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kühllamellen (110) in und um einen Bereich angeordnet sind, der sich vom Mittenbereich zum Rand des Zentrifugalgebläses (200) erstreckt.

4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend eine Abdeckung (300) über der Wärmefalle (100) und dem Zentrifugalgebläse (200).

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Abdeckung (300) luftdicht ist.

6. Kühlvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Zentrifugalgebläse (200) und die Vertiefung (120) zueinander passen.

7. Kühlvorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Wärmefalle aus Aluminium, Aluminiumlegierung, Kupfer, Kupferlegierung oder Kombinationen hiervon hergestellt ist.

8. Zentrifugenkühlvorrichtung gemäß irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, umfassend als integrierte Einheit eine Wärmefalle (100) mit einer Anzahl Kühllamellen (110), welche eine Vertiefung (120) definieren, sowie ein in der Vertiefung (120) ausgebildetes Zentrifugalgebläse, welches in der Wärmefalle eingebettet ist.