DE202006005160U1

DE202006005160U1 - Kühlsystem mit Wasserkühlung

Info

Publication number: DE202006005160U1
Application number: DE202006005160U
Authority: DE
Original assignee: Cooler Master Co Ltd
Current assignee: Chemtron Research LLC
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2016-03-31
Also published as: TWM279915U

Abstract

Kühlsystem zum Leiten und Abführen von durch eine Wärmequelle (200) erzeugter Wärme, mit:
einem Gehäuse (1) mit mindestens einer Fläche mit einem Wärme leitenden Material in Verbindung mit der Wärmequelle mit einer Vertiefung (12) am Boden mit einem darin ausgebildeten Kanal (13) zum Aufnehmen von Kühlflüssigkeit, und mit einem Einlass und einem Auslass, die mit der Vertiefung verbunden sind; und
einer Umwälzeinrichtung (2), die in der Vertiefung untergebracht ist, um die Kühlflüssigkeit umzuwälzen.

Description

Die Erfindung betrifft allgemein ein Wasserkühlsystem, insbesondere ein solches, wie es zum Kühlen einer CPU in einem Computer verwendet wird.
Einhergehend mit der immer höheren Arbeitsgeschwindigkeit von CPUs wird deren Wärmeentwicklung immer höher, so dass es immer schwieriger wird, sie auf der korrekten Arbeitstemperatur zu halten.
Die 1 zeigt ein herkömmliches Kühlsystem 100a mit Wasserkühlung, wie es für eine CPU verwendet wird. Wie dargestellt, verfügt dieses Kühlsystem 100a über eine auf einer CPU 200a zu montierende Wärmesenke 10a, eine Wasserpumpe 20a, einen Kühler 30a und einen Wasserbehälter 40a. Die Wärmesenke 10a verfügt über einen Wasserauslass 101a und einen Wassereinlass 102a. Dieser Wassereinlass 102a und ein Wasserauslass 201a der Wasserpumpe 20a sind durch eine Leitung 103a verbunden. Eine andere Leitung 104a verbindet den Wasserauslass 101a und einen Wassereinlass 301a des Kühlers 30a. Der Kühler 30a verfügt über eine Anzahl von Rippen 303a. Eine Leitung 304a verbindet einen Wasserauslass 103a des Kühlers 30a und einen Wassereinlass 401a des Wasserbehälters 40a. Schließlich verbindet eine weitere Leitung 402a einen Wasserauslass des Wasserbehälters 40a und einen Wassereinlass 202a der Wasserpumpe 20a. So ist für ein Umwälzen im Kühlsystem 100a mit Wasserkühlung gesorgt. Dabei wird kaltes Wasser von der Wasserpumpe 20a in die Wärmesenke 10a eingespeist. Nach dem Wärmeaustausch wird durch die CPU 101a erwärmtes Wasser aus der Wärmesenke 10a geleitet, das in den Kühler 30a fließt, um wieder abgekühlt zu werden. Dieses kältere Wasser fließt dann in den Wasserbehälter 10a zurück, um die Umwälzung erneut zu starten.
Jedoch sind mit der Wärmesenke, der Wasserpumpe, dem Kühler, dem Wasserbehälter und den Leitungen bei diesem bekannten Kühlsystem 100a zuviele getrennte Komponenten vorhanden, die viel Volumen einnehmen, wodurch der kompakte Aufbau von Computern erschwert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem mit Wasserkühlung zu schaffen, das kompakt aufgebaut werden kann.
Diese Aufgabe ist durch das Kühlsystem gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Bei ihm wird direkt das Gehäuse dazu verwendet, das Kühlwasser zu kühlen. Ferner ist eine kompakte Umwälzeinrichtung vorhanden, die für die Funktionen der Wasserspeicherung, Wasserumwälzung und des Wärmeaustauschs sorgt.
Ein Kühlsystem gemäß der Erfindung verfügt über ein Gehäuse, eine Umwälzeinrichtung und einen Kühler. Das Gehäuse verfügt über mindestens eine Fläche aus einem Wärme leitenden Metall in Kontakt mit einer Wärmequelle. Das Gehäuse verfügt über eine Vertiefung am Boden mit einem dort ausgebildeten Kanal zum Aufnehmen von Kühlflüssigkeit, und es verfügt über einen Einlass und einen Auslass, die mit der Vertiefung verbunden sind. Weiterhin sind zwei Leitungen vorhanden, um Verbindungen zum Einlass und zum Auslass des Kühlers herzustellen. Die Umwälzeinrichtung ist in der Vertiefung angeordnet, um die Kühlflüssigkeit umzuwälzen. Infolgedessen wird von der Wärmequelle erzeugte Wärme direkt zum Gehäuse geleitet, und durch die Kühlflüssigkeit, die durch die Umwälzeinrichtung umgewälzt wird, zum Kühler geleitet.
Der Kanal kann mit mehreren Öffnungen, vorstehenden Säulen und Wirbelschlitzen am Boden der Vertiefung versehen sein, um die Wärmeaustauschfläche zu erhöhen. Die Umwälzeinrichtung verfügt über einen Rotor, einen Behälter und einen Stator. Der Rotor verfügt über einen Magnetpol und ein Laufrad, und der Stator verfügt über eine Leiterplatte, eine Spule und einen Kern. Das Laufrad befindet sich unmittelbar über dem Kanal, damit durch seine Drehung die Strömungsrate der Kühlflüssigkeit erhöht werden kann, um die Wärmeaustauscheffizienz zu verbessern.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Kühlsystems mit Wasserkühlung;
2 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Wasserkühlers bei der Ausführungsform;
3 zeigt eine andere perspektivische Explosionsansicht des Wasserkühlers;
4 zeigt eine Schnittansicht des Wasserkühlers;
5 veranschaulicht den Zusammenbau des Wasserkühlers und einer Montageplatte;
6 zeigt den Wasserkühler, der in einen Computer eingebaut ist;
7 zeigt eine Schnittansicht des auf einer CPU montierten Wasserkühlers;
8 zeigt eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Wasserkühlers; und
9 zeigt noch eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Wasserkühlers.
Wo immer es möglich ist, sind in den Zeichnungen und der zugehörigen Beschreibung dieselben Bezugszeichen dazu verwendet, dieselben oder ähnliche Teile zu kennzeichnen.
Gemäß den 2 und 3 kann ein Wasserkühler 100 gemäß der dort dargestellten Ausführungsform für eine CPU verwendet werden, wie es in der 7 dargestellt ist. Der Wasserkühler 100 verfügt über ein Gehäuse 1 und eine Umwälzeinrichtung 2 für Wasser. Die Unterseite 11 des Gehäuses 1 für Kontakt mit der CPU 200 besteht aus einem Wärme leitenden Material wie Kupfer oder Aluminium. Auch kann das gesamte Gehäuse 1 aus einem Wärme leitenden Material wie Metall bestehen.
Das Gehäuse 1 verfügt über eine Vertiefung 12. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform sind am Boden der Vertiefung 12 mehrere Öffnungen 131 als Wasserkanal 13 ausgebildet. Die Umwälzeinrichtung 200 verfügt über einen Rotor 21, einen Behälter 22 und einen Stator 23. Der Rotor 21 verfügt über einen Magnetpol 211 und ein Laufrad 212. Der Stator 23 verfügt über eine Leiterplatte 231, eine Spule 232 und einen Kern 233. Wenn die Umwälzeinrichtung 2 in der Vertiefung 12 installiert ist, befindet sich das Laufrad 212 unmittelbar über dem Kanal 13.
Ferner verfügt das Gehäuse 1 über einen Wassereinlass 14 und einen Wasserauslass 15, die beide mit der Vertiefung 12 verbunden sind. Ein abdichtender O-Ring 16 und ein Deckel 17 bedecken die Oberseite des Gehäuses 1, damit sich die Umwälzeinrichtung 2 dicht in deren Innerem befindet.
Wie es in der 1 dargestellt ist, werden als Erstes der Rotor 21 und der Stator 23 am Behälter 22 angebracht, um diese Teile als Umwälzeinrichtung 2 zusammenzubauen. Dann wird die Umwälzeinrichtung so in der Vertiefung 12 installiert, dass sich das Laufrad 212 am Ort des Kanals 13 befindet. Nachdem der O-Ring 16 und der Deckel 17 auf der Oberseite des Gehäuses 1 aufgebracht wurden und ein Befestigungselement 18 dazu verwendet wurde, den Deckel 17 fest mit dem Gehäuse 1 zu verbinden, ist der Zusammenbau des Wasserkühlers 100 gemäß dieser Ausführungsform abgeschlossen.
Gemäß der 5 ist zum Installieren dieses Wasserkühlers 100 an der CPU 200 eine Montageplatte 201 vorhanden, mit der der Wasserkühler 200 durch eine Schraube 202 verbunden wird. Wenn diese Montageplatte 201 an einer Hauptplatine 300 eines Computers befestigt wird, wie es in der 6 dargestellt ist, steht die Unterseite 11 des Gehäuses 1 mit der CPU 200 in Kontakt. Darüber hinaus sind zwei Leitungen 3 vorhanden, die an den Wassereinlass 14 bzw. den Wasserauslass 15 angeschlossen sind. Die anderen Enden dieser zwei Leitungen sind mit einem Kühler 4 verbunden, der über einen Hauptkörper 41, ein Wassereinlassrohr 42 und ein Wasserauslassrohr 43 verfügt. Die eine Leitung 3 verbindet den Wassereinlass 14 und das Wasserauslassrohr 43. Die andere Leitung 3 verbindet den Wasserauslass 15 und das Wassereinlassrohr 42. Der Hauptkörper 41 verfügt über mehrere aufgeschichtete Rippen 44. Daher strömt wärmeres Wasser in das Wassereinlassrohr 42, und es kann durch den Wärmeaustauschvorgang an den Rippen 44 abgekühlt werden, damit kälteres Wasser aus dem Wasserauslassrohr 43 zum Wasserkühler 100 fließt. Außerdem kann ein Lüfter 45 auf der Seite der Rippen 44 am Hauptkörper 41 angebracht werden, um den Wärmeaustausch an den Rippen zu beschleunigen.
Wie es in der 7 dargestellt ist, wird durch die CPU 200 erzeugte Wärme über das Gehäuse 1 an den Wasserkühler 100 geleitet. Das vom Wasserauslassrohr 42 eingelassene kühlere Wasser fließt durch die Leitung 3 in den Wassereinlass 41, und es fließt weiter durch den Wasserkanal 13 in die Vertiefung 12. Infolgedessen wird das kühlere Wasser durch die CPU 200 erwärmt, wodurch es Wärme von dieser abführt. Das erwärmte Wasser fließt dann vom Wasserauslass 15 aus dem Wasserkühler 100 durch die Leitung 3 zum Wassereinlassrohr 42. Dort kann das durch die CPU 200 erwärmte Wasser mittels der aufgestapelten Rippen 44 abgekühlt werden, um dem Wasserkühler 100 wieder kühleres Wasser zuzuführen.
Gemäß der 8, die eine andere bevorzugte Ausführungsform veranschaulicht, verfügt der in der Vertiefung 12 ausgebildete Kanal 13 über mehrere vorstehende Säulen 132. Auch kann er, wie es in der 9 dargestellt ist, über mehrere Wirbelschlitze 133 verfügen.
Bei der Ausführungsform wird das direkt an der CPU 200 anzubringende Gehäuse des Wasserkühlers 100 dazu verwendet, Wärme zu leiten. Die Umwälzeinrichtung 2 ist vollständig im Gehäuse 1 untergebracht. Durch diese kompakte Konstruktion des Wasserkühlers 100 werden die Kosten, das Gewicht und das Volumen gesenkt, wobei für die Speicherung und Umwälzung von Wasser und den Wärmeaustausch mit diesem gesorgt wird. Da sich das Laufrad 212 unmittelbar über dem Kanal 13 befindet, kann durch die Drehung desselben die Wasserströmungsrate erhöht werden, um die Wärmeaustauscheffizienz zu verbessern.

Claims

Kühlsystem zum Leiten und Abführen von durch eine Wärmequelle (200) erzeugter Wärme, mit: einem Gehäuse (1) mit mindestens einer Fläche mit einem Wärme leitenden Material in Verbindung mit der Wärmequelle mit einer Vertiefung (12) am Boden mit einem darin ausgebildeten Kanal (13) zum Aufnehmen von Kühlflüssigkeit, und mit einem Einlass und einem Auslass, die mit der Vertiefung verbunden sind; und einer Umwälzeinrichtung (2), die in der Vertiefung untergebracht ist, um die Kühlflüssigkeit umzuwälzen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) über eine Unterseite verfügt, die mit der Wärmequelle (200) in Kontakt steht:
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche aus Kupfer oder Aluminium besteht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) über einen Deckel (17), der seine Oberseite bedeckt, und einen dazwischen angeordneten Dichtring (16) verfügt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (13) über mehrere Öffnungen (131) verfügt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (13) über mehrere vorstehende Säulen (132) verfügt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (13) über mehrere Wirbelschlitze (133) verfügt.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzeinrichtung (2) über einen Rotor, einen Behälter und einen Stator verfügt.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (21) über einen Magnetpol (211) und ein Laufrad (212) verfügt und der Stator (23) über eine Leiterplatte (231), eine Spule (232) und einen Kern (233) verfügt.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Laufrad (212) unmittelbar über dem Kanal (13) befindet.
System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kühler (4) mit einem Hauptkörper (41), der mit mehreren aufeinandergeschichteten Rippen (44), einem Einlassrohr (42) und einem Auslassrohr (43) versehen ist, wobei zwei Leitungen (3) den Einlass und das Auslassrohr bzw. den Auslass und das Einlassrohr verbinden.
System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Lüfter, der auf der Seite der aufgeschichteten Rippen (44) am Hauptkörper (41) angebracht ist.