DE69104603T2

DE69104603T2 - Kühlungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69104603T2
Application number: DE69104603T
Authority: DE
Inventors: Francois Jeanne Charl Leyssens; Hendrikus Martinus Jo Rombouts
Original assignee: Bell Telephone Manufacturing Co NV
Current assignee: Nokia Bell NV
Priority date: 1991-02-25
Filing date: 1991-02-25
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2011-02-26
Also published as: US5329425A; JPH05106956A; ES2065606T3; EP0501044B1; DE69104603D1; EP0501044A1

Description

Kühlvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung fur eine Vielzahl von Leiterplatten, die jede einen im wesentlichen ebenen wärmeleitenden Wärmekanal mit Längsseiten aufweisen, der im thermischen Kontakt mit einer Vielzahl von Wärme abgebenden elektronischen Bauteilen steht, wobei die Kühlvorrichtung einen Wärmetauscher zur Abgabe von Wärme an ein Kühlmedium und Wärmeleitmittel zur Übertragung von Wärme von den Wärmekanälen zum Wärmetauscher enthält.
Eine derartige Kühlvorrichtung ist aus EP-A-0461 114 bekannt, die der W0-A-911 0346 entspricht, und die vom Anmelder am 28. Dezember 1989 angemeldet wurde. Die Wärmeleitmittel darin bestehen aus Sätzen von wärmeleitenden Metallschienen in denen Wärmeleitrohre untergebracht sind. Im Einzelnen sind zwei Sätze von ersten Metallschienen in zwei parallelen Ebenen angeordnet und sie beherbergen erste Wärmeleitrohre im thermischen Kontakt mit entsprechenden gegenüberliegenden Längsseiten der Wärmekanäle der Schaltungsplatten. Zwei Sätze von zweiten Metallschienen mit zweiten parallelen Wärmeleitrohren sind in einer Ebene senkrecht zu den Ebenen, die die ersten Metallschienen enthalten, montiert und haben thermischen Kontakt damit. Schließlich eine dritte Metallschiene, in der dritte Wärmeleitrohre vorhanden sind und die in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zu denen steht, die die ersten und zweiten Metallschienen enthalten und im thermischen Kontakt mit den zweiten Metallschienen steht und zu dem Wärmetauscher führt.
Ein Nachteil dieser bekannten Kühlvorrichtung ist, daß der thermische Widerstand zwischen den Wärmekanälen und dem Wärmeaustauscher noch relative hoch ist, speziell wegen der Tatsache, daß der Wärmetransport zwischen diesen Elementen nicht direkt über die Wärmeleitrohre sondern über eine Vielzahl von dazwischenliegenden Metallschienen geht, die die Wärmeleitrohre und den Wärmetauscher thermisch verbinden und die einen relative hohen Wärmewiderstand insbesondere an den Verbindungsstellen darstellen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Kühlvorrichtung der oben genannten bekannten Art anzugeben, die einen verringerten Wärmewiderstand aufweist.
Aus der EP-A-0231456 ist weiterhin eine Kühlvorrichtung bekannt, die Mittel zum Wärmetransport von Wärmekanälen zu einem Wärmetauscher aufweist. Die Mittel zum Wärmetransport von den Wärmekanälen sind in dem Wärmetauscher in einem geschlossenen Kreis mit
Verdampfern an den Seiten der Wärmekanäle, einen Kondensator an der Seite des Wärmetauschers und einen Netzwerk aus Rohren, die die Verdampfer mit dem Kondensator verbunden integriert.
Gemäß der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Wärmeleitmittel mindestens ein schachtelförmiges Wärmeleitrohr enthalten, von dem mindestens ein Teil im thermischen Kontakt mit den Längsseiten der Wärmekanäle der Leiterplatten steht.
Hitze von den Wärmekanälen wird dadurch von einem einzigen schachtelförmigen Wärmeleitrohr aufgenommen und weitergegeben, wodurch der Wärmewiderstand der Kühlvorrichtung verringert wird. Verglichen mit dem bekannten System ersetzt das schachtelförmige Wärmeleitrohr die ersten und zweiten mit den Metallschienen thermisch verbundenen Wärmeleitrohre.
Eine andere charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Kühlvorrichtung ist, daß die Längsseiten der Wärmekanäle in Rillen angeordnet sind und im thermischen Kontakt mit dem schachtelförmigen Wärmeleitrohr stehen.
Eine weitere charakteristische Eigenschaft der vorliegenden Kühlvorrichtung ist, daß sie weiterhin eine mit den Rillen versehene Führungsplatte enthält, die im thermischen Kontakt mit dem Wärmeleitrohr steht.
Die mit den Rillen versehene Führungsplatte nimmt daher die Wärme von den Wärmekanälen auf und leitet sie zum einzigen schachtelförmigen Wärmeleitrohr und sie kann thermisch über eine Schiene mit einem Wärmeleitrohr gekoppelt sein und die Wärme zum Wärmetauscher leiten. Verglichen mit dem oben genannten bekannten System ersetzt die mit Rillen versehene Führungsplatte die ersten und zweiten Schienen.
Die Kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeleitrohr mit den Rillen versehen ist.
Auf diese Weise führt das schachtelförmige Wärmeleitrohr die von den Wärmekanälen aufgenommene Hitze direkt zum Wärmetauscher. Verglichen mit dem bekannten System werden keine dritten Schienen mit Wärmeleitrohren benötigt.
Die oben genannten und weitere Vorteile der Erfindung werden klarer und die Erfindung selbst wird am besten mit Hilfe der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen verstanden, in denen:
Fig. 1 einen Querschnitt einer Vorderansicht eines Gestelles, in dem eine erste Ausführung einer Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet ist;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Wärmeleitrohres (26) in Verbindung mit den führungsplatten 12 und 18 aus Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführung der Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung.
Das in Fig. 1 dargestellte Gestell enthält einen Metallrahmenaufbau, der aus einer Vielzahl miteinander verbundener Rahmenteilen 1 bis 8 besteht. Zwei Untergestelle 9 und 10 sind am Gestell in nicht gezeigter aber bekannter Weise derart angebracht, daß etwas Freiraum an der oberen und unteren Seite der Untergestelle verbleibt.
Das Untergestell 9 enthält zwei parallele Führungsplatten 11 und 12, die eine Vielzahl von parallelen Rillen bspw. 13 und 14 aufweisen. Jede dieser Führungsplatten trägt weiterhin eine Vielzahl von drehbar gelagerten exentrischen Teilen, wie 15 und 16, die z.Bsp. von der Art wie in der vorn angegebenen PCT-Anmeldung sein können. Sie werden benutzt, um Leiterplatten wie 17 in den Rillen zu halten.
Wie auch in dieser Patentanmeldung beschrieben ist die Leiterplatte 17 vom Typ, der eine im wesentlichen ebene thermisch leitende Wärmekanäle für eine Vielzahl von elektronischen Bauteilen hat, die auf der Leiterplatte montiert sind und Wärme abgeben. Um die Zeichnung zu vereinfachen, ist die Leiterplatte und ihre Wärmekanäle durch ein einziges Element 17 dargestellt. Die Längsseiten derartiger Wärmekanäle 17 sind in einem Paar Rillen, wie 13, 14, durch exzentrische Teile 15, 16 befestigt, welche die Längsseiten fest gegen die Seitenwände der Rillen pressen.
Untergestell 10 enthält ebenso zwei parallele flache Führungsplatten 18, 19, welche über die Breite und Tiefe des Gestells überstehen. Jede dieser flachen Platten 18, 19 hat eine Vielzahl von Rillen, wie 20 und 21, und trägt drehbar gelagerte exzentrische Teile 22 und 23, um die Längsseiten des Wärmekanals einer Leiterplatte 24 in diesen Rillen zu befestigen.
Die Kühlvorrichtung in dem Rahmenaufbau enthält die obigen Führungsplatten und drei L-förmige flache schachtelförmige Wärmeleitrohre 25, 26 und 27, jede mit zwei senkrechten flachen ersten und zweiten Abschnitte. Die ersten Abschnitte der Wärmeleitrohre 25, 26 und 27 sind horizontal unter dem Untergestell 9 montiert, je zwischen den Untergestellen 9 und 10 und obigem Untergestell 10. Die zweiten flachen Abschnitte der Wärmeleitrohre 25, 27 erstrecken sich vertikal entlang der Rahmenteile 4 und führen zu Kühlelementen wie 28, 29 und 30 eines Wärmetauschers 31.
Ebenso ragt der zweite flache Abschnitt des Wärmeleitrohres 26 senkrecht entlang des Rahmenteils 3 und führt zu anderen Kühlelementen 32 und 33 dieses Wärmetauschers 31. Ein Kühlmedium, z.Bsp. Wasser, zirkuliert in diesen Elemnten 28, 29, 30, 32, 33.
Ein Teil des schachtelförmigen Wärmeleitrohres 26 in Fig. 1 ist in fig. 2 perspektives dargestellt, zusammen mit zugehörigen flachen Führungsplatten 12 und 18 des Untergestelles 9 bzw. 10.
Die vorstehend beschriebene Kühlvorrichtung arbeitet wie folgt: von den Bauelementen (nicht gezeigt) auf den verschiedenen Leiterplatten abgegebenen Wärme wird von den Wärmekanälen, wie 17, 24, und direkt von den horizontalen Abschnitten der schachtelförmigen Wärmeleitrohre 25, 26, 27 aufgenommen und zum Wärmetauscher 31 über die vertikalen Abschnitte gebracht.
Anstatt in die Führungsplatten wie 11, 12 18, 19 die Rillen 13, 14, 20, 21 zu machen, können sie auch direkt in entsprechende obere/untere Wände der schachtelförmigen Wärmeleitrohre eingebracht werden, wodurch die Notwendigkeit der Benutzung von getrennten Führungsplatten vermieden wird.
Bezug genommen wird jetzt auf die Fig. 3, die schematisch Teile einer Kühlvorrichtung darstellt, die in einem Gehäuse montiert oder das Gehäuse selbst bilden können. Es besteht aus einem Paar vertikal montierter flacher schachtelförmiger Wärmeleitrohre 34 und 35 vereinigt durch Platten 36 und 37, um eine feste Struktur zu bilden. Die Wärmeleitrohre 34 und 35 führen zu einem Wärmetauscher (nicht dargestellt) und haben zugehörige mit Rillen versehene Führungsplatten 38 und 39, die vom gleichen Typ sind, wie die in Fig. 1 und 2 dargestellten. Die Rillen erlauben es, daß gedruckte Schaltungen bspw. 40 horizontal montiert werden und zwar so, daß die Längsseiten ihrer Wärmekanäle im thermischen Kontakt mit den Wärmeleitrohren 38 und 39 sind.
Da die Prinzipien der Erfindung in Verbindung mit spezifischen Apparaten beschreiben worden ist, ist es selbstverständlich, daß diese Beschreibung nur als Beispiel gilt und nicht als eine Einschränkung des Schutzbereiches der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Kühlvorrichtung für eine Vielzahl von Leiterplatten, die jede einen im wesentlichen ebenen wärmeleitenden Wärmekanal (17, 24, 40) mit Längsseiten aufweisen, der im thermischen Kontakt mit einer Vielzahl von Wärme abgebenden elektronischen Bauteilen steht, wobei die Kühlvorrichtung einen Wärmetauscher (31) zur Abgabe von Wärme an ein Kühlmedium und Wärmeleitmittel (25, 26, 27, 34, 35) uzur (ibertragung von Wärme von den Wärmekanälen (17, 24, 40) zum Wärmetauscher enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitmittel mindestens ein schachtelförmiges Wärmeleitrohr (25, 26, 27, 34, 35) enthalten, von dem mindestens ein Teil im thermischen Kontakt mit den Längsseiten der Wärmekanäle (17, 24, 40) der Leiterplatten steht.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsseiten der Wärmekanäle (24) in Rillen (20) angeordnet sind und im thermischen Kontakt mit dem schachtelförmigen Wärmeleitrohr (26) stehen.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin mit den Rillen (20) versehene Führungsplatte (18) enthält, die im thermischen Kontakt mit dem Wärmeleitrohr (26) steht.

4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeleitrohr (25, 26, 27) mit den Rillen (20) versehen ist.

5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schachtelförmige Wärmeleitrohr (25, 26, 27) einen weiteren Teil aufweist, der im wesentlichen senkrecht zum ersten Teil steht und zum Wärmetauscher (31) führt.

6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schachtelförmige Wärmeleitrohr (26) im thermischen Kontakt mit den Längsseiten der Wärmekanäle (17, 24) von zwei angrenzenden Leiterplatten steht.