DE102005029074B3 - Heat exchanger for cooling e.g. microprocessor, has heat exchanging unit (3) with inner structure that runs in flow direction for increasing heat transfer and extends in inner space from lower side to upper side - Google Patents

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Abstract

The exchanger has an inlet channel (2) with a metal connection pipe (21) continuously expanding itself to a heat exchanging unit (3) at an inlet side. A discharge channel (4) starts from the unit (3) and continuously narrows itself up to a metal connection pipe (41). The unit (3) has an inner structure that runs in a flow direction for increasing a heat transfer and extends in an inner space from a lower side to an upper side.

Description

Die Erfindung betrifft einen Wärmeaustauscher Kleinbauteile, der von einem Fluid durchströmbar ist, bestehend aus mehreren ausschließlich umformtechnisch hergestellten Einzelteilen, die fügetechnisch fest miteinander zu einem Eintrittskanal, einem flachen Wärmeaustauschelement und einem Austrittskanal verbunden sind, wobei das Wärmeaustauschelement eine mit zumindest einer Wärmequelle verbindbare Ober- und Unterseite aufweist.The The invention relates to a heat exchanger Small components, which can be traversed by a fluid, consisting of several exclusively Forming technical parts produced by joining technology fixed together to an inlet channel, a flat heat exchange element and an outlet channel are connected, wherein the heat exchange element one with at least one heat source has connectable top and bottom.

Derartige Wärmeaustauscherwerden bereits in den unterschiedlichsten technischen Gebieten eingesetzt. Insbesondere aufgrund der sehr hohen Wärmeabgabe bei Mikroprozessoren oder bei Bauteilen der Hochleistungselektronik gewinnen Wärmeaustauscher mit Flüssigkeitskühlung oder Verdampfung zunehmend an Bedeutung.such Wärmeaustauscherwerden already used in various technical fields. Especially due to the very high heat output in microprocessors or in components of high-performance electronics gain heat exchanger with liquid cooling or Evaporation is becoming increasingly important.

Bisher zur Verfügung stehende Wärmeaustauscher in Form von Wasserkühlern für Mikroprozessoren sind in der Regel aus einem Kupfer- oder Aluminiumblock durch spanende Bearbeitung gefertigt. Da für die einzelnen Komponenten Vollmaterial verwendet wird, ist eine spanende Bearbeitung entsprechend aufwendig und damit teuer.So far to disposal standing heat exchanger in the form of water coolers for microprocessors are usually made from a copper or aluminum block by machining Machined. Therefore The single components solid material used is one Machining accordingly expensive and therefore expensive.

Eine Weiterentwicklung, die sich einer nicht spanenden Fertigungsmethode bedient, ist in der Druckschrift DE 103 15 225 A1 beschrieben. Aus der Schrift ist ein Wärmeaustauscher mit einem topfförmigen und einem deckelförmigen Element bekannt, die beide miteinander verbunden werden können, um einen dichten Innenraum mit zwei Öffnungen auszubilden, durch die ein Wärmeaustauscher-Medium in den Innenraum hinein- beziehungsweise herausgeführt werden kann. Der Wärmeaustauscher besitzt eine Vielzahl von in den Innenraum hineinragenden Erhebungen. Die topf- oder deckelförmigen Elemente sind durch ein Kaltumformverfahren und vorzugsweise durch ein Fließpressverfahren ausgebildet. Durch die in den Innenraum hineinragenden Erhebungen ist die Oberfläche, an der das Kühlmedium entlang strömt, entsprechend groß, um eine möglichst hohe Wärmetauschleistung zu erzielen. Ein wesentliches Ziel ist dabei jedoch eine kostengünstige Herstellung bei großer Stückzahl.A further development using a non-cutting production method is mentioned in the publication DE 103 15 225 A1 described. From the document, a heat exchanger with a cup-shaped and a lid-shaped element is known, both of which can be connected together to form a dense interior with two openings through which a heat exchange medium into the interior or can be led out. The heat exchanger has a plurality of protruding into the interior elevations. The pot-shaped or lid-shaped elements are formed by a cold forming process and preferably by an extrusion molding process. By protruding into the interior elevations, the surface at which the cooling medium flows along, is correspondingly large in order to achieve the highest possible heat exchange performance. An essential goal, however, is a cost-effective production in large quantities.

Des Weiteren ist aus der Druckschrift JP 2005019905 A eine Kühleinrichtung mit einem Wärmeaustauscher bekannt, der als Wärmesenke für Halbleiter-Bauelemente eingesetzt wird. Der Wärmeaustauscher besitzt einen zur Wärmequelle hin strukturierten Innenraum, um die Wärmeableitung zu steigern. Diese Strukturen mit geringer Höhenausdehnung haben keinen wesentlichen Einfluss auf das im Innenraum strömende Fluid.Furthermore, from the document JP 2005019905 A a cooling device with a heat exchanger known, which is used as a heat sink for semiconductor devices. The heat exchanger has a structured interior to the heat source to increase the heat dissipation. These structures with low height expansion have no significant influence on the fluid flowing in the interior.

Auch aus der Druckschrift US 5,473,508 ist ein Wärmeaustauscherzur Kühlung von elektronischen Komponenten mittels eines Luftstroms bekannt. Der Wärmeaustauscher besteht aus mehreren Einzelteilen, die fügetechnisch fest miteinander zu einem Eintrittskanal, einem flachen Wärmeaustauschelement und einem Austrittskanal verbunden sind. Das aus Deckel- und Bodenelement bestehende geschlossene Wärmeaustauschelement steht dabei in Kontakt mit der Wärmequelle.Also from the publication US 5,473,508 For example, a heat exchanger for cooling electronic components by means of an air flow is known. The heat exchanger consists of several individual parts, which are joining technology firmly connected to an inlet channel, a flat heat exchange element and an outlet channel. The lid and bottom element existing closed heat exchange element is in contact with the heat source.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmeaustauscher der vorstehend genannten Art weiterzubilden und diesen unter Vorgabe eines kostengünstigen Herstellungsverfahrens in seinem Wärmeaustauschvermögen zu optimieren.Of the Invention is based on the object, a heat exchanger of the above training this type and this under specification of a cost To optimize the production process in its heat exchange capacity.

Die Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 wiedergegeben. Die weiteren rückbezogenen Ansprüche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.The Invention is represented by the features of claim 1. The others refer back claims relate to advantageous embodiments and further developments of the invention.

Die Erfindung schließt einen Wärmeaustauscher Kleinbauteile ein, der von einem Fluid durchströmbar ist, bestehend aus mehreren ausschließlich umformtechnisch hergestellten Einzelteilen, die fügetechnisch fest miteinander zu einem Eintrittskanal, einem flachen Wärmeaustauschelement und einem Austrittskanal verbunden sind, wobei das Wärmeaustauschelement eine mit zumindest einer Wärmequelle verbindbare Ober- und Unterseite aufweist, wobei der Eintrittskanal aus einem Metallan schlussrohr besteht, das sich zum Wärmeaustauschelement hin eingangsseitig kontinuierlich aufweitet, der Austrittskanal, ausgehend vom Wärmeaustauschteil, sich ausgangsseitig kontinuierlich bis zu einem Metallanschlussrohr verjüngt, und das Wärmeaustauschelement zur Erhöhung der Wärmeübertragung eine in Strömungsrichtung verlaufende kanalartige Innenstruktur aufweist, die sich im Innenraum von der Unterseite bis zur Oberseite erstreckt.The Invention includes a heat exchanger Small components, which can be traversed by a fluid, consisting of several exclusively forming technology produced individual parts, the technical joining together to an inlet channel, a flat heat exchange element and an outlet channel are connected, wherein the heat exchange element one with at least one heat source connectable top and bottom, wherein the inlet channel consists of a Metallan connecting tube, which is the heat exchange element the input side continuously widens, the outlet channel, starting from the heat exchange part, yourself the output side is continuously tapered to a metal connecting pipe, and the heat exchange element to increase the heat transfer one in the flow direction extending channel-like internal structure, which is located in the interior extends from the bottom to the top.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass der Wärmeaustauscher aus mehreren ausschließlich umformtechnisch hergestellten Einzelteilen besteht. Die Einzelteile sind in ihrer Geometrie so beschaffen, dass sie mit einem Kaltumformverfahren herstellbar sind. Insbesondere bietet sich dabei an, aus einem im Wesentlichen runden Rohrquerschnitt eine Aufweitung des Eintrittskanals in einen konischen Übergang beziehungsweise die Verjüngung des Austrittskanals zu schaffen. Fügetechnisch werden in diesem Falle dann die Stirnfläche des konisch aufgeweiteten Eintrittskanals mit der eingangsseitigen Stirnseite des flachen Wärmeaustauschelements und die Stirnseite des sich konisch verjüngenden Austrittskanals mit der ausgangsseitigen Stirnseite des Wärmeaustauschers verbunden. Die Gestaltungsmöglichkeiten der Umformtechnik bestimmen demnach bis zu einem gewissen Teil die Geometrie der Oberseite und Unterseite des Wärmeaustauschelements.The invention is based on the consideration that the heat exchanger consists of several parts exclusively manufactured by forming technology. The individual parts are in their geometry such that they can be produced by a cold forming process. In particular, it is advisable in this case to create a widening of the inlet channel into a conical transition or the taper of the outlet channel from a substantially round tube cross-section. In terms of joining technology, in this case the end face of the conically widened inlet channel is then connected to the input-side end face of the flat heat exchange element and the end face of the conically tapering outlet channel is connected to the outlet-side end face of the heat exchanger. The GE The design options of the forming technology thus determine, to a certain extent, the geometry of the top and bottom of the heat exchange element.

Das Metallanschlussrohr des Eintrittskanal oder Austrittskanals kann im Grunde jede Querschnittsform aufweisen, ist aus Gründen der Umformung und der strömungstechnischen Gegebenheiten jedoch bevorzugt rund oder oval. Eine wichtige Funktion besitzt die im Wärmeaustauschelement verlaufende kanalartige Innenstruktur. Diese erstreckt sich im Innenraum von der Unterseite bis zur Oberseite, wodurch eine erhöhte Wärmeübertragung stattfindet.The Metal connection pipe of the inlet channel or outlet channel can basically have any cross-sectional shape, is for the sake of Forming and the fluidic Conditions, however, preferably round or oval. An important function has the heat exchange element running channel-like internal structure. This extends in the interior from the bottom to the top, whereby an increased heat transfer takes place.

Auch erweist sich die Kanalstruktur als ausgesprochen stabil gegenüber einer Einwirkung äußerer Kräfte. Diese können beim Verbinden und Fixieren einer Wärmequelle auf dem Wärmeaustauscher auftreten, was bei den verwendeten Anpress kräften bei hohlen Innenstrukturen zur Folge hätte, dass die gemeinsame Berührungsfläche des Wärmeaustauschers mit der Wärmequelle deformiert oder sogar eingedrückt wird. Dies kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn aus Gründen der Materialersparnis dünne Wandungen angedacht werden, die auf derartige starke mechanische Belastungen nicht mehr ausgelegt sind. Allein durch umformtechnische Verfahren kann gegenüber den bisher verwendeten spanenden Verfahren bereits eine Materialersparnis und damit eine Kostenreduzierung erzielt werden. Die vorstehend beschriebene konstruktive Ausgestaltung des Innenraums mit entsprechenden Kanalstrukturen liefert hierzu noch einen weiteren Beitrag.Also the channel structure proves to be extremely stable compared to one Influence of external forces. These can occur when connecting and fixing a heat source on the heat exchanger what with the Anpress forces used in hollow interior structures would result that the common interface of the heat exchanger with the heat source deformed or even dented becomes. This comes into play especially if, for reasons of Material savings thin Walls are thought to be on such strong mechanical Loads are no longer designed. Only by forming processes can be opposite The already used cutting process already a material savings and so that a cost reduction can be achieved. The above-described constructive design of the interior with corresponding channel structures provides another contribution to this.

In diesem Zusammenhang sind die in Strömungsrichtung verlaufenden kanalartigen Innenstrukturen nicht notwendigerweise durchgängige Seitenwände. Ebenso können auch in Strömungsrichtung in geringeren Abständen angeordnete Stifte oder Quader eine entsprechende Kanalstruktur ausbilden. Im Ergebnis jedoch so, dass sich, strömungsmechanisch betrachtet, eine vorteilhafte konstruktive Auslegung ergibt.In In this context, the running in the flow direction Channel-like internal structures not necessarily continuous side walls. As well can also in the flow direction at shorter intervals arranged pins or blocks a corresponding channel structure form. As a result, however, in such a way that, in terms of fluid mechanics, an advantageous structural design results.

Als Fügeverfahren eignen sich besonders die bereits in der Technik verbreiteten Lötverfahren, Kleben oder Schweißen. Die stirnseitig aneinander stoßenden Flächen des Wärmeaustauschelements mit dem Eintritts- oder Austrittskanal können jedoch auch durch stirnseitig ausgeformte Nuten ineinander steckbar ausgebildet sein.When joining methods Particularly suitable are the already widely used in the art soldering, gluing or welding. The frontally abutting surfaces of the heat exchange element with However, the inlet or outlet channel can also by the front side formed grooves can be plugged into each other.

Eine andere zweiteilige Ausführung der umformtechnisch hergestellten Einzelteile kann aus zwei in Längsrichtung ausgebildeten Halbelementen bestehen, die fügetechnisch nur in Längsrichtung miteinander verbunden werden müssen.A other two-piece design the formed parts can be made of two in the longitudinal direction formed half-elements, the joining technique only in the longitudinal direction with each other need to be connected.

Der besondere Vorteil besteht darin, dass bei entsprechend dünnen Wandungen der Wärmeaustauscher gegenüber Verformungen entsprechend stabil ist. Die im Innenraum verlaufenden Kanäle führen dabei das ein- oder zweiphasige Fluid gezielt durch den Wärmeaustauscher, so dass zur mechanischen Stabilität die Wärmeaustauschleistung optimiert wird. Insbesondere die konischen Eintritts- bzw.Of the particular advantage is that with correspondingly thin walls the heat exchanger across from Deformations is stable accordingly. The running in the interior channels to lead while the one- or two-phase fluid targeted by the heat exchanger, so that the heat exchange performance is optimized for mechanical stability becomes. In particular, the conical entry or

Austrittskanäle sorgen durch einen fließenden Übergang für eine gleichmäßige Fluidverteilung mit geringstem Druckabfall in der Strömung.Exit channels provide through a flowing transition for one uniform fluid distribution with lowest pressure drop in the flow.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung kann die Innenstruktur so ausgebildet sein, dass die Fluidströmung über den Querschnitt konstant ist. Dies kann beispielsweise über eine unterschiedliche Breite der kanalartigen Innenstruktur, nachfolgend auch als Kanäle bezeichnet, erzielt werden, wobei in der Mitte des Wärmeaustauschers kleinere Kanalquerschnitte vorhanden sind, die zu beiden Seiten nach außen hin zunehmen. Vom Eintrittskanal wird auf diese Weise die Hauptströmung im gesamten Wärmeaustauscher gleichmäßiger verteilt.In Preferred embodiment of the invention, the internal structure so be formed so that the fluid flow over the cross section constant is. This can be over, for example a different width of the channel-like internal structure, hereinafter also as channels be achieved, being in the middle of the heat exchanger smaller channel cross sections are present, the on both sides Outside increase. From the inlet channel is in this way the main flow in entire heat exchanger evenly distributed.

Die konstruktive Auslegung des Innenvolumens des Wärmeaustauschelements in Bezug auf strömungsmechanisch günstige Verhältnisse findet besondere Beachtung. So kann sich vorteilhafterweise die Innenstruktur des Wärmeaustauschelements im Eintrittskanal und/oder Austrittskanal fortsetzen. Hierdurch wird bereits das Fluid unmittelbar nach dem Durchtritt aus dem Metallanschlussrohr in den sich aufweitenden Teil des Wärmeaustauschelements nach strömungsmechanisch günstigen Gesichtspunkten entsprechend in die einzelnen Kanäle verteilt. Dabei sind derartige Strukturen bevorzugt im Eintrittskanal. Ausgangsseitig können Kanäle im sich verjüngenden Teil des Wärmeaustauschelements jedoch auch die Fluidströmung gezielt leiten und sich strömungsmechanisch günstig auswirken.The constructive design of the internal volume of the heat exchange element with respect on fluid mechanics favorable conditions finds special attention. So can advantageously the Internal structure of the heat exchange element in Continue inlet duct and / or outlet duct. This will already the fluid immediately after passing out of the metal connection pipe in the widening part of the heat exchange element according to fluid mechanics Great Viewpoints distributed in the individual channels accordingly. Such structures are preferably in the inlet channel. On the output side can channels in the rejuvenating Part of the heat exchange element but also the fluid flow direct and fluidic Cheap impact.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann die Innenstruktur aus durchgängigen Rippen bestehen, die Kanäle bilden. Durchgängige Rippen sind besonders bei geringen Rippenabständen mit Umformverfahren fertigungstechnisch zuverlässig herzustellen. Die Rippen verlaufen als Trennwände im Innenraum von der Unterseite bis zur Oberseite und bilden die einzelnen längsverlaufenden Kanäle, in denen im Betriebszustand das Fluid geführt wird.In Another advantageous embodiment of the invention, the internal structure from continuous ribs exist, the channels form. Continuous ribs are especially in case of small rib distances with forming process manufacturing technology reliable manufacture. The ribs run as partitions in the interior of the bottom to the top and form the individual longitudinal channels in which in the operating state, the fluid out becomes.

Vorteilhafterweise kann die Innenstruktur aus von der Innenwandung herausragende Stäbe oder Pyramiden bestehen. Diese sind jedoch stets so angeordnet, dass sich in Strömungsrichtung kanalartige Innenstrukturen bilden. Hierdurch werden strömungsmechanisch günstige Strukturen erzeugt, die einen gewissen Fluidaustausch mit benachbarten Kanälen immer noch zulassen.Advantageously, the internal structure can consist of rods or pyramids projecting from the inner wall. However, these are always arranged so that form channel-like internal structures in the flow direction. As a result, structurally favorable structures are generated which exchange some fluid with adjacent ones Still allow channels.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung kann das Wärmeaustauschelement einstückig ausgebildet sein. Mit dem zugrunde gelegten Umformverfahren ist dies jedoch nur unter gewissen Voraussetzungen möglich. Bevorzugt wird bei der einstückigen Ausbildung, die Kanalstruktur mit im Innenraum durchgängigen längsgerichteten Rippen erzeugt. Hierdurch wird für das Wärmeaustauschelement der fügetechnische Aufwand reduziert. Einstückige Wärmeaustauschelemente werden nur noch mit dem Eintrittskanal und dem Austrittskanal verbunden.In Another preferred embodiment, the heat exchange element may be integrally formed. However, with the underlying forming process this is only below certain conditions possible. Preference is given to the one-piece Training, the channel structure with continuous in the interior longitudinal Ribs generated. This will be for the heat exchange element the technical joining Effort reduced. one-piece Heat exchange elements are only connected to the inlet channel and the outlet channel.

Vorteilhafterweise können der Eintrittskanal, das Wärmeaustauschelement und der Austrittskanal fluchtend angeordnet sein. Mit anderen Worten, die längsgestreckte Form weist keine weitere Umbiegungen in engen Radien auf und begünstigt so eine gleichmäßige Fluidströmung durch den gesamten Wärmeaustauscher.advantageously, can the inlet channel, the heat exchange element and the outlet channel be arranged in alignment. In other words, the elongated Shape has no more bends in tight radii and favors so a uniform fluid flow through the entire heat exchanger.

Alternativ müssen jedoch auch Bauformen in Betracht gezogen werden, wenn dem Wärmeaustauscher, beispielsweise als Kühlkörper für Mikroprozessoren oder andere Wärme erzeugende Bauteile in einem Computer, nur ein geringer Bauraum zur Verfügung steht. Vorteilhafterweise können dann der Eintrittskanal und/oder der Austrittskanal von der Wärmequelle weggerichtet verlaufen. Dies wird in der Regel jedoch nur mit möglichst großen Biegeradien geschehen, die eine möglichst ungestörte Fluidströmung unterstützen.alternative have to However, designs may also be considered when the heat exchanger, for example, as a heat sink for microprocessors or other heat generating components in a computer, only a small amount of space to disposal stands. Advantageously, can then the inlet channel and / or the outlet channel from the heat source run away. This is usually only possible with as possible huge Bend radii happen that support the most undisturbed fluid flow possible.

Bei der Verwendung von Kupfer und Kupferlegierungen kann bei einigen der gebräuchlichen Fluide eine Korrosion nicht ausgeschlossen werden. Vorteilhafterweise kann dann die Innenoberfläche des Wärmeaustauschers beschichtet sein.at The use of copper and copper alloys may be at some the common one Fluids a corrosion can not be excluded. advantageously, then can the inner surface of the heat exchanger be coated.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Further Advantages and embodiments of the invention will be apparent from the schematic Drawings closer explained.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine Ansicht eines Wärmeaustauschers mit einer Wärmequelle, 1 a view of a heat exchanger with a heat source,

2 einen Querschnitt eines Wärmeaustauschelements mit Deckel und Boden, 2 a cross section of a heat exchange element with cover and bottom,

3 einen Querschnitt eines Wärmeaustauschelements mit gleich gestaltetem Deckel und Boden und ineinander greifender Innenstruktur, 3 a cross section of a heat exchange element with the same design lid and bottom and interlocking internal structure,

4 einen Querschnitt eines Wärmeaustauschelements mit gleich gestaltetem Deckel und Boden und aufeinander gesetzter Innenstruktur, 4 a cross section of a heat exchange element with the same design lid and bottom and successive inner structure,

5 einen Querschnitt eines aus übereinander gestapelten Böden gebildeten Wärmeaustauschelements mit abschließendem Deckel, 5 a cross section of a formed from stacked trays heat exchange element with a final cover,

6 einen Querschnitt eines einstückig ausgebildeten Wärmeaustauschelements, 6 a cross section of an integrally formed heat exchange element,

7 eine Draufsicht eines Wärmeaustauschers mit kanalartigen Strukturen unterschiedlicher Breite, und 7 a plan view of a heat exchanger with channel-like structures of different widths, and

8 eine Draufsicht eines Wärmeaustauschers mit kanalartigen Strukturen, die sich in den Eintrittskanal und Austrittskanal fortsetzen. 8th a plan view of a heat exchanger with channel-like structures that continue into the inlet channel and outlet channel.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.each other corresponding parts are in all figures with the same reference numerals Mistake.

In 1 ist eine schematische Ansicht eines Wärmeaustauschers 1 mit einer Wärmequelle 5 dargestellt. Der Wärmeaustauscher 1 besteht aus einem Eintrittskanal 2, einem flachen Wärmeaustauschelement 3 und einem Austrittskanal 4, die fügetechnisch fest miteinander verbunden sind. Die Wärmequelle 5 ist auf der Unterseite des Wärmeaustauschelements 3 angeordnet. Der Eintrittskanal 2 besteht aus einem Metallanschlussrohr 21, das sich zum Wärmeaustauschelement 3 hin eingangsseitig kontinuierlich aufweitet. Die in der Figur dargestellte Form des Eintrittskanals lässt sich mittels eines umformtechnischen Verfahrens, wie beispielsweise das Fließpressen, in einem Stück herstellen. Die Fügestelle befindet sich in diesem Fall an der gemeinsamen Berührungsfläche des Eintrittskanals 2 zum Wärmeaustauscherelement 3. Ebenso besteht der Austrittskanal 4, der auch einstückig sein kann, aus einer Sammelzone 42 und einem Metallanschlussrohr 41. Die Sammelzone 42 verjüngt sich kontinuierlich bis zum Metallanschlussrohr 41. Die Fügestelle befindet sich dabei an der gemeinsamen Berührungsfläche des Austrittskanals 4 zum Wärmeaustauschelement 3.In 1 is a schematic view of a heat exchanger 1 with a heat source 5 shown. The heat exchanger 1 consists of an inlet channel 2 a flat heat exchange element 3 and an exit channel 4 , which are connected by joining technology. The heat source 5 is on the bottom of the heat exchange element 3 arranged. The entrance channel 2 consists of a metal connection pipe 21 leading to the heat exchange element 3 on the input side continuously expands. The shape of the inlet channel shown in the figure can be produced in one piece by means of a forming process, such as extruding. The joint is in this case at the common contact surface of the inlet channel 2 to the heat exchanger element 3 , Likewise, there is the exit channel 4 which can also be in one piece, from a collection zone 42 and a metal connection pipe 41 , The collection zone 42 tapers continuously to the metal connection pipe 41 , The joint is located at the common contact surface of the outlet channel 4 to the heat exchange element 3 ,

Die Wärmequelle 5 ist ein elektronisches Bauteil, wie beispielsweise ein Mikroprozessor. Die Wärmequelle 5 wird oft mit Klammern oder einer Klebeverbindung gehaltert, wobei auch die Wärme gut leitende Zwischenschichten Verwendung finden. Bei Zwischenschichten wird die Wärmequelle 5 unter einem Anpressdruck mit dem Wärmeaustauscher 1 verbunden. In der gezeigten Ausgestaltung verlaufen der Eintrittskanal 2 und der Austrittskanal 4 von der Wärmequelle 5 weggerichtet.The heat source 5 is an electronic component, such as a microprocessor. The heat source 5 is often supported with staples or an adhesive bond, whereby the heat well conductive intermediate layers are used. For intermediate layers, the heat source 5 under a contact pressure with the heat exchanger 1 connected. In the embodiment shown, the inlet channel run 2 and the exit channel 4 from the heat source 5 directed away.

2 zeigt einen Querschnitt eines zweiteiligen Wärmeaustauschelements 3 mit Deckel 32 und Boden 33. Die Innenstruktur ist zusammen mit dem Boden 33 geformt, der Deckel 32 ist fest mit dem Boden gefügt. Fügetechnisch kommen zur Verbindung von Deckel 32 und Boden 33 Schweiß-, Löt- oder Klebeverbindungen oder auch Presspassungen in Betracht. Bevorzugt sind Fügeverfahren, die thermisch und mechanisch nicht zu einer Deformation des Bauteils führen. 2 shows a cross section of a two-part heat exchange element 3 with lid 32 and soil 33 , The inner structure is together with the ground 33 Shaped, the lid 32 is firmly attached to the ground. Joining technically come to the connection from lid 32 and soil 33 Welding, soldering or adhesive joints or interference fits into consideration. Preference is given to joining methods which do not thermally and mechanically lead to a deformation of the component.

3 zeigt einen Querschnitt eines Wärmeaustauschelements 3 mit gleich gestaltetem Deckel 32 und Boden 33 und einer ineinander greifenden Innenstruktur 31. Die Innenstruktur ist dabei jeweils zur Hälfte zusammen mit dem Deckel 32 und dem Boden 33 geformt. Dies bietet umformtechnisch den Vorteil, beispielsweise bei durchgängigen Rippen in Deckel 32 und Boden 33, gröbere Strukturen vorzusehen, die nach dem Zusammenfügen so ineinander greifen, dass entsprechend kleine Kanäle entstehen. 3 shows a cross section of a heat exchange element 3 with the same lid 32 and soil 33 and an interlocking internal structure 31 , The inner structure is in each case half together with the lid 32 and the floor 33 shaped. This offers forming technology the advantage, for example, in continuous ribs in the lid 32 and soil 33 To provide coarser structures that mesh together after assembly so that correspondingly small channels arise.

In einer weiteren Ausgestaltung zeigt 4 im Querschnitt ein Wärmeaustauschelement 3 mit gleich gestaltetem Deckel 32 und Boden 33. Beide bilden aufeinander gesetzt die kanalartige Innenstruktur aus.In a further embodiment shows 4 in cross section a heat exchange element 3 with the same lid 32 and soil 33 , Both form successive set the channel-like inner structure.

5 zeigt einen Querschnitt eines aus zwei übereinander gestapelten Böden 33 gebildeten Wärmeaustauschelements 3 mit abschließendem Deckel 32. Derartige Strukturen kommen beispielsweise in Betracht, wenn sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite eine Wärmequelle angeordnet ist. 5 shows a cross section of one of two stacked trays 33 formed heat exchange element 3 with final lid 32 , Such structures may be considered, for example, if a heat source is arranged both on the top side and on the bottom side.

In 6 ist eine weitere Ausgestaltung des Wärmeaustauschelements 3 dargestellt, die einstückig mittels Fließpressen hergestellt sein kann. Einstückige Bauteile werden aus fertigungstechnischen Gründen bevorzugt für größere Kanalstrukturen eingesetzt. Diese können auch kontinuierlich gefertigt und auf entsprechende Dimension abgelängt werden.In 6 is a further embodiment of the heat exchange element 3 represented, which can be made in one piece by means of extrusion. One-piece components are preferred for manufacturing reasons for larger channel structures used. These can also be manufactured continuously and cut to the appropriate dimension.

7 zeigt eine Draufsicht eines im Bereich des Wärmeaustauschelements 3 aufgeschnittenen Wärmeaustauschers 1 mit kanalartigen Strukturen unterschiedlicher Breite. Die Kanäle der Innenstruktur 31 sind dabei so ausgebildet, dass die Fluidströmung über den Querschnitt des Wärmeaustauschelements 3 konstant ist und sich ein gleichförmiger Druckabfall in Strömungsrichtung des Fluids ausbildet. 7 shows a plan view of one in the region of the heat exchange element 3 cut heat exchanger 1 with channel-like structures of different widths. The channels of the internal structure 31 are designed so that the fluid flow over the cross section of the heat exchange element 3 is constant and forms a uniform pressure drop in the flow direction of the fluid.

8 zeigt eine Draufsicht eines partiell aufgeschnittenen Wärmeaustauschers 1 mit kanalartigen Strukturen, die sich in den Eintrittskanal 2 und Austrittskanal 4 fortsetzen. Bei dieser Ausgestaltung wird das Fluid bereits unmittelbar nach dem Durchtritt aus dem Metallanschlussrohr 21 in den sich aufweitenden Teil der Verteilerzone 22 oder aus dem sich verjüngenden Teile der Sammelzone 42 des Wärmeaustauschers 1 nach strömungsmechanisch günstigen Gesichtspunkten in die einzelnen Kanäle der Innenstruktur 31 verteilt und zum Metallanschlussrohr 41 hin wieder gesammelt. 8th shows a plan view of a partially cut heat exchanger 1 with channel-like structures extending into the inlet channel 2 and exit channel 4 continue. In this embodiment, the fluid is already immediately after the passage from the metal connection pipe 21 in the widening part of the distribution zone 22 or from the tapered parts of the collection zone 42 of the heat exchanger 1 according to flow mechanics favorable viewpoints in the individual channels of the internal structure 31 distributed and to the metal connection pipe 41 collected again.

11
Wärmeaustauscherheat exchangers
22
Eintrittskanalinlet channel
2121
MetallanschlussrohrMetal connecting tube
2222
Verteilerzonedistribution zone
33
WärmeaustauschelementHeat exchange element
3131
Innenstrukturinternal structure
3232
Deckelcover
3333
Bodenground
44
Austrittskanaloutlet channel
4141
MetallanschlussrohrMetal connecting tube
4242
Sammelzonecollection zone
55
Wärmequelleheat source

Claims (9)

Wärmeaustauscher (1) für Kleinbauteile, der von einem Fluid durchströmbar ist, bestehend aus mehreren ausschließlich umformtechnisch hergestellten Einzelteilen, die fügetechnisch fest miteinander zu einem Eintrittskanal (2), einem flachen Wärmeaustauschelement (3) und einem Austrittskanal (4) verbunden sind, wobei das Wärmeaustauschelement (3) eine mit zumindest einer Wärmequelle verbindbare Ober- und Unterseite aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass der Eintrittskanal (2) aus einem Metallanschlussrohr (21) besteht, das sich zum Wärmeaustauschelement (3) hin eingangsseitig kontinuierlich bis zur gesamten durchströmbaren Querschnittsfläche der eingangsseitigen Stirnseite des Wärmeaustauschelements (3) aufweitet, – dass sich der Austrittskanal (4), ausgehend vom Wärmeaustauschelement (3), ausgangsseitig kontinuierlich von der gesamten durchströmbaren Querschnittsfläche der ausgangsseitigen Stirnseite des Wärmeaustauschelements (3) bis zu einem Metallanschlussrohr (41) verjüngt, und – dass das Wärmeaustauschelement (3) zur Erhöhung der Wärmeübertragung eine in Strömungsrichtung verlaufende kanalartige Innenstruktur (31) aufweist, die sich im Innenraum von der Unterseite bis zur Oberseite erstreckt.Heat exchanger ( 1 ) for small components, which can be traversed by a fluid, consisting of a plurality of exclusively formed by technical components, the joining technical firmly together to an inlet channel ( 2 ), a flat heat exchange element ( 3 ) and an exit channel ( 4 ), wherein the heat exchange element ( 3 ) has a connectable to at least one heat source top and bottom, characterized in that - the inlet channel ( 2 ) from a metal connecting pipe ( 21 ), which forms the heat exchange element ( 3 ) on the input side continuously to the entire flow-through cross-sectional area of the input-side end face of the heat exchange element ( 3 ) expands, - that the outlet channel ( 4 ), starting from the heat exchange element ( 3 ), the output side continuously from the entire through-flow cross-sectional area of the output-side end face of the heat exchange element ( 3 ) to a metal connection pipe ( 41 ), and - that the heat exchange element ( 3 ) to increase the heat transfer, a channel-like internal structure running in the direction of flow ( 31 ), which extends in the interior from the bottom to the top. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstruktur (31) so ausgebildet ist, dass die Fluidströmung über den Querschnitt konstant ist.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the internal structure ( 31 ) is formed so that the fluid flow over the cross section is constant. Wärmeaustauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Innenstruktur (31) des Wärmeaustauschelements (3) im Eintrittskanal (2) und/oder Austrittskanal (4) fortsetzt.Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the internal structure ( 31 ) of the heat exchange element ( 3 ) in the entrance channel ( 2 ) and / or exit channel ( 4 ) continues. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstruktur (31) aus durchgängigen Rippen besteht, die Kanäle bilden.Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the internal structure ( 31 ) consists of continuous ribs, the Form channels. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstruktur (31) aus von der Innenwandung herausragenden Stäben oder Pyramiden besteht.Heat exchanger according to one of claims 1 to 3, characterized in that the internal structure ( 31 ) consists of protruding from the inner wall bars or pyramids. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeaustauschelement (3) einstückig ausgebildet ist.Heat exchanger according to one of claims 1 to 4, characterized in that the heat exchange element ( 3 ) is integrally formed. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittskanal (2), das Wärmeaustauschelement (3) und der Austrittskanal (4) fluchtend angeordnet sind.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inlet channel ( 2 ), the heat exchange element ( 3 ) and the exit channel ( 4 ) are arranged in alignment. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Eintrittskanal (2) und/oder der Austrittskanal (4) von der Wärmequelle (5) weggerichtet verlaufen.Heat exchanger according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inlet channel ( 2 ) and / or the exit channel ( 4 ) from the heat source ( 5 ) run away. Wärmeaustauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenoberfläche beschichtet ist.heat exchangers according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the inner surface is coated is.
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