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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Erfindungsgebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke für ein elektronisches Gerät, insbesondere eine solche flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke, die aus mehreren Modulen besteht, die einen integralen Körper bilden, wodurch die Größe auf ein Mindestmaß beschränkt wird und der Aufbau vereinfacht wird, um dadurch die Wärmeverbrauchsleistung zu erhöhen.
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2. Stand der Technik
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Wenn sich ein Computer oder ein elektronisches Gerät in Betrieb befindet, erzeugen die Prozessoreinheit (CPU), die Chips oder andere Arbeitseinheiten in einem Hauptgehäuse eine Menge Wärme. Wenn die erzeugte Wärme nicht schnell aus dem Hauptgehäuse entfernt wird, kann dort kein bestimmter Temperaturbereich aufrechterhalten werden, was dazu führen kann, daß der Computer oder das elektronische Gerät fehlerhaft arbeitet.
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Üblicherweise werden im allgemeinen luftgekühlte Wärmesenken benutzt, um die CPU, die Chips oder andere Prozeßeinheiten herunterzukühlen. In den meisten Fällen werden Wärme verbrauchende oder Wärme verteilende Rippen montiert, die mit der Oberfläche der CPU, des Chips oder der anderen Prozeßeinheit in Berührung stehen, um die erzeugte Wärme zu absorbieren, während eine Gebläseeinheit auch vor oder in der Nähe der Rippenanordnung so angeordnet wird, daß beim Aktivieren der Gebläseeinheit die erzeugte Wärme durch einen abstromseitigen Luftstrom des Hauptgebläses aus dem Hauptgehäuse nach außen getrieben wird. Je größer die CPU ist und je mehr Chips in einem elektronischen Gerät vorhanden sind, desto mehr Wärme wird erzeugt, was dazu führt, daß die luftgekühlte Wärmesenke nicht mehr ausreicht, um die erzeugte Wärme vollständig und zur Gänze abzuführen, was wiederum eine fehlerhafte Funktion des elektronischen Gerätes bewirken kann.
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Um das obige Problem zu lösen, ist eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke vorgeschlagen worden. Diese flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke verwendet eine Pumpeneinheit, um eine Flüssigkeit anzutreiben, so daß sie in einem Umlaufsystem zirkuliert, das mit einem Wärmetauscher versehen ist, um dadurch eine Wärmeaustauschwirkung zu erreichen und damit die von der CPU, den Chips und dergleichen erzeugte Wärme zu absorbieren und abzuführen. Einige flüssigkeitsgekühlte Wärmesenken sind beispielsweise in den US-Patenten
US 7971632 ,
US 8245764 ,
US 8274787 und
US 8356505 beschrieben.
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Im Allgemeinen weist die flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke die Fähigkeit auf, effektiver Wärme zu verbrauchen. Es ist jedoch festzustellen, daß der überwiegende Teil der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenken mehrere Komponenten aufweist und demzufolge mehr Montagezeit erfordert. Dazu kommt, daß diese Komponenten im Vergleich zu ihren Vorgängern größer sind und dadurch nicht den Anforderungen der Benutzer entsprechen. Die größere Zahl von Komponenten führt auch bei den flüssigkeitsgekühlten Wärmesenken zu einem potentiellen Leckagefaktor. Mit anderen Worten, obgleich die flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke mit der Pumpeneinheit ziemlich groß ist, bewirkt die umgewälzte Flüssigkeit eine geringe Wärmeverbrauchsleistung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke zu schaffen, die sich aus mehreren Modulen zusammensetzt, um dadurch einen integralen Körper zu bilden, wodurch die Größe auf ein Mindestmaß beschränkt wird und der Aufbau vereinfacht wird, um dadurch die Wärmeverbrauchsfähigkeit zu erhöhen.
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Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft einen Wärmeabsorptionsmodul, einen Flüssigkeitstransportmodul und einen Wärmeaustauschmodul, wobei der Wärmeabsorptionsmodul mit ersten Enden der Flüssigkeitseintritts- und Austrittsrohre des Flüssigkeitstransportmoduls verbunden ist, während zweite Enden der Flüssigkeitseintritts- und Austrittsrohre entsprechend mit einer Pumpeneinheit und einer Flüssigkeitsspeicherkammer verbunden sind. Das Wärmeaustauschmodul hat zwei entgegengesetzte Enden, die entsprechend mit der Pumpeneinheit und der Flüssigkeitsspeicherkammer so verbunden sind, daß sie eine auf ein Mindestmaß beschränkte, einteilig gestaltete und vereinfachte Wärmesenke der vorliegenden Erfindung bilden.
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Die flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke der vorliegenden Erfindung weist entsprechend einen Wärmeabsorptionsmodul auf, der eine Flüssigkeitsspeicherkammer hat, wenigstens eine wärmeleitende Seite, einen Flüssigkeitseintritt und einen Flüssigkeitsaustritt. Des Weiteren sind ein Flüssigkeitstransportmodul und wenigstens ein Einlaßrohr und ein Auslaßrohr vorgesehen, wobei das Einlaßrohr ein erstes Ende aufweist, das räumlich mit dem Flüssigkeitseinlaß des Flüssigkeitsspeicherbehälters verbunden ist, sowie ein zweites Ende, das räumlich mit der Pumpeneinheit verbunden ist. Das Auslaßrohr hat ein erstes Ende, das räumlich mit dem Flüssigkeitsauslaß des Flüssigkeitsspeicherbehälters verbunden ist, und ein zweites Ende, das räumlich mit einem Flüssigkeitsspeicherbehälter verbunden ist. Und ein Wärmeaustauschmodul mit einer Rippenanordnung, wenigstens einem Verbindungskanal, der sich durch die Rippenanordnung erstreckt und wenigstens einer Rippeneinheit, die auf der Rippenanordnung gelegen ist, vorgesehen, wobei die Rippenanordnung zwei entgegengesetzte Enden aufweist, die entsprechend mit der Pumpeneinheit und der Flüssigkeitsspeicherkammer verbunden sind, und der Verbindungskanal zwei entgegengesetzte Enden hat, die entsprechend mit der Pumpeneinheit und der Flüssigkeitsspeicherkammer verbunden sind.
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Bei einer Ausführungsform ist die flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke der vorliegenden Erfindung auch mit einem Pumpengehäuse versehen, das die Pumpeneinheit aufnimmt und einen ersten Deckel aufweist, der mit einem ersten Durchgangsloch versehen ist, wobei die Flüssigkeitsspeicherkammer einen zweiten Deckel aufweist, der mit einem zweiten Durchgangsloch versehen ist und die beiden entgegengesetzten Enden des Verbindungskanals sich entsprechend in die ersten und zweiten Durchgangslöcher so erstrecken, daß zwischen der Pumpeneinheit und der Flüssigkeitsspeicherkammer eine räumliche Verbindung hergestellt wird.
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Vorzugsweise weist die Rippenanordnung mehrere Rippen auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Der Verbindungskanal erstreckt sich durch die mehreren Rippen in einer Richtung lotrecht zu jeder der Rippen. Auf diese Weise sind die Rippen miteinander verbunden, und die Flüssigkeit innerhalb des Verbindungskanals absorbiert die Wärme und überträgt sie zwecks Abfuhr auf die Rippen.
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Bei einer Ausführungsform hat die Rippenanordnung eine Querseite, die mit wenigstens einem Befestigungssitz versehen ist, über den die Gebläseeinheit auf der Querseite angeordnet ist.
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Vorzugsweise hat jede der Rippen eine Dicke, die sich auf der Querseite befindet. Der Befestigungssitz liegt auf der Rippenanordnung und ist lotrecht zu der Dicke jeder der Rippen ausgerichtet. Sobald die Gebläseeinheit auf der Rippenanordnung installiert ist, bewegt sich der hervorgerufene Luftstrom der Gebläseeinheit glatt durch einen Spalt, der zwischen benachbarten zwei der Finnen ausgebildet ist.
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Bei einer Ausführungsform ragt die leitende Seite des Wärmeabsorptionsmoduls in einer gewissen Dicke nach außen, während mehrere Rippen auf einer entgegengesetzten Seite ausgebildet sind, welche der leitenden Seite zugewendet sind, um wirksam Wärme zu absorbieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung offenbart, und zwar unter Bezug auf die beigefügten Zeichen, in denen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Ansicht der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung aus einem anderen Winkel;
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3 eine auseinandergezogene Ansicht der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Querschnittsansicht der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Teilquerschnittsansicht der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung; und
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6 eine perspektivische Ansicht eines Wärmeabsorptionsmoduls der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUGNSFORM
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Was die 1 bis 3 angelangt, so zeigt 1 eine perspektivische Ansicht einer flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung; 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung aus einem anderen Winkel; und 3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt, weist die flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke der vorliegenden Erfindung entsprechend einen Wärmeabsorptionsmodul 1, einen Flüssigkeitstransportmodul 2 und einen Wärmeaustauschmodul auf, wobei der Wärmeabsorptionsmodul 1 mit einem Flüssigkeitsspeicherbehälter 11 versehen ist, der mehrere Seitenwände aufweist, so daß er Flüssigkeit aufnehmen kann, des Weiteren mindestens mit einer wärmeleitenden Seite 12 versehen ist sowie auf den anderen Seiten mit einem Flüssigkeitseinlaß 13 und einem Flüssigkeitsauslaß 14 versehen ist. Der Flüssigkeitseinlaß 13 und der Flüssigkeitsauslaß 14 sind in Bezug aufeinander vorzugsweise symmetrisch angeordnet, um dadurch die Verbindung mit dem Flüssigkeitstransportmodul 2 zu erleichtern. Die leitende Seite 12 des Behälters 11 dient dazu, mit einer Wärme erzeugenden Quelle, beispielsweise einer CPU, Chips und etc. in Berührung zu treten, um dadurch die von ihm erzeugte Wärme zu absorbieren und die absorbierte Wärme auf die Kühlflüssigkeit zu überfragen, die in dem Flüssigkeitsspeicherbehälter 11 enthalten ist. Vorzugsweise ragt bei einer Ausführungsform die leitende Seite 12 des Wärmeabsorptionsmoduls 1 bis zu einer bestimmten Dicke nach außen, während mehrere Rippen (wie in 3 gezeigt) auf einer entgegengesetzten Seite ausgebildet sind, die der leitenden Seite zugewendet ist, um die Wärme wirksam zu absorbieren.
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Wie in 3 gezeigt, weist das Flüssigkeitstransportmodul 2 wenigstens ein Eintrittsrohr 21 und ein Austrittsrohr 22 auf. Bei dieser Ausführungsform sind das Einlaßrohr und das Auslaßrohr 21, 22 hohle Rohre, die für den Flüssigkeitsdurchgang dienen und eine beliebige Form haben können, um den genannten Zweck zu erfüllen. Das Einlaßrohr 21 hat ein erstes Ende, das räumlich mit dem Flüssigkeitsauslaß 13 des Flüssigkeitsspeicherbehälters 11 verbunden ist, und ein zweites Ende, das räumlich mit dem druckseitigen Ende 232 (siehe 4) der Pumpeneinheit 23 verbunden ist. Das Austrittsrohr 22 hat ein erstes Ende, das räumlich mit dem Flüssigkeitsauslaß 14 des Flüssigkeitsspeicherbehälters 11 verbunden ist, und ein zweites Ende, das räumlich mit dem Anschlußkopf 242 (siehe 4) einer Flüssigkeitsspeicherkammer 24 verbunden ist. Vorzugsweise weist die flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke der vorliegenden Erfindung auch ein Pumpengehäuse 230 auf, das die Pumpeneinheit 23 aufnimmt. Das Pumpengehäuse 230 ist mit einem ersten Deckel 231 versehen, der ein erstes Durchgangsloch 2311 aufweist (3 zeigt mehrere erste Durchgangslöcher zum Anschluß an die Wärmeaustauschereinheit 3). Sobald der erste Deckel 231 die eine Seite des Pumpengehäuses 230 verschließt, ist die Pumpeneinheit 23 von außerhalb des Pumpengehäuses 230 nicht sichtbar, wodurch eine ästhetische Erscheinung der vorliegenden Erfindung geboten wird. Natürlich ist das Pumpengehäuse 230 mit einer erforderlichen Öffnung versehen, durch die sich das Eintrittsrohr 21 erstrecken kann, um mit dem Austrittsende 232 der Pumpeneinheit 23 angeschlossen zu werden. Die Flüssigkeitsspeicherkammer 24 hat einen zweiten Deckel 241, der mit einem zweiten Durchgangsloch 2411 versehen ist (3 zeigt mehrere zweite Durchgangslöcher zum Anschluß an die Wärmeaustauschereinheit 3). Es wird darauf hingewiesen, daß beim dichten Anbringen des zweiten Deckels 241 an der Flüssigkeitsspeicherkammer 24 ein wasserdichter Ring oder eine Dichtung angeordnet werden sollte, um dadurch Leckage von Flüssigkeit aus der Speicherkammer 24 zu verhindern.
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Das Wärmeaustauschermodul 3 weist eine Rippenanordnung 31 auf, sowie sechs Verbindungskanäle 32, die sich durch die Rippenanordnung 31 erstrecken, und drei Gebläseeinheiten 34, die auf der Rippenanordnung 31 angeordnet sind. Die Rippenanordnung 31 hat zwei entgegengesetzte Enden, die entsprechend mit der Pumpeneinheit 23 und der Flüssigkeitsspeicherkammer 24 verbunden sind. Dieser Verbindungskanal 32 hat zwei entgegengesetzte Enden, die entsprechend mit der Pumpeneinheit 23 und der Flüssigkeitsspeicherkammer 24 verbunden sind. Wie in den 1 bis 3 gezeigt, hat die Rippeneinheit 31 mehrere Rippen, die parallel so angeordnet sind, daß zwischen benachbarten Paaren von Rippen ein bestimmter Spalt gebildet wird, um dadurch den Luftdurchgang durch die Spalten zu erleichtern. Die Verbindungskanäle 32 erstrecken sich durch mehrere Rippen in einer Richtung lotrecht zu jeder der Rippen. Vorzugsweise hat die Rippenanordnung 31 eine Querseite, die mit drei Sätzen Befestigungssitzen 33 versehen ist, mittels derer die Gebläseeinheiten 34 auf der Querseite sitzen. In dieser Ausführungsform sind die Befestigungssitze 33 auf der Querseite der Rippenanordnung 31 durch Befestigungsschrauben montiert. Vorzugsweise bildet jede der Rippen eine Dicke, die auf der Querseite liegt. Der Befestigungssitz 33 ist auf der Rippenanordnung 31 lotrecht zu der Dicke jeder der Rippen angeordnet. Bei dieser Ausführungsform erstrecken sich zwei entgegengesetzte Enden der Verbindungskanäle 32 entsprechend durch die Rippen und in die ersten und zweiten Durchgangslöcher 2311, 2411 der ersten und zweiten Deckel 231, 241, so daß mit der Pumpeneinheit 23 und der Flüssigkeitsspeicherkammer 24 eine räumliche Verbindung entsteht, wie am besten in 4 zu sehen.
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Zur Installierung der flüssigkeitsgekühlten Wärmesenke der vorliegenden Erfindung in einem elektronischen Gerät wird zunächst das Wärmeabsorptionsmodul 1 in einem elektronischen Gerät in der Weise angebracht, daß seine wärmeleitende Seite 12 mit einer Wärme erzeugenden Quelle, beispielsweise einer CPU und Chips verbunden wird, wo die wärmeleitende Seite 12 die von diesem Gerät erzeugte Wärme absorbiert und die absorbierte Wärme auf die Kühlflüssigkeit überträgt, die in dem Flüssigkeitsspeicherbehälter 11 enthalten ist. Nach Aktivierung der Pumpeneinheit 23 und der Gebläseeinheiten 24 pumpt die Pumpeneinheit 23 über die Einlaßleitung 22 und die Anschlußkanäle 32 Kühlflüssigkeit hinein und später durch das Austrittsende 232 und die Eintrittsseite 21 in den Flüssigkeitsspeicherbehälter 11, so daß ein geschlossenes Kreislaufsystem gebildet wird. Wenn die Kühlflüssigkeit, die die Wärme absorbiert hat, durch die Verbindungskanäle 32 fließt, wird die Wärme auf die Rippen der Rippenanordnung 31 übertragen. Gleichzeitig wird die Wärme von den Rippen in Abstromrichtung der Luft, die durch die Gebläseeinheiten 34 erzeugt wird, ausgetrieben (wie durch die Pfeile in 5 gezeigt), wodurch die erzeugte Wärme besser aus dem Inneren des elektronischen Gerätes nach außerhalb desselben zwangsläufig transportiert wird.
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Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß die Erfindung eine flüssigkeitsgekühlte Wärmesenke betrifft, die einen Wärmeabsorptionsmodul aufweist, das einen Flüssigkeitsspeicherbehälter mit einer wärmeleitenden Seite, einem Flüssigkeitseintritt und einem Flüssigkeitsaustritt besitzt. Des Weiteren ist ein Flüssigkeitstransportmodul vorhanden, das mit einem Eintrittsrohr versehen ist, das ein erstes Ende aufweist, welches räumlich mit dem Flüssigkeitseintritt des Speicherbehälters verbunden ist, sowie ein zweites Ende, das räumlich mit einer Pumpeneinheit verbunden ist. Des Weiteren ist ein Austrittsrohr vorhanden, das ein erstes Ende aufweist, das räumlich mit dem Flüssigkeitsaustritt des Speicherbehälters verbunden ist, sowie ein zweites Ende, das räumlich mit einer Speicherkammer verbunden ist. Und es ist ein Wärmeaustauchmodul vorgesehen, das eine Rippenanordnung besitzt und einen Verbindungskanal, der sich durch die Rippenanordnung erstreckt, sowie eine Gebläseeinheit, die auf der Rippenanordnung angeordnet ist, und zwei entgegengesetzte Enden aufweist, die entsprechend mit der Pumpeneinheit und der Speicherkammer verbunden sind, wobei die Verbindungskammer zwei entgegengesetzte Enden besitzt, die entsprechend mit der Pumpeneinheit und der Speicherkammer verbunden sind.
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Obgleich die Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was als die praktikabelsten und bevorzugten Ausführungsformen betrachtet wird, versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern sich auch auf eine Vielzahl andersartiger Ausführungsformen beziehen soll, die im Schutzbereich des Erfindungsgedankens liegen, um alle derartigen Abänderungen und äquivalente Anordnungen zu umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 7971632 [0004]
- US 8245764 [0004]
- US 8274787 [0004]
- US 8356505 [0004]
