WO2005088429A2 - Cooling system for electronic devices and device with such a cooling system - Google Patents

Cooling system for electronic devices and device with such a cooling system Download PDF

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WO2005088429A2
WO2005088429A2 PCT/DE2005/000246 DE2005000246W WO2005088429A2 WO 2005088429 A2 WO2005088429 A2 WO 2005088429A2 DE 2005000246 W DE2005000246 W DE 2005000246W WO 2005088429 A2 WO2005088429 A2 WO 2005088429A2
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WO
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cooling
heat exchanger
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cooling system
click
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Jürgen SCHULZ-HARDER
Bernd Willer
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Curamik Electronics Gmbh
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20218—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a liquid coolant without phase change in electronic enclosures
    • H05K7/20272—Accessories for moving fluid, for expanding fluid, for connecting fluid conduits, for distributing fluid, for removing gas or for preventing leakage, e.g. pumps, tanks or manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to a cooling system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device with such a system according to the preamble of claim 29.
  • cooling systems have also already been proposed which use a liquid cooling medium, for example water in a closed cooling medium circuit, which then cools at least one coolant through which the cooling medium flows on the component to be cooled and via Hose lines connected further functional elements or components, namely at least one heat exchanger for releasing the thermal energy to the environment, a circulation pump and also a storage or compensation reservoir for the cooling medium.
  • click fastening is to be understood to mean a fastening that takes place in that the component in question is positioned in the space provided for its assembly and is fixed there by snapping in or a magnetic adhesive or holding force. Fastening takes place, for example, via resilient latching or snap elements interacting with counter-latching and / or by means of permanent magnets with a sufficiently high magnetic force.
  • the advantages of the invention include simple and quick assembly and disassembly of the cooling system and / or the individual components of this system, in particular the at least one heat exchanger which emits the heat to the environment, the circulating pump and / or the tank.
  • the click fastening it is in particular also possible to remove individual system components, for example the tank for filling with the liquid cooling medium or for emptying, and to carry out these activities outside the device, without the risk that due to splashes, spills, etc., liquid coolant enters the electronics of the device, causing malfunctions or destruction of circuits, components, etc.
  • the elements required for the click attachment can be preassembled on the respective component of the cooling system, for example also by using, for example, a standardized support or frame which has the elements necessary for the click attachment and on which the respective component of the Cooling system is mounted. With this pre-assembly of the elements of the click fastening on the components of the cooling system, a quick final assembly of the cooling system on the respective device or computer is guaranteed.
  • the system costs for the cooling system as a whole can be further reduced, especially when the costs for the elements of the click fastening are low, and especially for the supports or frames having these elements.
  • the assembly costs as well can be further reduced, especially when the costs for the elements of the click fastening are low, and especially for the supports or frames having these elements.
  • FIG. 1 in a very simplified representation of a cooling system according to the invention.
  • 2 shows a schematic representation of a tank with a pump for the cooling system of FIG. 1;
  • 3 shows a simplified representation and a side view of a heat exchanger with a blower arrangement for use in the cooling system of FIG. 1;
  • Fig. 4 u. 5 shows a schematic illustration of various heat exchangers for use in the heat exchanger arrangement of FIG. 3;
  • FIG. 6 shows a simplified representation and in section of a cooler or a heat sink for use in the cooling system of FIG. 1; 7 shows a click fastening consisting of a frame on the housing side and a frame to be fastened to the respective component of the cooling system in a side view; 8 shows one of the two frames in plan view;
  • FIG. 9 shows a simplified representation and partly in section of the connecting elements of the click fastening in a first possible embodiment
  • Fig. 10 shows the connecting elements of the click fastening in a further possible embodiment.
  • the cooling system is used, for example in a computer or PC, to cool a component which generates high heat loss, for example the microprocessor chip 2 on a printed circuit board 3, e.g. on the motherboard of the computer or PC.
  • a component which generates high heat loss for example the microprocessor chip 2 on a printed circuit board 3, e.g. on the motherboard of the computer or PC.
  • the component 2 is also located within a housing of the computer, which is schematically indicated by 4 in the figures.
  • the cooling system 1 consists of an active cooler 5, which is attached to the top of the component 2 to be cooled using a suitable technique, for example using one that is not shown
  • the cooler 5 is designed, for example, as a microcooler, in the manner described, for example, in DE 198 53 750, ie it has an outer, essentially plate-like shape and consists of several using DCB technology (Direct Copper Bonding - US-PS 37 44 120 or DE-PS 23 19 854) flat interconnected thin metal plates or foils, for example made of copper or a copper alloy, wherein these plates or foils are structured so that 5 branched flow paths in the interior of the cooler is formed for a liquid cooling medium flowing through the cooler 5, for example water. With a On the surface side, the cooler 5 bears against the upper side of the component 2. Connections 5.1 and 5.2 for removing and supplying the liquid cooling medium are provided on the opposite surface side of the cooler 5.
  • the cooler 5 is part of a closed coolant circuit.
  • a tank 6 with a pump 7 arranged in this tank is also provided in this circuit.
  • the output 7.1 of the pump 7 is connected to the connection 5.2 via a line 8.
  • the suction opening or the inlet 7.1 of the pump 7 is arranged in the interior of the container 6.
  • the container 6 also has a connection 6.1, which is connected via a line 9 to a connection 10.1 of a heat exchanger 10.
  • the other connection 10.2 of the heat exchanger 10 is connected to the other connection 5.1 of the cooler 5 via a line 11.
  • the tank 6 and the pump 7 form a supply unit 12.
  • the heat exchanger 10 through which the cooling medium flows is part of a heat exchanger unit 13 which is provided on the housing 4, for example on a side wall of the housing in the region of a ventilation opening and which, in addition to the heat exchanger 10, has at least one electrically driven fan 14 which generates a cooling air flow through the heat exchanger 10 , as indicated by the arrow A in FIG. 1.
  • a plurality of such blowers 14 can also be provided in succession in the flow direction, for example also in such a way that at least one blower 14 is located in the flow direction of the cooling air in front of the heat exchanger and one blower 14 in this flow direction is located after the heat exchanger 10, etc.
  • a special feature of the cooling system is that, with the exception of the cooler 5, all other components, that is to say the tank 6 with the integrated pump 7 and the heat exchanger unit 13 in the illustrated embodiment, each by a click fastening on the housing 4 or on this housing related Support elements are attached, that is, by plugging and snapping or sticking, without the need for additional assembly processes.
  • the cooling system can be installed as a complete assembly and filled with the cooling medium in the respective device, so that the cooling system can be easily and securely built into an existing one when manufacturing an electronic device, e.g. a computer in an assembly line Device can be retrofitted and / or replaced in the event of a repair.
  • the interior of the tank 6 is filled to a predetermined level N with the liquid cooling medium, the volume of the part of the tank interior occupied by the liquid cooling medium being greater than the volume of the level above the mirror liquid cooling medium located subspace, which is occupied by a gaseous and / or vaporous medium, for example air.
  • This partial space occupied by the gaseous and / or vaporous medium serves as a compensation space.
  • Inlet 7.2 of the pump 7 is arranged in such a way that it is in the liquid cooling medium in every position of the tank 6 or the supply unit 12, i.e. the supply unit 12 is arbitrary, i.e. can be adapted to the space available in a device.
  • this inlet 7.2 is provided, for example, in the area of the center of the tank interior and the shape of the tank interior is chosen, for example that in every conceivable position of the tank 6 the mirror formed by the liquid cooling medium lies clearly above this center of the tank, which can be achieved, for example, by a spherical, cube-shaped or cylindrical design of the tank.
  • a flexible membrane into the interior of the tank 6 into a liquid space occupied by the cooling medium and to be subdivided into a subspace occupied by a gaseous and / or vaporous medium, for example air or an inert gas, for example nitrogen, and sealed off from the outside.
  • a gaseous and / or vaporous medium for example air or an inert gas, for example nitrogen
  • the at least one heat exchanger 10 can be any heat exchanger 10 as FIGS. 4 and 5 show.
  • Heat exchanger arrangement 1 3 can be designed in a wide variety of forms.
  • FIG. 4 shows a possible embodiment of a heat exchanger 10a, which consists of a tube 15 through which the cooling medium can flow, which is connected to a plurality of cooling fins, which in turn are held on an outer frame 17 and also the tube 15 with this frame connect.
  • FIG. 5 shows a possible embodiment of a heat exchanger 10b, which in an outer frame 18 has a multiplicity of plate-shaped cooling elements 19 arranged in parallel and at a distance from one another, the surface sides of which are each oriented perpendicular to the plane of the frame 18 and form cooling channels which form flow through the liquid cooling medium parallel to the surface sides of the cooling elements 19.
  • Each plate-shaped cooling element 19 consists of two thin plates or foils made of metal, for example copper, which are connected to one another on facing surface sides, for example using DCB technology. At least one of these plates or foils is provided on the surface side facing the other plate or foil with at least one depression forming the respective cooling medium channel.
  • FIG. 6 schematically shows the structure of the cooler 5.
  • this consists of a large number of plates or foils which are connected to one another in a flat manner.
  • the channels through which the cooling medium flows are formed in the interior of the cooler, and also continuous webs or posts 20, which then connect the outer plates or layers to one another.
  • the formation or structuring of the plates or foils forming the cooling channels is chosen such that the inner one, which is connected to the cooling medium Cooling surface Fl is larger than the outer cooling surface FA, ie the surface against which the top of component 2 rests.
  • the inner cooling surface is larger than three times the outer cooling surface FA, ie Fl> 3xFA.
  • the click attachment can be implemented in various ways, in the simplest case by attaching the respective component of the cooling system, i.e. e.g. on the supply unit 12 or on the at least one heat exchanger unit 1 3 locking elements 21 are provided, which are mounted on the housing 4, i. snap into place on the inside of a housing wall, a housing base or a housing cover, for example in the form of openings.
  • the latching elements 21 are then, for example, those which can be produced as injection molded parts made of plastic at particularly low cost.
  • the housing 4 consists of a ferromagnetic material at least on the areas to which components are to be fastened, or there for this type of Click fastening suitable, ie interacting with the permanent magnets holding elements made of ferromagnetic material are prepared.
  • the respective click attachment is selected so that a secure hold of the components is guaranteed in any case during normal use of the device.
  • An additional transport lock can be provided for the transport, which in the simplest case is formed by an additional screw that connects the respective components to the housing 4.
  • FIGS. 7-9 show a fastening unit 23 for the click fastening, which (fastening unit) consists of two, in the embodiment shown, square frames 24 and 25 made of metal, for example made of aluminum or sheet steel
  • the two frames 24 and 25 each have the same size, for example with external dimensions of 80 x 80 mm and a frame width of 8 mm.
  • fastening bores 26 for example threaded holes, with which the frame 24, using screws, not shown, with its frame side 24.1 on the inside of the housing 4 and the frame 25, also with screws, not shown, with its frame side 25.1 on a component of the cooling system 1, for example on the supply unit 12 or on the tank 6.
  • the connection of the frame 24 to the housing 4 and / or the frame 25 to a component of the cooling system 1 is preferably vibration-damped using rubber sleeves, not shown.
  • the frame 25 is provided on the frame side 25.2 in the middle of the frame sections 25 'forming this frame with a ball catch 27 which forms a receptacle or opening 27.2 between two housing sections 27.1 which are offset with respect to one another in the direction of the longitudinal extent of the relevant frame section 25'.
  • a ball 28 is provided in a channel of each housing section 27.1, which projects with part of its circumference into the opening 27.2 and is resiliently biased by a spring 29 likewise arranged in the channel.
  • the feather 29 is supported with its other end against a screw 30, with which the bias of the spring 29 and thus the snap force of the ball 28 can be adjusted.
  • Each ball catch 27 is assigned on the frame side 24.2 of the frame 24 and in the middle of each frame section 24 'a locking element 31, which is formed by the length of a profile, for example a metal profile, and a central web-like profile section 31 .1 and two wing-like professional sections 31 .2 has, which at one end of the professional lab section 31 .1 pass into this and protrude from the profile section 31 .1 on both sides.
  • each locking element 31 is fastened to the frame 24 with the aid of screws or the like, in such a way that the profile section 31 .1 protrudes with its free end from the frame side 24.2.
  • the professional lab section 31 .1 is provided on both sides with a recess 31 .3, which forms the latching of the latching element 31 and into which a ball 28 of a ball catch 27 engages when frames 24 and 25 are connected to one another.
  • the two frames 24 and 25 are connected to one another, in particular also in a precisely predetermined positioning.
  • the tension of the springs 29 is set such that a sufficient hold of the respective frame 25 and the component provided on this frame is ensured on the frame 24 and thus on the inner surface of the housing 4.
  • An additional transport lock is possible in that after the click attachment at least on some ball catches 27, the springs 29 there are additionally pretensioned by correspondingly turning the adjusting screws 30, with this setting of the screws 30 providing the possibility that Holding force up to an actually form-fitting fixing of the balls 28 in the recesses 31 .3 to increase.
  • FIG. 10 shows a further possibility of the click connection in the case of a fastening unit 23 formed by the two frames 24 and 25
  • Ball catch 27 in this embodiment permanent magnets 32 are provided on the frame side 25.2, for example again in the middle between the corners of the frame 25.
  • the frame 24 then consists of a ferromagnetic material, so that the two frames 24 and 25 can be attached to one another by the magnetic force of the permanent magnets 32.
  • positioning pins 33 are provided, for example, on the frame 25, which protrude beyond the frame side 25.2 and engage in corresponding openings 34 in the frame 24.
  • frames 24 and 25 from a non-ferromagnetic material, it is possible to form only the surfaces or regions of frame 24 that interact with permanent magnets 32 and / or to form the permanent magnets in a peg-like manner, which then correspond to one another , for example, to engage bushing or sleeve-like receptacles on the frame 24.
  • the screw used for the transportation lock is passed, for example, through an opening in the housing, for example through a rubber bushing in the housing, and engages in a thread of the frame 25, so that the latter Transport lock on the outside of the housing can be easily accessible, provided this is necessary, for example, to replace the cooling system 1 or a functional element of this system.
  • the size of the frames 24 and / or 25 is adapted, for example, to the frame or housing sizes of conventional fans or blowers, so that the heat exchanger unit 13 with its blower 14 can be mounted in a particularly simple manner on the frame 25, for example.

Abstract

The invention relates to a novel cooling system for electronic components in an electronic device, for example a computer or a PC, whereby the cooling system comprises at least one cooler (5), for fixing to a component (2) for cooling, in a closed circuit for a liquid cooling medium and further components connected, for example, by means of hose lines (8, 9, 11) such as at least one heat exchanger unit (13) for fixing to a ventilation opening in a device housing (4), comprising at least one heat exchanger (10, 10a, 10b), at least one reservoir (6) for the liquid cooling medium and at least one circulating pump (7).

Description

Kühlsystem für elektronische Geräte sowie Gerät mit einem solchen Kühlsystem Cooling system for electronic devices and device with such a cooling system
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlsystem gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Gerät mit einem solchen System gemäß Oberbegriff Patentanspruch 29.The invention relates to a cooling system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device with such a system according to the preamble of claim 29.
Beispielsweise im Bereich der Computertechnik besteht durch die zunehmende Leistung der dort verwendeten Bauelemente, wie z.B. Prozessoren, auch Graphikprozessoren, Speicherchips, Spannungsregler-Schaltkreise oder -Chips, Laufwerke, Netzteile usw. die Notwendigkeit einer besonders effektiven Kühlun g, um die mit der Leistung ansteigende Verlustwärme abzuführen. Alternativ zu der heute noch bei Rechnern üblichen direkten Luftkühlung der zu kühlenden Bauelemente sind auch bereits Kühlsysteme vorgeschlagen worden, die ein flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser in einem geschlossenen Kühlmediumkreislauf verwenden, der dann wenigstens einen von dem Kühlmedium durchströmten Kühler auf dem zu kühlenden Bauelement sowie über Schlauchleitungen verbundene weitere Funktionselemente oder Komponenten, nämlich wenigstens einen Wärmetauscher zur Abgabe der Wärmeenergie an die Umgebung, eine Umwälzpumpe sowie auch ein Vorrats- oder Ausgleichsreservoir für das Kühlmedium aufweist. Gegenwärtig werden die einzelnen Komponenten eines derartigen, mit einem flüssigen Kühlmedium arbeitenden Kühlsystems mit Hilfe von Schraubenverbindungen oder anderen festen Verbindungen am Gehäuse oder Chassis des Gerätes montiert, was eine aufwendige Montage erforderlich macht. Für die Wartung müssen diese Schraubverbindungen mit geeigneten Werkzeugen gelöst werden, was vielfach durch die räumlichen Gegebenheiten im Gerätegehäuse mühevoll und zeitintensiv ist und darüber hinaus auch die Gefahr birgt, dass beim Lösen der Schraubverbindungen Schrauben und/oder Muttern im Gerät verloren gehen. Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein System aufzuzeigen, welches eine einfache und schnelle Montage, im Bedarfsfall aber ebenso auch eine einfache und schnelle Demontage des gesamten Systems oder einzelner Komponenten hiervon ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Kühlsystem entsprechend dem Patentanspruch 1 ausgebildet. Ein Gerät mit einem solchen System ist Gegenstand des Patentanspruchs 29.For example, in the field of computer technology, the increasing performance of the components used there, such as processors, including graphics processors, memory chips, voltage regulator circuits or chips, drives, power supplies, etc., necessitates particularly effective cooling, in order to increase the performance Dissipate heat loss. As an alternative to the direct air cooling of the components to be cooled, which is still common today in computers, cooling systems have also already been proposed which use a liquid cooling medium, for example water in a closed cooling medium circuit, which then cools at least one coolant through which the cooling medium flows on the component to be cooled and via Hose lines connected further functional elements or components, namely at least one heat exchanger for releasing the thermal energy to the environment, a circulation pump and also a storage or compensation reservoir for the cooling medium. At present, the individual components of such a cooling system working with a liquid cooling medium are mounted on the housing or chassis of the device with the aid of screw connections or other fixed connections, which necessitates complex assembly. For maintenance, these screw connections have to be loosened with suitable tools, which is often tedious and time-consuming due to the spatial conditions in the device housing and also harbors the risk that screws and / or nuts in the device will be lost when the screw connections are loosened. The object of the invention is to avoid these disadvantages and to show a system which enables simple and quick assembly, but also, if necessary, also simple and quick disassembly of the entire system or individual components thereof. To solve this problem, a cooling system is designed according to claim 1. A device with such a system is the subject of claim 29.
Bei der Erfindung erfolgt die Montage der einzelnen Komponenten des Kühlsystems (z.B. ausgenommen der am Bauelement vorgesehene Kühler) durch eine Klick- Befestigung. Unter „Klick-Befestigung" ist im Sinne der Erfindung eine Befestigung zu verstehen, die dadurch erfolgt, dass die betreffende Komponente an dem für ihre Montage vorgesehenen Platz positioniert und hierbei dort durch Einrasten oder eine magnetische Haft- oder Haltekraft fixiert wird. Diese Klick-Befestigung erfolgt z.B. über federnde und mit Gegenrasten zusammenwirkende Rast- oder Schnäpperelemente und/oder durch Permanent-Magnete mit ausreichend hoher Magnetkraft.In the invention, the individual components of the cooling system (for example, except for the cooler provided on the component) are assembled by means of a click fastening. For the purposes of the invention, “click fastening” is to be understood to mean a fastening that takes place in that the component in question is positioned in the space provided for its assembly and is fixed there by snapping in or a magnetic adhesive or holding force. Fastening takes place, for example, via resilient latching or snap elements interacting with counter-latching and / or by means of permanent magnets with a sufficiently high magnetic force.
Die Vorteile der Erfindung bestehen u. a. in einer einfachen und schnellen Montage sowie Demontage des Kühlsystems und/oder der einzelnen Komponenten dieses Systems, insbesondere des die Wärme an die Umgebung abgebenden wenigstens einen Wärmetauschers, der Umwälzpumpe und/oder des Tanks. Durch das einfache Montieren und Demontieren mit der Klick-Befestigung ist es insbesondere auch möglich, einzelne Systemkomponenten, beispielsweise den Tank für das Befüllen mit dem flüssigen Kühlmediums oder für das Entleeren herauszunehmen und diese Tätigkeiten außerhalb des Gerätes vorzunehmen, und zwar ohne die Gefahr, dass durch Spritzer, Verschütten usw. flüssiges Kühlmedium in die Elektronik des Gerätes gelangt und dort Funktionsstörungen oder ein Zerstören von Schaltkreisen, Bauelementen usw. verursacht. Die für die Klick-Befestigung notwendigen Elemente können an der jeweiligen Komponente des Kühlsystems vormontiert werden, beispielsweise auch dadurch, dass ein z.B. standardisierter Träger oder Rahmen verwendet wird, der die für die Klick- Befestigung notwendigen Elemente aufweist und an dem dann die jeweilige Komponente des Kühlsystems montiert wird. Mit dieser Vormontage der Elemente der Klick-Befestigung an den Komponenten des Kühlsystems ist dann eine schnelle Endmontage des Kühlsystems am jeweiligen Gerät bzw. Rechner gewährleistet.The advantages of the invention include simple and quick assembly and disassembly of the cooling system and / or the individual components of this system, in particular the at least one heat exchanger which emits the heat to the environment, the circulating pump and / or the tank. By simply assembling and disassembling with the click fastening, it is in particular also possible to remove individual system components, for example the tank for filling with the liquid cooling medium or for emptying, and to carry out these activities outside the device, without the risk that due to splashes, spills, etc., liquid coolant enters the electronics of the device, causing malfunctions or destruction of circuits, components, etc. The elements required for the click attachment can be preassembled on the respective component of the cooling system, for example also by using, for example, a standardized support or frame which has the elements necessary for the click attachment and on which the respective component of the Cooling system is mounted. With this pre-assembly of the elements of the click fastening on the components of the cooling system, a quick final assembly of the cooling system on the respective device or computer is guaranteed.
Speziell bei niedrigen Kosten für die Elemente der Klick-Befestigung und dabei speziell für die diese Elemente aufweisenden Träger oder Rahmen können die Systemkosten für das Kühlsystem insgesamt weiter gesenkt werden. Auch die Montagekosten sowie dieThe system costs for the cooling system as a whole can be further reduced, especially when the costs for the elements of the click fastening are low, and especially for the supports or frames having these elements. The assembly costs as well
Reparaturkosten des Gerätes werden durch den schnellen Ein- und Ausbau derRepair costs of the device are due to the quick installation and removal of the
Komponenten des Systems gesenkt. Für den Transport sind z.B. zusätzlicheComponents of the system lowered. For transport, e.g. additional
Transportsicherungen vorgesehen.Transport locks provided.
Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird imFurther training is the subject of the subclaims. The invention is in
Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:The following explains the figures in more detail. Show it:
Fig. 1 in sehr vereinfachter Darstellung ein Kühlsystem gemäß der Erfindung; Fig. 2 in schematischer Darstellung ein Tank mit Pumpe für das Kühlsystem der Figur 1 ; Fig. 3 in vereinfachter Darstellung und in Seitenansicht einen Wärmetauscher mit Gebläseanordnung zur Verwendung bei dem Kühlsystem der Figur 1 ; Fig. 4 u. 5 in schematischer Darstellung verschiedene Wärmetauscher zur Verwendung bei der Wärmetauscheranordnung der Figur 3;Figure 1 in a very simplified representation of a cooling system according to the invention. 2 shows a schematic representation of a tank with a pump for the cooling system of FIG. 1; 3 shows a simplified representation and a side view of a heat exchanger with a blower arrangement for use in the cooling system of FIG. 1; Fig. 4 u. 5 shows a schematic illustration of various heat exchangers for use in the heat exchanger arrangement of FIG. 3;
Fig. 6 in vereinfachter Darstellung und im Schnitt einen Kühler bzw. eine Wärmesenke zur Verwendung bei dem Kühlsystem der Figur 1 ; Fig. 7 eine Klick-Befestigung bestehend aus einem gehäuseseitigen Rahmen und einem an der jeweiligen Komponente des Kühlsystems zu befestigenden Rahmen in Seitenansicht; Fig. 8 einen der beiden Rahmen in Draufsicht;6 shows a simplified representation and in section of a cooler or a heat sink for use in the cooling system of FIG. 1; 7 shows a click fastening consisting of a frame on the housing side and a frame to be fastened to the respective component of the cooling system in a side view; 8 shows one of the two frames in plan view;
Fig. 9 in vereinfachter Darstellung und teilweise im Schnitt die Verbindungselemente der Klick-Befestigung bei einer ersten möglichen Ausführungsform; Fig. 10 die Verbindungselemente der Klick-Befestigung bei einer weiteren möglichen Ausführungsform.9 shows a simplified representation and partly in section of the connecting elements of the click fastening in a first possible embodiment; Fig. 10 shows the connecting elements of the click fastening in a further possible embodiment.
Das in den Figuren allgemein mit 1 bezeichnete Kühlsystem dient beispielsweise bei einem Rechner oder PC zum Kühlen eines eine hohe Verlustwärme erzeugenden Bauteils, beispielsweise des Mikroprozessorchips 2 auf einer Leiterplatte 3, z.B. auf dem Mother-Board des Rechners bzw. PC 's. Ebenso wie die Leiterplatte 3 befindet sich auch das Bauteil 2 innerhalb eines Gehäuses des Rechners, welches in den Figuren schematisch mit 4 angedeutet ist.The cooling system, generally designated 1 in the figures, is used, for example in a computer or PC, to cool a component which generates high heat loss, for example the microprocessor chip 2 on a printed circuit board 3, e.g. on the motherboard of the computer or PC. Like the printed circuit board 3, the component 2 is also located within a housing of the computer, which is schematically indicated by 4 in the figures.
Das Kühlsystem 1 besteht bei der dargestellten Ausführungsform aus einem aktiven Kühler 5, der auf der Oberseite des zu kühlenden Bauteils 2 mit einer geeigneten Technik befestigt ist, beispielsweise unter Verwendung eines nicht dargestelltenIn the embodiment shown, the cooling system 1 consists of an active cooler 5, which is attached to the top of the component 2 to be cooled using a suitable technique, for example using one that is not shown
Haltebügels, der am IC-Sockel oder in der Leiterplatte 3 verankert ist. Der Kühler 5 ist beispielsweise als Mikrokühler ausgebildet, und zwar in der Weise, wie dies z.B. in der DE 198 53 750 beschrieben ist, d.h. er weist eine äußere, im Wesentlichen plattenförmige Formgebung auf und besteht aus mehreren unter Verwendung der DCB-Technik (Direct Copper Bonding - US-PS 37 44 120 oder DE-PS 23 19 854) flächig miteinander verbundenen dünnen Metallplatten oder -folien, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, wobei diese Platten oder Folien so strukturiert sind, dass im Inneren des Kühlers 5 verzweigte Strömungswege für ein den Kühler 5 durchströmendes flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser gebildet ist. Mit einer Oberflächenseite liegt der Kühler 5 gegen die Oberseite des Bauteils 2 an. An der gegenüberliegenden Oberflächenseite des Kühlers 5 sind Anschlüsse 5.1 und 5.2 zum Ab- und Zuführen des flüssigen Kühlmediums vorgesehen.Retaining bracket, which is anchored to the IC socket or in the circuit board 3. The cooler 5 is designed, for example, as a microcooler, in the manner described, for example, in DE 198 53 750, ie it has an outer, essentially plate-like shape and consists of several using DCB technology (Direct Copper Bonding - US-PS 37 44 120 or DE-PS 23 19 854) flat interconnected thin metal plates or foils, for example made of copper or a copper alloy, wherein these plates or foils are structured so that 5 branched flow paths in the interior of the cooler is formed for a liquid cooling medium flowing through the cooler 5, for example water. With a On the surface side, the cooler 5 bears against the upper side of the component 2. Connections 5.1 and 5.2 for removing and supplying the liquid cooling medium are provided on the opposite surface side of the cooler 5.
Der Kühler 5 ist Teil eines geschlossenen Kühlmittelkreislaufs. In diesem Kreislauf ist weiterhin ein Tank 6 mit in diesem Tank angeordneter Pumpe 7 vorgesehen. Der Ausgang 7.1 der Pumpe 7 ist über eine Leitung 8 mit dem Anschluss 5.2 verbunden. Die Ansaugöffnung bzw. der Einlass 7.1 der Pumpe 7 ist im Inneren des Behälters 6 angeordnet. Der Behälter 6 besitzt weiterhin einen Anschluss 6.1 , der über eine Leitung 9 mit einem Anschluss 10.1 eines Wärmetauschers 10 verbunden ist. Der andere Anschluss 10.2 des Wärmetauschers 10 ist über eine Leitung 1 1 mit dem anderen Anschluss 5.1 des Kühlers 5 verbunden. Der Tank 6 und die Pumpe 7 bilden eine Versorgungseinheit 12.The cooler 5 is part of a closed coolant circuit. A tank 6 with a pump 7 arranged in this tank is also provided in this circuit. The output 7.1 of the pump 7 is connected to the connection 5.2 via a line 8. The suction opening or the inlet 7.1 of the pump 7 is arranged in the interior of the container 6. The container 6 also has a connection 6.1, which is connected via a line 9 to a connection 10.1 of a heat exchanger 10. The other connection 10.2 of the heat exchanger 10 is connected to the other connection 5.1 of the cooler 5 via a line 11. The tank 6 and the pump 7 form a supply unit 12.
Der von dem Kühlmedium durchströmte Wärmetauscher 10 ist Teil einer am Gehäuse 4, beispielsweise an einer seitlichen Wandung des Gehäuses im Bereich einer Lüftungsöffnung vorgesehenen Warmetauschereinheit 13, die zusätzlich zum Wärmetauscher 10 wenigstens ein elektrisch angetriebenes Gebläse 14 aufweist, welches einen Kühlluftstrom durch den Wärmetauscher 10 erzeugt, wie dies in der Figur 1 mit dem Pfeil A angedeutet ist. Zur Erhöhung der Kühlwirkung können auch mehrere derartige Gebläse 14 in Strömungsrichtung aufeinander folgend vorgesehen sein, beispielsweise auch in der Weise, dass sich wenigstens ein Gebläse 14 in Strömungsrichtung der Kühlluft vor dem Wärmetauscher und ein Gebläse 14 in dieser Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher 10 befinden usw.The heat exchanger 10 through which the cooling medium flows is part of a heat exchanger unit 13 which is provided on the housing 4, for example on a side wall of the housing in the region of a ventilation opening and which, in addition to the heat exchanger 10, has at least one electrically driven fan 14 which generates a cooling air flow through the heat exchanger 10 , as indicated by the arrow A in FIG. 1. To increase the cooling effect, a plurality of such blowers 14 can also be provided in succession in the flow direction, for example also in such a way that at least one blower 14 is located in the flow direction of the cooling air in front of the heat exchanger and one blower 14 in this flow direction is located after the heat exchanger 10, etc.
Eine Besonderheit des Kühlsystems besteht darin, dass allenfalls mit Ausnahme des Kühlers 5 alle weiteren Komponenten, d.h. bei der dargestellten Ausführungsform der Tank 6 mit der integrierten Pumpe 7 und die Warmetauschereinheit 13 jeweils durch eine Klick-Befestigung am Gehäuse 4 bzw. an mit diesem Gehäuse verbundenen Tragelementen befestigt sind, d.h. durch Aufstecken und Einrasten oder Haften, ohne das zusätzliche Montagevorgänge erforderlich sind. Eine weitere Besonderheit besteht auch darin, dass das Kühlsystem als komplette Baugruppe und mit dem Kühlmedium gefüllt in das jeweilige Gerät eingebaut werden kann, sodass das Kühlsystem einfach und sicher bei der Herstellung eines elektronischen Gerätes, z.B. eines Rechners in einer Montagelinie eingebaut, in ein bestehendes Gerät nachgerüstet und/oder im Reparaturfall ausgetauscht werden kann.A special feature of the cooling system is that, with the exception of the cooler 5, all other components, that is to say the tank 6 with the integrated pump 7 and the heat exchanger unit 13 in the illustrated embodiment, each by a click fastening on the housing 4 or on this housing related Support elements are attached, that is, by plugging and snapping or sticking, without the need for additional assembly processes. Another special feature is that the cooling system can be installed as a complete assembly and filled with the cooling medium in the respective device, so that the cooling system can be easily and securely built into an existing one when manufacturing an electronic device, e.g. a computer in an assembly line Device can be retrofitted and / or replaced in the event of a repair.
Im Verwendungsfall ist bei vollständig gefülltem System 1 der Innenraum des Tanks 6 bis zu einem vorgegebenen Niveau N mit dem flüssigen Kühlmedium gefüllt, wobei das Volumen des von dem flüssigen Kühlmedium eingenommenen Teils des Tank- Innenraumes größer ist als das Volumen des sich über dem Spiegel des flüssigen Kühlmediums befindlichen Teilraumes, der von einem gas- und/oder dampfförmigen Medium eingenommen ist, beispielsweise von Luft. Dieser von dem gas- und/oder dampfförmigen Medium eingenommene Teilraum dient als Ausgleichsraum. DerIn use, with the system 1 completely filled, the interior of the tank 6 is filled to a predetermined level N with the liquid cooling medium, the volume of the part of the tank interior occupied by the liquid cooling medium being greater than the volume of the level above the mirror liquid cooling medium located subspace, which is occupied by a gaseous and / or vaporous medium, for example air. This partial space occupied by the gaseous and / or vaporous medium serves as a compensation space. The
Einlass 7.2 der Pumpe 7 ist dabei so angeordnet, dass er sich in jeder Lage des Tanks 6 bzw. der Versorgungseinheit 12 im flüssigen Kühlmedium befindet, die Versorgungseinheit 12 also beliebig, d.h. an die jeweils in einem Gerät vorhandenen Platzbedingungen angepasst eingebaut werden kann. Um sicher zu stellen, dass in jeder Einbaulage der Einlass 7.2 der Pumpe 7 sich in dem von dem flüssigen Kühlmedium eingenommenen Teil des Tanks 6 befindet, ist dieser Einlass 7.2 beispielsweise im Bereich des Mittelpunktes des Tankinnenraumes vorgesehen und die Form des Tankinnenraumes ist beispielsweise so gewählt, dass in jeder denkbaren Lage des Tanks 6 der von dem flüssigen Kühlmedium gebildete Spiegel deutlich über diesem Mittelpunkt des Tanks liegt, was sich beispielsweise durch eine kugelförmige, würfelförmige oder aber zylinderförmige Ausbildung des Tanks erreichen lässt.Inlet 7.2 of the pump 7 is arranged in such a way that it is in the liquid cooling medium in every position of the tank 6 or the supply unit 12, i.e. the supply unit 12 is arbitrary, i.e. can be adapted to the space available in a device. In order to ensure that in each installation position the inlet 7.2 of the pump 7 is located in the part of the tank 6 occupied by the liquid cooling medium, this inlet 7.2 is provided, for example, in the area of the center of the tank interior and the shape of the tank interior is chosen, for example that in every conceivable position of the tank 6 the mirror formed by the liquid cooling medium lies clearly above this center of the tank, which can be achieved, for example, by a spherical, cube-shaped or cylindrical design of the tank.
Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, den Innenraum des Tanks 6 durch eine flexible Membrane in einen von dem Kühlmedium eingenommenen Flüssigkeitsraum und in einen von einem gas- und/oder dampfförmigen Medium, beispielsweise von Luft oder einem Inert-Gas, z.B. Stickstoff, eingenommenen und nach außen hin dicht verschlossenen Teilraum zu unterteilen.In principle, there is also the possibility of inserting a flexible membrane into the interior of the tank 6 into a liquid space occupied by the cooling medium and to be subdivided into a subspace occupied by a gaseous and / or vaporous medium, for example air or an inert gas, for example nitrogen, and sealed off from the outside.
Wie die Figuren 4 und 5 zeigen, kann der wenigstens eine Wärmetauscher 10 derAs FIGS. 4 and 5 show, the at least one heat exchanger 10 can
Wärmetauscheranordnung 1 3 in unterschiedlichster Form ausgebildet sein. Die Figur 4 zeigt als mögliche Ausführungsform einen Wärmetauscher 10a, der aus einem von dem Kühlmedium durchströmbaren Rohr 15 besteht, welches mit einer Vielzahl von Kühlrippen verbunden ist, die ihrerseits an einem äußeren Rahmen 1 7 gehalten sind und auch das Rohr 1 5 mit diesem Rahmen verbinden. Die Figur 5 zeigt als mögliche Ausführungsform einen Wärmetauscher 10b, der in einem äußeren Rahmen 18 eine Vielzahl von parallel und im Abstand voneinander angeordneten plattenförmigen Kühlelementen 19 aufweist, die mit ihren Oberflächenseiten jeweils senkrecht zur Ebene des Rahmens 18 orientiert sind und Kühlkanäle bilden, die von dem flüssigen Kühlmedium parallel zu den Oberflächenseiten der Kühlelemente 19 durchströmt werden. Jedes plattenförmige Kühlelement 19 besteht dabei aus zwei dünnen Platten oder Folien aus Metall, beispielsweise Kupfer, die an einander zugewandten Oberflächenseiten miteinander verbunden sind, beispielsweise unter Verwendung der DCB-Technik. Wenigstens eine dieser Platten oder Folien ist an der der anderen Platte oder Folie zugewandten Oberflächenseite mit wenigstens einer den jeweiligen Kühlmediumkanal bildenden Vertiefung versehen.Heat exchanger arrangement 1 3 can be designed in a wide variety of forms. FIG. 4 shows a possible embodiment of a heat exchanger 10a, which consists of a tube 15 through which the cooling medium can flow, which is connected to a plurality of cooling fins, which in turn are held on an outer frame 17 and also the tube 15 with this frame connect. FIG. 5 shows a possible embodiment of a heat exchanger 10b, which in an outer frame 18 has a multiplicity of plate-shaped cooling elements 19 arranged in parallel and at a distance from one another, the surface sides of which are each oriented perpendicular to the plane of the frame 18 and form cooling channels which form flow through the liquid cooling medium parallel to the surface sides of the cooling elements 19. Each plate-shaped cooling element 19 consists of two thin plates or foils made of metal, for example copper, which are connected to one another on facing surface sides, for example using DCB technology. At least one of these plates or foils is provided on the surface side facing the other plate or foil with at least one depression forming the respective cooling medium channel.
Die Figur 6 zeigt schematisch den Aufbau des Kühlers 5. Wie oben ausgeführt, besteht dieser aus einer Vielzahl von flächig miteinander verbundenen Platten oder Folien. Durch Strukturierung der Platten oder Folien sind im Inneren des Kühlers die von dem Kühlmedium durchströmten Kanäle gebildet sowie auch durchgehende Stege oder Pfosten 20, die dann die außenliegenden Platten oder Lagen miteinander verbinden. Die Ausbildung bzw. Strukturierung der die Kühlkanäle bildenden Platten oder Folien ist dabei so gewählt, dass die innere, mit dem Kühlmedium in Verbindung stehende Kühlfläche Fl größer ist als die äußere Kühlfläche FA, d.h. diejenige Fläche, gegen die die Oberseite des Bauteils 2 anliegt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die innere Kühlfläche größer als die dreifache äußere Kühlfläche FA, d.h. Fl > 3xFA.FIG. 6 schematically shows the structure of the cooler 5. As stated above, this consists of a large number of plates or foils which are connected to one another in a flat manner. By structuring the plates or foils, the channels through which the cooling medium flows are formed in the interior of the cooler, and also continuous webs or posts 20, which then connect the outer plates or layers to one another. The formation or structuring of the plates or foils forming the cooling channels is chosen such that the inner one, which is connected to the cooling medium Cooling surface Fl is larger than the outer cooling surface FA, ie the surface against which the top of component 2 rests. In the embodiment shown, the inner cooling surface is larger than three times the outer cooling surface FA, ie Fl> 3xFA.
Die Klick-Befestigung kann auf verschiedenste Weise realisiert sein, und zwar im einfachsten Fall dadurch, dass an der jeweiligen Komponente des Kühlsystems, d.h. z.B. an der Versorgungseinheit 12 oder an der wenigstens einen Warmetauschereinheit 1 3 Rastelemente 21 vorgesehen sind, die bei der Montage an am Gehäuse 4, d.h. an der Innenseite einer Gehäusewandung, eines Gehäusebodens oder eines Gehäusedeckels vorgesehenen Gegenrasten 22, beispielsweise in Form von Öffnungen einrasten. Die Rastelemente 21 sind dann beispielsweise solche, die als Spritzgießteile aus Kunststoff besonders preiswert hergestellt werden können. Weiterhin ist es selbstverständlich auch möglich, am Gehäuse 4 für die Klick- Befestigung von Komponenten des Kühlsystems 1 derartige Rastelemente vorzubereiten, die dann an entsprechenden Gegenrasten der Komponenten einrasten können.The click attachment can be implemented in various ways, in the simplest case by attaching the respective component of the cooling system, i.e. e.g. on the supply unit 12 or on the at least one heat exchanger unit 1 3 locking elements 21 are provided, which are mounted on the housing 4, i. snap into place on the inside of a housing wall, a housing base or a housing cover, for example in the form of openings. The latching elements 21 are then, for example, those which can be produced as injection molded parts made of plastic at particularly low cost. Furthermore, it is of course also possible to prepare such latching elements on the housing 4 for the click fastening of components of the cooling system 1, which latching elements can then latch onto corresponding counter-latching of the components.
Trotz der Einfachheit der Rastelemente 21 haben diese gewisse Nachteile, da mit ihnen eine vibrationsgedämpfte Verbindung nicht oder allenfalls nur unzureichend möglich ist. Dort, wo auf eine vibrationsgedämpfte Verbindung abzustellen ist, sind daher Verbindungen unter Verwendung von Gummihülsen notwendig, beispielsweise eine Verbindung, wie sie im Zusammenhang mit den Figuren 7 - 10 beschrieben ist.Despite the simplicity of the locking elements 21, these have certain disadvantages, since a vibration-damped connection is not possible with them, or at most only insufficiently. Wherever a vibration-damped connection is to be used, connections using rubber sleeves are therefore necessary, for example a connection as described in connection with FIGS. 7-10.
Weiterhin ist es möglich für die Klick-Befestigung Permanent-Magnete zu verwenden, beispielsweise an den Komponenten des Kühlsystems, während das Gehäuse 4 dann zumindest an den Bereichen, an denen Komponenten befestigt werden sollen, aus einem ferromagnetischen Material besteht oder dort für diese Art der Klick-Befestigung geeignete, d.h. mit den Permanent-Magneten zusammenwirkende Halteelemente aus ferromagnetischem Material vorbereitet sind. Die jeweilige Klick-Befestigung ist so gewählt, dass während der normalen Verwendung des Gerätes auf jeden Fall ein sicherer Halt der Komponenten gewährleistet ist. Für den Transport kann eine zusätzliche Transportsicherung vorgesehen sein, die im einfachsten Fall von einer zusätzlichen Schraube gebildet ist, die die jeweilige Komponenten mit dem Gehäuse 4 verbindet.Furthermore, it is possible to use permanent magnets for the click fastening, for example on the components of the cooling system, while the housing 4 then consists of a ferromagnetic material at least on the areas to which components are to be fastened, or there for this type of Click fastening suitable, ie interacting with the permanent magnets holding elements made of ferromagnetic material are prepared. The respective click attachment is selected so that a secure hold of the components is guaranteed in any case during normal use of the device. An additional transport lock can be provided for the transport, which in the simplest case is formed by an additional screw that connects the respective components to the housing 4.
Die Figuren 7 - 9 zeigen eine Befestigungseinheit 23 für die Klick-Befestigung, die (Befestigungseinheit) aus zwei, bei der dargestellten Ausführungsform, quadratischen Rahmen 24 und 25 aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder StahlblechFIGS. 7-9 show a fastening unit 23 for the click fastening, which (fastening unit) consists of two, in the embodiment shown, square frames 24 and 25 made of metal, for example made of aluminum or sheet steel
(verzinkt oder galvanisiert) besteht. Die beiden Rahmen 24 und 25 besitzen jeweils gleiche Größe, beispielsweise mit Außenmaßen von 80 x 80 mm und einer Rahmenbreite von 8 mm. An den Ecken jedes Rahmens sind Befestigungsbohrungen 26, beispielsweise Gewindebohrungen vorgesehen, mit denen der Rahmen 24 unter Verwendung von nicht dargestellten Schrauben mit seiner Rahmenseite 24.1 an der Innenseite des Gehäuses 4 und der Rahmen 25 ebenfalls mit nicht dargestellten Schrauben mit seiner Rahmenseite 25.1 an einer Komponente des Kühlsystems 1 , beispielsweise an der Versorgungseinheit 12 bzw. am Tank 6 befestigt werden kann. Die Verbindung des Rahmens 24 mit dem Gehäuse 4 und/oder des Rahmens 25 mit einer Komponente des Kühlsystems 1 ist vorzugsweise vibrationsgedämpft under Verwendung von nicht dargestelltenGummihülsen ausgeführt.(galvanized or galvanized). The two frames 24 and 25 each have the same size, for example with external dimensions of 80 x 80 mm and a frame width of 8 mm. At the corners of each frame there are fastening bores 26, for example threaded holes, with which the frame 24, using screws, not shown, with its frame side 24.1 on the inside of the housing 4 and the frame 25, also with screws, not shown, with its frame side 25.1 on a component of the cooling system 1, for example on the supply unit 12 or on the tank 6. The connection of the frame 24 to the housing 4 and / or the frame 25 to a component of the cooling system 1 is preferably vibration-damped using rubber sleeves, not shown.
Der Rahmen 25 ist an der Rahmenseite 25.2 in der Mitte der diesen Rahmen bildenden Rahmenabschnitte 25' jeweils mit einem Kugelschnäpper 27 versehen, der zwischen zwei in Richtung der Längserstreckung des betreffenden Rahmenabschnittes 25' gegeneinander versetzten Gehäuseabschnitten 27.1 eine Aufnahme oder Öffnung 27.2 bildet. In einem Kanal jedes Gehäuseabschnittes 27.1 ist eine Kugel 28 vorgesehen, die mit einem Teil ihres Umfangs in die Öffnung 27.2 vorsteht und durch eine ebenfalls in dem Kanal angeordnete Feder 29 federnd vorgespannt ist. Die Feder 29 stützt sich mit ihrem anderen Ende gegen eine Schraube 30 ab, mit der die Vorspannung der Feder 29 und damit die Schnäpperkraft der Kugel 28 eingestellt werden können.The frame 25 is provided on the frame side 25.2 in the middle of the frame sections 25 'forming this frame with a ball catch 27 which forms a receptacle or opening 27.2 between two housing sections 27.1 which are offset with respect to one another in the direction of the longitudinal extent of the relevant frame section 25'. A ball 28 is provided in a channel of each housing section 27.1, which projects with part of its circumference into the opening 27.2 and is resiliently biased by a spring 29 likewise arranged in the channel. The feather 29 is supported with its other end against a screw 30, with which the bias of the spring 29 and thus the snap force of the ball 28 can be adjusted.
Jedem Kugelschnäpper 27 zugeordnet ist auf der Rahmenseite 24.2 des Rahmens 24 und in der Mitte eines jeden Rahmenabschnitts 24' ein Rastelement 31 , welches von einer Länge eines Profils beispielsweise eines Metallprofils gebildet ist und einen mittleren stegartigen Profilabschnitt 31 .1 sowie zwei flügelartigen Profi labschnitten 31 .2 aufweist, die an einem Ende des Profi labschnittes 31 .1 in diesen übergehen und beidseitig von den Profilabschnitt 31 .1 wegstehen. Mit den Profi labschnitten 31 .2 ist jedes Rastelement 31 mit Hilfe von Schrauben oder dergleichen am Rahmen 24 befestigt, und zwar derart, dass der Profilabschnitt 31 .1 mit seinem freien Ende von der Rahmenseite 24.2 wegsteht. Am freien Ende ist der Profi labschnitt 31 .1 beidseitig mit jeweils einer Ausnehmung 31 .3 versehen, die die Rast des Rastelementes 31 bildet und in die bei miteinander verbundenen Rahmen 24 und 25 jeweils eine Kugel 28 eines Kugelschnappers 27 einrastet.Each ball catch 27 is assigned on the frame side 24.2 of the frame 24 and in the middle of each frame section 24 'a locking element 31, which is formed by the length of a profile, for example a metal profile, and a central web-like profile section 31 .1 and two wing-like professional sections 31 .2 has, which at one end of the professional lab section 31 .1 pass into this and protrude from the profile section 31 .1 on both sides. With the professional sections 31 .2, each locking element 31 is fastened to the frame 24 with the aid of screws or the like, in such a way that the profile section 31 .1 protrudes with its free end from the frame side 24.2. At the free end, the professional lab section 31 .1 is provided on both sides with a recess 31 .3, which forms the latching of the latching element 31 and into which a ball 28 of a ball catch 27 engages when frames 24 and 25 are connected to one another.
Nach dem Einrasten der vier Rastelemente 31 an den zugehörigen Kugelschnäppern 27 sind die beiden Rahmen 24 und 25 miteinander verbunden, und zwar insbesondere auch in einer exakt vorgegebenen Positionierung.After the four locking elements 31 have snapped into place on the associated ball catches 27, the two frames 24 and 25 are connected to one another, in particular also in a precisely predetermined positioning.
Die Spannung der Federn 29 ist so eingestellt, dass ein ausreichender Halt des jeweiligen Rahmens 25 und der an diesem Rahmen vorgesehenen Komponente an dem Rahmen 24 und damit an der Innenfläche des Gehäuses 4 gewährleistet ist. Eine zusätzliche Transportsicherung ist dadurch möglich, dass nach der Klick-Befestigung zumindest an einigen Kugelschnäppern 27 die dortigen Federn 29 durch entsprechendes Verdrehen der Einstellschrauben 30 zusätzlich vorgespannt werden, wobei durch diese Einstellung der Schrauben 30 die Möglichkeit besteht, die Haltekraft bis hin zu einem tatsächlich formschlüssigen Fixieren der Kugeln 28 in den Ausnehmungen 31 .3 zu erhöhen.The tension of the springs 29 is set such that a sufficient hold of the respective frame 25 and the component provided on this frame is ensured on the frame 24 and thus on the inner surface of the housing 4. An additional transport lock is possible in that after the click attachment at least on some ball catches 27, the springs 29 there are additionally pretensioned by correspondingly turning the adjusting screws 30, with this setting of the screws 30 providing the possibility that Holding force up to an actually form-fitting fixing of the balls 28 in the recesses 31 .3 to increase.
Die Figur 10 zeigt eine weitere Möglichkeit der Klick-Verbindung bei einem von den beiden Rahmen 24 und 25 gebildeten Befestigungseinheit 23. Anstelle derFIG. 10 shows a further possibility of the click connection in the case of a fastening unit 23 formed by the two frames 24 and 25
Kugelschnäpper 27 sind bei dieser Ausführungsform Permanent-Magnete 32 an der Rahmenseite 25.2, beispielsweise wiederum in der Mitte zwischen den Ecken des Rahmens 25 vorgesehen. Der Rahmen 24 besteht dann aus einem ferromagnetischen Material, sodass die beiden Rahmen 24 und 25 durch die Magnetkraft der Permanent- Magnete 32 aneinander befestigt werden können. Für eine genaue Positionierung sowie zur Aufnahme von in der Ebene der Rahmen 24 und 25 wirkenden Kräften sind beispielsweise am Rahmen 25 über die Rahmenseite 25.2 wegstehende Positionier- Stifte 33 vorgesehen, die in entsprechende Öffnungen 34 des Rahmens 24 eingreifen.Ball catch 27 in this embodiment permanent magnets 32 are provided on the frame side 25.2, for example again in the middle between the corners of the frame 25. The frame 24 then consists of a ferromagnetic material, so that the two frames 24 and 25 can be attached to one another by the magnetic force of the permanent magnets 32. For precise positioning and for absorbing forces acting in the plane of the frames 24 and 25, positioning pins 33 are provided, for example, on the frame 25, which protrude beyond the frame side 25.2 and engage in corresponding openings 34 in the frame 24.
Weitere Varianten sind denkbar. So ist es beispielsweise möglich, bei der Herstellung der Rahmen 24 und 25 aus einem nicht ferromagnetischen Material nur die mit den Permanent-Magneten 32 zusammenwirkenden Flächen oder Bereiche des Rahmens 24 ferromagnetisch auszubilden und/oder die Permanent-Magnete zapfenartig auszubilden, die dann in entsprechende, beispielsweise buchsen- oder hülsenartige Aufnahmen am Rahmen 24 eingreifen.Other variants are conceivable. For example, in the production of frames 24 and 25 from a non-ferromagnetic material, it is possible to form only the surfaces or regions of frame 24 that interact with permanent magnets 32 and / or to form the permanent magnets in a peg-like manner, which then correspond to one another , for example, to engage bushing or sleeve-like receptacles on the frame 24.
Auch bei dieser Ausführung sind wiederum für den Transport spezielle Transportsicherungen vorgesehen, beispielsweise in Form von Sicherungsschrauben, die die Rahmen 24 und 25 nach der Klick-Befestigung zusätzlich miteinander verbinden.In this embodiment, too, special transport locks are again provided for the transport, for example in the form of locking screws, which additionally connect the frames 24 and 25 to one another after the click fastening.
Die für die Transportsicherung verwendete Schraube ist beispielsweise durch eine Öffnung des Gehäuses, z.B. durch eine Gummidurchführung im Gehäuse hindurchgeführt und greift in ein Gewinde des Rahmens 25 ein, sodass diese Transportsicherung an der Gehäuseaußenseite leicht zugänglich gelöst werden kann, sofern diese z.B. zum Austauschen des Kühlsystems 1 oder eines Funktionselementes dieses Systems notwendig ist.The screw used for the transportation lock is passed, for example, through an opening in the housing, for example through a rubber bushing in the housing, and engages in a thread of the frame 25, so that the latter Transport lock on the outside of the housing can be easily accessible, provided this is necessary, for example, to replace the cooling system 1 or a functional element of this system.
Weiterhin besteht bei dieser Ausführung die Möglichkeit, auf den Rahmen 24 zu verzichten und den Rahmen 25 mit dem an diesem Rahmen vormontierten Komponenten direkt an der aus ferromagnetischem Material bestehenden Wandung des Gehäuses 4 zu befestigen.Furthermore, in this embodiment it is possible to dispense with the frame 24 and to fix the frame 25 with the components preassembled on this frame directly to the wall of the housing 4 made of ferromagnetic material.
Die Rahmen 24 und/oder 25 sind in ihrer Größe beispielsweise an die Rahmen- oder Gehäusegrößen üblicher Lüfter oder Gebläse angepasst, sodass z.B. am Rahmen 25 die Wärmeaustauschereinheit 13 mit ihrem Gebläse 14 in besonders einfacher Weise montiert werden kann. The size of the frames 24 and / or 25 is adapted, for example, to the frame or housing sizes of conventional fans or blowers, so that the heat exchanger unit 13 with its blower 14 can be mounted in a particularly simple manner on the frame 25, for example.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Kühlsysteme1 cooling systems
2 elektronisches Bauteil 3 Leiterplatte2 electronic component 3 printed circuit board
4 Gerätegehäuse4 device housing
5 Kühler- oder Wärmesenke 5.1 , 5.2 Anschluss5 Radiator or heat sink 5.1, 5.2 connection
6 Tank 6.1 Tankanschluss6 Tank 6.1 tank connection
7 Pumpe7 pump
7.1 Pumpenausgang7.1 Pump outlet
7.2 Pumpeneinlass 8, 9 Schlauchleitung 10, 10a, 10b Wärmetauscher7.2 Pump inlet 8, 9 hose line 10, 10a, 10b heat exchanger
10.1 , 10.2 Anschluss des Wärmetauschers10.1, 10.2 Connection of the heat exchanger
1 1 Schlauchleitung1 1 hose line
12 Versorgungseinheit für das flüssige Kühlmedium12 supply unit for the liquid cooling medium
13 Warmetauschereinheit 14 Gebläse oder Lüfter13 heat exchanger unit 14 blower or fan
1 5 Rohr1 5 pipe
16 Kühlrippe 1 7, 18 Rahmen16 cooling fin 1 7, 18 frame
19 plattenförmiges Kühlelement 20 Pfosten19 plate-shaped cooling element 20 posts
21 Rastelement21 locking element
22 Gegenrast oder Öffnung22 counter-latching or opening
23 Befestigungseinheit23 fastening unit
24, 25 Rahmen der Befestigungseinheit 23 24.1 , 24.2, 25.1 , 25.2 Rahmenseite24, 25 frame of the fastening unit 23 24.1, 24.2, 25.1, 25.2 frame side
26 Befestigungsbohrung26 mounting hole
27 Kugelschnäpper27 ball catch
27.1 Gehäuseabschnitt27.1 Housing section
27.2 Ausnehmung oder Aufnahme27.2 Recess or intake
28 Kugel28 bullet
29 Feder29 spring
30 Schraube30 screw
31 Rastelement31 locking element
31 .1 , 31 .2 Profilabschnitt31 .1, 31 .2 profile section
31 .3 Ausnehmung31 .3 recess
32 Permanent-Magnete32 permanent magnets
33 Positionierstift33 positioning pin
34 Positionieröffnung34 positioning opening
A Strömungsrichtung der Luft durch den Wärmetauscher 10 A Air flow direction through the heat exchanger 10

Claims

Patentansprüche claims
1 . Kühlsystem für elektrische Bauteile eines elektronischen Gerätes, beispielsweise eines Rechners oder eines PC 's, wobei das Kühlsystem in einem geschlossenen Kreislauf für ein flüssiges Kühlmedium wenigstens einen an dem zu kühlenden Bauelement (2) zu befestigenden Kühler (5) sowie weitere z.B. über Schlauchleitungen (8, 9, 1 1 ) verbundene Komponenten, wie wenigstens eine an einer Lüftungsöffnung eines Gerätegehäuses (4) zu befestigende Warmetauschereinheit (1 3) mit wenigstens einem Wärmetauscher (10, 10a, 10b), wenigstens einen Vorratstank (6) für das flüssige Kühlmedium sowie wenigstens eine U mwälzpumpe (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Komponente des Kühlsystems (1 ) durch eine Klick-Befestigung im Inneren des Gerätegehäuses (4) montierbar ist.1 . Cooling system for electrical components of an electronic device, for example a computer or a PC, the cooling system in a closed circuit for a liquid cooling medium comprising at least one cooler (5) to be fastened to the component to be cooled (2) and further e.g. Components connected via hose lines (8, 9, 11), such as at least one heat exchanger unit (1 3) to be attached to a ventilation opening of a device housing (4) with at least one heat exchanger (10, 10a, 10b), at least one storage tank (6) for the liquid cooling medium and at least one circulation pump (7), characterized in that at least one component of the cooling system (1) can be mounted in the interior of the device housing (4) by a click fastening.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Warmetauschereinheit (1 3) oder deren Wärmetauscher (10, 10a, 10b) und/oder der Tank (6) und/oder die Pumpe (7) durch die Klick-Befestigung montierbar sind.2. Cooling system according to claim 1, characterized in that the at least one heat exchanger unit (1 3) or its heat exchanger (10, 10a, 10b) and / or the tank (6) and / or the pump (7) by the click attachment are mountable.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Komponenten des Kühlsystems, ausgenommen der wenigstens eine an dem zu kühlenden Bauteil (2) zu befestigende Kühler jeweils durch eine Klick-Befestigung im Inneren des Gerätegehäuses (4) montierbar sind.3. Cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that all components of the cooling system, with the exception of the at least one cooler to be fastened to the component (2) to be fastened, can each be mounted by a click fastening in the interior of the device housing (4).
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klick-Befestigung von Rast- oder Schnäpperelementen (21 , 27) und von mit diesen zusammenwirkenden Gegenrasten (22, 31 ) gebildet ist. 4. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the click fastening of latching or snap elements (21, 27) and of counter-latches (22, 31) cooperating with them is formed.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klick-Befestigung von Permanent-Magneten (32) gebildet ist.5. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the click fastening is formed by permanent magnets (32).
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel für eine zusätzliche Transportsicherung.6. System according to any one of the preceding claims, characterized by means for an additional transport lock.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel für die zusätzliche Transportsicherung von einer zusätzlichen Befestigung, beispielsweise von wenigstens einer Sicherungsschraube gebildet sind.7. System according to claim 6, characterized in that the means for the additional transport lock are formed by an additional fastening, for example by at least one locking screw.
8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Transportsicherung durch eine erhöhte Rast- oder Schnäpperkraft der Rast- oder Schnäpperelemente gebildet ist.8. System according to claim 6 or 7, characterized in that the means for securing the transport is formed by an increased locking or snap force of the locking or snap elements.
9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (7) im Innenraum des Tanks (6) untergebracht ist, und zwar zumindest mit einer Pumpenansaugöffnung (7.2) in einem von dem flüssigen Kühlmedium eingenommenen Teil des Tankinnenraumes.9. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the circulation pump (7) is housed in the interior of the tank (6), at least with a pump suction opening (7.2) in a part of the tank interior occupied by the liquid cooling medium.
10.System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Tankes (6) einen Flüssigkeitsraum und einen von einem gas- und/oder dampfförmigen Medium, beispielsweise von Luft eingenommenen Teilraum bildet, und dass die Pumpe (7) mit ihrer Ansaugöffnung (7.1 ) derart angeordnet ist, dass sie sich in jeder Lage des Tanks (6) in dem flüssigen Kühlmedium befindet.10.System according to any one of the preceding claims, characterized in that the interior of the tank (6) forms a liquid space and a subspace occupied by a gaseous and / or vaporous medium, for example air, and that the pump (7) with it Suction opening (7.1) is arranged such that it is in the liquid cooling medium in every position of the tank (6).
1 1 .System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler (5) ein Mikrokühler bestehend aus mehreren stapelartig übereinander angeordneten und miteinander verbundenen Platten oder Folien aus Metall, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ist, und dass diese Folien oder Platten derart strukturiert sind, dass sich im Inneren des Kühlers der wenigstens eine nach außen hin geschlossene Kühlkanal bildet, dem das Kühlmedium über einen wenigstens ersten Anschluss (5.2) zugeführt und aus dem das Kühlmedium über wenigstens einen zweiten Anschluss (5.1 ) abgeführt wird.1 1 .System according to one of the preceding claims, characterized in that the cooler (5) is a micro-cooler consisting of a plurality of plates or foils made of metal arranged one above the other and interconnected, is made of copper or a copper alloy, for example, and that these foils or plates are structured in such a way that the inside of the cooler forms the at least one cooling channel closed to the outside, to which the cooling medium is supplied via an at least first connection (5.2) and from which the Cooling medium is discharged via at least one second connection (5.1).
1 2. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher wenigstens einen von dem flüssigen Kühlmittel durchströmbaren rohrförmige Abschnitt (15) mit einer Vielzahl von Kühlrippen (16) aufweist.1 2. System according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat exchanger has at least one tubular section through which the liquid coolant can flow, with a plurality of cooling fins (16).
1 3. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmetauscher (10b) von mehreren, parallel zueinander und voneinander beabstandeten plattenartigen Kühlelementen (18) gebildet ist, die jeweils wenigstens einen von dem Kühlmedium durchströmbaren Kanal besitzen und die zwischen sich den von der Kühlluft durchströmbaren Bereich des Wärmetauschers (10b) bilden.1 3. System according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat exchanger (10b) is formed by a plurality of plate-like cooling elements (18) which are parallel and spaced apart, each of which has at least one channel through which the cooling medium can flow and which between form the area of the heat exchanger (10b) through which the cooling air can flow.
14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Warmetauschereinheit (13) zumindest ein Gebläse (14) besitzt.14. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat exchanger unit (13) has at least one blower (14).
1 5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klick-Befestigung aus wenigstens einem ersten Tragelement (25) besteht, an der die betreffende Komponente des Kühlsystems befestigt ist und das wenigstens ein mit einer Gegenrast am Gerätegehäuse (4) zusammenwirkendes Rastelement (21 ) oder Schnäpperelement (27) aufweist.1 5. System according to one of the preceding claims, characterized in that the click attachment consists of at least a first support element (25) to which the relevant component of the cooling system is attached and which at least one with a counter-locking on the device housing (4) cooperating Has locking element (21) or snap element (27).
1 6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klick-Befestigung aus wenigstens einem ersten Tragelement (25) besteht, an der die betreffende Komponente des Kühlsystems befestigt ist und das für die Klick- Befestigung wenigstens einen Permanent-Magneten (33) aufweist.1 6. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the click fastening consists of at least a first support element (25) on the the relevant component of the cooling system is fastened and has at least one permanent magnet (33) for the click fastening.
1 7.System nach Anspruch 1 5 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrast (22, 31 ) an einem zweiten, am Gerätegehäuse (4) befestigbarem Trägerelement (24) vorgesehen ist.1 7.System according to claim 1 5 or 16, characterized in that the counter-latch (22, 31) on a second, on the device housing (4) attachable support element (24) is provided.
1 8. System nach Anspruch 1 5 - 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Tragelement (24, 25) ein Rahmen ist.1 8. System according to claim 1 5 - 1 7, characterized in that the first and / or second support element (24, 25) is a frame.
1 9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am ersten Tragelement wenigstens ein Schnäpper (27) vorgesehen ist, der mit einem passenden Rastelement (21) am Gerätegehäuse oder am zweiten Tragelement (24) zusammenwirkt.1 9. System according to one of the preceding claims, characterized in that at least one catch (27) is provided on the first support element, which interacts with a suitable locking element (21) on the device housing or on the second support element (24).
20. System nach Anspruch 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Schnäpper (24) am ersten Tragelement (25) und wenigstens zwei Rastelemente (31 ) am zweiten Tragelement (24) vorgesehen sind.20. System according to claim 1 9, characterized in that at least two catches (24) on the first support element (25) and at least two locking elements (31) are provided on the second support element (24).
21 .System nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schnäpper (27) im Bezug auf die Richtung der Federkraft ihrer Schnäpperelemente (28) um 90c gegeneinander versetzt angeordnet sind.21.System according to claim 20, characterized in that the two catches (27) are arranged offset by 90 c with respect to the direction of the spring force of their catch elements (28).
22. System nach Anspruch 20 oder 21 dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schnäpper an einer Öffnung für das zugehörige Rastelement (31 ) einander gegenüberliegend zwei unter Federwirkung stehende Schnäpperelemente (28) aufweist. 22. System according to claim 20 or 21, characterized in that each catch at an opening for the associated locking element (31) opposite to each other has two spring catch elements (28).
23. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnäpperelemente Kugeln (28) sind.23. System according to any one of the preceding claims, characterized in that the catch elements are balls (28).
24. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest am ersten Tragelement (25) wenigstens ein Permanentmagnet (32) vorgesehen ist.24. System according to any one of the preceding claims, characterized in that at least one permanent magnet (32) is provided at least on the first support element (25).
25. System nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem wenigstens einen Permanentmagneten (32) zumindest ein mit einer Positionieröffnung (34) zusammenwirkender Positionierstift (33) vorgesehen ist.25. System according to claim 24, characterized in that in addition to the at least one permanent magnet (32) at least one positioning pin (33) cooperating with a positioning opening (34) is provided.
26. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Tragelement (24, 25) aus Metall, beispielsweise aus Aluminium oder Stahl und/oder aus Kunststoff bestehen.26. System according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second support element (24, 25) consist of metal, for example aluminum or steel and / or plastic.
27. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Tragelement (25, 24) aus einem Metall-Flachmaterial durch Biegen und Stanzen gefertigt sind.27. System according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second support element (25, 24) are made from a flat metal material by bending and punching.
28. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Tragelement (24, 25) unter Verwendung von Gummihülsen vibrationsgedämpft befestigt ist.28. System according to one of the preceding claims, characterized in that the first and / or second support element (24, 25) is fastened in a vibration-damped manner using rubber sleeves.
29. Elektronisches Gerät, beispielsweise Rechner oder PC, gekennzeichnet durch ein Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 29. Electronic device, for example computer or PC, characterized by a cooling system according to one of the preceding claims.
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121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
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