DE10145506A1

DE10145506A1 - Vorrichtung zum Abführen der beim Betrieb eines elektronischen Gerätes auftretenden Wärme

Info

Publication number: DE10145506A1
Application number: DE2001145506
Authority: DE
Inventors: Lothar Panhorst; Lothar Wiemann
Original assignee: T & A Elektroakustik & Co GmbH
Current assignee: T & A Elektroakustik & Co GmbH
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-04-17

Abstract

Vorrichtung zum Abführen der beim Betrieb eines elektronischen Gerätes auftretenden Verlustwärme, bei dem die Verlustwärme in Abhängigkeit von der jeweils aktuellen Betriebsleistung des elektronischen Gerätes, und zwar bei niedriger Betriebsleistung durch Wärmestrahlung und/oder natürlich Konvektion und höherer Betriebsleistung, durch eine zugeschaltete Zwangslüftung abgeführt wird. Die Vorrichtung zum Abführen der Verlustwärme umfaßt eine Wand (1) des Gehäuses des elektronischen Gerätes, die mit der Außenluft in thermischen Kontakt steht. Diese Wand (1) besteht aus einem wärmeleitenden Material und ist mit einem Luftkanal (2) versehen, durch den bei Bedarf z. B. über ein Gebläse (3) ein Zusatzluftstrom (4) geleitet werden kann, der die Zwangslüftung darstellt. Eine entsprechende Einrichtung schaltet die Zwangslüftung in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsparametern des elektronischen Gerätes, beispielsweise seine Ausgangsleistung zu und steuert den Betrieb des Gebläses (3) in Abhängigkeit von diesen Betriebsparamter.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abführen der beim Betrieb eines elektronischen Gerätes auftretenden Verlustwärme.

Bei elektronischen Geräten und insbesondere bei Verstärkeranlagen der Unterhaltungselektronik treten Verlustleistungen in Form von Verlustwärme auf, die in geeigneter Weise an die Umgebung dieser Geräte abgegeben werden muß.

Üblicherweise sind zu diesem Zweck an den Geräten Kühlkörper vorgesehen, die sich an der Geräteaußenseite befinden und die Verlustwärme an die Umgebungsluft abgeben. Bei dieser Bauweise ist es als nachteilig anzusehen, daß die Kühlkörper sehr groß sein müssen und dementsprechend mit hohen Kosten verbunden sind, da durch nationale und internationale Vorschriften die Gehäusetemperatur auf relativ geringe Werte beschränkt ist, um Verbrennungen beim Benutzer zu vermeiden, und die geringe zulässige Temperatur nur eine geringe Wirksamkeit der Kühlung durch Kühlkörper zuläßt.

Ein andere Möglichkeit besteht darin, die Kühlkörper im Inneren des Gehäuses anzuordnen, da bei dieser Bauweise mit höheren Temperaturen und damit kleineren Kühlkörpern gearbeitet werden kann. Diese Bauweise ist jedoch insofern nachteilig, als die im Inneren des Gehäuses anfallende Verlustwärme nicht direkt nach außen abgeführt werden kann, so daß geeignete Maßnahmen getroffen werden müssen, die im Inneren entstehende Warmluft nach außen zu transportieren. Eine Möglichkeit hierzu besteht in einer Zwangslüftung mittels eines Gebläses, was jedoch aufgrund der Geräuschentwicklung des dazu notwendigen Lüfters in vielen Fällen, insbesondere bei HiFi Unterhaltungselektronikanlagen eine unbefriedigende Lösung ist.

Es gibt schließlich auch die Möglichkeit einer Flüssigkeitskühlung, die jedoch technisch sehr aufwendig und mit hohen Kosten verbunden ist, so daß sie kaum zur Anwendung kommt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen die Verlustwärme kostengünstig und ohne Störung der Arbeit des elektronischen Gerätes abgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Ausbildung gelöst, die im Anspruch 1 angegeben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird davon ausgegangen, daß bei elektronischen Geräten, insbesondere Verstärkern der Unterhaltungselektronik die anfallende Verlustwärme nicht konstant ist, sondern stark von der jeweiligen aktuellen Betriebsleistung oder Ausgangsleistung abhängt. Bei kleineren Betriebsleistungen, beispielsweise beim Betrieb einer Verstärkeranlage mit Zimmerlautstärke fällt nur relativ wenig Verlustwärme an, bei hohen Lautstärken und dementsprechend hohen Leistungen nimmt die anfallende Verlustwärme stark zu. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dementsprechend vorgesehen, die Art der Abführung der Verlustwärme in Abhängigkeit von der jeweiligen aktuellen Betriebsleistung zu wählen, was den Vorteil hat, daß beispielsweise bei HiFi Verstärkeranlagen beim Betrieb mit Zimmerlautstärke die Verlustwärme nur durch Wärmestrahlung und/oder natürliche Konvektion abgeführt und die Zwangslüftung erst bei höheren Betriebsleistungen zugeschaltet werden kann. Eine Störung durch die Geräuschentwicklung der Zwangslüftung bei Zimmerlautstärke tritt daher nicht auf, bei höheren Lautstärken fällt die Geräuschentwicklung der Zwangslüftung nicht ins Gewicht.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 9.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.
Die einzige Figur zeigt in einer Teilschnittansicht ein Gehäuse eines elektronischen Gerätes mit dem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, besteht wenigstens eine mit der Außenluft in thermischem Kontakt stehende Wand 1 des Gehäuses eines elektronischen Gerätes, dessen Verlustwärme abzuführen ist, aus einem wärmeleitenden Material. Die Wand 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel doppelwandig ausgebildet, so daß an der Innenseite der Gehäusewand 1 integriert ein Luftkanal 2 vorgesehen ist, der mit Lamellen zur Erhöhung der Wärmeübertragungsfläche versehen ist. Der Luftkanal 2 ist mit einem Gebläse 3 verbunden, über das Kühlluft 4 in den Luftkanal 2 geblasen werden kann, die über den Luftkanal 2 nach außen abgegeben wird. Der Luftkanal 2 kann sich über die gesamte Fläche der Wand 1 oder nur über ein Teil der Wand 1 erstrecken, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
Die Gehäusewand 1 ist derart ausgebildet und insbesondere derart bemessen, daß im Normalbetrieb des elektronischen Gerätes, beispielsweise beim Betrieb eines Verstärkers mit Zimmerlautstärke die bei diesen Leistung anfallende Verlustwärme durch Strahlung und/oder natürliche Konvektion an die Außenluft abgegeben werden kann.
Bei höheren Leistungen, beispielsweise höheren Lautstärken kann z. B. über einen Kamineffekt ein Kühlluftstrom 4 durch den Luftkanal 2 gehen. Vorzugsweise wird jedoch bei Bedarf mit Hilfe des Gebläses 3 Kühlluft 4 durch den Luftkanal 2 geblasen. Diese Zwangslüftung erhöht die Kühlleistung entsprechend. Das Gebläse 3 kann dann über bestimmte Betriebsparameter wie die Ausgangsleistung des elektronischen Gerätes, die Kühlkörper- oder Gehäuseinnentemperatur zugeschaltet und so gesteuert werden, daß eine exakte Anpassung der Gebläsedrehzahl an den Kühlbedarf möglich ist.
Der Vorteil einer derartigen Kühlung besteht insbesondere bei HiFi Verstärkern darin, daß im Normalbetrieb bei relativ niedriger Leistung die Verlustwärme nur durch Wärmestrahlung und/oder Konvektionskühlung abgeführt wird und daher keine störende Geräuschentwicklung eines Lüfters auftritt. Erst bei hohen Ausgangsleistungen, das heißt wenn die ohnehin hohe Lautstärke alle Nebengeräusche überdeckt, wird das Gebläse 3 zugeschaltet. Aufgrund der hohen Lautstärke fällt dann das vom Gebläse 3 entwickelte Geräusch nicht störend auf.
Da aufgrund der zuschaltbaren Zwangslüftung relativ kleine Kühlkörper ausreichen, um die Verlustwärme bei niedrigen Leistungen abzuführen, hat die erfindungsgemäße Ausbildung eine Material- und Kostenersparnis zur Folge. Die dreifache Funktion als Kühler durch Wärmestrahlung, als Kühler durch Konvektion und als Gebläsekühler kann dabei von einer oder mehreren der ohnehin notwendigen Gehäusewände des elektronischen Gerätes übernommen werden, indem ein entsprechender Luftkanal eingezogen wird.
Vorzugsweise sind die zu kühlenden Elemente, beispielsweise die Leistungshalbleiter des elektronischen Gerätes, dessen Verlustwärme abzuführen ist, an der Gehäusewand 1 des elektronischen Gerätes montiert, die in thermischen Kontakt mit der Außenluft steht und aus einem wärmeleitenden Material gebildet ist. Das wärmeleitende Material der Wand 1 hat insbesondere gute mechanische Strangpreßeigenschaften, so daß diese Gehäuswand als Strangpreßteil ausgeführt werden kann. Die Gehäusewand 1, die mit der Außenluft in thermischen Kontakt steht, kann eine Außenwand insbesondere der Gehäusedeckel aber auch eine Gehäusetrennwand sein.

Claims

1. Vorrichtung zum Abführen der beim Betrieb eines elektronischen Gerätes auftretenden Verlustwärme, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wand (1) des Gehäuses des elektronischen Gerätes, die mit der Außenluft in thermischem Kontakt steht, aus einem wärmeleitenden Material besteht und mit einem Luftkanal (2) versehen ist, wobei die aus einem wärmeleitenden Material bestehende Gehäusewand (1) so ausgebildet ist, daß die bei niedriger Betriebsleistung auftretende Verlustwärme durch Wärmestrahlung und/oder natürliche Konvektion abgegeben wird, und bei höherer Betriebsleistung ein zusätzlicher Kühlluftstrom (4) durch den Luftkanal (2) geht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (3), die den zusätzlichen Kühlluftstrom (4) zuschaltet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlustwärme erzeugenden Bauelemente, beispielsweise die Leistungshalbleiter des elektronischen Gerätes an der Innenseite der Gehäusewand (1) aus einem wärmeleitenden Material montiert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmeleitende Material der Gehäusewand (1) gute mechanische Strangpreßeigenschaften hat.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem wärmeleitenden Material bestehende Gehäusewand (1) als Strangpreßteil ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem wärmeleitenden Material bestehende Gehäusewand (1) eine oder mehrere Außenwände des Gehäuses bildet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem wärmeleitenden Material bestehende Gehäusewand (1) der Gehäusedeckel ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Gebläse (3), das den durch den Luftkanal (2) gehenden Kühlluftstrom (4) erzeugt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die wenigstens einen Betriebsparameter des elektronischen Gerätes, beispielsweise die Kühlkörpertemperatur, die Innentemperatur, die Ausgangsleistung und/oder die aufgenommene Leistung des elektronischen Gerätes erfaßt und das Gebläse (3) in Abhängigkeit von der Höhe des Betriebsparameters zuschaltet und steuert.