DE20212754U1 - Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung - Google Patents

Description

Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung, und insbesondere eine Wärmeableitungsvorrichtung, die es unter Verwendung eines Kühlflüssigkeitsflusses ermöglicht Wärme von einer Zentral-Verarbeitungseinheit abzuleiten.

Mit der Weiterentwicklung der Computerindustrie wurde die Verarbeitungsgeschwindigkeit des Computers und insbesondere die seiner Zentral-Verarbeitungseinheit zunehmend höher. Diese Zunahme der Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht die von der Zentral-Verarbeitungseinheit abgestrahlte Wärmemenge. Um diese erhebliche Wärmemenge wirksam abzuleiten und normale Betriebsbedingungen für die Zentral-Verarbeitungseinheit aufrecht zu erhalten, wurden viele Konstruktionen von Lüftern und Wärmeableitungsvorrichtungen mit vergrößerten Wärmeableitungs-Flächenbereichen entwickelt.

Fig.l zeigt eine perspektivische Ansicht, die den konventionellen Aufbau einer Wärmeableitungsvorrichtung 10a für eine Zentral-Verarbeitungseinheit erläutert, welche Wärmeableitungsvorrichtung 10a eine Mehrzahl von Wärmeableitungsrippen lla aufweist, um den Wärmeableitungs-Flächenbereich zu vergrößern. Die Wärmeableitungsvorrichtung 10a ist fest auf einer Zentral-Verarbeitungseinheit 30a angeordnet, und ferner ist ein Lüfter 2 0a über die Wärmeableitungsvorrichtung 10a montiert, um eine wirksame Wärmeableitung von der Zentral-Verarbeitungseinheit 30a sicherzustellen und normale Betriebsbedingungen aufrecht zu erhalten.

Bei der herkömmlichen, wie oben beschriebenen, Wärmeableitungsvorrichtung wird die Wärmeableitung

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vornehmlich durch Wärmeleitung erreicht, was hinsichtlich der beträchtlichen von der Zentral-Verarbeitungseinheit abgestrahlten Wärmemenge bei weitem unzureichend ist. Mit der stetigen Zunahme der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Zentral-Verarbeitungseinheit stellt die begrenzte Wärmeableitungskapazität der herkömmlichen Wärmeableitungsvorrichtung und des Lüfters folglich einen Engpass dar.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung bereitzustellen, die die Kombination eines Umlaufflusses von Kühlflüssigkeit und eines Luftstroms nutzt, um eine optimale Wärmeableitung von einer Zentral-Verarbeitungseinheit zu erreichen.

Es ist ein anderes Ziel der Erfindung, eine Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung bereitzustellen, bei der ein Einzelantriebselement verwendet ist, um gleichzeitig den Luftstrom und den Kühlflüssigkeitsfluss anzutreiben, wodurch der Platzbedarf und die Herstellungskosten reduziert sind.

Um die oben genannten und andere Ziele zu erreichen, weist eine Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine Basis auf, die im Inneren einen Aufnahmeraum hat, welcher eine Kühlflüssigkeit enthält, wobei der Aufnahmeraum über ein Paar von Einlass-/Auslassöffnungen zugänglich ist. Ein Lüfter ist an die Basis montiert und hat einen Antriebsrotor. Eine Flüssigkeitspumpe, die dem Antriebsrotor des Lüfters zugeordnet ist, ist im Aufnahmeraum der Basis angeordnet. Eine magnetkraftbasierte Verbindungseinheit verbindet ferner den Rotor des Lüfters mit der Flüssigkeitspumpe. Das Paar von Einlass-/Auslassöffnungen der Basis ist über eine Flüssigkeits-Kreislaufleitung verbunden.

Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detailliert beschrieben.

Fig.l zeigt eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine herkömmliche Wärmeableitungsvorrichtung für eine Zentral-Verarbeitungseinheit gemäß dem Stand der Technik erläutert.

Fig.2 zeigt eine Explosionsansicht, die schematisch eine Wärmeableitungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Fig.3 zeigt eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.4 zeigt eine Schnittansicht der Wärmeabieitungs-Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig.5 zeigt eine Schnittansicht, die schematisch den Mechanismus der Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.

Fig.6-8 zeigen verschiedene perspektivische Ansichten, die andere Ausführungsbeispiele der Wärmeabieitungsvorrichtung gemäß der Erfindung erläutern.

In der folgenden Beschreibung bezeichnen, wenn nicht anders erläutert, gleiche Bezugszeichen gleiche Teile und Abschnitte.

Unter Bezugnahme auf Fig.2, Fig.3 und Fig.4 stellt die Erfindung eine Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung bereit, die eine Basis 10, einen Lüfter 20, eine Wasserpumpe 30 und eine Wasser-Kreislaufleitung 40 aufweist. Die Basis ist aus einem Metall mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt und weist einen Aufnahmeraum 11 auf, der an gegenüberliegenden Seiten eine Einlass-/Auslassöffnung 12 bzw. eine Einlass-/Auslassöffnung 13 hat. Der Aufnahmeraum dient zum Aufnehmen von Kühlwasser, und ist im Inneren mit

einem Separierpaneel 14 versehen, das den Aufnahmeraum 11 in adäquate Teilräume unterteilt.

Der Lüfter 20 ist an eine Oberseite der Basis 10 montiert und mittels z.B. Schrauben 21 fest angebracht. Der Lüfter 20 ist ein Aktivelement und weist einen Rotor 22 auf, der seinerseits von Elektroenergie angetrieben wird. Die Unterseite des Rotors 22 ist mit einem Magneten 23 versehen, der synchron mit dem Rotor 22 rotiert.

Die Wasserpumpe 30 ist innerhalb des Aufnahmeraums 11 der Basis 10 unter dem Lüfter 20 entsprechend der Position des Rotors 22 angeordnet. Die Wasserpumpe 30 ist in ihrem Zentrum mit einer Rotationswelle 31 versehen, die an der Basis 10 drehbar gelagert ist, um Flügel 32 im Umlauf rotieren zu lassen und einen Kühlwasserfluss zu erzeugen. An der Wasserpumpe 30 ist ferner ein Metallteil 33, wie z.B.

eine Eisenplatte, angeordnet, die vom Magneten 23 magnetisch angezogen werden kann.

Die Wasserpumpe 3 0 ist ein Passivelement, und ist über eine magnetkraftbasierte Verbindungseinheit, die mittels des Magneten 23 und des Metallteils 33 realisiert ist, mit dem Rotor 22 verbunden. Die Wasserpumpe 3 0 rotiert folglich synchron gemäß der Antriebsdrehung des Rotors 22 des Lüfters 20.

Die Oberseite der Basis 10 ist ferner mit einer Dichtabdeckung 34 versehen, die mittels Schrauben 3 5 fest angebracht ist. Zwischen der Dichtabdeckung 34 und der Basis 10 ist eine Dichtung 36, wie z.B. eine O-Ring-Dichtung, angeordnet, um eine hermetische Abdichtung der Oberseite der Basis 10 sicherzustellen.

Die Wasser-Kreislaufleitung 40 weist ein erstes Leitungsvorrichtungselement 41, ein zweites Leitungsvorrichtungselement 42, ein drittes Leitungsvorrichtungselement 43, ein viertes Leitungsvorrichtungselement 44 und

ein fünftes Leitungsvorrichtungselement 45 auf. Das erste Leitungsvorrichtungselement 41 ist aus einem metallbasierten Material mit guter Wärmeleitfähigkeit geformt. Das erste Leitungsvorrichtungselement 41 weist ein erstes Hohlverbindungsstück 411 auf, das in die. Einlass-/Auslassöffnung 13 der Basis 10 passt und mittels Schrauben 416 fest angebracht ist, um das erste Leitungsvorrichtungselement 41 mit der Basis 10 zu verbinden. Das erste Hohlverbindungsstück 411 steht mit einer Mehrzahl von ersten Rohren 412 in Verbindung, an die ferner ein zweites Hohlverbindungsstück 413 gekuppelt ist. Eine Seite des zweiten Hohlverbindungsstücks 413 ist mit einer HilfsÖffnung 414 versehen, die, wenn sie nicht genutzt wird, mittels eines Dichtkörpers 415 hermetisch verschlossen ist.

Das zweite Leitungsvorrichtungselement 42 ist ebenfalls aus einem metallbasierten Material mit guter Wärmeleitfähigkeit geformt und weist im Inneren eine Mehrzahl von Flusskanälen 421 auf. Das zweite Leitungsvorrichtungselement 42 ist über das zweite Hohlverbindungsstück 413 mit dem ersten Leitungsvorrichtungselement 41 verbunden. Zwischen dem zweiten Leitungsvorrichtungselement 42 und dem zweiten Hohlverbindungsstück 413 des ersten Leitungsvorrichtungselements 41 ist eine Dichtung 426 angeordnet. Die Flusskanäle 421 des zweiten Leitungsvorrichtungselements 42 sind jeweils den ersten Rohren 412 des ersten Leitungsvorrichtungselements 41 zugeordnet und stehen ferner an einem gegenüberliegenden Ende jeweils mit einer Mehrzahl von zweiten Rohren 422 in Verbindung. Eine Seite der Flusskanäle 421 ist ferner mit einer HilfsÖffnung 423 versehen, die, wenn sie nicht genutzt wird, mittels einer Abdeckung 424 und einer Dichtung 425 hermetisch verschlossen ist. Die Abdeckung 424, das zweite Leitungsvorrichtungselement 42 und das erste Leitungs-

Vorrichtungselement 41 sind mittels Schrauben 427 fest miteinander verbunden.

Das dritte Leitungsvorrichtungselement 43 ist ebenfalls aus einem metallbasierten Material mit guter Wärmeleitfähigkeit geformt und weist eine Mehrzahl von dritten Rohren 431 auf, die durch eine Mehrzahl von Wärmekonvektions-Kühlplatten 432 hindurch verlaufen. Ein Ende jedes dritten Rohrs 431 ist jeweils mit einem der zweiten Rohre 422 gekuppelt, um das dritte Leitungsvorrichtungselement 43 mit dem zweiten Leitungsvorrichtungselement 42 zu verbinden.

Das vierte Leitungsvorrichtungselement 44 ist ebenfalls aus einem metallbasierten Material mit guter Wärmeleitfähigkeit geformt und weist ein drittes Hohlverbindungsstück 441 auf, das mit der Einlass-/Auslassöffnung 12 der Basis 10 gekuppelt ist. Die feste Verbindung des vierten Leitungsvorrichtungselements 44 mit der Basis 10 ist mittels Schrauben 446 ebenfalls sichergestellt. Das dritte Hohlverbindungsstück 441 steht mit einer Mehrzahl von vierten Rohren 442 in Verbindung, die ferner mit einem vierten Hohlverbindungsstück 443 gekuppelt sind. Eine Seite des vierten Hohlverbindungsstücks 443 ist mit einer HilfsÖffnung 444 versehen, die, wenn sie nicht genutzt wird, mittels eines Dichtkörpers 445 hermetisch verschlossen ist.

Das fünfte Leitungsvorrichtungselement 45 ist aus einem metallbasierten Material mit guter Wärmeleitfähigkeit geformt und weist im Inneren eine Mehrzahl von Flusskanälen 451 auf. Das fünfte Leitungsvorrichtungselement 45 ist mit dem vierten Hohlverbindungsstück 443 des vierten Leitungsvorrichtungselements 44 gekuppelt, wobei eine Dichtung 456 zwischen dem fünften Leitungsvorrichtungselement 45 und dem vierten Hohlverbindungsstück 443 des vierten Leitungsvorrichtungselements 44 angeordnet ist. Die Flusskanäle 451 des fünften Leitungsvorrichtungselements 45 sind einem jeweiligen der

vierten Rohre 442 des vierten Leitungsvorrichtungselements zugeordnet und stehen ferner jeweils mit einer Mehrzahl von fünften Rohren 452 an einem gegenüberliegenden Ende in Verbindung. Eine Seite der Flusskanäle 451 ist ferner mit einer HilfsÖffnung 453 versehen, die, wenn sie nicht genutzt wird, mittels einer Abdeckung 454 und einer Dichtung 455 hermetisch verschlossen ist. Die Abdeckung 454, das fünfte Leitungsvorrichtungselement 45 und das vierte Leitungsvorrichtungselement 44 sind mittels Schrauben 457 fest miteinander verbunden. Ferner ist ein anderes Ende jedes dritten Rohrs 431 jeweils mit einem der fünften Rohre gekuppelt. Folglich ist eine Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung geformt.

Wie in Fig.5 und Fig.6 erläutert, liegt die Basis fest an einer Zentral-Verarbeitungseinheit 51 eines Mainboards 5 0 an. Über die synchron vom Lüfter 2 0 angetriebene Rotation der Wasserpumpe 3 0 fließt Kühlwasser, das sich innerhalb des Aufnahmeraums 11 der Basis 10 befindet, durch die Einlass-/Auslassöffnung 13 hindurch.

Dadurch ist ein Kühlwasser-Flusskreislauf nacheinander durch das erste Leitungsvorrichtungselement 41, das zweite Leitungsvorrichtungselement 42, das dritte Leitungsvorrichtungselement 43, das vierte Leitungsvorrichtungselement 44 und das fünfte Leitungsvorrichtungselement 45 der Wasser-Kreislaufleitung 40 hindurch realisiert, der durch die andere Einlass-/Auslassöffnung 12 hindurch in die Basis zurück gefördert wird.

Die von der Zentral-Verarbeitungseinheit 51 beim Betrieb abgestrahlte Wärme wird folglich in die Basis 10 und die Wasser-Kreislaufleitung 40 abgeleitet. Über Wärmeleitung des Materials der Basis 10 und der Wasser-Kreislaufleitung 40, unterstützt von der Wärmeableitung mittels des Kühlwasser-

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flusses, wird die Wärme ferner mittels der Wärmekonvektions-Kühlplatten 432, die einen vergrößerten Wärmeableitungs-Flächenbereich haben, nach außen abgeleitet. Mittels des Lüfters 20 ist ferner eine kontinuierliche Luftströmung jeweils über die Basis 10, die Wasser-Kreislaufleitung 40 und die Wärmekonvektions-Kühlplatten 432 bereitgestellt, um eine optimale Wärmeableitung zu erreichen.

Wie oben beschrieben, wird bei der Erfindung folglich die Verbindung von Luftströmung und von Kühlflüssigkeitsfluss verwendet, um eine optimale Wärmeableitung von der Zentral-Verarbeitungseinheit zu erreichen. Durch Verwenden des Lüfters zum synchronen Antreiben der Rotation der Wasserpumpe, kann folglich der Kühlflüssigkeitsfluss ohne die Notwendigkeit einer neben dem Lüfter zusätzlichen Antriebsquelle erreicht werden, wodurch der Platzbedarf und die Herstellungskosten reduziert sind.

Wie in Fig.7 gezeigt, kann es ferner sein, dass bei der Erfindung eine Mehrzahl von kühlflüssigkeitsbasierten Wärmeableitungsvorrichtungen, die wie bereits erläutert aufgebaut sind, miteinander über Rohre 60, 61 und 62 verbunden sind. Wie in Fig.8 gezeigt, kann bei der Erfindung die kühlflüssigkeitsbasierte Wärmeableitungsvorrichtung alternativ über Rohre 63 und 64 mit einem Wärmeableitungsblock 70 und einem Lüfter 71 sowie über Rohre 65, 66 mit einer Datenspeichervorrichtung 80 verbunden sein.

Zusammenfassend weist eine kühlflüssigkeitsbasierte Wärmeableitungsvorrichtung gemäß der Erfindung auf: eine Basis, die im Inneren einen Kühlflüssigkeit enthaltenden Aufnahmeraum hat, wobei der Aufnahmeraum über ein Paar von Einlass-/Auslassöffnungen zugänglich ist, einen Lüfter, der an die Basis montiert ist und einen Antriebsrotor aufweist, eine Flüssigkeitspumpe, die innerhalb des Aufnahmeraums der Basis zugeordnet zum Antriebsrotor des Lüfters angeordnet

ist, wobei ferner eine magnetkraftbasierte Verbindungseinheit den Rotor des Lüfters mit der Flüssigkeitspumpe verbindet, eine Flüssigkeits-Kreislaufleitung, über die das Paar von Einlass-/Auslassöffnungen der Basis verbunden ist, und eine Wärmeableitungsvorrichtung, die es ermöglicht die von der Zentral-Verarbeitungseinheit abgestrahlte Wärme durch
Flüssigkeitskühlung abzuleiten.

Claims (6)

1. Kühlflüssigkeit-Wärmeableitungsvorrichtung, aufweisend:
eine Basis (10), die im Inneren einen Aufnahmeraum (11) aufweist, der Kühlflüssigkeit enthält, wobei der Aufnahmeraum (11) ein Paar von Einlass-/Auslassöffnungen (12, 13) aufweist,
einen Lüfter (20), der an die Basis (10) montiert ist und einen Rotor (22) aufweist,
eine Flüssigkeitspumpe (30), die innerhalb des Aufnahmeraums (11) der Basis (10) zugeordnet zum Antriebsrotor (22) des Lüfters (20) angeordnet ist,
eine magnetkraftbasierte Verbindungseinheit, über die der Rotor (22) des Lüfters (20) mit der Flüssigkeitspumpe (30) verbunden ist, und
eine Flüssigkeits-Kreislaufleitung (40), über die das Paar von Einlass-/Auslassöffnungen (12, 13) der Basis (10) verbunden ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Lüfter (20) an eine Oberseite der Basis (10) montiert ist und die Flüssigkeitspumpe (30) unter dem Lüfter (20) angeordnet ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Flüssigkeitspumpe (30) mittig mit einer Rotationswelle (31) versehen ist, die drehbar an der Basis (10) montiert ist zum Rotieren einer Mehrzahl von Flügeln (32), um einen Kühlwasserfluss zu erzeugen.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die magnetkraftbasierte Verbindungseinheit einen Magneten (23), der am Rotor (22) des Lüfters (20) angeordnet ist, und ein dem Magneten (23) zugeordnetes Metallteil (33) aufweist, das an der Flüssigkeitspumpe (30) angeordnet ist.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Flüssigkeits- Kreislaufleitung (40) ferner die Anordnung eines ersten Leitungsvorrichtungselements (41), eines zweiten Leitungsvorrichtungselements (42), eines dritten Leitungsvorrichtungselements (43), eines vierten Leitungsvorrichtungselements (44) und eines fünften Leitungsvorrichtungselements (45) aufweist.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das dritte Leitungsvorrichtungselement (43) zumindest ein Rohr (431) aufweist, das außen mit einer Wärmekonvektions-Kühlplatte (432) gekuppelt ist.