DE4418457A1

DE4418457A1 - Air filtering of cooling air

Info

Publication number: DE4418457A1
Application number: DE4418457A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Wimmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-26
Filing date: 1994-05-26
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2014-05-27
Also published as: DE4418457C2

Abstract

The air is cleaned by a replaceable filter (2) directly before the air inlet openings outside a housing (3). The lost heat is buffered by phase transitions between solid and/or liquid material and heat is transferred by convection and/or reversible phase transitions. The return of the liquid during reversible changes from the liquid to the gaseous phase occurs without gravitational action from the heat sink to the heat source. A ventilator is controlled according to the temp. using pulse width modulation and/or temp. measurement in the fixed thermal coupling to a relevant component.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Einrichtungen zur Filterung von Kühlluft, der Abführung von Verlustwärme und zur Regelung des Kühlluftstroms insbesondere elektrischer, elektronischer und optoelektronischer Geräte.The invention relates to methods and devices for filtering of cooling air, the dissipation of heat loss and for regulation of the cooling air flow, in particular electrical, electronic and optoelectronic Equipment.

Die Mehrzahl der auf dem Markt befindlichen PC und Drucker filtert die verwendete Kühlluft nicht, bei den wenigen Ausnahmen ist jedoch der Filterwechsel kompliziert und der Filter selbst verursacht hohe Werkzeugkosten.Most of the PCs and printers on the market filter the cooling air used is not, but with the few exceptions the filter change is complicated and the filter itself causes high Tooling costs.

Durch den Verzicht auf eine Luftfilterung sammelt sich in den Geräten im Lauf der Jahre mehr oder weniger Staub an, der zumindest die Wartung erschwert und für sensible Personen wie etwa Allergiker sogar eine gesundheitliche Gefährdung darstellen kann.By not using air filtering, it collects in the devices over the years more or less dust, at least the Maintenance is difficult and even for sensitive people such as allergy sufferers can pose a health hazard.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine kostengünstige Luftfilterung bei Alt- und Neugeräten zu realisieren.The object of the invention is to provide inexpensive air filtering Realize old and new devices.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Filter entweder direkt außerhalb des Gehäuses vor den Lüftungsschlitzen mittels einer lösbaren Adhäsivschicht oder Magneten oder an einem Halterahmen befestigt wird, der auf obige oder sonstige Weise am Gehäuse angebracht ist. Der Filter selbst kann flach oder entsprechend dem Stand der Technik zur Oberflächenvergrößerung gefaltet sein.This object is achieved in that the filter is either direct outside the housing in front of the ventilation slots by means of a detachable Adhesive layer or magnets or attached to a holding frame is attached to the housing in the above or other way is. The filter itself can be flat or according to the state of the art Technology for surface enlargement be folded.

Vorteilig ist neben der preiswerten Herstellung die bedienerfreundliche Auswechselbarkeit des Luftfilters.In addition to the inexpensive production, the user-friendly is advantageous Interchangeability of the air filter.

Damit können sowohl Geräte ab Werk versehen als auch ältere Modelle nachgerüstet werden. Die Verminderung der Kühlleistung muß natürlich bei der Filterwahl berücksichtigt bzw. durch "intelligente" Kühlung oder andere zusätzliche Maßnahmen kompensiert werden.It can be used to equip devices from the factory as well as older models be retrofitted. The reduction in cooling capacity must of course taken into account when choosing a filter or through "intelligent" cooling or other additional measures can be compensated.

Zur passiven Abführung von Verlustwärme werden Kühlkörper verwendet. Sie benötigen relativ viel Platz und belasten zudem andere Bauteile thermisch. Aus der Satellitentechnik ist die "heat pipe" zur Kühlung bekannt.Heat sinks are used for the passive dissipation of heat loss. They require a relatively large amount of space and also burden other components thermal. The "heat pipe" for cooling is from satellite technology known.

Aufgabe der Erfindung ist eine raumsparende Wärmeabführung.The object of the invention is a space-saving heat dissipation.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Kühlclip sich im wesentlichen von der Platine weg erstreckt und sich in einem Hohlraum in seinem Inneren feste und/oder flüssige und/oder gasförmige Stoffe befinden. Die Verlustwärme des Bauteils bewirkt einen Phasenübergang, durch dessen Umkehrung zusätzlich zur Wärmeleitung der Wärmetransport an die vorzugsweise entgegengesetzt befindliche Wärmesenke erfolgt, an der die Wärme mit Kühlrippen abgegeben wird. Der bauteilnahe Bereich des Kühlclips kann dabei zur Verringerung der thermischen Belastung der Platine isoliert sein oder aus einem temperaturbeständigen festen oder flexiblen Kunststoff bestehen. Durch ausreichende Dimensionierung des Kühlclips und entsprechende Auswahl des bzw. der Kühlmedien und deren Parameter, wie Mischungs-, Lösungsverhältnis, Druck, etc., kann dabei eine gewünschte Temperatur zur Wärmeableitung erzeugt werden. Der Kühlclip kann gemäß dem Stand der Technik am Bauteil oder ein bzw. mehrere Bauteile können am Kühlclip angebracht sein.According to the invention this is achieved in that the cooling clip is in the essentially extends away from the board and extends in a cavity solid and / or liquid and / or gaseous in its interior Fabrics. The component's heat loss causes a phase transition, by reversing it in addition to heat conduction Heat transfer to the heat sink, preferably located opposite takes place at which the heat is dissipated with cooling fins. The area of the cooling clip near the component can be used for reduction be insulated from the thermal load of the board or from a temperature-resistant solid or flexible plastic. By adequate dimensioning of the cooling clip and appropriate Selection of the cooling medium (s) and their parameters, such as mixing, Solution ratio, pressure, etc., can be a desired temperature generated for heat dissipation. The cooling clip can according to the State of the art on the component or one or more components be attached to the cooling clip.

Durch die Temperaturkonstanz wird dabei eine bessere Wärmeableitung erzielt. Dies ist etwa bei der Einhaltung von MIL-Normen oder bei teuren Bauteilen wie z. B. CPU-ICs vorteilhaft, da der Ausfall und die Alterung eines Bauteils wesentlich von der Temperatur abhängen.The constant temperature ensures better heat dissipation achieved. This is about compliance with MIL standards or at expensive components such. B. CPU ICs advantageous because of the failure and the aging of a component largely depends on the temperature.

Interessant ist dies auch im Hinblick auf die zukünftige lüfterlose PC-Generation ("green machines") und ICs mit Stromsparmodus, in dem entsprechend weniger Verlustwärme produziert wird und in denen der Kühlclip sozusagen einen Wärmepuffer darstellt.This is also interesting with regard to the future fanless PC generation ("green machines") and ICs with power saving mode, in which correspondingly less heat loss is produced and in which the Cooling clip represents a heat buffer, so to speak.

In Weiterführung des Erfindungsgedankens befinden sich im Inneren des Hohlraums Kapillare zum Flüssigkeitstransport von der Wärmesenke zur Wärmequelle.In continuation of the inventive concept are inside of the cavity capillary for liquid transport from the heat sink to the heat source.

Vorteilhaft ist dabei, daß neben einem liegenden oder auf dem Kopf stehenden bzw. lageunabhängigen Einsatz auch eine Verwendung im Mikrogravitationsbereich möglich ist.It is advantageous that lying next to or upside down Standing or position-independent use is also possible in the microgravity area.

Temperatursensoren z. B. zur Lüfterregelung werden oft auf gut Glück mehr oder weniger dauerhaft im Gerät bzw. abenteuerlich an Bauteilen befestigt.Temperature sensors e.g. B. for fan control are often lucky more or less permanently in the device or adventurously on components attached.

Dieses Problem wird durch eine Ausformung zur Aufnahme des Temperatursensors auf einem Kühlclip oder direkte Anbringung eines Sensors, z. B. eines Halbleiterübergangs, an diesem Kühlclip gelöst.This problem is solved by a shape for receiving the temperature sensor on a cooling clip or direct attachment of a sensor, e.g. B. a semiconductor junction, solved on this cooling clip.

Vorteilhaft im Vergleich zu den auf dem Markt befindlichen Lüfterregelungen ist die feste thermische Kopplung und die definierte Anbringung des Temperatursensors an einem sensiblen Bauteil. Advantageous compared to the fan controls on the market is the fixed thermal coupling and the defined attachment the temperature sensor on a sensitive component.

Einfache Lüfterregelungen beabsichtigten hauptsächlich eine Reduzierung der störenden Lüftergeräusche, der Energieverbrauch ist jedoch im Gegensatz zur Impulsbreitensteuerung bei jeder Drehzahl außer im Stillstand gleich groß.Simple fan controls mainly intended to reduce it the annoying fan noise, however, the energy consumption is in contrast to pulse width control at any speed except im Standstill is the same.

Die Impulsbreitenmodulation arbeitet vorteilhaft mit einer Frequenz größer ein Kilohertz.The pulse width modulation advantageously works with a frequency greater than one kilohertz.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the invention,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment of the invention,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt analog Fig. 3 durch eine andere Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 4 is a section analogous to FIG. 3 through another embodiment of the invention, and

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung im Schnitt. Fig. 5 shows another embodiment of the invention in section.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Einrichtung im Prinzip dargestellt. Der Filter 2 ist mit einem Halterahmen 1 versehen, der am Gehäuse befestigt wird.In Fig. 1, the device according to the invention is shown in principle. The filter 2 is provided with a holding frame 1 which is attached to the housing.

In Fig. 2 wird der Filter 2 direkt mittels der Magnete 5 am Gehäuseblech angebracht.In FIG. 2, the filter 2 is applied directly by means of the magnets 5 on the housing plate.

Fig. 3 zeigt eine Befestigung des Filters 2 am Gehäuse 3 mittels des Halterrahmens 1. Der Filter 2 ist hierbei zur Oberflächenvergrößerung bzw. Reduzierung des Luftstromdurchgangswiderstands gefaltet. Fig. 3 shows an attachment of the filter 2 on the housing 3 by means of the holder frame 1. The filter 2 is folded to increase the surface area or to reduce the air flow volume resistance.

In Fig. 4 ist der aus einem flexiblen Material wie z. B. Gummi bestehende Halterrahmen 1 mittels einer Adhäsivschicht 4 am Gehäuse 3 angebracht. Die Einbuchtung an der Spitze des Halterrahmens 1 dient zur "snap-in"-Befestigung des Filters.In Fig. 4 is made of a flexible material such as. B. rubber existing holder frame 1 attached to the housing 3 by means of an adhesive layer 4 . The indentation at the tip of the holder frame 1 is used for "snap-in" attachment of the filter.

Fig. 5 zeigt einen Kühlclip 6, der an einem auf einer Platine 7 befindlichen IC 8 angebracht ist. An der Verbindungsstelle befindet sich zur Verringerung des thermischen Widerstandes eine Wärmeleitschicht 9. Der Kühlclip 6 weist einen mit einer (Kühl-)Flüssigkeit 10 gefüllten Hohlraum 11 auf. Die (Kühl-)Flüssigkeit 10 dient als Wärmepuffer und zum Wärmetransport innerhalb des Kühlclips 6, der die Wärme unter anderem über die Kühlrippen 12 an die Umgebung abgibt. Fig. 5 shows a cooling clip 6, which is attached to a container on a circuit board 7 IC 8. A thermal conduction layer 9 is located at the connection point in order to reduce the thermal resistance. The cooling clip 6 has a cavity 11 filled with a (cooling) liquid 10 . The (cooling) liquid 10 serves as a heat buffer and for the heat transport within the cooling clip 6 , which emits the heat to the environment via the cooling fins 12, among other things.

BezugszeichenlisteReference list

1 Halterahmen
2 Filter
3 Gehäuse
4 Adhäsivschicht
5 Magnet
6 Kühlclip
7 Platine
8 IC
9 Wärmeleitschicht
10 (Kühl-)Flüssigkeit
11 Hohlraum
12 Kühlrippen 1 holding frame
2 filters
3 housing
4 adhesive layer
5 magnet
6 cooling clip
7 board
8 IC
9 heat conducting layer
10 (cooling) liquid
11 cavity
12 cooling fins

Claims

1. A method for air filtering the cooling air, in particular electrical, electronic and optoelectronic devices, characterized in that the air is cleaned directly in front of the air inlet openings outside the housing by a replaceable filter.

2. Method for cooling preferably electrical, electronic and optoelectronic components, characterized, that the heat loss through phase transitions more solid and / or liquid Substances are buffered and the heat transport by convection and / or reversible phase transitions occur.

3. The method according to claim 2, characterized, that the return transport of the liquid in the reversible transition from the liquid to the gaseous phase even without gravity from the heat sink to the heat source.

4. Method for fan control, in particular electrical, electronic and optoelectronic devices, characterized, that the control of the fan depending on the temperature means Pulse width modulation takes place and / or the temperature detection in fixed thermal coupling to a relevant component.

5. Device for performing the method according to claim 1, characterized, that the filter with a removable adhesive layer or by magnets on Housing is attached.

6. Device according to claim 5, characterized, that the filter is attached to a support frame which is connected to the Adhesive layer or the magnet is provided.

7. Device for performing the method according to claim 2, characterized, that cooling by a heat sink with one or more cavities takes place in which there are solid and / or liquid substances and in which fixed pressure conditions prevail.

8. Device for performing the method according to claim 3, characterized, that in the cavity of the heat sink the area of the heat source and the -sink connected with capillaries.

9. Device according to claims 7 and 8, characterized, that the heat sink is thermally insulated in the area of the heat source is.

10. Device for performing the method according to claim 4, characterized, that a mounting for a temperature sensor is available on the cooling plate is or the temperature sensor and corresponding connections for Signal acquisition are integrated in the cooling plate, and the sensor off a semiconductor junction or a thermocouple.