DE9316537U1

DE9316537U1 - Cooler for a central data processing unit (CPU)

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Publication number: DE9316537U1
Application number: DE9316537U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2003-10-29

Description

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Kühler für eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU)Cooler for a central processing unit (CPU)

Die Erfindung betrifft einen Kühler für eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (Central Processing Unit = CPU).The invention relates to a cooler for a central processing unit (CPU).

Bei einer integrierten Schaltung oder der Mutterplatine eines Personal Computers bestehen die Hauptfaktoren, welche einen negativen Einfluß auf die zentrale Datenverarbeitungseinheit (nachfolgend auch CPU genannt) ausüben, aus der Temperatur und der Feuchtigkeit der umgebenden Atmosphäre, Ist die Umgebungstemperatur zu hoch für den Betrieb einer CPU, so kann es zu einer Abweichung in den Charakteristiken der CPU kommen. Zudem ist bei einer fortschrittlichen CPU die Taktgeschwindigkeit sehr hoch, da nur mit einer sehr hohen Taktgeschwindigkeit eine große Datenmenge in sehr kurzer Zeit verarbeitet werden kann. Dementsprechend wird von der Schaltung vergleichsweise viel Wärme ei— zeugt. Kann die in der CPU erzeugte Wärme nicht ordnungsgemäß abgeführt werden, so kann die CPU durchbrennen und in dem Computer eine irreversible Fehlfunktion herbeiführen.In an integrated circuit or the motherboard of a personal computer, the main factors that have a negative influence on the central processing unit (hereinafter referred to as CPU) are the temperature and humidity of the surrounding atmosphere. If the ambient temperature is too high for a CPU to operate, a deviation in the characteristics of the CPU may occur. In addition, the clock speed of an advanced CPU is very high, since only a very high clock speed can process a large amount of data in a very short time. Accordingly, the circuit generates a relatively large amount of heat. If the heat generated in the CPU cannot be properly dissipated, the CPU may burn out and cause an irreversible malfunction in the computer.

Um die von den Schaltungen erzeugte Wärme abzuführen, ist in einem Computergehäuse gewöhnlich eine thermostatisch gesteuerte Klimatisierung oder Ventilation vorgesehen, um das Klima in einem stabilen Zustand zu halten, d.h. bei einer stabilen Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Ein gesteuertes Klima erfordert eine effiziente Wärmeabfuhr und ist die Voraussetzung dafür, daß vor allem die CPU ordnungsgemäß arbeitet.To dissipate the heat generated by the circuits, a computer case usually has thermostatically controlled air conditioning or ventilation to keep the environment in a stable state, i.e. at a stable temperature and humidity. A controlled environment requires efficient heat dissipation and is a prerequisite for the CPU in particular to work properly.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, einen Kühler zu schaffen, der speziell die in einer CPU und gerade dort entstehende Wärme wirksam abzuführen vermag.The invention is therefore based on the object of creating a cooler that is able to effectively dissipate the heat generated in a CPU and precisely there.

Diese Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten derselben.This object is achieved by the invention specified in claim 1. The subclaims contain advantageous embodiments of the same.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der betreffende Kühler einen Tragrahmen auf, der eine CPU aufzunehmen vermag. An diesem Tragrahmen ist ein Wärmeaustauschorgan angebracht, welches eine Mehrzahl Kühlrippen aufweist. Zwischen der CPU und dem Wärmeaustauschorgan ist ein wärmebetätigter Kühl-Chip (heat actuating oder heat actuated cooling chip) eingeschlossen. Ein elektrisches Kühlgebläse ist über den Kühlrippen des Wärmeaustauschorgans angeordnet. An einer geeigneten Stelle des elektrischen Kühlgebläses ist ein Steuerschaltkreis angebracht, mit dem ein Thermostat-Sensor elektrisch verbunden ist. Der Thermostat-Sensor ist in einen Raum eingesetzt, der durch zwei benachbarte Kühlrippen begrenzt ist. Wenn die Temperatur dieser Kühlrippen einen voreingestellten Wert überschreitet, wird das Kühlgebläse betätigt, um die Wärme durch Ventilation abzuführen.In a preferred embodiment, the cooler in question has a support frame that can accommodate a CPU. A heat exchanger member having a plurality of cooling fins is attached to this support frame. A heat actuating cooling chip is enclosed between the CPU and the heat exchanger member. An electric cooling fan is arranged above the cooling fins of the heat exchanger member. A control circuit to which a thermostat sensor is electrically connected is attached at a suitable location on the electric cooling fan. The thermostat sensor is inserted into a space defined by two adjacent cooling fins. When the temperature of these cooling fins exceeds a preset value, the cooling fan is actuated to dissipate the heat by ventilation.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele anhand der Figuren genauer beschrieben. Dabei zeigtTwo embodiments are described in more detail below using the figures.

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des betreffenden Kühlers samt eingesetzter CPU und seinen Anschlußleitungen,Fig. 1 a perspective view of the cooler in question including the installed CPU and its connecting cables,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung des gleichen Kühlers, Fig. 3 eine Seitenansicht des Kühlers,Fig. 2 an exploded view of the same cooler, Fig. 3 a side view of the cooler,

Fig. 3a ein Detail dieser Seitenansicht, wie es in Fig. 3 eingekreist ist,Fig. 3a a detail of this side view as circled in Fig. 3

Fig. 4 eine Unteransicht eines Wärmeaustauschorgans des Kühlers samt einem herausgezeichneten Detail,Fig. 4 is a bottom view of a heat exchanger of the cooler with a highlighted detail,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Mutterplatine samt darauf installiertem Kühler undFig. 5 is a perspective view of a motherboard with a cooler installed on it and

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Kühlers etc. ähnlich wie in Fig. 1, jedoch in einer vereinfachten Ausführungsform. Fig. 6 is a perspective view of a cooler etc. similar to Fig. 1, but in a simplified embodiment.

Der in den Figuren 1 - 5 gezeigte Kühler enthält ein elektrisches Kühlgebläse 1, ein Wärmeaustauschorgan 2, einen Tragrahmen 3, eine Steuerschaltungsplatine 5 und einen wärmebetätigten Kühlchip 6 (Figuren 3, 3a und 4).The cooler shown in Figures 1 - 5 includes an electric cooling fan 1, a heat exchanger 2, a support frame 3, a control circuit board 5 and a heat-actuated cooling chip 6 (Figures 3, 3a and 4).

Die Steuerschaltungsplatine 5 ist an der Seite des Gebläses 1 angebracht, während das Wärmeaustauschorgan 2 unter dem Gebläse 1 angeordnet ist. Dieses Wärmeaustauschorgan 2 weist eine Mehl— zahl einander benachbarter, parallellaufender Kühlrippen 21 auf. Des weiteren besitzt es auf beiden Seiten einen Befestigungsschlitz 22. Der wärmebetätigte Kühlchip 6 ist darunter angeordnet. The control circuit board 5 is mounted on the side of the fan 1, while the heat exchanger 2 is arranged under the fan 1. This heat exchanger 2 has a number of adjacent, parallel cooling fins 21. Furthermore, it has a mounting slot 22 on both sides. The heat-actuated cooling chip 6 is arranged underneath.

Der Tragrahmen 3, der eine rechteckige Gestalt besitzt, enthält eine Aussparung gleicher Form wie die Außenform einer CPU. An einem aufrechtstehenden Rand 301 ist ein Paar Führungszungen 311, 321 zwischen paarweise angeordneten Rastzungen 31 bzw. 32 angeordnet, und unterhalb dieser Zungen, nach innen hervortretend, ist an dem Rand 301 je ein Tragflansch, 33 bzw. 34 für eine CPU 4, vorgesehen. Innenseitig, an den Ecken des Tragrahmens 3 befinden sich Paare aufrechtstehender Positionierrippen 35, 36.The support frame 3, which has a rectangular shape, contains a recess of the same shape as the external shape of a CPU. On an upright edge 301, a pair of guide tongues 311, 321 is arranged between pairs of locking tongues 31 and 32, respectively, and below these tongues, protruding inwards, a support flange 33 and 34 for a CPU 4 is provided on the edge 301. On the inside, at the corners of the support frame 3, there are pairs of upright positioning ribs 35, 36.

Die CPU 4 besitzt einen Positionierschlitz 42 zwischen der eigentlichen CPU 401 und ihrem Kontaktstiftteil 41, in den die Tragflansche 33 und 34 des Tragrahmens 3 eingreifen. Ein Thermostat-Sensor 51 ist an die Steuerschaltungsplatine 5 angeschlossen. Mittels des Tragrahmens 3 sind all diese Elemente in einem Kühler zusammenzuschließen, der in der Lage ist, wirksam die in der CPU 4 anfallende Wärme abzuführen.The CPU 4 has a positioning slot 42 between the actual CPU 401 and its contact pin part 41, into which the support flanges 33 and 34 of the support frame 3 engage. A thermostat sensor 51 is connected to the control circuit board 5. By means of the support frame 3, all of these elements can be combined in a cooler that is able to effectively dissipate the heat generated in the CPU 4.

Wie insbesondere aus den Figuren 2-4 ersichtlich, wird der Tragrahmen 3 an der CPU 4 vermittels Eingriffs der Tragflansche 33, 34 in den Positionierschlitz 42 gehalten. Das Wärmeaustauschorgan 2 ist über der CPU 4 angeordnet und vermittels Eingriffs der Rastzungen 31, 32 in die Befestigungsschlitze 22 des Wärmeaustauschorgans festgelegt. Dabei ist der wärmebetätigte Kühlchip 6 zwischen dem Wärmeaustauschorgan 2 und der CPU 4 eingeschlossen. Sodann ist das Gebläse 1 an dem Wärmeaustauschorgan 2 mittels mehrerer Schrauben 11 befestigt. Die Schrauben 11 treten in Zwischenräume 23 zwischen benachbarten Rippen 21 ein. Mit dieser Anordnung läßt sich die davon aufgenommene Wärme durch den Luftrstrom aus dem Gebläse 1 abführen.As can be seen in particular from Figures 2-4, the support frame 3 is held on the CPU 4 by the engagement of the support flanges 33, 34 in the positioning slot 42. The heat exchanger 2 is arranged above the CPU 4 and secured by the engagement of the locking tongues 31, 32 in the fastening slots 22 of the heat exchanger. The heat-actuated cooling chip 6 is enclosed between the heat exchanger 2 and the CPU 4. The fan 1 is then attached to the heat exchanger 2 by means of several screws 11. The screws 11 enter gaps 23 between adjacent fins 21. With this arrangement, the heat absorbed by it can be dissipated by the air flow from the fan 1.

Wie bereits erwähnt, ist an einer Außenwand des Gebläses 1 eine Steuerschaltungsplatine 5 angebracht. Der zugehörige Thermostat-Sensor 51 findet zwischen zwei benachbarten Kühlrippen 21 in einem Loch 24 des Wärmeaustauschorgans 2 Aufnahme um die Temperatur der CPU 4 abzufühlen. Die Rippen 35, 36 des Tragrahmens 3 liegen an den Ecken des Wärmeaustauschorgans 2 an, womit dieses an einer Relativbewegung gehindert ist. Damit ist auchdas Gebläse 1 festgelegt.As already mentioned, a control circuit board 5 is attached to an outer wall of the fan 1. The associated thermostat sensor 51 is accommodated between two adjacent cooling fins 21 in a hole 24 of the heat exchanger 2 in order to sense the temperature of the CPU 4. The fins 35, 36 of the support frame 3 rest against the corners of the heat exchanger 2, which prevents it from moving relative to one another. This also fixes the fan 1.

Der so weit beschriebene Kühler mit dem wärmebetätigten Kühlchip 6 und dem Thermostat-Sensor 51 der Steuerschaltungsplatine 5 nehmen die von der CPU 4 erzeugte Wärme auf. Der wärmebetätigte Kühlchip 6 besitzt eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit und kann die von der CPU stammende Wärme wirksam an das Wärmeaustauschorgan 2 weitergeben. Vermittels des Luftstroms aus dem Gebläse 1 kann die Wärme leicht abgeführt werden. Dies schützt die CPU vor überhitzung. Sicherheitshalber kann indessen ein geeignetes Warnmittel dazu vorgesehen werden, den Benutzer zu warnen, falls es dennoch einmal zu einem außerordentlich hohen Wärmeanfall kommen sollte.The cooler described so far with the heat-actuated cooling chip 6 and the thermostat sensor 51 of the control circuit board 5 absorb the heat generated by the CPU 4. The heat-actuated cooling chip 6 has excellent thermal conductivity and can effectively transfer the heat from the CPU to the heat exchanger 2. The heat can be easily dissipated by means of the air flow from the fan 1. This protects the CPU from overheating. For safety's sake, however, a suitable warning device can be provided to warn the user if an excessively high heat buildup should occur.

In Fig. 6 ist ein etwas einfacher gestalteter Kühler gezeigt. In diesem Fall sind die Steuerschaltungsplatine 5 und der wärmebetätigte Kühlpchip 6 entfallen. Entsprechend sind hier nur das elektrische Gebläse 1, das Wärmeaustauschorgan 2 und der Tragrahmen 3 vorhanden, was jedoch für eine ausreichende Wärmeabfuhr zumeist genügt.Fig. 6 shows a cooler with a somewhat simpler design. In this case, the control circuit board 5 and the heat-operated cooling chip 6 are omitted. Accordingly, only the electric fan 1, the heat exchanger 2 and the support frame 3 are present here, which is usually sufficient for adequate heat dissipation.

Claims

Protection claims

1. Cooler for a central data processing unit (CPU) of computers and the like, characterized by a support frame (3) receiving the central data processing unit (4) and a heat exchanger element (2) with a plurality of cooling fins (21), and an electric cooling fan (1) arranged above the cooling fins (21).

2. Cooler according to claim 1, characterized in that the support frame (3) accommodates the central data processing unit (4) below the heat exchanger element (2).

3. Cooler according to claim 2, characterized in that the heat exchange element (2) is essentially plate-shaped.

4. Cooler according to claim 3, characterized in that the support frame (3) encloses the central data processing unit (4) as well as the heat exchange element (2).

5. Cooler according to claim 4, characterized in that the support frame (3) has positioning ribs (35, 36) arranged in pairs at four corners for the central data processing unit (4) and/or the heat exchange element (2).

6. Cooler according to one of the preceding claims, characterized in that the support frame (3) has support flanges (33, 34) for engagement in a positioning slot (42) of the central data processing unit (4).

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7. Cooler according to one of the preceding claims, characterized in that the support frame (3) and the heat exchanger element (2) are held together by locking means (31, 32),

8. Cooler according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling fan (1) is held on the heat exchange element (2) by means of screws (11).

9. Cooler according to one of the preceding claims, characterized in that a heat-actuated cooling chip (6) is enclosed between the heat exchanger element (2) and the central data processing unit (4).

10. Cooler according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling fan (1) is controlled by a thermostat sensor (51) in contact with the heat exchanger element (2).

11. Cooler according to claim 10, characterized in that the thermostat sensor (51) is arranged between two adjacent cooling fins (21), preferably within a hole (24) of the heat transfer element (2).

12. Cooler according to claim 10 or 11, characterized in that the thermostat sensor (51) is connected to a control circuit board (5) attached to the fan (1).