[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE102008000415A1 - System zum Abtransport thermischer Verlustleistungen - Google Patents

System zum Abtransport thermischer Verlustleistungen Download PDF

Info

Publication number
DE102008000415A1
DE102008000415A1 DE200810000415 DE102008000415A DE102008000415A1 DE 102008000415 A1 DE102008000415 A1 DE 102008000415A1 DE 200810000415 DE200810000415 DE 200810000415 DE 102008000415 A DE102008000415 A DE 102008000415A DE 102008000415 A1 DE102008000415 A1 DE 102008000415A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flat tube
heat
channel flat
zone
channels
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200810000415
Other languages
English (en)
Other versions
DE102008000415B4 (de
Inventor
Eberhard Günther
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE200810000415 priority Critical patent/DE102008000415B4/de
Priority to PCT/EP2009/052294 priority patent/WO2009106573A1/de
Priority to EP09715989A priority patent/EP2268993A1/de
Publication of DE102008000415A1 publication Critical patent/DE102008000415A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102008000415B4 publication Critical patent/DE102008000415B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/02Tubular elements of cross-section which is non-circular
    • F28F1/022Tubular elements of cross-section which is non-circular with multiple channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/04Communication passages between channels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/12Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes expanded or perforated metal plate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Abtransport thermischer Verlustleistungen von insbesondere elektronischen Bauteilen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Mehrkanalflachrohr (1) eine Wärmeaufnahmezone (10), eine Wärmeleitungszone (11) und eine Wärmeabgabezone (12) vertikal übereinander ausgebildet aufweist und durch das Mehrkanalflachrohr (1) mit Kanälen (2) und Zwischenwänden (3) miteinander verbindet, wobei das Mehrkanalflachrohr (1) an seinen Enden verschlossen und in den Kanälen (2) ein Phasen wechselndes Kältemittel vorgesehen ist und die Orientierung der Kanäle (2) derart in vertikaler Richtung y erfolgt, dass das flüssige Kältemittel in die Wärmeaufnahmezone (10) gravitationsbedingt zurückfließt, wobei die einzelnen Kanäle (2) des Mehrkanalflachrohres (1) als kommunizierende Röhren ausgebildet sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zum Abtransport thermischer Verlustleistungen, wie es insbesondere in elektronischen Geräten oder Schaltschränken einsetzbar ist.
  • Die Komponenten von elektronischen Geräten oder Schaltschränken produzieren naturgemäß aus einem bestimmten Anteil der ihnen zugeführten Elektroenergie Verlustwärme. Diese Verlustwärme muss zur Verhinderung von Ausfällen der elektronischen Komponenten abgeführt werden. Insbesondere für Computer ist es notwendig, die Verlustwärme der Central-Processing-Unit (CPU) abzuführen.
  • Nach momentanem Stand der Technik erzeugt eine CPU in einem handelsüblichen Personalcomputer ca. 80–130 W Verlustleistung, welche als Wärme aus dem System abgeführt werden muss. Allerdings ist bei zukünftigen Prozessorgenerationen mit einer Verlustleistung größer als 130 W zu rechnen. Um ein Funktionieren der CPU zu gewährleisten, ist es in Abhängigkeit des Prozessortyps und des Herstellers des Prozessors erforderlich, die Temperatur an der CPU auf Temperaturen zwischen 60°C und 90°C durch Kühlung zu begrenzen.
  • Neben der CPU befinden sich in einem komplexen elektronischen Gerät, wie einem Personalcomputer, weitere Komponenten, deren maximale Arbeitstemperatur ebenfalls zum Zwecke des reibungslosen Funktionierens nach oben begrenzt ist. Eine weitere wichtige Komponente stellt in diesem Zusammenhang die Grafikkarte (GPU) dar. Ebenso gilt der Chipsatz als signifikante Verlustwärmequelle.
  • Nach der DE 200 10 977 U1 ist ein System zum Kühlen eines Computers bekannt, welches eine Kälteanlage mit Verdichter, Kondensator, Expansionsventil und Verdampfer aufweist, die den Computer bzw. dessen wärmeerzeugende Komponenten auf traditionelle Weise nach dem Kaltdampfprozess kühlt.
  • Nach der WO 2004/061908 A2 wird eine Kühlvorrichtung offenbart, die ein von einem Wärmeübertragungsfluid durchströmtes Mehrkanalflachrohr aufweist, welches mit den verlustwärmeerzeugenden Komponenten thermisch in Verbindung steht.
  • Weiterhin werden für die Kühlung von elektronischen Geräten Heatpipes bzw. Wärmerohre eingesetzt, welche eine sehr effiziente Art des Wärmetransportes von dem wärmedissipierenden elektronischen Bauelement zu einem Wärmeübertrager zur Wärmeabfuhr aus dem System ermöglichen. In dem Wärmeübertrager bzw. dem Kondensator des Wärmerohres wird die Wärmeenergie an ein Kühlmittel, beispielsweise an einen Luftstrom oder an eine Kühlflüssigkeit, abgegeben.
  • Ein solches System ist in der DE 195 27 674 offenbart. Die offenbarte Kühleinrichtung führt die Wärme an einen Kühlluftstrom ab, der mittels eines Ventilators erzeugt wird.
  • Nach der US 6,288,895 ist ein Apparat für die Kühlung elektronischer Komponenten in einem Computersystem offenbart, welches ein Wärmerohr zur Ableitung des Verlustwärmestromes von dem wärmeerzeugenden elektronischen Bauelement nutzt und dessen Kondensator mit einem kanalförmigen Wärmeübertrager in thermischer Verbindung steht, der Wärmeübertragungsrippen aufweist.
  • Nachteilig an dem aufgeführten Stand der Technik ist, dass Wärmeübertragungsaufgaben zumeist mit hohem apparativem Aufwand gelöst werden, der zu hohen Kosten und einer hohen Störanfälligkeit der Komponenten führt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein System zu schaffen, welches die Verlustwärmeaufnahme an der Quelle, den Wärmetransport und die Wärmeabgabe thermodynamisch und kosteneffizient realisiert.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein System zum Abtransport thermischer Verlustleistungen von insbesondere elektronischen Bauteilen geschaffen wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Mehrkanalflachrohr vorgesehen ist, welches eine Wärmeaufnahmezone, eine Wärmeleitungszone und eine Wärmeabgabezone vertikal übereinander ausgebildet aufweist und dass die Zonen durch das Mehrkanalflachrohr mit Kanälen und Zwischenwänden miteinander verbunden sind. Dabei ist das Mehrkanalflachrohr an seinen Enden verschlossen und in den Kanälen ist ein Phasen wechselndes Kältemittel vorgesehen. Die Orientierung der Kanäle erfolgt derart in vertikaler Richtung y, dass das flüssige Kältemittel in die Wärmeaufnahmezone gravitationsbedingt zurückfließt, wobei die einzelnen Kanäle des Mehrkanalflachrohres als kommunizierende Röhren ausgebildet sind.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass das Mehrkanalflachrohr in der Wärmeaufnahmezone und der Wärmeleitungszone senkrecht und eben sowie in der Wärmeabgabezone mit einem Steigungswinkel alpha spiralförmig gedreht ausgebildet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung des Steigungswinkels alpha mit mindestens 2°.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Wärmeaufnahmezone des Mehrkanalflachrohres innerhalb eines Gehäuses mit den auf einem Trägersystem angeordneten elektronischen Bauteilen thermisch kontaktiert ist und die Wärmeabgabezone des Mehrkanalflachrohres außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, wobei die genannten Zonen mittels der Wärmeleitungszone des Mehrkanalflachrohres verbunden sind.
  • Die elektronischen Bauteile werden nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mittels einer Klemmvorrichtung mit dem Mehrkanalflachrohr im Bereich der Wärmeaufnahmezone thermisch kontaktiert.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Mehrkanalflachrohr im Bereich der Wärmeabgabezone Oberflächenvergrößerungselemente aufweist. Von besonderem ökonomischen und fertigungstechnischem Vorteil ist die Ausbildung der Oberflächenvergrößerungselemente als Streckmetall bzw. Streckmetalllagen. Alternativ dazu können die Oberflächenvergrößerungselemente auch konventionell als Rippen, Rippenkörper oder als Lamellen ausgebildet sein.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Mehrkanalflachrohr im Bereich der Enden mit Öffnungen in den Zwischenwänden der Kanäle versehen, was das Prinzip der kommunizierenden Röhren innerhalb des Mehrkanalflachrohres auf besonders effiziente Weise realisiert.
  • Die Fertigung der Mehrkanalflachrohre ist dann besonders wirtschaftlich, wenn die Enden jeweils durch Quetschzonen zur Abdichtung der Kanäle nach außen hin ausgeführt werden.
  • Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass drei Funktionsbereiche in einer Vorrichtung integriert sind.
  • Der erste Funktionsbereich besteht aus der Wärmeaufnahmezone, welche auch die Funktion der thermischen Kupplung erfüllt.
  • Die thermische Kupplung ist das Bindeglied zwischen der Fläche, an der die thermische Verlustleistung anfällt, und einem Thermosiphonsystem, das dem Abtransport der Verlustwärme, der Wärmeleitungszone, dient. Die thermische Kupplung ermöglicht eine optimale, aber jederzeit leicht zu lösende Verbindung zwischen Wärmequelle und Transportsystem zur Wärmesenke, der Wärmeabgabezone.
  • Konzeptionsgemäß kann die thermische Kupplung auch eingesetzt werden, um mehrere Thermosiphonschienen zum Transport von Verlustwärme über längere Strecken zu verbinden. Weiterhin kann die thermische Kupplung auch für die Ankopplung an Kälteanlagen, Flüssigkeitskühlsysteme und Kühlkörper verwendet werden.
  • Die Wärmeleitungszone ist erfindungsgemäß als Thermosiphonschiene ausgebildet. Darunter ist ein System zum verlustarmen Transport von thermischer Energie zu verstehen. Sie dient vor allem als flexible Verlängerung und als Zwischenstück zwischen thermischer Kupplung, der Wärmeaufnahmezone, und Wärmesenke, der Wärmeabgabezone. Durch geeignete Kopplungsmittel können mehrere Thermosiphonschienen in Reihe geschaltet werden, um Wärme an eine Wärmesenke zu übertragen. Eine Parallelschaltung zum Übertragen höherer Leistungen ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung.
  • Die Dimensionierung erfolgt je nach volumetrischen und leistungsspezifischen Anforderungen. Daraus ergibt sich auch die optimale Menge des Arbeitsfluids bzw. Kältemittels.
  • Die aufgenommene Wärme wird erfindungsgemäß vorzugsweise durch Spiralwärmeübertrager, z. B. an Luft, abgegeben. Es ist aber auch die Ankopplung an den Verdampfer einer Kältemaschine, an Strangpresskühlkörper oder an einen Kühlflüssigkeitskreislauf möglich.
  • Weitere Vorteile des Systems sind seine einfache und damit kostengünstige Fertigung sowie seine Flexibilität bzgl. Größe und Gestalt. Es lässt sich an verschiedenste Anforderungen hinsichtlich Bauraum und abzuführender Wärmeleistung anpassen.
  • Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
  • 1: Mehrkanalflachrohr im Ortskoordinatensystem;
  • 2: Mehrkanalflachrohrendstück mit Öffnungen in den Zwischenwänden;
  • 3: Mehrkanalflachrohrendstück mit Quetschzone;
  • 4: Spiralwärmeübertrager mit innerem Eingang;
  • 5: Spiralwärmeübertrager mit äußerem Eingang;
  • 6: Draufsicht des Schaltschrankes mit Spiralwärmeübertrager und
  • 7: Seitenansicht des Schaltschrankes mit Spiralwärmeübertrager.
  • Unter Beachtung des Mindestgefälles zwischen Wärmesenke und Wärmequelle und gegebenenfalls der durch den Hersteller der Mehrkanalflachrohre vorgegebenen Biegeradien kann die Thermosiphonschiene um die X-Achse, um die Y-Achse und um die Z-Achse, gemäß 1, gebogen oder verdrillt werden.
  • Das Thermosiphonsystem ist als Mehrkanalflachrohr 1 gemäß 2 mit korrespondierenden Gefäßen bzw. Kanälen 2 ausgebildet. Die Gefäße sind im Bereich der Flüssigphase des Arbeitsfluids, also im Bereich des Endstücks, das als Verdampfer arbeitet, verbunden.
  • Bevorzugt gibt es eine zusätzliche Verbindung der Kanäle 2 im Bereich der Kondensationszone, der Wärmeabgabezone 12. Der Wärmetransport erfolgt im Wesentlichen auf Grund der isothermen bzw. isobaren Zustandsänderungen in Verbindung mit dem Schwerkraftumlauf eines Arbeitsfluids bzw. Kältemittels.
  • Zum Betrieb des Systems ist zwischen Wärmequelle und Wärmesenke bevorzugt ein Steigungswinkel vom mindestens 2° vorgesehen.
  • Die Thermosiphonschiene besteht nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung aus einem Mehrkanalflachrohr 1. Die einzelnen Kanäle 2 des Mehrkanalflachrohrs 1 werden mittels Bohrungen bevorzugt an beiden Enden miteinander verbunden. Die Bohrungen bilden Öffnungen 4 in den Zwischenwänden 3 benachbarter Kanäle 2 und können von außen quer durch das Mehrkanalflachrohr 1, welches auch als Rohrprofil bezeichnet wird, eingebracht werden.
  • Um jedoch das nachträgliche Verschließen der dabei entstehenden Eintrittsöffnungen in den Außenwänden zu vermeiden, werden jeweils von links und rechts die Zwischenwände 3 durch schräg zur Kanalrichtung z verlaufende Bohrungen oder Aufdornungen miteinander verbunden, wobei die jeweils äußeren Wandungen der äußeren Kanäle 2 nicht perforiert werden. Die Bohrungen treffen in der Mitte des Profils aufeinander und bilden gemäß 2 ein „x". Dies ermöglicht das Verschließen der Profile durch lediglich zwei Ultraschallschweißvorgänge, ohne die korrespondierenden Kanäle 2 zu beeinträchtigen.
  • Vor dem Verschließen werden die Seitenkanten des Mehrkanalflachrohrs 1 auf ca. 150% der Tiefe der Ultraschallschweißnaht keilförmig in Richtung der Z-Achse gemäß 3 eingedrückt, wodurch eine Quetschzone 5 gebildet wird. Dieses Verfahren bietet den Vorteil des Erreichens einer Schweißnaht ohne Verformungen, wie „Schwalbenschwänze", die über die ursprünglichen Abmessungen des Mehrkanalflachrohrs 1 hinausgehen, und der Anbindung an die thermische Kupplung unter optimaler Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche.
  • Das Mehrkanalflachrohr 1 wird evakuiert und mit einem Arbeitsfluid gefüllt. Anschließend werden die Enden des Mehrkanalflachrohrs 1 durch Ultraschallschweißen gasdicht verschlossen. Alternativ sind die Enden auch durch Löten oder andere Verfahren gasdicht verschließbar.
  • Als Arbeitsfluid sind alle Fluide geeignet, die im Bereich der jeweils geforderten Leistungsparameter eine geeignete Dampfdruckkurve mit günstigen isothermen und isobaren Zustandsänderungen aufweisen, bei der die vom Hersteller der Mehrkanalflachrohre 1 vorgegebenen Arbeitsdrücke nicht überschritten werden.
  • Die Wärmeabgabezone 12 ist gemäß 4 und 5 als Spiralwärmeübertrager mit der Funktion eines Kondensators ausgebildet. Der Spiralwärmeübertrager ist konzeptionsgemäß auch als ein Thermosiphonsystem und aus einem Mehrkanalflachrohr 1 ausgebildet und realisiert den Flüssigkeitsrücktransport zur Wärmeaufnahmezone schwerkraftgebunden.
  • Unter Beachtung des Mindestgefälles zwischen Wärmesenke und Wärmequelle und der gegebenenfalls durch den Hersteller der Mehrkanalflachrohre 1 vorgegebenen Biegeradien kann der Spiralwärmeübertrager im Bereich der Flüssigphase des Arbeitsfluids um die X-Achse, um die Y-Achse und um die Z-Achse gebogen oder verdrillt sein.
  • Die Wärmeabgabezone 12 ist als ein Teil des Thermosiphonsystems ausgebildet und ist ein im Kondensationsbereich zur Spirale gebogenes Mehrkanalflachrohr 1 mit korrespondierenden Kanälen 2. Die Spirale ist in Richtung der Y-Achse ansteigend ausgebildet. Nach 4 steigt sie von ihrem Mittelpunkt aus an, sofern der Verdampfungsbereich in das Zentrum der Spirale mündet. Mündet der Verdampfungsbereich in die äußerste Wicklung der Spirale gemäß 5, dann ist der Anstieg in Richtung der Y-Achse nach innen hin ausgebildet.
  • In 6 ist ein Schaltschrank mit Spiralwärmeübertrager in der Draufsicht dargestellt. Dabei ist der Spiralwärmeübertrager auf dem Gehäuse 6 des Schaltschrankes angeordnet. Der Spiralwärmeübertrager als Wärmeabgabezone 12 des Systems zum Abtransport thermischer Verlustleistungen ist aus einem Mehrkanalflachrohr 1 mit einem Steigungswinkel in y-Richtung gemäß 4 oder 5 gewickelt und mit Oberflächenvergrößerungselementen 9 versehen.
  • Um die Effizienz zu verbessern, ist gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung zwischen den einzelnen Wicklungen eine Metallstruktur, z. B. Streckmetall oder Wellblech, angeordnet, die geeignet ist, durch ihren Aufbau die äußere Oberfläche zur Wärmeabgabe zu vergrößern und durch Verwirbelung dem Ausbilden laminarer Strömungen der erzwungenen oder freien Konvektion der Luft entgegenwirkt.
  • In 7 ist eine Seitenansicht eines Schaltschranks mit Spiralwärmeübertrager dargestellt. Typischerweise ist dabei in einem Gehäuse 6 ein Trägersystem 7 mit den elektronischen Bauteilen 8 vorgesehen, wobei letztere mittels des Systems zum Abtransport thermischer Verlustleistungen gekühlt werden sollen. Die Wärmeaufnahmezone 10 des als Mehrkanalflachrohr 1 ausgebildeten Systems wird über eine thermische Kupplung bzw. eine Klemm- oder Klippvorrichtung 13 thermisch mit den Verlustwärme produzierenden elektronischen Bauteilen 8 kontaktiert. Die durch Verdampfung des Arbeitsfluids bzw. Kältemittels aufgenommene Energie wird infolge des aufsteigenden Dampfes durch die Wärmeleitungszone 11 des Mehrkanalflachrohres 1 zum außerhalb des Gehäuses 6 liegenden Spiralwärmeübertrager der Wärmeabgabezone 12 geleitet, wo die Wärme durch Kondensation an die den Wärmeübertrager umströmende und kühlende Luft abgegeben wird. Nach der Kondensation des Fluids strömt das Kondensat infolge der Schwerkraft aus der Wärmeabgabezone 12 durch die Wärmeleitungszone 11 in die Wärmeaufnahmezone 10 zurück. Um den Rückfluss des Kondensats zu gewährleisten, ist der Spiralwärmeübertrager in der Wärmeabgabezone 12 mit einem Steigungswinkel alpha von mindestens zwei Grad ausgebildet.
  • Die Dimensionierung des Gesamtsystems erfolgt je nach volumetrischen und leistungsspezifischen Anforderungen. Daraus ergibt sich auch die optimale Menge des Arbeitsfluids.
  • Das Verfahren der Herstellung des Systems ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
    Die einzelnen Kanäle des Mehrkanalflachrohres 1 sind durch Öffnungen 4 in den Zwischenwänden miteinander verbunden. Die Öffnungen werden mittels Bohrungen, idealerweise an beiden Enden, erzeugt. Die Bohrungen können von außen quer durch das Profil eingebracht werden. Um jedoch das nachträgliche Verschließen der dabei entstehenden Eintrittsöffnungen zu vermeiden, werden jeweils von links und rechts die Zwischenwände 3 durch schräg zur Kanalrichtung z verlaufende Bohrungen oder Aufdornungen miteinander verbunden. Die Bohrungen treffen in der Mitte des Profils aufeinander und bilden ein „x". Dies ermöglicht das Verschließen der Profile durch lediglich zwei Ultraschallschweißvorgänge, ohne die korrespondierenden Kanäle 2 zu beeinträchtigen. Vor dem Verschließen werden die Seitenkanten des Mehrkanalflachrohres 1 auf ca. 150% der Tiefe der Ultraschallschweißnaht keilförmig in Richtung der Z-Achse gemäß 4 eingedrückt, um zu erreichen, dass die Schweißnaht keine Verformungen, wie „Schwalbenschwänze", aufweist, die über die ursprünglichen Abmessungen des Mehrkanalflachrohres 1 hinausgehen. Dieses Verfahren ermöglicht die Anbindung an die thermische Kupplung, unter optimaler Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Fläche.
  • Das Profil wird nachfolgend evakuiert und mit einem Arbeitsfluid gefüllt. Die Enden werden durch Ultraschallschweißen gasdicht verschlossen. Alternativ sind die Enden auch durch Löten gasdicht verschließbar. Um das gefüllte Profil zu verlöten, bedarf es einer aktiven Kühlung des Mehrkanalflachrohres 1.
  • Als Arbeitsfluid sind alle Fluide geeignet, die im Bereich der jeweils geforderten Leistungsparameter eine geeignete Dampfdruckkurve mit günstigen isothermen und isobaren Zustandsänderungen aufweisen, bei der die vom Hersteller der Mehrkanalflachrohre 1 vorgegebenen Arbeitsdrücke nicht überschritten werden.
  • Je nach Verlustwärmemenge kann diese durch freie Konvektion oder mit Unterstützung durch einen Lüfter an die Umgebung abgegeben werden.
  • Der Anschluss an die Wärmequelle folgt den jeweiligen Anforderungen und Gegebenheiten. Unter anderem sind folgende Varianten sinnvoll, um das System zu kompartimentieren. Dabei werden die einzelnen Funktionsbereiche physisch getrennt und über thermische Kupplungen miteinander verbunden.
  • Variante 1:
  • 1. Direkte Ankopplung an die Wärmequelle:
  • Die Wärmeaufnahmezone 10 wird mittels einer geeigneten mechanischen Befestigung auf die Wärmequelle gepresst. Unter Berücksichtigung des Mindestgefälles zwischen Wärmesenke und Wärmequelle kann der Verdampferteil nach den jeweiligen Anforderungen durch Biegen angepasst werden.
  • Variante 2:
  • 2. Ankopplung des Systems über eine thermische Kupplung:
  • Die thermische Kupplung wird mit der Wärmequelle verbunden, die Wärmeaufnahmezone 10 des Mehrkanalflachrohres 10 des Systems wird in der thermischen Kupplung befestigt. Unter Berücksichtigung des Mindestgefälles zwischen Wärmesenke und Wärmequelle kann der Verdampferteil nach den jeweiligen Anforderungen durch Biegen angepasst werden. Die Verwendung einer thermischen Kupplung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine einfache und schnelle Demontage des Systems gewährleistet sein soll.
  • Variante 3:
  • 3. Ankopplung des Systems über die thermische Kupplung und Zwischenschalten von ein oder mehreren Thermosiphonschienen als Wärmeleitungszonen 11 zur Überwindung notwendiger Abstände zwischen Wärmequelle und Wärmesenke:
  • Die thermische Kupplung wird mit der Wärmequelle verbunden. In der thermischen Kupplung an der Wärmequelle wird eine Thermosiphonschiene befestigt, die in der Kondensationszone durch eine thermische Kupplung mit der Verdampfungszone der nächsten Thermosiphonschiene verbunden ist. Alternativ können auch mehrere Thermosiphonschienen in Reihe geschaltet werden, um dann letztlich mit der Wärmeabgabezone 12 verbunden zu werden. Unter Berücksichtigung des Mindestgefälles zwischen Wärmesenke und Wärmequelle kann der Verdampferteil nach den jeweiligen Anforderungen durch Biegen angepasst werden. Die Verwendung der thermischen Kupplung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn eine einfache und schnelle Montage/Demontage oder Verlängerung der Wärmeleitungszone 11 und eine Anpassung der Wärmeabgabezone 12 gewährleistet sein soll.
  • 1
    Mehrkanalflachrohr, Rohrprofil
    2
    Kanal
    3
    Zwischenwände
    4
    Öffnungen
    5
    Quetschzone
    6
    Gehäuse
    7
    Trägersystem
    8
    elektronisches Bauteil
    9
    Oberflächenvergrößerungselemente
    10
    Wärmeaufnahmezone
    11
    Wärmeleitungszone
    12
    Wärmeabgabezone
    13
    Klemmvorrichtung
    alpha
    Steigungswinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 20010977 U1 [0005]
    • - WO 2004/061908 A2 [0006]
    • - DE 19527674 [0008]
    • - US 6288895 [0009]

Claims (10)

  1. System zum Abtransport thermischer Verlustleistungen von insbesondere elektronischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mehrkanalflachrohr (1) eine Wärmeaufnahmezone (10), eine Wärmeleitungszone (11) und eine Wärmeabgabezone (12) vertikal übereinander ausgebildet aufweist und durch das Mehrkanalflachrohr (1) mit Kanälen (2) und Zwischenwänden (3) miteinander verbindet, wobei das Mehrkanalflachrohr (1) an seinen Enden verschlossen und in den Kanälen (2) ein Phasen wechselndes Kältemittel vorgesehen ist und dass die Orientierung der Kanäle (2) derart in vertikaler Richtung y erfolgt, dass das flüssige Kältemittel in die Wärmeaufnahmezone (10) gravitationsbedingt zurückfließt, wobei die einzelnen Kanäle (2) des Mehrkanalflachrohres (1) als kommunizierende Röhren ausgebildet sind.
  2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkanalflachrohr (1) in der Wärmeaufnahmezone (10) und in der Wärmeleitungszone (11) senkrecht und eben sowie in der Wärmeabgabezone (12) mit einem Steigungswinkel alpha spiralförmig gedreht ausgebildet ist.
  3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steigungswinkel alpha mindestens zwei Grad beträgt.
  4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeaufnahmezone (10) des Mehrkanalflachrohres (1) innerhalb eines Gehäuses (6) mit den auf einem Trägersystem (7) angeordneten elektronischen Bauteilen (8) thermisch kontaktiert ist und die Wärmeabgabezone (12) des Mehrkanalflachrohres (1) außerhalb des Gehäuses (6) angeordnet ist, wobei die Zonen (10, 12) mittels der Wärmeleitungszone (11) des Mehrkanalflachrohres (1) verbunden sind.
  5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronischen Bauteile (8) mittels einer Klemmvorrichtung (13) mit dem Mehrkanalflachrohr (1) im Bereich der Wärmeaufnahmezone (10) thermisch kontaktiert sind.
  6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkanalflachrohr (1) im Bereich der Wärmeabgabezone (12) Oberflächenvergrößerungselemente (9) aufweist.
  7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkanalflachrohr (1) als Oberflächenvergrößerungselemente (9) Streckmetalllagen aufweist.
  8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkanalflachrohr (1) als Oberflächenvergrößerungselemente (9) Rippen oder Rippenkörper aufweist.
  9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkanalflachrohr (1) im Bereich der Enden Öffnungen (4) in den Zwischenwänden (3) der Kanäle (2) aufweist.
  10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrkanalflachrohr (1) im Bereich der Enden Quetschzonen (5) zur Abdichtung der Kanäle (2) nach außen hin aufweist.
DE200810000415 2008-02-26 2008-02-26 Anordnung zum Abführen von Wärme von elektrischen Bauteilen Active DE102008000415B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810000415 DE102008000415B4 (de) 2008-02-26 2008-02-26 Anordnung zum Abführen von Wärme von elektrischen Bauteilen
PCT/EP2009/052294 WO2009106573A1 (de) 2008-02-26 2009-02-26 System zum abtransport thermischer verlustleistungen
EP09715989A EP2268993A1 (de) 2008-02-26 2009-02-26 System zum abtransport thermischer verlustleistungen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200810000415 DE102008000415B4 (de) 2008-02-26 2008-02-26 Anordnung zum Abführen von Wärme von elektrischen Bauteilen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102008000415A1 true DE102008000415A1 (de) 2009-08-27
DE102008000415B4 DE102008000415B4 (de) 2011-06-01

Family

ID=40637115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200810000415 Active DE102008000415B4 (de) 2008-02-26 2008-02-26 Anordnung zum Abführen von Wärme von elektrischen Bauteilen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2268993A1 (de)
DE (1) DE102008000415B4 (de)
WO (1) WO2009106573A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022183269A1 (en) * 2021-03-03 2022-09-09 Huawei Technologies Co., Ltd. Flat foldable heat pipe

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016036867A1 (en) * 2014-09-02 2016-03-10 Aavid Thermalloy, Llc Evaporator and condenser section structure for thermosiphon
EP3194875B1 (de) * 2014-09-15 2021-03-24 Aavid Thermalloy, LLC Anordnung umfassend eine thermosiphon-vorrichtung mit gekrümmtem rohrabschnitt

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527674A1 (de) 1995-07-31 1997-02-06 Anceram Gmbh & Co Kg Kühleinrichtung
DE20010977U1 (de) 2000-02-22 2000-08-31 Cooler Master Co., Ltd., Chung-Ho, Taipeh System zum Kühlen eines Computers
US6288895B1 (en) 1996-09-30 2001-09-11 Intel Corporation Apparatus for cooling electronic components within a computer system enclosure
WO2004061908A2 (en) 2002-12-31 2004-07-22 Thermotek, Inc. Cooling apparatus having low profile extrusion and method of manufacture therefore

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR691648A (fr) * 1929-05-31 1930-10-23 Platen Munters Refrig Syst Ab Procédé et dispositifs pour l'élimination de chaleur hors d'une capacité à refroidir
GB1583857A (en) * 1977-06-09 1981-02-04 Nolan Design Ltd J Two phase thermo-syphon apparatus
US5323851A (en) * 1993-04-21 1994-06-28 Wynn's Climate Systems, Inc. Parallel flow condenser with perforated webs
JP3546086B2 (ja) * 1994-11-07 2004-07-21 昭和電工株式会社 ヒートパイプ式放熱器
EP1253391B1 (de) * 2001-04-28 2006-06-28 Behr GmbH & Co. KG Gefalztes Mehrkammerflachrohr
US20070130769A1 (en) * 2002-09-03 2007-06-14 Moon Seok H Micro heat pipe with pligonal cross-section manufactured via extrusion or drawing
US6840311B2 (en) * 2003-02-25 2005-01-11 Delphi Technologies, Inc. Compact thermosiphon for dissipating heat generated by electronic components
DE202004006689U1 (de) * 2004-04-27 2004-08-19 Richard Wöhr GmbH Externe Kühlvorrichtung mit Wärmeleitrohren für einen auf einer Grundplatte getragenen Prozessor zum Einbau in einen Schaltschrank oder Gehäuse
DE202006003958U1 (de) * 2006-03-10 2006-06-08 GÜNTHER, Ingrid Wärmerohr für die Kühlung elektronischer Komponenten
TWM317745U (en) * 2007-02-13 2007-08-21 Bothhand Entpr Inc Improved structure of heat sink

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19527674A1 (de) 1995-07-31 1997-02-06 Anceram Gmbh & Co Kg Kühleinrichtung
US6288895B1 (en) 1996-09-30 2001-09-11 Intel Corporation Apparatus for cooling electronic components within a computer system enclosure
DE20010977U1 (de) 2000-02-22 2000-08-31 Cooler Master Co., Ltd., Chung-Ho, Taipeh System zum Kühlen eines Computers
WO2004061908A2 (en) 2002-12-31 2004-07-22 Thermotek, Inc. Cooling apparatus having low profile extrusion and method of manufacture therefore

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022183269A1 (en) * 2021-03-03 2022-09-09 Huawei Technologies Co., Ltd. Flat foldable heat pipe

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009106573A1 (de) 2009-09-03
DE102008000415B4 (de) 2011-06-01
EP2268993A1 (de) 2011-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60208953T2 (de) Kühlplatte mit plattem Schlauch zur Flüssigkeitskühlung elektrischer Komponenten
EP1722182B1 (de) Kühl- und/oder Gefriergerät
DE112019003711B4 (de) Integrierter Flüssigkeits-/Luftgekühlter Kondensator und Niedertemperatur-Kühler
DE102012215411A1 (de) Verdampfer mit Kältespeicherfunktion
DE102016124103A1 (de) Flüssigkeitsgekühlte Kühlvorrichtung
DE112016004824T5 (de) Rohrelement, Wärmerohr und Kühlvorrichtung
DE102008013134A1 (de) Wärmetauschvorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines Wärmetauschelements für eine Wärmetauschvorrichtung
DE102012112505B3 (de) Schaltschrank mit einer Anordnung zur Kühlung von in einem Innenraum des Schaltschranks aufgenommenen, Wärme abgebenden Komponenten
DE102016100192A1 (de) Vorrichtung zur Wärmeübertragung
DE102017213850A1 (de) Thermoakustische Kühlvorrichtung
EP2795219B1 (de) Modularer wärmetauscher
DE102008000415B4 (de) Anordnung zum Abführen von Wärme von elektrischen Bauteilen
DE202013011767U1 (de) Kühler für Rechenmodule eines Computers
DE102015111393A1 (de) Vorrichtung zur Wärmeübertragung
EP2926073B1 (de) Wärmeübertrager
DE102012105643A1 (de) Fahrzeug-wärmetauscher
DE102004023037B4 (de) Kühlkörper mit integrierter Heatpipe
DE202010011783U1 (de) Von Druckgefälle getriebener dünner Niederdruck-Thermosiphonkühler
DE102015111398A1 (de) Vorrichtung zur Wärmeübertragung
DE102014113863A1 (de) Vorrichtung zur Wärmeübertragung und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
DE202006012094U1 (de) Kühler zum Kühlen eines Fluids aus einem Kohlenstofffaser-Verbundstoff
DE102018127928A1 (de) Wärmetransporteinheit
DE102014110281A1 (de) Wärmetauscher und Verfahren des Herstellens desselbigen
DE102016121825A1 (de) Chiller mit Kompressionskältemittelkreislauf und Pufferspeicher, eine entsprechende Kühlanordnung sowie ein entsprechendes Betriebsverfahren
DE102005012350A1 (de) Kühlsystem für elektronische Geräte, insbesondere Computer

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110902

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110901