DE202004008768U1

DE202004008768U1 - Computer-Kühlsystem

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Publication number: DE202004008768U1
Application number: DE202004008768U
Authority: DE
Original assignee: Chen Huang-Han Shu Lin Chen
Current assignee: Chen Huang-Han Shu Lin Chen
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2014-06-04
Also published as: US6980436B2; US20050157468A1; JP3103678U

Abstract

Ein Computer-Kühlsystem, bestehend aus:
einem Gehäuse, welches aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt und welches in Form eines hohlen Quadrats ausgeführt ist; einem inneren und äußeren Gehäuse sowie aus mehreren querverlaufenden Trennwänden zwischen diesen inneren und äußeren Gehäusen; dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei nebeinander angrenzenden Trennwänden ein Pfad gebildet ist, der durch das Gehäuse verläuft, wobei die vorderen und hinteren Enden dieser Pfade jeweils eine Öffnung aufweisen (d. h. jeder Pfad weist vorne nach der ungeraden Zahl der Reihe nach je eine Öffnung auf, während jeder Pfad nach der geraden Zahl der Reihe nach je hinten eine Öffnung aufweist); diese Pfade in Übereinstimmung miteinander und dicht
nebeneinander angeordnet sind und nur durch die Wandflächen des Gehäuses voneinander getrennt sind;
Abdichtplatten, die mit dem vorderen und hinteren Ende am Gehäuse befestigt sind, damit das Innere des Gehäuses einen abgeschlossenen Raum bildet; einem Wassereinlaß und einem...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(a) Umfeld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Computer-Kühlsystem, insbesondere ein Kühlsystem zur Verbesserung der Verteilung der Abwärme von einem Computer.
(b) Beschreibung der herkömmlichen Ausführungsart
Im Innern besteht ein Computer aus Kernen, die aus elektronischen Halbleiterelementen aufgebaut sind, wobei die Umgebungstemperatur um diese Elemente eine sehr wichtige Rolle spielt. Der Grund dafür ist, daß bei einem Übersteigen der Umgebungstemperatur einer Obergrenze die Algorithmen des Computers auf unerwünschte Weise beeinträchtigt wird, so daß der Computer wegen geringfügigen Umständen abstürzen oder dies schlimmstenfalls zu Beschädigungen der inneren Bauteile führen kann. Zudem werden Computer mit zunehmend schnelleren Algorithmengeschwindigkeiten entwickelt und hergestellt, was dazu führt, daß zwangsläufig höhere Tremperaturen während dem Betrieb erzeugt werden. Dies führt dazu, daß die Anforderungen an die Wirksamkeit der Wärmeableitung bei der modernen Herstellung der Mikrobauteile zunehmend eine wichtigere Rolle spielt.
Eine vorhandene Methode der Wärmeableitung besteht in der Installation einer bestimmten Anzahl von Lüftern in einem Computergehäuse, damit die Betriebstemperatur innerhalb des Computergehäuses möglichst auf Raumtemperatur gehalten wird. Gemäß der obigen Beschreibung werden Hauptbestandteile, wie z. B. eine zentrale Rechnereinheit (CPU) sowie bestimmte Chips des Computers, für die Koordinierung mit den Lüftern zur Ableitung der Abwärme mit Kühlrippen ausgestattet, damit diese Hauptbestandteile innerhalb eines empfohlenen Temperaturbereichs betrieben werden. Bei einem Betrieb von gleichzeitig mehreren Lüftern wird jedoch dabei die Luft spürbar ausgeblasen, während die Wirksamkeit und Effizienz der Wärmeableitung jedoch unbefriedigend ist. Außerdem ist das System zusammen mit der Geringhaltung der Computerkosten der oben genannten Wärmeableitung kaum imstande, die Anforderungen zur Ableitung der Abwärme zu erfüllen. Weiter nutzt diese Ausführung des Wärmeableitungssystems zusammen mit den anspruchsvolleren Bedingungen der Wärmeableitung die Luftströmung, so daß dadurch eine größere Luftströmung in das Innere des Computergehäuses gelangt und daraus ausgelassen wird, wodurch Staub und Schmutzpartikel von draußen ebenfalls ins Innere des Computergehäuses gelangen. Bei der Stromversorgung des Computers kleben Staub und andere Schmutzpartikel wegen den durch die elektrische Ströme erzeugten elektrostatischen Effekten an den verschiedenen Bauteilen im Computergehäuse. Dies führt dazu, daß die Wirksamkeit und Effizienz der Wärmeableitung von diesen Bauteilen deutlich beeinträchtigt wird, was wiederum zu einer Verkürzung der Betriebslebensdauer des Computers führt.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist eine Wärmeableitungsvorrichtung 10, die für einen CPU bestimmt ist und als einen Ersatz der herkömmlichen Wärmeableitungsvorrichtung dient und bei der die Kühlrippen im Zusammenhang mit den Lüftern funktionieren, aus einem abgedichteten Wassertank 11, einer Wärmeableitungsplatte 12, einer Pumpe 13 an dieser Wärmeableitungsplatte 12 und aus einer mit dem Wassertank 11 und der Pumpe 13 verbundenen Leitung 14 aufgebaut. In Übereinstimmung mit dieser Wärmeableitungsvorrichtung 10 ist die Wärmeableitungsplatte 12 an einen CPU 50 befestigt, während der Wassertank 11 an einen Lüfter des Computergehäuses installiert ist. Das Wasser im Wassertank 11 zirkuliert mit Hilfe der Pumpe 13 zwischen diesem Wassertank 11 und der Wärmeableitungsplatte 12, damit die auf der Oberfläche des CPU's 50 erzeugten hohen Temperaturen für den Wärmeaustausch und für die weitere Reduzierung der Temperatur ins Innere des Wassertanks 11 geleitet wird. Bei dieser Art eines Wärmeableitungsvorrichtung 10 wird jedoch nur die Wärmeableitung des CPU's berücksichtigt, wobei diese Vorrichtung im Innern eines Host-Computers eingebaut ist. Diese Wärmeableitungsvorrichtung nach der herkömmlichen Ausführungsart bedarf daher einer Koordinierung mit mindestens einem konventionellen Wärmeableitungssystem, um eine ausreichende Wirksamkeit der Wärmeableitung zu erzielen. Obwohl mit der herkömmlichen Wärmeableitungsvorrichtung eine Wirksamkeit der Wärmeableitung vom CPU teilweise erzielt wird, nimmt der Wassertank ziemlich viel Platz innerhalb des Computergehäuses in Anspruch. Um es genauer auszudrücken, dieser Aufbau einer Wärmeableitung ist nur für große Host-Computer geeignet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines in einem Gehäuse eingebauten Computer-Kühlystems, worin dieses Computer-Kühlsystem große Partien des Gehäuses für die Verbesserung der Effizienz der Wärmeableitung aus dem Host-Computer nutzt. Dabei werden nicht nur bestimmte Bauteile im Host-Computer besser vor einer Überhitzung geschützt, sondern die Umgebungstemperaturen beim Betrieb innerhalb des Gehäuses werden auch innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten, so daß auf diese Weise einerseits die Betriebstemperaturen auf zuverlässige Weise niedriger gehalten werden und andererseits die Stabilität beim Betrieb des Computers verbessert wird.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, besteht ein Computer-Kühlsystem nach der vorliegenden Erfindung aus einem Gehäuse 20, Abdichtplatten 30 und aus einer Wärmeleitplatte 40.
Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ist das Gehäuse 20 aus einem Material hergestellt, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wie beispielsweise Aluminium, und mit einer Innentafel 21, einer Außentafel 22 sowie mit mehreren Trennwänden 23 zwischen dieser Innentafel 21 und Außentafel 22 in Form eines hohlen Quadrats ausgeführt ist. Zwischen zwei nebeneinander angrenzenden Trennwänden 23 ist ein Pfad 25 gebildet, der durch das Gehäuse 50 verläuft, wobei die Vorder- und Rückseite je eine Öffnung 24 aufweisen. Das heißt, jeder Pfad 25 nach der ungeraden Zahl der Reihe nach weist vorne je eine Öffnung 24 auf, während jeder Pfad 25 nach der geraden Zahl der Reihe nach je hinten eine Öffnung 24 aufweist. Diese Pfade 25 sind daher in Übereinstimmung miteinander und dicht nebeneinander angeordnet, wobei sie nur durch die Wandflächen des Gehäuses 20 voneinander getrennt sind.
Jede Abdichtplatte 30 weist eine Form auf, die dem Querprofil des Gehäuses 20 entspricht. Die Abdichtplatten 30 sind vorne und hinten am Gehäuse 20 so befestigt, damit das Innere dieses Gehäuses 20 abgedichtet wird. Weiter sind die Abdichtplatten 3 mit einem Wassereinlaß 31 und einem Wasserauslaß 32 versehen, die mit den Pfaden 2 des Gehäuses 20 übereinstimmen.
Die Wärmeleitplatte 40 ist aus einem Material hergestellt, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wobei je eine der beiden Leitungen 41 davon mit dem Wassereinlaß 31 bw. dem Wasserauslaß 32 der Abdichtplatten 30 verbunden ist. Weiter ist die Wärmeleitplatte 40 mit einer Pumpe 42 ausgestattet und kann direkt an einen CPU oder an eine Festplatte eines Computers angebracht werden.
Gemäß der oben genannten Ausführungsarten wird eine Kühlflüssigkeit in das Gehäuse 20 eingegossen, so daß damit die Pfade 25, die Leitungen 41 und das Innere der Wärmeleitplatte 40 aufgefüllt werden. Diese Kühlflüssigkeit zirkuliert dann zwischen den Pfaden 25, den Leitungen 41 und der Wärmeleitplatte 40, wenn die Pumpe 42 und die Wärmeleitplatte 40 in Betrieb gesetzt werden.
Wie dies aus der 5 ersichtlich ist, ist das Gehäuse zur Reduzierung der Herstellkosten und der Formen so ausgeführt, daß es ein U-förmiges Querprofil aufweist. Die Endteile dieses Gehäuses 20 sind mit einem Einbettungsstreifen 24 und einem Einbettungsschlitz 27 versehen. Zwei Gehäuse 20 mit einem U-förmigen Querprofil werden zuerst durch Einrücken miteinander und danach mit den Abdichtplatten 30 verbunden, um ein einstückig ausgeführtes Gehäuse zu erhalten. Mit den oben genannten Eigenschaften werden die Umfänge der Formen und der halbfertigen Produkte beträchtlich verringert, wodurch ebenfalls der Kostenaufwand reduziert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen schematischen Grundriß der Wärmeableitungsvorrichtung nach der herkömmlichen Ausführungsart.
2 zeigt eine Explosionsansicht der verschiedenen Bauteile der vorliegenden Erfindung im Grundriß.
3 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Gehäuses.
4 zeigt eine Ansicht der 3 im Schnitt A–A sowie ein Diagramm, welches die Zirkulationswege der eingeschränkten Kühlflüssigkeit darstellt.
5 zeigt eine schematische Ansicht des Gehäuses in einer erfindungsgemäßen Ausführungsart.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN
Für die Nutzbarmachung der vorliegenden Erfindung wird die Wärmeleitplatte 40 direkt an den CPU, an eine Festplatte oder an andere Computer-Bauteile, deren Abwärme abgeleitet werden muß, angebracht. Unter Anwendung der Zirkulation der Kühlflüssigkeit im Gehäuse 20 und des Antriebs durch die Pumpe 42 wird die von der Wärmeleitplatte 40 von den Computer-Bauteilen absorbierte Wärmeenergie für den Wärmeaustausch in das Gehäuse 20 geleitet. Dabei muß beachtet werden, daß das Gehäuse 20 außen entsprechend der Außenseite eine große Fläche aufweist und die Trennwände 23 im Gehäuse 20 imstande sind, die Wärme auf wirksame Weise abzuleiten, während die Zirkulationswege der Kühlflüssigkeit eingeschränkt werden, um die Berührungszeit der Kühlflüssigkeit mit dem Gehäuse 20 zu verlängern. Auf diese Weise kann mit der Kühlflüssigkeit die Temperatur im Gehäuse 20 eher an die Raumtemperatur angepaßt werden, und um die Temperatur weiter an die Wärmeleitplatte 40 für den Wärmeaustausch zu leiten. Daher kann die vom CPU, von der Festplatte und von den Computer-Bauteilen erzeugte Wärmeenergie schnell für den Wärmeaustausch zur Reduzierung der durch sie erzeugten Temperatur genutzt werden.
Neben der Schaffung von bestimmten Computer-Bauteilen mit verbesserter Wirksamkeit zur Reduzierung der Temperaturen kann die Abwärme im Gehäuse 20 mit Hilfe der Trennwände 23 und der Kühlflüssigkeit direkt zu den Außenwänden dieses Gehäuses 20 geleitet werden, um diese abzuleiten, damit die Umgebungstemperatur im Computer während dem Betrieb über den Wärmeaustausch im Gehäuse 20 innerhalb eines empfohlenen Temperaturbereichs bleibt. Daher kann die Menge an erforderlichen Lüftern für den Host-Computer vermindert werden, wodurch ebenfalls das Geräusch der Luftströmung während dem Betrieb reduziert werden kann. Außerdem wird die Menge des in das Gehäuse 20 eindringenden Staubs und der eindringenden Schmutzpartikel auf ein Minimum reduziert, um die Wirksamkeit und Effizienz des Kühlsystems für die Wärmeableitung beizubehalten.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß eine Kühlflüssigkeit im Gehäuse aufbewahrt wird und sowohl diese Kühlflüssigkeit als auch das Gehäuse für den Wärmeaustausch genutzt werden. Der dafür benötigte Platzbedarf ist gering, so daß sich die vorliegende Erfindung sowohl für große als auch für kleine Host-Computer eignet.
Es ist selbstverständlich, daß die hier erläuterte Ausführungsart lediglich ein illustratives Beispiel der Prinzipien der vorliegenden Erfindung darstellt und daß zahlreiche Modifizierungen und Änderungen an dieser erfindungsgemäßen Ausführungsart von Fachpersonen auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, ohne dabei vom Sinn und Zweck des in den nachstehenden Schutzansprüchen dargelegten Umfangs der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Ein Computer-Kühlsystem, bestehend aus: einem Gehäuse, welches aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt und welches in Form eines hohlen Quadrats ausgeführt ist; einem inneren und äußeren Gehäuse sowie aus mehreren querverlaufenden Trennwänden zwischen diesen inneren und äußeren Gehäusen; dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei nebeinander angrenzenden Trennwänden ein Pfad gebildet ist, der durch das Gehäuse verläuft, wobei die vorderen und hinteren Enden dieser Pfade jeweils eine Öffnung aufweisen (d. h. jeder Pfad weist vorne nach der ungeraden Zahl der Reihe nach je eine Öffnung auf, während jeder Pfad nach der geraden Zahl der Reihe nach je hinten eine Öffnung aufweist); diese Pfade in Übereinstimmung miteinander und dicht nebeneinander angeordnet sind und nur durch die Wandflächen des Gehäuses voneinander getrennt sind; Abdichtplatten, die mit dem vorderen und hinteren Ende am Gehäuse befestigt sind, damit das Innere des Gehäuses einen abgeschlossenen Raum bildet; einem Wassereinlaß und einem Wasserauslaß, die den Pfaden des Gehäuses entsprechend vorgesehen sind; und einer Wärmeleitplatte, die aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist; wobei je eine der beiden Leitungen mit dem Wassereinlaß bzw. dem Wasserauslaß der Abdichtplatten und mit einer Pumpe verbunden ist und die Wärmeleitplatte direkt an einen CPU oder an eine Festplatte des Computers angebracht werden kann; gemäß der oben genannten Ausführung in das Gehäuse eine Kühlflüssigkeit eingegossen wird, wobei mit dieser Kühlflüssigkeit die Pfade, Leitungen und das Innere der Wärmeleitpiatte aufgefüllt werden, wobei diese Kühlflüssigkeit beim Betrieb der Pumpe und der Wärmeleitplatte zwischen den Pfaden, Leitungen und der Wärmeleitplatte zirkuliert.
Das Computer-Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein U-förmiges Querprofil aufweist; die Endteile dieses Gehäuses mit je einem Einbettungsstreifen und einem Einbettungsschlitz versehen sind; zwei Gehäuse mit einem U-förmigen Querprofil zuerst ineinander eingerückt und danach mit den Abdichtplatten miteinander verbunden werden, um ein einstückig ausgeführtes Gehäuse zu erhalten.