FI117590B - Jäähdytyselementti - Google Patents

Description

117590 , 1 ' Jäähdytyselementti ^

Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy elektroniikkalaitteen jäähdytyselementtiin, jonka virtauskanavan läpi syötettävällä jäähdytysväliaineella voidaan johtaa pois 5 elektroniikkalaitteen tuottamaa tarpeetonta lämpöä.

Tekniikan tason kuvaus

Elektroniikkalaitteen tehokkaan jäähdytyksen toteuttamiseksi joudu- taan usein jäähdyttämään useita kohteita samassa laitteessa. Tämän toteuttamiseksi käytetään tunnettujen jäähdytyselementtien yhteydessä erillisiä haa-10 roja, säätöventtiilejä ym. tarvikkeita, joiden avulla jäähdytysväliaine saadaan kiertämään tarpeellisessa laajuudessa elektroniikkalaitteen eri kohteissa sijaitseville jäähdytyselementeille. Useiden erillisten osien käyttö monimutkaistaa kuitenkin tarpeettomasti rakennetta, jonka lisäksi niistä aiheutuu lisäkustannuksia. Erityisesti sarjatuotannon yhteydessä on luonnollisesti toivottavaa saa-15 da aikaan mahdollisimman yksinkertainen rakenne, jossa yksittäisen laitteiston kustannukset pysyvät mahdollisimman alhaalla,

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä selostettu ongelma ja . .·. tarjota käyttöön elektroniikkalaitteiston jäähdytyselementti, joka mahdollistaa ♦ · ♦ 20 tehokkaan jäähdyttämisen toteuttamisen mahdollisimman yksinkertaisesti ja 4 · ^ . tehokkaasti. Tämä päämäärä saavutetaan itsenäisen patenttivaatimuksen 1 / / mukaisella jäähdytyselementillä.

• · · :·γ Keksinnössä hyödynnetään jäähdytyselementtiä, jonka virtauskana- vassa saadaan aikaan paine-ero alkupään ja loppupään välille. Täten jäähdy- ·· 25 tyselementin virtauskanavasta voidaan haaroittaa keskenään eri painealueella sijaitsevan syöttöaukon ja tuloaukon välille sivukierto, jonka kautta jäähdytys-väliainetta voidaan johtaa toiseen jäähdytyskohteeseen. Sivukierto saadaan näin aikaan suoraan jäähdytyselementistä ilman, että rakenteessa olisi tarve * · · y..' käyttää erillisiä haaroituskappaleita tai venttiileitä. Näin ollen valmistuskustan- ;!.* 30 nukset saadaan minimoitua.

• ♦ ···* Keksinnön mukaisen jäähdytyselementin edulliset suoritusmuodot :Y: ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2 - 5.

··· • · *·· 117590 2

Kuvioiden lyhyt kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: kuvio 1 esittää leikkauskuvaa keksinnön mukaisesta jäähdytysele-5 mentistä, ja kuvio 2 havainnollistaa kuvion 1 jäähdytyselementin kanavien ripoja.

Edullisten suoritusmuotojen kuvaus

Kuviot 1 ja 2 havainnollistavat keksinnön mukaisen elektroniikkalaitteen jäähdytyselementin 1 edullista suoritusmuotoa. Kuviossa 1 on jäähdytys-10 väliaineen, eli käytännössä jäähdytysnesteen, virtausta jäähdytyselementin tuloaukon 2 ja poistoaukon 3 välillä havainnollistettu nuolilla. Jäähdytysele-menttiin sisältyy virtauskanava, joka on muotoiltu mutkittelemaan edes takaisin siten, että jäähdytyselementtiin kuuluu kuvioiden tapauksessa kolme olennaisesti yhdensuuntaista kanavaosuutta 4, 5 ja 6. Kanavaosuudet on järjestetty 15 kattamaan olennaisesti koko jäähdytyselementin pinta-alan siten, että jäähdytyselementin elektroniikkalaitteen kanssa kosketukseen tulevan ulkopinnan lämpötila pysyy tasaisena.

Jäähdytyselementin 1 virtauskanava on muotoiltu aiheuttamaan paine-eron virtauskanavan alkupään ja loppupään välille. Kuvion 1 esimerkki-20 tapauksessa paine-ero on aikaansaatu siten, että virtauskanavan kanava-osuuksia 4 ja 5 yhdistävä kanava 7 on mitoitettu siten, että sen poikkileikkaus on pienempi kuin virtauskanavan poikkileikkaus virtauskanavan muissa osissa.

• · \*·· Haluttu paine-ero voidaan valmistuksen yhteydessä toteuttaa mitoittamalla ka- navan 7 poikkileikkaus sopivaksi. Kuvion 1 tapauksessa kanavaosuuksia 5 ja 6 ··· 25 yhdistävän kanavan 8 poikkileikkaus vastaa olennaisesti kanavaosuuksien 5 ja • · · · ;**·. 6 poikkileikkausta. Kuitenkin mikäli myös näiden kanavaosuuksien välille halu- | *·· taan paine ero, voidaan se toteuttaa pienentämällä kanavan 8 poikkileikkausta.

. Kuvioissa esitetty jäähdytyselementti on valmistettu yhtenäiseksi * · · V.'.' kappaleeksi alumiinista pudottamalla. Näin ollen kanavaosuudet 4, 5 ja 6 on *:*' 30 saatu aikaan jo pursotusvaiheessa. Muut kanavat 7, 8 ja 14 on saatu aikaan • · · v · poraamalla, jonka jälkeen porausten jäähdytyselementin 1 ulkopintaan avautu- vat tarpeettomat aukot on tulpattu tulpilla 9, kuten esimerkiksi kierretulpilla tai .v. ahdistussovitteella asennetuilla sulkutulpilla. Tulppausten minimoimiseksi on • « · kanavat 7 ja 14 järjestetty sama-akselisesti, jolloin ne voidaan toteuttaa saman '*“* 35 porausaukon kautta.

117590 3 Jäähdytyselementin 1 virtauskanavan korkeamman paineen omaa- , vaan päähän on järjestetty syöttöaukko 10 sivukierrolle 11. Tällaisia syöttöauk-koja nähdään neljä kappaletta kanavaosuudessa 4, jolloin kuvion 1 jäähdy-tyselementillä voidaan saada aikaan jäähdytysväliaineen syöttö maksimissaan 5 neljälle erilliselle sivukierrolle. Käytännössä kanavaosuuden 4 syöttöaukko 10 λ; voi olla letkulla tai putkella yhdistetty toisen jäähdytyselementin tuloaukkoon, jolloin tällä toisella jäähdytyselementillä voidaan jäähdyttää komponenttia, joka sijaitsee välimatkan päässä kuviossa 1 esitetystä jäähdytyselementistä 1.

Jäähdytyselementin 1 virtauskanavan matalamman paineen omaa- ;-i 10 vaan loppupäähän on järjestetty tuloaukko 12 edellä mainitulta sivukierrolta.

Käytännössä tämä tuloaukko 12 voi olla yhdistetty letkulla tai putkella edellä mainitun toisen jäähdytyselementin poistoa ukkoon, jolloin kyseisen toisen jäähdytyselementin jäähdytysväliainekierto on siis kokonaisuudessaan toteutettu jäähdytyselementin 1 kautta. Täten vältetään tarve käyttää erillisiä liittimiä 15 ja/tai venttiileitä sivukierron 11 aikaansaamiseksi.

Sivukierrolle poistuva jäähdytysväliainemäärä on riippuvainen mm. syöttöaukon 10 ja tuloaukon 12 välisestä paine-erosta. Näin ollen tähän paine-eroon vaikuttavaa kuristuskohtaa, eli pienemmän halkaisijan omaavaa kanavaa 7, mitoittamalla eri tavoin voidaan vaikuttaa siihen miten tehokas jäähdytys «! 20 sivukierrolla on.

Kuvioiden 1 ja 2 jäähdytyselementin virtauskanavassa on ripoja 13 • ·_ kanavaosuuksien 4, 5 ja 6 sisäpinnoilla. Nämä virtauskanavan sisäpinnassa • . : ‘il olevat, ja virtauskanavan pituussuuntaiset rivat näkyvät selvimmin kuviossa 2, joka esittää kuvion 1 jäähdytyselementtiä päästä katsottuna, ennen tulppien 9 25 asentamista paikoilleen. Ripojen ansiosta sisäpintojen pinta-ala kasvaa, jolloin ♦·· lämpö saadaan tehokkaammin siirtymään jäähdytyselementistä jäähdytysväli- ···· .*··. aineeseen.

’* Kuviosta 1 poiketen rivat 13 voidaan katkaista määrävälein siten, että kanavaosuuksien 4, 5 ja 6 pituudella ei ole yhtenäisiä koko pituudelle ulot-y.l 30 tuvia ripoja. Tällä saavutetaan se etu, että lämmönsiirto jäähdytyselementistä 1 **:** jäähdytysväliaineeseen tehostuu vielä entisestään, koska katkaisukohdan jäl-

•*J*: keen virtauksen rajakerros katkeaa ja virtauksen rajakerros alkaa kehittyä uu- 5I

delleen.

··· Jäähdytyselementti 1 on varustettu myös poistokanavalla 14, joka M* 35 mahdollistaa jäähdytysväliaineen poistamisen jäähdytyselementin virtauskana-• « ***** vasta. Jäähdytyselementin ollessa asennettuna pystysuuntaan siten, että sen 117590 4 tuloaukko 2 on ylöspäin ja poistoaukko 3 alaspäin, tapahtuu jäähdytysväliai-neen poisto painovoiman vaikutuksesta poistoaukon 3 kautta. Tällöin nimittäin jäähdytysväliaine pääsee poistumaan kanavaosuudesta 4 pienemmän poikkileikkauksen omaavan kanavan 7 kautta kanavaosuuteen 5, ja edelleen kana-5 vaosuudesta 5 poistokanavan 14 kautta kanavaosuuteen 6 ja edelleen poisto-aukon 3 kautta ulos. Poistokanava 14 on edullisesti mitoitettu siten, että sen poikkileikkaus on selvästi pienempi kuin kanavaosuuksien 5, 6 ja 8 poikkileikkaus. Täten jäähdytyselementin 1 käytön aikana poistokanavan 14 päiden välillä ei juurikaan vallitse paine-eroa, jolloin poistokanavan 14 kautta ei juurikaan 10 virtaa jäähdytysväliainetta.

Jäähdytyselementin täydellinen ja helppo tyhjentäminen on edullista muun muassa, koska se mahdollistaa varastoinnin kylmissä tiloissa. Ilman tyh-jennysmahdollisuutta kertaalleen täytetty jäähdytyselementti saattaisi vaurioitua jäähdytysväliaineen jäätymisen vuoksi. Kuvion 1 mukaisen jäähdytysele-15 mentin yhteydessä tätä vaaraa ei ole, vaan jäähdytyselementti voidaan koekäyttää esimerkiksi vedellä valmistuksen yhteydessä, ja tämän jälkeen täydellisesti tyhjentää ennen sen varastointia ja toimittamista asiakkaalle.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammat-20 timiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat ilman että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

• * a aaa a a · • • · • · ♦ ·····.: • · • · • · a • · · ··· • · · · • · · a· • · • · ··· • ♦ a • · · aaa a a « • a a a a a a

♦ ' SI

aaa .

a a a a a a a aaa' a a • a aaa a aa. aaa aaa aa aaa a a a a aaa

Claims (5)

117590

1. Elektroniikkalaitteen jäähdytyselementti (1), johon sisältyy: tuloaukko (2) jäähdytysvaliaineen vastaanottamiseksi, 5 poistoaukko (3) jäähdytysvaliaineen poistamiseksi jäähdytysele- mentistä, ja virtauskanava (4, 5, 6, 7, 8) jäähdytysväliaineen johtamiseksi jääh-dytyselementin tuloaukosta poistoaukolle, tunnettu siitä, että virtauskanavassa (7) on ainakin yksi pienemmän poikkileikka-10 uksen omaava kohta paine-eron aikaansaamiseksi virtauskanavan alkupään (4) ja loppupään (6) välille, i että jäähdytyselementin virtauskanavan korkeamman paineen omaavaan alkupäähän (4) on virtaussuunnassa ennen mainittua pienemmän poikkileikkauksen omaavaa kohtaa järjestetty syöttöaukko (10) sivukierrolle 15 (11), josta jäähdytysväliaine on johdettavissa jäähdytyselementin (1) ulkopuoli seen sivukiertoon, ja että jäähdytyselementin (1) virtauskanavan matalamman paineen omaavaan loppupäähän (6) on virtaussuunnassa mainitun pienemmän poikkileikkauksen omaavan kohdan jälkeen järjestetty tuloaukko (12) mainitulle sivu-20 kierrolle (11), josta sivukierrosta palaava jäähdytysväliaine on johdettavissa :#:\* jäähdytyselementin virtauskanavaan.

·;··· 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyselementti, t u n n e t- ;\i t u siitä, että virtauskanavan (4, 5, 6) sisäpinnassa on virtauskanavan seinä- : mistä ulkonevia, virtauskanavan pituussuuntaisia ripoja (13), sisäpinnan pinta- • · · *".* 25 alan kasvattamiseksi.

··· * "" 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen jäähdytyselementti, t u n n e t - ***** tu siitä, että rivat (13) on katkaistu määrätyin välimatkoin virtauskanavan pi tuussuunnassa. :..v

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen jäähdytyselementti, * * · 30 tunnettu siitä, .*:*. että virtauskanava on muotoiltu mutkittelemaan edes takaisin, jolloin .···, virtauskanavalla on useita keskenään olennaisesti yhdensuuntaisia kanava- • · [·* osuuksia (4, 5, 6), ja \v että ainakin kahden (5, 6) olennaisesti yhdensuuntaisen kanava- • «· 35 osuuden päiden välille on muodostettu tyhjennyskanava (14), jonka poikkileik- 117590 kaus on olennaisesti pienempi kuin virtauskanavan poikkileikkaus, ja jonka toinen pää avautuu virtauskanavan tulo- tai poistoaukon (3) läheisyyteen mahdollistamaan virtauskanavan tyhjentämisen.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen jäähdytyselementti, 5 tunnettu siitä, että mainittu jäähdytyselementti (1) muodostuu yhtenäisestä kappaleesta, johon on tehty virtauskanava pudottamalla ja/tai poraamalla. A • · · * · · ··· • · • · · • ·« • · • · • · · • · · ··· * * · · # · · ♦ ·· • · ♦ ♦ ♦·· ··· ♦ ♦ ♦ ··· ♦ ·· ♦ · • # ··· • ♦ · • · · ··· ··· » « • · · ···.· ······ ··♦ ♦ · • · • · · 117590