Disipadores de refrigeración líquida para dispositivos electrónicos y electromecánicos.

1. Disipadores de refrigeración líquida para dispositivos electrónicos y electromecánicos, caracterizado porque presentan:

- Una pieza metálica de alta conductividad térmica

(1) compuesta normalmente de aleaciones metálicas de cobre, aluminio, níquel, etcétera, que está en contacto con la superficie generadora de calor del dispositivo a refrigerar, usualmente mediante una capa de inter-superficies de un compuesto térmicamente conductivo.

- Una pieza de material plástico o metálico (2) con geometría adecuada para sellar el disipador.

- Una pieza (3) de chapa delgada y rígida, normalmente metálica, que se fija a la pieza 2 mecánicamente y que contiene agujeros y colisos cuya geometría es la necesaria para cumplir las especificaciones de montaje y fijación de los elementos o dispositivos a disipar.

- Piezas auxiliares: Tornillos de ensamblado entre las piezas (4), junta tórica de sellado (10), racores o conectores de entrada (5) y racores o conectores de salida (6).

2. Disipador de refrigeración líquida según reivindicación 1 en el que la pieza (2) y la pieza (3) se fabrican de una única pieza que contiene todos los elementos de ambas piezas (7), es decir, agujeros y colisos para el conexionado con el dispositivo a refrigerar.

Tipo: Modelo de Utilidad. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: U201331364.

Solicitante: IBERCOOL WATERBLOCKS S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SÁNCHEZ AMOR,Jaime, MUÑOZ RIVERA,Alejandro, OVIEDO OLMEDO,David.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR > CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION... > Detalles constructivos comunes a diferentes tipos... > H05K7/20 (Modificaciones para facilitar la refrigeración, ventilación o calefacción)
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Fragmento de la descripción:

DISIPADORES TERMICOS DE REFRIGERACION LIQUIDA PARA DISPOSITIVOS ELECTRONICOS Y ELECTROMECANICOS

Sector de la técnica La presente invención se refiere a disipadores térmicos de refrigeración líquida para dispositivos electrónicos, en especial en el campo de la electrónica de computación y/o potencia, teniendo a su vez aplicación para la refrigeración de sistemas mecánicos.

Estado de la técnica Los sistemas de disipación actualmente utilizados en este tipo de dispositivos están basados en el intercambio térmico por ventilación forzada (Aire) , siendo cada vez más ineficientes en su cometido de mantener las temperaturas de trabajo óptimas de los elementos refrigerados, máxime cuando estos se encuentran en ambientes ya de por si calurosos.

Tal y como predice la ley empírica de Moore, en los circuitos digitales integrados el número de transistores por superficie se duplica a razón de aproximadamente año y medio. Este hecho, sumado al incremento continuo de la velocidad de conmutación, provoca inevitablemente el aumento del consumo de potencia, y por tanto, la generación de un exceso de energía térmica cada vez mayor.

Los sistemas de refrigeración por ventilación forzada que existen en la actualidad poseen además el problema añadido de la acumulación de partículas suspendidas en aire, como el

polvo, en los ventiladores y en los propios elementos de disipación, lo que provoca una pérdida de rendimiento además de una necesidad de mantenimiento constante o la falla del sistema si no se realiza este. Además, cuando es necesaria la utilización de un ventilador para forzar la ventilación (usualmente en dispositivos a partir de cierta potencia disipada) , el ruido acústico puede llegar a ser bastante notorio.

Descripción detallada de la invención La solución tecnológicamente viable se encuentra en la implementación de sistemas de refrigeración líquida, cuya aplicación al mundo electrónico y concretamente a los 35 computadores es muy similar conceptualmente a la implementación en la industria

automovilística. Este sistema, en su modo más básico, está compuesto por un depósito de refrigerante, una bomba hidráulica, un radiador, tubería de interconexionado y por los elementos principales del sistema: los disipadores térmicos por intercambio térmico sólido – líquido.

La parte fundamental de este sistema de refrigeración líquida son dichos disipadores de calor, que son los elementos encargados de refrigerar los dispositivos electrónicos o electromecánicos tales y como circuitos integrados, CPUs, células de efecto Peltier, etcétera, haciendo posible la absorción de calor hacia el líquido que circula por el circuito y 10 evacuándolo al aire ambiente por medio de un radiador dispuesto en una zona más adecuada, externa al dispositivo. Los disipadores de calor convencionales de aire evacuan el calor a los alrededores del dispositivo, por lo tanto producen un aumento de temperatura en sus inmediaciones, disminuyendo la capacidad de refrigeración del resto de elementos circundantes e incluso afectando a la temperatura del propio elemento a refrigerar a lo largo 15 de tiempo, ya que absorberá aire cada vez más caliente provocando un detrimento de la eficiencia del intercambio térmico. En consecuencia, los disipadores que evacuarán el exceso de potencia en forma de calor mediante ventilación forzada son claramente insuficientes e inferiores a los disipadores refrigeración líquida propuestos, siendo estos últimos una solución idónea en: entornos de alta potencia a disipar, entornos ya de por si calurosos, entornos con alta concentración de polvo en el aire (industria) , entornos silenciosos donde se requiera una disipación efectiva con menores niveles de ruido acústico, etc.

El ciclo de refrigeración líquida aquí expuesto, se compone de los siguientes elementos;

Líquido refrigerante en un depósito, que puede ser hermético, una bomba encargada de impulsar el refrigerante a través del circuito hidráulico, los disipadores que son atravesados por el refrigerante, donde el líquido al entrar en los disipadores absorbe calor de la parte metálica del disipador por contacto directo sólido-líquido, saliendo de este a una temperatura mayor y siendo, por último, evacuado este exceso de calor a través de un radiador al aire ambiente o a través de un sistema de enfriamiento activo de líquidos.

La capacidad de absorber calor del agua es notablemente mayor que el aire, por lo tanto este sistema es mucho más eficiente a la hora de refrigerar los dispositivos electrónicos, además de aumentar su vida útil gracias a la considerable disminución de la temperatura de 35 trabajo. Otra ventaja de este sistema, a diferencia de los sistemas convencionales, es la

ausencia de ventiladores internos, siendo posible, pero no imprescindible, la instalación de ventiladores externos en el radiador. Debido a lo expuesto, se evita drásticamente la entrada de polvo y suciedad en el dispositivo (pudiéndose incluso sellar herméticamente) además de reducir considerablemente el ruido durante su funcionamiento.

Otra gran ventaja que se deriva de la ausencia de ventiladores internos, es la posibilidad de realizar el mantenimiento externo del circuito de refrigeración sin tener que interactuar con el dispositivo electrónico, al no tener que desmontar su envolvente o carcasa para limpiar los ventiladores de la suciedad que absorben, siendo este un problema muy frecuente en la refrigeración por aire convencional. Dicho mantenimiento puede realizarse, en la mayoría de los casos, sin tener que apagar el propio dispositivo que se está refrigerando.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es una vista en perspectiva de un disipador formado por 3 piezas principales. La Figura 2 es una vista de perfil de un disipador formado por 3 piezas principales. La Figura 3 es una vista en perspectiva de un disipador formado por 2 piezas principales.

La Figura 4 es una vista de perfil de un disipador formado por 2 piezas principales. La Figura 5 es una vista independiente de la pieza 1 y la junta tórica 10, donde puede verse 20 el acoplamiento de ambas piezas.

Exposición detallada de un modo de realización de la invención Estos disipadores de refrigeración líquida constan de tres piezas principales que se detallan en los dibujos adjuntos, además poseen una serie de elementos de unión, conexión y sellado. Los disipadores se componen de una pieza metálica de alta conductividad térmica (usualmente cobre u otras aleaciones de alta conductividad térmica) 1 que está en contacto con la superficie del elemento generador de potencia a disipar (calor a disipar) mediante una capa intermedia de un compuesto térmicamente conductivo (tal y como un compuesto de base de silicona preparado a tal efecto) . Este elemento sólido metálico es el encargado de transmitir el calor desde el dispositivo a refrigerar hasta el líquido refrigerante. La pieza 2 se encarga de contener al fluido en el interior, sellando el disipador. La pieza 3 proporciona la geometría necesaria para realizar la fijación mecánica del disipador al elemento o dispositivo a disipar, en forma de agujeros y colisos necesarios 8 que proporcionan distintas opciones

de montaje. En las figuras 1 y 2 se observa este tipo de disipador compuesto de tres piezas principales.

Otros tipos de ensamblajes quedan cubiertos con un disipador del tipo de la figura 3 y 4 que constan de dos piezas principales, en el cual la pieza 2 y la pieza 3 del anterior tipo de disipador quedan fusionadas en una pieza del tipo 7, de forma que esta única pieza realiza las funciones de contención del fluido y de soporte de montaje y fijación mecánica.

Estas piezas principales que forman los disipadores...

 


Reivindicaciones:

1. Disipadores de refrigeración líquida para dispositivos electrónicos y electromecánicos, caracterizado porque presentan:

-Una pieza metálica de alta conductividad térmica (1) compuesta normalmente de aleaciones metálicas de cobre, aluminio, níquel, etcétera, que está en contacto con la superficie generadora de calor del dispositivo a refrigerar, usualmente mediante una capa de inter-superficies de un compuesto térmicamente conductivo. -Una pieza de material plástico o metálico (2) con geometría adecuada para sellar el

disipador. -Una pieza (3) de chapa delgada y rígida, normalmente metálica, que se fija a la pieza 2 mecánicamente y que contiene agujeros y colisos cuya geometría es la necesaria para cumplir las especificaciones de montaje y fijación de los elementos o dispositivos a disipar. -Piezas auxiliares: Tornillos de ensamblado entre las piezas (4) , junta tórica de sellado (10) ,

racores o conectores de entrada (5) y racores o conectores de salida (6) .

2. Disipador de refrigeración líquida según reivindicación 1 en el que la pieza (2) y la pieza (3) se fabrican de una única pieza que contiene todos los elementos de ambas piezas (7) , es decir, agujeros y colisos para el conexionado con el dispositivo a refrigerar.