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HINTERGRUND ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ, welche mittels eines Austausches von Wärme mit einem Kühlmedium, welches durch eine Mehrzahl von Kühlbahnen strömt, zum Kühlen elektronischer Komponenten geeignet ist.
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Beschreibung des verwandten Stands der Technik:
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Herkömmlich ist zum Beispiel, wie in der japanischen offengelegten Patentpublikation Nr. 2012-038010 offenbart, eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer elektronischen Komponente bekannt, zum Beispiel einer wärmeerzeugenden Halbleitervorrichtung. Solch eine KühJvorrichtung umfasst ein Gehäuse und eine Mehrzahl von in dem Inneren des Gehäuses aufgenommenen Rippen. Die elektronische Komponente ist an einer unteren Fläche des Gehäuses an einer äußeren Seite davon angeordnet, ebenso wie die Rippen, welche in Kontakt mit der unteren Fläche in dem Inneren des Gehäuses angeordnet sind.
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Andererseits ist ein vorstehendes Element, welches zu dem Inneren vorsteht, an einer oberen Fläche des Gehäuses ausgebildet und ein Teil des zwischen den Rippen und der oberen Fläche strömenden Kühlmediums kollidiert mit dem vorstehenden Element und wird abgelenkt und gelangt zwischen die Rippen, wobei das in der Nähe der oberen Fläche strömende Kühlmedium mit einer geringen Temperatur zu der Seite der unteren Fläche des Gehäuses geführt wird, an welcher die elektronische Komponente montiert ist, um die Kühleffizienz davon zu erhöhen.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Jedoch erhöht sich in der zuvor beschriebenen Kühlvorrichtung ein Strömungswiderstand aufgrund der Kollision des Kühlmediums mit dem vorstehenden Element und damit zusammenhängend kann, da nur ein Teil des Kühlmediums im Inneren des Gehäuse veranlasst werden kann, zu der Seite der Rippen zu strömen, die Effizienz einer Kühlung der elektronischen Komponente nicht hinreichend erhöht werden.
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Ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ bereitzustellen, welche für eine weitere Verbesserung einer Kühleffizienz geeignet ist, während ein Strömungswiderstand des Kühlmediums niedrig gehalten wird.
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Die vorliegende Erfindung ist durch eine Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ gekennzeichnet, welche dazu eingerichtet ist, eine an einem Gehäuse angeordnete und mit einer Erzeugung von Wärme assoziierte elektronische Komponente mittels eines Austauschs von Wärme mit einem Kühlmedium zu kühlen, welche das Gehäuse mit einem Zufuhranschluss, zu welchem das Kühlmedium zugeführt wird, und mit einem Abfuhranschluss, von welchem das Kühlmedium abgeführt wird, und Rippen umfasst, welche im Inneren des Gehäuses aufgenommen sind, wobei das Gehäuse umfasst:
- einen ersten Wandteil, an welchem die elektronische Komponente montiert ist; und
- einen zweiten Wandteil, welcher zu dem ersten Wandteil weist, wobei die Rippen dazwischen eingefügt sind; und
- an einer zu den Rippen weisenden Fläche an dem zweiten Wandteil ein vertiefter Abschnitt ausgebildet ist, welcher in einer von den Rippen wegweisenden Richtung vertieft ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind an dem die Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ bildenden Gehäuse mit einer Erzeugung von Wärme assoziierte elektronische Komponenten an dem ersten Wandteil des Gehäuses montiert. Der zweite Wandteil ist derart ausgebildet, um zu dem ersten Wandteil zu weisen, wobei die im Inneren des Gehäuses aufgenommenen Rippen dazwischen eingefügt sind und der vertiefte Abschnitt, welcher in einer von den Rippen wegweisenden Richtung vertieft ist, in dem zweiten Wandteil in einer zu den Rippen weisenden Fläche davon ausgebildet ist.
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Dementsprechend, wenn das Kühlmedium, welches durch den Zufuhranschluss dem Gehäuse zugeführt wird, zu dem Abfuhranschluss an einer stromabwärtigen Seite entlang der Rippen strömt, strömt ein Teil des Kühlmediums in den vertieften Abschnitt und strömt derart, dass er wieder in die Strömungsbahn zurückkehrt. Somit kann der Kälteträger veranlasst werden, in einer umgekehrten Weise zu strömen und dadurch eine Konvektion von der Seite des zweiten Wandteils zu der Seite des ersten Wandteils im Inneren des Gehäuses zu erzeugen.
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Infolgedessen können das Kühlmedium an der Seite des ersten Wandteils, welches mittels eines Austauschs von Wärme mit den elektronischen Komponenten aufgeheizt wird, und das Kühlmedium, welches an der Seite des zweiten Wandteils gekühlt wird, geeignet miteinander vermischt werden, und ist es mittels eines Verringerns der Temperatur des Kühlmediums an der Seite des ersten Wandteils möglich, die Effizienz einer Kühlung der elektronischen Komponenten zu verbessern.
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Die zuvor genannten sowie andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gebracht werden, in welchen bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mittels eines illustrativen Beispiels gezeigt sind.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Gesamtquerschnittsansicht einer Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht der in 1 gezeigten Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ;
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche die Umgebung eines Bodenwandteils eines zweiten Gehäuses in der Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ von 1 zeigt;
- 4 ist eine Gesamtdraufsicht des zweiten Gehäuses in der in 1 gezeigten Kühlvorrichtung vom flüssigkeitsgekühlten Typ;
- 5A ist eine Gesamtdraufsicht des zweiten Gehäuses, welches Schlitze darin aufweist, gemäß einer ersten Modifikation; und
- 5B ist eine Gesamtdraufsicht des zweiten Gehäuses, welches Schlitze darin aufweist, gemäß einer zweiten Modifikation.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Wie in 1 bis 3 gezeigt, umfasst eine Kühlvorrichtung 10 vom flüssigkeitsgekühlten Typ ein erstes und ein zweites Gehäuse (Gehäuse) 12, 14, welche vertikal getrennt sein können, eine Abdeckplatte 16, welche einen Abschnitt des zweiten Gehäuses 14 abdeckt, und Rippen 18, welche in dem Inneren des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14 aufgenommen sind.
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Das erste und das zweite Gehäuse 12, 14 sind im Wesentlichen in der gleichen Gestalt aus einem metallischen Material ausgebildet. Das erste Gehäuse 12 ist gebildet aus einem flachen oberen Wandteil (erster Wandteil) 20 und einem ersten Seitenwandteil 22, welcher an einem äußeren Rand des oberen Wandteils 20 aufgerichtet ist, sowie aus Halbleitern oder dergleichen hergestellten elektronischen Komponenten E, welche zu kühlen sind und an der oberen Fläche des oberen Wandteils 20 montiert sind. Hinsichtlich der elektronischen Komponenten E sind zum Beispiel zwei elektronische Komponenten E entlang einer Längsrichtung (in der Richtung von Pfeilen A1, A2) des ersten Gehäuses 12 montiert.
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Wie in 1 bis 4 gezeigt, ist das zweite Gehäuse 14 aus einem flachen Bodenwandteil (zweitem Wandteil) 24 und einem zweiten Seitenwandteil 26 gebildet, welcher an einem äußeren Randabschnitt des Bodenwandteils 24 aufgerichtet ist. Zudem ist der Bodenwandteil 24 im Wesentlichen in der gleichen Gestalt wie der obere Wandteil 20 des ersten Gehäuses 12 ausgebildet und sind zusammen damit in einem Zustand, in welchem ein Ende des zweiten Seitenwandteils 26 in Kontakt mit einem Ende des ersten Seitenwandteils 22 an dem ersten Gehäuse 12 platziert ist, die Enden beispielsweise mittels Löten oder dergleichen miteinander verbunden.
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Folglich sind der obere Wandteil 20 und der Bodenwandteil 24 im Wesentlichen parallel zueinander und dient ein Raum, welcher im Inneren des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14 ausgebildet ist, als ein Strömungsweg 28, durch welchen das Kühlmedium strömt.
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Ferner öffnet sich ein Zufuhranschluss 30, zu welchem das Kühlmedium zugeführt wird, bzw. ein Abfuhranschluss 32, von welchem das Kühlmedium abgeführt wird, in dem Bodenwandteil 24 an einem Endabschnitt bzw. an einem anderen Endabschnitt entlang der Längsrichtung (der Richtung von Pfeilen A1, A2) davon und sind Rohre 34a, 34b zum Zuführen und Abführen des Kühlmediums entsprechend im Wesentlichen lotrecht in Bezug auf den Bodenwandteil 24 verbunden. Genauer gesagt, strömt das Kühlmedium in der Längsrichtung (in der Richtung des Pfeils A1 in 1) in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 12, 14 von dem Zufuhranschluss 30 zu dem Abfuhranschluss 32.
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Des Weiteren sind Schlitze 36 derart in dem Bodenwandteil 24 ausgebildet, dass sie sich in einer Breitenrichtung (der Richtung des Pfeils B in 2 und 4) senkrecht zu der Längsrichtung (der Richtung des Pfeils A1) erstrecken, was die Richtung ist, in welcher das Kühlmedium strömt. Die Schlitze 36 sind zum Beispiel mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet, welche den Bodenwandteil 24 durchdringen, und sind in einer Mehrzahl derart angeordnet, dass sie mit gleichem Abstand voneinander entlang der Längsrichtung (der Richtung der Pfeile A1, A2) beabstandet sind. Die Schlitze 36 sind in einer Form einer geraden Linie ausgebildet, welche sich von der Umgebung eines zweiten Seitenwandteils 26 zu einem anderen zweiten Seitenwandteil 26 entlang der Breitenrichtung des zweiten Gehäuses 14 erstreckt.
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Die Abdeckplatte 16 ist von unten in Anlage mit dem Bodenwandteil 24 des zweiten Gehäuses 14 angeordnet, um dadurch einen Zustand herbeizuführen, in welchem die Mehrzahl von Schlitzen 36 alle abgedeckt sind. Zudem ist die Abdeckplatte 16 in Bezug auf den Bodenwandteil 24 des zweiten Gehäuses 14 beispielsweise mittels Lötens derart fixiert, dass die Schlitze 36 in einem Zustand platziert sind, in welchem keine Kommunikation mit dem Äußeren des zweiten Gehäuses 14 erfolgt.
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Die Rippen 18 sind zum Beispiel mittels eines Biegens einer dünnen Platte aus einem Aluminiummaterial oder dergleichen gebogen, um eine im Querschnitt wellenförmige Form aufzuweisen, wobei die Rippen 18 derart angeordnet sind, dass sie den oberen Wandteil 20 des ersten Gehäuses 12 und den Bodenwandteil 24 des zweiten Gehäuses 14 entlang der Breitenrichtung des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14 abwechselnd kontaktieren, wobei sie ebenso ausgebildet sind, um sich entlang der Längsrichtung (der Richtung von Pfeilen A1, A2) des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14 mit einer im Querschnitt wellenförmigen Form zu erstrecken. Zudem strömt das Kühlmedium in der Strömungsbahn 28 in der Längsrichtung (der Richtung von Pfeil A1) entlang der Mehrzahl von Rippen 18 in dem Inneren des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14.
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Die Kühlvorrichtung 10 vom flüssigkeitsgekühlten Typ gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen in der zuvor beschriebenen Weise aufgebaut. Im Folgenden sollen Betriebsweisen und Effekte der Kühlvorrichtung 10 vom flüssigkeitsgekühlten Typ beschrieben werden.
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Zunächst wird das Kühlmedium von einem nicht dargestellten Kühlmediumzufuhrmittel durch ein Rohr 34a dem Zufuhranschluss 30 zugeführt und strömt in der Strömungsbahn 28 entlang der Mehrzahl von Rippen 18 zu einer stromabwärtigen Seite des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14. Zudem strömt, wie in 1 gezeigt, das Kühlmedium in einer geraden Linie entlang der Mehrzahl von Rippen 18 zu der Seite des Abfuhranschlusses 32 (in der Richtung des Pfeils A1) und gleichzeitig damit, wie in 3 gezeigt, strömen Teile des Kühlmediums in die Schlitze 36, welche nach unten in der Richtung der Schwerkraft (in der Richtung des Pfeils D) vertieft sind, und strömt aus den Schlitzen 36 in einer nach oben gerichteten Richtung (der Richtung des Pfeils C) in einer umgekehrten Strömungsrichtung wieder heraus, wodurch eine Konvektion erzeugt wird.
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Das in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 12, 14 strömende Kühlmedium und die durch die elektronischen Komponenten E erzeugte Wärme werden einem Austausch von Wärme mittels der Rippen 18 und dem oberen Wandteil 20 des ersten Gehäuses 12 unterzogen, mit welchem die Rippen 18 in Kontakt sind, und die elektronischen Komponenten E werden gekühlt, während gleichzeitig das Kühlmedium erwärmt wird.
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Genauer gesagt werden aufgrund der Schlitze 36 mittels eines Ablenkens des Kühlmediums, welches in der Umgebung des Bodenwandteils 24 des zweiten Gehäuses 14 in einer nach oben gerichteten Richtung (in der Richtung des Pfeils C) strömt, das Kühlmedium an der Seite des ersten Gehäuses 12, welches mittels der elektronischen Komponenten E erwärmt wird, und das Kühlmedium an der Seite des zweiten Gehäuses 14, welches zu einer relativ kühleren Temperatur gekühlt wird, geeignet vermischt, um somit die Temperatur des Kühlmediums an der Seite des ersten Gehäuses 12 zu kühlen, und die elektronischen Komponenten E effektiv zu kühlen.
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Schließlich strömt das dem Austausch von Wärme unterzogene Kühlmedium zu dem Abfuhranschluss 32 an der stromabwärtigen Seite entlang der Rippen 18 und wird von dem Abfuhranschluss 32 in das Rohr 34b abgeführt. Zudem wird das Kühlmedium erneut außerhalb des ersten und des zweiten Gehäuses 12 und 14 gekühlt und wird, nachdem es erneut gekühlt worden ist, dem Zufuhranschluss 30 von dem Kühlmediumzufuhrmittel zugeführt und rezirkuliert.
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In der vorangehenden Weise gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in dem ersten und dem zweiten Gehäuse 12, 14, welche die Kühlvorrichtung 10 vom flüssigkeitsgekühlten Typ bilden, die Mehrzahl von Schlitzen 36 in dem Bodenwandteil 24 des zweiten Gehäuses 14 in einer den Rippen 18 zugewandten Relation ausgebildet und sind die Schlitze 36 in Bezug auf den Bodenwandteil 24 vertieft und erstrecken sich derart, dass sie im Wesentlichen lotrecht zu der Richtung sind, in welcher das Kühlmedium strömt (in der Richtung des Pfeils A1). Dementsprechend strömt ein Teil des Kühlmediums, welcher zu der stromabwärtigen Seite (der Richtung des Pfeils A1) durch die Strömungsbahn 28 des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14 strömt, in die Schlitze 36 und strömt derart, dass er wieder in die Strömungsbahn 28 zurückkehrt. Somit kann das Kühlmedium in einer nach oben gerichteten Richtung (der Richtung des Pfeils C) abgelenkt werden und veranlasst werden, in einer umgekehrten Richtung zu strömen, wodurch eine Konvektion im Inneren der Strömungsbahn 28 erzeugt wird.
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Infolgedessen kann das Kühlmedium an der Seite des ersten Gehäuses 12, welches mittels Austausch von Wärme mit den Schaltungskomponenten E erwärmt wird, und das Kühlmedium, welches an der Seite des zweiten Gehäuses 14 gekühlt wird, geeignet miteinander vermischt werden, wobei das Kühlmedium an der Seite des ersten Gehäuses 12 geeignet gekühlt wird und mittels eines Kühlens der an dem ersten Gehäuse 12 montierten elektronischen Komponenten E kann die Effizienz einer Kühlung der elektronischen Komponenten E verbessert werden.
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Ferner wird, da die Mehrzahl von Schlitzen 36 nicht nach außen in die Strömungsbahn 28 vorsteht, durch welche das Kühlmedium in Inneren des ersten und des zweiten Gehäuses 12, 14 strömt, im Vergleich zu der Kühlvorrichtung der herkömmlichen Art, in welcher ein vorstehendes Element zu dem Inneren von einer oberen Fläche des Gehäuses vorsteht, eine Erhöhung eines Strömungswiderstands des Kühlmediums niedrig gehalten werden, und kann das Kühlmedium in eine sanfte Strömung versetzt werden.
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Des Weiteren ist mittels eines Bereitstellens der Mehrzahl von Schlitzen 36 entlang der Strömungsrichtung des Kühlmediums das Kühlmedium kontinuierlich in einer nach unten weisenden Richtung (in Richtung des Pfeils C) entlang der Strömungsrichtung des Kühlmediums abgelenkt, wodurch es möglich ist, eine Konvektion im Inneren der Strömungsbahn 28 zu erzeugen.
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Ferner kann weiteren mittels der sich in einer geraden Linienform entlang der Breitenrichtung (der Richtung des Pfeils B) des zweiten Gehäuses 14 erstreckenden Schlitze 36 das Kühlmedium auch veranlasst werden, sich hin und her in der Breitenrichtung (der Richtung des Pfeils B) durch die Schlitze 36 zu bewegen. Infolgedessen können mittels eines geeigneten Vermischens des Kühlmediums in der Mitte in der Breitenrichtung, wo die elektronischen Komponenten E montiert sind, und des Kühlmediums an den Außenseiten in der Breitenrichtung (in der Richtung des Pfeils B) die elektronischen Komponenten E mittels eines Kühlmediums mit einer geringeren Temperatur gekühlt werden, und ist es möglich, die Kühleffizienz ferner zu verbessern.
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Weiterhin kann ferner, wie in 4 gezeigt, mittels eines Verteilens der Mehrzahl von Schlitzen 36 mit gleichem Abstand entlang der Richtung (der Richtung des Pfeils A1), in welcher das Kühlmedium strömt, das Kühlmedium einer Konvektion unterzogen werden und gleichmäßig entlang der Strömungsrichtung vermischt werden.
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Des Weiteren sind, wie in dem in 5A gezeigten zweiten Gehäuse 52 der Kühlvorrichtung 50 vom flüssigkeitsgekühlten Typ die Schlitze (vertiefte Abschnitte) 54 mit nicht gleichen Abständen in einer Weise derart angeordnet, dass der Abstand zwischen den Schlitzen 54 zu der stromabwärtigen Seite entlang der Strömungsrichtung schmäler wird. Dementsprechend kann das Kühlmedium an der stromabwärtigen Seite (in der Richtung des Pfeils A1), dessen Temperatur im Zusammenhang mit derjenigen an der stromabwärtigen Seite (in der Richtung des Pfeils A2) aufgrund eines Austauschs von Wärme mit den elektronischen Komponenten E ansteigt, aktiv einer Konvektion unterzogen werden und vermischt werden, und es ist möglich, die Effizienz einer Kühlung der an der stromabwärtigen Seite angeordneten elektronischen Komponente E zu erhöhen.
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Andererseits sind die Schlitze nicht auf einen Fall eines Erstreckens in einer geraden Linienform entlang der Breitenrichtung (der Richtung des Pfeils B) des zweiten Gehäuses 14 beschränkt. Zum Beispiel können, wie in dem in 5B gezeigten zweiten Gehäuse 62 der Kühlvorrichtung 60 vom flüssigkeitsgekühlten Typ, Schlitze 64 bereitgestellt sein, welche im Querschnitt V-förmig sind und welche mit einem vorbestimmten Winkel derart geneigt sind, dass sie sich in der Breitenrichtung (in der Richtung des Pfeils B) zu der stromabwärtigen Seite (in der Richtung des Pfeils A1) von der Mitte in der Breitenrichtung nach außen ausdehnen.
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In Übereinstimmung mit diesem Merkmal kann mittels einer Verwendung der Strömung von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite das Kühlmedium, welches in die Schlitze 64 geströmt ist, veranlasst werden, von der Mitte in der Breitenrichtung der Schlitze 64 zu den Außenseiten in der Breitenrichtung zu strömen, und demzufolge kann das Kühlmedium in der Mitte in der Breitenrichtung, welches mittels eines Austauschs von Wärme mit den elektronischen Komponenten erwärmt ist, veranlasst werden, zu den Außenseiten in der Breitenrichtung (in der Richtung des Pfeils B) zu strömen und vermischt zu werden, sowie ein Kühlen mit dem Kühlmedium an den Außenseiten in der Breitenrichtung zu erfahren. Infolgedessen kann mittels eines Kühlens der elektronischen Komponenten E mit dem Kühlmedium, welches mit dem Kühlmedium an den Außenseiten vermischt ist und dessen Temperatur dadurch verringert ist, die Kühleffizienz erhöht werden.
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Eine Kühlvorrichtung (10) vom flüssigkeitsgekühlten Typ umfasst ein erstes und ein zweites Gehäuse (12, 14), welche in einer vertikalen Richtung geteilt sein können. An einem Bodenwandteil (24) des zweiten Gehäuses (14), welcher zu darin aufgenommenen Rippen (18) weist, ist eine Mehrzahl von Schlitzen (36) ausgebildet, welche in einer von den Rippen (18) wegweisenden Richtung vertieft sind. Die Schlitze (36) erstrecken sich in einer geraden Linie entlang einer Breitenrichtung des zweiten Gehäuses (14) im Wesentlichen lotrecht zu einer Richtung, in welcher ein Kühlmedium strömt, und sind in einer Mehrzahl angeordnet, wobei sie mit gleichem Abstand entlang der Strömungsrichtung getrennt sind.
