-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlungsvorrichtung für ein elektronisches
Gerät,
das einfache und effiziente Kühlung
für ein
elektronisches Bauteil ermöglicht,
das an einem Kühlelement
und in einem Elektronikaufnahmeraum des elektronischen Geräts festgelegt
ist. Die Erfindung betrifft auch ein Kühlungsverfahren.
-
BESCHREIBUNG DES STANDES DER
TECHNIK
-
Eine
Lösung
ist bisher bekannt, bei der eine Kühlung in elektronischen Geräten derart
durchgeführt
wird, dass das elektronische Leistungsbauteil an einem Kühlelement
befestigt ist, durch das ein Luftstrom mittels eines Gebläses vorgesehen
ist. Die vom elektronischen Leistungsbauteil des Kühlelements
aufgenommene Wärmelast
wird durch das Kühlelement
auf die Luft übertragen,
die aus dem elektronischen Gerät
herausfließt.
Da das elektronische Gerät
auch mit einem Elektronikaufnahmeraum versehen ist, der andere Bauteile
enthält,
die einer Kühlung
bedürfen,
verwendet die bekannte Lösung ein
weiteres Gebläse
und der hierdurch erzeugte Luftfluss wird durch den Elektronikaufnahmeraum geführt, um
eine adäquate
Kühlung
im Elektronikaufnahmeraum zu erreichen.
-
Ein
Nachteil der oben genannten Lösung
ist, dass sie zwei Gebläse
benötigt,
um adäquate
Kühlung
sicher zu stellen. Ein weiterer Nachteil ist, dass Kaltluft, die
feucht sein kann, von der Außenseite
der Vorrichtung her zu dem Elektronikaufnahmeraum gebracht wird.
Das Einbringen einer solchen Luft in den Elektronikaufnahmeraum
erhöht
erheblich das Risiko von Korrosionen und das Risiko von Fehlfunktionen aufgrund
von Korrosion.
-
Lösungen sind
auch bisher bekannt, bei denen der gleiche Luftstrom, der durch
ein einzelnes Gebläse
geliefert wird, verwendet wird, ein Kühlelement zu kühlen, das
mit dem elektronischen Leistungsbauteil verbunden ist, sowie den
Elektronikaufnahmeraum. Die von der Geräteaußenseite her durch den Einlass
fließende
Luft wird zunächst
durch den Elektronikaufnahmeraum geführt und danach durch das Kühlelement
zum Auslass. Folglich wird die Notwendigkeit für zwei separate Gebläse vermieden.
Was jedoch als Problem verbleibt, ist nach wie vor die Tatsache,
dass die von der Geräteaußenseite her
einfließende
kalte Luft Korrosion in dem Elektronikaufnahmeraum verursachen kann.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das oben beschriebene
Problem zu lösen
und eine Kühlungslösung bereit
zu stellen, die im Gebrauch einfach ist und die Zuverlässigkeit
der Vorrichtung auf lange Sicht verbessert. Diese Aufgabe wird durch
eine Kühlungsvorrichtung
gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch
1 und ein Verfahren gemäß dem beigefügten unabhängigen Anspruch
6 gelöst.
-
Bei
der Erfindung wird ein Teil der Luft, die durch das Kühlelement
fließt,
abgetrennt und durch den Elektronikaufnahmeraum zirkuliert. Somit
wird die Führung
von kalter und möglicherweise
feuchter Luft zu dem Elektronikaufnahmeraum vermieden. Eine adäquate Kühlung im
Elektronikaufnahmeraum wird erreicht, indem Luft von dem Luftfluss
abgetrennt wird, der in Richtung Auslass von dem Kühlelement
fließt,
wobei die abgetrennte Luft im Durchschnitt kühler als diejenige Luft ist,
die durch das Kühlelement
fließt.
Die Temperatur des abgetrennten Luftflusses ist daher im Durchschnitt
niedriger als die Temperatur der Luft, die durch den Kühler fließt. Die Führung von
Luft zu dem Elektronikaufnahmeraum, die zu heiß ist, wird somit vermieden.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung erstreckt sich von dem Elektronikaufnahmeraum zu dem
Einlass der Vorrichtung ein Rückführkanal,
der verwendet wird, Luft zu dem Elektronikaufnahmeraum zu bringen.
Diese bevorzugte Ausführungsform
liefert den Vorteil, dass ein durch den Elektronikaufnahmeraum fließender Luftfluss
effizienter wird, da der geringere Druck, der am Einlass vorliegt,
einen Saugeffekt erzeugt, der den Luftfluss unterstützt.
-
Die
bevorzugten Ausführungsformen
der Kühlungsvorrichtung
und des Kühlverfahrens
gemäß der Erfindung
sind in den beigefügten
abhängigen Ansprüchen 2 bis
5 bzw. 7 bis 8 beschrieben.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Nachfolgend
wird die Erfindung näher
exemplarisch und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben,
in der:
-
1 und 2 und
eine erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeigen;
-
3 bis 5 eine
zweite bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung zeigen; und
-
6 bis 8 andere
Gestaltungen des vorderen Teils eines Rückführkanals zeigen.
-
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die 1 und 2 zeigen
eine erste bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. 1 zeigt ein Kühlelement 1. Es sei
in dem Beispielfall, der in den Figuren gezeigt ist, angenommen,
dass das Kühlelement
aus parallelen plattenartigen Kühlrippen gebildet
ist, zwischen denen Luft fließen
kann.
-
Ein
elektronisches Bauteil ist mit der Oberfläche des Kühlelements 1 verbunden,
wobei die Anzahl von elektronischen Bauteilen im in den 1 und 2 gezeigten
Fall zwei beträgt.
Die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärmelast wird somit über das
Kühlelement
dem Luftfluss übertragen,
der durch das Kühlelement
fließt.
In 1 bezeichnet Bezugszeichen 3 Bereiche
eines Strömungsbereichs
des Kühlelements,
welche von den elektronischen Bauteilen am weitesten entfernt liegen.
-
2 zeigt
das Kühlelement 1 von 1, wenn
es in einem elektronischen Gerät 4 angeordnet ist,
das beispielsweise ein Frequenzwandler sein kann. Aus Gründen der
Klarheit ist das elektronische Gerät in 2 ohne eine
obere Abdeckung gezeigt. Ein Gebläse 5 (das in der Praxis
gekapselt sein kann) saugt Luft von der Außenseite des Geräts 4 durch
einen Einlass 6 an. Der erzeugte Luftfluss tritt durch das
Kühlelement
zum Auslass 7, von wo er zur Außenseite des Geräts 4 abgegeben
wird. Das Kühlelement 1 und
die hierdurch fließende
Luft kühlen
somit die elektronischen Bauteile 2, die mit dem Kühlelement
verbunden sind.
-
Da
andere Bauteile, die Kühlung
benötigen, und
nicht nur die elektronischen Bauteile 2, ebenfalls in dem
Elektronikaufnahmeraum 8 des Geräts 4 liegen können, ist
in dem erfindungsgemäßen Gerät 4 ein
Rückführkanal 10 angeordnet,
der erlaubt, dass ein Teil des Luftflusses, der durch das Kühlelement 1 in
Richtung Auslass 7 fließt, zu dem Elektronikaufnahmeraum 8 geführt wird,
um diesen zu kühlen.
In dem in 2 gezeigten Fall ist ein Steuerelement 9 am
vorderen Teil des Rückführkanals
angeordnet, wobei das Steuerelement in dem Luftfluss liegt, der vom
Kühlelement 1 zum
Auslass 7 fließt.
Das Steuerelement ist an einem Ort angeordnet, wo die Luft, die vom
Kühlelement 1 in
Richtung Auslass 7 fließt, im Durchschnitt kälter als
die Luft ist, die vom Kühlelement
fließt.
In der Praxis fließt
solche Luft von den Bereichen 3 in 1.
-
Im
Fall von 2 bildet der Elektronikaufnahmeraum 8 selbst
einen Teil des Rückführkanals, mit
anderen Worten, die Umfangswände,
die den Raum begrenzen, durch den die Luft fließt, die zum Elektronikaufnahmeraum
geführt
wird. Die Hinterwand des Elektronikaufnahmeraums ist mit Öffnungen 11 versehen,
durch welche der zu dem Elektronikaufnahmeraum geführte Luftfluss
aus dem Elektronikaufnahmeraum abgegeben werden kann. Die Öffnungen 11 sind
bevorzugt so ausgebildet, dass sie die von dem Elektronikaufnahmeraum
abgegebene Luft zu dem Einlass 6 leiten. Zusätzlich ist
bevorzugt um das Gebläse
herum ein Gehäuse
angeordnet, wobei die Öffnungen 11 in
dieses Gehäuse
führen. Eine
derartige Lösung
erlaubt eine Verbesserung des Flusses durch den Elektronikaufnahmeraum,
da der niedrige Druck am Einlass einen Sog durch die Öffnungen 11 zu
dem Elektronikaufnahmeraum erzeugt.
-
Die 3 bis 5 zeigen
eine zweite bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. 3 zeigt eine auseinander gezogene
Darstellung. 4 zeigt eine Ansicht von hinten
und 5 zeigt eine Ansicht von vorne auf das elektronische
Gerät 4'. Die Ausführungsform
der 3 bis 5 entspricht weitestgehend der
Ausführungsform
der 1 und 2 und wird daher nachfolgend
hauptsächlich
anhand der Unterschiede zwischen den Ausführungsformen beschrieben.
-
In
der Ausführungsform
der 3 bis 5 sind elektronische Bauteile 2 an
zwei entgegengesetzten Seiten an dem Kühlelement befestigt. Die von
den elektronischen Bauteilen 2 erzeugte Wärmelast
kann somit durch das Kühlelement
dem Luftfluss übertragen
werden, der durch das Kühlelement
fließt. Aus
praktischen Gründen
wird bei dieser Ausführungsform
der Luftfluss, der dem Elektronikaufnahmeraum zugeführt wird
und der verwendet wird, die anderen Bauteile zu kühlen, die
in dem Elektronikaufnahmeraum liegen, von den oberen und unteren Rändern des
Kühlelements
entnommen (näher
in den 6 bis 8 gezeigt). Abdeckungen 12' und 13' der Vorrichtung
grenzen den Elektronikaufnahmeraum ein, wobei diese Abdeckungen
weiterhin innerhalb sich den Rückführkanal
begrenzen. Dem Elektronikaufnahme raum zugeführte Luft wird von dem Elektronikaufnahmeraum
durch die Öffnungen 11 in
die Nähe
des Einlasses eines Gebläses 5' abgegeben.
-
Die 6 bis 8 zeigen
alternative Ausgestaltungen des vorderen Teils des Rückführkanals. Die
in den 6 bis 8 gezeigten Lösungen können beispielsweise
in Verbindung mit der Ausführungsform
der 3 bis 5 verwendet werden.
-
Im
Fall gemäß 6 ist
ein Steuerelement 9',
das einen Teil des Strömungsbereichs
des Kühlelements
abdeckt, am unteren Rand mittels der Rahmen des elektronischen Geräts ausgebildet.
Das Steuerelement 9' trennt
somit einen Teil des Luftflusses, der vom Kühlelement fließt, ab und
leitet den abgetrennten Luftfluss zu dem Rückführkanal. Das Steuerelement 9' ist so angeordnet,
dass es an einem Ort liegt, wo Luft fließt, die im Durchschnitt kühler als
die Luft ist, die vom Kühlelement
fließt.
-
In 7 ist
ein Steuerelement 9'' von der oberen
Kante einer Platte ausgebildet, die nach unten in den Luftfluss
gebogen ist. Die Platte richtet einen Teil der Luft, die von dem
Kühlelement
fließt,
zu dem Rückführkanal.
Das Steuerelement 9'' ist so angeordnet,
dass es an einem Ort liegt, wo Luft fließt, die im Durchschnitt kühler als
Luft ist, die vom Kühlelement
fließt.
-
In
dem in 8 gezeigten Fall wird kein separates Steuerelement
verwendet. Im Gegensatz hierzu ist eine Öffnung 14, die den
vorderen Teil des Rückführkanals
bildet, an einem Ort angeordnet, wo Luft fließt, die im Durchschnitt kühler ist
als Luft, die vom Kühlelement
fließt.
Damit eine ausreichende Luftmenge in den Rückführkanal fließt, ist
es bevorzugt, wenn der Rückführkanal
bei dieser Ausführungsform
am Einlass endet, so dass eine Saugwirkung in dem Elektronikaufnahmeraum
erzeugt werden kann, wie voranstehend beschrieben.
-
Ausführungsformen
wurden oben unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben, bei denen das
Steuerelement, das verwendet wird, einen Teil des vom Kühler zum
Auslass fließenden
Luftflusses zu dem Rückführkanal
zu richten, in Relation zu dem Kühler
ist, der als separates Teil gebildet ist. Es ist jedoch im Rahmen
der Erfindung möglich,
dass das Steuerelement vollständig
oder teilweise aus einem Kühlelement
gebildet ist. Somit ist die Ausgestaltung des Kühlelements derart, dass Luft
von dem hierdurch tretenden Luftfluss von einem gewünschten Punkt
zu dem Rückführkanal
gerichtet wird.
-
Es
versteht sich, dass die Beschreibung und die zugehörigen Figuren
lediglich beabsichtigen, die vorliegende Erfindung darzustellen.
Verschiedene Änderungen
und Abwandlungen der Erfindung ergeben sich dem Fachmann auf diesem
Gebiet, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.