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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät,
die beispielsweise in Steuerungseinheiten, wie beispielsweise Invertern,
verwendet wird.
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Stand der Technik
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3 und 4 zeigen eine typische herkömmliche
Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät.
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In diesen Zeichnungen kennzeichnet
das Bezugszeichen 21 eine Wärmesenke einer Steuerungseinheit
(nicht gezeigt), wie beispielsweise eines Inverters. Die Wärmesenke 21 weist
einen torförmigen
Rahmen 24 auf, der einen flachen Bereich 22 mit jeweils
auf beiden Seiten des flachen Bereichs 22 angeordneten
Seitenbereichen 23 und Lamellen 25 umfaßt. Der
Rahmen 24 der Wärmesenke 21 ist
mit einer elektronischen Vorrichtung (nicht gezeigt) ausgestattet
und thermisch mit einem Heizelement verbunden. Ein Kühlungslüfter 26 ist
an den Rahmen 24 der Wärmesenke 21 montierbar
und eine Lüfterabdeckung 27 ist
an den Kühlungslüfter 26 montierbar,
um die Vorderseite des Kühlungslüfters 26 mit
einem Gitterbereich 28 der Lüfterabdeckung 27 abzudecken. Der
Kühlungslüfter 26 und
die Lüfterabdeckung 27 sind
mit Durchgangsöffnungen 29 und 30 ausgebildet,
die jeweils an entsprechenden Positionen vorgesehen sind. Eine lange
Klemmschraube 31 ist jeweils durch diese Durchgangsöffnungen 29 und 30 durchgeführt und
dann in eine entsprechende Gewindebohrung (nicht gezeigt) eingeschraubt,
die im Rahmen 24 der Wärmesenke 21 ausgebildet
ist, um den Kühlungslüfter 26 und
die Lüfterabdeckung 27 an
der Wärmesenke 21 zu
befestigen.
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Die oben genannte Konstruktion wird
in der folgenden Weise gekühlt.
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Ein kühlender Luftstrom, der durch
Betreiben des Kühlungslüfters 26 erzeugt
wird, wird ins Innere des Rahmens der Wärmesenke 21 gerichtet.
Die Kühlluft
wird zwischen Lamellen 25 der Wärmesenke 21 hindurchgeführt und
zur Außenseite
der Kontrolleinheit und anderen abgeleitet. Wenn die Kühlluft zwischen
den Lamellen 25 hindurch geführt wird, findet ein Wärmeaustausch
zwischen den Lamellen 25 und der Kühlluft statt, so daß die Temperatur
der Wärmesenke 21,
die Wärme
von der elektronischen Vorrichtung und anderen (nicht gezeigt) absorbiert, abfällt. Somit
wird das elektrische Gerät,
einschließlich
der Kontrolleinheit, gekühlt.
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Jedoch wurden bei der herkömmlichen
Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
die folgenden Probleme festgestellt.
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(1) Ineffizienz bei der Verwendung
der Kühlluft
aufgrund der Umgehung der Kühlluft
durch einen Seitenraum des Kühlungslüfters 26.
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Wie in 4(a) gezeigt
ist, kollidiert, wenn die durch den Kühlungslüfter 26 erzeugte Kühlluft zwischen
den Lamellen 25 der Wärmesenke 21 strömt, ein
Teil der Kühlluft
mit dem vorderen Ende der Lamellen 25 der Wärmesenke 21,
so daß im Kühlluftstrom
eine Turbulenz verursacht wird.
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Zusätzlich besteht zwischen dem
Kühlungslüfter 26 und
der Wärmesenke 21 ein
Spalt, der über die
gesamte Oberfläche
des Kühlungslüfters 26 in der
Richtung seiner Breite an ungefähr
derselben Position in der Längsrichtung
des Kühlungslüfters 26 ausgebildet
ist. Somit liefert die turbulente Kühlluft kinetische Energie in
der Richtung der Breite des Kühlungslüfters 26 und
diese kann leicht aus dem Spalt zwischen dem Kühlungslüfter 26 und den Lamellen 25 durch
einen Seitenraum des Kühlungslüfters 26 austreten.
Dann wird, wie durch den Pfeil in 4(a) gezeigt
ist, die Richtung der aus dem Spalt austretenden Kühlluft in
ein Einlaßtor
des Kühlungslüfters 26 umgekehrt,
was zu einer ineffizienten Verwendung der Kühlluft führt.
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(2) Ineffizienz beim Kühlen aufgrund
eines hohen Luftwiderstandes im Gitterbereich 28 der Lüfterabdeckung 27.
Im Gitterbereich 28 treten unerwünschte Lüftungsgeräusche auf.
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Wie in 4(b) gezeigt
ist, wird der erzeugte Kühlluftstrom
mit einer Neigung zur Drehrichtung des Kühlungslüfters 26 im Verhältnis zur
Drehachse des Kühlungslüfters 26 gerichtet.
Somit tritt, wenn die Kühlluft
in Richtung des Kühlungslüfters 26 gesaugt wird,
die Kühlluft
schräg
durch den Gitterbereich 28 der Lüfterabdeckung 27 hindurch,
so daß der
Luftwiderstand des Gitterbereichs 28 erhöht und die
wesentliche Fläche
des Luftstroms des Gitterbreichs 28 verringert ist, woraus
eine niedrigere Wirksamkeit beim Kühlen resultiert. Desweiteren
ragen alle Ecken des Gitterbereichs 28 in den Weg der Kühlluft,
so daß die
Ecke eine Luftturbulenz erzeugt, wodurch ein unerwünschtes
Lüftungsgeräusch erzeugt
wird.
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(3) Niedrige Wirksamkeit und schwierige Montage
aufgrund der Befestigungsstruktur mit der der Kühlungslüfter 26 und die Lüfterabdeckung 27 gemeinsam
an der Wärmesenke 21 durch
die Klemmschraube 31 befestigt sind.
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Wie in 3 gezeigt
ist, sind der Kühlungslüfter 26 und
die Lüfterabdeckung 27 gemeinsam durch
die lange Klemmschraube 31 an die Wärmesenke 21 geklemmt
und befestigt. Somit ist es erforderlich, die Positionierung der
individuellen Teile und das Anbringen der Klemmschraube 31 gleichzeitig durchzuführen, woraus
eine niedrige Effizienz und eine schwierige Montage folgen.
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Als ein Ergebnis wird durch den Aufwand, der
für periodische
Wartungsüberprüfungen und
Ersatz für
den Kühlungslüfter 26 notwendig
ist, die Betriebseffizienz verschlechtert.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät bereitzustellen,
das eine hervorragende Kühlwirkung aufweist,
wenig Lärm
verursacht und einfach mit einem Kühlungslüfter und einer Lüfterabdeckung
zusammengebaut werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
eine Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
gemäß Anspruch
1. Anspruch 2 betrifft eine bevorzugte Ausführungsform der in Anspruch
1 definierten Kühlvorrichtung.
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Durch eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
wird Kühlluft
zur Wärmesenke
durch den verdeckten Bereich der Lüfterabdeckung geführt, um
einen reibungslosen Kühlluftstrom
zu erzeugen, so daß die
Kühlwirkung
verstärkt
werden kann. Desweiteren können
der Lüfter
und die Lüfterabdeckung
sowie die Lüfterabdeckung
und die Wärmesenke
aneinander durch Eingreifende Abschnitte, die in der Lüfterabdeckung
in einschnappender Weise vorgesehen sind, befestigt werden, so daß der Kühlungslüfter und
die Lüfterabdeckung
einfach zusammengebaut, oder an die Wärmesenke montiert und einfach
zerlegt oder von der Wärmesenke
abmontiert werden können.
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Gemäß Aspekten der Erfindung ergeben sich
die folgenden Effekte.
- (1) Die Lüfterabdeckung
wird mit einer Seitenplatte versehen, die den verdeckten Bereich
umfasst. Der verdeckte Bereich kann so angepaßt sein, daß er sich über den Kühlungslüfter hinaus erstreckt und an
einer weiter innen gelegenen Seite der Wärmesenke als der Position des
vorderen Endes der Lamellen der Wärmesenke liegt, so daß eine Umgehung
durch die Kühlluft
verhindert werden kann. Somit wird der durch den Kühlungslüfter erzeugte
Kühlluftstrom
vollkommen und reibungslos zur Wärmesenke
geführt,
so daß die Kühlwirkung
beträchtlich
verbessert werden kann.
- (2) Die Lüfterabdeckung
ist mit einer Seitenplatte versehen, die den Vorsprungshaltebereich
umfaßt.
Die Seitenplatte und der Vorsprungshaltebereich können so
angepaßt
sein, daß sie
ausreichend lang sind, um dem eingreifenden Vorsprung, der im Vorsprungshaltebereich
vorgesehen ist, eine Elastizität
zu verleihen, so daß der Vorsprungshaltebereich
mit einer geringen Kraft verlagert werden kann und der eingreifende
Vorsprung zur Montage und Demontage einfach gehandhabt werden kann.
- (3) Jede Seitenoberfläche
des Gitterbereichs der Lüfterabdeckung,
der in der Umfangsrichtung des Gitterbereichs angeordnet ist, kann
längs der Richtung
des Kühlluftstromes
abgeschrägt
sein, so daß der
Luftwiderstand oder aerodynamische Zug des Gitterbereichs reduziert
werden kann und die wesentliche Fläche des Luftstroms des Gitterbereichs
ebenfalls vergrößert sein
kann, woraus eine erhöhte
Kühlwirkung
resultiert. Desweiteren können
alle Abschnitte, die zum Kühlluftstrom
vorragen, vermieden werden, so daß keine Turbulenzen erzeugt
werden und das Lüftungsgeräusch dadurch
reduziert werden kann.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die eine Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 zeigt
die Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in welcher 2(a) eine horizontale Querschnittsansicht
des wesentlichen Teils derselben ist und 2(b) eine vergrößerte Ansicht des in 2(a) gezeigten Bereichs
A ist;
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3 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die eine herkömmliche
Kühlvorrichtung
für ein elektrisches
Gerät zeigt;
und
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4 zeigt
die herkömmliche
Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät,
in welcher 4(a) eine
horizontale Querschnittsansicht des wesentlichen Teils derselben
ist und 4(b) eine vergrößerte Ansicht
des in 4(a) gezeigten
Bereiches B ist.
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Beste Art der Ausführung der
Erfindung
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird im folgenden eine Ausführung der
vorliegenden Erfindung beschrieben.
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1 ist
eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 zeigt
die Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
gemäß der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in welcher 2(a) eine horizontale
Querschnittsansicht des wesentlichen Teils derselben ist und 2(b) eine vergrößerte Ansicht
des in 2(a) gezeigten
Bereiches A ist.
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In diesen Zeichnungen bezeichnet
das Bezugszeichen 1 eine Wärmesenke einer Steuerungseinheit
(nicht gezeigt), wie beispielsweise eines Inverters. Die Wärmesenke 1 umfaßt einen
bogen- bzw. torförmigen
Rahmen 4, der einen flachen Bereich 2, Seitenbereiche 3,
die jeweils an beiden Seiten des flachen Bereichs 2 angeordnet
sind und Lamellen 5 umfaßt. Eine Befestigungsöffnung 6 für eine Lüfterabdeckung
ist jeweils in beiden Seitenbereichen 3 ausgebildet. Der
Rahmen 4 der Wärmesenke 1 ist
mit einer elektronischen Vorrichtung (nicht gezeigt) ausgestattet
und thermisch mit einem Heizelement verbunden. Ein Kühlungslüfter 7 ist
an den Rahmen 4 der Wärmesenke 1 montierbar
und weist eine Eingriffsnut 8 in jedem Seitenbereich des
Kühlungslüfters 7 auf.
Eine Lüfterabdeckung 27 ist
an den Kühlungslüfter 7 montierbar,
um die Vorderseite des Kühlungslüfters 7 abzudecken.
Die Lüfterabdeckung 9 umfaßt einen
Lüfterabdeckungskörper 10 und
Seitenplatten 11, die sich jeweils auf beiden Seiten des Lüf terabdeckungskörpers 10 befinden,
und die Lüfterabdeckung 9 weist
eine torförmige
Form auf. Der Lüfterabdeckungskörper 10 ist
mit einem Gitterbereich 12 ausgebildet, um zu ermöglichen,
daß Kühlluft durch
diesen hindurch tritt. Die innere Oberfläche jeder Seitenplatte 11 ist
mit einem Lüftermontage-/Eingriffsvorsprung 13 versehen,
um den Kühlungslüfter 7 in
andrückender
Weise festzuklemmen und in eingreifender Weise festzuhalten. Die äußere Oberfläche jeder
Seitenplatte 11 ist ebenfalls mit einem Vorsprungshaltebereich 15 mit
einem Eingriffsvorsprung 14 versehen, um die Lüfterabdeckung 9 an der
Wärmesenke 1 zu
befestigen. Der Vorsprungshaltebereich 15 ist elastisch
bzw. flexibel und umfaßt am
vorderen Ende des Vorsprungshaltebereichs 15 eine Taste 16,
um den Eingriff zwischen der Lüfterabdeckung 9 und
der Wärmesenke 1 zu
lösen.
Die Seitenplatten 11 umfassen einen Abdeckbereich 17 an ihrem
hinteren Endabschnitt. Wenn der Kühlungslüfter 7 an die Lüfterabdeckung 9 angebracht
oder montiert wurde, hat der Abdeckbereich 17 eine größere Länge als
der Kühlungslüfter 7.
Das Bezugszeichen 18 kennzeichnet entsprechende Montageschrauben.
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Bei der Kühlvorrichtung mit dem obigen
Aufbau sind der Kühlungslüfter 7 und
die Lüfterabdeckung 9 an
der Wärmesenke 1 in
der folgenden Weise angebracht.
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Erstens wird der Kühlungslüfter 7 zwischen die
Seitenplatten 11 eingepaßt, indem beide Seitenplatten
der Lüfterabdeckung 9 nach
außen
erweitert werden und der Kühlungslüfter 7 dann
an die Lüfterabdeckung 9 montiert
wird, indem jeder der Lüftermontage-/Eingriffsvorsprünge 13 der
Seitenplatten 11 mit der entsprechenden Eingriffsnut 8 des
Kühlungslüfters 7 in
einschnappender Weise in Eingriff gebracht werden.
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Dann wird die an den Kühlungslüfter 7 montierte
Lüfterabdeckung 9 des
weiteren an die Wärmesenke 1 in
derselben einschnappenden Weise montiert. Dies wird dadurch erreicht,
daß die
Seitenplatten 11 der Lüfterabdeckung 9 zwischen
beide Seitenbereiche 3 der Wärmesenke 1 eingefügt werden
und jeder Eingriffsvorsprung 14 der Seitenplatten 11 mit der
entsprechenden Befestigungsöffnung 6 für die Lüfterabdeckung
in Eingriff gebracht wird, die in den Seitenbereichen 3 der
Wärmesenke 1 ausgebildet sind.
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Zur Wartung und zum Ersatz, wird
der Kühlungslüfter 7 von
der Wärmesenke 1 in
der folgenden Weise abmontiert.
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Erstens wird die Taste 16 nach
innen gedrückt,
um den Vorsprungshaltebereich 15 nach innen zu verlagern.
Dies läßt es zu,
daß jeder
Eingriffsvorsprung 14 nach innen bewegt wird und von der entsprechenden
Befestigungsöffnung 6 der
Lüfterabdeckung
getrennt wird. So wird die Lüfterabdeckung 9 von
der Wärmesenke 1 abmontiert,
die immer noch am Kühlungslüfter 7 montiert
ist.
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Dann werden die Seitenabschnitte
der Lüfterabdeckung 3 jeweils
nach außen
geöffnet,
um die Lüftermontage-/Eingriffsvorsprünge 13 nach
außen zu
bewegen, so daß der
Eingriff zwischen jedem Lüftermontage-/Eingriffsvorsprung 13 und
der entsprechenden Eingriffsnut 8 des Kühlungslüfters 7 gelöst wird.
Dies ermöglicht,
daß der
Kühlungslüfter 7 von der
Lüfterabdeckung 9 demontiert
werden kann.
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Eine Kühlvorrichtung mit dem obigen
Aufbau erzielt ihre Kühlwirkung
in der folgenden Weise.
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Ein Kühlluftstrom wird durch Antreiben
des Kühlungslüfters 7 erzeugt
und die Kühlluft
strömt
ins Innere des Rahmens 4 der Wärmesenke 1. Der Abdeckbereich 17 ist
so angepaßt,
daß er
sich während dieses
Prozesses über
den Kühlungslüfter 7 hinaus erstreckt
und auf einer weiter inneren Seite der Wärmesenke 1 befindet
als der Position des vorderen Endes der Lamellen 5 der
Wärmesenke 1,
so daß ein Spalt
zwischen dem Kühlungslüfter 7 und
den Lamellen 5 der Wärmesenke 1 über die
gesamte Oberfläche
des Kühlungslüfters 7 in
der Richtung seiner Breite an ungefähr derselben Position in der
Längsrichtung
des Kühlungslüfters 7 nicht
entsteht. Falls im Spalt Turbulenzen auftreten, wird die Kühlluft durch den
Abdeckbereich 17 so geführt,
daß sie
zwischen den Lamellen 5 strömt. Somit würde der Kühlluftstrom, der durch den
Kühlungslüfter 7 erzeugt
wird, nie zur Einlaßseite
des Kühlungslüfters 7 umgekehrt werden.
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Die Kühlungsluft wird vom vorderen
Ende der Wärmesenke 1 eingeführt, wirkungsvoll
zwischen den Lamellen 5 der Wärmesenke 1 ohne Verlust
zur Außenseite
hindurch geleitet und gegebenenfalls zur Außenseite der Steuerungseinheit
und zu anderen Orten abgeleitet. Wenn die Kühlluft zwischen den Lamellen 5 hindurch
geleitet wird, findet ein Wärmeaustausch
zwischen der Lamellen 5 und der Kühlluft statt, so daß die Temperatur
der Wärmesenke 1,
die die Wärme
des elektronischen Gerätes
und anderer (nicht gezeigt) absorbiert, reduziert wird. Somit wird das
elektrische Gerät,
das die Steuerungseinheit umfaßt,
gekühlt.
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Wie in 2(b) gezeigt
ist, ist jede Seitenoberfläche
des Gitterbereichs 12 der Lüfterabdeckung 9, die
in Umfangsrichtung des Gitterbereichs 12 angeordnet ist,
längs der
Richtung des Kühlluftstromes abgeschrägt, so daß der Luftwiderstand
oder aerodynamische Zug des Gitterbereichs 12 reduziert
werden kann und die hauptsächliche
Fläche
des Luftstromes des Gitterbereichs 12 ebenfalls erhöht werden kann,
was zu einer verbesserten Kühlwirkung
führt. Desweiteren
können
alle Abschnitte, die in den Kühlluftstrom
vorragen beseitigt werden, so daß keine Turbulenzen erzeugt
werden und das Lüftungsgeräusch damit
reduziert werden kann.
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Bezüglich der Montage und Demontage
der Lüfterabdeckung 9 an/von
der Wärmsenke 1,
ist die Lüfterabdeckung 9 mit
Seitenplatten 11 versehen und der Vorsprungshaltebereich 15,
der eine ausreichende Länge
umfaßt,
ist entsprechend in den Seitenplatten 11 ausgebildet. Somit
kann dem Eingriffsvorsprung 14, der im Vorsprungshaltebereich 15 vorgesehen
ist, eine geeignete Elastizität
oder Flexibilität
verliehen werden, so daß der
Vorsprungshaltebereich 15 mit einer geringen Kraft verlagert
werden kann und der Eingriffsvorsprung 14 leicht montiert und
demontiert werden kann. Somit kann die Lüfterabdeckung 9 ziemlich
einfach an die Wärmesenke 1 montiert
und davon abmontiert werden.
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Zusätzlich befindet sich die Taste 16 des
Vorsprungshaltebereichs an der Vorderseite der Lüfterabdeckung 9, so
daß einfach
bestimmt werden kann, ob der Eingriffsvorsprung 14 fest
in Eingriff steht, indem die Position der Taste 16 überprüft wird
(falls der Vorsprung 14 nicht fest in Eingriff steht, liegt
die entsprechende Taste 16 innen).
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Desweiteren können, wenn notwendig, wenn der
Kühlungslüfter 7 und
die Lüfterabdeckung 9 an der
Wärmesenke 1 montiert
sind, die Schrauben 18 in Gewindebohrungen (nicht gezeigt)
geschraubt werden, die in der Lüfterabdeckung 9 vorgesehen sind,
um den Kühlungslüfter 7 und
die Lüfterabdeckung 9 vor
einem Herausfallen zu bewahren, womit eine verbesserte Sicherheit
gewährleistet
werden kann.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung kann bei
einer Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät
verwendet werden und kann durch Bereitstellen einer Kühlvorrichtung
für ein
elektrisches Gerät,
das eine hervorragende Kühlwirkung
und ein schwaches Geräusch umfaßt, und
die einfach mit einem Kühlungslüfter und einer
Lüfterabdeckung
zusammengebaut werden kann, auf dem Gebiet der Produktion verwendet
werden.