EP1969625A1 - Circuit arrangement comprising a heat exchanging device - Google Patents

Circuit arrangement comprising a heat exchanging device

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Publication number
EP1969625A1
EP1969625A1 EP06841458A EP06841458A EP1969625A1 EP 1969625 A1 EP1969625 A1 EP 1969625A1 EP 06841458 A EP06841458 A EP 06841458A EP 06841458 A EP06841458 A EP 06841458A EP 1969625 A1 EP1969625 A1 EP 1969625A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heat
circuit arrangement
transport channel
arrangement according
heat pipe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06841458A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Udo Hennel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1969625A1 publication Critical patent/EP1969625A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/20845—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for automotive electronic casings
    • H05K7/20872—Liquid coolant without phase change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement with a heat transfer device for heating and / or cooling of at least one component, in particular electronic component, with at least one heat transfer medium through which a heat transfer medium flows.
  • Such a circuit arrangement with a heat transfer device is known.
  • a component of the circuit arrangement which has such a high power consumption in operation that the resulting heat can no longer be dissipated by heat conduction, convection or thermal radiation to the environment, this must be cooled (cooled) by additional measures.
  • the heat transfer device of the circuit arrangement is mainly used for cooling the device, which will be described below.
  • the heat transfer device is constructed so that a combination of heat conduction and convection is used to Entskyr- of the device. Excess heat of the component is derived by conduction of heat from this to a designed as a heat sink heat reservoir.
  • the heat transport medium can be used be ambient air of the heat sink, which absorbs heat over the surface of the heat sink and this, for example, driven by a blower, transported away from the heat sink.
  • the heat sink may be penetrated by at least one heat transport channel, through which a heat transport medium, such as, for example, a cooling liquid flows, which also leads away the heat from the heat transfer device via connection lines.
  • the cooling channel arrangement When cooling with coolant, several variants of the cooling channel arrangement are known, such as a simple, straight channel (I-channel) or three serially connected channels arranged in a U-shape passing through the heat sink (U-channel) or a pipeline, the leads through the heat sink and is thermally conductively connected to this.
  • the heat transfer device can also be used to increase the circuit arrangement to an admissible operating temperature heat.
  • the heat transport channel is flowed through by a suitably tempered heat transfer medium, which emits heat to the heat reservoir, so that this heat is transmitted via heat conduction to the device of the circuit.
  • the heat conduction between the circuit arrangement and the heat transfer device or the heat transport channel and the heat transfer device is determined by the thermal contact at the contact surfaces between the component and the heat reservoir or heat transport channel and heat reservoir. If large temperature differences prevail between different parts of the circuit arrangement, then the heat transfer device also leads to a nem heat transfer within the circuit. A device that locally produces a large amount of heat is cooled by this heat transfer device, but not to heat without other parts of the circuit thereby.
  • the circuit arrangement according to the invention has at least one heat pipe for the heat transfer taking place within the circuit arrangement, which is thermally connected to the heat transport channel for thermal treatment of the component.
  • This offers the advantage that the heat transfer within the heat transfer device is preferably directed along the orientation of the heat pipe between the component and the heat transport channel. A heating of other parts of the circuit arrangement by a locally large amounts of heat producing component is thereby significantly reduced.
  • the heat pipe is a self-contained, tubular system having in its interior a fluid which is close to its boiling point due to the prevailing pressure at operating temperature.
  • the fluid is in gas phase to flow in the interior of the heat pipe in the direction of a cooler area - preferably a higher end region - to condense there and along the inner walls to return the heat pipe to the warmer area.
  • the heat pipe which is also called the heat pipe in German, extracts heat in an evaporation zone of its surroundings and supplies this heat to the surroundings of the condensation area of the heat pipe.
  • the evaporation and condensation area need not be of equal size, but it is possible that over a large evaporation range heat- - A -
  • the heat pipe is thermally connected with its condensation region with the heat transport channel.
  • the heat energy is transferred from the heat pipe to the heat transfer medium to then be discharged through the heat transport medium flowing in the heat transport channel.
  • the condensation region is formed as an end of the heat pipe. If the fluid condenses at the end of the heat pipe, the heat transfer through the heat pipe and a spatial separation between the areas with heat input and heat dissipation are already due to the arrangement.
  • the heat pipe runs transversely with its longitudinal axis, in particular at a 90 ° angle to the longitudinal axis of the heat transport channel.
  • This arrangement of heat pipe and heat transfer channel allows a good heat transfer from the heat pipe to the heat transport channel, at the same time disturbances of the heat transfer / heat transfer within the two devices by the other device is avoided.
  • the heat pipe is in particular arranged so that it tapers with one end to the heat transport channel and that this end is in thermal contact with a portion of the heat transport channel.
  • the heat pipe is arranged with its longitudinal axis running vertically or approximately perpendicularly below the heat transport channel.
  • the heat transfer within the heat pipe is particularly effective in a vertical installation position if the heat input by heating This is done below the condensation zone, so that the vaporized fluid can flow to the top and the condensed fluid flows back down along the inner walls of the heat pipe.
  • the heat transport channel and the heat pipe form a T-shaped arrangement.
  • the heat transport channel forms the transverse line of the T's and the heat pipe forms the longitudinal line of the Ts.
  • Such an arrangement of heat transport channel and heat pipe is suitable for effectively warming up or heating components arranged on a central region of a surface.
  • the heat transport channel, the heat pipe and at least one further heat pipe preferably form a U-shaped arrangement or a comb-shaped arrangement.
  • the heat transport channel forms the base of the U and the heatpipes form the legs of the U.
  • the heat transport channel forms the base of the comb and the heatpipes form the tines of the comb.
  • Such an arrangement of the heat transport channel and heat pipes is suitable for the purpose of warming up or heating components arranged on a large surface.
  • the heat transfer device has at least one heat-conducting heat bench, which is thermally arranged between the component and the heat pipe.
  • the heat sink conducts the heat of the components arranged on it to the heat pipe and at the same time is a heat reservoir which compensates for temperature differences between the components arranged on it and thermally isolates them from other parts of the circuit arrangement not arranged on the heat bench.
  • the heat transfer device has at least one heat-conducting heat tank, which is arranged thermally conductively between the component and the heat transport channel.
  • the circuit arrangement is a control device circuit arrangement for a vehicle, in particular a motor vehicle.
  • control device circuit arrangements have components with a high power consumption, so that the resulting waste heat, in particular when operating in a vehicle, has to be dissipated to the environment under very different external conditions.
  • the temperature play - even without the influence of an internal combustion engine on the temperature - in a range of about -20 0 C in winter to +50 0 C in the summer are.
  • the heat transport medium is cooling water of the vehicle.
  • the heat transport channel of the circuit arrangement can be connected to the cooling circuit of the vehicle itself or have its own cooling circuit.
  • a heat transport medium and another liquid in particular a liquid used in the vehicle anyway, such as diesel can be used.
  • circuit arrangement has a housing, or is surrounded by a housing.
  • An encapsulated circuit arrangement has the advantage that the circuit arrangement is protected against external influences such as soiling, however, it can thermally isolate the components of the circuit arrangement-at least partially-from the environment.
  • the housing made of thermally conductive material such as aluminum exists or has this. If the thermally conductive material is connected to a large heat reservoir or a heat transport device, the circuit arrangement in the housing is also heated or cooled with the housing.
  • the heat tank is part of the housing, in particular an integral part of the housing.
  • the component is a heat source which requires particularly good cooling compared with other parts of the circuit arrangement
  • the component is arranged on a heat bench which ensures particularly good thermal contact with the housing and thereby serves as a heat reservoir. A particularly good heat transfer to the housing is ensured if the heat bench is an integral part of the housing.
  • the heat transport channel is arranged in the housing.
  • a heat transport channel passing through the housing makes it possible to transport the heat of the component transported, for example, through the heat tank to the housing, directly via the heat transport medium flowing through the heat transport channel.
  • a heating of the component or the entire circuit arrangement within the housing is also possible with a suitably tempered heat transfer medium.
  • the heat pipe is designed as a thermal diode.
  • the heat pipe acts as a thermal diode when a higher part of the heat pipe in a cooler environment and a lower part of the heat pipe in a warmer environment, as gravitational condensate formed in the condensation of the fluid from the cooler area flows down to the hotter area to evaporate there and return as a vapor to the higher area.
  • the heat pipe connects a higher area in warmer Environment with a lower area in colder surroundings, the heat transfer decreases by about 80%. If the heat transport channel and the heat pipe are arranged in such a way that it acts as a thermal diode, this can be used to control the temperature of the circuit arrangement in the event of a strongly fluctuating ambient temperature.
  • the pre-tempered heat transfer medium can raise the temperature of the component - even if only slowly due to the reduced heat transfer - while the circuit arrangement during prolonged operation and higher ambient temperature by the combination of heat transfer with heat transfer medium and heat transfer as a thermal diode acting heat pipe is optimally cooled.
  • FIG. 1 shows a housing of a circuit arrangement designed as a heat transfer device with a heat transport channel and two heat pipes;
  • FIG. 2 shows the heat transfer device of FIG. 1 in cooling mode
  • FIG 3 shows the heat transfer device of Figure 1 in heating mode.
  • FIG. 1 shows a housing 1 of a circuit arrangement 3 embodied as a control unit circuit arrangement 2 with a heat transfer device 4.
  • the frontal view of FIG. 1 shows a square base plate 5 or wall of the housing 1, which is provided on its upper side by a heat transport channel 7 is traversed, at one end 8, an inlet connection 9 and at the other end 10, a drain port 11 is located for a heat transfer medium, not shown.
  • the inlet connection 9 facing side 12 of the base plate 5 has a heat pipe 13 over almost its entire length.
  • the heat pipe (the heat pipe) may be, for example, a self-contained, tubular system with a fluid in its interior.
  • the side 14 opposite the feed connection 9 likewise has a second heat pipe 15 extending over its entire length.
  • a male connector 17 connects on one of the top 6 opposite bottom 16, a male connector 17 connects.
  • the heat transport channel 7, the heat pipe 13 and the other heat pipe 15 form a, the base plate on three sides (top 6, page 8, page 10) enclosing heat transfer device 4.
  • the heat pipes 13, 15 arranged transversely to the heat transport channel 7, so that in each case one end 18, 19 of the heat pipes 13, 15 in the contact regions 20, 21 are connected to the heat transport channel 7.
  • the heat transport channel 7 and the two heat pipes 13, 15 form the heat transfer device 4 in a U-shaped arrangement 22.
  • At least one (not shown here) component 26 of the circuit 3 is arranged on at least one heat tank 23, 24, 25, wherein the heat tank 23, 24 along the heat pipe 13, 15 or along the heat transport channel 7 (heat tank 25) is.
  • the benches 23, 24, 25 are thus - also in a U-shaped arrangement - below the heat transfer device 4, which is formed by the heat transport channel 7 and the two heat pipes 13, 15.
  • the following function of the circuit arrangement 3 with heat transfer device 4 results in cooling operation: a preferably arranged on the heat tank 23, 24 component 26 produced during operation of the circuit such a large amount of heat that are not dissipated by "normal" heat conduction within the circuit 3 can through the thermal Contact of the device 26 to the heat tank 23, 24, the heat through the heat tank 23, 24, which also serves as a heat reservoir, passed in the immediate vicinity of the heat pipe 13, 15.
  • the fluid of the heat pipe 13, 15 is heated and evaporated. Due to gravity, the vapor rises upward in the direction of the heat transport channel 7 (arrow 27, 28 in FIG. 2).
  • the following function of the circuit arrangement 3 with heat transfer device 4 results in the heating mode:
  • the temperature-controlled heat transfer medium heats the upper end 18, 19 of the heat pipe 13, 15 in the contact region 20, 21, so that the fluid of the heat pipe 13, 15 is heated and evaporated. Due to gravity, the vapor remains in the upper end region. If a correspondingly large amount of steam has formed in the contact region 20, 21, the condensation of the fluid begins below the contact region 20, 21. Due to the resulting negative pressure, there is a suction effect, which partially counteracts the gravitation and the steam - if also limited - can flow down (arrow 31, 32). There, the fluid condenses and releases heat to the environment - in particular the heat sinks 23, 24.
  • the heat transfer through the heat pipe 13, 15 makes in the arrangement shown here in the heating mode only about 20% of the oppositely directed heat transfer in the cooling mode of the same arrangement. Due to this preferred direction of the heat transfer within the heat pipe 13, 15, this acts like a thermal diode 33.
  • bent heatpipe 13, 15 which has, for example, a U-shape or an L-shape.
  • a heat transport line can be used, which is glued, for example, in the housing 1, welded or soldered.

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement comprising a heat exchanging device for heating and/or cooling at least one component, especially an electronic component, and at least one heat transfer duct that is penetrated by a heat exchanging medium. The inventive circuit arrangement (3) further comprises at least one heat pipe (13, 15) for transferring heat within the circuit arrangement (3), said at least one heat pipe (13, 15) being thermally connected to the heat transfer duct (7) in order to thermally treat the component (26).

Description

ROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGARTROBERT BOSCH GMBH, 70442 STUTTGART
Schaltungsanordnung mit einer WärmetransfereinrichtungCircuit arrangement with a heat transfer device
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einer Wärme- transfereinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen von mindestens einem Bauelement, insbesondere elektronischen Bauelement, mit mindestens einem von einem Wärmetransportmedium durchströmten Wärmetransportkanal.The invention relates to a circuit arrangement with a heat transfer device for heating and / or cooling of at least one component, in particular electronic component, with at least one heat transfer medium through which a heat transfer medium flows.
Stand der TechnikState of the art
Eine derartige Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung ist bekannt. Bei einem Bauelement der Schaltungsanordnung, das im Betriebe eine derart hohe Leistungsaufnahme besitzt, dass die entstehende Wärme nicht mehr durch Wärmeleitung, Konvektion oder Wärmestrahlung an die Umgebung abgegeben werden kann, muss dieses durch zusätzliche Maßnahmen entwärmt (gekühlt) werden. Die Wärmetransfereinrichtung der Schaltungsanordnung wird aus diesem Grund hauptsächlich zum Kühlen des Bauelements ge- nutzt, was im Folgenden beschrieben wird. Selbstverständlich ist bei umgekehrt gerichtetem Wärmetransfer auch ein Heizen des Bauelements möglich. Die Wärmetransfereinrichtung ist so aufgebaut, dass eine Kombination aus Wärmeleitung und Konvektion zum Entwär- men des Bauelements genutzt wird. Überschüssige Wärme des Bauelements wird durch Wärmeleitung von diesem zu einem als Kühlkörper ausgebildeten Wärmereservoir abgeleitet. Von dort wird die Wärme über ein bewegliches Wärmetransportmedium von dem Kühlkörper weggeführt. Das Wärmetransportmedium kann zum Bei- spiel Umgebungsluft des Kühlkörpers sein, die über die Oberfläche des Kühlkörpers Wärme aufnimmt und diese, zum Beispiel durch ein Gebläse getrieben, vom Kühlkörper wegtransportiert. Alternativ kann der Kühlkörper von mindestens einem Wärmetransportkanal durch- zogen sein, der von einem Wärmetransportmedium, wie zum Beispiel einer Kühlflüssigkeit durchströmt wird, das die Wärme ebenfalls von der Wärmetransfereinrichtung über Anschlussleitungen wegführt. Bei der Kühlung mit Kühlflüssigkeit sind mehrere Varianten der Kühlkanalanordnung bekannt, wie zum Beispiel ein einfacher, gerader Kanal (I-Kanal) oder drei seriell verbundene Kanäle, die in U-Form angeordnet den Kühlkörper durchziehen (U-Kanal) oder eine Rohrleitung, die durch den Kühlkörper führt und wärmeleitend mit diesem verbunden ist. Sollte die Umgebung - zum Beispiel bei extrem niedrigen Temperaturen - der Schaltungsanordnung so viel Wärme ent- ziehen, dass diese eine Betriebstemperatur erreichen würde, die unterhalb einer minimalen Betriebstemperatur liegt, so kann die Wärmetransfereinrichtung auch genutzt werden, um die Schaltungsanordnung auf eine zulässige Betriebstemperatur zu heizen. Dazu wird der Wärmetransportkanal von einem entsprechend temperierten Wärmetransportmedium durchströmt, das Wärme an das Wärmereservoir abgibt, sodass diese Wärme über Wärmeleitung an das Bauelement der Schaltungsanordnung weitergeleitet wird. Der Wärmetransfer vom Bauelement zum Wärmetransportmedium beim Kühlen, beziehungsweise der Wärmetransfer von dem Wärmetransportmedi- um zum Bauelement beim Heizen, erfolgt stets über das Wärmereservoir der Wärmetransfereinrichtung, dessen Wärmeleitfähigkeit nicht gezielt gerichtet ist. Die Wärmeleitung zwischen der Schaltungsanordnung und der Wärmetransfereinrichtung beziehungsweise des Wärmetransportkanals und der Wärmetransfereinrichtung wird vom thermischen Kontakt an den Kontaktflächen zwischen Bauelement und Wärmereservoir beziehungsweise Wärmetransportkanal und Wärmereservoir bestimmt. Herrschen große Temperaturunterschiede zwischen unterschiedlichen Teilen der Schaltungsanordnung, so kommt es über die Wärmetransfereinrichtung auch zu ei- nem Wärmetransfer innerhalb der Schaltungsanordnung. Ein Bauelement, das lokal eine große Wärmemenge produziert, wird von dieser Wärmetransfereinrichtung zwar gekühlt, nicht jedoch ohne andere Teile der Schaltungsanordnung dabei zu erwärmen.Such a circuit arrangement with a heat transfer device is known. In the case of a component of the circuit arrangement which has such a high power consumption in operation that the resulting heat can no longer be dissipated by heat conduction, convection or thermal radiation to the environment, this must be cooled (cooled) by additional measures. For this reason, the heat transfer device of the circuit arrangement is mainly used for cooling the device, which will be described below. Of course, with reversed heat transfer and heating of the device is possible. The heat transfer device is constructed so that a combination of heat conduction and convection is used to Entwär- of the device. Excess heat of the component is derived by conduction of heat from this to a designed as a heat sink heat reservoir. From there, the heat is conducted away via a movable heat transport medium from the heat sink. The heat transport medium can be used be ambient air of the heat sink, which absorbs heat over the surface of the heat sink and this, for example, driven by a blower, transported away from the heat sink. Alternatively, the heat sink may be penetrated by at least one heat transport channel, through which a heat transport medium, such as, for example, a cooling liquid flows, which also leads away the heat from the heat transfer device via connection lines. When cooling with coolant, several variants of the cooling channel arrangement are known, such as a simple, straight channel (I-channel) or three serially connected channels arranged in a U-shape passing through the heat sink (U-channel) or a pipeline, the leads through the heat sink and is thermally conductively connected to this. If the environment - for example at extremely low temperatures - draws so much heat from the circuit arrangement that it would reach an operating temperature which is below a minimum operating temperature, then the heat transfer device can also be used to increase the circuit arrangement to an admissible operating temperature heat. For this purpose, the heat transport channel is flowed through by a suitably tempered heat transfer medium, which emits heat to the heat reservoir, so that this heat is transmitted via heat conduction to the device of the circuit. The heat transfer from the component to the heat transport medium during cooling, or the heat transfer from the heat transfer medium to the component during heating, always takes place via the heat reservoir of the heat transfer device whose thermal conductivity is not specifically directed. The heat conduction between the circuit arrangement and the heat transfer device or the heat transport channel and the heat transfer device is determined by the thermal contact at the contact surfaces between the component and the heat reservoir or heat transport channel and heat reservoir. If large temperature differences prevail between different parts of the circuit arrangement, then the heat transfer device also leads to a nem heat transfer within the circuit. A device that locally produces a large amount of heat is cooled by this heat transfer device, but not to heat without other parts of the circuit thereby.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat mindestens eine Heatpipe zum innerhalb der Schaltungsanordnung erfolgenden Wärmetransfer, die zur thermischen Behandlung von dem Bauelement mit dem Wärmetransportkanal thermisch verbunden ist. Dies bietet den Vorteil, dass der Wärmetransfer innerhalb der Wärmetransfereinrichtung bevorzugt entlang der Ausrichtung der Heatpipe zwischen dem Bauelement und dem Wärmetransportkanal gerichtet ist. Ein Aufheizen anderer Teile der Schaltungsanordnung durch ein lokal große Wärmemengen produzierendes Bauelement wird dadurch deutlich vermindert. Die Heatpipe ist vereinfacht ausgedrückt ein in sich geschlossenes, rohrförmiges System, das in seinem Inneren ein Fluid aufweist, das sich aufgrund des herrschenden Drucks bei Betriebstemperatur nahe an seinem Siedepunkt befindet. Wird die Heatpipe in einem Teilbereich - bevorzugt einem tiefer gelegenen Endbereich - erwärmt, so geht das Fluid in Gasphase über, um im Inneren der Heatpipe in Richtung eines kühleren Bereichs - bevorzugt eines höher gelegenen Endbereichs - zu strömen, dort zu kondensieren und entlang der Innenwände der Heatpipe in den wärmeren Bereich zurückzufließen.The circuit arrangement according to the invention has at least one heat pipe for the heat transfer taking place within the circuit arrangement, which is thermally connected to the heat transport channel for thermal treatment of the component. This offers the advantage that the heat transfer within the heat transfer device is preferably directed along the orientation of the heat pipe between the component and the heat transport channel. A heating of other parts of the circuit arrangement by a locally large amounts of heat producing component is thereby significantly reduced. In simple terms, the heat pipe is a self-contained, tubular system having in its interior a fluid which is close to its boiling point due to the prevailing pressure at operating temperature. If the heat pipe in a partial region - preferably a lower end region - heated, the fluid is in gas phase to flow in the interior of the heat pipe in the direction of a cooler area - preferably a higher end region - to condense there and along the inner walls to return the heat pipe to the warmer area.
Bei diesem Transportprozess entzieht die im Deutschen auch Wärmerohr genannte Heatpipe in einem Verdampfungsbereich ihrer Um- gebung Wärme und führt diese Wärme der Umgebung des Kondensationsbereichs der Heatpipe zu. Dabei müssen Verdampfungs- und Kondensationsbereich nicht gleich groß ausgebildet sein, vielmehr ist es möglich, dass über einen großen Verdampfungsbereich Wärme- - A -In this transport process, the heat pipe, which is also called the heat pipe in German, extracts heat in an evaporation zone of its surroundings and supplies this heat to the surroundings of the condensation area of the heat pipe. In this case, the evaporation and condensation area need not be of equal size, but it is possible that over a large evaporation range heat- - A -
energie eingetragen wird, während die Wärmeenergie in einem kleinen Kondensationsbereich gezielt abgegeben werden kann.energy is registered, while the heat energy can be selectively delivered in a small condensation area.
Vorzugsweise ist die Heatpipe mit ihrem Kondensationsbereich mit dem Wärmetransportkanal thermisch verbunden. Durch diese Anordnung von Heatpipe und Wärmetransportkanal wird die Wärmeenergie von der Heatpipe auf das Wärmetransportmedium übertragen um dann durch das im Wärmetransportkanal strömende Wärmetransportmedium abgeführt werden.Preferably, the heat pipe is thermally connected with its condensation region with the heat transport channel. By this arrangement of heat pipe and heat transport channel, the heat energy is transferred from the heat pipe to the heat transfer medium to then be discharged through the heat transport medium flowing in the heat transport channel.
Insbesondere ist vorgesehen, dass der Kondensationsbereich als ein Ende der Heatpipe ausgebildet ist. Kondensiert das Fluid am Ende der Heatpipe, so ist schon allein aufgrund der Anordnung ein gerichteter Wärmetransfer durch die Heatpipe und eine räumlichen Tren- nung zwischen den Bereichen mit Wärmeeintrag und Wärmeabgabe gegeben.In particular, it is provided that the condensation region is formed as an end of the heat pipe. If the fluid condenses at the end of the heat pipe, the heat transfer through the heat pipe and a spatial separation between the areas with heat input and heat dissipation are already due to the arrangement.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heatpipe mit ihrer Längsachse quer, insbesondere unter einem 90°- Winkel zur Längsachse des Wärmetransportkanals verläuft. Diese Anordnung von Heatpipe und Wärmetransportkanal ermöglicht einen guten Wärmeübergang von der Heatpipe zum Wärmetransportkanal, wobei gleichzeitig Störungen des Wärmetransfers/Wärmetransports innerhalb der beiden Einrichtungen durch die jeweils andere Einrich- tung vermieden wird. Dazu ist die Heatpipe insbesondere so angeordnet, dass sie mit einem Ende auf den Wärmetransportkanal zuläuft und dass dieses Ende mit einem Abschnitt des Wärmetransportkanals thermisch in Kontakt ist.According to a development of the invention, it is provided that the heat pipe runs transversely with its longitudinal axis, in particular at a 90 ° angle to the longitudinal axis of the heat transport channel. This arrangement of heat pipe and heat transfer channel allows a good heat transfer from the heat pipe to the heat transport channel, at the same time disturbances of the heat transfer / heat transfer within the two devices by the other device is avoided. For this purpose, the heat pipe is in particular arranged so that it tapers with one end to the heat transport channel and that this end is in thermal contact with a portion of the heat transport channel.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Heatpipe mit ihrer Längsachse senkrecht verlaufend oder in etwa senkrecht verlaufend unterhalb des Wärmetransportkanals angeordnet ist. Der Wärmetransfer innerhalb der Heatpipe ist bei senkrechter Einbaulage besonders effektiv, wenn der Wärmeeintrag durch erhit- zen des Verdampfungsbereichs erfolgt, wobei dieser unterhalb des Kondensationsbereichs liegt, sodass das verdampfte Fluid nach o- ben strömen kann und das kondensierte Fluid entlang der Innenwände der Heatpipe nach unten zurückfließt.According to a development of the invention, it is provided that the heat pipe is arranged with its longitudinal axis running vertically or approximately perpendicularly below the heat transport channel. The heat transfer within the heat pipe is particularly effective in a vertical installation position if the heat input by heating This is done below the condensation zone, so that the vaporized fluid can flow to the top and the condensed fluid flows back down along the inner walls of the heat pipe.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetransportkanal und die Heatpipe eine T-Formanordnung bilden. Bei dieser T-Formanordnung bildet der Wärmetransportkanal den Querstrich des T's und die Heatpipe bildet den Längsstrich des Ts. Eine solche Anordnung von Wärmetransportkanal und Heatpipe ist geeignet, auf einem zentralen Bereich einer Fläche angeordnete Bauelemente effektiv zu entwärmen beziehungsweise zu heizen.According to a development of the invention, it is provided that the heat transport channel and the heat pipe form a T-shaped arrangement. In this T-die arrangement, the heat transport channel forms the transverse line of the T's and the heat pipe forms the longitudinal line of the Ts. Such an arrangement of heat transport channel and heat pipe is suitable for effectively warming up or heating components arranged on a central region of a surface.
Vorzugsweise bilden der Wärmetransportkanal, die Heatpipe und mindestens eine weitere Heatpipe eine U-Formanordnung beziehungsweise eine Kammformanordnung. Bei einer U-Formanordnung bildet der Wärmetransportkanal die Basis des U's und die Heatpipes die Schenkel des U's. Bei einer Kammformanordnung bildet der Wärmetransportkanal die Basis des Kamms und die Heatpipes die Zinken des Kamms. Eine solche Anordnung von Wärmetransportkanal und Heatpipes ist dazu geeignet, auf einer großen Fläche angeordnete Bauelemente zu entwärmen beziehungsweise zu heizen.The heat transport channel, the heat pipe and at least one further heat pipe preferably form a U-shaped arrangement or a comb-shaped arrangement. In a U-shape assembly, the heat transport channel forms the base of the U and the heatpipes form the legs of the U. In a comb-form assembly, the heat transport channel forms the base of the comb and the heatpipes form the tines of the comb. Such an arrangement of the heat transport channel and heat pipes is suitable for the purpose of warming up or heating components arranged on a large surface.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wärmetransfereinrichtung mindestens eine wärmeleitende Wärmebank aufweist, die zwischen dem Bauelement und der Heatpipe thermisch angeordnet ist. Die Wärmebank leitet einerseits die Wärme der auf ihr angeordneten Bauelemente zur Heatpipe und ist zugleich auch ein Wärmereservoir, das Temperaturunterschiede zwischen den auf ihr angeordneten Bauelementen ausgleicht und diese gegenüber anderen, nicht auf der Wärmebank angeordneten Teilen der Schaltungsanordnung thermisch isoliert. Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Wärmetransfereinrichtung mindestens eine wärmeleitende Wärmebank aufweist, die zwischen dem Bauelement und dem Wärmetransportkanal thermisch leitend angeordnet ist.According to a development of the invention, it is provided that the heat transfer device has at least one heat-conducting heat bench, which is thermally arranged between the component and the heat pipe. On the one hand, the heat sink conducts the heat of the components arranged on it to the heat pipe and at the same time is a heat reservoir which compensates for temperature differences between the components arranged on it and thermally isolates them from other parts of the circuit arrangement not arranged on the heat bench. Furthermore, it may be advantageous if the heat transfer device has at least one heat-conducting heat tank, which is arranged thermally conductively between the component and the heat transport channel.
Es ist möglich, dass die Schaltungsanordnung eine Steuergerätschaltungsanordnung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, ist. Derartige Steuergerätschaltungsanordnungen haben in vielen Fällen Bauelemente mit einer hohen Leistungsaufnahme, so- dass die entstehende Abwärme, insbesondere bei Betrieb in einem Fahrzeug, unter sehr unterschiedlichen äußeren Bedingungen an die Umgebung abgeführt werden muss. So kann das Temperaturspiel - selbst ohne den Einfluss einer Brennkraftmaschine auf die Temperatur - in einem Bereich von cirka -200C im Winter bis +500C im Som- mer liegen.It is possible that the circuit arrangement is a control device circuit arrangement for a vehicle, in particular a motor vehicle. In many cases, such control device circuit arrangements have components with a high power consumption, so that the resulting waste heat, in particular when operating in a vehicle, has to be dissipated to the environment under very different external conditions. Thus, the temperature play - even without the influence of an internal combustion engine on the temperature - in a range of about -20 0 C in winter to +50 0 C in the summer are.
Es ist zweckmäßig, dass das Wärmetransportmedium Kühlwasser des Fahrzeugs ist. Dabei kann der Wärmetransportkanal der Schaltungsanordnung an den Kühlkreislauf des Fahrzeugs selber ange- schlössen sein oder einen eigenen Kühlkreislauf besitzen. Als Wärmetransportmedium kann auch eine andere Flüssigkeit, insbesondere eine im Fahrzeug ohnehin verwendete Flüssigkeit, wie zum Beispiel Diesel verwendet werden.It is expedient that the heat transport medium is cooling water of the vehicle. In this case, the heat transport channel of the circuit arrangement can be connected to the cooling circuit of the vehicle itself or have its own cooling circuit. As a heat transport medium and another liquid, in particular a liquid used in the vehicle anyway, such as diesel can be used.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Schaltungsanordnung ein Gehäuse aufweist, beziehungsweise von einem Gehäuse umgeben ist. Eine gekapselte Schaltungsanordnung bietet den Vorteil, dass die Schaltungsanordnung vor äußeren Einflüssen wie zum Beispiel Verschmutzung geschützt ist, sie kann jedoch die Bauelemente der Schaltungsanordnung - zumindest teilweise - gegenüber der Umwelt thermisch isolieren.Furthermore, it may be advantageous if the circuit arrangement has a housing, or is surrounded by a housing. An encapsulated circuit arrangement has the advantage that the circuit arrangement is protected against external influences such as soiling, however, it can thermally isolate the components of the circuit arrangement-at least partially-from the environment.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gehäuse aus wärmeleitfähigem Material wie zum Beispiel Aluminium besteht oder dieses aufweist. Wird das wärmeleitfähige Material mit einem großen Wärmereservoir oder einer Wärmetransporteinrichtung verbunden, so wird mit dem Gehäuse auch die in dem Gehäuse befindliche Schaltungsanordnung geheizt beziehungsweise gekühlt.According to a development of the invention it is provided that the housing made of thermally conductive material such as aluminum exists or has this. If the thermally conductive material is connected to a large heat reservoir or a heat transport device, the circuit arrangement in the housing is also heated or cooled with the housing.
Vorzugsweise ist die Wärmebank Teil des Gehäuses, insbesondere ein einstückiges Teil des Gehäuses. Ist das Bauelement eine Wärmequelle, die gegenüber anderen Teilen der Schaltungsanordnung einer besonders guten Kühlung bedarf, so wird das Bauelement auf eine Wärmebank angeordnet, die einen besonders guten thermischen Kontakt zum Gehäuse gewährleistet und dabei als Wärmereservoir dient. Ein besonders guter Wärmeübergang zum Gehäuse ist dann gewährleistet, wenn die Wärmebank ein einstückiges Teil des Gehäuses ist.Preferably, the heat tank is part of the housing, in particular an integral part of the housing. If the component is a heat source which requires particularly good cooling compared with other parts of the circuit arrangement, the component is arranged on a heat bench which ensures particularly good thermal contact with the housing and thereby serves as a heat reservoir. A particularly good heat transfer to the housing is ensured if the heat bench is an integral part of the housing.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetransportkanal im Gehäuse angeordnet ist. Ein das Gehäuse durchziehender Wärmetransportkanal ermöglicht es, die zum Beispiel durch die Wärmebank zum Gehäuse transportierte Wärme des Bauelements direkt über das den Wärmetransportkanal durchströmende Wärmetransportmedium abzutransportieren. Ein Heizen des Bauelements beziehungsweise der gesamten Schaltungsanordnung innerhalb des Gehäuses ist bei entsprechend temperiertem Wärmetransportmedium ebenfalls möglich.According to a development of the invention it is provided that the heat transport channel is arranged in the housing. A heat transport channel passing through the housing makes it possible to transport the heat of the component transported, for example, through the heat tank to the housing, directly via the heat transport medium flowing through the heat transport channel. A heating of the component or the entire circuit arrangement within the housing is also possible with a suitably tempered heat transfer medium.
Schließlich ist es vorteilhaft, wenn die Heatpipe als thermische Diode ausgebildet ist. Die Heatpipe wirkt dann als thermische Diode, wenn ein höher gelegener Bereich der Heatpipe in einer kühleren Umgebung und ein niedriger gelegener Bereich der Heatpipe in einer wär- meren Umgebung liegt, da so durch die Gravitation das im Kondensationsbereich gebildete Kondensat des Fluids aus dem kühleren Bereich nach unten zum heißeren Bereich fließt um dort zu verdampfen und als Dampf zum höher gelegenen Bereich zurückzuströmen. Verbindet die Heatpipe einen höher gelegenen Bereich in wärmerer Umgebung mit einem tiefer gelegenen Bereich in kälterer Umgebung, so lässt der Wärmetransfer um cirka 80 % nach. Sind Wärmetransportkanal und Heatpipe so angeordnet, dass dieser als thermische Diode wirkt, so kann dies zum Temperieren der Schaltungsan- Ordnung bei stark schwankender Umgebungstemperatur genutzt werden. Bei niedrigen Temperaturen - zum Beispiel im Winter - kann das vortemperierte Wärmetransportmedium die Temperatur des Bauelements - wenn aufgrund des verminderten Wärmetransfers auch nur langsam - anheben, während die Schaltungsanord- nung bei längerem Betrieb und höherer Umgebungstemperatur durch die Kombination aus Wärmetransport mit Wärmetransportmedium und Wärmetransfer der als thermische Diode wirkenden Heatpipe optimal gekühlt wird.Finally, it is advantageous if the heat pipe is designed as a thermal diode. The heat pipe acts as a thermal diode when a higher part of the heat pipe in a cooler environment and a lower part of the heat pipe in a warmer environment, as gravitational condensate formed in the condensation of the fluid from the cooler area flows down to the hotter area to evaporate there and return as a vapor to the higher area. The heat pipe connects a higher area in warmer Environment with a lower area in colder surroundings, the heat transfer decreases by about 80%. If the heat transport channel and the heat pipe are arranged in such a way that it acts as a thermal diode, this can be used to control the temperature of the circuit arrangement in the event of a strongly fluctuating ambient temperature. At low temperatures - for example in winter - the pre-tempered heat transfer medium can raise the temperature of the component - even if only slowly due to the reduced heat transfer - while the circuit arrangement during prolonged operation and higher ambient temperature by the combination of heat transfer with heat transfer medium and heat transfer as a thermal diode acting heat pipe is optimally cooled.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the accompanying drawings. It shows:
Figur 1 ein als Wärmetransfereinrichtung ausgebildetes Gehäuse einer Schaltungsanordnung mit einem Wärmetransportkanal und zwei Heatpipes,FIG. 1 shows a housing of a circuit arrangement designed as a heat transfer device with a heat transport channel and two heat pipes;
Figur 2 die Wärmetransfereinrichtung der Figur 1 im Kühlbe- trieb undFIG. 2 shows the heat transfer device of FIG. 1 in cooling mode and FIG
Figur 3 die Wärmetransfereinrichtung der Figur 1 im Heizbetrieb.3 shows the heat transfer device of Figure 1 in heating mode.
Die Figur 1 zeigt ein Gehäuse 1 einer als Steuergerätschaltungsanordnung 2 ausgebildeten Schaltungsanordnung 3 mit einer Wärmetransfereinrichtung 4. Die Frontaldarstellung der Figur 1 zeigt dabei eine quadratische Grundplatte 5 beziehungsweise Wand des Gehäuses 1 , die an ihrer Oberseite von einem Wärmetransportkanal 7 durchzogen ist, an dessen einem Ende 8 sich ein Zulaufanschluss 9 und an dessen anderem Ende 10 sich ein Ablaufanschluss 11 für ein nicht dargestelltes Wärmetransportmedium befindet. Die dem Zulaufanschluss 9 zugewandte Seite 12 der Grundplatte 5 weist über nahezu ihre gesamte Länge eine Heatpipe 13 auf. Die Heatpipe (das Wärmerohr) kann zum Beispiel ein in sich geschlossenes, rohrförmi- ges System mit einem Fluid in ihrem Inneren sein. Die dem Zulaufanschluss 9 gegenüberliegende Seite 14 weist ebenfalls eine sich über ihre Gesamtlänge erstreckende, zweite Heatpipe 15 auf. An einer der Oberseite 6 gegenüberliegenden Unterseite 16 schließt sich eine Messerleiste 17 an. Der Wärmetransportkanal 7, die Heatpipe 13 und die andere Heatpipe 15 bilden eine, die Grundplatte auf drei Seiten (Oberseite 6, Seite 8, Seite 10) umschließende Wärmetransfereinrichtung 4. Innerhalb der Wärmetransfereinrichtung 4 sind die Heatpipes 13, 15 quer zum Wärmetransportkanal 7 angeordnet, sodass jeweils ein Ende 18, 19 der Heatpipes 13, 15 in den Kontaktbereichen 20, 21 mit dem Wärmetransportkanal 7 verbunden sind. Der Wärmetransportkanal 7 und die beiden Heatpipes 13, 15 bilden die Wärmetransfereinrichtung 4 dabei in einer U-Formanordnung 22 aus. Innerhalb des Gehäuses 1 ist mindestens ein (hier nicht dargestelltes) Bauelement 26 der Schaltungsanordnung 3 auf mindestens einer Wärmebank 23, 24, 25 angeordnet, wobei die Wärmebank 23, 24 entlang der Heatpipe 13, 15 oder entlang des Wärmetransportkanals 7 (Wärmebank 25) angeordnet ist. Die Wärmebänke 23, 24, 25 befinden sich somit - ebenfalls in U-Formanordnung - unterhalb der Wärmetransfereinrichtung 4, die von dem Wärmetransportkanal 7 und den beiden Heatpipes 13, 15 gebildet wird.FIG. 1 shows a housing 1 of a circuit arrangement 3 embodied as a control unit circuit arrangement 2 with a heat transfer device 4. The frontal view of FIG. 1 shows a square base plate 5 or wall of the housing 1, which is provided on its upper side by a heat transport channel 7 is traversed, at one end 8, an inlet connection 9 and at the other end 10, a drain port 11 is located for a heat transfer medium, not shown. The inlet connection 9 facing side 12 of the base plate 5 has a heat pipe 13 over almost its entire length. The heat pipe (the heat pipe) may be, for example, a self-contained, tubular system with a fluid in its interior. The side 14 opposite the feed connection 9 likewise has a second heat pipe 15 extending over its entire length. On one of the top 6 opposite bottom 16, a male connector 17 connects. The heat transport channel 7, the heat pipe 13 and the other heat pipe 15 form a, the base plate on three sides (top 6, page 8, page 10) enclosing heat transfer device 4. Within the heat transfer device 4, the heat pipes 13, 15 arranged transversely to the heat transport channel 7, so that in each case one end 18, 19 of the heat pipes 13, 15 in the contact regions 20, 21 are connected to the heat transport channel 7. The heat transport channel 7 and the two heat pipes 13, 15 form the heat transfer device 4 in a U-shaped arrangement 22. Within the housing 1 at least one (not shown here) component 26 of the circuit 3 is arranged on at least one heat tank 23, 24, 25, wherein the heat tank 23, 24 along the heat pipe 13, 15 or along the heat transport channel 7 (heat tank 25) is. The benches 23, 24, 25 are thus - also in a U-shaped arrangement - below the heat transfer device 4, which is formed by the heat transport channel 7 and the two heat pipes 13, 15.
Nach Figur 2 ergibt sich folgende Funktion der Schaltungsanordnung 3 mit Wärmetransfereinrichtung 4 im Kühlbetrieb: Ein vorzugsweise auf der Wärmebank 23, 24 angeordnetes Bauelement 26 produziert beim Betrieb der Schaltungsanordnung eine derart große Wärmemenge, die durch „normale" Wärmeleitung innerhalb der Schaltungsanordnung 3 nicht abgeführt werden kann. Durch den thermischen Kontakt des Bauelements 26 zu der Wärmebank 23, 24 wird die Wärme über die Wärmebank 23, 24, die auch als Wärmereservoir dient, in die unmittelbare Umgebung der Heatpipe 13, 15 geleitet. In dem Bereich der Heatpipe 13, 15, der von dem Bauelement 26 er- wärmt wird, wird das Fluid der Heatpipe 13, 15 erhitzt und verdampft. Aufgrund der Gravitation steigt der Dampf nach oben in Richtung des Wärmetransportkanals 7 (Pfeil 27, 28 in Figur 2). Im Kontaktbereich 20, 21 zwischen Heatpipe 13, 15 und Wärmetransportkanal 7 kondensiert das Fluid, da das den Wärmekanal 7 durchströmende (Pfeil 29), kalte Wärmetransportmittel dem Ende 18, 19 der Heatpipe 13, 15 Wärme entzieht. Bei diesem Kondensationsprozess entsteht ein Unterdruck im Kondensationsbereich 30, der weiteren Dampf „ansaugt". Das Kondensat fließt durch die Gravitation getrieben an den Innenwänden der Heatpipe 13, 15 hinunter zu den wärmeren Berei- chen um dort erneut zu verdampfen und Wärmeenergie aufzunehmen. Die an das Wärmetransportmedium abgegebene Wärme wird von diesem über den Ablaufanschluss 11 und angeschlossene Leitungen abtransportiert, während über den Zulaufanschluss kaltes Wärmetransportmedium nachströmt. Neben der Anordnung des Bauelements 26 an einer Wärmebank 23, 24, die einer Heatpipe 13, 15 zugeordnet ist, kann das Bauelement 26 auch an einer Wärmebank 25 angeordnet sein, die direkt an dem Wärmetransportkanal 7 liegt.According to Figure 2, the following function of the circuit arrangement 3 with heat transfer device 4 results in cooling operation: a preferably arranged on the heat tank 23, 24 component 26 produced during operation of the circuit such a large amount of heat that are not dissipated by "normal" heat conduction within the circuit 3 can through the thermal Contact of the device 26 to the heat tank 23, 24, the heat through the heat tank 23, 24, which also serves as a heat reservoir, passed in the immediate vicinity of the heat pipe 13, 15. In the area of the heat pipe 13, 15, which is heated by the component 26, the fluid of the heat pipe 13, 15 is heated and evaporated. Due to gravity, the vapor rises upward in the direction of the heat transport channel 7 (arrow 27, 28 in FIG. 2). In the contact region 20, 21 between the heat pipe 13, 15 and the heat transport channel 7, the fluid condenses, since the heat channel 7 flowing through (arrow 29), cold heat transfer means the end 18, 19 of the heat pipe 13, 15 draws heat. During this condensation process, a negative pressure is created in the condensation area 30, which "draws in" further steam. The condensate, driven by gravity, flows down the inner walls of the heat pipe 13, 15 down to the warmer areas to re-evaporate there and absorb heat energy The heat dissipated by the heat transport medium is removed therefrom via the drain connection 11 and connected lines, while cold heat transfer medium flows in via the inlet connection may also be arranged on a heat tank 25, which is located directly on the heat transport channel 7.
Nach Figur 3 ergibt sich folgende Funktion der Schaltungsanordnung 3 mit Wärmetransfereinrichtung 4 im Heizbetrieb: Das temperierte Wärmetransportmedium erwärmt das obere Ende 18, 19 der Heatpipe 13, 15 im Kontaktbereich 20, 21 , sodass das Fluid der Heatpipe 13, 15 erhitzt und verdampft wird. Aufgrund der Gravitation bleibt der Dampf im oberen Endbereich. Wenn eine entsprechend große Menge Dampf im Kontaktbereich 20, 21 entstanden ist, so beginnt unterhalb des Kontaktbereichs 20, 21 die Kondensation des Fluids. Durch den dabei entstehenden Unterdruck kommt es zu einer Sogwirkung, die der Gravitation teilweise entgegenwirkt und den Dampf - wenn auch beschränkt - nach unten strömen lässt (Pfeil 31 , 32). Dort kondensiert das Fluid und gibt dabei Wärme an die Umgebung - insbesondere die Wärmebänke 23, 24 ab. Diese leiten die Wärme weiter an das Bauelement 26, sodass dieses erwärmt wird. Der Wärme- transfer durch die Heatpipe 13, 15 macht bei der hier gezeigten Anordnung im Heizbetrieb nur etwa 20% des entgegengesetzt gerichteten Wärmetransfers im Kühlbetrieb der gleichen Anordnung aus. Aufgrund dieser Vorzugsrichtung des Wärmetransfers innerhalb der Heatpipe 13, 15 wirkt diese wie eine thermische Diode 33.According to FIG. 3, the following function of the circuit arrangement 3 with heat transfer device 4 results in the heating mode: The temperature-controlled heat transfer medium heats the upper end 18, 19 of the heat pipe 13, 15 in the contact region 20, 21, so that the fluid of the heat pipe 13, 15 is heated and evaporated. Due to gravity, the vapor remains in the upper end region. If a correspondingly large amount of steam has formed in the contact region 20, 21, the condensation of the fluid begins below the contact region 20, 21. Due to the resulting negative pressure, there is a suction effect, which partially counteracts the gravitation and the steam - if also limited - can flow down (arrow 31, 32). There, the fluid condenses and releases heat to the environment - in particular the heat sinks 23, 24. These conduct the heat further to the device 26 so that it is heated. The heat transfer through the heat pipe 13, 15 makes in the arrangement shown here in the heating mode only about 20% of the oppositely directed heat transfer in the cooling mode of the same arrangement. Due to this preferred direction of the heat transfer within the heat pipe 13, 15, this acts like a thermal diode 33.
Alternativ zu der geraden Heatpipe 13, 15 kann auch eine gebogene Heatpipe 13, 15 verwendet werden, die zum Beispiel eine U-Form oder eine L-Form aufweist. Anstelle des Wärmetransportkanals 7 kann auch eine Wärmetransportleitung verwendet werden, die zum Beispiel in das Gehäuse 1 eingeklebt, geschweißt oder gelötet wird. As an alternative to the straight heatpipe 13, 15, it is also possible to use a bent heatpipe 13, 15 which has, for example, a U-shape or an L-shape. Instead of the heat transport channel 7 and a heat transport line can be used, which is glued, for example, in the housing 1, welded or soldered.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schaltungsanordnung mit einer Wärmetransfereinrichtung zum Heizen und/oder Kühlen von mindestens einem Bauelement, insbesondere elektronischen Bauelement, mit mindestens einem von einem Wärmetransportmedium durchströmten Wärmetransportkanal, gekennzeichnet durch mindestens eine Heatpipe (13,15) zum innerhalb der Schaltungsanordnung (3) erfolgenden Wärmetransfer, die zur thermischen Behandlung von dem Bauelement (26) mit dem Wärmetransportkanal (7) thermisch verbunden ist.1. Circuit arrangement with a heat transfer device for heating and / or cooling of at least one component, in particular electronic component, with at least one heat transfer medium through which a heat transport medium, characterized by at least one heat pipe (13,15) within the circuit arrangement (3) heat transfer taking place, which for thermal treatment of the component (26) with the heat transport channel (7) is thermally connected.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13,15) mit ihrem Kondensationsbereich (30) mit dem Wärmetransportkanal (7) thermisch verbunden ist.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the heat pipe (13,15) with its condensation region (30) with the heat transport channel (7) is thermally connected.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensationsbereich3. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the condensation region
(30) als ein Ende (18,19) der Heatpipe (13) ausgebildet ist.(30) as an end (18,19) of the heat pipe (13) is formed.
4. Schaltungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13,15) mit ihrer Längsachse quer, insbesondere mit stumpfen Winkel, 90°- Winkel und/oder spitzem Winkel zur Längsachse des Wärmetransportkanals (7) verläuft.4. Circuit device according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pipe (13,15) with its longitudinal axis transversely, in particular at an obtuse angle, 90 ° - angle and / or acute angle to the longitudinal axis of the heat transport channel (7).
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13,15) mit ihrer Längsachse senkrecht verlaufend oder in etwa senkrecht verlaufend unterhalb des Wärmetransportkanals (7) angeordnet ist. 5. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat pipe (13, 15) is arranged with its longitudinal axis extending perpendicularly or approximately perpendicularly below the heat transport channel (7).
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportkanal (7) und die Heatpipe (13) eine T-Formanordnung bilden.6. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transport channel (7) and the heat pipe (13) form a T-shaped arrangement.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportkanal (7), die Heatpipe (13) und mindestens eine weitere Heatpipe (15) eine U-Formanordnung (22) beziehungsweise eine Kammformanordnung bilden.7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transport channel (7), the heat pipe (13) and at least one further heat pipe (15) form a U-shape arrangement (22) or a Kammformanordnung.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransfereinrichtung (4) mindestens eine wärmeleitende Wärmebank (23,24) aufweist, die zwischen dem Bauelement (26) und der Heatpipe (13,15) thermisch leitend angeordnet ist.8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer device (4) has at least one heat-conducting heat tank (23,24) which is arranged between the component (26) and the heat pipe (13,15) thermally conductive.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetransfereinrichtung (4) mindestens eine wärmeleitende Wärmebank (25) aufweist, die zwischen dem Bauelement (26) und dem Wärmetransportkanal (7) thermisch leitend angeordnet ist.9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer device (4) has at least one heat-conducting heat tank (25) which is arranged between the component (26) and the heat transport channel (7) thermally conductive.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (3) eine Steuergerätschaltungsanordnung (2) für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug ist.10. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the circuit arrangement (3) is a control device circuit arrangement (2) for a vehicle, in particular a motor vehicle.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetransportmedi- um Kühlwasser des Fahrzeugs ist.11. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the Wärmeransportmedi- is cooling water of the vehicle.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1 ). 12. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a housing (1).
13. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1 ) aus wärmeleitfähigem Material besteht oder dieses aufweist.13. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (1) consists of thermally conductive material or has this.
14. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebank (23,24,25) Teil des Gehäuses (1), insbesondere ein einstückiges Teil des Gehäuses (1 ) ist.14. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat tank (23,24,25) is part of the housing (1), in particular an integral part of the housing (1).
15. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetransportkanal (7) im Gehäuse (1 ) angeordnet ist.15. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the heat transport channel (7) in the housing (1) is arranged.
16. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heatpipe (13,15) als thermische Diode (33) ausgebildet ist. 16. Circuit arrangement according to one of the preceding arrival claims, characterized in that the heat pipe (13,15) is designed as a thermal diode (33).
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