FI120128B - Elektroniikkalaitteen jäähdytyslaitteisto sekä menetelmä - Google Patents

Description

Elektroniikkalaitteen jäähdytyslaitteista sekä menetelmä

Keksinnön ala Tämä keksintö liittyy elektroniikkalaitteen jäähdytyslaitteistoon, jolla saadaan aikaan yksinkertainen ja tehokas jäähdytys sekä jäähdytyselementtiin 5 kiinnitetylle elektroniikkakomponentille että elektroniikkalaitteen elektroniikkati-laan. Keksintö liittyy lisäksi jäähdytysmenetelmään.

Tekniikan tason kuvaus

Ennestään tunnetaan ratkaisu, joissa jäähdytys on elektroniikkalaitteessa toteutettu siten, että tehoelektroniikkakomponentti on kiinnitetty jäähdy-10 tyselementtiin, jonka läpi järjestetään tuulettimella tuotettu ilmavirtaus. Tällöin jäähdytyselementin tehoelektroniikkakomponentilta vastaanottama lämpö-kuorma saadaan siirretyksi jäähdytyselementin kautta elektroniikkalaitteesta ulos virtaavaan ilmaan. Koska elektroniikkalaitteessa on myös elektroniikkatila, jossa on muitakin jäähdytystä tarvitsevia komponentteja, on tässä tunnetussa 15 ratkaisussa käytössä toinen tuuletin, jonka tuottama ilmavirtaus ohjataan elekt-roniikkatilan läpi, jotta myös elektroniikkatilaan aikaansaataisiin riittävä jäähdytys.

Edellä mainitun tunnetun ratkaisun heikkoutena on, että se vaatii • · · : kaksi tuuletinta riittävän jäähdytyksen takaamiseksi. Lisäksi heikkoutena on se, • ·· .··.[ 20 että elektroniikkatilaan johdetaan laitteen ulkopuolista kylmää ilmaa, joka saat- • · taa olla kosteaa. Tällaisen ilman johtaminen elektroniikkatilaan kasvattaa mer- ΓΥ kittävästi korroosioriskiä sekä korroosiosta aiheutuvien toimintahäiriöiden ris- ;’·· kiä.

• · · • · *···* Ennestään tunnetaan myös ratkaisuja, joissa samaa ilmavirtausta, 25 joka on tuotettu yhdellä tuulettimella, käytetään sekä tehoeiektroniikkakompo- • · · : nenttiin liitetyn jäähdytyselementin että elektroniikkatilan jäähdyttämiseen. Täl- löin laitteen ulkopuolelta tuloaukon kautta virtaava ilma johdetaan ensin elekt-roniikkatilan läpi, ja tämän jälkeen jäähdytyselementin kautta poistoaukolle.

• · ..... Tällöin vältetään tarve kahdelle erilliselle tuulettimelle. Ongelmaksi jää kuiten- • · T* 30 kin edelleen se, että laitteen ulkopuolelta virtaava kylmä ilma saattaa aiheuttaa ··· korroosiota elektroniikkatilassa.

·· · • · · • · • · i 2

Keksinnön yhteenveto Tämän keksinnön tarkoitus on ratkaista edellä selostettu ongelma ja taijota käyttöön jäähdytysratkaisu, joka on yksinkertainen ja joka parantaa laitteen toimintavarmuutta pitkällä aikavälillä. Tämä päämäärä saavutetaan ohei-5 sen itsenäisen patenttivaatimuksen 1 mukaisella jäähdytyslaitteistolla ja oheisen itsenäisen patenttivaatimuksen 7 mukaisella menetelmällä.

Keksinnössä erotetaan osa jäähdytyselementin läpi virranneesta ilmasta kierrätettäväksi elektroniikkatilan läpi. Täten vältetään kylmän ja mahdollisesti kostean ilman johtaminen elektroniikkatilaan. Riittävä jäähdytys elekt- 10 roniikkatilaan saadaan aikaan erottamalla jäähdytyselementiltä kohti poisto-aukkoa vihaavasta ilmavirrasta ilmaa, joka on kylmempää kuin jäähdytyselementiltä virtaava ilma on keskimäärin. Erotettavan ilmavirran lämpötila on täten alhaisempi kuin jäähdyttimen läpi tuleva ilma keskimäärin. Täten vältetään liian kuuman ilman johtaminen elektroniikkatilaan.

15 Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa paluukanava, jolla elektroniikkatilaan johdetaan ilmaa, jatkuu elektroniikkatilasta laitteen tulo-aukolle. Tällä edullisella suoritusmuodolla saavutetaan se etu, että elektroniikkatilan läpi virtaavan ilman virtaus tehostuu, koska tuloaukolla vallitseva alempi paine aikaansaa ilman virtaamista edesauttavan imuefektin.

: 20 Keksinnön mukaisen jäähdytyslaitteiston ja menetelmän edulliset • · ·1.’·: suoritusmuodot ilmenevät oheisista epäitsenäisistä patenttivaatimuksista 2-6 ja 8 - 9.

• · • · · • · · j1V Kuvioiden lyhyt kuvaus • · · !··\ Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkinomaisesti lähemmin • · 25 viittaamalla oheisiin kuvioihin, joista: ... kuviot 1 ja 2 havainnollistavat keksinnön ensimmäistä edullista suo- • · · ritusmuotoa, • · '···1 kuviot 3 - 5 havainnollistavat keksinnön toista edullista suoritusmuo- *:··: toa, ja 30 kuviot 6-8 havainnollistavat paluukanavan alkupään vaihtoehtoisia • · · .:. muotoiluja.

• · • · • · · · · • · · • · • · 3

Joidenkin suoritusmuotojen kuvaus

Kuviot 1 ja 2 havainnollistavat keksinnön ensimmäistä edullista suoritusmuotoa. Kuviossa 1 nähdään jäähdytyselementti 1. Kuvioiden esimerkkitapauksessa oletetaan, että jäähdytyselementti muodostuu rinnakkaisista le-5 vymäisistä jäähdytysrivoista, joiden välistä ilma pääsee virtaamaan.

Jäähdytyselementin 1 pintaan on liitetty elektroniikkakomponentti 2, joita on kaksi kuvioiden 1 ja 2 esittämässä tapauksessa. Elektroniikkakomponenttien tuottamaa lämpökuormaa saadaan täten siirtymään jäähdytyselementin kautta jäähdytyselementin läpi virtaavaan ilmavirtaukseen. Kuviossa 1 on to viitenumerolla 3 merkitty jäähdytyselementin virtauspoikkipinnan alueita, jotka sijaitsevat kauimpana elektroniikkakomponenteista. Kun ilma virtaa jäähdytyselementin 1 läpi on se ilmavirtauksen osa, joka poistuu jäähdytyselementis-tä 1 kylmempää näillä alueilla 3, jotka sijaitsevat kauimpana elektroniikkakomponenteista 2.

15 Kuviossa 2 nähdään kuvion 1 jäähdytyselementti 1 kun se on asen nettu elektroniikkalaitteeseen 4, joka voi olla esimerkiksi taajuusmuuttaja. Havainnollisuuden vuoksi kuviossa 2 elektroniikkalaite on esitetty ilman yläkantta kuviossa 2, Tuuletin 5 (joka käytännössä voi olla koteloitu) imee laitteen 4 ulkopuolelta ilmaa tuloaukon 6 kautta. Syntynyt ilmavirtaus kulkeutuu jäähdy- : 20 tyselementin 1 läpi poistoaukoile 7, josta se poistuu laitteen 4 ulkopuolelle. Tä- • · ten jäähdytyselementti 1 sekä sen läpi virtaava ilma jäähdyttää jäähdytysele-menttiin liitettyjä elektroniikkakomponentteja 2.

: j*: Koska laitteen 4 elektroniikkatilassa 8 voi sijaita myös muita jäähdy- • :*: tystä vaativia komponentteja kuin pelkästään elektroniikkakomponentit 2, on • · · · .···. 25 laitteeseen 4 keksinnön mukaisesti järjestetty paluukanava 10, jolla osa jääh- dytyselementiltä 1 kohti poistoaukkoa 7 viilaavasta ilmavirrasta saadaan joh-dettua elektroniikkakaan 8 tämän jäähdyttämiseksi. Kuvion 2 tapauksessa pa- • · · l.. luukanavan alkupäähän on järjestetty ohjain 9 joka sijaitsee jäähdytyselemen- ’*:** tiltä 1 poistoaukoile 7 vihaavassa ilmavirtauksessa. Ohjain on järjestetty koh- *:*·: 30 taan jossa jäähdytyselementiltä 1 kohti poistoaukkoa 7 virtaa ilmaa, joka on kylmempää kuin jäähdytyselementiltä virtaava ilma on keskimäärin. Käytän- .···. nössä tällaista ilmaa virtaa kuviossa 1 esitetyiltä alueilta 3.

• · ,1*1 Kuvion 2 tapauksessa paluukanavan osan muodostaa myös itse * ** elektroniikkatila 8, eli sitä ympäröivät seinät jotka rajaavat sen tilan jonka läpi 35 elektroniikkakaan johdettu ilma virtaa. Elektroniikkatilan takaseinämään on 4 muodostettu aukkoja 11, joiden kautta elektroniikkatilaan johdettu ilmavirtaus pääsee poistumaan elektroniikkatilasta. Aukot 11 on edullisesti muodostettu siten, että ne johtavat elektroniikkatilasta poistuvan ilman tuloaukolle 6. Tämän lisäksi tuulettimen ympärille on edullisesti järjestetty kotelo, johon mainitut au-5 kot 11 johtavat. Tällaisella ratkaisulla tehostuu virtaus elektroniikkatilan läpi koska tuloaukolla 6 vallitseva alipaine aikaansaa imun elektroniikkatilaan aukkojen 11 välityksellä.

Kuviot 3-5 havainnollistavat keksinnön toista edullista suoritusmuotoa. Kuviossa 3 elektroniikkalaite 4' on esitetty räjäytyskuvana, kuviossa 4 ta-10 kaa katsottuna ja kuviossa 5 edestä katsottuna. Kuvioiden 3-5 suoritusmuoto vastaa erittäin pitkälle kuvioiden 1 - 2 suoritusmuotoa, minkä vuoksi sitä seu-raavassa selostetaan ensisijaisesti tuomalla esille näiden suoritusmuotojen välisiä eroja.

Kuvioiden 3 - 5 suoritusmuodossa jäähdytyselementtiin on kiinnitet-15 ty elektroniikkakomponentteja 2 kahdelle vastakkaiselle sivulle. Elektroniikka-komponenttien 2 tuottama lämpökuormaa saadaan täten siirtymään jäähdy-tyselementin kautta jäähdytyselementin läpi virtaavaan ilmavirtaukseen. Käytännön syistä elektroniikkatilaan johdettava ilmavirtaus, jolla jäähdytetään elektroniikkatrlassa sijaitsevia muita komponentteja, otetaan tässä suoritus-:T: 20 muodossa jäähdytyselementin ylä- ja alareunoista (mikä ilmenee tarkemmin kuvioista 6 - 8). Elektroniikkatilaa rajaa laitteen 4' kuoret 12’ ja 13’, jotka siis • · täten myös rajaavat sisälleen paluukanavan. Elektroniikkatilaan johdettu ilma ··· : .·. poistuu elektroniikkatilasta aukkojen 11 kautta tuulettimen 5' tuioaukon lähei- syyteen.

• · · 25 Kuviot 6-8 havainnollistavat paluukanavan alkupään vaihtoehtoisia “* muotoiluja. Kuvioiden 6-8 esittämiä ratkaisuja voidaan hyödyntää esimerkiksi ... kuvioiden 3-5 suoritusmuodon yhteydessä.

• ♦ ·

Kuvion 6 tapauksessa on elektroniikkalaitteen runkorakenteiden :·..Σ avulla muodostettu alareunaan ohjain 9', joka peittää osan jäähdytyselementin ·:··: 30 virtauspinta-alasta. Kyseinen ohjain 9' erottaa täten osan jäähdytyselementiltä .*··. viilaavasta ilmavirrasta ja johtaa sen paluukanavaan. Ohjain 9' on järjestetty ··« .:. siten, että se sijaitsee kohdassa, jossa virtaa ilmaa, joka on kylmempää kuin # ♦ !;··’ jäähdytyselementiltä virtaava ilma on keskimäärin.

• ·: Kuvion 7 tapauksessa ohjan 9" muodostuu yläreunasta alaspäin 35 ilmavirtaukseen taivutetusta levystä, joka ohjaa osan jäähdytyselementiltä vir- 5 taavasta ilmasta paluukanavaan. Ohjain 9" on järjestetty siten, että se sijaitsee kohdassa, jossa virtaa ilmaa, joka on kylmempää kuin jäähdytyselementiltä viilaava ilma on keskimäärin.

Kuvion 8 tapauksessa erillistä ohjainta ei ole käytössä. Sitävastoin 5 paluukanavan alkupään muodostava aukko 14 on järjestetty avautumaan kohtaan, jossa virtaa ilmaa, joka on kylmempää kuin jäähdytyselementiltä virtaava ilma on keskimäärin. Jotta paluukanavaan virtaisi riittävästi ilmaa on edullista, että tässä suoritusmuodossa paluukanava päättyy tuloaukolle siten, että elekt-roniikkatilaan saadaan synnytettyä imu, kuten on aikaisemmin selostettu.

10 Edellä on kuvioihin viitaten esitetty suoritusmuotoja, joissa ohjain, jolla osa jäähdyttimeltä poistoaukoile viilaavasta ilmavirrasta ohjataan paluukanavaan, muodostuu jäähdyttimen suhteen erillisestä osasta. Kuitenkin on keksinnön mukaisesti myös ajateltavissa, että mainittu ohjain on kokonaan tai osin muodostettu jäähdytyseiementistä. Tällöin jäähdytyselementin muotoilu 15 on siis sellainen, että sen kautta kulkevasta ilmavirrasta ohjataan halutusta kohdasta ilmaa paluukanavaan.

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Alan ammattimiehelle tulevat olemaan ilmeisiä erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnelmat :T: 20 ilman että poiketaan keksinnön suojapiiristä.

• · • · · • ·· • · ··· ♦ · • · ♦ ·· • · • · · • # · ··· · • · • · · • · · ♦ ·· · • · · • · • · ··· ··· ♦ · · • · · »·· • · • · • · · • · • · · « · • · «·· ··· • · • · • · · 1 · ♦ · · • · • ·

Claims (9)

1. Elektroniikkalaitteen (4, 4') jäähdytyslaitteista, johon kuuluu: elektroniikkakomponenttiin liitettävä jäähdytyselementti (1, 1') elekt- 5 roniikkakomponentin (2) tuottaman lämpökuormituksen vastaanottamiseksi, tuloaukko (6), poistoaukko (7) sekä tuuletin (5, 5') ilman saattamiseksi virtaamaan tuloaukolta (6) jäähdytyseiementin (1, 1') kautta poistoaukolle (7) jäähdytyseiementin (1, V) jäähdyttämiseksi ilmavirtauksen avulla, tunnettu siitä, 10 että jäähdytyslaitteistoon kuuluu ainakin yksi paluukanava, jonka kautta osa jäähdytyselementiltä (1,1') kohti poistoaukkoa (7) viilaavasta ilmasta johdetaan elektroniikkatilaan (8) elektroniikkatilan jäähdyttämiseksi, ja että mainitun paluukanavan alkupää on järjestetty avautumaan kohtaan, jossa jäähdytyselementiltä (1, 1’) kohti poistoaukkoa (7) virtaa ilmaa, joka 15 on kylmempää kuin jäähdytyselementiltä virtaava ilma on keskimäärin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen jäähdytyslaitteisto, tunnettu siitä, että mainittu paluukanava jatkuu elektroniikkatilasta (8) tuloaukolle (6) elektroniikkatilaan johdetun ilman johtamiseksi tuloaukkoon (6).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen jäähdytyslaitteisto, tun- • · · s, . 20 nettu siitä, että paluukanavan alkupään yhteyteen on järjestetty ohjain (9, l./ 9', 9") joka ohjaa osan jäähdytyselementiltä (1, 1’) poistoaukolle (7) viilaavasta /·;* ilmasta paluukanavaan. • · · j··

· 4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen jäähdytyslaitteisto, tunnettu i·: : siitä, että mainittu ohjain (9, 9’, 9”) on järjestetty rajaamaan jäähdytyseiementin • · · 25 virtauspoikkipinnasta alueen, joka sijaitsee mahdollisimman kaukana jäähdy-tyselementtiin liitetystä elektroniikkakomponentista tai elektroniikkakomponen-:T: teista.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen jäähdytyslaitteisto, tunnettu siitä, että mainittu tuuletin (5, 5') on järjestetty virtaussuunnassa 30 ennen jäähdytyselementtiä (1, 1') puhaltamaan ilmaa jäähdytyselementille ja ’*:1 imemään ilmaa tuloaukosta (6). • ··

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukainen jäähdytyslaitteisto, tunnettu siitä, että mainittuun jäähdytyselementtiin (1, 1’) kuuluu rinnak- käin välimatkan päähän toisistaan järjestettyjä levymäisiä jäähdytysripoja, joi den välistä ilma virtaa.

7. Menetelmä elektroniikkalaitteen jäähdyttämiseksi, jossa menetelmässä: 5 tuotetaan ilmavirtaus tuloaukoita (6) elektroniikkakomponenttiin liite tyn jäähdytyselementin (1, 1') kautta poistoaukolle (7), tunnettu siitä, että erotetaan jäähdytyselementiitä (1, 1’) poistoaukolle viilaavasta ilmavirrasta ilmaa, joka on kylmempää kuin jäähdytyselementiitä virtaava ilma on keskimäärin, ja io johdetaan mainittu erotettu ilma elektroniikkalaitteen elektroniikkati- laan (8) mainitun elektroniikkatilan jäähdyttämiseksi.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että johdetaan mainittu erotettu ilma elektroniikkatilan (8) kautta tuloaukolle (6).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 7-8 mukainen menetelmä, tun-15 n ett u siitä, että erotetaan mainittu ilma ohjaimella (9, 9', 9"), joka on järjestetty jäähdytyselementiitä (1, 1’) poistoaukolle (7) viilaavaan ilmavirtaukseen rajaamaan jäähdytyselementin poikkivirtauspinta-alasta alueen, joka sijaitsee mahdollisimman kaukana jäähdytyselementtiin liitetystä elektroniikkakomponentista (2) tai elektroniikkakomponenteista (2). • · · • · · t · · • · • · · • ·· • · • · · • · • · • · · • · • · · • · · M· · • · • · · • · » • · · · • · · 9 9 9 9 • · · • · · • · · • · · 9 999 9 9 m · ··· • · • · · • · • · ··· 9 999 9 9 9 9 999 99 9 9 9 9 9 9 9 9