JP2003525525A - 冷却装置 - Google Patents
冷却装置Info
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- JP2003525525A JP2003525525A JP2001557349A JP2001557349A JP2003525525A JP 2003525525 A JP2003525525 A JP 2003525525A JP 2001557349 A JP2001557349 A JP 2001557349A JP 2001557349 A JP2001557349 A JP 2001557349A JP 2003525525 A JP2003525525 A JP 2003525525A
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- 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
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20436—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
- H05K7/20445—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
- H05K7/20454—Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff with a conformable or flexible structure compensating for irregularities, e.g. cushion bags, thermal paste
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、単数又は複数の電気部品及び／又は電子部品（以下単にＥ部品と呼ぶ）を冷却するための冷却装置であって、前記Ｅ部品に対応配置されており且つ該Ｅ部品と熱伝導結合している少なくとも１つの冷却体が設けられている形式のものに関する。このような装置において効果的な熱交換延いては高い効率を達成できるようにするためには、本発明では冷却体が、粒状、液状又はペースト状の熱伝導性充填材料と熱伝導接触しており、前記の液状又はペースト状の材料が少なくとも部分的に、フレキシブルなダイヤフラムによって保持されており、該ダイヤフラムがＥ部品と表面接触しているようにした。
Description
【０００１】
本発明は、単数又は複数の電気部品及び／又は電子部品（以下単にＥ部品と呼
ぶ）を冷却するための冷却装置であって、前記Ｅ部品に対応配置されており且つ
該Ｅ部品と熱伝導結合している少なくとも１つの冷却体が設けられている形式の
ものに関する。
ぶ）を冷却するための冷却装置であって、前記Ｅ部品に対応配置されており且つ
該Ｅ部品と熱伝導結合している少なくとも１つの冷却体が設けられている形式の
ものに関する。
【０００２】
このような形式の公知の冷却装置の場合、冷却体としてペルティエ素子が使用
される。これらのペルティエ素子の冷却面は、Ｅ部品の表面と熱伝導接触されて
いる。効果的な熱導出が得られるようにするためには、できるだけ空隙の無い表
面接触が必要とされる。しかし、Ｅ部品の表面及び冷却体の表面は多様であるの
で、理想的な熱伝達は適合された表面構造を有する特殊製作においてしか行えな
い。
される。これらのペルティエ素子の冷却面は、Ｅ部品の表面と熱伝導接触されて
いる。効果的な熱導出が得られるようにするためには、できるだけ空隙の無い表
面接触が必要とされる。しかし、Ｅ部品の表面及び冷却体の表面は多様であるの
で、理想的な熱伝達は適合された表面構造を有する特殊製作においてしか行えな
い。
【０００３】
本発明の課題は、小さな手間でＥ部品と冷却体との間の効果的な熱伝達を行う
、冒頭で述べた形式の冷却装置を提供することである。
、冒頭で述べた形式の冷却装置を提供することである。
【０００４】
本発明のこの課題は、冷却体が粒状、液状又はペースト状の熱伝導性の充填材
料と熱伝導接触しており、前記の液状又はペースト状の材料が少なくとも部分的
に、フレキシブルなダイヤフラムによって保持されており、該ダイヤフラムがＥ
部品と表面接触しているということによって解決される。前記ダイヤフラムは冷
却しようとするＥ部品の表面に密着し、密接な表面接触が生ぜしめられている。
ダイヤフラムの背後に位置する充填材料はダイヤフラムの変形に従って、Ｅ部品
と冷却体との間に熱伝導結合を生ぜしめる。ダイヤフラムの変形に基づき、面状
の熱交換が効果的に実施され得る。
料と熱伝導接触しており、前記の液状又はペースト状の材料が少なくとも部分的
に、フレキシブルなダイヤフラムによって保持されており、該ダイヤフラムがＥ
部品と表面接触しているということによって解決される。前記ダイヤフラムは冷
却しようとするＥ部品の表面に密着し、密接な表面接触が生ぜしめられている。
ダイヤフラムの背後に位置する充填材料はダイヤフラムの変形に従って、Ｅ部品
と冷却体との間に熱伝導結合を生ぜしめる。ダイヤフラムの変形に基づき、面状
の熱交換が効果的に実施され得る。
【０００５】
本発明の有利な変化態様では、ペースト状の充填材料が、大きな熱蓄積容量を
備えたゲルとして形成されている。このゲルは、特にその熱蓄積容量に基づき緩
衝容量を有している。この緩衝容量により、変動する熱量が交換されねばならな
いＥ部品を効果的に冷却することができる。更に、前記ゲルはダイヤフラムの変
形を容易に補償すると同時に高い熱伝達率を保証する均質な質量体である。
備えたゲルとして形成されている。このゲルは、特にその熱蓄積容量に基づき緩
衝容量を有している。この緩衝容量により、変動する熱量が交換されねばならな
いＥ部品を効果的に冷却することができる。更に、前記ゲルはダイヤフラムの変
形を容易に補償すると同時に高い熱伝達率を保証する均質な質量体である。
【０００６】
冷却装置は、本発明ではペルティエ素子として形成されていてもよい。この場
合は特に、ペルティエ素子がホルダに固定されているか又は該ホルダに嵌め込ま
れて、例えば鋳込まれており、前記ホルダが熱伝導性の材料から成っていてよい
。この場合、充填材料はホルダ及びペルティエ素子と接触しているか、又はペル
ティエ素子が完全に鋳込まれている場合はホルダのみと接触していてよい。
合は特に、ペルティエ素子がホルダに固定されているか又は該ホルダに嵌め込ま
れて、例えば鋳込まれており、前記ホルダが熱伝導性の材料から成っていてよい
。この場合、充填材料はホルダ及びペルティエ素子と接触しているか、又はペル
ティエ素子が完全に鋳込まれている場合はホルダのみと接触していてよい。
【０００７】
本発明による冷却装置が、例えば電子機器用小型ケーシング又は配電盤キャビ
ネット等のケーシング内で運転される場合は、冷却装置からの熱導出部を用意す
る必要がある。この理由から、ホルダがケーシングに位置固定されており且つ熱
交換側で以て、ケーシングを取り囲む領域及び／又はケーシング壁と接触してお
り、更に、前記ホルダは熱交換側の領域に、冷却用リブを有する熱交換器構造を
有している。
ネット等のケーシング内で運転される場合は、冷却装置からの熱導出部を用意す
る必要がある。この理由から、ホルダがケーシングに位置固定されており且つ熱
交換側で以て、ケーシングを取り囲む領域及び／又はケーシング壁と接触してお
り、更に、前記ホルダは熱交換側の領域に、冷却用リブを有する熱交換器構造を
有している。
【０００８】
Ｅ部品及びダイヤフラムの接合を簡単に実施できるようにするためには、本発
明ではＥ部品が１つ又は複数の支持体部材を介してケーシングに位置固定された
１つの回路基板に組み付けられており、前記支持体部材の内の少なくとも１つが
、回路基板を液状又はペースト状の材料に向かって移動させることのできるガイ
ドと結合されている。択一的又は付加的に、液状又はペースト状の材料はホルダ
に保持されており、該ホルダがガイドによってＥ部品に向かって移動可能であっ
てもよい。
明ではＥ部品が１つ又は複数の支持体部材を介してケーシングに位置固定された
１つの回路基板に組み付けられており、前記支持体部材の内の少なくとも１つが
、回路基板を液状又はペースト状の材料に向かって移動させることのできるガイ
ドと結合されている。択一的又は付加的に、液状又はペースト状の材料はホルダ
に保持されており、該ホルダがガイドによってＥ部品に向かって移動可能であっ
てもよい。
【０００９】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１０】
図面には、カバー部分１１と底部１２とを有するケーシング１０が示されてい
る。このケーシング１０の側壁部分はホルダ１７によって形成される。このホル
ダ１７は、アルミニウム鋳造物から製作されている。ホルダ１７は外側に突出し
た複数の冷却用リブ１９を有しており、これらの冷却用リブ１９は互いに平行に
間隔をあけて配置されている。冷却用リブ１９はホルダ１７と一体に結合されて
いる。ホルダ１７用の材料は、アルミニウムとは別の材料であってもよい。但し
、この材料は高度な熱伝導率を有しているということを考慮する必要がある。ホ
ルダ１７には、冷却体１８として働く４つのペルティエ素子が鋳込まれている。
勿論、４つよりも多い又は少ないペルティエ素子を使用することも可能である。
使用されるペルティエ素子の数は、導出しようとする熱量に関連している。
る。このケーシング１０の側壁部分はホルダ１７によって形成される。このホル
ダ１７は、アルミニウム鋳造物から製作されている。ホルダ１７は外側に突出し
た複数の冷却用リブ１９を有しており、これらの冷却用リブ１９は互いに平行に
間隔をあけて配置されている。冷却用リブ１９はホルダ１７と一体に結合されて
いる。ホルダ１７用の材料は、アルミニウムとは別の材料であってもよい。但し
、この材料は高度な熱伝導率を有しているということを考慮する必要がある。ホ
ルダ１７には、冷却体１８として働く４つのペルティエ素子が鋳込まれている。
勿論、４つよりも多い又は少ないペルティエ素子を使用することも可能である。
使用されるペルティエ素子の数は、導出しようとする熱量に関連している。
【００１１】
ケーシング１０の内室に面した側に、ホルダ１７は平らな冷却面を有している
。この冷却面の上には、ダイヤフラム１６．１がクッション状に張られる。この
ダイヤフラム１６．１とホルダ１７の冷却面との間には充填材料１６（ここでは
ペースト状のゲル）が保持されている。ダイヤフラム１６．１は、例えばプラス
チックシート等のフレキシブルな材料から形成されている。この場合、ダイヤフ
ラム１６．１も充填材料１６と同様、良好な熱伝導率を有しているということを
考慮する必要がある。
。この冷却面の上には、ダイヤフラム１６．１がクッション状に張られる。この
ダイヤフラム１６．１とホルダ１７の冷却面との間には充填材料１６（ここでは
ペースト状のゲル）が保持されている。ダイヤフラム１６．１は、例えばプラス
チックシート等のフレキシブルな材料から形成されている。この場合、ダイヤフ
ラム１６．１も充填材料１６と同様、良好な熱伝導率を有しているということを
考慮する必要がある。
【００１２】
ホルダ１７に対して間隔をおいて、ケーシング１０の内室には回路基板１４が
保持されている。この回路基板１４は構成群であってよい。これに対応して、ケ
ーシング１０は構成群支持体である。回路基板１４は支持体部材１３を介して、
その時々でカバー部分１１若しくは底部１２に結合されている。この結合は、図
平面に対して平行に回路基板１４がずれることを可能にする複数のガイドを介し
て行われる。ずれ方向は、図１及び図２において二重矢印によって示されている
。回路基板１４の両側には、電気部品若しくは電子部品（Ｅ部品）１５が組み付
けられている。
保持されている。この回路基板１４は構成群であってよい。これに対応して、ケ
ーシング１０は構成群支持体である。回路基板１４は支持体部材１３を介して、
その時々でカバー部分１１若しくは底部１２に結合されている。この結合は、図
平面に対して平行に回路基板１４がずれることを可能にする複数のガイドを介し
て行われる。ずれ方向は、図１及び図２において二重矢印によって示されている
。回路基板１４の両側には、電気部品若しくは電子部品（Ｅ部品）１５が組み付
けられている。
【００１３】
図２に示した出発位置から出発して、回路基板１４はガイドによってホルダ１
７に向かって、図１に示した組込み位置に到達するまで押しずらされる。この組
込み位置で回路基板１４が係止される。組込み位置への移行に際して、ダイヤフ
ラム１６．１の外側がＥ部品１５の表面に密着する。これにより、Ｅ部品１５と
ダイヤフラム１６．１との間に大面積で密接な接触が生ぜしめられる。
７に向かって、図１に示した組込み位置に到達するまで押しずらされる。この組
込み位置で回路基板１４が係止される。組込み位置への移行に際して、ダイヤフ
ラム１６．１の外側がＥ部品１５の表面に密着する。これにより、Ｅ部品１５と
ダイヤフラム１６．１との間に大面積で密接な接触が生ぜしめられる。
【００１４】
運転中、Ｅ部品１５はその損失出力を熱の形でダイヤフラム１６．１を介して
充填材料１６に供給する。充填材料１６は良好な熱伝導率を有しているので、熱
はホルダ１７を介して冷却体１８へ送られる。次いで、ケーシング１０の外側に
対応配置された冷却体１８の高温側が損失熱を周辺環境に導出する。このことは
、冷却用リブ１９を介して効果的に行うことができる。
充填材料１６に供給する。充填材料１６は良好な熱伝導率を有しているので、熱
はホルダ１７を介して冷却体１８へ送られる。次いで、ケーシング１０の外側に
対応配置された冷却体１８の高温側が損失熱を周辺環境に導出する。このことは
、冷却用リブ１９を介して効果的に行うことができる。
【図１】
冷却装置を備えたケーシングを断面して側面から見た概略図である。
【図２】
図１の組込み位置を変えて示した図である。
１０ ケーシング、 １１ カバー部分、 １２ 底部、 １３ 支持体部材
、 １４ 回路基板、 １５ Ｅ部品、 １６ 充填材料、 １６．１ ダイヤ
フラム、 １７ ホルダ、 １８ 冷却体、 １９ 冷却用リブ
、 １４ 回路基板、 １５ Ｅ部品、 １６ 充填材料、 １６．１ ダイヤ
フラム、 １７ ホルダ、 １８ 冷却体、 １９ 冷却用リブ
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月２５日（２００２．４．２５）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 23/40 Ｈ０１Ｌ 23/40 Ｚ
23/36 Ｄ
Ｚ
Claims (7)
- 【請求項１】 単数又は複数の電気部品及び／又は電子部品（以下単にＥ部
品と呼ぶ）を冷却するための冷却装置であって、前記Ｅ部品に対応配置されてお
り且つ該Ｅ部品と熱伝導結合している少なくとも１つの冷却体が設けられている
形式のものにおいて、 冷却体（１８）が、粒状、液状又はペースト状の熱伝導性充填材料と熱伝導接
触しており、前記の液状又はペースト状の材料が少なくとも部分的に、フレキシ
ブルなダイヤフラム（１６．１）によって保持されており、該ダイヤフラム（１
６．１）がＥ部品と表面接触していることを特徴とする冷却装置。 - 【請求項２】 ペースト状の充填材料（１６）が、大きな熱蓄積容量を備え
たゲルとして形成されている、請求項１記載の冷却装置。 - 【請求項３】 冷却体（１８）がペルティエ素子として形成されている、請
求項１又は２記載の冷却装置。 - 【請求項４】 ペルティエ素子がホルダ（１７）に固定されているか又は該
ホルダに嵌め込まれて、例えば鋳込まれており、前記ホルダが熱伝導性の材料か
ら成っている、請求項３記載の冷却装置。 - 【請求項５】 ホルダ（１７）がケーシング（０１）に位置固定されており
且つ熱交換側で以て、ケーシング（１０）を取り囲む領域及び／又はケーシング
壁（１０，１２）と接触しており、更に、前記ホルダが熱交換側の領域に、冷却
リブ（１９）を有する熱交換器構造を有している、請求項３又は４記載の冷却装
置。 - 【請求項６】 Ｅ部品（１５）が、１つ又は複数の支持体部材（１３）を介
してケーシング（１０）に位置固定された１つの回路基板（１４）に組み付けら
れており、前記支持体部材（１３）の内の少なくとも１つが、前記回路基板（１
４）を液状又はペースト状の材料（１６）に向かって移動させることのできるガ
イドと結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の冷却装置。 - 【請求項７】 液状又はペースト状の材料（１６）がホルダ（１７）に保持
されており、該ホルダがガイドによって単数又は複数のＥ部品に向かって移動可
能である、請求項１から６までのいずれか１項記載の冷却装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10004474A DE10004474B4 (de) | 2000-02-02 | 2000-02-02 | Kühlvorrichtung |
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| PCT/EP2001/001101 WO2001058231A1 (de) | 2000-02-02 | 2001-02-02 | Kühlvorrichtung |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001557349A Expired - Fee Related JP3816392B2 (ja) | 2000-02-02 | 2001-02-02 | 冷却装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3816392B2 (ja) |
| DE (2) | DE10004474B4 (ja) |
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| DE102007014713B3 (de) * | 2007-03-23 | 2008-09-18 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Kühlanordnung, Umrichter und elektrisches Antriebssystem |
| DE102008040501A1 (de) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Robert Bosch Gmbh | Verbesserte Wärmeabfuhr aus einem Steuergerät |
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|---|---|---|---|---|
| US3586102A (en) * | 1969-02-17 | 1971-06-22 | Teledyne Inc | Heat sink pillow |
| US4072188A (en) * | 1975-07-02 | 1978-02-07 | Honeywell Information Systems Inc. | Fluid cooling systems for electronic systems |
| US5040381A (en) * | 1990-04-19 | 1991-08-20 | Prime Computer, Inc. | Apparatus for cooling circuits |
| DE69112543D1 (de) * | 1990-08-21 | 1995-10-05 | Ibm | Gekühltes elektrisches Gerät. |
| DE9203252U1 (ja) * | 1992-03-11 | 1992-05-07 | Telefunken Systemtechnik Gmbh, 7900 Ulm, De | |
| DE9320550U1 (de) * | 1993-08-12 | 1994-09-29 | Siemens Nixdorf Inf Syst | Kühleinrichtung für keramische Bauelemente |
| US5887435A (en) * | 1995-12-08 | 1999-03-30 | Litton Systems, Inc. | Environmentally protected module |
| AT404532B (de) * | 1996-02-13 | 1998-12-28 | Electrovac | Kühlkörper für elektrische und elektronische bauelemente |
| DE19624475A1 (de) * | 1996-06-19 | 1998-01-02 | Kontron Elektronik | Vorrichtung zum Temperieren elektronischer Bauteile |
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- 2000-02-02 DE DE10004474A patent/DE10004474B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-02-02 EP EP01911577A patent/EP1256264B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-02-02 WO PCT/EP2001/001101 patent/WO2001058231A1/de active IP Right Grant
- 2001-02-02 JP JP2001557349A patent/JP3816392B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-02-02 DE DE50100367T patent/DE50100367D1/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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|---|---|
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