WO2019025021A1 - Kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei betrieb wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische bauteile und geräte - Google Patents

Kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei betrieb wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische bauteile und geräte Download PDF

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WO2019025021A1
WO2019025021A1 PCT/EP2018/000370 EP2018000370W WO2019025021A1 WO 2019025021 A1 WO2019025021 A1 WO 2019025021A1 EP 2018000370 W EP2018000370 W EP 2018000370W WO 2019025021 A1 WO2019025021 A1 WO 2019025021A1
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WO
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heat
electrical
conducting
devices
peltier element
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/000370
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gregor Luthe
Silke SCHÄFERS
Original Assignee
Wind Plus Sonne Gmbh
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Publication date
Application filed by Wind Plus Sonne Gmbh filed Critical Wind Plus Sonne Gmbh
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    • 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
    • H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
    • H05K7/202—Air circulating in closed loop within enclosure wherein heat is removed through heat-exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/025—Removal of heat
    • F25B2321/0251—Removal of heat by a gas

Definitions

  • the present invention relates to contamination-free, cooled, enclosed in operation heat-releasing, electrical and electronic components and devices.
  • the present invention relates to a method for the contamination-free cooling of enclosed, heat-dissipating, electrical and electronic components and devices without contamination of the interior of the components and the devices.
  • the present invention relates to the use of the contamination-free coolable, enclosed, heat-dissipating during operation, electrical and electronic components and devices in clean rooms, clean rooms, operating theaters, intensive care units, isolation stations and microbiological, biological, analytical, medical, pharmacological, nanotechnological or electrical engineering,
  • Research facilities and production facilities as well as in research facilities and production facilities for wafers, data carriers, microchips, smartphones and computers as well as in aviation and aerospace technical research facilities and production facilities.
  • Enclosed enclosures, electrical and electronic components and devices can generate significant amounts of heat during operation. This must be dissipated so that the heat does not damage the components and the devices themselves, their environment and / or the operating personnel and / or other persons such as patients and / or other living beings.
  • the cooling is done by ventilation, in which an air flow is blown or sucked through the housing on or by the heat-emitting electrical or electronic components and devices.
  • this requires air intakes and air outlets in the housings.
  • such a method involves a high risk of contamination, especially by microorganisms such as bacteria, fungi, l
  • CONFIRMATION COPY Viruses protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, particulate matter, particulate matter, aerosols, chemical contaminants and / or nanoparticles, electrical and electronic components and equipment. In the worst case, even small animals and micro animals can penetrate.
  • Thermoelectric elements or Thermoelectric Coolers (TEC), also known as Peltier elements, are electrothermal transducers that produce a temperature difference when current flows, or a current flow at temperature difference.
  • a TEC includes two legs made of different thermoelectric materials having different Seebeck coefficients, which are electrically conductively connected to each other at a pad or in a contact region. An elevated temperature in the contact area compared to the temperature of the other ends of the legs causes an electrical voltage (thermal voltage) between the two thermoelectric materials due to the thermoelectric effect. When the circuit is closed then flows an electric current.
  • a TEC may be constructed of several such Peltier elements, which may be connected in series and / or in parallel to achieve a higher temperature or higher current. In most cases, a combination of both interconnections is used. When connected in series, there is a contact area on both sides of the legs, which must be electrically isolated from the other legs.
  • Peltier elements are used, for example, for cooling coolers for camping and for cooling processors.
  • An electric current of current intensity I sets the amount of heat at the interface between two different conductors A and B with the Peltier coefficients PiA and PiB (Equation 1)
  • the sign of W depends on the current direction. A negative sign of W means that heat is removed from the contact between the two conductors. It is, in contrast to the generation of Joule heat, a reversible process.
  • the Peltier effect is due to the fact that in a homogeneous conductor of constant temperature with an electric current also flows a heat flow at the same time. Its size is given by ⁇ .
  • the Peltier heat (Equation 1) represents the excess or deficit between the heat flowing in and out at the contact point. This isothermal heat flow is caused by the fact that not all conduction electrons have the same flow velocity in an electric current. The latter depends on the energy of the electrons.
  • a heat pipe is a gas-tight, sealed component that can be used to transport thermal energy and / or heat very efficiently from one location to another. It can transport 100 to 1,000 times higher thermal energy than a component of the same geometric dimensions made of solid copper.
  • the heat pipe uses the physical effect of converting very large amounts of energy when vaporizing and condensing a liquid.
  • the heat pipe is hollow from the inside and filled with a small amount of liquid, the "working” liquid, which is below its vapor pressure, which can be well below atmospheric at low temperatures. comparable to a wick - this capillary structure is saturated with a liquid heat transfer medium, the "working" liquid. If energy is supplied to a part of the heat pipe, the "working" liquid from the capillary structure evaporates there and the vapor flows in the direction of the temperature gradient and condenses everywhere, releasing the heat of vaporization, where energy is dissipated absorbed by the capillary structure and flows back to evaporate again, closing a circuit that circulates quickly and very effectively thermal energy, the temperature difference between the evaporation and condensation zone in the heat pipe is very low.
  • working liquids such as water in the temperature range of about 170 to 600 ° K, ammonia in the temperature range of about 150 to 170 ° K, mercury in the temperature range of 400 to 800 ° K. or lithium or silver in a temperature range above 1000 ° K.
  • Heat pipes can be used for example in TEC / heat pipe cooling systems.
  • German patent application DE 10 201 1 056 877 A1 discloses a device for converting thermal energy into electrical energy. This comprises at least one source of thermal energy, at least one heat pipe, at least one thermoelectric element and at least one heat dissipating device, wherein the heat pipe with its one end in thermally conductive contact with the source of thermal energy and with its other end in electrically insulating, thermally conductive contact with is the hot side of the thermoelectric element and wherein the hot side opposite cold side of the thermoelectric element is in electrically insulating, thermally conductive contact with the heat dissipating device.
  • heat sources or sources of thermal energy are flat collectors, vacuum tube collectors, photovoltaic cells, solar cells, radiators, components of stoves and underfloor heating, current transformers, the underside of automobiles, engine blocks, exhaust systems, flue pipes, exhaust stacks, containers with materials that generate thermal energy during the phase transformation , electrical resistors, hot water bags, biogas plants, human and animal bodies or solar concentrators.
  • heat-dissipating device are inorganic and organic gases, inorganic and organic liquids, inorganic and organic sublimable solids, cooling fins, heat exchangers, tube heat sinks, motors, turbines, devices for performing the Rankine cycle and large surface heating called. From the hot side of the thermoelectric element, the thermal energy can be transported through heat pipes to the heat-dissipating devices.
  • a device for cooling a graphics processor (GPU) and a central processor (CPU) in which a TEC is arranged at a distance from the processors.
  • the cold side of the TEC is thermally connected to a thermally conductive plate of iron, aluminum or an iron / aluminum alloy with the processors.
  • the heat is conducted from the hot side of the TEC via a heat pipe to a heat sink.
  • the heat sink comprises a plurality of fans each having an air inlet and an air outlet.
  • US 2014/0063736 1 is an arrangement for the contamination-free cooling of an electrical component with a closed housing in which an electrical component to be cooled is arranged, wherein the housing has an inside and an outside, and at least one Peltier element a cold side facing the electrical component and a hot side in heat conducting contact with the outside.
  • From Korean patent application 1020040061286 A is a cooling arrangement for arranged in a housing electrical component, which is a device for directing the heat to be led from the electrical component to the cold side of a Peltier element and a device for dissipating the heat from the hot side of the Peltier element to the outside and to a heat sink in the environment.
  • thermoelectric cooling element From the translation DE 1 1 2009 004 973 T5 of the international patent application WO 2010/120287 is a device for generating and using electricity, the derived from the waste heat of an electrical device.
  • the device operates with a heat generation component thermally coupled to a thermoelectric device.
  • International patent application WO 2017 / 037315A1 discloses a computer with a special housing which allows the use of the computer in an explosive atmosphere. The interior of the housing contains a Peltier element that keeps the temperature of the electronic elements constant. From the US patent application US 2015/008281 1 A1 a processor is known, which has a thermoelectric cooling element, which ensures a constant cooling of the processor, the thermoelectric cooling element transports the heat from the processor to a heat sink.
  • US 2006/0101831 A1 discloses an apparatus and a method for active cooling of an electronic element. They include a first cooling element and induce a thermal gradient in a heat pipe that dissipates the heat from the hot side of the first cooling element to the cold side of a second cooling element.
  • the plant can be used in boreholes and drilling operations.
  • a device for adjusting a temperature equilibrium is known. Inside the device is a first fan, a temperature sensor, a heat pipe and first heat lamellae. One end of the heat pipe is connected to an actuator. The first, and the first fan arranged. The control circuit is connected to the device for adjusting the temperature balance, the first fan and the temperature sensor by electrical lines. Outside the housing, the device has a second fan and second heat blades, which is connected via a feed line through the housing with the control circuit. The second heat louvers are arranged between the second fan and the housing.
  • the object of the present invention was to provide a method for the contamination-free cooling of enclosed, heat-releasing, electrical and / or electronic components and / or devices.
  • the present invention was based on the object, advantageous applications for the contamination free coolable, enclosed, heat dissipating in operation, electrical and / or electronic components and / or devices in clean rooms, clean rooms, operating theaters, intensive care units, isolation stations and microbiological, biological, analytical, medical, pharmacological, nanotechnological or electrotechnical, research facilities and
  • the new contamination free coolable, enclosed, heat dissipating in operation, electrical and / or electronic components and devices were found, each having at least a closed housing with an inside and an outside, the at least one heat-dissipating in operation electrical and / or electronic component and / or device surrounds, at least one Peltier element whose cold side is at a distance facing the at least one heat-emitting, electrical and / or electronic component and / or device during operation or in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the electrical and / or electronic component and / or Device is and whose hot side is in heat-conducting contact with the outside, at least one device for directing the heat emitted to the not in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least one electrical and / or electronic component and / or the at least one device standing cold side of the at least one Peltier element and at least device for dissipating the heat from the hot side (3.2) of the at least one Peltier
  • Another important advantage of the invention was that it was now possible to separate the encapsulated electronic heart with TEC cooling from the periphery of the device according to the invention. Thereafter, the two components could be cleaned separately, so that they could be sterilized particularly easily and the water protection of electronic devices could be significantly increased.
  • the components and devices according to the invention can be cooled without contamination.
  • “Contamination-free” means that the components and devices of the present invention can be effectively cooled using the cooling method of the present invention without causing contaminants such as small animals such as mice, small animals such as arthropods such as insects, centipedes, crustaceans, spiders, mites and scorpions, microorganisms such as bacteria, fungi , Viruses, protozoa and archaea, pollen, dust, particulate matter, particulate matter, particulate matter, aerosols, chemical contaminants such as water, solvents, oils, acids, bases and other organic and inorganic solids in the form of nanoparticles and microparticles in the at least one closed housing , which is part of the components and devices according to the invention, can penetrate.
  • the at least one closed housing has an inner side and an outer side and encloses at least one electrical and / or electronic component and / or device which releases heat during operation.
  • the at least one closed housing is made of a thermally and mechanically stable material.
  • the material may be transparent or opaque or substantially opaque with transparent viewing windows for testing the closed interior of the at least one housing.
  • it is made of glass, metal, plastic, wood and / or composites of at least two of these materials.
  • the closed housing may be electrically insulating and / or shielding against electromagnetic radiation and / or against magnetic fields, at least one opening which is gas-permeable but impermeable to microorganisms, particulate matter, particulate matter, suspended solids and aerosols, at least one pressure relief valve with non-return valve and / or have at least one pressure-compensating membrane, and / or its interior may be filled with air, inert gas such as carbon dioxide, nitrogen and / or sulfur hexafluoride and / or a nonpolar and / or non-flammable or liquid, such as halogenated oils.
  • the components according to the invention may be active electrical and electronic components. Examples of active devices include semiconductor devices, diodes, transistors, integrated circuits, processors, and electric motors. In addition, it may be passive components according to the invention such as resistors, capacitors and coils.
  • the devices according to the invention are preferably devices for use in clean rooms, clean rooms, operating theaters, intensive care units, isolation stations as well as microbiological, biological, analytical, medical, pharmacological, nanotechnological or electrotechnical research facilities and production facilities as well as in research facilities and production facilities for wafers, data carriers, Microchips, processors, smartphones, and computers, as well as aviation and aerospace engineering research facilities and manufacturing facilities.
  • Examples of such devices according to the invention are data processing systems, computers, notebooks, iPads, smartphones, intercoms and other communication systems, microscopes, electron microscopes, AFM devices, air conditioners and in particular medical devices such as anesthesia equipment, respirators, radiation equipment, defibrillators, dialysis machines, contact lens cleaners, cleaning disinfection machines diagnostic imaging equipment such as x-ray equipment, CT, MR, PET, nuclear radiation and ultrasound equipment, radiotherapy equipment, patient monitoring and life support equipment, in vitro diagnostic and dental laboratory equipment, endoscopes and accessories such as insufflators, Pumps, suction devices and flushing devices, drives for motorized instruments with accessories, sterile water filter systems, disinfection machines, gas humidifying equipment, dental equipment for diagnostics and therapy, sterilizers, instrument disinfection and cleaning systems, hearing aids, audiometers, optometric equipment, injectors, neurological diagnostic equipment, cardiac diagnostic equipment, incubators, neonatal thermal therapy, surgical and intensive care equipment, electric hospital beds, Archiving and database systems for medical purposes, ceiling and patient care
  • the components and devices according to the invention can also be used excellently in aviation and space technology.
  • Peltier element thermolectric cooler
  • TEC thermolectric cooler
  • the material for the TEC may be made of ground and pressed material to produce magnons as the collective excited state of a magnetic system having bosonic quasiparticle characteristics.
  • the cooling capacity of the Peltier element is controlled by the applied electrical voltage and current. The regulation can be done manually or by means of a data processing system.
  • the at least one Peltier element emits at least one component or device according to the invention at a distance away from the heat given off during operation.
  • the cold side of the at least one Peltier element is in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least one component and / or device according to the invention.
  • the hot side of the at least one Peltier element is in heat-conducting contact with the outside of the closed housing.
  • Another essential component of the at least one component and / or device according to the invention is at least one device for conducting the heat given off to the cold side of the at least one Peltier which is not in direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least one component and / or device according to the invention element.
  • the at least one device for conducting the heat released to the not in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least one electrical and / or electronic component and / or the at least one device cold side of the at least one Peltier element comprises inorganic and / or organic gases, inorganic and / or organic liquids, inorganic and / or organic fusible and / or sublimable solids, fans, blowers, turbines, dysons, venturi nozzles, heat pipes, with the cold side in direct and / or indirect heat-conducting, electrically insulating Contact standing layers of thermally conductive metals, metal alloys and / or ceramics, cooling fins, heat exchangers, thermal compounds and / or tube heat sink.
  • suitable organic and inorganic gases are air, nitrogen, oxygen, noble gases, carbon dioxide, gaseous ammonia, gaseous amines sulfur hexafluoride, hydrocarbons and fluorinated, chlorinated and / or brominated hydrocarbons.
  • suitable inorganic and organic liquids are water, salt solutions, molten salts, ionic liquids, liquid ammonia, liquid metals and metal alloys, liquid hydrocarbons or liquid, fluorinated, chlorinated and / or brominated hydrocarbons.
  • suitable inorganic and organic sublimable solids are sublimate, solid carbon dioxide, para-dichlorobenzene, naphthalene or camphor.
  • suitable materials are metals such as titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, iron, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, Zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, silicon, germanium, tin and lead, and their alloys with each other and / or with other metals and / or non-metals.
  • metals such as titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, iron, osmium, cobalt, rhodium, iridium, nickel, palladium, platinum, copper, silver, gold, Zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium,
  • heat-conducting ceramics and special applications as well as their sources of supply are Dreyer System GmbH: HITHERM® Interface materials, such as gap fillers, thermal tapes and phase change materials; Dr. D. Müller, Ahlhorn: Thermally conductive paste Therm ig rease®, thermally conductive adhesive Thermiglue® and thermal pads Thermipads®; Ceram Tea: aluminum nitride ceramics; or Aavid Kunze: high-temperature softening silicone, thermo-silicone, heat-conductive silicone-free films, silicone-free phase change films Crayotherm® (polyimide films). As further materials are mica or slices of alumina-beryllium oxide ceramic into consideration.
  • the materials of which the heat pipes are constructed must be gas-tight, chemically stable, mechanically and thermally stable as well as resistant to deformation both vis-à-vis the "working" liquid and the external atmosphere , have at least in the areas in which the thermal energy is absorbed and / or discharged, have a high thermal conductivity.
  • the other areas of the heat pipes need not be thermally conductive.
  • the heat pipes can have a wide variety of lengths, which are directed in particular to their intended use and the dimensions of the components and devices according to the invention.
  • the heat pipes may have different cross sections such as squares, rectangles and triangles, which may have rounded corners and / or sides, ellipses, ovals and / or circles.
  • the size of the cross sections may vary widely and also depends on the intended use of the heat pipes and the dimensions of the components and devices according to the invention.
  • the heat pipes may have different shapes in the longitudinal direction. So they can straight, in the plane bent once or several times, spatially multiple curved, meandering or spiral.
  • heat pipes can still be coated after shaping to protect them from mechanical, chemical and / or thermal effects.
  • suitable coating materials are thermal and / or actinic radiation, e.g. UV radiation or electron beam curable, pigmented and / or non-pigmented powder coatings and / or water-based and / or organic solvent-based fluids.
  • the capillary structure with wicking on the inside of the walls of the heat pipes can also be made of different materials.
  • the person skilled in the art can therefore select the materials on the basis of the property profiles known to him.
  • the capillary structure can be constructed of nanoparticles, fiber materials and / or nano- and / or microporous materials with appropriately sized pore sizes.
  • the wicking by wire mesh such as copper wire mesh or electrically non-conductive wire mesh and fiber bundles, such as ceramic, glass and / or high temperature resistant plastics, can be generated inside the heat pipes.
  • the wicking effect can also be generated by surface structures of elevations and depressions such as grooves, columns, spheres and / or cups on the inner walls of the heat pipes.
  • the capillary structure with wicking can also be introduced later. Examples suitable methods are the crystallization or precipitation of mesoporous materials such as zeolites.
  • the end of the heat pipes which is in heat-conducting contact with the component or device according to the invention, is preferably electrically insulated therefrom.
  • the heat-conducting contact between the end of the heat pipe and the component or device according to the invention by solder contacts, welding contacts, flange contacts, electrical and thermally conductive.
  • the thermally conductive contact can be improved, for example, by the above-described electrically insulating thermally conductive ceramics and thermal compounds.
  • Heat pipes can be obtained, for example, from the companies situs Technical GmbH, Wuppertal, Adeo Heatpipe, Switzerland, or Cool Tee Electronic GmbH.
  • the dimensions and constructive details of the at least one device for conducting the heat given off depend primarily on the amount of heat that has to be dissipated. The person skilled in the art can therefore calculate the most suitable construction for each individual case on the basis of his general knowledge and assemble their components.
  • Another essential component of the at least one component and / or device according to the invention is at least one device for dissipating the heat from the hot side of the at least one Peltier element to the outside of the closed housing and to a heat sink in the vicinity of the at least one component according to the invention and / or device.
  • the at least one Peltier element can not stand in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least one component and / or device according to the invention.
  • a Peltier element can in the interior of the closed housing on at least one inside and / or in an opening in the Wall of the closed housing, wherein the at least one Peltier element seals the opening in addition to its cooling function
  • the at least one device for dissipating the heat from the hot side of the at least one Peltier element comprises the materials and devices described in detail above and / or at least one arrangement of air slots with microfilters covered by a heat-conducting plate on the inside of the closed housing.
  • the heat conductive plate is preferably a ceramic plate or polyimide film. But it can also be used with polyimide coated metal plates.
  • the at least one Peltier element is in direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least one component and / or device according to the invention, as at least one device for dissipating the heat from the hot side of the at least one Peltier element can be described in detail above Materials and devices are used.
  • the heat dissipated from the closed housing can be removed in the form of a heated air stream and directed or sucked into central venting systems.
  • suction tubes can be connected to the at least one exit point of the heat.
  • the devices described above for dissipating the heat from the hot side of the at least one Peltier element and the means for directing the heat given off to the cold side of the at least one Peltier element can be combined in any suitable manner, which requires a large number of Degrees of freedom in the construction of the components and devices of the invention opened.
  • All components and electrical connections that lead into and / or out of the closed housing are provided with gas-tight and liquid-tight seals, so that the ingress of contaminants is prevented.
  • the heat emitted by the at least one component and / or device according to the invention is supplied to a heat sink in the vicinity of the device.
  • a heat sink in the vicinity of the device.
  • It can be an energy harvester, ie a device for the conversion of Heat energy in electrical power such as a thermoelectric element (TEE) act.
  • TEE thermoelectric element
  • refrigeration units, heat exchangers, tube coolers, or as mentioned above organic and inorganic gases, liquids and phase change materials can be used.
  • the components and / or devices according to the invention can have a customary and known, mechanical, electrical, electronic and / or pneumatic measurement and control peripheral.
  • they may include controls and audible and / or visual indicators that screens. In all cases it is ensured that no contaminants can penetrate into the closed housing of the components and devices according to the invention.
  • Table: 223 Examples of combinations of components for devices for dissipating heat generated by electrical and / or electronic components and / or appliances
  • the components and / or devices according to the invention are used in particular for the cooling method according to the invention. It is a method for contamination-free cooling of enclosed, heat-dissipating, electrical and / or electronic components and devices, in which one is at least one contamination-free coolable, enclosed, heat-emitting during operation, electrical and / or electronic component and / or device comprising at least one closed housing with an inner side and an outer side, which surrounds at least one electrical and / or electronic component and / or device emitting heat during operation, at least one Peltier element whose cold side heats the at least one during operation issuing, electrical and / or electronic component and / or device is facing at a distance or in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the electrical and / or electronic component and / or Device is and whose hot side is in heat-conducting contact with the outside, at least one device for directing the heat emitted to the not in a direct heat-conducting, electrically insulating contact with the at least
  • the cooling method according to the invention prevents the penetration of small animals, micro animals, bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, dust, fine dust, fine dust, suspended particles, aerosols, chemical contaminants, microparticles and / or nanoparticles into the closed housing.
  • Figures 1 to 5 are schematic representations intended to illustrate the principle of the invention. The size ratios must therefore not correspond to the size ratios used in practice.
  • 1 shows a longitudinal section through a contamination-free cooled, enclosed electronic device 1 for use in a medical research facility, in a simplified, not true-to-scale representation;
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a contamination-free cooled, enclosed electronic device 1 for use in an operating room
  • FIG. 3 shows a longitudinal section through a contamined, cooled, enclosed electronic device 1 for use in a clean dream
  • Figure 4 is a longitudinal section through a contaminated cooled, enclosed electronic device 1 for use as a component in a data processing system and
  • Figure 5 shows a longitudinal section through a section of a housing 2 attached
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a contamined, cooled, enclosed electronic device 1 for use in a medical research facility.
  • the electronic device 1 for use in a medical research facility has been arranged in the interior 2.3 of a closed housing 2.
  • the walls of the housing 2 consisted of flame retardants and electromagnetic radiation shielding pigments equipped, high temperature resistant, sterilizable plastic (polyether ketone).
  • a resilient pressure compensation membrane 2.7 and a pressure relief valve 2.6 were arranged with non-return valve.
  • the non-return valve was still protected against the ingress of contaminants by a microfilter (not shown, see Figure 4, 5.7.1).
  • the interior 2.3 of the housing 2 was filled with carbon dioxide as inert gas.
  • the outside 2.2 of the housing 2 was covered with a metal foil with a dirt-repellent, ultrahydrophobic coating (not shown).
  • the Heat generated by the electronic device 1 heated the protective gas, which was sucked by a fan 4.2 as a heated protective gas stream 7 and blown onto the cooling fins 4.3 made of aluminum.
  • the cooling fins 4.3 were in electrically insulating, thermally conductive contact with the cold side 3.1 of the Peltier element 3, to which a regulated electrical voltage was applied.
  • the Peltier element 3 was connected with its hot side 3.2 fixed to the inside 2.1 of the housing 2 electrically insulating.
  • the heat conduction to the layer of thermal compound 5.4 located on the outside 2.2 was taken over by the layer of thermal paste 4.4 between the hot side 3.2 and the inside 2.2.
  • the thermal paste 5.4 transferred the heat to the mounted on the outside of 2.2 cooling fins 5.3, from where it was sucked by the fan 5.2.
  • the resulting heated air stream 7 was from the fan 5.2 in a suction 5.8.1 (not shown, see Figure 5) as a heat sink 6, which was connected gas-tight with the outside 2.2 of the housing 2 and the fan 5.2, the cooling fins 5.3 and thermal grease 5.4 enclosed, blown.
  • the device 1 could be excellently cooled by this device 5 in this way.
  • the closed housing 2 was removed from the suction tube 5.8, 1 (see Figure 5) and cleaned and sterilized its outer side 2.2.
  • the housing 2 was opened in a glovebox under inert gas and its inside 2.1 on microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles by means of conventional and tested known detection methods.
  • microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles by means of conventional and tested known detection methods.
  • microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aero
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a contaminated cooled, enclosed electronic device 1 for use in an operating room.
  • the electronic device 1 for use in an operating room has been arranged in the interior 2.3 of a closed housing 2.
  • the walls of the housing 2 consisted of flame retardants and electromagnetic radiation shielding pigments equipped, high temperature resistant, sterilizable plastic (polyether ketone).
  • the interior 2.3 of the housing 2 was filled with carbon dioxide as inert gas.
  • the outside 2.2 of the housing 2 was covered with a metal foil with a dirt-repellent, ultrahydrophobic coating (not shown).
  • the Peltier element 3 with the cold side 3.1 and another heat-conducting ceramic plate 5.5 attached to the hot side 3.2.
  • the heat generated by the device was through this arrangement in two, equipped with a copper capillary structure inside heat pipes 5.6 with circular cross-section, walls of copper and water as working fluid (working fluid stream 7) passed.
  • the two heat pipes 5.6 were performed by circulating gas-tight seals 2.5 from the interior 2.3 of the housing 2 in the environment 2.4 and in a cooling unit as a heat sink 6.
  • the cooling was particularly effective, and the entire device 5 was extremely robust, reliable and maintenance-free except for the cooling unit 6.
  • the closed housing 2 was removed together with the heat pipes 5.6 from the cooling unit 6 and its outer side 2.2 cleaned and sterilized.
  • the housing 2 was opened in a glovebox under inert gas and its inside 2.1 on microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles by means of conventional and tested known detection methods.
  • microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles by means of conventional and tested known detection methods.
  • microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae
  • Figure 3 shows a longitudinal section through a contaminated cooled, enclosed electronic device 1 for use in a clean dream.
  • the electrical connections, lines and bushings are not reproduced for the sake of simplicity.
  • the electronic device 1 for use in a clean dream has been arranged in the interior 2.3 of a closed housing 2.
  • the walls of the housing 2 consisted of flame retardants and electromagnetic radiation shielding pigments equipped, high temperature resistant, sterilizable plastic (polyether ketone).
  • the interior 2.3 of the housing 2 was filled with carbon dioxide as inert gas.
  • the outside 2.2 of the housing 2 was covered with a metal foil with a dirt-repellent, ultrahydrophobic coating (not shown).
  • an aluminum plate was attached 4.1, the heat generated by the device 1 in four connected, equipped with a copper capillary inside heat pipes 4.6 with round cross section, walls of copper and water as working fluid working fluid stream 7) passed.
  • the heat pipes 4.6 led the heat to a thermally conductive ceramic plate 4.5 on the cold side 3.1 of the Peltier element 3, which was firmly inserted into an opening in the wall of the housing 2 and sealed by a circumferential, gas-tight seal 2.5 to the environment 2.6 out. Part of the Peltier element 3 and the hot side 3.2 were therefore outside of the interior 2.3. On the hot side 3.2, a heat-conducting ceramic plate was attached 5.5, which transferred the heat to the mounted on the outside of 2.2 cooling fins 5.3, from where it was sucked by the fan 5.2, transferred.
  • the resulting heated air stream 7 was from the fan 5.2 in a suction 5.8.1 (not shown, see Figure 5) as a heat sink 6, which was gastight connected to the outside 2.2 of the housing 2 and the fan 5.2, the cooling fins 5.3 and thermally conductive ceramic plate 5.5 enclosed, blown.
  • the device 1 could be excellently cooled by this device 5 in this way.
  • the closed housing 2 was removed from the suction tube 5.8.1 (see Figure 5) and cleaned and sterilized its outer side 2.2.
  • the housing 2 was opened in a glovebox under inert gas and its inside 2.1 on microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles by means of conventional and known detection methods tested.
  • microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles by means of conventional and known detection methods tested.
  • microorganisms such as bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, fine dust, suspended solids, aerosol
  • Figure 4 shows a longitudinal section through a contaminated cooled, enclosed electronic device 1 for use as a component in a data processing system.
  • the electrical connections, lines and feedthroughs are not shown for the sake of simplicity.
  • the electronic device 1 for use as a component in a data processing system has been arranged in the interior 2.3 of a closed housing 2.
  • the walls of the housing 2 consisted of flame retardants and electromagnetic radiation shielding pigments equipped, high temperature resistant, sterilizable plastic (polyether ketone).
  • 2.3 of the housing 2 was filled with carbon dioxide as inert gas.
  • the outside 2.2 of the housing 2 was covered with a metal foil with a dirt-repellent, ultrahydrophobic coating (not shown).
  • On each plate 4.5 was a heat pipe 4.6 made of copper with a round cross-section and inside with a capillary structure of copper and water as the working fluid (working fluid stream 7) attached.
  • Each heat pipe 4.6 led the heat generated by the device through the interior 2.3 to the corresponding thermally conductive ceramic plate 4.5 on the cold side 3.1 of the respective Peltier element 3.
  • the respective hot side 3.2 of the two Peltier elements 3 was attached to a common aluminum plate 5.1 and this was in turn attached to the inside 2.2 of the wall of the housing and covered the surface of the inside 2.2 of the wall, in which there were louvers 5.7 with microfilters 5.7.1, through which the heat as heated air flow 7 into the environment
  • the device 1 could be excellently cooled by this device 5 in this way.
  • the outside 2.2 of the closed housing 2 was cleaned and sterilized.
  • the housing 2 was opened in a glove box under inert gas and its inside 2.1 on microorganisms such Bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, particulate matter, particulate matter, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles tested by conventional and well-known detection methods.
  • microorganisms such Bacteria, fungi, viruses, protozoa, microalgae and archaea, spores, pollen, particulate matter, particulate matter, particulate matter, aerosols, chemical contaminants and nanoparticles tested by conventional and well-known detection methods.
  • none of these contaminants were found. This meant that they were not present or only present in a concentration below the detection limit of the respective detection methods.
  • Figure 5 shows a longitudinal section through a section of an attached to the housing 2 suction 5.8.
  • the electrical connections, lines and feedthroughs are not shown for the sake of simplicity.
  • the suction 5.8.1 of the suction 5.8 had a round cross-section and consisted of stainless steel sheet a wall thickness of 1, 5 mm. At one end it was welded to part of the central venting system 3.8.5. At its other end, it was bolted to the mounting ring 5.8.2 made of high-temperature-resistant polyether ketone with stainless steel screws 5.8.4 with the flange 5.8.3.
  • the heat derived from the device 5 from the interior 2.2 of the housing 2 via the Peltier element 3 was drawn off in the form of a heated air stream 7 into a tube of a central venting system 5.8.7.

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Abstract

Kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1) gemäß Figur 1, jeweils umfassend ein geschlossenes Gehäuse (2) mit einer Innenseite (2.1) und einer Außenseite (2.2), das ein Bauteil und/oder Gerät (1) umschließt, ein Peltier-Element (3), dessen kalte Seite (3.1) dem Bauteil und/oder Gerät (1) in einem Abstand zugekehrt ist oder in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem Bauteil und/oder Gerät (1) steht und dessen heiße Seite (3.2) in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite (2.2) steht, eine Vorrichtung (4) zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem Bauteil und/oder dem Gerät (1) stehenden kalten Seite (3.1) des Peltier-Elements (3) und mindestens Vorrichtung (5) zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite (3.2) des Peltier-Elements (3) zur Außenseite (2.2) und zu einer Wärmesenke (6) in der Umgebung (2.4), Kühlverfahren und Verwendungen.

Description

Kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und elektronische Bauteile und Geräte.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur kontaminationsfreien Kühlung von umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und elektronischen Bauteilen und Geräten ohne eine Kontamination des Inneren der Bauteile und der Geräte.
Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der kontaminationsfrei kühlbaren, umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und elektronischen Bauteile und Geräte in Reinräumen, Reinsträumen, Operationssälen, Intensivstationen, Isolierstationen sowie mikrobiologischen, biologischen, analytischen, medizinischen, pharmakologischen, nanotechnologischen oder elektrotechnischen,
Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen sowie in Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen für Wafer, Datenträger, Mikrochips, Smartphones und Computer sowie in luftfahrt- und raumfahrttechnischen Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen.
Stand der Technik
Der in der vorliegenden Anmeldung zitierte Stand der Technik wird durch Bezugnahme Bestandteil der vorliegenden Anmeldung.
Von Gehäusen umschlossene, elektrische und elektronische Bauteile und Geräte können beim Betrieb beträchtliche Wärmemengen entwickeln. Diese muss abgeführt werden, damit die Hitze nicht die Bauteile und die Geräte selbst, ihre Umgebung und/oder das Bedienungspersonal und/oder andere Personen wie Patienten und/oder andere Lebewesen schädigt. Üblicherweise erfolgt die Kühlung durch Ventilation, bei der ein Luftstrom durch die Gehäuse auf die oder durch die Wärme abgebenden elektrischen oder elektronischen Bauteile und Geräte geblasen oder gesogen wird. Voraussetzung hierfür sind aber Lufteinlässe und Luftauslässe in den Gehäusen. Ein solches Verfahren birgt aber ein hohes Risiko für eine Kontamination, insbesondere durch Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, l
BESTÄTIGUNGSKOPIE Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffe, Aerosole, chemische Kontaminanten und/oder Nanopartikel, der elektrischen und elektronischen Bauteile und Geräte. Schlimmstenfalls können auch Kleintiere und Kleinsttiere eindringen.
Thermoelektrische Elemente (TEE) oder Thermoelectric Coolers (TEC), auch bekannt als Peltier-Elemente, sind elektrothermische Wandler, die bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz oder bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugen. Grundsätzlich enthält ein TEC zwei Beine aus verschiedenen thermoelektrischen Materialien mit unterschiedlichen Seebeck-Koeffizienten, die an einer Kontaktstelle oder in einem Kontaktbereich elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Eine im Vergleich zur Temperatur der anderen Enden der Beine erhöhte Temperatur im Kontaktbereich bewirkt aufgrund des thermoelektrischen Effekts eine elektrische Spannung (Thermospannung) zwischen den beiden thermoelektrischen Materialien. Bei geschlossenem Stromkreis fließt dann ein elektrischer Strom. Ein TEC kann aus mehreren solcher Peltier-Elementen aufgebaut sein, die in Serie und/oder parallel geschaltet sein können, um eine höhere Temperatur oder einen höheren Strom zu erzielen. In den meisten Fällen wird eine Kombination von beiden Verschaltungen verwendet. Bei der Serienschaltung befindet sich an beiden Seiten der Beine ein Kontaktbereich, der von den anderen Beinen elektrisch isoliert sein muss.
Peltier-Elemente werden beispielsweise zur Kühlung von Kühlboxen für den Campingbereich und zur Kühlung von Prozessoren genutzt. Ein elektrischer Strom der Stromstärke I setzt an der Grenzfläche zwischen zwei verschiedenen Leitern A und B mit den Peltier-Koeffizienten PiA und PiB pro Zeit die Wärmemenge (Gleichung 1 )
^ = ΠΑΒ Ι = (ΠΑ - ΠΒ) Ι (1 ) frei. Das Vorzeichen von W hängt von der Stromrichtung ab. Ein negatives Vorzeichen von W bedeutet, dass dem Kontakt zwischen beiden Leitern Wärme entzogen wird. Es handelt sich, im Gegensatz zur Erzeugung Joulescher Wärme, um einen reversiblen Prozeß. Der Peltier-Effekt rührt daher, dass in einem homogenen Leiter von konstanter Temperatur mit einem elektrischen Strom gleichzeitig auch ein Wärmestrom fließt. Seine Größe ist durch Π gegeben. Die Peltier-Wärme (Gleichung 1) stellt den Überschuss oder das Defizit zwischen der an der Kontaktstelle zu- und abfließenden Wärme dar. Dieser isotherme Wärmestrom wird dadurch hervorgerufen, dass in einem elektrischen Strom nicht alle Leitungselektronen dieselbe Strömungsgeschwindigkeit besitzen. Letztere hängt vielmehr von der Energie der Elektronen ab. Wenn etwa die Leitungselektronen mit einer über ihrem chemischen Potential (s.u.) liegenden Energie eine höhere Geschwindigkeit erhalten als jene mit niedrigerer Energie, ist mit dem elektrischen Ladungsstrom ein - wegen des negativen Vorzeichens der Elektronenladung - entgegengesetzt gerichteter Wärmestrom verbunden. Der Peltier-Koeffizient ist dann negativ. Genauso verhält es sich bei einem n dotierten Halbleiter, in dem der elektrische Strom von Elektronen in Leitungsbandzuständen getragen wird. Zwischen der absoluten Thermokraft Q und dem Peltier-Koeffizienten Π eines Leiters besteht die schon von Kelvin gefundene Relation (Gleichung 2)
Π = T Q, (2), die aber erst im Rahmen der kinetischen Theorie für die Leitungselektronen oder der Theorie der irreversiblen Thermodynamik gültig begründet werden konnte. Die Kelvin-Relation (2) verknüpft die Materialkonstanten für zwei ganz verschiedene physikalische Effekte, von denen der eine (Peltier-Effekt) die oben angedeutete einfache Erklärung besitzt. Ein Wärmerohr (heatpipe) ist ein gasdichtes, verschlossenes Bauteil, mit dem thermische Energie und/oder Wärme sehr effizient von einem Ort zu einem anderen Ort transportiert werden kann. Es kann eine 100- bis 1000-mal höhere Wärmeenergie transportieren, als ein Bauteil gleicher geometrischer Abmessungen aus massivem Kupfer. Das Wärmerohr nutzt den physikalischen Effekt, dass beim Verdampfen und Kondensieren einer Flüssigkeit sehr hohe Energiemengen umgesetzt werden. Des Weiteren ist das Wärmerohr von innen hohl und mit einer kleinen Menge Flüssigkeit, der„arbeitenden" Flüssigkeit, gefüllt. Diese steht unter ihrem Dampfdruck, der bei niedrigen Temperaturen deutlich unter den atmosphärischen Druck liegen kann. Die Innenwand des Wärmerohrs kann mit einer Kapillarstruktur - vergleichbar mit einem Docht - bedeckt sein. Diese Kapillarstruktur ist mit einem flüssigen Wärmetransportmittel, der„arbeitenden" Flüssigkeit, gesättigt. Wird an einer Stelle des Wärmerohres Energie zugeführt, verdampft dort die„arbeitende" Flüssigkeit aus der Kapillarstruktur. Der Dampf strömt in Richtung des Temperaturgefälles und kondensiert überall dort, unter Abgabe der Verdampfungswärme, wo Energie abgeführt wird. Das Kondensat, das verflüssigte Wärmetransportmittel, wird von der Kapillarstruktur aufgesaugt und fließt zurück um erneut zu verdampfen. Es schließt sich ein Kreislauf, der schnell zirkulierend und sehr effektiv thermische Energie transportiert. Die Temperaturdifferenz zwischen der Verdampfungs- und Kondensationszone im Wärmerohr ist dabei sehr gering.
Je nachdem, in welchem Temperaturbereich gearbeitet wird, werden unterschiedliche „arbeitende" Flüssigkeiten verwendet, wie beispielsweise Wasser im Temperaturbereich von etwa 170 bis 600°K, Ammoniak im Temperaturbereich von etwa 150 bis 170°K, Quecksilber im Temperaturbereich von 400 bis 800°K oder Lithium oder Silber in einem Temperaturbereich oberhalb von 1000°K.
Wärmerohre können beispielsweise in TEC/Heatpipe-Kühlsystemen verwendet werden.
Aus deutschen Patentanmeldung DE 10 201 1 056 877 A1 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie bekannt. Diese umfasst mindestens eine Quelle thermischer Energie, mindestens ein Wärmerohr, mindestens ein thermoelektrisches Element und mindestens eine Wärme ableitenden Vorrichtung, wobei das Wärmerohr mit seinem einen Ende in wärmeleitendem Kontakt mit der Quelle thermischer Energie und mit seinem anderen Ende in elektrisch isolierendem, wärmeleitendem Kontakt mit der heißen Seite des thermoelektrischen Elements steht und wobei die der heißen Seite gegenüberliegende kalte Seite des thermoelektrischen Elements in elektrisch isolierendem, wärmeleitendem Kontakt mit der Wärme ableitenden Vorrichtung steht. Als Wärmequellen oder Quellen thermischer Energie werden Flachkollektoren, Vakuumröhrenkollektoren, fotovoltaische Zellen, Solarzellen, Heizkörper, Bestandteile von Öfen und Fußbodenheizungen, Stromwandler, die Unterseite von Automobilen, Motorblöcke, Auspuffanlagen, Rauchrohre, Abgaskamine, Behälter mit Materialien, die bei der Phasenumwandlung thermische Energie erzeugen, elektrische Widerstände, Warmwassertaschen, Biogasanlagen, menschliche und tierische Körper oder Sonnenkonzentratoren genannt. Als wärmeableitetende Vorrichtung werden anorganische und organische Gase, anorganische und organische Flüssigkeiten, anorganische und organische sublimierbare Festkörper, Kühlrippen, Wärmetauscher, Rohrkühlkörper, Motoren, Turbinen, Vorrichtungen zur Durchführung des Rankine-Zyklus und große Flächenheizungen genannt. Von der heißen Seite des thermoelektrischen Elements kann die thermische Energie durch Wärmerohre zu den wärmeableitetenden Vorrichtungen transportiert werden.
In der oben genannten Offenlegungsschrift finden sich keine Anregungen oder Hinweise darauf, ob sich die bekannte Vorrichtung zur Kühlung von Systemen von geschlossenen elektrischen und elektronischen Bauteilen und Geräten ohne Kontamination des Inneren der Bauteile und Geräte eignet.
Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2017/0199554 A1 ist eine Vorrichtung zur Kühlung eines Grafikprozessors (GPU) und eines Zentralprozesors (CPU) bekannt, bei der ein TEC in einem Abstand von den Prozessoren angeordnet ist. Die kalte Seite des TECs ist mit einer wärmeleitenden Platte aus Eisen, Aluminium oder aus einer Eisen/Aluminium- Legierung mit den Prozessoren thermisch verbunden. Die Wärme wird von der heißen Seite des TECs über ein Wärmerohr zu einer Wärmesenke geleitet. Die Wärmesenke umfasst mehrere Ventilatoren mit jeweils einem Lufteinlass und einem Luftauslass. Hier besteht nach wie vor die Gefahr der Kontamination der elektrischen und elektronischen Bauteile im Inneren des Computers.
Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2014/0063736 1 ist eine Anordnung zum kontaminationsfreien Kühlen einer elektrischen Komponente mit einem geschlossenen Gehäuse, in dem eine zu kühlende elektrische Komponente angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Innenseite und eine Außenseite aufweist, und mindestens einem Peltier- Element mit einer kalten Seite, die der elektrischen Komponente beabstandet zugewandt ist, und einer heißen Seite, die in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite steht.
Aus der koreanischen Patentanmeldung 1020040061286 A ist eine Kühlanordnung für in einem Gehäuse angeordnete elektrische Komponente, die eine Vorrichtung zur Leitung der von der elektrischen Komponente ab zu führenden Wärme zu der kalten Seite eines Peltier- Elements und einer Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des Peltier- Elements zur Außenseite und zu einer Wärmesenke in der Umgebung aufweist.
Aus der Übersetzung DE 1 1 2009 004 973 T5 der internationalen Patentanmeldung WO 2010/120287 geht eine Vorrichtung zum Erzeugen und zur Verwendung von Elektrizität, die von der Abwärme eines elektrischen Geräts abgeleitet ist. Die Vorrichtung arbeitet mit einer Wärmeerzeugungskomponente die mit einem thermoelektrischen Bauelement thermisch gekoppelt ist. Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2017/037315A1 ist ein Computer mit einem speziellen Gehäuse bekannt, das die Verwendung des Computers in einer explosiven Atmosphäre gestattet. Das Innere des Gehäuses enthält ein Peltier-Element, das die Temperatur der elektronischen Elemente konstant hält. Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2015/008281 1 A1 ist ein Prozessor bekannt, der ein thermoelektrisches Kühlelement aufweist, der eine konstantes Kühlung des Prozessors gewährleistet das thermoelektrische Kühlelement transportiert die Wärme von dem Prozessor zu einer Wärmesenke. Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2006/0101831 A1 gehen eine Vorrichtung und ein Verfahren zur aktiven Kühlung eines elektronischen Elements hervor. Sie umfassen ein erstes Kühlungselement und induzieren einen thermischen Gradienten in einem Wärmerohr, das die Wärme von der heißen Seite des ersten Kühlungselements zu der kalten Seite eines zweiten Kühlungselements ableitet. Die Anlage kann in Bohrlöchern und bei Bohroperationen verwendet werden.
Aus der amerikanischen Patentanmeldung US 2002/0121097 A1 ist eine Vorrichtung zur Einstellung eines Temperaturgleichgewichts bekannt. Im Innern der Vorrichtung befindet sich ein erster Ventilator, ein Temperatursensor, ein Wärmerohr und erste Wärmelamellen. Das eine Ende des Wärmerohrrohrs ist mit einem Aktuator verbunden. Die ersten, und dem ersten Ventilator angeordnet. Die Kontrollschaltung ist mit der Vorrichtung zur Einstellung des Temperaturgleichgewichts, dem ersten Ventilator und dem Temperatursensor durch elektrische Leitungen verbunden. Außerhalb des Gehäuses weist die Vorrichtung einen zweiten Ventilator und zweite Wärmelamellen auf, die über eine Zuleitung durch das Gehäuse mit der Kontrollschaltung verbunden ist. Die zweiten Wärmelamellen sind zwischen dem zweiten Ventilator und dem Gehäuse angeordnet.
Aber auch diese bekannten Vorrichtungen und Verfahren sind nicht so allgemein anwendbar, wie es wünschenswert wäre, und müssen weiterentwickelt werden. Aufgabe der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische Bauteile und/oder Geräte bereit zu stellen.
Außerdem lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur kontaminationsfreien Kühlung von umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und/oder Geräten bereitzustellen.
Nicht zuletzt lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten für die kontaminationsfrei kühlbaren, umschlossenen, im Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteile und/oder Geräte in Reinräumen, Reinsträumen, Operationssälen, Intensivstationen, Isolierstationen sowie mikrobiologischen, biologischen, analytischen, medizinischen, pharmakologischen, nanotechnologischen oder elektrotechnischen, Forschungseinrichtungen und
Produktionsanlagen sowie in Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen für Wafer, Datenträger, Mikrochips, Smartphones und Computer sowie in luftfahrt- und raumfahrttechnischen Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen, zu finden.
Erfindungsgemäße Lösung
Demgemäß wurden die neuen kontaminationsfrei kühlbaren, umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteile und Geräte gefunden, die jeweils mindestens ein geschlossenes Gehäuse mit einer Innenseite und einer Außenseite, das mindestens ein bei Betrieb Wärme abgebendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät umschließt, mindestens ein Peltier-Element, dessen kalte Seite dem mindestens einen bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät in einem Abstand zugekehrt ist oder in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät steht und dessen heiße Seite in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite steht, mindestens eine Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder dem mindestens einen Gerät stehenden kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements und mindestens Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite (3.2) des mindestens einen Peltier-Elements zu einer Wärmesenke in der Umgebung umfassen und die im Folgenden als„erfindungsgemäße Bauteile und Geräte" bezeichnet werden. Außerdem wurde ein Verfahren zur kontaminationsfreien Kühlung von umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und Geräten gefunden, bei dem man mindestens ein kontaminationsfrei kühlbares, umschlossenes, bei Betrieb Wärme abgebendes, elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät, umfassend mindestens ein geschlossenes Gehäuse mit einer Innenseite und einer Außenseite, das mindestens eine bei Betrieb Wärme abgebendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät umschließt, - mindestens ein Peltier-Element, dessen kalte Seite dem mindestens einen bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät in einem Abstand zugekehrt ist oder in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät steht und dessen heiße Seite in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite steht, mindestens eine Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder dem mindestens einen Gerät stehenden kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements und mindestens Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des mindestens einen Peltier-Elements zu einer Wärmesenke in der Umgebung, in Betrieb nimmt, eine regelbare elektrische Spannung an das mindestens eine Peltier- Element anlegt und die abgegebene Wärme über die mindestens eine Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme oder direkt der kalten Seite des mindestens einen Peltier- Elements zuführt und über mindestens eine Vorrichtung von der heißen Seite zur Außenseite ableitet.
Im Folgenden wird dieses Verfahren als „erfindungsgemäßes Kühlungsverfahren" bezeichnet.
Nicht zuletzt wurde die Verwendung der kontaminationsfrei kühlbaren, umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrische und/oder elektronischen Bauteile und Geräte in Reinräumen, Reinsträumen, Operationssälen, Intensivstationen, Isolierstationen sowie mikrobiologischen, biologischen, analytischen, medizinischen, pharmakologischen, nanotechnologischen oder elektrotechnischen, Forschungseinrichtungen und
Produktionsanlagen sowie in Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen für Wafer, Datenträger, Mikrochips, Smartphones und Computern sowie in luftfahrt- und raumfahrttechnischen Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen gefunden, was im Folgenden als„erfindungsgemäße Verwendung" bezeichnet wird.
Vorteile der Erfindung
Im Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zu Grunde lag, mithilfe der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte, dem erfindungsgemäßen Kühlungsverfahren und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst werden konnte.
Insbesondere überraschte, dass durch die erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte, das erfindungsgemäße Kühlungsverfahren und die erfindungsgemäße Verwendung die Verbreitung von Kontaminanten z.B. in Krankenhäusern, Arztpraxen, Solarien, Saunen, Schwimmbädern Amtsgebäuden, Schulen, Einkaufszentren, Theatern, Kinos, Flughäfen, Flugzeugen, Bahnhöfen, Zügen, Bussen, Kreuzfahrtschiffen, Forschungseinrichtungen oder Produktionsanlagen wirksam eingedämmt oder von vornherein verhindert werden konnte.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung war, dass man nunmehr das gekapselte elektronische Herzstück mit TEC-Kühlung von der Peripherie des erfindungsgemäßen Geräts trennen konnte. Danach konnten die beiden Bestandteile getrennt voneinander gereinigt werden, sodass sie auch besonders einfach sterilisiert werden konnten und der Wasserschutz von elektronischen Geräten signifikant erhöht werden konnte. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte sind kontaminationsfrei kühlbar. »Kontaminationsfrei« bedeutet, dass die erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte mithilfe des erfindungsgemäßen Kühlungsverfahren effektiv gekühlt werden können, ohne dass Kontaminanten wie Kleintiere wie Mäuse, Kleinsttiere, wie Gliederfüßer wie Insekten, Tausendfüßler, Krebstiere, Spinnen, Milben und Skorpione, Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen und Archaea, Pollen, Staub, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffe, Aerosole, chemische Kontaminanten wie Wasser, Lösemittel, Öle, Säuren, Basen sowie sonstige organische und anorganische Feststoffe in der Form von Nanopartikeln und Mikropartikeln in das mindestens eine geschlossene Gehäuse, das Bestandteil der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte ist, eindringen können.
Das mindestens eine geschlossene Gehäuse weist eine Innenseite und eine Außenseite auf und umschließt mindestens ein bei Betrieb Wärme abgebendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät. Dadurch werden die erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte sehr gut gegen schädliche Einwirkungen von außen geschützt, gleichzeitig können sie aber hervorragend mithilfe des erfindungsgemäßen Kühlungsverfahrens gekühlt werden. Das mindestens eine geschlossene Gehäuse ist aus einem thermisch und mechanisch stabilen Material gefertigt. Das Material kann transparent oder opak sein oder im Wesentlichen opak sein mit transparenten Sichtfenstern zur Prüfung des geschlossenen Innenraums des mindestens einen Gehäuses. Vorzugsweise ist es aus Glas, Metall, Kunststoff, Holz und/oder Verbunden aus mindestens zwei dieser Materialien aufgebaut. Des Weiteren kann das geschlossene Gehäuse elektrisch isolierend und/oder gegen elektromagnetische Strahlung und/oder gegen Magnetfelder abschirmend sein, mindestens eine Öffnung, die gasdurchlässig aber für Mikroorganismen, Feinstaub, Feinstaub, Schwebstoffe und Aerosole undurchlässig ist, mindestens ein Überdruckventil mit Rückschlagsicherung und/oder mindestens eine Druckausgleichsmembran aufweisen, und/oder dessen Innenraum kann mit Luft, Schutzgas wie Kohlendioxid, Stickstoff und/oder Schwefelhexafluorid und/oder einer unpolaren und/oder nicht oder nur schwer entflammbaren Flüssigkeit, wie halogenierte Öle, gefüllt sein. Bei den erfindungsgemäßen Bauteilen kann es sich um aktive elektrische und elektronische Bauteile handeln. Beispiele für aktive Bauteile sind Halbleiter-Bauelemente, Dioden, Transistoren, integrierte Schaltkreise, Prozessoren und Elektromotoren. Außerdem kann es sich um passive erfindungsgemäße Bauteile wie Widerstände, Kondensatoren und Spulen handeln.
Bei den erfindungsgemäßen Geräten handelt es sich vorzugsweise um Geräte zur Verwendung in Reinräumen, Reinsträumen, Operationssälen, Intensivstationen, Isolierstationen sowie mikrobiologischen, biologischen, analytischen, medizinischen, pharmakologischen, nanotechnologischen oder elektrotechnischen, Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen sowie in Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen für Wafer, Datenträger, Mikrochips, Prozessoren, Smartphones, und Computer sowie luftfahrt- und raumfahrttechnischen Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen. Beispiele für solche erfindungsgemäßen Geräte sind Datenverarbeitungsanlagen, Computer, Notebooks, iPads, Smartphones, Gegensprechanlagen und andere Kommunikationsanlagen, Mikroskope, Elektronmikroskope, AFM-Geräte, Regelgeräte für Klimaanlagen und insbesondere medizintechnische Geräte wie Anästhesiegeräte, Beatmungsgeräte, Bestrahlungsgeräte, Defibrillatoren, Dialysegeräte, Kontaktlinsenreiniger, Reinigungsdesinfektionsautomaten, bildgebende Diagnostikgeräte wie Röntgengeräte, CT, MR, PET, Geräte mit radioaktiver Strahlung für die Nuklearmedizin und Ultraschallgeräte, Geräte für die Strahlentherapie Geräte für Patientenüberwachung und lebenserhaltende Systeme, Laborgeräte für In-Vitro-Diagnostik und dentale Anwendungen, Endoskope samt Zubehör wie Insuffiatoren, Pumpen, Sauggeräte und Spülgeräte, Antriebe für motorisierte Instrumente mit Zubehör, Sterilwasserfilteranlagen, Desinfektionsautomaten, Gas befeuchtende Geräte, Dentalgeräte für die Diagnostik und Therapie, Sterilisatoren, Instrumentendesinfektion- und Reinigungssysteme, Hörgeräte, Audiometer, optometrische Geräte, Injektoren, Geräte für die neurologische Diagnostik, Geräte für die Kardiodiagnostik, Inkubatoren, neonatale Wärmetherapie, OP- und Intensivstationsausrüstung, elektrische Krankenhausbetten, Archivierung- und Datenbanksysteme für medizinische Zwecke, Decken- und Patientenversorgungsanlagen, Krankenhaus-Kommunikationssysteme und - Rufanlagen, Ergometer, Untersuchungsstühle und -liegen, Untersuchungsleuchten, Geräte zum Patienten-Handling wie Patientenlifter und Bade- und Duschsysteme, endoskopische Videosysteme mit Versorgungsgeräten und Zubehör, wie Videoendoskope, Endokameras, Monitore, Lichtquellen, Prozessoren und Steuerrechner, Bildverarbeitungsgeräte, Aufzeichnungsgeräte, sowie Archivierung- und Speichersysteme, therapeutische und diagnostische Lichtquellen mit Zubehör, Geweberesektions- und Koagulationssysteme, Elektrochirurgiegeräte mit Zubehör wie HF-Chirurgiegeräte, Elektrokauter, Ultraschallgeräte, Wasserstrahlsysteme und Lasersysteme, OP-Steuerungssysteme wie Gerätevernetzungssysteme, Sprachsteuerungssysteme und Logistiksysteme, Assistenz- und Robotersysteme, Navigationssysteme, Chirurgie- und Dentalgeräte mit Zubehör wie Geräte zum Antrieb und Spülung motorisierter Instrumente, therapeutische Lithotripsie-Geräte wie Lithotriptoren zur intrakorporalen Anwendung mittels Laser, Elektrohydraulik Pneumatik und Ultraschall sowie Zubehör wie Sonotroden und Transducer, Extrakorporale Stoßwellenlithotripsie, Stoßwellentherapiegeräte und -Systeme und Zubehör, therapeutische Stimulationsgeräte, Trainingssimulatoren für endoskopische Applikationen, AED (automatic electrical defibrillator) Puls- und Blutdruckmessgeräte, elektrische Fieberthermometer, Blutzuckermessgeräte, Blutgerinnungsmessgeräte, elektrische Rollstühle, Rotlichtlampen und Apnoegeräte.
Die erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte können aber auch hervorragend in der Luftfahrt- und der Raumfahrttechnik verwendet werden.
Ein erfindungswesentlicher Bestandteil der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte ist mindestens ein Peltier-Element (TEC, thermolectric cooler). Sein Wirkungsprinzip wird eingangs im Detail beschrieben und braucht deshalb hier nicht mehr wiederholt zu werden. Peltier-Elements sind in den unterschiedlichsten Ausführungsformen im Handel erhältlich, sodass die am besten für den jeweiligen Verwendungszweck geeigneten TEC vom Fachmann Zuhilfenahme seines allgemeinen Fachwissens leicht ausgewählt werden können. Es kommen aber auch neuere Entwicklungen wie dünne gedruckte TEC, Folien von TEC und flexible TEC in Betracht. Das Material für die TEC kann aus gemahlenem und gepresstem Material bestehen, um Magnonen als kollektiven Anregungszustand eines magnetischen Systems mit Eigenschaften eines bosonischen Quasiteilchens verstärkt zu erzeugen. Die Kühlleistung des Peltier-Elements wird über die angelegte elektrische Spannung und Stromstärke geregelt. Die Regelung kann per Hand oder mittels einer Datenverarbeitungsanlage erfolgen.
Bei einer ersten Ausführungsform ist das mindestens eine Peltier-Element mit seiner kalten Seite dem bei Betrieb Wärme abgeben mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteil oder Gerät in einem Abstand zugekehrt.
Bei einer weiteren Ausführungsform steht die kalte Seite des mindestens eine Peltier- Elements in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteil und/oder Gerät.
Bei beiden Ausführungsformen steht die heiße Seite des mindestens einen Peltier-Elements in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite des geschlossenen Gehäuses.
Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteils und/oder Geräts ist mindestens eine Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteil und/oder Gerät stehenden kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements. Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder dem mindestens einen Gerät stehenden kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements anorganische und/oder organische Gase, anorganische und/oder organische Flüssigkeiten, anorganische und/oder organische schmelzbare und/oder sublimierbare Festkörper, Ventilatoren, Gebläse, Turbinen, Dysons, Venturidüsen, Wärmerohre, mit der kalten Seite in direktem und/oder indirektem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt stehende Schichten aus wärmeleitenden Metallen, Metalllegierungen und/oder Keramiken, Kühlrippen, Wärmetauscher, Wärmeleitpasten und/oder Rohrkühlkörper. Beispiele geeigneter organische und anorganische Gase sind Luft, Stickstoff, Sauerstoff, Edelgase, Kohlendioxid, gasförmiges Ammoniak, gasförmige Amine Schwefelhexafluorid, Kohlenwasserstoffe sowie fluorierte, chlorierte und/oder bromierte Kohlenwasserstoffe. Beispiele geeigneter anorganischer und organischer Flüssigkeiten sind Wasser, Salzlösungen, Salzschmelzen, ionische Flüssigkeiten, flüssiges Ammoniak, flüssige Metalle und Metallegierungen, flüssige Kohlenwasserstoffe oder flüssige, fluorierte, chlorierte und/oder bromierte Kohlenwasserstoffe. Beispiele geeigneter anorganischer und organischer sublimierbarer Festkörpers sind Sublimat, festes Kohlendioxid, para-Dichlorbenzol, Naphthalin oder Kampfer.
Beispiele geeigneter Materialien sind Metalle wie Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Rhenium, Eisen, Osmium, Kobalt, Rhodium, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Kadmium, Aluminium, Gallium, Indium, Silicium, Germanium, Zinn und Blei, sowie ihre Legierungen miteinander und/oder mit anderen Metallen und/oder Nichtmetallen.
Beispiele für wärmeleitende Keramiken und besondere Anwendungsformen sowie ihre Bezugsquellen sind Dreyer System GmbH: HITHERM® Interface Materialien, wie Gap-Filler, Thermal Tapes und Phase Change Materialien; Dr. D. Müller, Ahlhorn: Wärmeleitpasten Therm ig rease®, Wärmeleitkleber Thermiglue® und Wärmeleitpads Thermipads®; Ceram Tee: Aluminiumnitrid-Keramik; oder Aavid Kunze: hochwärmeleitendes Softsilikon, Thermosilikon, wärmeleitende silikonfreie Folien, silikonfreie Phase Change-Folien Crayotherm® (Polyimidfilme). Als weitere Materialien kommen Glimmerscheiben oder Scheiben aus Aluminiumoxid-Berylliumoxid-Keramik in Betracht.
Die Funktionsweise und der Aufbau der Wärmerohre werden bereits eingangs erläutert. Ihr sei noch näher ausgeführt, dass die Materialien, aus denen die Wärmerohre aufgebaut sind, gasdicht, sowohl gegenüber der„arbeitenden" Flüssigkeit, als auch gegenüber der äußeren Atmosphäre chemisch stabil, mechanisch und thermisch stabil sowie verformungsstabil sein müssen. Außerdem sollten die Wärmerohre vorzugsweise, zu mindestens in den Bereichen in denen die thermische Energie aufgenommen und/oder abgegeben wird, eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben. Die anderen Bereiche der Wärmerohre brauchen nicht wärmeleitend zu sein. Die Wärmerohre können die unterschiedlichsten Längen aufweisen, die sich insbesondere nach ihrem Verwendungszweck und den Dimensionen der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte richten.
Des Weiteren können die Wärmerohre unterschiedliche Querschnitte wie Quadrate, Rechtecke und Dreiecke, die abgerundete Ecken und/oder Seiten aufweisen können, Ellipsen, Ovale und/oder Kreise aufweisen. Auch die Größe der Querschnitte kann breit variieren und richtet sich ebenfalls nach dem Verwendungszweck der Wärmerohre und den Dimensionen der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte.
Die Wärmerohre können in Längsrichtung unterschiedliche Formen aufweisen. So können sie geradlinig, in der Ebene einfach oder mehrfach gebogen, räumlich mehrfach gebogen, mäanderförmig oder spiral verlaufen.
Außerdem können die Wärmerohre nach der Formgebung noch beschichtet werden, um sie vor mechanischer, chemischer und/oder thermischer Einwirkung zu schützen. Beispiele geeigneter Beschichtungsstoffe sind thermisch und/oder mit aktinischer Strahlung, wie z.B. UV-Strahlung oder Elektronenstrahlung härtbare, pigmentierte und/oder nicht pigmentierte Pulverlacke und/oder Flüssigkeiten auf Wasserbasis und/oder auf Basis organischer Lösemittel.
Die Kapillarstruktur mit Dochtwirkung auf der Innenseite der Wandungen der Wärmerohre kann ebenfalls aus den unterschiedlichen Materialien bestehen. Der Fachmann kann daher die Materialien aufgrund der ihm bekannten Eigenschaftsprofile auswählen. Die Kapillarstruktur kann aus Nanopartikeln, Fasermaterialien und/oder nano- und/oder mikroporösen Materialien mit entsprechend dimensionierten Porengrößen aufgebaut sein. Außerdem kann die Dochtwirkung durch Drahtgeflechte, wie beispielsweise Kupferdrahtgeflechte oder elektrisch nichtleitende Drahtgeflechte und Faserbündel, z.B. aus Keramik, Glas und/oder hochtemperaturbeständigen Kunststoffen, im Inneren der Wärmerohre erzeugt werden. Des Weiteren kann die Dochtwirkung auch durch Oberflächenstrukturen aus Erhebungen und Vertiefungen wie z.B. Rillen, Säulen, Kugeln und/oder Näpfchen auf den Innenwänden der Wärmerohre erzeugt werden. Die Kapillarstruktur mit Dochtwirkung kann auch nachträglich eingebracht werden. Beispiele geeigneter Methoden sind das Auskristallisieren oder das Ausfällen mesoporöser Materialien wie Zeolithe.
Das Ende der Wärmerohre, das in wärmeleitendem Kontakt mit dem erfindungsgemäßen Bauteil oder Gerät steht, ist vorzugsweise hiervon elektrisch isoliert. Beispielsweise kann der wärmeleitende Kontakt zwischen dem Ende des Wärmerohrs und des erfindungsgemäßen Bauteils oder Geräts durch Lötkontakte, Schweißkontakte, Flanschkontakte, elektrische und thermisch leitende. Metallpartikel enthaltende Klebschichten, Schraub-, Steck- und Klemmkontakte, bei denen das Ende des Wärmerohrs in die Quelle oder an die Quelle der thermischen Energie ein- und/oder angeschraubt, eingesteckt und/oder ein- oder angeklemmt wird, Druckkontakte, bei denen das Ende des Wärmerohrs mittels geeigneter Vorrichtungen an die Quelle der thermischen Energie angedrückt wird, hergestellt. Der wärmeleitende Kontakt kann beispielsweise durch die vorstehend beschriebenen elektrisch isolierenden wärmeleitenden Keramiken und Wärmeleitpasten verbessert werden.
Wärmerohre können beispielsweise von den Firmen Situs Technicals GmbH, Wuppertal, Adeo Heatpipe, Schweiz, oder Cool Tee Electronic GmbH bezogen werden.
Die Dimensionen und die konstruktiven Details der mindestens einen Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme richten sich in erster Linie nach der Wärmemenge die abzuleiten ist. Der Fachmann kann daher für jeden Einzelfall die am besten geeignete Konstruktion aufgrund seines allgemeinen Fachwissens berechnen und ihre Bestandteile zusammenstellen. Ein weiterer wesentlicher Bestandteil des mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteils und/oder Geräts ist mindestens eine Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des mindestens einen Peltier-Elements zur Außenseite des geschlossenen Gehäuses und zu einer Wärmesenke in der Umgebung des mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteils und oder Geräts.
Das mindestens eine Peltier-Element kann dabei nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteil und/oder Gerät stehen. Ein solches Peltier-Element kann dabei im Innenraum des geschlossenen Gehäuses auf mindestens einer Innenseite und/oder in einer Öffnung in der Wand des geschlossenen Gehäuses angeordnet sein, wobei das mindestens eine Peltier- Element zusätzlich zu seiner Kühlfunktion die Öffnung abdichtet
Vorzugsweise umfasst die mindestens eine Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des mindestens einen Peltier-Elements die vorstehend im Detail beschriebenen Materialien und Vorrichtungen und/oder mindestens eine auf der Innenseite des geschlossenen Gehäuses durch eine wärmeleitende Platte abgedeckte Anordnung von Luftschlitzen mit Mikrofiltern. Die wärmeleitende Platte ist vorzugsweise eine Keramikplatte oder Polyimidfilm. Es können aber auch mit Polyimid beschichtete Metallplatten verwendet werden.
Steht das mindestens eine Peltier-Element in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen erfindungsgemäßen Bauteil und/oder Gerät, können als mindestens eine Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des mindestens einen Peltier-Elements die vorstehend im Detail beschriebenen Materialien und Vorrichtungen verwendet werden.
Darüber hinaus kann die aus dem geschlossenen Gehäuse abgeleitete Wärme in der Form eines erwärmten Luftstroms abtransportiert werden und in zentrale Entlüftungsanlagen geleitet oder gesaugt werden. Zu diesem Zweck können Absaugrohre an die mindestens eine Austrittsstelle der Wärme angeschlossen werden.
Die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des mindestens einen Peltier-Elements sowie die Vorrichtungen zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements können in beliebiger geeigneter Weise miteinander kombiniert werden, was eine großes Anzahl von Freiheitsgraden bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte eröffnet.
Alle Bestandteile und elektrischen Anschlüsse, die in das und/oder aus dem geschlossenen Gehäuse führen, sind mit gasdichten und flüssigkeitsdichten Dichtungen versehen, sodass ein Eindringen von Kontaminanten verhindert wird.
Letztendlich wird die von dem mindestens einen erfindungsgemäßen Bauelement und/oder Gerät abgegebene Wärme einer Wärmesenke in der Umgebung des Geräts zugeführt. Dabei kann es sich um einen Energy Harvester, also ein Gerät zur Umwandlung von Wärmeenergie in elektrischen Strom wie beispielsweise ein thermoelektrisches Element (TEE) handeln. Darüber hinaus können Kühlaggregate, Wärmetauscher, Rohrkühler, oder wie vorstehend genannten organischen und anorganischen Gase, Flüssigkeiten und Phase- Change-Materialien verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Bauteile und/oder Geräte können eine übliche und bekannte, mechanische, elektrische, elektronische und/oder pneumatische Mess- und Regelperipherie aufweisen. Darüber hinaus können sie Bedienungselemente und akustische und/oder optische Anzeigegeräte die Bildschirme enthalten. In allen Fällen wird dafür gesorgt, dass keine Kontaminanten in die geschlossenen Gehäuse der erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte eindringen können.
Um einen Eindruck von der Vielzahl der Möglichkeiten, die erfindungsgemäßen Bauteile und/oder Geräte herzustellen, zu gewinnen, werden in der Tabelle charakteristische Beispiele für Kombinationen von Bauteilen aufgeführt. Die Tabelle ist nicht einschränkend oder abschließend aufzufassen.
Tabelle: 223 Beispiele für Kombinationen von Komponenten für Vorrichtungen zur Ableitung von elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und/oder Geräten erzeugter Wärme
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Innenseite des Gehäuses
Außenseite des Gehäuses
Mitte zwischen Innenseite und Außenseite
Komponente ist vorhanden
Wenn sowohl im Innenraum als auch auf der Außenseite des Gehäuses beispielsweise bis zu vier verschiedene Komponenten verwendet werden, die in unterschiedlicher Reihenfolge angeordnet sein können, ergibt sich eine Anzahl von unterschiedlichen Kombinationen im Bereich von 105. Dies untermauert, dass die erfindungsgemäßen Bauteile und Geräte bzw. ihre Kühlvorrichtungen in besonders vorteilhafter Weise an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können.
Die erfindungsgemäßen Bauteile und/oder Geräte werden insbesondere für das erfindungsgemäße Kühlungsverfahren verwendet. Dabei handelt es sich um ein Verfahren zur kontaminationsfreien Kühlung von umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und Geräten, bei dem man man mindestens ein kontaminationsfrei kühlbares, umschlossenes, bei Betrieb Wärme abgebendes, elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät, umfassend mindestens ein geschlossenes Gehäuse mit einer Innenseite und einer Außenseite, das mindestens ein bei Betrieb Wärme abgebendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät umschließt, mindestens ein Peltier-Element, dessen kalte Seite dem mindestens einen bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät in einem Abstand zugekehrt ist oder in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät steht und dessen heiße Seite in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite steht, mindestens eine Vorrichtung zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder dem mindestens einen
Gerät stehenden kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements und mindestens Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite des mindestens einen Peltier-Elements in mindestens eine Wärmesenke in der
Umgebung, in Betrieb nimmt, eine regelbare elektrische Spannung an das mindestens eine Peltier- Element anlegt und die abgegebene Wärme über die mindestens eine Vorrichtung oder direkt der kalten Seite des mindestens einen Peltier-Elements zuführt und über mindestens eine Vorrichtung von der heißen Seite zur Außenseite und einer Wärmesenke in der Umgebung ableitet.
Das erfindungsgemäße Kühlungsverfahren verhindert das Eindringen von Kleintieren, Kleinsttieren, Bakterien, Pilzen, Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Staub, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffen, Aerosolen, chemischen Kontaminanten, Mikropartikeln und/oder Nanopartikeln in das geschlossenene Gehäuse.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Bauteil und/oder Gerät anhand der Figuren 1 bis 5 beispielhaft erläutert. Bei den Figuren 1 bis 5 handelt es sich um schematische Darstellungen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen sollen. Die Größenverhältnisse müssen daher auch nicht den in der Praxis angewandten Größenverhältnissen entsprechen. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstabsgetreuer Darstellung: Figur 1 einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung in einer medizinischen Forschungseinrichtung,
Figur 2 einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung in einem Operationssaal, Figur 3 einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung in einem Reinstraum,
Figur 4 einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung als Komponente in einer Datenverarbeitungsanlage und
Figur 5 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer am Gehäuse 2 befestigten
Absaugvorrichtung 5.8.
In den Figuren 1 bis 5 haben die Bezugszeichen die folgende Bedeutung:
1 elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät
2 Geschlossenes Gehäuse
2.1 Innenseite
2.2 Außenseite
2.3 Geschlossener Innenraum
2.4 Umgebung
2.5 Dichtung
2.6 Überdruckventil mit mit Rückschlagsicherung
2.7 Druckausgleichsmembran
3 Peltier-Element (elektrische Anschlüsse und Stromquelle nicht wiedergegeben)
3.1 Kalte Seite
3.2 Heiße Seite
4 Vorrichtung zur Leitung der von 1 abgegebenen Wärme zu 3.1
4.1 Wärmeleitende, elektrisch isolierte Metallplatte
4.2 Ventilator
4.3 Kühlrippen
4.4 Wärmeleitpaste
4.5 Wärmeleitende Keramikplatte
4.6 Wärmerohr (heatpipe)
5 Vorrichtung zur Ableitung der Wärme von 3.2 zu 2.2 und 2.4
5.1 Wärmeleitende, elektrisch isolierte Metallplatte
5.2 Ventilator 5.3 Kühlrippen
5.4 Wärmeleitpaste
5.5 Wärmeleitende Keramikplatte
5.6 Wärmerohr (heatpipe)
5.7 Luftschlitze mit Mikrofilter 5.7.1
5.7.1 Mikrofilter
5.8 Absaugvorrichtung
5.8.1 Absaugrohr
5.8.2 Befestigungsring an der Außenseite 2.2 des Gehäuses 2
5.8.3 Flansch
5.8.4 Befestigungsschrauben
3.8.5 Teil des zentralen Entlüftungssystems
6 Wärmesenke
7 Erwärmter Luftstrom, Schutzgasstrom oder Arbeitsfluidstrom
Ausführliche Beschreibung der Figuren
Figur 1 Die Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung in einer medizinischen Forschungseinrichtung. In der Figur 1 sind die elektrischen Anschlüsse, Leitungen und Durchführungen der Einfachheit halber nicht wiedergegeben. Das elektronische Gerät 1 zur Verwendung in einer medizinischen Forschungseinrichtung wurde im Innenraum 2.3 eines geschlossenen Gehäuses 2 angeordnet. Die Wände des Gehäuses 2 bestanden aus mit Flammschutzmitteln und elektromagnetische Strahlung abschirmenden Pigmenten ausgerüstetem, hochtemperaturbeständigem, sterilisierbarem Kunststoff (Polyetherketon). In jeweils einer Wand wurden eine elastische Druckausgleichsmembran 2.7 und ein Überdruckventil 2.6 mit Rückschlagsicherung angeordnet. Zur Umgebung 2.4 hin war die Rückschlagsicherung noch durch einen Mikrofilter (nicht eingezeichnet, vgl. Figur 4, 5.7.1 ) vor dem Eindringen von Kontaminanten geschützt. Der Innenraum 2.3 des Gehäuses 2 war mit Kohlendioxid als Schutzgas gefüllt. Die Außenseite 2.2 des Gehäuses 2 wurde mit einer Metallfolie mit einer schmutzabweisenden, ultrahydrophoben Beschichtung bedeckt (nicht eingezeichnet). Die von dem elektronischen Gerät 1 erzeugte Wärme erhitzte das Schutzgas, das von einem Ventilator 4.2 als erwärmter Schutzgasstrom 7 angesaugt und auf die Kühlrippen 4.3 aus Aluminium geblasen wurde. Die Kühlrippen 4.3 befanden sich in elektrisch isolierendem, wärmeleitendem Kontakt mit der kalten Seite 3.1 des Peltier-Elements 3, an das eine geregelte elektrische Spannung angelegt wurde. Das Peltier-Element 3 war mit seiner heißen Seite 3.2 fest mit der Innenseite 2.1 des Gehäuses 2 elektrisch isolierend verbunden. Die Wärmeleitung zu der an der Außenseite 2.2 befindlichen Schicht aus Wärmeleitpaste 5.4 wurde von der Schicht aus Wärmeleitpaste 4.4 zwischen der heißen Seite 3.2 und der Innenseite 2.2 übernommen. Die Wärmeleitpaste 5.4 übertrug die Wärme auf die an der Außenseite 2.2 befestigten Kühlrippen 5.3, von wo sie mittels des Ventilators 5.2 abgesaugt wurde. Der resultierende erwärmte Luftstrom 7 wurde von dem Ventilator 5.2 in ein Absaugrohr 5.8.1 (nicht eingezeichnet, vgl. Figur 5) als Wärmesenke 6, das gasdicht mit der Außenseite 2.2 des Gehäuses 2 verbunden war und den Ventilator 5.2, die Kühlrippen 5.3 und Wärmeleitpaste 5.4 umschloss, geblasen.
Das Gerät 1 konnte durch diese Vorrichtung 5 in dieser Weise hervorragend gekühlt werden.
Nach einer Betriebsdauer des Geräts 1 von einem Jahr wurde das geschlossene Gehäuse 2 von dem Absaugrohr 5.8, 1 (vgl. Figur 5) entfernt und seine Außenseite 2.2 gereinigt und sterilisiert. Sofort danach wurde das Gehäuse 2 in einer Glovebox unter Schutzgas geöffnet und seine Innenseite 2.1 auf Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffe, Aerosole, chemische Kontaminanten und Nanopartikel mittels üblicher und bekannter Nachweismethoden getestet. Es wurden jedoch keine dieser Kontaminanten gefunden. Dies bedeutete, dass diese nicht vorhanden waren oder nur in einer Konzentration unterhalb der Nachweisgrenze der jeweiligen Nachweismethoden vorlagen. Kleintiere oder Kleinsttiere hatten ohnehin keinen Zugang.
Figur 2
Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung in einem Operationssaal. In der Figur 2 sind die elektrischen Anschlüsse, Leitungen und Durchführungen der Einfachheit halber nicht wiedergegeben. Das elektronische Gerät 1 zur Verwendung in einem Operationssaal wurde im Innenraum 2.3 eines geschlossenen Gehäuses 2 angeordnet. Die Wände des Gehäuses 2 bestanden aus mit Flammschutzmitteln und elektromagnetische Strahlung abschirmenden Pigmenten ausgerüstetem, hochtemperaturbeständigem, sterilisierbarem Kunststoff (Polyetherketon). Der Innenraum 2.3 des Gehäuses 2 war mit Kohlendioxid als Schutzgas gefüllt. Die Außenseite 2.2 des Gehäuses 2 wurde mit einer Metallfolie mit einer schmutzabweisenden, ultrahydrophoben Beschichtung bedeckt (nicht eingezeichnet). An dem Gerät 1 waren - in dieser Reihenfolge - eine wärmeleitende Keramikplatte 4.5, das Peltier-Element 3 mit der kalten Seite 3.1 und eine weitere wärmeleitende Keramikplatte 5.5 an der heißen Seite 3.2 befestigt. Die vom Gerät erzeugte Wärme wurde durch diese Anordnung in zwei, mit einer Kapillarstruktur aus Kupfer im Inneren ausgestattete Wärmerohre 5.6 mit rundem Querschnitt, Wänden aus Kupfer und Wasser als Arbeitsflüssigkeit (Arbeitsfluidstrom 7) geleitet. Die beiden Wärmerohre 5.6 wurden durch umlaufende gasdichte Dichtungen 2.5 aus dem Innenraum 2.3 des Gehäuses 2 in die Umgebung 2.4 und in ein Kühlaggregat als Wärmesenke 6 geführt.
Die Kühlung war besonders effektiv, und die gesamte Vorrichtung 5 war ausgesprochen robust, betriebssicher und bis auf das Kühlaggregat 6 wartungsfrei. Nach einer Betriebsdauer des Geräts 1 von einem Jahr wurde das geschlossene Gehäuse 2 samt den Wärmerohren 5.6 von dem Kühlaggregat 6 entfernt und seine Außenseite 2.2 gereinigt und sterilisiert. Sofort danach wurde das Gehäuse 2 in einer Glovebox unter Schutzgas geöffnet und seine Innenseite 2.1 auf Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffe, Aerosole, chemische Kontaminanten und Nanopartikel mittels üblicher und bekannter Nachweismethoden getestet. Es wurden jedoch keine dieser Kontaminanten gefunden. Dies bedeutete, dass diese nicht vorhanden waren oder nur in einer Konzentration unterhalb der Nachweisgrenze der jeweiligen Nachweismethoden vorlagen. Kleintiere oder Kleinsttiere hatten ohnehin keinen Zugang.
Figur 3
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung in einem Reinstraum. In der Figur 3 sind die elektrischen Anschlüsse, Leitungen und Durchführungen der Einfachheit halber nicht wiedergegeben.
Das elektronische Gerät 1 zur Verwendung in einem Reinstraum wurde im Innenraum 2.3 eines geschlossenen Gehäuses 2 angeordnet. Die Wände des Gehäuses 2 bestanden aus mit Flammschutzmitteln und elektromagnetische Strahlung abschirmenden Pigmenten ausgerüstetem, hochtemperaturbeständigem, sterilisierbarem Kunststoff (Polyetherketon). Der Innenraum 2.3 des Gehäuses 2 war mit Kohlendioxid als Schutzgas gefüllt. Die Außenseite 2.2 des Gehäuses 2 wurde mit einer Metallfolie mit einer schmutzabweisenden, ultrahydrophoben Beschichtung bedeckt (nicht eingezeichnet). An dem Gerät 1 war eine Aluminiumplatte 4.1 befestigt, die die von dem Gerät 1 erzeugte Wärme in vier daran angeschlossene, mit einer Kapillarstruktur aus Kupfer im Inneren ausgestattete Wärmerohre 4.6 mit rundem Querschnitt, Wänden aus Kupfer und Wasser als Arbeitsflüssigkeit Arbeitsfluidstrom 7) geleitet. Die Wärmerohre 4.6 leiteten die Wärme zu einer wärmeleitenden Keramikplatte 4.5 auf der kalten Seite 3.1 des Peltier-Elements 3, das in eine Öffnung in der Wand des Gehäuses 2 fest eingefügt und von einer umlaufenden, gasdichten Dichtung 2.5 zur Umgebung 2.6 hin abgedichtet war. Ein Teil des Peltier- Elements 3 und die heiße Seite 3.2 befanden sich daher außerhalb des Innenraums 2.3. An der heißen Seite 3.2 war eine wärmeleitende Keramikplatte 5.5 befestigt, die die Wärme auf die an der Außenseite 2.2 befestigten Kühlrippen 5.3, von wo sie mittels des Ventilators 5.2 abgesaugt wurde, übertrug. Der resultierende erwärmte Luftstrom 7 wurde von dem Ventilator 5.2 in ein Absaugrohr 5.8.1 (nicht eingezeichnet; vgl. Figur 5) als Wärmesenke 6, das gasdicht mit der Außenseite 2.2 des Gehäuses 2 verbunden war und den Ventilator 5.2, die Kühlrippen 5.3 und die wärmeleitende Keramikplatte 5.5 umschloss, geblasen.
Das Gerät 1 konnte durch diese Vorrichtung 5 in dieser Weise hervorragend gekühlt werden.
Nach einer Betriebsdauer des Geräts 1 von einem Jahr wurde das geschlossene Gehäuse 2 von dem Absaugrohr 5.8.1 (vgl. Figur 5) entfernt und seine Außenseite 2.2 gereinigt und sterilisiert. Sofort danach wurde das Gehäuse 2 in einer Glovebox unter Schutzgas geöffnet und seine Innenseite 2.1 auf Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffe, Aerosole, chemische Kontaminanten und Nanopartikel mittels üblicher und bekannter Nachweismethöden getestet. Es wurden jedoch keine dieser Kontaminanten gefunden. Dies bedeutete, dass diese nicht vorhanden waren oder nur in einer Konzentration unterhalb der Nachweisgrenze der jeweiligen Nachweismethoden vorlagen. Kleintiere oder Kleinsttiere hatten ohnehin keinen Zugang.
Figur 4
Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein kontaminationsfrei gekühltes, umschlossenes elektronisches Gerät 1 zur Verwendung als Komponente in einer Datenverarbeitungsanlage. In der Figur 4 sind die elektrischen Anschlüsse, Leitungen und Durchführungen der Einfachheit halber nicht wiedergegeben.
Das elektronische Gerät 1 zur Verwendung als Komponente in einer Datenverarbeitungsanlage wurde im Innenraum 2.3 eines geschlossenen Gehäuses 2 angeordnet. Die Wände des Gehäuses 2 bestanden aus mit Flammschutzmitteln und elektromagnetische Strahlung abschirmenden Pigmenten ausgerüstetem, hochtemperaturbeständigem, sterilisierbarem Kunststoff (Polyetherketon). Der Innenraum
2.3 des Gehäuses 2 war mit Kohlendioxid als Schutzgas gefüllt. Die Außenseite 2.2 des Gehäuses 2 wurde mit einer Metallfolie mit einer schmutzabweisenden, ultrahydrophoben Beschichtung bedeckt (nicht eingezeichnet). An dem Gerät 1 waren zwei wärmeleitende Keramikplatten 4.5 befestigt. An jeder Platte 4.5 war ein Wärmerohr 4.6 aus Kupfer mit rundem Querschnitt und im Inneren mit einer Kapillarstruktur aus Kupfer und Wasser als Arbeitsflüssigkeit (Arbeitsfluidstrom 7) befestigt. Jedes Wärmerohr 4.6 leitete die vom Gerät erzeugte Wärme durch den Innenraum 2.3 zu der korrespondierenden wärmeleitenden Keramikplatte 4.5 auf der kalten Seite 3.1 des jeweiligen Peltier-Elements 3. Die jeweilige heiße Seite 3.2 der zwei Peltier-Elemente 3 war an einer gemeinsamen Aluminiumplatte 5.1 befestigt und diese war wiederum an der Innenseite 2.2 der Wand des Gehäuses befestigt und bedeckte die Fläche der Innenseite 2.2 der Wand, worin sich Luftschlitze 5.7 mit Mikrofiltern 5.7.1 befanden, durch die die Wärme als erwärmter Luftstrom 7 in die Umgebung
2.4 als Wärmesenke 6 abgegeben wurde. Der Kühleffekt konnte noch dadurch verstärkt werden, dass Luft an den Öffnungen der Luftschlitze 5.7 vorbeigeblasen wurde.
Das Gerät 1 konnte durch diese Vorrichtung 5 in dieser Weise hervorragend gekühlt werden.
Nach einer Betriebsdauer des Geräts 1 von einem Jahr wurde die Außenseite 2.2 des geschlossenen Gehäuses 2 gereinigt und sterilisiert. Sofort danach wurde das Gehäuse 2 in einer Glovebox unter Schutzgas geöffnet und seine Innenseite 2.1 auf Mikroorganismen wie Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffe, Aerosole, chemische Kontaminanten und Nanopartikel mittels üblicher und bekannter Nachweismethoden getestet. Es wurden jedoch keine dieser Kontaminanten gefunden. Dies bedeutete, dass diese nicht vorhanden waren oder nur in einer Konzentration unterhalb der Nachweisgrenze der jeweiligen Nachweismethoden vorlagen.
Figur 5 Figur 5 zeigt einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer am Gehäuse 2 befestigten Absaugvorrichtung 5.8. In der Figur 5 sind die elektrischen Anschlüsse, Leitungen und Durchführungen der Einfachheit halber nicht wiedergegeben.
Das Absaugrohr 5.8.1 der Absaugvorrichtung 5.8 wies einen runden Querschnitt auf und bestand aus Edelstahlblech einer Wandstärke von 1 ,5 mm. An seinem einen Ende war es an einen Teil des zentralen Entlüftungssystems 3.8.5 angeschweißt. An seinem anderen Ende war es mit dem Flansch 5.8.3 an dem Befestigungsring 5.8.2 aus hochtemperaturbeständigem Polyetherketon mit Edelstahlschrauben 5.8.4 angeschraubt. Die von der Vorrichtung 5 aus dem Innenraum 2.2 des Gehäuses 2 über das Peltier-Element 3 abgeleitete Wärme wurde in der Form eines erwärmten Luftstroms 7 in ein Rohr eines zentralen Entlüftungssystems 5.8.7 abgesaugt.
Durch die Verwendung der Absaugvorrichtung 5.8 konnte das Kontaminationsrisiko noch weiter verringert und die Effektivität der Kühlung noch weiter erhöht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1), jeweils umfassend mindestens ein geschlossenes Gehäuse (2) mit einer Innenseite (2.1) und einer Außenseite (2.2), das mindestens ein bei Betrieb Wärme abgebendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät (1) umschließt, mindestens ein Peltier-Element (3), dessen kalte Seite (3.1 ) dem mindestens einen bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät (1) in einem Abstand zugekehrt ist oder in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät (1) steht und dessen heiße Seite (3.2) in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite (2.2) steht, mindestens eine Vorrichtung (4) zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (1) und/oder dem mindestens einen Gerät (1) stehenden kalten Seite (3.1) des mindestens einen Peltier-Elements (3) und mindestens Vorrichtung (5) zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite (3.2) des mindestens einen Peltier-Elements (3) zur Außenseite (2.2) und zu mindestens einer Wärmesenke (6) in der Umgebung (2.4).
2. Elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (1 ) um aktive und passive elektrische und elektronische Bautenteile (1) und bei den elektrischen und elektronischen Geräten (1) um Geräte zur Verwendung in Reinräumen, Reinsträumen, Operationssälen, Intensivstationen, Isolierstationen sowie mikrobiologischen, biologischen, analytischen, medizinischen, pharmakologischen, nanotechnologischen oder elektrotechnischen, Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen sowie in Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen für Wafer, Datenträger, Mikrochips, Prozessoren, Smartphones und Computer sowie in luftfahrt- und raumfahrttechnischen Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen handelt.
Elektrische und/oder elektronische Bauteile (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aktiven elektrischen und elektronischen Bauteilen (1) um Halbleiter-Bauelemente, Dioden, Transistoren, integrierte Schaltkreise, Prozessoren und Elektromotoren und bei den passiven elektrischen und elektronischen Bauteilen (1) um Widerstände, Kondensatoren und Spulen handelt.
Elektrische und elektronische Bauteile und Geräte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine geschlossene Gehäuse (2) aus Glas, Metall, Kunststoff, Holz und/oder Verbunden aus mindestens zwei dieser Materialien aufgebaut ist.
Elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine geschlossene Gehäuse (2) elektrisch isolierend und/oder gegen elektromagnetische Strahlung und/oder gegen Magnetfelder abschirmend ist, mindestens eine Öffnung, die gasdurchlässig aber für Mikroorganismen, Feinstaub, Feinstaub, Schwebstoffe und Aerosole undurchlässig ist, mindestens ein Überdruckventil (2.6) mit Rückschlagsicherung und/oder mindestens eine Druckausgleichsmembran (2.7) aufweist und/oder dessen Innenraum (2.3) mit Luft, Schutzgas oder einer unpolaren und/oder nicht entflammbaren Flüssigkeit gefüllt ist.
Elektrische und elektronische Bauteile und Geräte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (4) zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder dem mindestens einen Gerät (1) stehenden kalten Seite (3.1) des mindestens einen Peltier-Elements (3) anorganische und/oder organische Gase, anorganische und/oder organische Flüssigkeiten, anorganische und/oder organische schmelzbare und/oder sublimierbare Festkörper, Ventilatoren, Gebläse, Turbinen, Dysons, Venturidüsen, Wärmerohre, mit der kalten Seite (3.1) in direktem und/oder indirektem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt stehende Schichten aus wärmeleitenden Metallen, Metalllegierungen und/oder Keramiken, Kühlrippen, Wärmetauscher, Wärmeleitpasten und/oder Rohrkühlkörper umfasst.
Elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens Vorrichtung (5) zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite (3.2) des mindestens einen Peltier-Elements (3), das nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (1) und/oder dem mindestens einen Gerät (1 ) steht, zur Außenseite (2.2) anorganische und/oder organische Gase, anorganische und/oder organische Flüssigkeiten, anorganische und/oder organische schmelzbare und/oder sublimierbare Festkörper, Ventilatoren, Gebläse, Turbinen, Dysons, Venturidüsen, Wärmerohre, mit der kalten Seite (3.1) in direktem und/oder indirektem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt stehende Kühlrippen, Wärmetauscher, Schichten aus wärmeleitenden Metallen, Metalllegierungen und/oder Keramiken, Wärmeleitpasten, auf der Innenseite (2.1) durch eine wärmeleitende Platte abgedeckte Anordnung von Luftschlitzen mit Mikrofiltern und/oder Rohrkühlkörper umfasst.
Elektrische und elektronische Bauteile und Geräte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Peltier-Element (3), das nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (1) und/oder dem mindestens einen Gerät (1) steht, im Innenraum des Gehäuses (2), auf mindestens einer Innenseite (2.1) und/oder in einer Stelle der Wand des Gehäuses (2) angeordnet ist, so dass die heiße Seite in direktem oder indirektem wärmeleitendem, elektrisch isolierendem Kontakt mit der Außenseite (2.2) steht.
Elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens Vorrichtung (5) zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite (3.2) des mindestens einen Peltier- Elements (3), das in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil (1) und/oder Gerät (1) steht, zur Außenseite (2.2) anorganische und/oder organische Gase, anorganische und/oder organische Flüssigkeiten, anorganische und/oder organische schmelzbare und/oder sublimierbare Festkörper, Ventilatoren, Gebläse, Turbinen, Dysons, Venturidüsen, Wärmerohre, mit der kalten Seite (3.1) in direktem und/oder indirektem wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt stehende Kühlrippen, Wärmetauscher, Schichten aus wärmeleitenden Metallen, Metalllegierungen und/oder Keramiken, Wärmeleitpasten, auf der Innenseite (2.1) durch eine wärmeleitende Platte abgedeckte Anordnung von Luftschlitzen mit Mikrofiltern und/oder Rohrkühlkörper umfasst.
Verfahren zur kontaminationsfreien Kühlung von umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen und Geräten (1), dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens ein kontaminationsfrei kühlbares, umschlossenes, bei Betrieb Wärme abgebendes, elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät (1), umfassend mindestens ein geschlossenes Gehäuse (2) mit einer Innenseite (2.1) und einer Außenseite (2.2), das mindestens ein bei Betrieb Wärme abgebendes elektrisches und/oder elektronisches Bauteil und/oder Gerät (1) umschließt, mindestens ein Peltier-Element (3), dessen kalte Seite (3.1) dem mindestens einen bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät (1) in einem Abstand zugekehrt ist oder in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder Gerät (1 ) steht und dessen heiße Seite (3.2) in wärmeleitendem Kontakt mit der Außenseite (2.2) steht, mindestens eine Vorrichtung (4) zur Leitung der abgegebenen Wärme zu der nicht in einem direkten wärmeleitenden, elektrisch isolierenden Kontakt mit dem mindestens einen elektrischen und/oder elektronischen Bauteil und/oder dem mindestens einen Gerät (1) stehenden kalten Seite (3.1) des mindestens einen Peltier-Elements (3) und mindestens Vorrichtung (5) zur Ableitung der Wärme von der heißen Seite (3.2) des mindestens einen Peltier-Elements (3) zu einer Wärmesenke (6) in der Umgebung (2.4), in Betrieb nimmt, eine regelbare elektrische Spannung an das mindestens eine Peltier-Element (1) anlegt und die von (1) abgegebene Wärme über die mindestens eine Vorrichtung (4) oder direkt der kalten Seite (3.1) des mindestens einen Peltier- Elements (3) zuführt und über mindestens eine Vorrichtung (5) von der heißen Seite (3.2) zur Außenseite (2.2) und in die Umgebung (2.4) ableitet.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man dafür kontaminationsfrei kühlbare, umschlossene, bei Betrieb Wärme abgebende, elektrische und/oder elektronische Bauteile und Geräte (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 verwendet.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Eindringen von Kleintieren, Kleinsttieren, Bakterien, Pilzen, Viren, Protozoen, Mikroalgen und Archaea, Sporen, Pollen, Staub, Feinstaub, Feinststaub, Schwebstoffen, Aerosolen, chemischen Kontaminanten, Mikropartikeln und/oder Nanopartikeln in das geschlossenene Gehäuse (2) verhindert wird.
Verwendung der kontaminationsfrei kühlbaren, umschlossenen, bei Betrieb Wärme abgebenden, elektrische und/oder elektronischen Bauteile und Geräte (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 in Reinräumen, Reinsträumen, Operationssälen, Intensivstationen, Isolierstationen sowie mikrobiologischen, biologischen, analytischen, medizinischen, pharmakologischen, nanotechnologischen oder elektrotechnischen, Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen sowie in Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen für Wafer, Datenträger, Mikrochips, Smartphones und Computer sowie in luftfahrt- und raumfahrttechnischen Forschungseinrichtungen und Produktionsanlagen.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109862728A (zh) * 2019-03-06 2019-06-07 江苏和网源电气有限公司 一种微电网用风机控制器
CN111578304A (zh) * 2020-06-16 2020-08-25 李楠 一种垃圾焚烧无公害化处理系统
CN112510541A (zh) * 2020-11-24 2021-03-16 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的配电柜
WO2022141654A1 (zh) * 2020-12-31 2022-07-07 北京市鑫全盛科技有限公司 具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置
CN114899013A (zh) * 2022-05-26 2022-08-12 安徽联盈控电子科技有限公司 一种传输能耗小的铝电解电容器及其制作方法
WO2022242116A1 (zh) * 2021-05-21 2022-11-24 深圳市理康医疗器械有限责任公司 一种使用热管散热结构的电磁弹道式冲击波发生器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019114885B3 (de) 2019-06-03 2020-08-13 Karl Storz Se & Co. Kg Vorrichtung zur Wärmeableitung aus einer endoskopischen Beleuchtungseinrichtung

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020121097A1 (en) 2001-03-02 2002-09-05 Gil Chiu Temperature balance device
KR20040061286A (ko) 2002-12-30 2004-07-07 유티스타콤코리아 유한회사 Ｔｅｃ와 히트 파이프 조합의 하이브리드 히트 익스체인저
US20050052848A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-10 Hamman Brian A. Liquid cooling system
US20060101831A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Halliburton Energy Services, Inc. Cooling apparatus, systems, and methods
WO2010120287A1 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Generating and using electricity derived from waste heat of an electrical appliance
DE102011056877A1 (de) 2011-12-22 2013-06-27 Wind Plus Sonne Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur direkten Erzeugung von elektrischer Energie aus thermischer Energie
US20150082811A1 (en) 2013-09-25 2015-03-26 Intel Corporation Adaptive Thermoelectric Cooling In A Processor
US20160183108A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Measurement housing for a communication device
WO2017037315A1 (es) 2015-08-31 2017-03-09 Lfk Global Technology Services, S.L. Computadora con carcasa exterior especial para su ubicacion en atmosferas explosivas
US20170199554A1 (en) 2016-01-13 2017-07-13 Msi Computer (Shenzhen) Co.,Ltd. Heat dissipation system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9083158B2 (en) * 2012-09-06 2015-07-14 Zone 2 Controls Ltd. Restricted breathing enclosure

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020121097A1 (en) 2001-03-02 2002-09-05 Gil Chiu Temperature balance device
KR20040061286A (ko) 2002-12-30 2004-07-07 유티스타콤코리아 유한회사 Ｔｅｃ와 히트 파이프 조합의 하이브리드 히트 익스체인저
US20050052848A1 (en) * 2003-09-10 2005-03-10 Hamman Brian A. Liquid cooling system
US20060101831A1 (en) 2004-11-16 2006-05-18 Halliburton Energy Services, Inc. Cooling apparatus, systems, and methods
WO2010120287A1 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Generating and using electricity derived from waste heat of an electrical appliance
DE112009004973T5 (de) 2009-04-15 2012-08-30 Hewlett-Packard Development Co., L.P. Erzeugen und Verwenden von Elektrizität, die von Abwärme eines elektrischen Geräts abgeleitet ist
DE102011056877A1 (de) 2011-12-22 2013-06-27 Wind Plus Sonne Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur direkten Erzeugung von elektrischer Energie aus thermischer Energie
US20150082811A1 (en) 2013-09-25 2015-03-26 Intel Corporation Adaptive Thermoelectric Cooling In A Processor
US20160183108A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-23 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Measurement housing for a communication device
WO2017037315A1 (es) 2015-08-31 2017-03-09 Lfk Global Technology Services, S.L. Computadora con carcasa exterior especial para su ubicacion en atmosferas explosivas
US20170199554A1 (en) 2016-01-13 2017-07-13 Msi Computer (Shenzhen) Co.,Ltd. Heat dissipation system

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109862728A (zh) * 2019-03-06 2019-06-07 江苏和网源电气有限公司 一种微电网用风机控制器
CN111578304A (zh) * 2020-06-16 2020-08-25 李楠 一种垃圾焚烧无公害化处理系统
CN112510541A (zh) * 2020-11-24 2021-03-16 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的配电柜
CN112510541B (zh) * 2020-11-24 2023-04-14 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体设备的配电柜
WO2022141654A1 (zh) * 2020-12-31 2022-07-07 北京市鑫全盛科技有限公司 具备半导体辅助热泵的电子设备散热装置
WO2022242116A1 (zh) * 2021-05-21 2022-11-24 深圳市理康医疗器械有限责任公司 一种使用热管散热结构的电磁弹道式冲击波发生器
CN114899013A (zh) * 2022-05-26 2022-08-12 安徽联盈控电子科技有限公司 一种传输能耗小的铝电解电容器及其制作方法
CN114899013B (zh) * 2022-05-26 2024-01-16 安徽联盈控电子科技有限公司 一种传输能耗小的铝电解电容器及其制作方法

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EP3662729A1 (de) 2020-06-10
DE102017007198A1 (de) 2019-02-07

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