(57)【要約】【課題】発熱デバイスを冷却すべく利用されるモジュール式の噴流衝当アセンブリを有するパワーエレクトロニクス・モジュールを提供すること。【解決手段】モジュール式の噴流衝当アセンブリは、分配凹所と、モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されて、取入管を分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、吐出管を分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、を有するモジュール式マニフォルドを含む。モジュール式の噴流衝当アセンブリは、分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルとを含むというマニフォルド・インサートを含む。更に、モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備える熱伝達プレート。【選択図】図２
2020073845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
モジュール式マニフォルドであって、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるというモジュール式マニフォルドと、
前記モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるというマニフォルド・インサートと、
前記モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、前記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという熱伝達プレートと、
を備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項２】
前記熱伝達プレートの前記衝当表面は、前記一つ以上の取入分岐チャネルの前記衝当スロットを前記一つ以上の吐出分岐チャネルの前記収集スロットに対して流体結合する、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項３】
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、第1の角度付けされた取入直径を有する第1の角度付き取入接続管と、前記第1の角度付けされた取入直径よりも大きい第2の角度付けされた取入直径を有する第2の角度付き取入接続管とを備える、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項４】
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、前記モジュール式マニフォルドの側部表面に関し、約5°〜約25°の間で角度付けされる、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項５】
少なくとも一つの取入分岐チャネルは、テーパ付き部分を備える、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項６】
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合された一つ以上のバルブであって、その各々がバルブ取入口を含むという一つ以上のバルブを更に備える、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項７】
前記一つ以上のバルブは、電気活性ポリマを備える、請求項６に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項８】
前記一つ以上のバルブは、フィードバック・ループ・コントローラに対して通信的に結合され、
前記フィードバック・ループ・コントローラは、前記一つ以上のバルブの前記電気活性ポリマに対して信号を提供して、該電気活性ポリマの剛性を調節する、請求項７に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項９】
前記取入管内、前記一つ以上の角度付き取入接続管内、前記吐出管内、または、それらの組み合わせ内に位置された一つ以上の多孔質媒体部材を更に備える、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１０】
当該モジュール式の噴流衝当アセンブリは、複数のモジュール式マニフォルド、及び、複数のマニフォルド・インサートを更に備え、
個々のマニフォルド・インサートは、前記複数のモジュール式マニフォルドの個々の分配凹所内に位置される、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１１】
当該第1モジュール式マニフォルド及び当該第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が並列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結される、請求項１０に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１２】
当該第1モジュール式マニフォルド及び当該第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が直列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結され、且つ、前記第1モジュール式マニフォルドと前記第2モジュール式マニフォルドとの間には一つ以上のプラグが位置される、請求項１０に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１３】
モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
モジュール式マニフォルドであって、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるというモジュール式マニフォルドと、
前記モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるというマニフォルド・インサートと、
を備えるというモジュール式の噴流衝当アセンブリと、
前記モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、前記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという熱伝達プレートと、
前記フィン配列の逆側にて、前記熱伝達プレートに対して熱的に接触して位置されたエレクトロニクス・デバイスと、
を備える、パワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１４】
前記熱伝達プレートの前記衝当表面は、前記一つ以上の取入分岐チャネルの前記衝当スロットを前記一つ以上の吐出分岐チャネルの前記収集スロットに対して流体結合する、請求項１３に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１５】
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、第1の角度付けされた取入直径を有する第1の角度付き取入接続管と、前記第1の角度付けされた取入直径よりも大きい第2の角度付けされた取入直径を有する第2の角度付き取入接続管とを備える、請求項１３に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１６】
当該パワーエレクトロニクス・モジュールは、複数のモジュール式マニフォルド、及び、複数のマニフォルド・インサートを更に備え、
個々のマニフォルド・インサートは、前記複数のモジュール式マニフォルドの個々の分配凹所内に位置される、請求項１３に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１７】
当該第1モジュール式マニフォルド及び当該第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が並列的な流れパターンもしくは直列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結される、請求項１６に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１８】
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
２つ以上のモジュール式マニフォルドであって、各モジュール式マニフォルドは、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるという、２つ以上のモジュール式マニフォルドと、
各モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置された一つ以上のマニフォルド・インサートであって、各マニフォルド・インサートは、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるという、一つ以上のマニフォルド・インサートと、
各モジュール式マニフォルドに対して結合された一枚以上の熱伝達プレートであって、各熱伝達プレートは、前記一つ以上のマニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという、一枚以上の熱伝達プレートと、
を備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、
第1モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径は、第2モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径よりも大きい、
モジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１９】
前記第1モジュール式マニフォルドの第2の角度付き取入接続管の直径は、前記第2モジュール式マニフォルドの第2の角度付き取入接続管の直径よりも大きい、請求項１８に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項２０】
前記第1モジュール式マニフォルドの第3角度付き取入接続管の直径は、前記第2モジュール式マニフォルドの第3角度付き取入接続管の直径よりも大きい、請求項１９に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に関する相互参照
本出願は、2014年12月22日に提出されて“エレクトロニクス機器を冷却する受動的及び能動的な流れ制御を伴うモジュール式の噴流衝当アセンブリ”と称された米国通常特許出願第14/578,906号の特典を主張するものであり、言及したことによりその全体的開示内容が本明細書中に援用される。
本明細書は、概略的に噴流衝当アセンブリに関し、更に詳細には、受動的及び能動的な流れ制御機能を有するモジュール式の噴流衝当アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーエレクトロニクス・デバイスの如き発熱デバイスに対しては、熱管理デバイスが結合されることで、発熱デバイスの熱を除去すると共に、その動作温度を低下させ得る。上記熱管理デバイスには冷却流体が導入され得、その場合にそれは、基本的に対流的及び／または伝導的な熱伝達により、上記熱管理デバイスから熱を受容する。上記冷却流体は次に、上記熱管理デバイスから排出されることで、該発熱デバイスから熱を除去する。一例において、流体は、該流体が、発熱デバイスに対して結合された熱管理デバイスの表面に衝当する如く、局所的領域に対し、高速の噴流として導向され得る。更に、パワーエレクトロニクス・デバイスは大きなパワーレベルにて動作すべく設計されることから、パワーエレクトロニクス・デバイスは、対応する大きな熱流束を生成する。パワーエレクトロニクス・デバイスにより生成された熱流束の増大によれば、習用の熱シンクは、十分な熱を排除してパワーエレクトロニクス・デバイスにおける所望の動作温度を維持するには不適切とされ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、パワーエレクトロニクス・デバイスの高温動作を緩和すべく、噴流衝当アセンブリに受動的及び能動的な流体流制御を取入れた熱管理デバイスが望まれ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一実施形態において、モジュール式の噴流衝当アセンブリは、流体取入口に対して流体結合された取入管と、流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、分配凹所を備えるモジュール式マニフォルドと、該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置された一つ以上の角度付き取入接続管とを含む。上記一つ以上の角度付き取入接続管は、上記モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、上記取入管を上記分配凹所に対して流体結合する。上記モジュール式の噴流衝当アセンブリは更に、上記モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて上記吐出管を上記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、上記モジュール式マニフォルドの上記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートとを含む。上記マニフォルド・インサートは、上記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合された一つ以上の取入分岐チャネルを含む。各取入分岐チャネルは、衝当スロットを含む。上記マニフォルド・インサートはまた、上記一つ以上の取入分岐チャネルと上記一つ以上の吐出接続管とに対して流体結合された一つ以上の吐出分岐チャネルも含む。各吐出分岐チャネルは、収集スロットを含む。上記モジュール式マニフォルドに対しては熱伝達プレートが結合され、該熱伝達プレートは、上記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を含む。
【０００５】
別実施形態において、パワーエレクトロニクス・モジュールは、モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、流体取入口に対して流体結合された取入管と、流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、分配凹所、及び、当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置された一つ以上の角度付き取入接続管を含むモジュール式マニフォルドとを含むというモジュール式の噴流衝当アセンブリを含む。上記一つ以上の角度付き取入接続管は、上記モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされると共に、上記取入管を上記分配凹所に対して流体結合する。上記モジュール式マニフォルドは更に、該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置された一つ以上の吐出接続管を含む。上記一つ以上の吐出接続管は、上記吐出管を上記分配凹所に対して流体結合する。上記モジュール式マニフォルドの上記分配凹所内には、マニフォルド・インサートが着脱自在に位置される。上記マニフォルド・インサートは、上記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合された一つ以上の取入分岐チャネルを含む。各取入分岐チャネルは、衝当スロットを含む。上記マニフォルド・インサートはまた、上記一つ以上の取入分岐チャネルと上記一つ以上の吐出接続管とに対して流体結合された一つ以上の吐出分岐チャネルも含む。各吐出分岐チャネルは、収集スロットを含む。上記モジュール式マニフォルドに対しては熱伝達プレートが結合され、該熱伝達プレートは、上記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を含む。更に、上記フィン配列の逆側にて、上記熱伝達プレートに対して熱的に接触して、エレクトロニクス・デバイスが位置される。
【０００６】
更なる別実施形態において、モジュール式の噴流衝当アセンブリは、流体取入口に対して流体結合された取入管と、流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、２つ以上のモジュール式マニフォルドとを含む。各モジュール式マニフォルドは、分配凹所と、該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置された一つ以上の角度付き取入接続管とを含む。上記一つ以上の角度付き取入接続管は、上記モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされると共に、上記取入管を上記分配凹所に対して流体結合する。上記モジュール式マニフォルドは更に、該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されることで上記吐出管を上記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管を含む。上記モジュール式の噴流衝当アセンブリは更に、各モジュール式マニフォルドの分配凹所内に着脱自在に位置された一つ以上のマニフォルド・インサートを含む。上記一つ以上のマニフォルド・インサートは、上記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合された一つ以上の取入分岐チャネルを含む。各取入分岐チャネルは、衝当スロットを含む。上記一つ以上の吐出分岐チャネルは、上記一つ以上の取入分岐チャネル及び上記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合される。各吐出分岐チャネルは、収集スロットを含む。各モジュール式マニフォルドに対しては、一枚以上の熱伝達プレートが結合される。上記一枚以上の熱伝達プレートは、上記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を含む。更に、第1モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径は、第2モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径よりも大きい。
【０００７】
本明細書中に記述される各実施形態により提供されるこれらの及び付加的な特徴は、図面と併せて以下の詳細な説明に鑑みれば更に十分に理解されよう。
【０００８】
図面中に示される各実施形態は、本質的に例証的で例示的であり、各請求項により定義される主題を限定することは意図されていない。代表的実施形態に関する以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照番号により表されるという以下の各図と併せて読破されたときに理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る代表的なパワーエレクトロニクス・モジュールの概略的な斜視図である。
【図２】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る図１に示されたパワーエレクトロニクス・モジュールの概略的な分解斜視図である。
【図３】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る代表的なモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な平面図である。
【図４Ａ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る熱伝達プレートに隣接して位置されたマニフォルド・インサートの概略的な斜視図である。
【図４Ｂ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る熱伝達プレートに隣接して位置されたマニフォルド・インサートの別実施形態の概略的な斜視図である。
【図５Ａ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係るマニフォルド・インサートのスロット表面を表す、マニフォルド・インサートの実施形態の概略的な斜視図である。
【図５Ｂ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、フィン配列を有する当該熱伝達プレートの衝当表面が視認可能である如く位置された熱伝達プレートの斜視図である。
【図６】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る代表的なモジュール式の噴流衝当アセンブリを踏破する代表的な冷却流体の質量流量を概略的に示す図である。
【図７Ａ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係るモジュール式の噴流衝当アセンブリ内に位置されるべく構成されたバルブの概略的な斜視図である。
【図７Ｂ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、閉じ位置における図７Ａのバルブを概略的に示す図である。
【図７Ｃ】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、開き位置における図７Ａのバルブを概略的に示す図である。
【図８】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える代表的なパワーエレクトロニクス・モジュールの概略的な分解斜視図である。
【図９】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る図８の個々の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドの代表的実施形態の概略的な斜視図である。
【図１０】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、同一の装着キャップを貫通して配設された流体取入口及び流体吐出口を有すると共に、並列に配置された複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える図８のモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な平面図である。
【図１１】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、異なる装着キャップを貫通して配設された流体取入口及び流体吐出口を有すると共に、並列に配置された複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える図８のモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な平面図である。
【図１２】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、直列に配置された複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える図８のモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な平面図である。
【図１３】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、部分的に直列に且つ部分的に並列に配置された複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える図８のモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な平面図である。
【図１４】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る、部分的に直列に且つ部分的に並列に配置された複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える図８のモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な平面図である。
【図１５】本明細書中に示されまたは記述される一つ以上の実施形態に係る弾性嵌合機構にて連結された複数の着脱自在に取付け可能なモジュール式マニフォルドを備える代表的なモジュール式の噴流衝当アセンブリの概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示内容の各実施形態は、半導体デバイスの如き発熱デバイスを冷却すべく利用され得るモジュール式の噴流衝当アセンブリ及び装置を有するパワーエレクトロニクス・モジュールに関している。本明細書中に記述される実施形態において、噴流衝当は、発熱デバイスに対して熱的に結合された熱伝導的な熱伝達プレートの衝当表面に対して冷却流体の噴流を導向することにより提供される。熱は、上記衝当表面に対して上記冷却流体が衝当するときに、それに対して伝達される。これにより、上記発熱デバイスの動作寿命は延ばされ得る。上記モジュール式の噴流衝当アセンブリは、マニフォルド・インサートを受容すべく構成されたモジュール式マニフォルドを含む。更に、モジュール式マニフォルドを有する上記モジュール式の噴流衝当アセンブリは、該モジュール式の噴流衝当アセンブリ内に形成された流体流路に沿って流れる冷却流体の質量流量を能動的及び／または受動的に変更すべく構成され得ることで、上記発熱デバイスから冷却流体への均一な熱伝達及び／または目標限定された熱伝達を促進することにより、上記発熱デバイスから熱流束を除去すると共に該発熱デバイスの動作寿命を延ばし得る。
【００１１】
図１から図３を参照すると、代表的なパワーエレクトロニクス・モジュール100が描かれる。図１から図３に描かれたパワーエレクトロニクス・モジュール100は、一つ以上の発熱デバイス190に対して熱的に結合され得るモジュール式の噴流衝当アセンブリ101を含む。該モジュール式の噴流衝当アセンブリ101は、流体取入口102、流体吐出口104、取入管106、吐出管108、一つ以上のモジュール式マニフォルド110、一つ以上のマニフォルド・インサート140、及び、一枚以上の熱伝達プレート170を備える。図１から図３に描かれた実施形態において、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101は、取入管106及び吐出管108が当該モジュール式マニフォルド110A〜110Cの各々を貫通延在する如く、一体的に接続された第1モジュール式マニフォルド110A、第2モジュール式マニフォルド110B及び第3モジュール式マニフォルド110Cを備える。(例えば、図８から図１５に描かれた実施形態などの)他の実施形態において、モジュール式マニフォルド110A〜110Cは、着脱自在に連結される。任意数のモジュール式マニフォルド110が企図されると共に、本明細書において、３つのモジュール式マニフォルド(110A〜110C)の実施形態は、単に例示的実施形態として記述されることを理解すべきである。幾つかの実施形態において、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cは、例えば、限定的なものとしてで無く、銅、アルミニウム、鋼鉄、熱的に増進された複合材料、ポリマ複合材料、グラファイト、成形プラスチックなどの、概略的に熱伝導的な材料から作成され得る。付加的に、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cを含むモジュール式の噴流衝当アセンブリ101は、例えば、熱溶解積層法などの、3D印刷、積層造形などを用いて製造され得る。更に、本開示内容の全体にわたり、第1モジュール式マニフォルド110A、及び、それに付随する構成要素は、例示目的で記述されると共に、該記述は、一つ以上のモジュール式マニフォルド110の任意のものに対して適用され得ることを理解すべきである。
【００１２】
図１から図３を参照すると、取入管106は、モジュール式マニフォルド110の取入側114上に位置され得ると共に、流体取入口102及びモジュール式マニフォルド110A〜110Cに対して流体結合され得る。吐出管108は、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の吐出側116上に位置され得ると共に、流体吐出口104及びモジュール式マニフォルド110A〜110Cに対して流体結合され得る。図１から図３に描かれた実施形態において、取入管106及び吐出管108は、モジュール式マニフォルド110A〜110Cに沿って延在する単一の管材を備え得る。更に、モジュール式マニフォルド110A〜110Cが相互に着脱自在に連結されるという実施形態(図８から図１５)において、各々の個別的なモジュール式マニフォルド110は、流体吐出口104に対して流体結合された取入管106の一部及び吐出管108の一部を備え得る。
【００１３】
以下において更に詳細に記述される如く、冷却流体は、流体取入口102を通りモジュール式の噴流衝当アセンブリ101に進入し得ると共に、流体吐出口104を通りモジュール式の噴流衝当アセンブリ101を退出し得る。モジュール式の噴流衝当アセンブリ101は、(不図示の)冷却剤リザーバに対して流体結合され得、例えば、作動時に、上記冷却流体は、流体流路103を辿ると共に、取入管106、モジュール式マニフォルド110A〜110C、一つ以上のマニフォルド・インサート140A〜140Cを踏破し、一枚以上の熱伝達プレート170A〜170Cに接触し、且つ、吐出管108を通り退出し得る。上記冷却流体は、脱イオン水、または、ラジエータ液の如き任意の適切な液体であり得る。他の例示的な流体としては、例えば、限定的なものとしてで無く、水、有機溶媒、及び、無機溶媒が挙げられる。斯かる溶媒の例としては、R-134a、R717及びR744の如き市販の冷却剤が挙げられる。パワーエレクトロニクス・モジュール100に関連して使用される冷却流体の組成の選択は、他の特性の中でも、流体の沸点、密度、及び、粘度に基づいて選択され得る。
【００１４】
次に図２を参照すると、各々の個別的なモジュール式マニフォルド110A〜110Cは、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の取入側114と吐出側116との間に位置された一つ以上の分配凹所130A〜130Cを備える。一つ以上の分配凹所130A〜130Cは、取入側114上の取入管106及び吐出側116上の吐出管108に対して流体結合される。例えば、図２に描かれた如く、第1モジュール式マニフォルド110Aは第1分配凹所130Aを備え、第2モジュール式マニフォルド110Bは第2分配凹所130Bを備え、且つ、第3モジュール式マニフォルド110Cは第3分配凹所130Cを備える。理解の容易さのために、特に第1分配凹所130Aを参照すると、第1分配凹所130Aは、インサート受容部分134A及び熱伝達プレート受容部分132Aを備える。熱伝達プレート受容部分132Aは、インサート受容部分134Aを限局する。以下に記述される如く、インサート受容部分134Aは、第1マニフォルド・インサート140Aを受容して収容すべく構成され、且つ、熱伝達プレート受容部分132Aは、第1マニフォルド・インサート140の近傍に位置されてそれを覆う第1熱伝達プレート170Aを受容して収容すべく構成される。
【００１５】
再び図１から図３を参照すると、第1モジュール式マニフォルド110Aは更に、一つ以上の角度付き取入接続管122A'〜122A"'、及び、一つ以上の吐出接続管124A'〜124A"を備える。図１から図３に描かれた実施形態において、第1モジュール式マニフォルド110Aは、第1角度付き取入接続管122A'、第2角度付き取入接続管122A"、及び、第3角度付き取入接続管122A"'を備え、各々は、取入管106及び分配凹所130Aを流体接続している。更に、第1モジュール式マニフォルド110Aは、第1吐出接続管124A'及び第2吐出接続管124A"を備え、各々は、分配凹所130A及び吐出管108を流体接続している。一つ以上のモジュール式マニフォルド110は、任意数の角度付き取入接続管122及び任意数の吐出接続管124を備え得ることを理解すべきである。更に、第1モジュール式マニフォルド110Aの角度付き取入接続管122A'〜122A"'及び吐出接続管124A'〜124A"の記述は、第2モジュール式マニフォルド110B、第3モジュール式マニフォルド110C、及び、一切の付加的なモジュール式マニフォルド110の対応構成要素の実施形態も記述することを理解すべきである。
【００１６】
角度付き取入接続管122A'〜122A"'は、第1モジュール式マニフォルド110Aの取入側114に位置されると共に、取入管106と分配凹所130Aとの間に延在してそれらを流体結合し、且つ、該角度付き取入接続管は、分配凹所130Aに進入する冷却流体に対する取入経路であり得る。更に、吐出接続管124A'〜124A"は、第1モジュール式マニフォルド110Aの吐出側116に位置されると共に、分配凹所130Aと吐出管108との間に延在してそれらを流体結合し、且つ、該吐出接続管は、分配凹所130Aを退出する冷却流体に対する吐出経路であり得る。付加的に、一つ以上の角度付き取入接続管122A'〜122A"'は、モジュール式マニフォルド110の表面111に対し、例えば、約10°、約15°、及び、約20°の如く、約5°〜約25°で角度付けされる。幾つかの実施形態において、角度付き取入接続管122の角度は、均一または不均一であり得る。例えば、第1角度付き取入接続管122A'は、第2角度付き取入接続管122A"、もしくは、第3角度付き取入接続管122A"'、または、その両方とは異なる角度を有し得る。更に、第1モジュール式マニフォルド110Aの角度付き取入接続管122A'〜122A"'は、第2モジュール式マニフォルド110B及び第3モジュール式マニフォルド110Cの夫々の角度付き取入接続管122B'〜122B"'及び122C'〜122C"'とは異なる角度を有し得る。角度付き取入接続管122'〜122"'を角度付けすることにより、流体流路103の流動抵抗は変更され得る。例えば、大きな角度を有する角度付き取入接続管122'〜122"'は、小さな角度を有する角度付き取入接続管122'〜122"'よりも大きな流動抵抗を提供し得る。幾つかの実施形態においては、均一な流動抵抗及び均一な質量流量を促進する角度を有する角度付き取入接続管122'〜122"'を配備することが好適であり得、且つ、他の実施形態においては、不均一な流動抵抗及び不均一な質量流量を促進することで、例えば、一つ以上の発熱デバイス190に対する目標限定された冷却を提供するという角度を有する角度付き取入接続管122'〜122"'を配備することが好適であり得る。
【００１７】
次に図３を参照すると、例えば、各角度付き取入接続管122'〜122"'の断面積、直径などの幾何学形状は、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101を通る流体流路103の受動的な質量流量制御を提供し得る。幾つかの実施形態において、各角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、均一もしくは不均一である。例えば、各角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、(例えば、第1モジュール式マニフォルド110Aなどの)一つの個別的なモジュール式マニフォルド110の角度付き取入接続管122'〜122"'に関して不均一であり得る。更に、各角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、(例えば、第1モジュール式マニフォルド110A、第2モジュール式マニフォルド110Bなどに付随する角度付き取入接続管122'〜122"'などの)モジュール式の噴流衝当アセンブリ101内の全ての角度付き取入接続管122'〜122"'に関し、不均一であり得る。
【００１８】
幾つかの実施形態において、各角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、最適化プロセスにより計算的に決定され得、各角度付き取入接続管122の直径は、流体流路103に沿う冷却流体の質量流量を制御すべく最適化され得る。例えば、各角度付き取入接続管122の直径は、各モジュール式マニフォルド110A〜110C内への均一な冷却流体流を促進し、または、各モジュール式マニフォルド110の各分配マニフォルド内への目標限定された冷却流体流を促進することで、各モジュール式マニフォルド110に対して熱的に結合された個々の発熱デバイス190に対して更に多いまたは更に少ない冷却作用を提供し得る。同様に、各角度付き取入接続管122の直径は、特定用途の冷却要件に基づいて多様とされ得る。例えば、更に少ない熱伝達を必要とする発熱デバイス190に対して連結されたモジュール式マニフォルド110内に更に少ない冷却流体を提供するために、更に小寸の直径が使用され得ると共に、更に多い熱伝達を必要とする発熱デバイス190に対して連結されたモジュール式マニフォルド110内に更に多い冷却流体を提供するために、更に大寸の直径が使用され得る。
【００１９】
次に図２から図５Ｂを参照すると、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101は更に、各々の個別的なモジュール式マニフォルド110の分配凹所130内に着脱自在に位置された一つ以上のマニフォルド・インサート140を備える。図２から図５Ｂに描かれた実施形態においては、３つのマニフォルド・インサート140A〜140Cが描かれるが、任意数のマニフォルド・インサート140が企図されることを理解すべきである。幾つかの実施形態において、各々の個別的なマニフォルド・インサート140は、各々の個別的なモジュール式マニフォルド110の各々の個別的な分配凹所130内に着脱自在に位置され得る。他の実施形態において、個別的な分配凹所130内には、複数のマニフォルド・インサート140が着脱自在に位置され得る。例えば、図２に描かれた如く、第1マニフォルド・インサート140Aは、第1モジュール式マニフォルド110Aの第1分配凹所130A内に着脱自在に位置され、第2マニフォルド・インサート140Bは、第2モジュール式マニフォルド110Bの第2分配凹所130B内に着脱自在に位置され、且つ、第3マニフォルド・インサート140Cは、第3モジュール式マニフォルド110Cの第3分配凹所130C内に着脱自在に位置される。
【００２０】
次に図４Ａから図４Ｂを参照すると、２つの例示的なマニフォルド・インサート140の斜視図が示される。マニフォルド・インサート140は各々、一つ以上の取入分岐チャネル142及び一つ以上の吐出分岐チャネル144を備える。一つ以上の取入分岐チャネル142は、個別的なマニフォルド・インサート140が個別的なモジュール式マニフォルド110の分配凹所130内に位置されたとき、一つ以上の角度付き取入接続管122に対して流体結合されることで、流体流路103の一部を画成する。更に、上記一つ以上の吐出分岐チャネルは、個別的なマニフォルド・インサート140が個別的なモジュール式マニフォルド110の分配凹所130内に位置されたとき、一つ以上の吐出接続管124に対して流体結合されることで、流体流路103の別の部分を画成する。一つ以上の取入分岐チャネル142及び一つ以上の吐出分岐チャネル144は、各取入分岐チャネル142は少なくとも一つの吐出分岐チャネル144に隣接して位置され、且つ、各吐出分岐チャネル144は少なくとも一つの取入分岐チャネル142に隣接して位置される如く、流体吐出口104内に交互配置的に位置され得る。更に、マニフォルド・インサート140は、該マニフォルド・インサート140が分配凹所130内に配設されたときに該分配凹所130の近傍に位置されるチャネル表面158と、熱伝達プレート170がモジュール式マニフォルド110に対して連結されたときに該熱伝達プレート170の近傍に位置されるスロット表面156(図５Ａ)とを備える。
【００２１】
例えば、図４Ｂに描かれた実施形態などの、幾つかの実施形態において、取入分岐チャネル142の内の一つ以上は、一つ以上のテーパ付き部分146を備える。例えば、テーパ付き部分146は、一つ以上の角度付き取入接続管122に対して整列され得ると共に、該テーパ付き部分は、流体流路103を踏破する冷却流体の質量流量を変更すべく構成され得る。更に、他の実施形態において、吐出分岐チャネル144の内の一つ以上もまた、一つ以上のテーパ付き部分を備え得る。一つ以上の取入分岐チャネル142及び一つ以上の吐出分岐チャネル144は、本開示内容の有効範囲から逸脱せずに、種々の勾配、長さ、不連続部分、非線形部分などを有するなど、種々の形態を取り得ることを理解すべきである。
【００２２】
図５Ａも参照すると、マニフォルド・インサート140のスロット表面156を描くマニフォルド・インサート140の実施形態の斜視図が描かれる。図５Ａに示された如く、一つ以上のマニフォルド・インサート140は、一つ以上の取入分岐チャネル142に対して流体結合されれた一つ以上の衝当スロット152であって、冷却流体が、例えば、冷却流体の噴流として当該衝当スロット152を通過し得る如く、マニフォルド・インサート140の通流部分を形成し得るという一つ以上の衝当スロット152を更に備える。更に、各衝当スロット152は、均一もしくは不均一な形状及び断面積を備え得ると共に、種々のサイズ及び形状を取ることで、以下に記述される如く、熱伝達プレート170に衝当して該熱伝達プレート170からの熱を当該冷却流体へと伝達させる冷却流体の噴流を提供し得る。作動時に、各衝当スロット152は、マニフォルド・インサート140から熱伝達プレート170への噴流衝当を促進する。
【００２３】
再び図５Ａを参照すると、一つ以上のマニフォルド・インサート140は、一つ以上の吐出分岐チャネル144に対して流体結合された一つ以上の収集スロット154であって、冷却流体が当該収集スロット154を通過し得る如く、マニフォルド・インサート140の付加的な通流部分を形成し得るという一つ以上の収集スロット154を更に備える。各収集スロット154は、個々の衝当スロット152を通してマニフォルド・インサート140を退出する冷却流体が、例えば、隣接する収集スロット154などの個々の収集スロット154を通してマニフォルド・インサート140に再進入する如く、衝当スロット152と流体連通する。更に、各収集スロット154は、均一もしくは不均一な形状及び断面積を備え得ると共に、種々のサイズ及び形状を取ることで、熱伝達プレート170に対して冷却流体が衝当した後でそれを収集し、且つ、熱伝達プレート170からの熱を伝達させ得る。
【００２４】
再び図１から図５Ｂを参照すると、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101は、一つ以上のモジュール式マニフォルド110に対して結合された一枚以上の熱伝達プレート170を更に備え得る。例えば、図１及び図２に描かれた実施形態において、第1モジュール式マニフォルド110Aに対しては第1熱伝達プレート170Aが着脱自在に連結され、第2モジュール式マニフォルド110Bに対しては第2熱伝達プレート170Bが着脱自在に連結され、且つ、第3モジュール式マニフォルド110Cに対しては第3熱伝達プレート170Cが着脱自在に連結される。更に、任意数のモジュール式マニフォルド110及び任意数の熱伝達プレート170が企図されることを理解すべきである。例えば、幾つかの実施形態においては、２枚以上の熱伝達プレート170が個々のモジュール式マニフォルド110に対して連結され得ると共に、他の実施形態においては、個々の熱伝達プレート170が２つ以上のモジュール式マニフォルド110に対して連結され得る。更に、各熱伝達プレート170はまた、例えば、限定的なものとしてで無く、銅、アルミニウム、鋼鉄、熱的に増進された複合材料、ポリマ複合材料、グラファイトなどの、熱伝導的な材料からも作成され得る。
【００２５】
図５Ｂを参照すると、フィン配列172を有する熱伝達プレート170の衝当表面172が視認可能である如く、熱伝達プレート170の斜視図が描かれる。各々の個別的な熱伝達プレート170は、例えば、モジュール式マニフォルド110の分配凹所130内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサート140のスロット表面156に向けるなど、モジュール式マニフォルド110に向けて延在するフィン配列174を有する衝当表面172を備える。フィン配列174は、マニフォルド・インサート140の近傍であり得ると共に、幾つかの実施形態において、フィン配列174は、マニフォルド・インサート140のスロット表面156に接触する。熱伝達プレート170は、分配凹所130の熱伝達プレート受容部分132内に位置され得ると共に、フィン配列174を含む衝当表面172は、フィン配列174がマニフォルド・インサート140の衝当スロット152及び収集スロット154の近傍に位置されて、それらの間に衝当チャンバを形成する如く、マニフォルド・インサート140に向けて延在する。
【００２６】
作動時に、フィン配列174は衝当スロット152から冷却流体を受容すると共に、該フィン配列174は冷却流体を収集スロット154に向けて導向する。例えば、幾つかの実施形態において、衝当表面172は、上記衝当チャンバを通して冷却流体流を導向し得る一つ以上の溝を更に含み得る。該一つ以上の溝は、フィン配列174内に位置され得る。例えば、上記一つ以上の溝は、マニフォルド・インサート140の衝当スロット152及び収集スロット154に対して実質的に平行に且つそれらの近傍に延在し得ると共に、衝当スロット152と収集スロット154との間に冷却流体を導向し得る。更に熱伝達プレート170は熱伝達プレート受容部分132に対し、任意の適切な接続構造を介して連結されることで、モジュール式マニフォルド110と該熱伝達プレート170との間に液密シールを生成し、それらの間に上記衝当チャンバを形成し得る。代表的な接続構造としては、限定的なものとしてで無く、ガスケット及び機械的締結具、O-リング、半田付け、ろう付け、超音波溶着などが挙げられる。以下において更に詳細に記述される如く、一つ以上のフィン配列174は、熱伝達プレート170の近傍に位置された一つ以上の発熱デバイス190の箇所に対応し得る。
【００２７】
再び図５Ｂを参照すると、一つ以上のフィン配列174は、熱伝達プレート170に対して供与された冷却流体が該熱伝達プレート170から熱を効率的に変換し得る如く、熱伝達プレート170の局所的な表面積を増大する。熱伝達プレート170の表面積を増大することにより、該熱伝達プレート170から冷却流体に対する熱伝達速度は増進され得る。幾つかの実施形態において、一つ以上のフィン配列174を含む熱伝達プレート170は、均一な、等方材料、異方材料、複合材料などで作成されるなど、種々の構成を有し得る。幾つかの実施形態において、熱伝達プレート170の一つ以上のフィン配列174は、該一つ以上のフィン配列174の表面積を増大することにより熱伝達プレート170からの熱伝達量を増大する孔質被覆などの被覆を含み得る。幾つかの実施形態において、一つ以上のフィン配列174は、多孔質材料から構成され得る。付加的に、幾つかの実施形態において、熱伝達プレート170は一つ以上のフィン配列174を備えないことがあることを理解すべきである。
【００２８】
上記にて述べられた如く、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101は、例えば、分配凹所130の熱伝達プレート受容部分132と熱伝達プレート170の衝当表面172との間など、モジュール式マニフォルド110と熱伝達プレート170との間に位置された(不図示の)一つ以上のガスケットを含み得る。上記一つ以上のガスケットは、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101に対して導入された冷却流体が、該冷却流体がモジュール式の噴流衝当アセンブリ101を通して循環するときに、閉ループ冷却系内に維持され得る如く、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の隣接する構成要素同士の間に液密シールを提供し得る。各ガスケットは、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の概略的に非弾性体同士の間に液密シールを提供する種々の材料から作成され得る。斯かる材料の例としては、限定的なものとしてで無く、天然もしくは合成のエラストマ、シリコーンの如き弾性ポリマなどが挙げられる。一つ以上のガスケットはまた、該一つ以上のガスケットが所望のシール特性を提供し乍ら、それらの幾何学的形態を維持する如く、弾性材料及び非弾性材料を含むアセンブリからも作成され得る。モジュール式マニフォルド110及び熱伝達プレート170を連結すべく半田付けもしくはろう付けが使用されるという実施形態の如き他の実施形態において、ガスケットは使用されない。
【００２９】
再び図１から図３を参照すると、熱伝達プレート170の熱伝達表面176が描かれる。該熱伝達表面176は、衝当表面172の逆側である。上記にて述べられた如く、熱伝達表面176は、衝当表面172のフィン配列174に対応する熱伝達プレート170上の箇所にて、一つ以上の発熱デバイス190に対して熱的に結合され得る。熱伝達表面176は、発熱デバイス190からの熱を、一つ以上のフィン配列174を含む熱伝達プレート170に対して伝達すべく作用する。一つ以上の発熱デバイス190により熱伝達プレート170に対して伝達された熱は、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101を通り流れる冷却流体に対して伝達され得る。一実施形態において、各発熱デバイス190は、熱伝達プレート170の熱伝達表面176に対し、(例えば、限定的なものとしてで無く、熱ペースト、直接接合銅(DBC)、直接接合アルミニウム(DBA)、または、同様の材料などの)(不図示の)中間の熱伝導基板層を介して熱的に結合される。各発熱デバイス190は、例えば、半田付け、液相拡散接合(TLP)、または、ナノ銀焼結の如き結合技術により、上記基板層に対して結合され得る。幾つかの実施形態において、各発熱デバイス190は、熱伝達プレート170の熱伝達表面176に対して結合されずに、単にそれに隣接して位置される。以下において更に詳細に記述される如く、各熱伝達プレート170は、噴流衝当を用いて冷却されることで、発熱デバイス190に対する冷却作用を提供する。
【００３０】
各発熱デバイス190としては、限定的なものとしてで無く、半導体デバイス、絶縁ゲート・バイポーラ・トランジスタ(IGBT)、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ(MOSFET)、パワー・ダイオード、パワー・バイポーラ・トランジスタ、及び、パワー・サイリスタ・デバイスの如きエレクトロニクス・デバイスが挙げられる。一例として、且つ、限定としてではなく、発熱デバイス190は、(例えば、ハイブリッド車両、プラグイン・ハイブリッド電気車両、プラグイン電気車両などの)電気車両における電気モータの如き高負荷デバイスに対して電気的に動力供給すべく使用されるインバータ及び／またはコンバータ回路における構成要素であり得る。
【００３１】
次に図６を参照すると、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の好適実施形態の質量流量及び流体流路103が概略的に描かれる。図６に描かれた実施形態において、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cの３つの角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、夫々、5mm、6mm、及び、5mmである。この実施形態において、３つのモジュール式マニフォルド110A〜110Cを通る流量の百分率(すなわち、作動時に個々のモジュール式マニフォルド110を通過して流れる合計の冷却流体の百分率)は、第1モジュール式マニフォルド110Aを通り更に多くの冷却流体が流れ、第2モジュール式マニフォルド110Bを通り少ない冷却流体が流れ、且つ、第3モジュール式マニフォルド110Cを通り更に少ない冷却流体が流れる如く、変更される。例えば、この実施形態において、第1モジュール式マニフォルド110Aを通る流れ体積の百分率は、約38.3％と算出され、第2モジュール式マニフォルド110Bを通る流れ体積の百分率は約32.1％と算出され、且つ、第3モジュール式マニフォルド110Cを通る流れ体積の百分率は約29.5％と算出された。これらの値は、特定の好適実施形態に関連すると共に、角度付き取入接続管122の直径サイズの非限定的な例を提供することを理解すべきである。他の実施形態において、上記角度付き取入接続管は、例えば、約3mm、5mm、及び、7mmなどの、約2〜10mmの任意の企図直径を備え得る。
【００３２】
別実施形態において、モジュール式マニフォルド110A〜110Cの３つの角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、モジュール式マニフォルド110A〜110Cの各々間で変更される。例えば、一実施形態において、第1モジュール式マニフォルド110Aの３つの角度付き取入接続管122A'〜122A"'の直径は、夫々、約5mm、6mm、及び、5mmを備え、第2モジュール式マニフォルド110Bの３つの角度付き取入接続管122B'〜122B"'の直径は、夫々、約4.7mm、5.5m、及び、4.7mmを備え、且つ、第3モジュール式マニフォルド110Cの３つの角度付き取入接続管122C'〜122C"'の直径は、夫々、4.5mm、5mm、及び、4.5mmを備える。この実施形態において、第1モジュール式マニフォルド110Aを通る質量流量百分率は、約34.1％と算出され、第2モジュール式マニフォルドを通る質量流量百分率は約32.8％と算出され、且つ、第3モジュール式マニフォルドを通る質量流量百分率は約33.1％と算出された。
【００３３】
この実施形態において、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cの夫々の角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、更に小さく、モジュール式マニフォルド110A〜110Cは、流体取入口102から更に遠い。これにより、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cを通る更に均一な質量流量が生成される。均一な質量流量によれば、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cに対して冷却流体が均等に付与されることで、例えば、一つ以上の発熱デバイス190に対する均一な冷却作用が提供され得る。対照的に、先に記述された実施形態において、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cの夫々の角度付き取入接続管122'〜122"'の直径は、モジュール式マニフォルド110A〜110Cにわたり均一である。これにより、各モジュール式マニフォルド110A〜110Cを通る不均一な質量流量が生成される。各モジュール式マニフォルド110A〜110Cを通る不均一な質量流量によれば、特定のモジュール式マニフォルド110A〜110Cに対して更に多くの冷却流体が付与されることで、例えば、一つ以上の発熱デバイス190に対する目標限定された冷却作用が提供され得る。これらの値は、特定の好適実施形態に関すると共に、角度付き取入接続管122の直径サイズの非限定的な例を提供することを理解すべきである。他の実施形態において、上記角度付き取入接続管は、例えば、約3mm、5mm、及び、7mmの如き、約2〜10mmの任意の企図直径を備え得る。各角度付き取入接続管122の直径を変更することにより、各モジュール式マニフォルド110を踏破する冷却流体の質量流量が変更され得ることを理解すべきである。
【００３４】
付加的に、幾つかの実施形態において、流体流路103に沿う冷却流体の質量流量は、取入管106、吐出管108，及び／または、一つ以上の角度付き取入接続管内に位置された一つ以上の多孔質媒体部材により変更され得る。上記一つ以上の多孔質媒体部材は、流体流路103の有孔率を変更すると共に、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101を通る冷却流体の質量流量を変更する。上記多孔質媒体部材は、実質的に取入管106と同様の直径を有する円筒状の多孔質媒体を備え得る。幾つかの実施形態において、一つ以上の多孔質媒体部材は、一つ以上の角度付き取入接続管122内に位置され得る。多孔質媒体部材は、例えば、金属発泡体、多孔質セラミック、多孔質ガラス、及び／または、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデン、エチレン酢酸ビニルなどの多孔質プラスチックを備え得る。
【００３５】
次に図７Ａを参照すると、バルブ取入口182を備えるバルブ180が描かれる。一つ以上のバルブ180は、一つ以上の角度付き取入接続管122内に、または、それに隣接して位置されることで、該一つ以上の角度付き取入接続管122の断面積を変更し得る。各角度付き取入接続管122の断面積を変更することにより、分配マニフォルド130に進入する冷却流体の質量流量は、変更され得る。更に小寸の断面積を有するバルブ取入口182を備えるバルブ180は、更に少ない冷却流体が分配マニフォルド130に進入することを許容し、且つ、更に大寸の断面積を有するバルブ取入口182を備えるバルブ180は、更に多い冷却流体が分配マニフォルド130に進入することを許容する。次に図７Ｂを参照すると、例えば、バルブ180を通り冷却流体が流れていないときに閉じ位置におけるバルブ180の概観が描かれる。次に図７Ｃを参照すると、開き位置におけるバルブ180の概観が描かれる。バルブ180は、該バルブ180を冷却流体が流れているときに、開き位置に在り得る。
【００３６】
幾つかの実施形態において、バルブ180は、適切な剛性を有する電気活性ポリマを備え得ると共に、受信した電子信号に応じて、強化もしくは脆弱化され得る。例えば、上記電気活性ポリマに対しては、正の電位または負の電位が印加され得る。一つ以上のバルブ180の調節可能な剛性は、該一つ以上のバルブ180の流動抵抗を変更し得る。電気活性ポリマを備える個々のバルブ180が強化されたときには、バルブ取入口182を通り更に少ない冷却流体が流れ得ると共に、電気活性ポリマを備える上記バルブが脆弱化されたときには、バルブ取入口182を通り更に多い冷却流体が流れ得る。
【００３７】
モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の幾つかの実施形態は、例えば、該モジュール式の噴流衝当アセンブリ101内に位置された一つ以上のバルブ180に対して通信的に結合されるなど、該モジュール式の噴流衝当アセンブリ101に対して通信的に結合されたフィードバック・ループ・コントローラを更に備え得る。幾つかの実施形態において、上記フィードバック・ループ・コントローラは、比例・積分・微分(PID)フィードバック・ループ・コントローラを備える。付加的に、上記フィードバック・ループ・コントローラは、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の一つ以上の構成要素、及び、該モジュール式の噴流衝当アセンブリ101に対して熱的に結合された一つ以上の発熱デバイス190の一つ以上の構成要素の温度及び圧力を監視すべく構成された一つ以上の温度センサ及び一つ以上の圧力センサに対して通信的に結合され得る。上記フィードバック・ループ・コントローラは、一つ以上のバルブ180に対して信号を提供して該一つ以上のバルブ180の剛性を調節し、受信した温度信号及び／または圧力信号に応じて、冷却流体の質量流量を能動的に制御し得る。例えば、上記フィードバック・ループ・コントローラは、一つ以上のバルブ180の剛性を脆弱化することで、個々のモジュール式マニフォルド110の高い測定温度に応じて、該個々のモジュール式マニフォルド110に対して更に多い冷却流体を提供し得る。
【００３８】
再び図１から図３を参照すると、次に、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の作用が記述される。冷却流体は、該冷却流体の一部が、並列的な流れパターンで各モジュール式マニフォルド110A〜110Cに進入する如く、取入管106を通り流れる。他の実施形態において、以下に記述される如く(例えば図１１)、冷却流体は、直列的な流れパターンで反復的に各モジュール式マニフォルド110A〜110Cに進入し得る。各モジュール式マニフォルド110A〜110Cに進入する冷却流体の体積は、例えば、各角度付き取入接続管122の取入口の幾何学形状(例えば直径)を変更し、流体流路103内に一つ以上のバルブ180を位置し、及び／または、流体流路103内に一つ以上の多孔質媒体部材を位置することにより、上述された如く受動的に制御され得る。各モジュール式マニフォルド110A〜110Cに進入する冷却流体の体積はまた、上述された如く、一つ以上のバルブ180に対して通信的に結合されたフィードバック・ループ・コントローラを用いて能動的にも制御され得る。更に、流体取入口102及び流体吐出口104は、冷却流体を収容する(不図示の)流体リザーバに対して結合され得る。上記流体リザーバは、流体取入口102を通してモジュール式の噴流衝当アセンブリ101に対して冷却流体を提供し、且つ、それが流体吐出口104を通り該流体リザーバに戻るときに、加熱された冷却流体を冷却し、再使用のために冷却流体を準備し得る。
【００３９】
更に詳細には、理解を容易とするために図１から図３に描かれた第1モジュール式マニフォルド110Aを参照すると、冷却流体は、流体取入口102を通りモジュール式の噴流衝当アセンブリ101に進入し、取入管106を踏破し、且つ、第1分配凹所130Aに対して流体結合された角度付き取入接続管122A'〜122A"'の各々を通り、第1モジュール式マニフォルド110Aの第1分配凹所130Aに進入する。マニフォルド・インサート140Aが分配凹所130Aに対して位置決めされたとき、該第1分配凹所130A内に導入された冷却流体は、第1マニフォルド・インサート140Aの取入分岐チャネル142に進入し、且つ、衝当スロット152を通過して、マニフォルド・インサート140Aを通り熱伝達プレート170Aに対して放出される冷却流体の噴流を形成する。
【００４０】
衝当スロット152を冷却流体が通過するとき、それは、熱伝達プレート170の衝当表面172上に位置されたフィン配列174に向けて導向される冷却流体の噴流を形成する。冷却流体の噴流は、フィン配列174に衝当し、且つ、該フィン配列174からの熱を当該冷却流体に対して伝達させる。熱伝達プレート170の一つ以上のフィン配列174に衝当した後、加熱された冷却流体は、衝当チャンバ内の一つ以上のフィン配列174から離間して流れ、且つ、例えば、隣接する収集スロット154を通るなど、収集スロット154を通りマニフォルド・インサート140に再進入し、吐出分岐チャネル144内に至る。付加的に、吐出接続管124A'及び124A"は、分配凹所130Aの下流に位置されると共に、吐出分岐チャネル144及び分配凹所130Aを、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101の吐出管108に対して流体結合する。冷却流体は次に、流体吐出口104を通過して流れ、且つ、流体リザーバまで踏破し、其処で冷却流体は、再使用のために準備される。
【００４１】
次に図８を参照すると、モジュール式の噴流衝当アセンブリ201を含むパワーエレクトロニクス・モジュール200は、複数の着脱自在に連結されたモジュール式マニフォルド210を備えるとして描かれる。この実施形態においては、３つの着脱自在に連結されたモジュール式マニフォルド210A〜210Cが描かれるが、任意数のモジュール式マニフォルド210が企図されることを理解すべきである。モジュール式マニフォルド210A〜210Cは、上述されたモジュール式マニフォルド110A〜110Cと同一の構成要素を備える。更に、上述された如く、モジュール式マニフォルド210A〜210Cの各々の分配マニフォルド230A〜230C内には、一つ以上のマニフォルド・インサート240A〜240Cが位置され得ると共に、モジュール式マニフォルド210A〜210Cに対しては、一枚以上の熱伝達プレート270A〜270Cが結合され得る。更に、一枚以上の熱伝達プレート270A〜270Cは、一つ以上の発熱デバイス290A〜290Cに対して熱的に結合され得る。
【００４２】
モジュール式の噴流衝当アセンブリ201は更に、各モジュール式マニフォルド210を踏破する複数の個別的部分を有する取入管206と、各モジュール式マニフォルド210を踏破する複数の個別的部分を有する吐出管208とを備える。一つ以上のモジュール式マニフォルド210が相互に結合されたとき、各取入管206及び各吐出管208は、流体結合されて、連続的な流体流路203を形成し得る。個々のモジュール式マニフォルド210は、例えば、図８及び図９に描かれた如きフランジ及びボルト機構、または、図１５に描かれた如き弾性嵌合係合などの締結具係合を用いて結合され得る。図８及び図９に描かれたフランジ及びボルト機構を備える実施形態において、各々の個別的なモジュール式マニフォルド210は、当該フランジ250を貫通して配設されたフランジ孔252を各々が含む一つ以上のフランジ250を備え得る。複数のモジュール式マニフォルド210が相互に結合されるという実施形態において、隣接する各モジュール式マニフォルド210の夫々のフランジ250は、整列され得る。隣接する各モジュール式マニフォルド210を結合するために、隣接する各モジュール式マニフォルド210の夫々のフランジ250のフランジ孔252を貫通して、ボルトが配設され得る。
【００４３】
次に図９を参照すると、これらの実施形態においては、隣接する各取入管206と隣接する各吐出管208との間には、O-リング238が位置され得る。各O-リング238は、取入管206及び／または吐出管208を限局する各モジュール式マニフォルド210のO-リング溝239内に位置されることで、隣接する各モジュール式マニフォルド210間に液密シールを提供し得る。付加的に、図８に描かれた如く、モジュール式の噴流衝当アセンブリ201は、一つ以上の装着キャップ290を備え得ると共に、端部キャップ292を備え得る。一つ以上の装着キャップ290は、例えば、図８に描かれた如く、第1モジュール式マニフォルド210Aなどの、一つ以上のモジュール式マニフォルド210に対して結合され得る。更に、一つ以上の装着キャップ290及び一つ以上の端部キャップ292は、隣接するモジュール式マニフォルド210のフランジ250及びフランジ孔252と整列され得るフランジ250及びフランジ孔252を含むことで、一つ以上の装着キャップ290、一つ以上の端部キャップ292、または、両方の組み合わせが、一つ以上のモジュール式マニフォルド210に対して結合されることを許容し得る。一つ以上の装着キャップ290はまた、流体取入口202及び／または流体吐出口204として使用され得る一つ以上の通流部291も備える。端部キャップ292は、例えば、図８に描かれた如く第3モジュール式マニフォルド210Cに対して結合されるなど、各モジュール式マニフォルド210の内の一つに対して結合され得ると共に、該端部キャップは、モジュール式マニフォルド210の片側を流体シールし得る。
【００４４】
図８及び図９を参照すると、取入管206、吐出管208、及び／または、装着キャップ290の通流部291内には、一つ以上のプラグ284が着脱自在に位置されることで、取入管206、吐出管208、及び／または、装着キャップ290の通流部291を流体的に遮断し、流体流路203を変更し得る。以下に記述される如く、各プラグ284は、モジュール式の噴流衝当アセンブリ201内に位置されることで、カスタマイズされた流体流路203を提供し得る。例えば、図９に描かれた如く、取入管206及び／または吐出管208の個別的部分同士の間には一つ以上のプラグ284が位置されることで、モジュール式の噴流衝当アセンブリ101を通る冷却流体の流体流路203を制御し得る。各プラグ284は、プラスチック、ポリマ、金属などを備え得る。
【００４５】
次に図１０から図１４を参照すると、各モジュール式マニフォルド210が着脱自在に連結されるという実施形態において、流体流路203は、取入管206及び／または吐出管208の隣接する個別的部分同士の間に一つ以上のプラグ284を位置することにより、変更され得る。例えば、流体流路203は、直列的な流れパターン、並列的な流れパターン、または、それらの組み合わせで位置され得る。付加的に、装着キャップ290及び端部キャップ292の位置決めが、流体流路203を変更し得る。
【００４６】
次に図１０を参照すると、３つの着脱自在に連結されたモジュール式マニフォルド210A〜210Cを備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリ201の実施形態が描かれる。この実施形態において、流体取入口202及び流体吐出口204は、各々、第1モジュール式マニフォルド210Aに対して着脱自在に連結された装着キャップ290A内に位置され、且つ、端部キャップ292は、装着キャップ290Aの逆側に位置されると共に、第3モジュール式マニフォルド210Cに対して着脱自在に連結される。更に、プラグ284は、流体流路203が並列的な流れパターンで構成される如く、端部キャップ292と取入管206との間に、且つ、流体取入口202と整列されて位置される。上記並列的な流れパターンにおいて、冷却流体の一部は、モジュール式マニフォルド210A〜210Cの各々を通過して流れる。
【００４７】
次に図１１を参照すると、流体取入口202は、第1モジュール式マニフォルド210Aに対して結合された装着キャップ290内に位置され、且つ、流体吐出口204は、第3モジュール式マニフォルド210Cに対して結合された装着キャップ290内に位置される如く組立てられた３つのモジュール式マニフォルド210A〜210Cを備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリ201の別実施形態が描かれる。更に、各プラグ284は、流体流路203は並列的な流れパターンで構成され、且つ、冷却流体の一部がモジュール式マニフォルド210A〜210Cの各々を通過して流れる如く、各装着キャップ290の未使用の通流部291(すなわち、流体取入口202もしくは流体吐出口204として使用されていない通流部291)内に位置される。
【００４８】
次に図１２を参照すると、流体取入口202は、第1モジュール式マニフォルド210Aに対して結合された装着キャップ290内に位置され、且つ、流体吐出口204は第3モジュール式マニフォルド210Cに対して結合された装着キャップ290内に位置される如く組立てられた３つのモジュール式マニフォルド210A〜210Cを備えるモジュール式の噴流衝当アセンブリ201の別実施形態が描かれる。各プラグ284は、各装着キャップ290の未使用の通流部291(すなわち、流体取入口202もしくは流体吐出口204として使用されていない通流部291)内に位置される。付加的に、第1モジュール式マニフォルド210Aと第2モジュール式マニフォルド210Bとを貫通延在する取入管206の個別的部分同士の間には、一つのプラグ284が位置され、且つ、第2モジュール式マニフォルド210Bと第3モジュール式マニフォルド210Cとを貫通延在する吐出管208の個別的部分同士の間には、別のプラグ284が位置される。この配置構成において、流体流路203は、直列的な流れパターンで構成される。該直列的な流れパターンにおいて、流体取入口202に進入する冷却流体の全ては、モジュール式マニフォルド210A〜210Cの各々を反復的に通過して流れる。例えば、作動時に、冷却流体は、先ず、第1モジュール式マニフォルド210Aを踏破し、第1熱伝達プレート270Aに衝当し、次に第2モジュール式マニフォルド210Bを踏破し、第2熱伝達プレート270Bの衝当表面272に衝当し、次に第3モジュール式マニフォルド210Cを踏破し、第3熱伝達プレート270の衝当表面272に衝当し、且つ、最終的に、流体吐出口204を通り退出する。
【００４９】
次に図１３を参照すると、流体流路203が、部分的直列及び部分的並列の流れパターンを備える如く組立てられた３つのモジュール式マニフォルド210A〜210Cを備えるモジュール式の噴流衝当アセンブリ201の実施形態が描かれる。この実施形態において、流体取入口202は、第1モジュール式マニフォルド210Aに対して結合された装着キャップ290内に位置され、且つ、流体吐出口204は、第3モジュール式マニフォルド210Cに対して結合された装着キャップ290内に位置される。流体取入口202及び流体吐出口204は、各々、取入管206と整列される。各装着キャップ290の未使用の通流部291(すなわち、流体取入口202もしくは流体吐出口204として使用されていない通流部291)内には、プラグ284が位置される。付加的に、第2モジュール式マニフォルド210B及び第3モジュール式マニフォルド210Cを貫通延在する取入管206の個別的部分同士の間には、プラグ284が位置される。この実施形態において、流体流路203は、並列的な流れパターンにて第1モジュール式マニフォルド210A及び第2モジュール式マニフォルド210Bを踏破し、且つ、直列的な流れパターンにて第3モジュール式マニフォルド210Cを踏破する。この実施形態において、作動時に、冷却流体の第1部分は第1モジュール式マニフォルド210Aを踏破し、且つ、冷却流体の第2部分は、実質的に同時的に、第2モジュール式マニフォルド210Bを踏破する。次に、冷却流体の第1及び第2の部分の全ては、第3モジュール式マニフォルド210Cを踏破して流体吐出口204を退出する前に、再結合する。
【００５０】
次に図１４を参照すると、流体流路203が部分的直列及び部分的並列の流れパターンを備える如く組立てられた３つのモジュール式マニフォルド210A〜210Cを備えるモジュール式の噴流衝当アセンブリ201の実施形態が描かれる。この実施形態において、流体取入口202は、第1モジュール式マニフォルド210Aに対して結合された装着キャップ290内に位置され、且つ、流体吐出口204は、第3モジュール式マニフォルド210Cに対して結合された装着キャップ290内に位置される。流体取入口202及び流体吐出口204は、各々、吐出管208と整列される。各装着キャップ290の未使用の通流部291(すなわち、流体取入口202もしくは流体吐出口204として使用されていない通流部291)内には、プラグ284が位置される。付加的に、第1モジュール式マニフォルド210A及び第2モジュール式マニフォルド210Bを貫通延在する取入管206の個別的部分同士の間には、プラグ284が位置される。この実施形態において、流体流路203は、直列的な流れパターンにて第1モジュール式マニフォルド210Aを踏破し、且つ、並列的な流れパターンにて第2モジュール式マニフォルド210B及び第3モジュール式マニフォルド210Cを踏破する。この実施形態において、作動時に、冷却流体は先ず、第1モジュール式マニフォルド210Aを踏破し、次に、冷却流体の第1部分は第2モジュール式マニフォルド210Bを踏破し、且つ、冷却流体の第2部分は、実質的に同時的に、第3モジュール式マニフォルド210Cを踏破する。次に、冷却流体の第1及び第2の部分の全ては、再結合すると共に、流体吐出口204を退出する。
【００５１】
次に図１５を参照すると、弾性嵌合結合形態を備える複数の着脱自在に連結されたモジュール式マニフォルド310を備えるモジュール式の噴流衝当アセンブリの別実施形態300が描かれる。この実施形態において、各モジュール式マニフォルド310(すなわち、第1モジュール式マニフォルド310A及び第2モジュール式マニフォルド310B)は、弾性嵌合構成にて接続されて第1モジュール式マニフォルド310Aと第2モジュール式マニフォルド310Bとの間に流体シールを生成すべく構成された一つ以上のタブ部分394及び一つ以上のフック部分396を備える。
【００５２】
次に、モジュール式の噴流衝当アセンブリ、及び、モジュール式の噴流衝当アセンブリを取入れたパワーエレクトロニクス・モジュールは、受動的及び能動的な流体流制御を許容することで、発熱デバイスからの熱の効率的な伝達除去を促進し、発熱デバイスの寿命を延ばし得ることを理解すべきである。上記モジュール式の噴流衝当アセンブリは、流体取入口に対して流体結合された取入管と、流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、一つ以上のモジュール式マニフォルドと、該一つ以上のモジュール式マニフォルド内に着脱自在に位置された一つ以上のマニフォルド・インサートと、上記モジュール式マニフォルドに対して結合され且つ上記一つ以上のマニフォルド・インサートの近傍に位置された一枚以上の熱伝達プレートとを備える。上記モジュール式マニフォルドは、上記一枚以上の熱伝達プレートに対して噴流衝当冷却を提供すべく構成される。上記モジュール式の噴流衝当アセンブリを通る冷却流体流は、流体流路の幾何学形状を変更することにより受動的に制御され、且つ、流体流路内に一つ以上の電子的に調節可能なバルブを位置することにより能動的に制御され得る。付加的に、上記モジュール式の噴流衝当アセンブリの各モジュール式マニフォルドは、隣接するモジュール式マニフォルド間に一つ以上のプラグが位置されることで、並列な流体流パターン、直列な流体流パターン、または、それらの組み合わせを生成し得る如く、着脱自在に連結される。
【００５３】
本明細書において“実質的に”という語句は、任意の量的な比較、値、測定値、または、他の表現物に属する本来的な不確実性の程度を表すべく使用され得ることを銘記されたい。本明細書において、この語句はまた、量的表現が、問題となる主題の基本機能の変化に帰着せずに、述べられた参照内容から変動し得る程度を表すためにも使用される。
【００５４】
本明細書においては特定の実施形態が図示かつ記述されてきたが、権利請求された主題の精神及び有効範囲から逸脱せずに他の種々の変更及び改変が為され得ることを理解すべきである。更に、本明細書においては権利請求された主題の種々の見地が記述されてきたが、斯かる見地は組み合わされて利用される必要はない。故に、添付の各請求項は、権利請求された主題の有効範囲内である全ての斯かる変更及び改変を包含することが意図される。
【図１】
2020073845.tif 000003
【図２】
2020073845.tif 000004
【図３】
2020073845.tif 000005
【図４Ａ】
2020073845.tif 000006
【図４Ｂ】
2020073845.tif 000007
【図５Ａ】
2020073845.tif 000008
【図５Ｂ】
2020073845.tif 000009
【図６】
2020073845.tif 000010
【図７Ａ】
2020073845.tif 000011
【図７Ｂ】
2020073845.tif 000012
【図７Ｃ】
2020073845.tif 000013
【図８】
2020073845.tif 000014
【図９】
2020073845.tif 000015
【図１０】
2020073845.tif 000016
【図１１】
2020073845.tif 000017
【図１２】
2020073845.tif 000018
【図１３】
2020073845.tif 000019
【図１４】
2020073845.tif 000020
【図１５】
2020073845.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】令和2年2月4日(2020.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
本明細書においては特定の実施形態が図示かつ記述されてきたが、権利請求された主題の精神及び有効範囲から逸脱せずに他の種々の変更及び改変が為され得ることを理解すべきである。更に、本明細書においては権利請求された主題の種々の見地が記述されてきたが、斯かる見地は組み合わされて利用される必要はない。故に、添付の各請求項は、権利請求された主題の有効範囲内である全ての斯かる変更及び改変を包含することが意図される。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
モジュール式マニフォルドであって、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるというモジュール式マニフォルドと、
前記モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるというマニフォルド・インサートと、
前記モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、前記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという熱伝達プレートと、
を備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様２〕
前記熱伝達プレートの前記衝当表面は、前記一つ以上の取入分岐チャネルの前記衝当スロットを前記一つ以上の吐出分岐チャネルの前記収集スロットに対して流体結合する、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様３〕
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、第1の角度付けされた取入直径を有する第1の角度付き取入接続管と、前記第1の角度付けされた取入直径よりも大きい第2の角度付けされた取入直径を有する第2の角度付き取入接続管とを備える、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様４〕
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、前記モジュール式マニフォルドの側部表面に関し、約5°〜約25°の間で角度付けされる、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様５〕
少なくとも一つの取入分岐チャネルは、テーパ付き部分を備える、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様６〕
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合された一つ以上のバルブであって、その各々がバルブ取入口を含むという一つ以上のバルブを更に備える、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様７〕
前記一つ以上のバルブは、電気活性ポリマを備える、態様６に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様８〕
前記一つ以上のバルブは、フィードバック・ループ・コントローラに対して通信的に結合され、
前記フィードバック・ループ・コントローラは、前記一つ以上のバルブの前記電気活性ポリマに対して信号を提供して、該電気活性ポリマの剛性を調節する、態様７に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様９〕
前記取入管内、前記一つ以上の角度付き取入接続管内、前記吐出管内、または、それらの組み合わせ内に位置された一つ以上の多孔質媒体部材を更に備える、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様１０〕
当該モジュール式の噴流衝当アセンブリは、複数のモジュール式マニフォルド、及び、複数のマニフォルド・インサートを更に備え、
個々のマニフォルド・インサートは、前記複数のモジュール式マニフォルドの個々の分配凹所内に位置される、態様１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様１１〕
当該第1モジュール式マニフォルド及び当該第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が並列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結される、態様１０に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様１２〕
当該第1モジュール式マニフォルド及び当該第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が直列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結され、且つ、前記第1モジュール式マニフォルドと前記第2モジュール式マニフォルドとの間には一つ以上のプラグが位置される、態様１０に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様１３〕
モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
モジュール式マニフォルドであって、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるというモジュール式マニフォルドと、
前記モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるというマニフォルド・インサートと、
を備えるというモジュール式の噴流衝当アセンブリと、
前記モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、前記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという熱伝達プレートと、
前記フィン配列の逆側にて、前記熱伝達プレートに対して熱的に接触して位置されたエレクトロニクス・デバイスと、
を備える、パワーエレクトロニクス・モジュール。
〔態様１４〕
前記熱伝達プレートの前記衝当表面は、前記一つ以上の取入分岐チャネルの前記衝当スロットを前記一つ以上の吐出分岐チャネルの前記収集スロットに対して流体結合する、態様１３に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
〔態様１５〕
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、第1の角度付けされた取入直径を有する第1の角度付き取入接続管と、前記第1の角度付けされた取入直径よりも大きい第2の角度付けされた取入直径を有する第2の角度付き取入接続管とを備える、態様１３に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
〔態様１６〕
当該パワーエレクトロニクス・モジュールは、複数のモジュール式マニフォルド、及び、複数のマニフォルド・インサートを更に備え、
個々のマニフォルド・インサートは、前記複数のモジュール式マニフォルドの個々の分配凹所内に位置される、態様１３に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
〔態様１７〕
当該第1モジュール式マニフォルド及び当該第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が並列的な流れパターンもしくは直列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結される、態様１６に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
〔態様１８〕
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
２つ以上のモジュール式マニフォルドであって、各モジュール式マニフォルドは、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるという、２つ以上のモジュール式マニフォルドと、
各モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置された一つ以上のマニフォルド・インサートであって、各マニフォルド・インサートは、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるという、一つ以上のマニフォルド・インサートと、
各モジュール式マニフォルドに対して結合された一枚以上の熱伝達プレートであって、各熱伝達プレートは、前記一つ以上のマニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという、一枚以上の熱伝達プレートと、
を備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、
第1モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径は、第2モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径よりも大きい、
モジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様１９〕
前記第1モジュール式マニフォルドの第2の角度付き取入接続管の直径は、前記第2モジュール式マニフォルドの第2の角度付き取入接続管の直径よりも大きい、態様１８に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
〔態様２０〕
前記第1モジュール式マニフォルドの第3角度付き取入接続管の直径は、前記第2モジュール式マニフォルドの第3角度付き取入接続管の直径よりも大きい、態様１９に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
モジュール式マニフォルドであって、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるというモジュール式マニフォルドと、
前記モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるというマニフォルド・インサートと、
前記モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、前記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという熱伝達プレートと、
を備え、
前記衝当スロットは、前記熱伝達プレートの衝当表面上に位置されたフィン配列に向けて導向される冷却流体の噴流を形成するように構成される、
モジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項２】
前記熱伝達プレートの前記衝当表面は、前記一つ以上の取入分岐チャネルの前記衝当スロットを前記一つ以上の吐出分岐チャネルの前記収集スロットに対して流体結合する、請求項１に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項３】
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、第1の角度付けされた取入直径を有する第1の角度付き取入接続管と、前記第1の角度付けされた取入直径よりも大きい第2の角度付けされた取入直径を有する第2の角度付き取入接続管とを備える、請求項１または２に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項４】
少なくとも一つの取入分岐チャネルは、テーパ付き部分を備える、請求項１から３のいずれか一つの請求項に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項５】
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合された一つ以上のバルブであって、その各々がバルブ取入口を含むという一つ以上のバルブを更に備える、請求項１から４のいずれか一つの請求項に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項６】
前記一つ以上のバルブは、電気活性ポリマを備え、
前記一つ以上のバルブは、フィードバック・ループ・コントローラに対して通信的に結合され、
前記フィードバック・ループ・コントローラは、前記一つ以上のバルブの前記電気活性ポリマに対して信号を提供して、該電気活性ポリマの剛性を調節する、請求項５に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項７】
前記取入管内、前記一つ以上の角度付き取入接続管内、前記吐出管内、または、それらの組み合わせ内に位置された一つ以上の多孔質媒体部分を更に備える、請求項１から６のいずれか一つの請求項に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項８】
当該モジュール式の噴流衝当アセンブリは、複数のモジュール式マニフォルド、及び、複数のマニフォルド・インサートを更に備え、
個々のマニフォルド・インサートは、前記複数のモジュール式マニフォルドの個々の分配凹所内に位置され、
第1モジュール式マニフォルド及び第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が並列的な流れパターンもしくは直列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結される、請求項１から７のいずれか一つの請求項に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項９】
モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
モジュール式マニフォルドであって、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるというモジュール式マニフォルドと、
前記モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置されたマニフォルド・インサートであって、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるというマニフォルド・インサートと、
を備えるというモジュール式の噴流衝当アセンブリと、
前記モジュール式マニフォルドに対して結合された熱伝達プレートであって、前記マニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという熱伝達プレートと、
前記フィン配列の逆側にて、前記熱伝達プレートに対して熱的に接触して位置されたエレクトロニクス・デバイスと、
を備え、
前記衝当スロットは、前記熱伝達プレートの衝当表面上に位置されたフィン配列に向けて導向される冷却流体の噴流を形成するように構成される、
パワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１０】
前記熱伝達プレートの前記衝当表面は、前記一つ以上の取入分岐チャネルの前記衝当スロットを前記一つ以上の吐出分岐チャネルの前記収集スロットに対して流体結合する、請求項９に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１１】
前記一つ以上の角度付き取入接続管は、第1の角度付けされた取入直径を有する第1の角度付き取入接続管と、前記第1の角度付けされた取入直径よりも大きい第2の角度付けされた取入直径を有する第2の角度付き取入接続管とを備える、請求項９または１０に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１２】
当該パワーエレクトロニクス・モジュールは、複数のモジュール式マニフォルド、及び、複数のマニフォルド・インサートを更に備え、
個々のマニフォルド・インサートは、前記複数のモジュール式マニフォルドの個々の分配凹所内に位置され、
第1モジュール式マニフォルド及び第2モジュール式マニフォルドを通る流体流路が並列的な流れパターンもしくは直列的な流れパターンを備える如く、第1モジュール式マニフォルドは、該第1モジュール式マニフォルドに隣接して位置された第2モジュール式マニフォルドに対して着脱自在に連結される、請求項９から１１のいずれか一つの請求項に記載のパワーエレクトロニクス・モジュール。
【請求項１３】
流体取入口に対して流体結合された取入管と、
流体吐出口に対して流体結合された吐出管と、
２つ以上のモジュール式マニフォルドであって、各モジュール式マニフォルドは、
分配凹所と、
当該モジュール式マニフォルドの取入端部に位置されると共に、当該モジュール式マニフォルドの表面に関して角度付けされ、且つ、前記取入管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の角度付き取入接続管と、
当該モジュール式マニフォルドの吐出端部に位置されて、前記吐出管を前記分配凹所に対して流体結合する一つ以上の吐出接続管と、
を備えるという、２つ以上のモジュール式マニフォルドと、
各モジュール式マニフォルドの前記分配凹所内に着脱自在に位置された一つ以上のマニフォルド・インサートであって、各マニフォルド・インサートは、
前記一つ以上の角度付き取入接続管に対して流体結合され、各々が衝当スロットを含む一つ以上の取入分岐チャネルと、
前記一つ以上の取入分岐チャネル及び前記一つ以上の吐出接続管に対して流体結合され、各々が収集スロットを含む一つ以上の吐出分岐チャネルと、
を備えるという、一つ以上のマニフォルド・インサートと、
各モジュール式マニフォルドに対して結合された一枚以上の熱伝達プレートであって、各熱伝達プレートは、前記一つ以上のマニフォルド・インサートに向けて延在するフィン配列を含む衝当表面を備えるという、一枚以上の熱伝達プレートと、
を備える、モジュール式の噴流衝当アセンブリであって、
前記衝当スロットは、前記熱伝達プレートの衝当表面上に位置されたフィン配列に向けて導向される冷却流体の噴流を形成するように構成され、
第1モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径は、第2モジュール式マニフォルドの第1の角度付き取入接続管の直径よりも大きい、
モジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１４】
前記第1モジュール式マニフォルドの第2の角度付き取入接続管の直径は、前記第2モジュール式マニフォルドの第2の角度付き取入接続管の直径よりも大きい、請求項１３に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【請求項１５】
前記第1モジュール式マニフォルドの第3角度付き取入接続管の直径は、前記第2モジュール式マニフォルドの第3角度付き取入接続管の直径よりも大きい、請求項１３または１４に記載のモジュール式の噴流衝当アセンブリ。
【外国語明細書】
2020073845000001.pdf