(57)【要約】【課題】  熱伝達を容易にする抵抗器を提供する。【解決手段】  抵抗器（１００）は、第１の抵抗素子（１１５）を含む。第１の抵抗素子は、少なくとも第１の電気端子（１０５ａ）及び第２の電気端子（１０５ｂ）に接続される。第１の抵抗素子は、第１の抵抗素子から熱を伝え去るために、第１の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に冷却媒体を接触させるように構成される。当該抵抗器はまた、少なくとも上記第１の電気端子及び上記第２の電気端子に接続された第２の抵抗素子（１１５）も含むことができ、第２の抵抗素子は、第２の抵抗素子から熱を伝え去るために、第２の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に冷却媒体を接触させるように構成される。【選択図】  図５
2020145479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が複数の接続点を有する互いに離間した第１及び第２の電気端子と、
第１の電気端子の前記複数の接続点のうちの第１の接続点に接続された第１端と、前記第２の電気端子の前記複数の接続点のうちの第１の接続点に接続された第２端と、を有する実質的に平面状の第１の抵抗素子であり、当該第１の抵抗素子は、当該第１の抵抗素子から熱を伝え去るために、当該第１の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に１つ以上の冷却媒体を接触させるように構成されている、第１の抵抗素子と、
第１の電気端子の前記複数の接続点のうちの第２の接続点に接続された第１端と、前記第２の電気端子の前記複数の接続点のうちの第２の接続点に接続された第２端と、を有する実質的に平面状の第２の抵抗素子であり、当該第２の抵抗素子は、当該第２の抵抗素子から熱を伝え去るために、当該第２の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に前記１つ以上の冷却媒体を接触させるように構成されている、第２の抵抗素子と、
を有し、
前記第１の電気端子及び前記第２の電気端子が、前記第１及び第２の抵抗素子を横切って前記１つ以上の冷却媒体を伝えるように構成された媒体チャネルの両側の側壁を形成している、
抵抗器。
【請求項２】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面は、前記第１の抵抗素子の互いに反対側の面に置かれ、且つ
前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面は、前記第２の抵抗素子の互いに反対側の面に置かれている、
請求項１に記載の抵抗器。
【請求項３】
前記第１の抵抗素子は、前記第１の抵抗素子にわたって電圧降下が生じるときに、前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面を介して前記１つ以上の冷却媒体に熱を伝達するように構成され、且つ
前記第２の抵抗素子は、前記第２の抵抗素子にわたって電圧降下が生じるときに、前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面を介して前記１つ以上の冷却媒体に熱を伝達するように構成されている、
請求項１に記載の抵抗器。
【請求項４】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々の面積は、前記第１の抵抗素子の残りの各表面の面積よりも大きく、且つ
前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々の面積は、前記第２の抵抗素子の残りの各表面の面積よりも大きい、
請求項１に記載の抵抗器。
【請求項５】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々及び前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々が、ルテニウム（ＩＶ）酸化物（ＲｕＯ２）の膜を有する、請求項１に記載の抵抗器。
【請求項６】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面が、第１の基板によって離隔され、且つ
前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面が、第２の基板によって離隔されている、
請求項１に記載の抵抗器。
【請求項７】
抵抗器と、
前記抵抗器を収容するとともに、前記抵抗器を通して伝える１つ以上の冷却媒体を提供するように構成されたマニホールドと
を有し、
前記抵抗器は、
各々が複数の接続点を有する互いに離間した第１及び第２の電気端子と、
第１の電気端子の前記複数の接続点のうちの第１の接続点に接続された第１端と、前記第２の電気端子の前記複数の接続点のうちの第１の接続点に接続された第２端と、を有する実質的に平面状の第１の抵抗素子であり、当該第１の抵抗素子は、当該第１の抵抗素子から熱を伝え去るために、当該第１の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に前記１つ以上の冷却媒体を接触させるように構成されている、第１の抵抗素子と、
第１の電気端子の前記複数の接続点のうちの第２の接続点に接続された第１端と、前記第２の電気端子の前記複数の接続点のうちの第２の接続点に接続された第２端と、を有する実質的に平面状の第２の抵抗素子であり、当該第２の抵抗素子は、当該第２の抵抗素子から熱を伝え去るために、当該第２の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に前記１つ以上の冷却媒体を接触させるように構成されている、第２の抵抗素子と
を有し、
前記第１の電気端子及び前記第２の電気端子が、前記第１及び第２の抵抗素子を横切って前記１つ以上の冷却媒体を伝えるように構成された媒体チャネルの両側の側壁を形成している、
抵抗器システム。
【請求項８】
前記マニホールドは、
入口ポートから前記１つ以上の冷却媒体を受け取るように構成された第１のキャビティと、
前記１つ以上の冷却媒体を出口ポートに伝送するように構成された第２のキャビティと
を有する、請求項７に記載の抵抗器システム。
【請求項９】
前記媒体チャネルは、前記第１のキャビティから前記１つ以上の冷却媒体を受け取り、前記第１及び第２の抵抗素子を横切る前記１つ以上の冷却媒体の伝達を可能にし、且つ前記１つ以上の冷却媒体を前記第２のキャビティに提供するように構成される、請求項８に記載の抵抗器システム。
【請求項１０】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面は、前記第１の抵抗素子の互いに反対側の面に置かれ、且つ
前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面は、前記第２の抵抗素子の互いに反対側の面に置かれている、
請求項７に記載の抵抗器システム。
【請求項１１】
前記第１の抵抗素子は、前記第１の抵抗素子にわたって電圧降下が生じるときに、前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面を介して前記１つ以上の冷却媒体に熱を伝達するように構成され、且つ
前記第２の抵抗素子は、前記第２の抵抗素子にわたって電圧降下が生じるときに、前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面を介して前記１つ以上の冷却媒体に熱を伝達するように構成されている、
請求項７に記載の抵抗器システム。
【請求項１２】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々の面積は、前記第１の抵抗素子の残りの各表面の面積よりも大きく、且つ
前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々の面積は、前記第２の抵抗素子の残りの各表面の面積よりも大きい、
請求項７に記載の抵抗器システム。
【請求項１３】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々及び前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面の各々が、ルテニウム（ＩＶ）酸化物（ＲｕＯ２）の膜を有する、請求項７に記載の抵抗器システム。
【請求項１４】
前記第１の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面が、第１の基板によって離隔され、且つ
前記第２の抵抗素子の前記少なくとも２つの表面が、第２の基板によって離隔されている、
請求項７に記載の抵抗器システム。
【請求項１５】
抵抗器のチャネルの入口により１つ以上の冷却媒体を受け取り、前記チャネルは、前記抵抗器の第１の電気端子と第２の電気端子との間にあり、前記第１及び第２の電気端子は互いに離間され、前記第１及び第２の電気端子は、前記チャネルの両側の側壁を形成し、各電気端子が複数の接続点を有し、
前記抵抗器の実質的に平面状の第１の抵抗素子の少なくとも第１の表面及び第２の表面と前記１つ以上の冷却媒体との間の直接的な接触を可能にし、前記第１の抵抗素子は、前記第１の電気端子の前記複数の接続点のうちの第１の接続点に接続された第１端と、前記第２の電気端子の前記複数の接続点のうちの第１の接続点に接続された第２端とを有し、
前記抵抗器の実質的に平面状の第２の抵抗素子の少なくとも第１の表面及び第２の表面と前記１つ以上の冷却媒体との間の直接的な接触を可能にし、前記第２の抵抗素子は、前記第１の電気端子の前記複数の接続点のうちの第２の接続点に接続された第１端と、前記第２の電気端子の前記複数の接続点のうちの第２の接続点に接続された第２端とを有し、
（ｉ）前記抵抗器の前記第１の抵抗素子の少なくとも前記第１の表面及び前記第２の表面と前記１つ以上の冷却媒体との間の及び（ｉｉ）前記抵抗器の前記第２の抵抗素子の少なくとも前記第１の表面及び前記第２の表面と前記１つ以上の冷却媒体との間の前記直接的な接触を可能にした後に、前記１つ以上の冷却媒体を前記抵抗器の前記チャネルの出口に伝える、
ことを有する方法。
【請求項１６】
前記第１の抵抗素子の前記第１及び第２の表面は、前記第１の抵抗素子の互いに反対側の面に置かれ、且つ
前記第２の抵抗素子の前記第１及び第２の表面は、前記第２の抵抗素子の互いに反対側の面に置かれる、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の抵抗素子の前記第１及び第２の表面の各々の面積は、前記第１の抵抗素子の残りの各表面の面積よりも大きく、且つ
前記第２の抵抗素子の前記第１及び第２の表面の各々の面積は、前記第２の抵抗素子の残りの各表面の面積よりも大きい、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の抵抗素子の前記第１及び第２の表面の各々及び前記第２の抵抗素子の前記第１及び第２の表面の各々が、ルテニウム（ＩＶ）酸化物（ＲｕＯ２）の膜を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の抵抗素子の前記第１及び第２の表面が、第１の基板によって離隔され、且つ
前記第２の抵抗素子の前記第１及び第２の表面が、第２の基板によって離隔される、
請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して抵抗器の使用に関し、その一部は電力用途向けである。この手の抵抗器は、一般に、パワーレジスタと呼ばれている。より具体的には、本開示は、モジュール式の高密度で低インダクタンスの両面媒体冷却型パワーレジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なパワーレジスタが典型的に抵抗素子を含んでいる。多くの場合、抵抗素子は、冷却方法が伝導冷却、対流冷却、放射冷却、又は衝突（impingement）冷却（衝突冷却は伝導冷却の特殊な形態である）の何れであろうと、冷却方法からは切り離される。抵抗器の電力消費素子面積の最大量が冷却媒体と直接的に接触するときに、抵抗器からの熱伝達が最大になる。抵抗素子の表面積の過半に満たない部分のみが熱伝導に利用され得る。パワーレジスタはまた、直列に整列されるとともに並列に整列される複数の抵抗素子を含むことができる。
【発明の概要】
【０００３】
先行技術の１つ以上の欠点に対処するため、本開示に記載される一実施形態は、少なくとも１つのパワー素子を利用するパワーレジスタであって、該パワー素子が該パワー素子の少なくとも２つの表面を使用して熱伝達を容易にするパワーレジスタを提供する。
【０００４】
第１の例において、抵抗器が提供される。当該抵抗器は、第１の抵抗素子を含む。第１の抵抗素子は、少なくとも第１の電気端子及び第２の電気端子に接続される。第１の抵抗素子は、第１の抵抗素子から熱を伝え去るために、第１の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に冷却媒体を接触させるように構成される。
【０００５】
第２の例において、抵抗器システムが提供される。当該抵抗器システムは、抵抗器及びマニホールドを含む。マニホールドは、抵抗器を収容するとともに、抵抗器を通して伝える冷却媒体を提供するように構成される。抵抗器は、少なくとも第１の電気端子及び第２の電気端子に接続された第１の抵抗素子を含む。第１の抵抗素子は、第１の抵抗素子から熱を伝え去るために、第１の抵抗素子の少なくとも２つの表面に直に冷却媒体を接触させるように構成される。
【０００６】
第３の例において、方法が提供される。当該方法は、抵抗器のチャネルの入口により冷却媒体を受け取ることを含む。チャネルは、抵抗器の第１の電気端子と第２の電気端子との間にある。当該方法はまた、抵抗器の第１の抵抗素子の少なくとも第１の表面及び第２の表面と冷却媒体との間の直接的な接触を可能にすることを含む。第１の抵抗素子は、少なくとも第１の電気端子及び第２の電気端子に接続される。当該方法は更に、抵抗器の第１の抵抗素子の少なくとも第１の表面及び第２の表面と冷却媒体との間の直接的な接触を可能にした後に、冷却媒体を抵抗器のチャネルの出口に伝えることを含む。
【０００７】
上で具体的な利点を列挙したが、様々な実施形態は、列挙した利点のうち、全て又は一部を含むこともあるし、それらの何れをも含まないこともある。また、その他の技術的利点が、以下の図及び説明の検討後に当業者に容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示及びその利点のいっそう完全なる理解のため、ここでは、以下の図を含む添付図面とともに以下の説明を参照する。図面において、似通った参照符号は似通った部分を表す。
【図１】本開示に従ったパワーレジスタの一例を示している。
【図２】本開示に従った抵抗素子の上面図および端面図を示している。
【図３】図３及び４は、本開示に従ったパワーレジスタシステムの例を示している。
【図４】図３及び４は、本開示に従ったパワーレジスタシステムの例を示している。
【図５】本開示に従った図３及び４のパワーレジスタシステムの断面を例示している。
【図６】本開示に従ったパワーレジスタを用いて実行される方法の一例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
最初に理解されるべきことには、実施形態例が以下に例示されるが、本発明は、現在知られているか否かにかかわらず、数多の技術を用いて実装され得る。本発明は、決して、以下に例示される実装例、図面、及び技術に限定されるべきでない。また、図面は必ずしも縮尺通りに描かれていない。
【００１０】
抵抗器は、回路要素として電気抵抗を実装する受動的な二端子電気部品である。抵抗器は、電流の流れを抑制するように作用し、同時に、回路内の電圧レベルを下げるように作用する。オームの法則に従って回路から抵抗器に熱も伝達される。電流に関して、ワット単位で測定される抵抗器での電力損は、抵抗器を流れるアンペア単位の電流の二乗に、オーム単位の抵抗値を乗算したものとして計算される。抵抗器の熱は、抵抗器を取り囲んだり、抵抗器の上を通り過ぎたり、又は抵抗器を横切って通り過ぎたりする周囲媒体に伝達されることができる。媒体は、例えば、液体冷媒、油、等方性材料、溶融ワックス、溶融金属、アルコール系流体、水素（Ｈ２）や六フッ化硫黄（ＳＦ６）などのガス、空気、又はこれらに類するものを含むことができる。ここでは“パワーレジスタ”としても参照するハイパワーの抵抗は、何百ワット又は何千ワットもの電力を熱として放散し得るものであり、モータ制御の一部として、配電システムにて、又は発電機の試験負荷として使用され得る。パワーレジスタの産業用途は、天井クレーン、機関車、リフトトラック、エレベータ、コンベア、バッテリ回線／充電器、メッキ浴、電源、工業用制御装置、アーク溶接機、スポット溶接機、交流（ＡＣ）可変周波数駆動装置、直流（ＤＣ）駆動装置、溶錬、発電ブレーキ、採鉱、電気エネルギーの生成、配送及び伝達、高調波フィルタリング、電流センシング、中性点接地、負荷バンク、鉱業用途、シャントレギュレータ、動荷重、トラクションブレーキ、ダンピング、負荷脱落／打撃保護又回避、航空機、地上レーダ、移動体レーダ、無線周波数（ＲＦ）負荷、発電機セット用の過渡負荷分流器、又はこれらに類するものを含む。
【００１１】
図１は、本開示に従ったパワーレジスタ１００の一例を示している。図１に示すように、パワーレジスタ１００は、少なくとも２つの端子１０５ａ及び１０５ｂを含んでいる。端子１０５ａ、１０５ｂは、例えば、錫メッキ又は鉛−錫メッキされた銅端子とすることができる。端子１０５ａは、第１の電気接続１１０ａを含む。端子１０５ｂは、第２の電気接続１１０ｂを含む。図１に示すように、第１の電気接続１１０ａ及び第２の電気接続１１０ｂは、それぞれ、端子１０５ａ及び１０５ｂから長手方向に延在するとともに、導電チャネル（図１には図示せず）に接続し、導電チャネルから電流を受け取り、且つ導電チャネルに電流を配給するように構成される。
【００１２】
パワーレジスタ１００はまた、接続点１２０で端子１０５ａ及び１０５ｂに接続された１つ以上の抵抗素子１１５を含んでいる。抵抗素子１１５は、半田付け、溶接、接合、圧入、若しくは端子１０５ａ及び１０５ｂの各々への導電路を提供する何らかの手法で締結され、又は、別の方法で接続される。抵抗素子１１５は、抵抗素子１１５の各々の少なくとも２つの表面が、端子１０５ａ及び１０５ｂ間を移動する流体又はその他の媒体と直に接触することができるように、端子１０５ａ及び１０５ｂに接続される。
【００１３】
例えば、図１に示すように、抵抗素子１１５の少なくとも２つの表面は、抵抗素子１１５の両面に配置される。また、言及しておくべきことには、抵抗素子１１５のこれら少なくとも２つの表面の各々は、抵抗素子１１５の表面の中で、最大の表面積を持っている。換言すれば、抵抗素子１１５は、最大の表面積を持つ抵抗素子１１５の表面が、互いに抵抗素子１１５の反対側にあるような板状の構成を有することができる。電流が、電気接続（例えば第１の電気接続１１０ａなど）を介して端子（例えば端子１０５ａなど）によって受け取られ、抵抗素子１１５に伝えられるとき、抵抗素子１１５の各々に電圧降下が形成されて、熱が生成される。抵抗素子１１５の各々の少なくとも２つの表面と直に接触する流体又はその他の冷却媒体が、抵抗素子１１５の各々から当該流体又はその他の冷却媒体に、衝突、伝導、対流、及び／又は放射を介して熱を伝達する。なお、一部の実施形態において、端子１０５ａ及び１０５ｂに半田付けされ又は締結されて端子１０５ａ及び１０５ｂと抵抗素子１１５との間の電気接続を形成する抵抗素子１１５のその他の表面（例えば端面）は、流体又はその他の冷却媒体と直に接触せずに、衝突を介して熱を伝達し得る。
【００１４】
一例として、第１の電気接続１１０ａは、導電チャネルに結合されることができ、そして、電流を受け取ることができる。電流は、第１の電気接続１１０ａから、第１の端子１０５ａを通じて、接続点１２０を介して抵抗素子１１５に導かれることができる。抵抗素子１１５の各々に電圧降下が生じて、熱が生成される。流体又はその他の冷却媒体が、入口１２５を介して媒体チャネル１３０に受け入れられ、媒体が抵抗素子１１５の少なくとも２つの表面上を流れることを可能にする。電圧降下に起因して抵抗素子１１５の少なくとも２つの表面上に生成された熱は、媒体が抵抗素子１１５のこれら少なくとも２つの表面と直に接触している間に媒体に伝達される。媒体が抵抗素子１１５のこれら少なくとも２つの表面上を流れた後、媒体は出口１３５を介して媒体チャネル１３０を立ち去る。チャネルを介した媒体伝達は、層流、乱流、又はこれら双方を含むことができる。媒体チャネル１３０は、１つ以上の抵抗素子１１５を保持するキャビティ（空洞）空間を含むことができる。入口１２５は、媒体がチャネル１３０に入ることを可能にする媒体ポータルとして定義されることができ、出口１３５は、媒体がチャネル１３０を出て行くことを可能にする媒体ポータルとして定義されることができる。
【００１５】
パワーレジスタ１００（例えば、高密度の媒体冷却パワーレジスタなど）は、他のパワーレジスタよりも、実装表面領域において２０倍以上もの大きさの電力損密度を提供する。パワーレジスタ１００は、平板型熱交換器のクロスフローマルチプレート機構を、例えばルテニウム（ＩＶ）酸化物（ＲｕＯ２）を含む膜の堅牢性、単純性、及び低コストと組み合わせる。パワーレジスタ１００はまた、本質的に低い製造コスト、低いインダクタンス（電流が、この例では膜である幅広導体を、複数の並列経路を通って、進行することによる）、高い動作温度能力及び高い信頼性を含む。媒体チャネル１３０内に並列又は直列の向きで抵抗素子を積み重ねることにより、パワーレジスタ１００は、最小限のフットプリントで高い電力密度を達成する。対照的に、他のパワーレジスタは、抵抗素子の構成に起因して、より低い表面対質量比又は表面対体積比を有し、故に、放熱をより困難にするとともに、設計により熱的にモジュール式ではない。例えば、円筒形の抵抗素子は、その表面積に対して大きめの質量を有していて放熱を遅くするとともに、グループとしてよりも小さい実装表面積を実現するようにそれらが一緒にパッケージングされることに役立たない。
【００１６】
パワーレジスタ１００はまた、抵抗素子１１５の少なくとも２つの表面上での放熱を可能にして、導電素子に対する応力を等化し、それにより、電力密度を倍増させながら高エネルギー／電力のダイナミックパルス負荷ハンドリング能力を可能にする。パワーレジスタ１００はまた、抵抗素子１１５の少なくとも２つの表面との間の直接的な接触又は直接的な衝突を容易にして、熱を除去する潜在力を最大化する。さらに、ここで説明されるように、膜を支持する基板を中空にすることができ、冷却流体又はその他の媒体が接触するための更なる表面積を提供する。表面は、例えば膜又は蛇行したワイヤ形状などの導電素子を含むことができる。導電素子は、ＲｕＯ２、鉄、タングステン、銅、銀、酸化物、導電体、合金、一元、２元、３元若しくは４元の半導体化合物材料、又はこれらに類するものを含むことができる。さらに、並列に整列された２つ以上の抵抗素子１１５は、パワーレジスタ１００での圧力降下を最小にしながら、同時に、抵抗素子１１５の並列熱伝達（例えば冷却など）を提供する。パワーレジスタ１００は、図４に示されるような一体化された最終又は略最終アセンブリをオールインワン工程で実現する３次元（３Ｄ）プリンティングを含め、多様な製造技術を用いて作製されることができる。
【００１７】
図１はパワーレジスタ１００の一例を示しているが、図１には様々な変更が為され得る。例えば、パワーレジスタ１００の構成及び配置は、単に例示のためのものである。他の構成では、具体的なニーズに従って、構成要素が追加、省略、結合、又は設置され得る。
【００１８】
図２は、本開示に従った抵抗素子１１５の一例の上面図及び端面図を示している。抵抗素子１１５は、抵抗素子１１５の少なくとも２つの表面に置かれた導電素子２０５（例えば、膜、又は蛇行パターン若しくはその他のパターンの導電材料）を含んでいる。導電素子２０５は、例えば、ＲｕＯ２、鉄、銅、銀、酸化物、導電体、合金、一元、二元、三元若しくは四元の半導体化合物材料、又はこれらに類するものを含むことができる。抵抗素子１１５はまた、導電素子２０５を図１に示したような端子１０５ａ及び１０５ｂに電気的に接続する終端部２１５を含んでいる。終端部２１５は、導電素子２０５への及びからの電流を伝送する。導電素子２０５は、基板２１０によって離隔されている。基板２１０は、アルミナ、セラミック材料、又はこれらに類するものを含むことができる。基板２１０は、更なる冷却表面領域を冷却媒体にさらすために中空にすることができる。
【００１９】
図２は、抵抗素子１１５の一例を示しているが、図２には様々な変更が為され得る。例えば、他の構成では、具体的なニーズに従って、構成要素が追加、省略、結合、又は設置され得る。
【００２０】
図３は、本開示に従ったパワーレジスタシステム３００の一例を示している。パワーレジスタシステム３００は、（図１に示したような）パワーレジスタ１００と、パワーレジスタ１００を収容するマニホールド３０１とを含んでいる。マニホールド３０１は、第１のキャビティ３１０ａ及び第２のキャビティ３１０ｂを含んでいる。第１のキャビティ３１０ａは、入口ポート３０５ａを介して流体又はその他の冷却媒体を受け取り、該媒体を（図１に示した）媒体チャネル１３０に伝送するように構成される。第２のキャビティ３１０ｂは、例えば少なくとも１つの抵抗素子１１５と媒体との間で熱伝達が行われた後に、媒体チャネル１３０から媒体を受け取り、出口ポート３０５ｂを通して該媒体を発出するように構成される。開口部３１５が、第１の電気接続１１０ａ及び第２の電気接続１１０ｂがマニホールド３０１の外表面を越えて外に延在して、電流を受け取るために導電材料と接続することを可能にする。
【００２１】
さらに、図４に示すように、電気接続１１０ａ−１１０ｂがマニホールド３０１から延在することをなおも可能にしながら開口部３１５を封止又は閉鎖するために、開口部３１５の上にキャップ４０５を配置することができる。例えば、キャップ４０５は、マニホールド３０１が内部の圧力を保持しながら電気接続１１０ａ−１１０ｂがキャップ４０５を貫いて延在することを可能にする窪み、溝、又は開口を含むことができる。電気接続１１０ａ−１１０ｂと、マニホールド３０１と、キャップ４０５との間にシールを形成することができる。シールは、半田付け、ろう付け、圧入、エポキシ導電接着剤、又はこれらに類するものによって形成されることができる。
【００２２】
図５は、本開示に従った図３及び４のパワーレジスタシステム３００の断面を例示している。図５に示すように、パワーレジスタシステム３００は、流体又はその他の冷却媒体が、入口ポート３０５ａを介して第１のキャビティ３１０ａへと、マニホールド３０１に入ることを可能にする。複数の入口及び出口も可能である。媒体は、入口１２５を通って媒体チャネル１３０に進むことを許され、媒体チャネル１３０において、媒体は、１つ以上の抵抗素子１１５に少なくとも２つの表面で直に接触する。媒体が１つ以上の抵抗素子１１５に少なくとも２つの表面で直に接触した後、媒体は、媒体チャネル１３０を抜け、出口１３５を出て、第２のキャビティ３１０ｂ内に進む。その後、媒体は、第２のキャビティ３１０ｂから出口ポート３０５ｂを通って進み、マニホールド３０１を出て行く。理解されるべきことには、圧力生成装置（例えばポンプなど）が、サプライを介して、入口ポート３０５ａを通じて第１のキャビティ３１０ａに媒体を送り込み得るとともに、出口ポート３０５ｂを介して、第２のキャビティ３１０ｂからリターンに媒体を送り込み得る。一部の実施形態において、媒体は、リターンからサプライに戻るように循環され、マニホールド３１０に（例えば閉ループなどにて）送り戻されることができる。他の実施形態において、媒体の少なくとも一部は、出口ポート３０５ｂを出た後に廃棄されることができ、サプライに戻るように循環されない。
【００２３】
同時に、電流が、電気接続１１０ａによって受け取られて、第１の端子１０５ａを通じて伝送されることができる。電流は、第１の端子１０５ａから抵抗素子１１５の各々を通じて伝送され、抵抗素子１１５を介して熱を生成する。媒体チャネル１３０を通って進む媒体は、抵抗素子１１５の各々の少なくとも２つの表面に直に接触し、それにより、抵抗素子１１５から熱を放散する。電流は、その後、抵抗素子１１５から第２の端子１０５ｂ及び第２の電気接続１１０ｂに伝送される。
【００２４】
図３乃至５は、パワーレジスタシステム３００の例を示しているが、図３乃至５には様々な変更が為され得る。例えば、パワーレジスタシステム３００の構成及び配置は、単に例示のためのものである。他の構成では、具体的なニーズに従って、構成要素が追加、省略、結合、又は設置され得る。
【００２５】
図６は、本開示に従ったパワーレジスタを用いて実行される方法６００の一例を示している。方法６００は、図１乃至５に示したシステムのうちの１つ以上を用いて実行され得る。しかしながら、方法６００は、何らかの他の好適システムと共に使用されてもよい。
【００２６】
ステップ６０５にて、パワーレジスタの媒体チャネルが、入口を通じて冷却媒体を受け取る。媒体チャネルは、パワーレジスタの第１の電気端子と第２の電気端子との間に配置されることができる。
【００２７】
ステップ６１０にて、パワーレジスタが、受け取った冷却媒体と、当該パワーレジスタの１つ以上の抵抗素子の少なくとも第１の表面及び第２の表面との間の、直接的な接触を可能にする。各抵抗素子は、少なくとも第１の電気端子及び第２の電気端子に接続される。複数の抵抗素子が少なくとも第１の電気端子及び第２の電気端子に接続されるとき、パワーレジスタは、冷却媒体と各抵抗素子の少なくとも第１の表面及び第２の表面との間の直接的な接触を可能にする。複数の抵抗素子は、電気的に並列に、熱的に並列に、電気的に直列に、又は熱的に直列に接続されることができる。
【００２８】
ステップ６１５にて、媒体とパワーレジスタの（１つ以上の）抵抗素子との間の直接的な接触を可能にした後、パワーレジスタの媒体チャネルが、冷却媒体を媒体チャネルの出口に伝える。これは、パワーレジスタから外に熱を輸送するとともに、（１つ以上の）抵抗素子から熱を運び去る。
【００２９】
図６は、パワーレジスタを用いる方法６００の一例を示している、図６には様々な変更が為され得る。例えば、一連のステップとして示されているが、図６に示す様々なステップは、重複してもよいし、並列若しくは直列に行われてもよいし、異なる順序で行われてもよいし、あるいは複数回行われてもよい。さらに、一部のステップが組み合わされてもよい。
【００３０】
なお、上述したパワーレジスタ及びパワーレジスタシステムとともに、如何なる好適な冷却媒体が使用されてもよい。例えば、冷却媒体は、１つ以上の液体、気体、又は固体を含み得る。固体の例は、微粉末又は微粒子のスラリーを含み得る。冷却媒体は、主に、抵抗素子からの熱の吸収、及びその後の抵抗素子からの熱の輸送のために使用され、冷却媒体は、例えばポンプ又はその他の機構を使用することなどにより、媒体の連続した又は不連続な流れによって補充されることができる。
【００３１】
本特許文献の全体を通して使用される特定の単語及びフレーズの定義を説明しておくことが有益であるかもしれない。用語“含む”及び“有する”、並びにこれらの派生語は、限定なしでの包含を意味する。用語“又は”は、及び／又はを意味する包括的なものである。“〜と関連付けられる”なる言い回し、及びその派生語は、〜を含む、〜の中に含まれる、〜と相互接続される、〜を含有する、〜内に含有される、〜に又は〜と接続する、〜に又は〜と結合する、〜と通信可能である、〜と協働する、〜と交互である、〜隣り合う、〜に近接した、〜に又は〜と結合される、〜を有する、〜の特性を有する、〜に又は〜と関係を有する、又はこれらに類するものを意味する。“〜のうちの少なくとも１つ”なる言い回しは、アイテムのリストとともに使用されるとき、リストアップされたアイテムのうちの１つ以上の様々な組み合わせが使用され得ることを意味し、リスト内の１つのアイテムのみが必要とされることもある。例えば、“Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つ”は、以下の組み合わせ：Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、及びＡとＢとＣ、のうちの何れをも含む。
【００３２】
ここに記載されたシステム、装置及び方法には、本発明の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。システム及び装置の構成要素は、集積されてもよいし、別々であってもよい。また、システム及び装置の動作は、より多数の、より少数の、あるいはその他の構成要素によって実行されてもよい。方法は、より多数の、より少数の、あるいはその他のステップを含んでもよい。さらに、ステップ群は如何なる好適順序で実行されてもよい。この文書で使用されるとき、“各”は、セットの各メンバー、又はセットのサブセットの各メンバーを意味する。
【００３３】
特許庁、及び本出願に対して発行される特許の読者が、ここに添付されるクレームを解釈する際の助けとなるよう、本出願人が言及しておきたいことには、特定のクレーム中で“する手段”又は“するステップ”なる用語が明示的に使用されない限り、添付のクレーム又はクレーム要素の何れかが、本出願の出願日に存在するままの３５ＵＳＣ第１１２節第６段落を発動させることを意図していない。
【００３４】
本開示は、特定の実施形態及び概して関連する方法を述べてきたが、これらの実施形態及び方法の改変及び並べ替えが当業者に明らかになる。従って、以上の実施形態例の説明は、本開示を定めたり制約したりするものではない。以下の請求項によって規定される本開示の精神及び範囲を逸脱することなく、その他の変形、代用、及び改変も可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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