(57)【要約】【課題】極端な温度で作動する航空機または他の輸送手段に搭載された電子部品を過熱から保護する冷却装置が提供される。【解決手段】構造冷却板アッセンブリ１４は、対応する各冷却板２２、２４を支持しかつ互いに逆向きの第１および第２の面１８、２０を有する支持構造１６と、挿入部材３４、３６とを備える。挿入部材３４、３６は、支持構造１６を通る流体通路の一部を画成するとともに、冷却板２２、２４を支持構造１６に固定する。実施例のねじ付き挿入部材３４、３６は、冷却媒体を１つの冷却板２２から支持構造１６を通り、支持構造１６の反対側の面２０に配置された第２の冷却板２４へと冷却媒体を連通させる流体通路を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに逆向きの第１および第２の面を有する支持構造と、
支持構造の第１の面に配置された少なくとも１つの冷却板と、
少なくとも１つの冷却板を通って延在し、支持構造に係合する少なくとも１つの挿入部材であって、少なくとも１つの冷却板から支持構造内への流体通路の一部を画成する、少なくとも１つの挿入部材と、
を備えることを特徴とする冷却板アッセンブリ。
【請求項２】
少なくとも１つの冷却板は、第１および第２の冷却板を含み、第１の冷却板は、支持構造の第１の面に取り付けられ、第２の冷却板は、支持構造の第２の面に配置されることを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項３】
少なくとも１つの挿入部材は、第１および第２の挿入部材を含み、第１の挿入部材は、第１の冷却板を通って延在し、第２の挿入部材は、第２の冷却板を通って延在しかつ第２の冷却板に係合し、第１および第２の挿入部材は、第１の冷却板と第２の冷却板の間に流体通路の一部を画成することを特徴とする請求項２記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項４】
少なくとも１つの挿入部材は、支持構造内に画成されたねじに係合するねじ付き部分を含むことを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項５】
少なくとも１つの挿入部材は、少なくとも１つの冷却板を通る開口部をシールするふた部であって、部分的に冷却板を支持構造に固定するふた部を含むことを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項６】
少なくとも１つの挿入部材は、長手方向のキャビティと、この長手方向のキャビティに対して横方向に位置しかつこの長手方向のキャビティと流体連通する開口部とを備えることを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項７】
少なくとも１つの挿入部材に支持され、支持構造および少なくとも１つの冷却板のうちの１つをシールする少なくとも１つのシールを備えることを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項８】
少なくとも１つの冷却板を支持構造上に配置させる少なくとも１つの位置合わせピンを備えることを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項９】
支持構造は、流体通路の一部を画成するマウント構造と、少なくとも１つの挿入部材に係合する境界面とを有することを特徴とする請求項１記載の冷却板アッセンブリ。
【請求項１０】
第１の面および第２の面を有するパネルと、
パネルの第１の面に支持された第１の流体回路と、
第１の流体回路からパネル内に延在する第１の挿入部材と、
パネルの第２の面に支持された第２の流体回路と、
第２の流体回路からパネル内に延在する第２の挿入部材と、
を備える支持構造であって、
第１の挿入部材および第２の挿入部材は、第１の流体回路と第２の流体回路の間にパネルを通る流体通路の一部を画成することを特徴とする支持構造。
【請求項１１】
パネルは、第１の面において第１の表面シートで覆われかつ第２の面において第２の表面シートで覆われるハニカム部、マウント部、およびフレーム部を備えることを特徴とする請求項１０記載の支持構造。
【請求項１２】
流体通路は、少なくとも一部がマウント部を通って画成されることを特徴とする請求項１１記載の支持構造。
【請求項１３】
各第１、第２の挿入部材は、マウント部内の対応するねじ付き部分に係合するねじ付き部分を含むことを特徴とする請求項１２記載の支持構造。
【請求項１４】
各第１、第２の挿入部材の一部とマウント部の間に配置されたシールを備えることを特徴とする請求項１２記載の支持構造。
【請求項１５】
各第１、第２の挿入部材は、第１の流体回路と第２の流体回路の間に流体通路の一部を画成しかつ横方向開口部に通じる長手方向通路を備えることを特徴とする請求項１０記載の支持構造。
【請求項１６】
第１の流体回路は、第１の冷却板に画成され、第２の流体回路は、第２の冷却板に画成されることを特徴とする請求項１０記載の支持構造。
【請求項１７】
発熱装置用の支持構造を組み立てる方法であって、
第１の面および第２の面を有するパネルを組み立て、
第１の流体回路を画成する第１の冷却板を第１の挿入部材でパネルの第１の面に取り付け、
第２の流体回路を画成する第２の冷却板を第２の挿入部材でパネルの第２の面に取り付け、
第１の流体回路と第２の流体回路の間にパネル、第１の挿入部材、および第２の挿入部材を通る流体通路の少なくとも一部を画成する、
ことを含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
第１の冷却板および第２の冷却板の一方に発熱装置を支持するステップを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
第１の冷却板および第２の冷却板のうちの対応する冷却板をパネルに固定するように第１の挿入部材および第２の挿入部材のそれぞれをパネルの一部にねじ込むステップを含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項２０】
第１の冷却板、第２の冷却板、およびパネルの一部のうちの少なくとも１つの表面をシールするように第１の挿入部材および第２の挿入部材のそれぞれにシールを設置するステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般に、電子部品を冷却する冷却構造に関する。より詳細には、本開示は、両面冷却板支持アッセンブリを含む冷却構造に関する。
【０００２】
本開示の主題は、アメリカ航空宇宙局と結ばれた契約第ＮＮＪ０６ＴＡ２５Ｃ号による政府の支援によりなされた。米国政府は、本発明に一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
極端な温度で作動する航空機または他の輸送手段に搭載された電子部品は一般に、冷却装置によって過熱から保護される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
いくつかの環境では、空気流は、電子部品により生成される熱負荷に対処するのに利用可能でないか、あるいは十分ではない。このような用途では、電子部品から熱を除去するように内部を冷却流体が流れる冷却板が使用される。冷却板は、電子部品に隣接して取り付けられており、流体供給システムに繋がる適切な導管を通して流体流が供給される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示の構造冷却板アッセンブリは、対応する各冷却板を支持しかつ互いに逆向きの第１および第２の面を有する支持構造と、挿入部材とを備える。挿入部材は、支持構造を通る流体通路の一部を画成するとともに、冷却板を支持構造に固定する。実施例のねじ付き挿入部材は、冷却媒体を１つの冷却板から支持構造を通り、支持構造の反対側の面に配置された第２の冷却板へと冷却媒体を連通させる流体通路を備える。
【０００６】
本願で開示されたこれらと他の特徴は、以下の説明および図面から最もよく理解可能であり、以下は、図面の簡単な説明である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例の両面構造冷却板アッセンブリの概略図である。
【図２】実施例のねじ付き挿入部材を備える実施例の両面構造冷却板アッセンブリの断面図である。
【図３】実施例のねじ付き挿入部材の斜視図である。
【図４】実施例のねじ付き挿入部材の別の斜視図である。
【図５】別の実施例のねじ付き挿入部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、実施例の支持アッセンブリ１０が、発熱装置２６を熱的に制御しかつ冷却する構造冷却板アッセンブリ１４を支持する固定構造１２を備える。開示の実施例では、発熱装置２６は、作動中に熱を生成する電子装置である。理解されるように、電子装置が実施例として記載されているが、開示の構造冷却板アッセンブリ１４は、温度管理を必要とする任意の用途で有用である。
【０００９】
実施例の構造冷却板アッセンブリ１４は、第１の面１８と、第２の面２０とを有するパネル１６を備える。第１の面１８には第１の冷却板２２が取り付けられ、第２の面２０には第２の冷却板２４が取り付けられる。第１、第２の冷却板２２、２４それぞれは、装置２６により生成される熱を除去しかつ制御するように内部を冷却媒体が流れる通路を画成する。パネル１６、そして、第１、第２の冷却板２２、２４は、少なくとも１つのマウント２８によって固定構造１２に支持される。実施例の固定構造１２は、キャビネット、壁、隔壁、または装置２６に所定の位置を提供する他の固定構造とすることができる。さらに、冷却板２２、２４が実施例として開示されているが、任意の熱交換装置が利用可能でもあり、実施例の開示から利益が得られる。
【００１０】
第１、第２の冷却板２２、２４は、装置２６により生成される熱を除去するように内部を冷却媒体が流れる通路または流体回路を備える。装置２６は、熱エネルギーが冷却板２２、２４を通って流体媒体に伝達されるよう各冷却板２２、２４と熱的に接触するように取り付けられる。開示の実施例では、装置２６は、対応する冷却板２２、２４に取り付けられる。しかしながら、冷却板を装置２６と熱的に接触させる他の取り付け構成も本開示の予想の範囲内にある。
【００１１】
冷却媒体は、第１の冷却板２２に取り付けられた入口３０Ａ、３０Ｂから供給される。冷却媒体は次いで、パネル１６を通る通路（図２）を通って第２の冷却板２４に向けられる。第２の冷却板２４は、冷却循環システムの他の部分を通るように冷却媒体を向ける出口３２Ａ、３２Ｂを備える。
【００１２】
理解されるように、冷却システムは、冷却媒体により吸収される熱を散逸させる熱交換器と、冷却媒体の循環を促進するポンプとを備える。さらに、実施例の構造冷却板アッセンブリ１４は、所望の温度制御能力を提供するようにいくつかの別々の回路の各回路内のさまざまな種類の流体などのさまざまな冷却媒体の使用を提供する。さらに、実施例の構造冷却板アッセンブリ１４は、２つの別々の冷却回路を備えるが、１つまたは３つ以上の冷却回路も開示の装置と共に使用する予想の範囲内にある。
【００１３】
図２を参照すると、実施例のパネル１６は、いくつかの中間の内部構造の上面および下面に取り付けられた表面シート４２を備える。実施例のパネル１６は、表面シート４２の間に挟まれた複数のオープンセルを備えるハニカム部４６を含む。ハニカム部４６のオープンセル構造は、所望の構造健全性および強度を提供しながら、パネル１６の全重量を低減する。また、フレーム構造４４が、パネル１６の外縁の周りに中実構造を提供するように表面シート４２間に配置される。フレーム構造４４は、留め具が挿入されることができる位置も提供する。
【００１４】
実施例の表面シート４２は、ハニカム部４６およびフレーム構造４４に接着剤により接着される。実施例の接着剤は、構造冷却板アッセンブリ１４の作動環境の範囲に亘ってハニカム部４６、フレーム構造４４、および表面シート４２の間に所望の結合を提供するように選択される。
【００１５】
第１、第２の冷却板２２、２４それぞれは、２つの別々の流体回路を備える。第１、第２の冷却板それぞれは、上部カバー４８および下部カバー５０を備える。流体回路板５４、５２が、上部カバー４８と下部カバー５０の間に挟まれる。各流体回路板５４、５２は、冷却媒体が流れる通路の一部を画成する。冷却媒体は、装置２６により生成される熱の除去を促進する流体、空気、および気体の組み合わせと共に、冷却流体、空気、または気体を含むことができる。
【００１６】
実施例の構造冷却板アッセンブリ１４は、パネル１６を通る通路４０を備える。通路４０はマウント部３８を通って画成される。マウント部３８は、パネル１６内に配置されており、第１、第２の挿入部材３４、３６を受け入れる機械加工形状部を備える。開示の実施例では、マウント部３８は、挿入部材３４、３６のねじ６８と嵌合する雌ねじ６０を備える。第１、第２の挿入部材３４、３６は、対応する冷却板２２、２４をパネル１６に固定し、さらに、パネル１６を通る流体通路の一部を画成する。理解されるように、挿入部材３４、３６は、冷却板２２、２４の一部を固定する。さらなる留め具も必要に応じて冷却板２２、２４をパネル１６に固定するのに利用できる。
【００１７】
マウント部３８はまた、各冷却板２２、２４の対応する開口部内へ上方へと延在する位置合わせピン７４を受け入れる。挿入部材３４、３６は、マウント部３８内に画成された対応するねじにねじ係合するねじ部６８を備える。長手方向のキャビティ６４が、各挿入部材３４、３６の一部を通って延在し、窓６２に通じている。冷却板２２からの冷却流体は、窓６２を通り、長手方向の通路６４に流入し、通路４０に流入し、第２の挿入部材３６を通って第２の冷却板２４に流入する。
【００１８】
図２を継続して参照しながら図３を参照すると、各挿入部材３４、３６は、挿入部材をマウント部３８に締め付ける工具を受け入れる六角形の開口部７０を有するふた部７２を含む。六角形の開口部７０が開示されているが、他の工具形状に対応する他の形状も本開示の範囲内で利用できる。
【００１９】
各挿入部材３４、３６は、シール８０が取り付け可能なシール溝７６を有する。シール７８、８０が、マウント部３８と冷却板の対応する部分との間に流体密または気密シールを提供するように各挿入部材３４、３６に設けられる。実施例のシール７８、８０は、挿入部材および対応する回路板の対応するＯリング溝に取り付けられるＯリングである。理解されるように、他のシール構成も本開示の範囲内で利用できる。
【００２０】
実施例の挿入部材３４、３６は、一端が開口部６６で終わり、他端がふた部７２で行き止まりになっている長手方向の通路６４を備える。窓６２が、長手方向の通路６４に対して横方向に開いており、長手方向の通路６４に対して横方向の冷却媒体と連通する。
【００２１】
各冷却板２２、２４は、対応する挿入部材３４、３６が設置される際に通る開口部５６を備える。本開示の実施例では、開口部５６は、上部板４８および第１の回路板５２を通って延在する。上部板４８および第１の回路板５２を通る開口部５６は、ふた部７２の直径部を受け入れるように画成される。回路板５４は、ふた部７２の下部が回路板５４の出っ張り部５８に係合して所望のシールを形成するのに十分にシール７８を押圧するようにねじ付き部分を受け入れるよう、十分大きな開口部を備える。
【００２２】
本実施例では、各冷却板２２、２４は、２つの流体回路板５２、５４を含む。実施例のふた部７２は、窓６２を第２の流体回路板５４と位置合わせするように流体回路板５２を通って延在する。それによって、第２の流体回路板５４からの流体は、第２の冷却板２４へとさらに繋がる長手方向の通路６４に窓６２を通って流入することができる。実施例の挿入部材３４、３６は、対応する各冷却板２２、２４の第１の流体回路板５２の間に流体連通を提供するように構成されることもできる。すなわち、別の冷却板２２、２４の流体回路板の間に所望の流体通路を画成する流体回路板５２、５４の特定の流体回路板と窓６２を位置合わせする別の一組の挿入部材３４、３６を実施例の構造冷却板アッセンブリ１４に設けることもできる。
【００２３】
シール８０は、ねじ６８を通る漏れをさらにシールするように挿入部材３４、３６および冷却板２２、２４の間にシールを提供する。各挿入部材３４、３６のねじ６８とマウント部３８の間の特定のねじ構成は、所望のシール形状部を提供するだけでなく、各冷却板２２、２４をパネル１６に固定することができる。ねじ付き挿入部材３４、３６が冷却板２２、２４をパネル１６に固定するのに利用されるので依然として、対応する挿入部材３４、３６のねじを緩めることで各冷却板２２、２４をパネル１６から取り外すことができる。
【００２４】
代替として、各挿入部材３４、３６は、シールを提供して、取り外しは防止するように溶接することもできる。溶接部は、ふた部７２の外周部と、隣接する回路板５４または上部板４８の間の境界部に設けることができる。
【００２５】
図５を参照すると、別の実施例の挿入部材８４が、所望のシールを形成するように外周部の付近に溶接されるふた部８５を含む。本実施例では、電子ビーム溶接法が、ふた部８５の外周部と回路板５４の間に溶接部９２を形成するように利用される。溶接部９２は所望のシールを提供し、従って、先の実施例で開示したようにふた部８５の下部表面と回路板５２の間にシールは設けられない。挿入部材８４は、ねじ８６の上部および下部に配置されたシール８８、９０を備える。ねじ８６は、挿入部材８４および冷却板２２両方を所定の位置に保持するようにマウント部３８の対応するねじ８２に係合する。実施例の挿入部材８４は、通路４０の一部を画成する長手方向の通路９４に通じる窓９６を備える。
【００２６】
実施例の構造冷却板アッセンブリ１４は、最初にパネル１６を組み立てることにより作成される。実施例のパネル１６は、上部および下部表面シート４２をハニカム部４６、フレーム構造４４およびマウント部３８に結合することにより組み立てられる。マウント部３８は、挿入部材が望まれるところに配置される。実施例のパネル１６は、接着剤を用いて表面シート４２を表面に結合する。理解されるように、ろう付けなどの他の結合方法も利用可能である。表面シート４２は、所望の構造および強度特性を与える他のシート材料と共にシート金属材料から作成できる。
【００２７】
第１、第２の冷却板２２、２４は次いで、所望の回路構成を備えるように組み立てられる。実施例の冷却板２２、２４それぞれは、パネルを通る流体通路により接続されることになる流体回路を分離する２つの回路板を備える。冷却板２２、２４はパネル１６に取り付けられる。開口部５６が次いで、形成されるか、または各冷却板２２、２４を通って位置合わせされ、そして互いに位置合わせされる。実施例では、冷却板２２、２４は、ピン７４を係合させることにより位置合わせされる。いったん冷却板２２、２４が位置合わせされると、挿入部材３４、３６が設置される。挿入部材３４、３６の設置は、シール７８、８０を取り付けること、およびマウント部３８の対応するねじに挿入部材３４、３６をねじ込むことを含む。挿入部材３４、３６が設置されると、冷却板２２、２４間の通路が形成される。挿入部材３４、３６は次いで、必要に応じて取り外すことができるねじ込み状態のままにすることができる。代替として、挿入部材は、取り外しを防止しかつ所望のシールを提供するように所定の位置に溶接されることができる。
【００２８】
従って、実施例の構造冷却板アッセンブリ１４は、支持構造内に形成されるとともに露出流体導管および接続部の数を低減する両面温度制御構造を提供する。さらに、開示の構造冷却板アッセンブリ１４の一体構造によって、組み立てが容易になるとともに、全体のパッケージの大きさおよび重量が低減される。
【００２９】
本発明の実施例を開示したが、当業者ならば、特定の変更が本発明の範囲内に含まれるであろうこと理解するであろう。それゆえ、本発明の範囲および内容を決定するには添付の特許請求の範囲を検討する必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011211203.tif 000005
【図４】
2011211203.tif 000006
【図５】
2011211203.tif 000007