(57)【要約】  ここに記載された冷却モジュールは、パワーコンポーネントを冷却する冷却体、超音波源、及び超音波源と冷却体との間に配置された共鳴管を有しており、この共鳴管は、これを通って流れる空気流を、少なくとも周囲の好適方向にも案内するように構成されている。電子装置は、パワーコンポーネントと、冷却のために設けられた冷却モジュールとを有しており、この冷却モジュールの冷却体は、パワーコンポーネントを冷却するために構成かつ配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワーコンポーネントを冷却する冷却体（Ｃ）、超音波源（Ｓ）、及び前記超音波源（Ｓ）と前記冷却体（Ｃ）との間に配置された共鳴管（５；５’；５’’）を備えた冷却モジュールであって、
前記共鳴管（５；５’；５’’）は、当該共鳴管（５；５’；５’’）を通って流れる空気流を、少なくとも周囲の好適方向にも案内する、ように構成されていることを特徴とする
冷却モジュール。
【請求項２】
前記冷却モジュールは、前記共鳴管内に、特に前記共鳴管の内周に配置されている少なくとも１つの流れ案内手段を有する、
請求項１に記載の冷却モジュール。
【請求項３】
前記少なくとも１つの流れ案内手段は、らせん状に形成されている、
請求項１又は２に記載の冷却モジュール。
【請求項４】
前記共鳴管（５；５’；５’’）は、少なくとも１つの貫通孔（１０）を有しており、当該貫通孔（１０）は、半径方向及び周方向に延在している、
請求項１から３までのいずれか１項に記載の冷却モジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１つの貫通孔（１０）は１つずつの長手方向スリットを構成する、
請求項４に記載の冷却モジュール。
【請求項６】
少なくとも１つの前記長手方向スリットは、前記共鳴管（５、５’）の長手方向寸法の５０％を上回って、好適には７５％を上回って、特に９０％を上回って延在している、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の冷却モジュール。
【請求項７】
前記共鳴管（５’’）は、多角形の形状の内側横断面輪郭（Ｉ）を有しており、
当該多角形のコーナは、前記共鳴管（５；５’；５’’）の長手方向延在長さに沿って進む際に周方向に回転する、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の冷却モジュール。
【請求項８】
前記多角形の前記コーナは、前記共鳴管（５；５’；５’’）の長手方向延在長さに沿って進む際に直線のインサイドエッジ（２５）を描く、
請求項７に記載の冷却モジュール。
【請求項９】
パワーコンポーネント（Ｌ）と、冷却のために設けられた、請求項１から８までのいずれか１項に記載の冷却モジュール（Ｍ）とを備えた電子装置であって、
前記冷却モジュール（Ｍ）の前記冷却体（Ｃ）は、前記パワーコンポーネント（Ｌ）を冷却するために構成かつ配置されている、ことを特徴とする電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却モジュール及び電子装置に関する。
【０００２】
約１８０年前から超音波風の作用は公知である。この超音波風は、電子コンポーネント及びユニット、特に高出力ＬＥＤ（ＬＥＤ＝Light Emitting Diode）のようなパワーコンポーネントを冷却するために使用可能である。しかしながら一般的には、パワーコンポーネントなどのような電子コンポーネント及びユニットを十分に冷却するためには超音波風だけでは十分ではない。むしろ超音波風の冷却作用を別の複数の現象によってサポートしてこれを増強しなければならないことが多い。例えば国際公開第２０１３／１５００７１号（WO 2013/150071 A2）からは共鳴法が公知であり、この共鳴法は、閉管ストップオルガンパイプの原理にしたがって動作し、超音波風の冷却効果をほぼ１桁分だけ増強する。それにもかかわらず、超音波風の冷却作用をさらに増強することが望まれ続けている。
【０００３】
したがって本発明の課題は、従来技術に比べて改善された冷却モジュールを提供することであり、このモジュールにより、特に超音波風の改善された冷却作用が可能になる。本発明の課題はさらに、改善された冷却モジュールを有する改善された電子装置を得ることである。
【０００４】
本発明の課題は、請求項１に記載した特徴的構成を備えた冷却モジュールによって、また請求項９に記載した特徴的構成を備えた電子装置によって解決される。本発明の有利な発展形態は、付属の従属請求項、以下の説明、及び図面から得られる。
【０００５】
本発明による冷却モジュールは、パワーコンポーネントを冷却する冷却体、超音波源、及び超音波源と冷却体との間に配置された共鳴管を有する。この共鳴管は、この共鳴管を通って流れる空気流を、少なくとも周囲の好適方向にも案内するように構成されている。したがって本発明による冷却モジュールでは、音響風の形成が大いに促進される。空気流を周囲に案内することにより、この空気流はある程度スワールを有するようになる。このスワールにより、冷却体との境界面において付加的に渦が形成されるため、冷却体と空気との間の境界面に形成され得る絶縁性の空気層が少なくなる。したがって本発明による冷却モジュールの冷却作用は、従来技術に比べて改善される。
【０００６】
上記の冷却体は好適には、その他の点において国際公開第２０１３／１５００７１号（WO 2013/150071 A2）に記載されているように設計される。特に共鳴管は、本明細書において異なる記載がなされていない限り、国際公開第２０１３／１５００７１号（WO 2013/150071 A2）に記載されているように設計されて配置される。
【０００７】
ここでは特に好適には、超音波源が、あらかじめ設定した波長の超音波を形成するように構成され、かつ、この超音波源と冷却体との間の間隔は、波長の４分の１の整数倍に等しくなるようにされる。これにより、超音波風によって引き起こされる冷却作用は、共鳴管に発生する共鳴によって格段に強化される。
【０００８】
本発明による冷却モジュールでは有利には、共鳴管の平均直径が実質的に波長に対応する。ここで共鳴管の平均直径とは有利には、共鳴管の内側断面と比較して同じ面積の円の直径のことであると理解される。実質的に波長に対応する、共鳴管の直径は、この波長よりもわずかに偏差するのも当然であり、すなわち特に最大で波長の８分の１だけ、有利には最大で波長の１６分の１だけ、理想的には最大で波長の３２分の１だけ偏差することがある。この場合にこの共鳴管内では共鳴を特に容易に励起することができる。
【０００９】
本発明による冷却モジュールの有利な一発展形態において、この冷却モジュールは、共鳴管内に、特に共鳴管の内周に配置された少なくとも１つの流れ案内手段を有する。これによって好適にはこの共鳴管を円筒形に形成することができ、ここでは流れ案内手段は、ビード状又はかどのとがった形状で形成される。
【００１０】
さらに有利には、上記の少なくとも１つの流れ案内手段は、らせん状に形成され、特にらせん状のプレートストリップとして形成される。本発明のこの発展形態においても、スワールを有する空気流が形成される。
【００１１】
本発明の一発展形態における冷却モジュールにおいて、択一的又は付加的また有利には上記の共鳴管は、半径方向及び周方向に延在する少なくとも１つの貫通孔を有する。本発明にしたがって必然的に少なくとも周方向にも貫通孔が延在することにより、この貫通孔を通って共鳴管に流れ込む空気も同様に周方向の流れ運動を得る、すなわち同様にスワールを得る。
【００１２】
本発明による冷却モジュールの有利な発展形態において、少なくとも１つの貫通孔は好適にはスリットを構成し、特に長手方向スリットを構成する。スリット又は長手方向スリットのこの発展形態において、共鳴管内への空気の大量の流入を行うことができるため、スワールが可能な限りに強く形成される。
【００１３】
特に有利には、少なくとも１つの長手方向スリットは、共鳴管の長手方向寸法の５０％を上回って延在しているが、好適には７５％を上回って、特に９０％を上回って延在している。
【００１４】
上記の複数の発展形態に付加的又は択一的なまた有利な本発明の冷却モジュールの発展形態において、共鳴管は、多角形の形状の内側横断面輪郭を有する。この多角形のコーナは、共鳴管の長手方向延在長さに沿って進む際に周方向に回転する。本発明のこの発展形態においても、本発明による冷却モジュールの共鳴管は、周方向の案内プロフィールを有しており、この案内プロフィールは、共鳴管を通って流れる空気を周囲に案内する。これに対応し、本発明のこの発展形態においても、この共鳴管を流れる空気は、周方向にスワールを得る。
【００１５】
本発明による冷却モジュールの有利な一発展形態において、上記の多角形のコーナは、共鳴管の長手方向延在長さに沿って進む際に直線のインサイドエッジを描く。この共鳴管は、本発明による冷却モジュールのこの発展形態において極めて簡単に作製可能である。
【００１６】
本発明による電子装置は、パワーコンポーネントと、上で説明したよう冷却のために設けられた冷却モジュールとを有する。この冷却モジュールの冷却体は、パワーコンポーネントを冷却するために構成かつ配置されている。この装置は好適には刊行物国際公開第２０１３／１５００７１号（WO 2013/150071 A2）の複数の実施例の装置に基本的に対応する。
【００１７】
以下では、図面に示した実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による冷却モジュールを略示する長手方向断面図である。
【図２Ａ】図１に示した本発明による冷却モジュールの共鳴管を略示する斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した共鳴管の断面図である。
【図３Ａ】図１に示した本発明による冷却モジュールの共鳴管の別の実施例を略示する斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示した共鳴管を略示する断面図である。
【図４】図１に示した本発明による冷却モジュールの共鳴管の別の実施例を略示する斜視図である。
【図５】本発明による電子装置を略図する長手方向断面図である。
【００１９】
図１に示した本発明による冷却モジュールは、パワーコンポーネントを冷却する冷却体Ｃ、ソノトロードＳの形態の超音波源、及びソノトロードＳと冷却体Ｃとの間に配置された共鳴管５を有する。共鳴管５は、以下で説明するように共鳴管５を通って流れる空気流Ａを周囲の好適方向に案内するように形成されている。空気流Ａを周囲に案内することにより、空気流Ａはある程度スワールを有するようになる。このスワールにより、冷却体Ｃとの境界面において付加的に渦が形成されるため、冷却体Ｃにおいて形成され得る絶縁性の空気層が少なくなる。
【００２０】
ソノトロードＳは、あらかじめ設定した波長の超音波を形成するように構成されている。ソノトロードＳと冷却体Ｃとの間の間隔は、この波長の４分の１の整数倍に等しい。共鳴管５の平均直径Ｄは、波長の長さを有する。
【００２１】
図１に示した本発明による冷却モジュールの、図２Ａ及び図２Ｂに詳細に示した共鳴管５は、半径方向内側及び半径方向外側において輪郭がそれぞれ、アニュラスＫの円形の内側又は外側の輪郭と重なる断面を有する。共鳴管５は、共鳴管５の長手方向Ｌに延在する貫通孔１０を有しており、この貫通孔は、共鳴管５の長手方向延在長さ全体を占めている。これにより、貫通孔１０は、スリット、ここでは長手方向スリットを構成する。これらの貫通孔は、共鳴管５の周方向において４５°の角度に沿って延在している。この４５°の角度に沿って貫通孔１０は、共鳴管５の外周から内周に延在している。貫通孔１０は、内側に向かってノズル状に狭まっており、すなわち、周方向及び半径方向Ｒによって張られる平面内において、貫通孔１０を通って半径方向に内側に向かって進むと、貫通孔１０は狭まるのである。
【００２２】
共鳴管５の長手方向寸法全体に沿って貫通孔１０が長手方向に延在していることにより、共鳴管５は、図２Ａ及び図２Ｂに示したように個々の長手方向薄片１５に分かれる。これらの薄片は、周方向のスリーブ２０によって束ねられ、このスリーブに複数の長手方向薄片が固定されている。
【００２３】
図３Ａ及び図３Ｂに示した共鳴管５’は、本発明による冷却モジュールの別の実施例において、図１に示した冷却モジュールの共鳴管５を置き換えるものである。共鳴管５’は基本的に、図２Ａ及び図２Ｂに示したものと同様に構成されている。しかしながら上で説明した共鳴管５とは異なり、共鳴管５’は、内側輪郭及び外側輪郭が半径方向内側及び外側においてアニュラスＫの輪郭と重なる断面を有しているのではなく、これと異なり、共鳴管５’の長手方向薄片１５’は、波状の断面を有する。この波状の断面により、上で説明した実施例と同様に、ノズル状に共鳴管５’の内部に向かって狭まりかつ共鳴管５’の長手方向延在長さ全体に沿って延在するスリットが構成される。
【００２４】
図４に示した共鳴管５’’は、本発明による冷却モジュールの別の実施例において、上で説明した冷却モジュールの共鳴管５、５’を置き換えるものである。共鳴管５’’は、多角形の、図示した実施例では六角形の内側横断面輪郭Ｉを有している。この六角形のコーナは、共鳴管５’’の長手方向延在長さに沿って、したがって長手方向Ｌに進むと、周方向に回転する。
【００２５】
六角形のこれらのコーナは、共鳴管５’’の長手方向延在長さに沿って進む際に、これらのコーナが直線のインサイドエッジ２５を描くように回転する。このようにしていわば捩られた六面体管が形成され、この六面体管は、これにより、共鳴管５’’を通って流れる空気流に対して強制的に周方向のスワールを形成する。特別に図示していない別の複数の実施例においてこの多角形は、コーナの総数が異なる正多角形である。
【００２６】
本発明による冷却モジュールの特別に図示していない別の実施例において、共鳴管は、円筒形状に形成されており、内部に又は壁部にこれに沿って延びるらせん状構造体、ビード状構造体の又はかどのとがった構造体を、例えばらせん状に延在するプレートストリップの形態で有している。
【００２７】
本発明による冷却モジュールの別の複数の実施例はそれぞれ、刊行物国際出願第２０１３／１５００７１号（WO 2013/150071 A2）から得られ、ここではそれぞれ、そこに記載されている円筒形の共鳴管は、上で示したような形態を有する共鳴管によって置き換えられる。
【００２８】
図５に示した電子装置は、パワーコンポーネントＬと、冷却のために設けられた、上で説明したような冷却モジュールＭとを有する。冷却モジュールＭの冷却体Ｃは、パワーコンポーネントＬを冷却するため、平坦に構成されており、パワーコンポーネントＬに平坦に載置されて配置されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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