DE20101154U1

DE20101154U1 - cooling

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Publication number: DE20101154U1
Application number: DE20101154U
Authority: DE
Original assignee: INOVA COMPUTERS GmbH
Current assignee: INOVA COMPUTERS GmbH
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2011-01-24

Description

[File:ANM\IN0417B1.doc][File:ANM\IN0417B1.doc] Beschreibung,Description, 23.0123.01 .01 ..01 . GehäuseHousing Inova Computers GmbH,Inova Computers GmbH, KaufbeurenKaufbeuren

Beschreibung KühlungDescription Cooling

Die Erfindung betrifft eine Kühlung für ein elektronisches Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruch 1.The invention relates to a cooling system for an electronic control unit according to the preamble of claim 1.

Bei derartigen elektronischen Steuergeräten kann es sich beispielsweise um Computer, elektronische Meß- und Steuergeräte handeln. Diese können beispielsweise ein Netzgerät, Speichermedien, eine CPU und Platinen zur Ansteuerung von Peripheriegeräten, beispielsweise von Info-Terminals beinhalten.Such electronic control devices can be, for example, computers, electronic measuring and control devices. These can include, for example, a power supply unit, storage media, a CPU and circuit boards for controlling peripheral devices, for example information terminals.

Üblicherweise werden derartige elektronische Steuergeräte mittels eines Kühlgebläses gekühlt, über das ein Kühlmittelstrom auf die thermisch beanspruchten Bauelemente oder deren Wärmeaustauschflächen gerichtet ist.Typically, such electronic control units are cooled by means of a cooling fan, via which a coolant flow is directed onto the thermally stressed components or their heat exchange surfaces.

Bei den bekannten Lösungen stellt sich besonders dann ein Problem ein, wenn sehr kompakt aufgebaute elektronische Steuergeräte mit einer Vielzahl von thermisch hochbelasteten elektronischen Baugruppen nicht als allein stehendes Gerät sondern als Einbaugerät in einer Konsole verwendet werden, da bei derartigen Lösungen durch Überlegung mit den benachbarten elektronischen Bauelementen die Wärmeabfuhr nur äußerst schwierig zu optimieren ist.With the known solutions, a problem arises especially when very compact electronic control units with a large number of electronic components subject to high thermal stress are not used as a stand-alone device but as a built-in device in a console, since with such solutions it is extremely difficult to optimize heat dissipation by considering the neighboring electronic components.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung für ein elektronisches Steuergerät zu schaffen, bei dem auch bei Einbaugeräten eine hinreichende Kühlung gewärleistet ist.In contrast, the invention is based on the object of creating a cooling system for an electronic control unit, which ensures sufficient cooling even for built-in devices.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühlung für ein elektronisches Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a cooling system for an electronic control unit having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß erfolgt die Kühlung mittels eines im Kreislauf oder im Umlauf geführten Kühlmittelstroms, der seinerseits durch einen Frischluftstrom gekühlt wird. Der Vorteil einer derartigen Strömungsführung liegt darin, daß eine Verschmutzung durch mit der Kühlluft angesaugte VerunreinigungenAccording to the invention, cooling is carried out by means of a coolant flow that is circulated or circulated and which is in turn cooled by a fresh air flow. The advantage of such a flow system is that contamination by impurities sucked in with the cooling air

Beschreibung, 23.01.01 Gehäuse Inova Computers GmbH, KaufbeurenDescription, 23.01.01 Housing Inova Computers GmbH, Kaufbeuren

praktisch ausgeschlossen ist, wobei die geometrische Ausgestaltung des Strömungsraums so gewählt ist, daß das Kühlmittel, gezielt an den thermisch hoch beanspruchten Bereichen der elektronischen Baugruppen vorbeigeführt ist.is practically excluded, whereby the geometric design of the flow space is selected in such a way that the coolant is guided specifically past the thermally highly stressed areas of the electronic components.

Erfindungsgemäß wird ein Kühlluftkreislauf mit einer Eingangskammer,According to the invention, a cooling air circuit with an inlet chamber,

einer stromabwärts davon gelegenen Kühlkammer und einer die Kühlkammer mit der Eingangskammer verbindenden Sammelraum ausgebildet, so daß sich im Inneren eines Gehäuses des Steuergerätes eine Kreislauf- odera cooling chamber located downstream of it and a collecting chamber connecting the cooling chamber with the inlet chamber, so that inside a housing of the control unit there is a circuit or

&iacgr;&ogr; Umluftströmung ausbildet, wobei der Anteil an Frischluft minimal ist.&iacgr;&ogr; forms a recirculating air flow, whereby the proportion of fresh air is minimal.

Die Kühlung der einzelnen Bauelemente ist besonders effektiv, wenn die Kühlkammer eine Vielzahl von Teilkammern hat, in denen jeweils eine der elektronischen Baugruppen angeordnet ist. Diese Teilkammern können miteinander verbunden sein.The cooling of the individual components is particularly effective if the cooling chamber has a large number of sub-chambers, each of which contains one of the electronic components. These sub-chambers can be connected to one another.

Die Sammelkammer wird vorzugsweise hinter den elektronischen Baugruppen angeordnet, so daß die Umluft die elektronischen Baugruppen in der einen Richtung durchströmt und entlang der Sammelkammer in der &ogr; anderen Richtung zur Eingangskammer zurückgeführt wird.The collection chamber is preferably arranged behind the electronic components so that the circulating air flows through the electronic components in one direction and is returned along the collection chamber in the other direction to the inlet chamber.

Um die Effektivität der Kühlung zu erhöhen, ist bei einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel ein zusätzliches Frischluftgebläse vorgesehen, über das Frischluft aus der Umgebung angesaugt und zur Kühlung der vorbeschriebenen Kreislauf- oder Umluft verwendet wird. Dabei wird es bevorzugt, wenn die Frischluft und die Kreislauf-/Umluft im Gegenstrom zueinander geführt sind, so daß die Temperatur der Kreislauf-/Umluft auf einem im wesentlichen konstanten, niedrigen Niveau gehalten werden kann.In order to increase the effectiveness of the cooling, an additional fresh air blower is provided in a particularly advantageous embodiment, via which fresh air is sucked in from the environment and used to cool the previously described circulating or recirculating air. It is preferred if the fresh air and the circulating/recirculating air are guided in countercurrent to one another, so that the temperature of the circulating/recirculating air can be kept at an essentially constant, low level.

0 Das Ansaugen der Frischluft erfolgt dabei vorzugsweise über einen0 The intake of fresh air is preferably carried out via a

Ansaugraum, der benachbart zum Sammelraum des Kühlkreislaufs angeordnet ist.Intake chamber, which is located adjacent to the collecting chamber of the cooling circuit.

Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der 5 weiteren Ansprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of the 5 further claims.

[File:ANM\IN0417B1 .doc][File:ANM\IN0417B1 .doc] Beschreibung,Description, 2323 .01.01 .01.01 GehäuseHousing Inova Computers GmbH,Inova Computers GmbH, KaufbeurenKaufbeuren

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf ein elektronisches Steuergerät und
Figur 2 eine Draufsicht auf das Steuergerät aus Figur 1.In the following, a preferred embodiment of the invention is explained in more detail using schematic drawings. They show:
Figure 1 is a plan view of an electronic control unit and
Figure 2 is a top view of the control unit from Figure 1.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine schematische Schnittdarstellung einesFigures 1 and 2 show a schematic sectional view of a

Compact PCI wie es beispielsweise zur Steuerung von Info-Terminals in Bussen oder Zügen eingesetzt wird. Ein derartiges PCI enthält in der Regel ein Neztgerät, einen Speicher, eine CPU und Multi-Mediasysteme, die auf PlatinenCompact PCI, as used for example to control information terminals in buses or trains. Such a PCI usually contains a power supply, a memory, a CPU and multi-media systems, which are installed on boards

&iacgr;&ogr; 2a, 2b angeordnet sind.&iacgr;&ogr; 2a, 2b are arranged.

Diese insbesondere in Figur 2 sichtbaren Platinen 2a, 2b... sind in einThese boards 2a, 2b..., particularly visible in Figure 2, are in a

Rack 4 eingesetzt, das von einem Gehäuse 6 des Steuergeräts 1 umschlossen ist. An den in Figur 2 sichtbaren Seitenflächen der Platinen 2 sind Steckverbinder 8 angeordnet, über die die anzusteuernden KomponentenRack 4, which is enclosed by a housing 6 of the control unit 1. On the side surfaces of the boards 2 visible in Figure 2, connectors 8 are arranged, via which the components to be controlled

anschließbar sind.can be connected.

Das zum Einbau vorgesehende Gehäuse 6 hat gemäß der Draufsicht in Figur 1 eine seitlich von den Platinen 2 angeordnete Eingangskammer 10, die sich gemäß Figur 2 praktisch über die gesamte Höhe der Platinen 2 erstreckt. Benachbart zu dieser Eingangskammer 10 befindet sich ein Kühlraum 12, in dem die Platinen 2 angeordnet sind. Dieser Kühlraum 12 ist entweder durch inThe housing 6 intended for installation has, according to the top view in Figure 1, an inlet chamber 10 arranged to the side of the circuit boards 2, which, according to Figure 2, extends practically over the entire height of the circuit boards 2. Adjacent to this inlet chamber 10 there is a cooling chamber 12 in which the circuit boards 2 are arranged. This cooling chamber 12 is either

die Platinen 2a, 2b als solche oder durch Zwischenwandungen 14 in einethe boards 2a, 2b as such or through intermediate walls 14 in a

Vielzahl von Teilkammern 16a, 16b 16i unterteilt, in denen jeweils eine derA plurality of sub-chambers 16a, 16b 16i, in each of which one of the

25 Platinen 2a angeordnet ist.25 boards 2a are arranged.

In der Eingangskammer 10 ist ein Umluftgebläse 18 angeordnet, über das eine Umluftströmung ausgebildet wird, die durch die Pfeile A in den Figuren 1 und 2 gekennzeichnet ist. Durch die Gebläsewirkung wird die Umluft von der Eingangskammer 10 in einen Raum 20 oberhalb (Figur 2) der Platinen 2a,In the inlet chamber 10, a circulating air fan 18 is arranged, via which a circulating air flow is formed, which is indicated by the arrows A in Figures 1 and 2. Due to the blower effect, the circulating air is drawn from the inlet chamber 10 into a space 20 above (Figure 2) the boards 2a,

2b gefördert, dann über die Teilkammern 16a, 16b umgelenkt, so daß die2b, then diverted via the partial chambers 16a, 16b, so that the

Kühlluft entlang der Platinen 2a.... nach unten (Figur 2) strömt. Die einzelnenCooling air flows along the boards 2a... downwards (Figure 2). The individual

Teilströme A1, A2 A10 vereinigen sich in einem unteren VerbindungsraumPartial streams A1, A2 A10 unite in a lower connecting space

(22), in dem die Kühlluft wiederum umgelenkt und einem seitlich von den Platinen 2a, .... angeordneten Sammelraum 24 zugeführt wird.(22), in which the cooling air is again diverted and fed to a collecting chamber 24 arranged laterally of the circuit boards 2a, ....

HFHF

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Gemäß Figur 1 hat der Sammelraum 24 einen hinter (Figur 1) den Platinen 2a.... gelegenen Rückführungsraum 26, dessen in Figur 1 linker Endabschnitt in der Eingangskammer 10 mündet.According to Figure 1, the collecting chamber 24 has a return chamber 26 located behind (Figure 1) the plates 2a..., the left end section of which in Figure 1 opens into the inlet chamber 10.

D. h., die durch das Umluftgebläse 18 ausgebildete UmluftströmungThis means that the air flow generated by the recirculation fan 18

verläuft von der Eingangskammer 10 nach oben in den oberhalb der Platinen 2 gelegenen Raum 20, von dort entlang den Teilkammern 16a.... nach unten bis zum Verbindungsraum 22 und von dort dann in den Sammelraum 24 hinein. Aus diesem wird die Umluft dann entlang des Rückführungsraums 26 zum &igr; &ogr; Eingangsraum 10 geführt - der Umluftkreislauf ist geschlossen.runs from the inlet chamber 10 upwards into the space 20 located above the circuit boards 2, from there along the partial chambers 16a.... downwards to the connecting space 22 and from there into the collecting space 24. From this, the circulating air is then guided along the return space 26 to the &igr;&ogr; inlet space 10 - the circulating air circuit is closed.

Trotz dieser Umluftführung kann es bei hohen thermischen Beanspruchungen vorkommen, daß die Bauelemente in einem kritischen Temperaturbereich gelangen. Um derartige Temperaturerhöhungen zu verhindern, wird erfindungsgemäß ein Frischluftgebläse 28 vorgesehen, über das Frischluft in Pfeilrichtung B aus der Umgebung in eine zur Sammelkammer benachbarte Frischluftkammer 30 ansaugt. Diese Frischluft wird mittels des Frischluftgebläse 28 in einen Wärmeaustauschraum 32 und von dort zu einem Frischluftausgang 34 gefördert. Der Wärmeaustauschraum 32 verläuft im wesentlichen parallel zum Verbindungsraum 22 unterhalb (Figur 2) der Platinen. Durch die erfindungsgemäße Kühlmittel- oder Luftführung wird ein Gegenstrom zwischen der Umluftströmung im Verbindungsraum 22 und der Frischluftströmung im Wärmeaustauschraum 32 erzeugt, die zu einer effektiven Kühlung der Umluft führt, so daß auch bei hohen Temperaturbelastungen eine hinreichende Kühlung der Platinen 2a... gewährleistet ist.Despite this circulating air flow, it can happen that the components reach a critical temperature range under high thermal stress. In order to prevent such temperature increases, a fresh air blower 28 is provided according to the invention, via which fresh air is sucked in in the direction of arrow B from the environment into a fresh air chamber 30 adjacent to the collecting chamber. This fresh air is conveyed by means of the fresh air blower 28 into a heat exchange chamber 32 and from there to a fresh air outlet 34. The heat exchange chamber 32 runs essentially parallel to the connecting chamber 22 below (Figure 2) the circuit boards. The coolant or air flow according to the invention creates a countercurrent between the circulating air flow in the connecting chamber 22 and the fresh air flow in the heat exchange chamber 32, which leads to effective cooling of the circulating air, so that sufficient cooling of the circuit boards 2a... is guaranteed even under high temperature loads.

D. h., erfindungsgemäß wird ein überwiegend als Umluft geführter Kühlmittelkreislauf durch eine Frischluftströmung gekühlt. Der Wärmeaustauschraum 32 kann gemäß dem in Figur 2 dargestellten 0 Ausführungsbeispiel über eine Außenwandung 36 realisiert werden, die am Gehäuse im Abstand zur unteren Standfläche 38 des Gehäuses 6 ausgebildet ist, so daß eine Art als Wärmetauscher wirkende Doppelwandung entsteht.That is, according to the invention, a coolant circuit which is predominantly circulated air is cooled by a fresh air flow. The heat exchange chamber 32 can be realized according to the embodiment shown in Figure 2 via an outer wall 36 which is formed on the housing at a distance from the lower base surface 38 of the housing 6, so that a type of double wall which acts as a heat exchanger is created.

Durch die erfindungsgemäße Strömungsführung ist selbst bei ungünstigen Einbaulagen eine effektive Kühlung der elektronischen Baugruppen gewährleistet.The flow guidance according to the invention ensures effective cooling of the electronic components even in unfavorable installation positions.

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Selbstverständlich kann die Strömungsführung auch in anderer, als der vorbeschriebenen Weise erfolgen. Ein wesentlicher Aspekt ist, daß ein im wesentlichen im Umluftbetrieb geführter Kühlkreislauf durch einen weiteren Frischluftkreislauf thermostatisiert wird,. Ein weiterer wesentlicher Aspekt wird auch in der Ausgestaltung der Umluftführung gemäß Anspruch 2 gesehen. Die Anmelderin behält sich vor, auf diese Variante einen unabhängigen Anspruch zu richten.Of course, the flow can also be guided in a manner other than that described above. An important aspect is that a cooling circuit which is essentially operated in recirculation mode is thermostatted by a further fresh air circuit. Another important aspect is also seen in the design of the recirculation system according to claim 2. The applicant reserves the right to make an independent claim to this variant.

[File:ANM\IN0417B1.doc][File:ANM\IN0417B1.doc] Beschreibung,Description, 2323 .01.01.01.01 GehäuseHousing Inova Computers GmbH,Inova Computers GmbH, KaufbeurenKaufbeuren

GehäuseHousing

11 SteuergerätControl unit 2a,2b...2a,2b... Platinecircuit board 44 RackRack 66 GehäuseHousing 88th SteckverbinderConnectors 1010 EingangskammerEntrance chamber 1212 KühlraumCold room 1414 ZwischenwandungenPartition walls 16a, 16b...16a, 16b... TeilkammernSubchambers 1818 UmluftgebläseRecirculation fan 2020 RaumSpace 2222 VerbindungsraumConnecting room 2424 SammelraumGathering room 2626 RückführungsraumReturn room 2828 FrischluftgebläseFresh air blower 3030 FrischluftkammerFresh air chamber 3232 WärmeaustauschraumHeat exchange chamber 3434 FrischluftausgangFresh air outlet 3636 AussenwandungExterior wall 3838 Untere StandflächeLower base

Claims

1. Cooling for an electronic control device ( 1 ), with a cooling fan ( 18 , 28 ) via which cooling air can be conveyed for cooling an electronic assembly accommodated in a housing ( 6 ), characterized by a first cooling air circuit, the cooling air of which flows around the electronic assemblies and a second fresh air circuit, which is separate from the first cooling air circuit and via which the cooling air of the cooling air circuit is cooled.

2. Cooling according to claim 1, with an inlet chamber ( 10 ) and a cooling space located downstream thereof, in which the assemblies ( 2a , 2b ) are arranged and with a collecting space ( 24 ) located downstream of the cooling space ( 12 ), which is connected to the inlet chamber ( 10 ) and along which the circulating or recirculating air is guided.

3. Cooling according to claim 2, wherein the cooling chamber ( 12 ) is divided into a plurality of sub-chambers ( 16 a, 16 b . . .), each of which accommodates one of the assemblies ( 12 a, 12 b . . .).

4. Cooling according to one of the preceding claims, wherein the cooling air is guided in recirculation mode.

5. Cooling according to claim 3 or 4, wherein the cooling air guide is selected such that it is divided into a plurality of partial flows, each of which flows around the respective assembly ( 2 a, 2 b . . .) along one of the partial chambers ( 16 a, 16 b . . .).

6. Cooling according to one of claims 2 to 5, wherein the collecting space ( 24 ) extends behind the modules ( 2a , 2b . . .) in the installed position.

7. Cooling according to one of claims 2 to 6, with a connecting space ( 22 ) which connects the cooling space ( 12 ) with the collecting space ( 24 ).

8. Cooling according to claim 7, wherein the connecting space ( 22 ) is arranged in the installation position below the assemblies ( 2a , 2b ).

9. Cooling according to one of the preceding claims, with a fresh air blower ( 28 ) through which fresh air is sucked in and guided along a heat exchange chamber ( 32 ) adjacent to the modules to a fresh air outlet ( 34 ).

10. Cooling according to claim 9 and 7, wherein the heat exchange space ( 32 ) is arranged adjacent to the connecting space ( 22 ).

11. Cooling according to claim 9 or 10, wherein a fresh air chamber ( 30 ) of the fresh air blower ( 28 ) is arranged adjacent to the collecting space ( 24 ).

12. Cooling according to one of claims 9 to 11, wherein the heat exchange space ( 32 ) is arranged in the installation position below the modules ( 2 a, 2 b . . .).

13. Cooling according to one of the preceding claims, wherein the assemblies are circuit boards ( 2 a, 2 b . . .).