熱サイフォン冷却器の配置を有するモジュールを備えたキャビネット
【課題】電気および／または電子部品の冷却に関し、特に冷却空気流を受け取るための第１の開口部を有するキャビネットハウジングを含むキャビネットを備える電気および／または電子システムに関する。
【解決手段】キャビネットハウジング４０６は、キャビネットの作動状態において、その後に冷却空気を放出するための第２の開口を備える。入口と出口を有するガイド機構をそれぞれ備える少なくとも２つのモジュール１０２がキャビネット内に設けられる。少なくとも２つのモジュール１０２は、前記キャビネットハウジング４０６の第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分の支流が入口を介して各モジュール１０２に流れ込み、ガイド機構に案内されて専用のモジュール１０２を出口へと通過し、その後に第２の開口部を通ってキャビネットハウジング４０６から排出されるように、キャビネットハウジング４０６内に配置される。
【解決手段】キャビネットハウジング４０６は、キャビネットの作動状態において、その後に冷却空気を放出するための第２の開口を備える。入口と出口を有するガイド機構をそれぞれ備える少なくとも２つのモジュール１０２がキャビネット内に設けられる。少なくとも２つのモジュール１０２は、前記キャビネットハウジング４０６の第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分の支流が入口を介して各モジュール１０２に流れ込み、ガイド機構に案内されて専用のモジュール１０２を出口へと通過し、その後に第２の開口部を通ってキャビネットハウジング４０６から排出されるように、キャビネットハウジング４０６内に配置される。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、キャビネット内の電気および電子部品からの熱の除去に関する。特に、本発明は、熱サイフォン冷却器をそれぞれ有する少なくとも２つのモジュールを含むキャビネットを備えた電気および／または電子システムに関する。
【０００２】
［発明の背景］
電気および電子装置あるいはシステムは、装置、特にキャビネットを備える電気および／または電子システムにおける電気および電子装置の過度温度およびそれに起因する障害を避けるために、動作中に冷却されなければならない。電気および電子アプリケーションは、装置による高い発熱率だけでなく、高い出力密度すなわち熱流束にも特徴がある。
【０００３】
キャビネットに挿入される中電圧の電子変換器は、順応性があり経済的な製品、顧客仕様の構成およびサービスを容易とするために多数の独立したユニットを使用し、モジュール形式で構成され得る。ある電圧変換器のトポロジーは、多数の独立したセルによって構成することができ、この場合において各セルは２つのスイッチと１つのコンデンサで機能的に構成される。スイッチは、逆並列ダイオードを備えるＩＧＢＴとし得る。両スイッチは、ＩＧＢＴモジュールの形式で利用され得る。いくつかのＩＧＢＴモジュールは、定格電流を上昇させるために並行に配置され得る。
【０００４】
キャビネット内の電気あるいは電子装置を冷却するための空冷システムは、基板から延びる多数のフィンを備えるかもしれず、電子あるいは電気装置から離れた位置に熱を排出することにより電気あるいは電子装置の熱負荷を軽減するために熱伝達を強いる少なくとも１つのファンを必要とするかもしれない。
【０００５】
［発明の説明］
電気および／または電子部品からの、改善された効率的な熱除去を提供することが本発明の目的となり得る。
【０００６】
この目的は、独立請求項に係る熱サイフォン冷却器をそれぞれ有する少なくとも２つのモジュールを含むキャビネットを備える電気および／または電子システムによって達成される。さらなる実施形態は、従属請求項から明らかである。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、キャビネットを備える電気および／または電子システムが提供される。キャビネットのキャビネットハウジングは、冷却空気流を受けるための第１の開口部と、キャビネットの作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２の開口部とを備える。キャビネットは少なくとも２つのモジュールをさらに備え、各モジュールは入口と出口を有するガイド機構を備える。キャビネットの作動状態において、前記キャビネットハウジングの第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分が冷却空気の部分的な流れに分割されるように少なくとも２つのモジュールが前記キャビネットハウジング内に配置され、冷却空気の部分的な流れの少なくとも２つが互いに平行に結合されるとともに、その後にキャビネットハウジングの第２の開口部を共に通過してキャビネットを去るように、部分的な流れの少なくともいくつかがそれぞれ入口を介してそれらの各モジュールに流れ込み、それら専用のモジュールを通って専用のモジュールの出口へと向かうことがガイド機構により可能とされる。前記少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも２つは、モジュールの作動状態において各モジュールの少なくとも１つの電気および／または電子部品により生成される第１の熱負荷を受けるための蒸発器を含む熱サイフォン冷却器をそれぞれ備え、熱サイフォン冷却器は、キャビネットの作動状態において前記冷却空気に前記第１の熱負荷の大部分を伝達するための凝縮器を備える。
【０００８】
大部分との用語は、５０％より大きい量であると理解できる。モジュールは、電力モジュールとすることができる。モジュールは、ユニットセルとすることがでる。キャビネットは、ラックとすることができる。熱サイフォン冷却器は、モジュールの作動状態において蒸発点以上まで加熱された際に蒸気状態と液体状態との間で相が少なくとも部分的に変化する冷媒を備えるループタイプ（loop-type）熱サイフォンを蒸発器と凝縮器が形成する２相冷却器とすることができる。凝縮器は、モジュールの作動状態において地球の重力の作用方向と反対方向に延びる複数の第１の導管を備えることができ、液体状態における冷媒の重力の中心はモジュールの作動状態において凝縮器の複数の第１の導管の下方に位置させることができる。
【０００９】
換言すれば、キャビネットを備える電気および／または電子システムが提供され、ここにおいて冷却空気がキャビネット前面で第１の開口部を通り、そして入口保護網に隣接するフィルタを含み得る各モジュールの入口あるいはモジュール扉を通って吸引され、その後に冷却空気が各モジュールを通って吸引されるとともにモジュール出口から排出され、その後にファンが設けられ得るキャビネット上面へと上向く。そのような空気流のアレンジは、極めて短い空気流経路を作り出し、スペースを取らない。それ故に、ＩＧＢＴモジュールのような電気および／または電子部品および各モジュールのコンデンサは、限界部品温度に十分冷やされ、所要の寿命を達成することができる。
【００１０】
上述したキャビネットを備える電気および／または電子システムは、キャビネット内のモジュールを冷却するための単純で経済的な方法を実現する。モジュールはＩＧＢＴおよびコンデンサを備えることができ、ＩＧＢＴは高い冷却力を要する大幅な損失密度を有することができる。ＩＧＢＴを冷却するためのモジュールにおける熱サイフォン冷却器の使用は、例えば水冷と同様の高い冷却力の達成を可能とし、この場合、熱サイフォンはポンプを用いずに構成されるので安価であり、サービスを必要としない。熱サイフォン冷却器において、熱は、モジュール内の例えばＩＧＢＴおよび／またはコンデンサのような電気および電子部品から蒸発器へ伝達され、二相流体によって蒸発器から凝縮器へ送られ、更に凝縮器からキャビネット内のチャネルを通過し、その後外気に向けてキャビネットの第２の開口部を通過する。凝縮器は、熱サイフォン内で浮力が流れを動かすことができるように、蒸発器の上方に配置されなければならない。モジュール内の冷却空気流は、モジュール前面にある入口から与えられ、モジュール背面にある出口へ向かってモジュールを通り抜ける。
【００１１】
キャビネットの動作状態において、冷却空気はモジュールの上部を通って流れることができ、コンデンサは、熱サイフォンの凝縮器と同じく空気流における上部に配置され、ＩＧＢＴのような電気および／または電子部品は、冷却空気流の外にある部品を冷却する蒸発器と共にモジュールの底部に配置される。したがって、冷却空気流は、蒸発器に妨害されず、コンデンサおよび凝縮器を効率的に冷却することができる。モジュールの底部の多くは空であるため、モジュールのコンパクトさおよびキャビネットのコンパクトさが限定され得るか、減らされ得る。
【００１２】
モジュールのコンパクトさおよびキャビネットのコンパクトさは、コンデンサを収容するための全モジュール高を用いて改善され得るので、モジュールの上部においてのみのコンデンサの配置に比べてモジュールの幅を短くするか深さを浅くすることを可能とし、その結果、モジュール体積を減らして同数のコンデンサに関してコンパクトさを高める。
【００１３】
本発明の一側面によれば、少なくとも２つのモジュールの投影は、キャビネットの垂直方向および水平方向にて定義される平面における背面上に配置され、垂直方向は水平方向に対する横断線である。投影は、キャビネットの垂直方向および水平方向にて定義される投影面上の、少なくとも２つのモジュールのパターンであると理解されるものである。したがって、少なくとも２つのモジュールは、本発明の要旨を逸れることなく、上記水平方向の方向において互いに置き換えることが可能となる。冷却空気は、キャビネットの作動状態において、上記の面を横断する方向に流れる。
【００１４】
もし、少なくとも２つのモジュールを備えるキャビネットの内部における効率的な冷却およびコンパクトさが望まれるならば、冷却空気の大部分、例えば５０％以上が各モジュールの前方からモジュールを通り、出口を介して各モジュールの後方を通り、空気対流によってキャビネットの第２の開口部に向かうとともに外気に向かって流れるように、少なくとも２つのモジュールが１つの平面に配置され、冷却空気がその平面を横断するかあるいはその平面に衝突するような電気および／または電子システムによって、この目的が達成され得る。
【００１５】
本発明のさらなる側面によれば、少なくとも２つのモジュールは、キャビネットの垂直方向に沿って互いに近接して配置され、冷却空気は、キャビネットの作動状態において、モジュールを通ってキャビネットの垂直方向を横断する方向に流れる。
【００１６】
もし、効率的に冷却され得るキャビネットを備えるコンパクトな電気および／または電子システムが望まれるならば、キャビネットの第１の開口部を流れる冷却空気が垂直方向を横断する方向においてモジュールに衝突して流れ、冷却空気の大部分が各モジュールを通り抜けるように、少なくとも２つのモジュールをキャビネットの内側において垂直方向に沿って互いに近接して配置することにより、この目的が達成され得る。すなわち、モジュールは、キャビネットの内側で省空間な方法で配置され、一方でそれと同時に、第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分が各モジュールを通って流れることになる。必要ならば、各モジュールの効率的な冷却を提供する一方で、キャビネットの性能を向上させるべく追加のモジュールが互いに近接して配置されてもよい。
【００１７】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールは、キャビネットの水平方向に互いに並んで配置され、この場合において垂直方向は水平方向に対する横断線である。冷却空気は、キャビネットの作動状態において、キャビネットの水平方向を横断する方向に流れる。
【００１８】
キャビネットの内側においてモジュールをそのように配置することにより、キャビネットの入口を通って流れる冷却空気が各モジュールを効率的に冷却することを達成すると同時に、キャビネットの内側におけるモジュールのコンパクトな配置が達成され得る。
【００１９】
もし、経済的な冷却を提供する一方で、キャビネット内のモジュールの順応性の有る配置が望まれるならば、少なくとも２つのモジュールはキャビネットの横方向に沿って互いに並んで配置されてもよく、この場合において横方向は垂直方向および水平方向に対する横断線であり、冷却空気はキャビネットの作動状態においてキャビネットの横方向を横断する方向に流れる。
【００２０】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールは、少なくとも１つのモジュール行と、少なくとも１つのモジュール列とを有するマトリクス型でキャビネットハウジング内に配置される。
【００２１】
キャビネットハウジングの内部において少なくとも２つのモジュールをそのように配置することにより、複数のモジュールを備えた順応性の有る電気および／または電子システムが提供され、この場合には、電気および／または電子部品を備える各モジュールの効率的かつ経済的な冷却を提供すると同時に、最適な方法でキャビネットの内部の空間を使用することによって各モジュールがキャビネットから簡単に交換可能となる。すなわち、順応性が有りかつ経済的な顧客固有のキャビネットの構成およびサービスが提供され得る。
【００２２】
もし、キャビネットの内部空間の使用をさらに最適化し、キャビネットの内部にできるだけ多くのモジュールを搭載することが望まれるならば、マトリクスは、キャビネットの水平方向に延びる少なくとも１つのモジュール行と、キャビネットの垂直方向に延びる少なくとも１つのモジュール列とを有する矩形マトリクスとしてもよい。
【００２３】
本発明の他の側面によれば、キャビネットは、前記少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つのモジュール（実施形態においては少なくとも２つのモジュール）を含む少なくとも１つのモジュールブロックと、モジュールブロック容器と、をさらに備える。少なくとも２つのモジュールは、電気モジュールブロックコネクタの数がモジュールブロックの内側のモジュールの数と無関係に一定となり得るように、モジュールブロックの外側から、あるいは内側またはモジュールブロックの内側の少なくとも一方から、コネクタを介して電気的に接続可能である。それぞれのモジュールの入口に冷却空気を案内するための前記モジュールブロック容器は、冷却空気の流れを受け取るための第１のポートを備え、モジュールブロック容器は、キャビネットの作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２のポートを備える。モジュールブロックは、変換器モジュールとしてもよい。
【００２４】
換言すれば、少なくとも２つのモジュールは、冷却空気を取り込むための第１のポートと、キャビネットの作動状態において各モジュールの入口を通り、モジュールを通り、そして各モジュールの出口に向かった後の冷却空気を排出する第２のポートと、を備えるモジュールブロックに搭載され得る。
【００２５】
そのようなモジュールブロックを提供することにより、必要十分な冷却を提供すると同時に、モジュールブロック内で少なくとも２つのモジュールを組み合わせることによって、キャビネット内に配置される所望の数のモジュールが、迅速にキャビネットの内部に挿入され得ることが達成され得る。
【００２６】
また、モジュールブロックは、奇数のモジュールがキャビネットハウジング内に求められる場合にも、キャビネットハウジング内にモジュールブロックを排他的に設けることを可能とする１つのみのモジュールを備えてもよい。
【００２７】
モジュールブロックは１つのみモジュールを含んでもよいので、例えば、モジュールを１つのみ含む追加のモジュールブロックを要するキャビネット内の電気および／または電子システムのためにいくらかの特定の数のモジュールが必要とされる場合において、排他的なモジュールブロックを備えるキャビネットハウジングが提供され得ることが達成され得る。
【００２８】
本発明のさらなる側面によれば、少なくとも２つのモジュールを含む少なくとも１つのモジュールブロックは、引き出しのような方法でキャビネットに挿入可能かつ配置可能である。その目的のために、少なくとも２つのモジュールはそれぞれ第１のガイド手段を有し、キャビネットは第２のガイド手段を有する。第１のガイド手段および第２のガイド手段は、少なくとも１つのモジュールブロックおよび少なくとも２つのモジュールが、ラックのようにキャビネットに入れられ、引き出されることが可能となるように形成される。
【００２９】
もし、複数のモジュールの簡素で、順応性が有り、かつ効率的なキャビネットからの交換、例えばモジュールあるいはモジュールブロックのメンテナンスを達成することが望まれるならば、この目的は、少なくとも１つのモジュールブロックがキャビネットに挿入可能かつ配置可能である電気および／または電子システムによって達成され得る。
【００３０】
本発明の他の側面によれば、少なくとも１つのモジュールブロックは、少なくとも１つのモジュールブロック行と少なくとも１つのモジュールブロック列とを含むマトリクス型でキャビネット内に配置される。
【００３１】
キャビネットハウジングの内部にそのようなモジュールブロックの配置を与えることにより、効率的かつ経済的な冷却を提供すると同時に、キャビネットハウジングの内部におけるモジュールブロックのコンパクトな搭載が達成され得る。
【００３２】
もし、キャビネットハウジングの内部におけるモジュールブロックについて、順応性が有り、コンパクトかつモジュール形式の配置が望まれるならば、マトリクスは、キャビネットの水平方向に延びる少なくとも１つのモジュールブロック行と、キャビネットの垂直方向に延びる少なくとも１つのモジュールブロック列とを有する矩形マトリクスとしてもよい。
【００３３】
本発明の他の側面によれば、モジュールブロックは、第１のポートおよび少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの入口と、第２のポートおよび少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの出口と、のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第２のファンを備える。
【００３４】
換言すれば、第２のファンは、第１のポート、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの入口、第２のポート、または、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの出口あるいは第１のポートおよび入口あるいは第２のポートおよび出口、または、第１のポートおよび出口、または、第２のポートおよび入口、または、第１のポートおよび第２のポート、または、入口および出口、のいずれかに配置され得る。
【００３５】
もし、例えば各モジュールを通って流れる冷却空気の速度および量を高めることにより、キャビネットを備える電気および／または電子システムのさらに効率的な冷却を達成することが望まれるならば、上記の第２のファンを設けることによりこの目的が達成され得る。
【００３６】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つは、入口および出口のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第１のファンを備える。
【００３７】
上記第１のファンを設けることにより、ファンを有さないキャビネットを備える電気および／または電子システムと比較して、単位時間当たりにより多くの冷却空気あるいは空気がキャビネットの内部における少なくとも１つのモジュールを備えるモジュールブロックあるいは各モジュールを通り抜けることが可能となるので、空気流によるキャビネットの冷却効率が改善される。
【００３８】
本発明の他の側面によれば、キャビネットは、第１の開口部および第２の開口部のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第３のファンをさらに備える。
【００３９】
第１の開口部と第２の開口部に上記第３のファンを設けることにより、キャビネット、モジュールブロックおよびモジュールのそれぞれを通り抜ける単位時間当たりの冷却空気の量が増えるので、冷却空気によるキャビネットの冷却が増強され得ることが達成され得る。
【００４０】
本発明の他の側面によれば、蒸発器が凝縮器に対し、傾斜軸に関して傾斜角度に傾けられる。少なくとも１つの電気および／または電子部品は、少なくとも１つの電気および／または電子部品が入口と出口との間に位置するように、蒸発器の平面状の第２の面と熱的に接続可能である。そのようにすることで、冷却空気流によって少なくとも１つの電気および／または電子を付加的に冷却することが可能となる。
【００４１】
さらに、蒸発器は、蒸発器の第２の面の下方で同面に平行して延びる複数の第１の導管を備える。蒸発器の好適な実施形態において、熱サイフォン熱交換器全体の良好な熱効率に寄与すべく、蒸発器の第１の導管は、冷媒が対流沸騰によって蒸発されるように寸法が決められる。
【００４２】
凝縮器は、キャビネットの作動状態において前記冷却空気の大部分が凝縮器の平面形状の第１の面を横断する流れ方向に流れ、第１の熱負荷の大部分を冷却空気に伝達するように、入口と出口との間に配置される。冷却空気流の大部分が凝縮器を通って流れることを可能とするために、凝縮器は、例えば構成要素の間に開口を有する網目状の構造にて特徴付けられる。網目状の凝縮器の内面が熱サイフォン内における相変換冷媒との接触面を形成する一方で、上記開口は冷却空気流との接触面を形成する。
【００４３】
もし、冷却空気によるキャビネットのより効率的で改善された冷却の達成が望まれるならば、これは、それぞれが熱サイフォン冷却器を有する少なくとも２つのモジュールを含むキャビネットを備え、モジュールの水平方向あるいはモジュールの垂直方向のいずれかに関して蒸発器を凝縮器に対して傾けることに起因して、蒸発器により阻止されるモジュール内の凝縮器の空気流断面がより小さくなるように、凝縮器に対して蒸発器が傾けられたる電気および／または電子システムによって達成され得る。蒸発器は、凝縮器に対して、例えば凝縮器を通る最も効率的な空気流を与える９０°の角度で傾斜軸に関し傾けられ、この場合にはキャビネットの作動状態において蒸発器により阻止される凝縮器の空気流断面が可能な限り小さくなる。傾斜角は、各モジュールの内部における電気および／または電子部品の最適で効率的な冷却および熱除去を提供すべく、３０°より大きくかつ１５０°より小さい値とすることができる。凝縮器は、熱サイフォン冷却器の作動状態において熱サイフォン冷却器の冷媒の動きが重力により与えられるように、蒸発器の複数の第１の導管と流体的に接続される凝縮器の複数の第２の導管によって、蒸発器と流体的に接続される。蒸発器は、凝縮器６０２をオフセットする位置に配置されてもよい。オフセットとの用語は、凝縮器と蒸発器の双方が同じ方向性を持つ場合、すなわち凝縮器の第１の面と蒸発器の第２の面とが同じ方向を向く場合における、蒸発器に対する凝縮器の軸方向変位量との意味に狭く解釈されるべきものではない。本発明の開示の内容においては、オフセットとの用語は、第１の面と第２の面の垂線が互いに横断するように、凝縮器の第１の面が蒸発器の第２の面に対し他の方向に向けられた熱サイフォン冷却器を含むものである。
【００４４】
モジュールの上部に配置された凝縮器に対して傾斜されていない蒸発器がモジュールの底部に配置され、キャビネットおよびモジュールの作動状態にて冷却空気が上部および底部でコンデンサを冷却するためにモジュールの入口を通り、上部において凝縮器を抜け出るように上部および底部を通って流れるモジュール、の内部で生じ得る凝縮器における冷却空気の速い空気速度と高い圧力降下とは、凝縮器に対して蒸発器を傾けた配置により防がれ得るか、少なくとも減らされ得る。もし、圧力降下をさらに増加させるディフューザが凝縮器の後方に存在しないならば、凝縮器の後方の自由噴流における動圧ρv2/2が消失することを避け得る。
【００４５】
凝縮器に対して傾けられた蒸発器を備える熱サイフォン冷却器を各モジュール内に設けることにより、モジュールおよびキャビネットの低いコンパクトさや、一般的なヒートシンクに比べた凝縮器における冷却空気流の高い圧力降下という欠点を有することなく、キャビネット内のモジュールのモジュール形式による配置、各モジュール内の熱サイフォン冷却器によるキャビネット二層冷却、および空気流管理の利点が活用され得る。
【００４６】
もし、モジュールの内部に配置された電気または電子部品からの熱負荷の簡素かつ効率的な交換あるいは伝達が望まれるならば、モジュールの水平方向および垂直方向に対する横断線である横方向に延びる平面形状の第２の面を有する蒸発器を設け、その結果凝縮器に伝達される電気または電子部品の熱負荷の大分部を受け取ることにより、この目的が達成され得る。
【００４７】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電気および／または電子部品と電気的に接続された少なくとも１つの電気コンデンサを備え、少なくとも１つのコンデンサの作動状態において少なくとも１つの電気コンデンサによって生成されかあるいは生成可能な第２の熱負荷の大部分は、キャビネットの作動状態において出口を通る冷却空気によって除去可能である。
【００４８】
そのようなキャビネットを備える電気および／または電子システムを提供することにより、ＩＧＢＴのような電気および／または電子部品によって生成された第１の熱負荷と、モジュール内の少なくとも１つのコンデンサによって生成された第２の熱負荷とが、入口を通り、ガイド機構に案内されて各モジュールを通り、各モジュールの出口に向かい、それによってモジュール内のコンデンサと凝縮器を通過して流れる冷却空気によって除去可能となり得ることが達成され得る。コンデンサは、いくつかの物理的なコンデンサによって構成されてもよい。 一般的に、要求される電圧を得るためにｎ（物理的）のコンデンサが直列に取り付けられ、要求される容量を得るためにｍのコンデンサが並列に取り付けられる。多くの部品が存在するならば、モジュールは、１またはいくつかのＩＧＢＴモジュールと、ｎ×ｍのコンデンサを含むコンデンサバンクとを物理的に備えてもよい。
【００４９】
本発明の他の側面によれば、少なくとも１つの電気コンデンサは、底面および上面を備える円筒形状のコンデンサ本体を有し、垂直方向に対する横断線である少なくとも２つのモジュールそれぞれの垂直方向あるいは水平方向において、前記円筒形状のコンデンサ本体が底面から上面に延びる。コンデンサ本体は、長尺のコンデンサ本体であり、必ずしも円筒形状の本体である必要はない。垂直方向に方向付けられるかあるいは延びるいくつかのコンデンサの複数の層、あるいは、水平方向に方向付けられるかあるいは延びるいくつかのコンデンサの複数の層が、それぞれのモジュールに配置され得る。
【００５０】
もし、コンデンサの作動状態においてコンデンサによって生成される第２の熱負荷の経済的で効率的な除去が望まれるならば、垂直方向あるいは水平方向に延びる円筒形状のコンデンサ本体を横断して冷却空気が流れるように配置された円筒形状のコンデンサ本体あるいは長尺のコンデンサ本体を備えるコンデンサを与えることによって、この目的は達成され得る。
【００５１】
本発明のさらなる側面によれば、少なくとも１つの電気コンデンサは、入口と、凝縮器の平面形状の第１の面および蒸発器の平面形状の第２の面のうちの少なくとも１つとの間に配置される。
【００５２】
換言すれば、ＩＧＢＴモジュールのような電気および／または電子部品を冷却する熱サイフォンがコンデンサの下流に配置され、それは、ＩＧＢＴを冷却しているときよりもコンデンサを冷却しているときの方が冷却空気が冷たいことを意味する。そのような配置は、特にコンデンサが電解型である場合のように、例えば３０年という長寿命を達成するためにコンデンサを特に冷たく保つ必要がある場合に有利となり得る。電解コンデンサは、その低いコストと高い出力密度のために好まれ得る。さらに、一般的には損失の大部分がＩＧＢＴによって生じ、損失の小部分のみがコンデンサによって生じる。これは、凝縮器に入る冷却空気は、コンデンサによって僅かに予熱されるだけであることを意味する。もし、コンデンサが凝縮器の下流にあるならば、冷却空気はコンデンサに到達した際には強力に予熱されていることになるため、寿命を縮める結果となる。
【００５３】
もし、各モジュールおよびキャビネットの作動状態において、コンデンサによって生成される第２の熱負荷およびＩＧＢＴのような電気および／または電子部品によって生成される第１の熱負荷からの最も効率的な熱除去が望まれるならば、モジュールの作動応対において蒸発器の電気部品が凝縮器よりも多量の熱を生成する場合に、コンデンサを通る冷却空気が少量の熱のみを取り込み、さらにモジュール内の熱サイフォン冷却器の凝縮器を通ることで電気および／または電子部品から多量の熱を除去することができるように、電気コンデンサを入口と凝縮器あるいは蒸発器との間に配置することによって、この目的は達成され得る。
【００５４】
もし、コンデンサと電気および／または電子部品の冷却が効率的であることが望まれるならば、少なくとも１つの電気コンデンサが、入口と凝縮器との間に少なくとも部分的に配置された第１のコンデンサと、凝縮器と出口との間に少なくとも部分的に配置された第２のコンデンサとを備える電気および／または電子システムが提供され得る。これにより、冷却空気は、電気および／または電子部品を冷却しているときよりも入口と凝縮器との間のコンデンサを冷却しているときの方が冷たくなるが、出口と凝縮器との間に配置された第２のコンデンサを冷却しているときの方が電気および／または電子部品を冷却しているときよりも冷たくなくなる。
【００５５】
もし、効率的かつ経済的な冷却を可能とする一方で、モジュール内の蒸発器においてさらなる電気および／または電子部品のコンパクトかつ省空間な配置を提供することが望まれるならば、少なくとも１つの電気および／または電子部品が熱的に接続された蒸発器の平面形状の第２の面と反対の、蒸発器の平面形状の第３の面に対して、少なくとも１つのさらなる電気および／または電子部品を熱的に接続することにより、この目的が達成され得る。
【００５６】
上述の実施形態および側面は、各モジュール内における重力駆動の熱サイフォンを好適に提供し、この場合には電動の熱サイフォンが不要となり得る。キャビネットのモジュールの作動状態において少量の圧力降下のみを生じるような、各モジュールを通る広い空気流断面が与えられ得る。モジュール内における空間の効率的な使用、また、それ故にキャビネット内における高いコンパクトさが提供され得る。キャビネット内のモジュールあるいはモジュールブロックの様々な配置に関する上述の側面および実施形態に係る電気および／または電子システムは、高さ方向（垂直方向）のみにおける形成因子に対して影響を持つとともに追加され得るコンデンサのために必要とされる余分な空間に比例するモジュールの出力を設計することを考慮に入れることができる。したがって、ＩＧＢＴモジュールのような追加の電気および／または電子部品を収納するための既存の空間内で蒸発器の長さを横方向に延ばすことにより、また、凝縮器を垂直方向に延ばすことにより、モジュールの高さを増大させ、高い冷却の必要性に応じたモジュールの出力設計が達成され得る。モジュールの余分な高さは、追加のモジュールコンデンサのために必要であり、使用される。深さ（水平方向に延びる）、幅（横方向に延びる）およびモジュールの基本設計は、同様のままとすることができる。キャビネット内におけるモジュールの上述の配置可能性は、モジュールが変換モジュールであるモジュール多階層変換器（modular multi-level converters）に適した例である。
【００５７】
ところで、“電子部品”との用語は、この開示の内容において、例えば工場や輸送機関にエネルギーを供給するための駆動装置や変換器における電力モジュールにおいて使用できるような、ブロック電圧が５００Ｖ以上であるダイオード、サイリスタ、および他の半導体要素として使用される電力部品と解釈される。
【００５８】
上述のいかなる実施形態においても、蒸発器がいくつかの第１の導管を有すると有利である。仮にこれらの第１の導管が同じ外側断面を有するならば、各第１の導管が異なる外側断面を有する場合よりも、蒸発器を製造するに際してより有利である。全ての第１の導管の断面が同一であるならば、特に複雑性の点において有利な蒸発器を得ることが可能である。仮に全ての第１の導管がそれらのチューブ形状によって定義される縦軸の方向において実質的に同じ長さを有するならば、導管が互いに同一であるために、最も経済的に蒸発器を製造することが可能となる。
【００５９】
電気および／または電子部品から第１の導管への最適な熱伝達を保障するために、仮に蒸発器が電気および／または電子部品を熱的に接続可能な最適な平面状の取付面を提供するための取付面を有する熱伝達要素を備えると有利である。熱伝達要素は、複数の第１の導管と機械的かつ熱的に接続される。電気および／電子部品のための取付面を形成する平面状の第２の面は、熱伝達要素上に設けられる。取付面の反対側には、第１の導管を受けるための複数の溝が設けられる。溝の形状は、電気および／電子部品から第１の導管への最適な熱伝達を提供すべく、断面を見た場合において第１の導管の外壁の形状と整合するように選択される。複数の溝は、第１の導管が延びる横方向から見たときに、櫛状の断面を熱伝達要素に与える。熱伝達要素は、好ましくはアルミニウムおよび／または銅を含む高熱伝達材料からなる。もし、蒸発器に熱的に接続される必要がある電気および／または電子部品が多過ぎて、取付面上の取り付けスペースが狭すぎるならば、蒸発器を十分に凝縮器への熱伝達に対処可能とする追加の熱伝達要素にて追加の取付面が与えられるように、櫛状の断面を有する２つの熱伝達要素を選択して互いに反対に取り付けてもよい。このようにして、全寸法の点において特にコンパクトなモジュール（電力モジュール）を得ることが可能である。そのような熱伝達要素を使用する追加の効果が、例えば一括ろう着（one-shot brazing）によって第１の導管を機械的に強固な構造と接続する前において第１の導管を組み立てる際に、ゲージとして使用できる点にある。ところで、熱交換器コアの全要素の一括ろう着、搭載、および組み立ては、完全に自動化された方法で行われ得る。
【００６０】
上述のいかなる実施形態においても、凝縮器がいくつかの第２の導管を有する場合も有利である。仮にこれらの第２の導管が同じ外側断面を有するならば、各第２の導管が異なる外側断面を有する場合よりも、凝縮器を製造するに際してより有利である。全ての第２の導管の断面が同一であるならば、特に複雑性の点において有利な凝縮器を得ることが可能である。仮に全ての第２の導管がそれらのチューブ形状によって定義される縦軸の方向において同じ長さを有するならば、導管が互いに同一であるために、最も経済的に蒸発器を製造することが可能となる。
【００６１】
第１の導管と第２の導管を製造するための少なくとも極めて同種かつ同型のプロファイルを採用することは、製造工程をさらに簡素化するので、さらに有利である。プロファイルは、好適には、例えば押し出しアルミニウムプロファイルのような半製品である。
【００６２】
第１の導管の方向に関しては、蒸発器を断面視した際に、各第１の導管が基本的に互いに平行に延びるように蒸発器内に配置されることが、以下の理由により有利である。
【００６３】
・ 第１に、実質的に平らな外面部分を有する導管は、円形の断面を有する導管に比べて、機械的により容易な熱伝達要素への取り付けを可能とする。単純な用語で表現すると、実質的に平らな外面部分を有する導管は、導管および多岐管および／または熱伝達要素の組み立て工程を容易にする。
【００６４】
・ 第２に、実質的に平らな外面部分を有する導管は、円形の断面を有する導管に比べて、接触面積がより大きいために、冷却対象である電力部品や追加のそのような部品を、より直接的に冷却されるように熱的に取り付けることを可能とする。
【００６５】
また、第２の導管の方向に関しては、凝縮器を断面視した際に、複数の第２の導管が基本的に互いに平行に延びるように凝縮器内に配置されることが、以下の理由により有利である。
【００６６】
・ 第１に、空気流の圧力降下は、凝縮器を通る空気流の流れ方向と平行に延びる第２の導管の、例えば楕円形である長尺の断面によって、最低限に抑えられ得る。
【００６７】
・ 実質的に平らな外面部分を有する導管は、円形断面を有する導管に比べて、接続先である隣接する多岐管へのより容易な機械的な取り付けを可能とする。
【００６８】
いくつかの理由により、第１の導管および第２の導管として平らなマルチポートの管を使用することが有利である。これは、マルチポートが共通する平面に配置されている場合に特に当てはまる。そのような平らな管、すなわち楕円形の外断面を有するプロファイルは、一般的な円筒状の丸い外断面を有する管に比べて、空気流の圧力降下の発生が少ない。マルチポートのプロファイルは、自動車の冷却器の分野において低コストな標準の押し出しアルミニウムベースのプロファイルとして知られたＭＰＥプロファイルとしても知られている。導管のマルチポート設計は、１つの単孔あるいはチャネルのみを有する一般的な管あるいはプロファイルと比べて、作用流体と接触するその高湿の表面に起因して内部熱伝達を促進する点で有利である。さらにそれは、気泡膨張効果を促進し、比較的大きな断面を有するチャネルに比べてより高い（内部の）蒸気圧へその圧力抵抗を高める点で理想的である。さらに、マルチポートのプロファイルの複数のサブチャネルは、対流沸騰効果が最大限に高まるように補助する。
【００６９】
特に機械的な複雑さが低い基本的な熱サイフォン冷却器は、蒸発器のプロファイル、すなわち第１の導管が傾斜軸と平行に延びる場合に達成され得る。
【００７０】
熱交換器の作動状態において、冷媒の動きが重力によって与えられる場合、第２の導管が少なくとも部分的に地球の重力の作用方向に延びる３次元空間内に熱交換器を設計し、配置すると有利である。実施形態によっては、蒸発器が水平方向に延びる場合において、凝縮器のプロファイルを、傾斜軸を横断するように延ばすことができる。
【００７１】
特に、所定の流れ方向を有する冷媒の動きが要求される熱サイフォン熱交換器の実施形態において、熱交換器の部品の寸法を非対称、例えば蒸発器多岐管の断面を復水多岐管の断面よりも大きくなるように寸法決めすることにより、所望されない方向における冷媒の自然のチェックバルブ作用を定義することが可能である。いくつかの第１の導管および／またはいくつかの第２の導管がそれらの一端にて多岐管と流体的に接続された熱交換器の実施形態において、仮に多岐管が、導管を受けるオリフィスが取り付けられる丸い管状の断面を有するならば有利である。多岐管の円形の内断面によって、線形の導管要素は、押し出しプロファイルを切り離され、各オリフィス内に挿入されることが可能である。そのようにすることで、多岐管の内壁が線形の導管要素に対する自然の障壁を形成し、その中で、挿入された線形の導管が多岐管の内部空間を切り離さないように、挿入時において多岐管の横端によって塞がることとなる。１つの線形導管の全断面積が多岐管の全内断面の約５〜１０％である場合に優れた熱的性能を得られることを、実験が示した。
【００７２】
以下の２つの特性は、モジュールのコンパクトさと、そのようなモジュールに合う上位の構成要素とに実質的に寄与する。
【００７３】
第１に、第１の導管が熱伝達要素の最大厚さからはみ出ないか僅かにはみ出るだけとなるような、好適には完全に平坦な、例えば熱伝達要素のオリフィスと嵌め合う長方形あるいは楕円形である断面を第１の導管が備える。したがって、熱伝達要素の最大厚さは、蒸発器の平面状の第２の面と垂直な方向に与えられる全蒸発器厚さの主要因を形成し、この場合において蒸発器の第２の面は、熱伝達要素の背面側にある電気／電子部品の熱的な取付面によって形成される。特に、第２および第３の多岐管が熱伝達要素の厚さよりも小さいか、あるいは最大限に同等の直径を有し、第２の主法線方向において熱伝達要素に対し相対的に移動されることがないように前記各多岐管が熱伝達要素のわきに配置される場合の実施形態においては、最終的に熱伝達要素によって最小の蒸発器厚さが決まることになる。
【００７４】
換言すれば、第１の導管は、厚切状の平板形状の全体外観を有するような蒸発器内において方向付けられるとともに形作られ、この場合において、最大厚さ対最高幅比（maximum-thickness-to-maximal-width-ratio）が平らな平面状の全体外観を蒸発器に与えるように、蒸発器の平面状の第２の面に垂直な第２の主法線方向に延びる蒸発器の最大厚さを、蒸発器の第２の面における第２の主法線方向に垂直な横方向に延びる蒸発器の最大全幅よりも小さくする。
【００７５】
コンパクトさや熱伝達容量の要求に応じて、蒸発器の最大厚さは、蒸発器の最大全幅の５０％未満、好ましくは蒸発器の最大全幅の３０％未満、さらに好ましくは蒸発器の最大全幅の２０％未満に調整する。他の表現によると、蒸発器（６０４）の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ａの範囲にあり、ａは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である。
【００７６】
“蒸発器の幅”との用語は、水平方向すなわちモジュールの奥行き方向における第１の導管の長さと、第２の多岐管の厚さと、水平方向に延びる第３の多岐管の厚さとの合計、あるいは、横方向すなわちモジュールの幅方向における複数の第１の導管の全寸法、のいずれか一方によって定義される最大寸法であると解釈される。
【００７７】
電気／電子部品から熱サイフォン内の相変換冷媒への熱伝達手段の基本的な機能を維持するために、第１の導管の数は、蒸発器の最大厚さに応じた特定の範囲に収めなければならない。熱流の所定量の実例を与えるべく、蒸発器の第１の実施形態における最大厚さは、より少ない第１の導管を有する蒸発器の第２の実施形態における最大厚さと比べて多くの第１の導管が存在するならば、低く抑えられてもよい。
【００７８】
電気／電子部品を蒸発器と熱的に接続するために必要な最小限の取付空間しか存在しないこともあるので、蒸発器の幅および面積に関する特定の第１の最小閾値が設定される。電気／電子部品と、冷却対象である、および／または、一側面で凝縮器と蒸発器とによって定められる空間に配置されかつ第２の主法線方向におけるモジュールの全厚を与えられるだけである他の装置（例えばコンデンサ）とは、凝縮器の最大幅を超えるべきではないので、蒸発器の第２の面と凝縮器の末端部との間に延びる第２の最小閾値が設定される。第２の最小閾値が小さいほど、蒸発器の最大厚さを大きくすることができる。
【００７９】
第２に、第２の導管は、第２の導管が凝縮器の（仮想の外面の）最大厚さからはみ出ないか僅かにはみ出るだけとなるような、好ましくは完全に平らな断面、例えば熱伝達要素のオリフィスと嵌め合う長方形あるいは楕円形の断面を有する。したがって、第２の導管の断面における前記最大伸長は、凝縮器の平面状の第１の面と垂直な方向に与えられる全凝縮器厚さの主要因を形成し、この場合において凝縮器の第１の面は、傾斜配置により、蒸発器の第２の面に対する横断線として延びる。特に、第１および第５の多岐管が第２の導管の断面の最大伸長よりも小さいか最大限に同等の直径を有し、第１の主法線方向において第２の導管に対し相対的に移動されることがないように前記各多岐管が一連の第２の導管のわきに配置される場合の実施形態においては、最終的に第２の導管によって最小の凝縮器厚さが決まることになる。
【００８０】
換言すれば、第２の導管は、厚切状の平板形状の全体外観を有するような凝縮器内において方向付けられるとともに形作られ、この場合において、最大厚さ対最高幅比が平らな平面状の全体外観を凝縮器に与えるように、凝縮器の第１の面に垂直な第１の主法線方向に延びる凝縮器の最大厚さを、凝縮器の第２の面における第１の主法線方向に垂直な横方向に延びる凝縮器の最大全幅よりも小さくする。他の表現によると、凝縮器の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ａの範囲にあり、ａは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である。
【００８１】
コンパクトさや熱伝達容量の要求に応じて、凝縮器の最大厚さは、凝縮器の最大全幅の５０％未満、好ましくは凝縮器の最大全幅の３０％未満、さらに好ましくは凝縮器の最大全幅の２０％未満に調整する。
【００８２】
“凝縮器の幅”との用語は、垂直方向すなわちモジュールの高さ方向における第２の導管の長さと、第１の多岐管の厚さと、垂直方向に延びる第５の多岐管の厚さとの合計、あるいは、水平方向すなわちモジュールの深さ方向における複数の第２の導管の全寸法、のいずれか一方によって定義される最大寸法であると解釈される。上述の方向は実施形態によって変化し、状況に応じて第２の導管の方向は横方向軸に関して回転される。
【００８３】
熱交換器が一度使用中となったときに、熱サイフォン内の相変換冷媒から冷却空気流への熱伝達手段の基本的な機能を維持するために、第２の導管の数は、凝縮器の最大厚さに応じた特定の範囲に収めなければならない。熱流の所定量の実例を与えるべく、凝縮器の第１の実施形態における最大厚さは、より少ない第２の導管を有する凝縮器の第２の実施形態における最大厚さと比べて多くの第２の導管が存在するならば、低く抑えられてもよい。
【００８４】
上述のように、電気／電子部品を蒸発器と熱的に接続するために必要な最小限の取付空間しか存在しないこともあるので、蒸発器の幅および面積に関する特定の第１の最小閾値が設定される。電気／電子部品と、冷却対象である、および／または、一側面で凝縮器と蒸発器とによって定められる空間に配置されかつ第１の主法線方向におけるモジュールの全長を与えられるだけである他の装置（例えばコンデンサ）とは、蒸発器の最大幅を超えるべきではないので、凝縮器の第１の面と蒸発器の末端部との間に延びる第３の最小閾値が設定される。第３の最小閾値が小さいほど、凝縮器の最大厚さを大きくすることができる。
【００８５】
特に、例えば自然対流冷却に起因して冷却空気流が比較的弱いシステムに係る実施形態においては、冷却空気が網目状の凝縮器内の空間を通って凝縮器に入ることを凝縮器が阻止するかあるいは塞ぎ得るかもしれないので、凝縮器における圧力降下が小さいことが極めて重要である。冷却空気流が強制対流によって形成されるシステムにおいても、凝縮器における圧力降下が小さいことは、やはり非常に重要である。理由は、圧力降下が小さくなるほど、十分な空気流を生み出すためのファンを弱くできることにある。ファンをより弱くすると、一般的に寸法に関してファンが小さくなるとともに、ファンが安価となる。したがって、より小さいファンは、コンパクトなシステムに貢献する。さらには、より小さいファンは、より大きいファンに比べ、使用時にエネルギーをあまり消費せず、騒音も小さいために有利である。
【００８６】
本発明の他の側面によれば、少なくとも１つの電気および／または電子熱源から熱を除去するための熱サイフォン冷却器がモジュール内に設けられてもよく、熱サイフォン冷却器は、凝縮器と、凝縮器の第２の導管と流体的に接続される少なくとも１つの第１の導管を有する蒸発器とを備え、凝縮器は、第１の主法線方向に対して平面形状の第１の面を備え、蒸発器は、第２の主法線方向に対して少なくとも１つの熱源を熱的に接続するための平面形状の第２の面を備える。蒸発器は、凝縮器をオフセットするように平行に延びる第１の位置と、第１の主法線方向および第２の主法線方向の間が３０°より大きくかつ１５０°未満の角度となるように傾斜軸に関して凝縮器に対し傾いた第２の位置とのうちの少なくとも１つに配置される。
【００８７】
角度は、９０°の角度、基本的に９０°の角度、鋭角、鈍角、さらには８５°〜９５°、６０°〜１２０°、４５°〜１３５°、６０°〜９０°、９０°〜１２０°、４５°〜９０°、９０°〜１３５°、０°〜４５°，１３５°より大きい値から１８０°未満の値、の角度範囲によって構成されるグループから選択され得る。凝縮器の第２の導管は、熱交換器の作動状態において冷媒の動きが重力によって与えられるように形成される。
【００８８】
本発明の他の側面によれば、凝縮器の第１の面は、熱サイフォン冷却器の水平方向および垂直方向によって定義される第１の平面に配置され、水平方向は熱サイフォン冷却器の横方向に対する横断線であり、かつ垂直方向に対する横断線である。蒸発器の第２の位置は、上記角度にて水平方向に関して傾けられる。
【００８９】
本発明の他の側面によれば、凝縮器の第１の面は、熱サイフォン冷却器の水平方向および垂直方向によって定義される第１の平面に配置され、水平方向は、熱サイフォン冷却器の垂直方向に対する横断線であり、かつ垂直方向に対する横断線である。第２の位置において、蒸発器は、上記角度にて垂直方向に関して傾けられる。
【００９０】
もし、全寸法に関するモジュール／電力モジュールのサイズが一方向に限られているが、蒸発器および／または凝縮器の熱容量がここに開示された１つの基本的な蒸発器および／または凝縮器の実現可能な最大熱伝達率を超え得る熱伝達率を必要とするならば、蒸発器および／または凝縮器を１つより多くの第１の導管の第１のセットあるいは第２の導管の第２のセットをそれぞれ備えるように設計し、前記セットが例えばＥＰ２２４６６５４Ａ１に開示されたように搭載される必要がある。
【００９１】
本発明のこれらおよび他の側面は、以下に記載された実施形態を参照して説明され、明瞭になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
発明の要旨は、添付図面に表された代表的な実施形態を参照しながら、以下の本文においてより詳細に説明される。
【図１】図１は、２つのスイッチと１つのコンデンサを備えるモジュールを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るキャビネットを備える電気および／または電子システムの断面の正面図を概略的に示す。
【図３】図３は、図２の電気および／または電子システムの断面の側面図を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムのモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子機器の他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子機器の他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子機器の他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視側面図を概略的に示す。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図１２】図１２は、図１１の熱サイフォン冷却器の斜視背面図を概略的に示す。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器の断面の側面図を概略的に示す。
【図１５】図１５は、本発明の他の実施形態に係る２つの熱サイフォン冷却器を備える他の熱サイフォン冷却器の斜視側面図を概略的に示す。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態に係る電気および／または電子システムのモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図１７】図１７は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムの他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図１８】図１８は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムのモジュールの一部の斜視正面図を概略的に示す。
【図１９】図１９は、図１８の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図２０】図２０は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムのモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態に係るモジュールブロックの斜視正面図を概略的に示す。
【図２２】図２２は、図２１のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２３】図２３は、図２１および図２２のモジュールブロックの断面の背面図を概略的に示す。
【図２４】図２４は、図２１、図２２および図２３のモジュールブロックの斜視背面図を概略的に示す。
【図２５】図２５は、本発明の他の実施形態に係るモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２６】図２６は、本発明の他の実施形態に係る他のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２７】図２７は、本発明の他の実施形態に係る他のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２８】図２８は、本発明の他の実施形態に係る他のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【００９３】
各図で使用される参照符号およびそれらの意味は、参照符号のリストとして要約形式で記載されている。
【００９４】
原則として、同一の部分には同一の参照符号が付されている。
【００９５】
［好適な実施形態の詳細な説明］
図１は、２つのスイッチ２０２および一つのコンデンサ２０４を備えるモジュール１０２を概略的に示す。モジュール１０２は、モジュラーマルチレベル変換器（modular multi-level converter：MMLC）あるいはモジュラー２レベル変換器（modular two-level converter：M2LC）とすることができ、スイッチ２０２はIGBTモジュールとすることができる。モジュール１０２は、引き出しのようなラックやキャビネットに挿入され得る箱型の要素であってもよい。キャビネット内において、多数のモジュールが行および列に配置されてもよい。
【００９６】
図２は、冷却空気の流れを受け取るための第１の開口部（５０２，図示されず，図３参照）と、キャビネット４００の作動状態においてその後の冷却空気を放出する第２の開口部（５２０，図示されず，図３参照）とを有するキャビネットハウジング４０６を含むキャビネット４００を備える電気および／または電子システム２００を概略的に示す。少なくとも２つのモジュール１０２は、各モジュール１０２が入口と出口を備えるガイド機構（６１５，図示されず，図４，図７参照）を含む。少なくとも２つのモジュール１０２は、前記キャビネットハウジング４０６の第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分が、各モジュール１０２のガイド機構に案内されて入口を介して出口に向けて各モジュール１０２に流れ込み、その後にキャビネット４００の作動状態においてキャビネットハウジング４０６の第２の開口部に流れることが可能となるように、キャビネットハウジング４０６内に配置される。前記少なくとも２つのモジュール１０２のうちの少なくとも２つは、各モジュール１０２の作動状態において各モジュール１０２の少なくとも１つの電気および／または電子部品（２０２，図１参照，６１０，図４，７および１６参照）によって生成される第１の熱負荷を受け取るための蒸発器をそれぞれ備える熱サイフォン冷却器（６００，図示されず，例えば図４，図１６参照）を含み、熱サイフォン冷却器はキャビネット４００の作動状態において前記冷却空気に前記第１の熱負荷の大部分を伝達するための凝縮器を備える。
【００９７】
各モジュール１０２は、垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される平面に配置され、垂直方向６３４は水平方向６３２に対する横断線である。冷却空気は、キャビネットの作動状態において上記平面を横断する方向に流れる。少なくとも２つのモジュール１０２は、キャビネット４００の垂直方向６３４に沿って互いに近接して配置され、冷却空気はキャビネット４００の作動状態においてキャビネット４００の垂直方向６３４を横断する方向に流れる。少なくとも２つのモジュール１０２は、キャビネット４００の水平方向６３２に互いに並んで配置され、垂直方向６３４は水平方向６３２に対する横断線である。冷却空気は、キャビネットの作動状態においてキャビネット４００の垂直方向６３２を横断する方向に流れる。
【００９８】
少なくとも２つのモジュール１０２は、キャビネット４００の横方向６３０に沿って互いに並んで配置されてもよく、横方向６３０は垂直方向６３４および水平方向６３２に対する横断線である。冷却空気は、そのときキャビネット４００の作動状態においてキャビネット４００の横方向６３０を横断する方向に流れることができる。
【００９９】
少なくとも２つのモジュール１０２は、少なくとも１つのモジュール行と、少なくとも１つのモジュール列とを有するマトリクス型でキャビネットハウジング４０６内に配置される。マトリクスは、キャビネット４００の水平方向６３２に延びる少なくとも１つのモジュール行と、キャビネット４００の垂直方向６３４に延びる少なくとも１つのモジュール列とを有する矩形マトリクスである。
【０１００】
少なくとも１つのモジュールブロック４０２は、少なくとも２つのモジュール１０２のうちの少なくとも２つのモジュール１０２と、モジュールブロック容器７１５とを備える。少なくとも２つのモジュール１０２は、電気モジュールブロックコネクタの数がモジュールブロック４０２の内側のモジュール１０２の数と無関係に一定となり得るように、モジュールブロック４０２の外側あるいは内側からコネクタ（１４０２，図示されず，図２４参照）を介して電気的に接続可能である。それぞれのモジュール１０２の入口に冷却空気を案内するためのモジュールブロック容器７１５は、冷却空気の流れを受け取るための第１のポート（５０８，図示されず，図２５〜図２８参照）を備える。モジュールブロック容器７１５は、キャビネット４００の作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２のポート（５０６，図示されず，図２５〜図２８参照）を備える。モジュールブロック容器７１５は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック左面７２５およびモジュールブロック右面７２３と、同様に水平方向６３２に延びるモジュールブロック底面７１８およびモジュールブロック上面とを備える。
【０１０１】
図２における各モジュールブロック４０２は、水平方向６３２に沿って並んで配置された４つのモジュール１０２を備える。モジュールブロック４０２は、少なくとも１つのモジュールブロック行と少なくとも１つのモジュールブロック列とを含むマトリクス型でキャビネット４０６内に配置され、マトリクスはキャビネット４００の水平方向６３２に延びる少なくとも１つのモジュールブロック行と、キャビネット４００の垂直方向６３４に延びる少なくとも１つのモジュールブロック列とを有する矩形マトリクスである。
【０１０２】
特に、モジュールブロック４０２は、６つのモジュール行と３つのモジュール列とを有するマトリクスにて配置されている。モジュールブロック４０２は、横方向６３０にも沿って並んで配置されてもよい。
【０１０３】
キャビネットハウジング４０６は、垂直方向６３４に延びるキャビネット左面４０９およびキャビネット右面４１１を備え、さらに水平方向６３２に延びるキャビネット底面４１０およびキャビネット上面４０８を備える。キャビネット４００は、キャビネット上面４０８に配置された第３のファン４０４をさらに備え（例えば、図３参照）、それはキャビネット４００の第１の開口部の近傍にあってもよい。
【０１０４】
図３は、図２の電気および／または電子システム２００の断面の側面図を概略的に示す。キャビネット４００の第１の開口部５０２は、垂直方向６３４に延びるキャビネット前面４１３に配置され、キャビネットハウジング４０６の第２の開口部５２０は、キャビネット上面４０８に配置される。キャビネット背面４１２は、垂直方向６３４に延び、本発明の一側面によれば、第２の開口部５２０はキャビネット背面４１２にも配置されてもよい。第３のファン４０４は、第２の開口部５２０の上方に配置される。冷却空気は、キャビネット４００の作動状態において、第１の開口部５０２を通って流れ方向５１０に流れ、そこから冷却空気の大部分はモジュールブロック容器７１５の第１の部分５０８を通るとともにモジュールブロック容器７１５に案内されて各モジュール１０２の入口に流れることが可能であり、そこからモジュールブロック容器７１５の第２のポート５０６を通って放出される。放出された冷却空気は、キャビネットの第２の開口部５２０に向けて、キャビネットチャネル５１２を通って放出流れ方向５１１に進み、第３のファン４０４に吸引されて第３の開口部５０４を通って外気５４０に運ばれ、冷却空気は基本的に横方向６３０に向く外気流れ方向５１４に放出される。また、第１の開口部５０２からの冷却空気をモジュールブロック４０６に通し、前記冷却空気の大部分を各モジュール１０２を通して第２の開口部５２０に送ることを可能とする第３のファン４０４が、第１の開口部５０２あるいは第１の開口部５０２および第２の開口部５２０の双方に配置されてもよい。第１のポート５０８は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック前面５３５に配置され、第２のポート５０６は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック背面５３６に配置される。
【０１０５】
図４は、冷却空気あるいは他の熱キャリアを、入口６１４を介してモジュール１０２に入り、ガイド機構６１５に案内されて出口６１６に向けて各モジュール１０２を通る流れ方向５１０に流れることを可能とする、入口６１４と出口を有するガイド機構６１５を備えるモジュール１０２を示す。放出された冷却空気は、その後、図２および図３に示されたキャビネットの作動状態において、キャビネットハウジングの第２の開口部に向けた放出流れ方向５１１に流れることができる。ガイド機構６１５は、ガイド部分６１９を備え、ガイド部分６１９は、IGBTのような電気および／または電子部品６１０に接続線６２１を介して複数の電気コンデンサ６１２のそれぞれを接続する電気バス・バー（electrical bus bar）とすることができる。コンデンサ６１２のそれぞれは底面６１１および上面６１３を備える円筒形の本体６０９を有し、前記円筒形の本体６０９はモジュール１０２の垂直方向６３４に底面６１１から上面６１３へと延び、垂直方向６３４はモジュール１０２の横方向６３０および水平方向６３２に対する横断線であり、ガイド部分６１９は横方向６３０に延びる。コンデンサ本体６０９は、円筒形状ではない長尺のコンデンサ本体であってもよい。
【０１０６】
電気および／または電子部品６１０は、例えば螺子のような取付装置６０８によって熱サイフォン冷却器６００の蒸発器６０４に取り付けられる。熱サイフォン冷却器６００は、凝縮器６０２をさらに備える。熱サイフォン冷却器６００は、モジュール１０２の作動状態において、電気および／または電子部品６１０から熱を取り除く。蒸発器６０４は、各モジュール１０２の作動状態において各モジュール１０２の電気および／または電子部品６１０によって生成された第１の熱負荷を受け、凝縮器６０２は、キャビネットおよびモジュール１０２の作動状態において流れ方向５１０に流れる冷却空気に前記第１の熱負荷の大部分を伝達する。凝縮器６０２は、平面形状の第１の面６０１を第１の主法線方向６０３に備え、蒸発器は少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０を熱的に接続するための平面形状の第２の面６０６を第２の主法線方向６０５に備える。蒸発器６０４は、傾斜軸６２２に関し、凝縮器に対して１８０°の角度６２０に傾けて配置される。第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度は０°であり、主法線方向６０３，６０５は横方向６３０において互いに平行に延びる。
【０１０７】
少なくとも１つの電気コンデンサ６１２は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０と電気的に接続され、少なくとも１つの電気コンデンサ６１２によって生成可能な第２の熱負荷の大部分は、キャビネットおよびモジュール１０２の作動状態において出口６１６を通る冷却空気によって除去可能である。ガイド機構６１５は、垂直方向６３４に延び、出口６１６と入口６１４とを有するモジュール背面６３６とモジュール前面６３５とをさらに備える。ガイド機構６１５は、横方向６３０に延びるモジュール底面６１８とモジュール上面６１７とをさらに備える。コンデンサ６１２は、互いに平行に配置され、さらにモジュール１０２の上部において入口６１４および出口６１６と平行な垂直方向６３４に延びる凝縮器６０２と平行に配置されているので、流れ方向５１０に流れる流入冷却空気流はコンデンサ６１２を通過し、その後に蒸発器６０４によって逸らされることなく、横方向６３０に凝縮器６０２を通って出口６１６に流れる。蒸発器６０４および電気および／または電子部品６１０は、垂直方向６３４にも延び、モジュール１０２の底部において凝縮器６０２およびコンデンサ６１２の下方に配置されているので、コンデンサ６１２に占有されないモジュール空間６７０が存在する。
【０１０８】
図５は、図４に示したモジュールと同様の部品を備えるモジュール１０２の断面図を概略的に示しており、蒸発器６０４が凝縮器６０２に対して傾けられ、凝縮器６０２が入口６１４と出口６１６との間に配置されることによって、キャビネットおよびモジュール１０２ぞれぞれの作動状態において冷却空気の大部分が凝縮器６０２の平面形状の第１の面６０１を横断する流れ方向５１０に流れて凝縮器６０２を通り、モジュール１０２の作動状態にて少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０によって生成される第１の熱負荷の大部分が冷却空気に移動する。蒸発器６０４は、横方向６３０に延びる平面形状の第２の面６０６を備え、横方向６３０は、モジュール１０２の垂直方向６３４および水平方向６３２に対する横断線である。コンデンサ６１２および凝縮器６０２の平面形状の第１の面６０１は、平行に配置されるとともに、水平方向６３２に延びる。同様に、入口６１４および出口６１６は、水平方向６３２に延びる。モジュール１０２のガイド機構６１５は、モジュール左面６２５およびモジュール右面６２３を備える。
【０１０９】
蒸発器６０４は、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度６２０を約９０°にして、凝縮器６０２に対して傾けて配置される。蒸発器６０４は、傾斜軸６２２に関する角度６２０にて、垂直方向６３４に関して曲げられるか或いは傾けられている。凝縮器６０２の第１の面６０１は、熱サイフォン冷却器６００の垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される第１の平面に配置され、水平方向６３２は、モジュール１０２および熱サイフォン冷却器６００それぞれの横方向６３０に対する横断線であるとともに、垂直方向６３０に対する横断線である。
【０１１０】
角度６２０は、３０°よりも大きく、かつ１５０°よりも小さい角度にすることができる。角度６２０は、９０°の角度、鋭角、鈍角、さらには８５°〜９５°、６０°〜１２０°、４５°〜１３５°、６０°〜９０°、９０°〜１２０°、４５°〜９０°、９０°〜１３５°、０°〜４５°，１３５°より大きい値から１８０°未満の値、の角度範囲によって構成されるグループから選択されてもよい。凝縮器６０２から蒸発器６０４の間の冷媒の動きは、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において重力により与えられる。ガイド部分６１９は、横方向６３０に延び、コンデンサを電気および／または電子部品６１０に電気的に接続する。
【０１１１】
モジュール１０２の作動状態において冷却空気の流れを受け取るための入口６１４およびその後に冷却空気を放出するための出口６１６を有し、モジュール１０２の作動状態において冷却空気を、入口６１４を通り、そこからモジュール１０２へ、その後に出口６１６を通るように案内するためのガイド機構６１５を、モジュール１０２は備える。熱サイフォン冷却器６００は、モジュール１０２の作動状態においてモジュール１０２の少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０が生成する第１の熱負荷を受け取るための蒸発器６０４を備える。熱サイフォン冷却器６００は、モジュール１０２の作動状態において、前記第１の熱負荷の大部分を前記冷却空気に伝達するための凝縮器６０２を備える。冷却空気の空気流に晒される広い断面積は、このようなモジュール１０２を備えることによって達成され得る。本発明のさらなる実施形態によれば、蒸発器６０４は、凝縮器６０２をオフセットする位置に配置されてもよい。少なくとも１つの電気コンデンサ６１２は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０に電気的に接続され、少なくとも１つの電気コンデンサ６１２によって生成される第２の熱負荷の大部分は、モジュール１０２の作動状態において出口６１６を通る冷却空気により除去される。
【０１１２】
図６は、図４のモジュールと同様のモジュール１０２の断面図を概略的に示しており、複数のコンデンサ６１２が図４のモジュール空間６７０に配置され、入口６１４が垂直方向において基本的にモジュール前面６３５の全体に亘って広がることにより、冷却空気が凝縮器６０２に隣り合うモジュール上方領域に存在する各コンデンサ６１２を通って横方向６３０における流れ方向５１０に流れるとともに、モジュール１０２の下方領域において蒸発器６０４に隣り合う各コンデンサ６１２を通って流れ、この流れを蒸発器６０４が阻むことにより凝縮器６０２における湾曲流れ方向５１３となり、全ての冷却空気が凝縮器６０２および出口６１６を通って出る点で相違する。これは、時として凝縮器６０２に高い圧力降下と速い空気速度とをもたらす。
【０１１３】
図７は、図６と同様のコンデンサ６１２の配置を有するモジュール１０２を概略的に示し、蒸発器６０４が凝縮器６０２に対して傾けられ、凝縮器６０２が入口６１４と出口との間に配置されることにより、キャビネットの作動状態において前記冷却空気の大部分が凝縮器６０２の平面形状の第１の面６０１を横断する流れ方向５１０に流れ、モジュール１０２の作動状態において電気および／または電子部品６１０によって生成される第１の熱負荷の大部分を冷却空気に伝達する。蒸発器６０４の傾斜は、図５に示された傾斜と同様であるが、蒸発器６０４が垂直方向６３２に関して曲げられるか或いは傾けられている点で相違する。電気コンデンサ６１２は、モジュール１０２の上方部分と下方部分とに配置され、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０とガイド部分６１９を介して電気的に接続される。コンデンサ６１２によって生成可能な第２の熱負荷の大部分は、モジュール１０２およびキャビネットそれぞれの作動状態において、出口６１６を介して流れ方向５１０に流れる冷却空気によって除去可能である。凝縮器６０２の第１の面６０１は、熱サイフォン冷却器６００の垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される第１の平面に配置される。水平方向６３２は、熱サイフォン冷却器６００あるいはモジュール１０２の横方向６３０に対する横断線であるとともに、垂直方向６３４に対する横断線である。蒸発器６０４は、凝縮器６０２に対して、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間が約９０°の角度６２０となるように、ほぼ水平方向６３２に傾けられている。凝縮器に生じる冷却空気の高い圧力下降が除去され得るように、蒸発器６０４を９０°に傾けることによってモジュール１０２が空気流を阻止する断面積を減らすことにより、さらに、高いコンパクト性を備えることにより、そのようなモジュール１０２は、コンデンサ６１２および電気および／または電子部品６１０の効率的な冷却を可能にすることができる。冷却空気は、凝縮器６０２において最小減の圧力降下しか生じずに、流れ方向５１０に流れるとともに、微小湾曲流れ方向５１５に流れる。
【０１１４】
図８は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０およびコンデンサから熱を取り除くための図７に係る熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示す。熱サイフォン冷却器６００は、凝縮器６０２と、凝縮器６０２の複数の第２の導管９０２と流体的に接続された複数の第１の導管９１２を有する蒸発器６０４とを備える。複数の第１の導管９１２は、熱伝達要素９００と機械的に接続されるとともに、熱的に接触する。これは、第１の導管９１２が延びる垂直方向から見たときに櫛型断面を熱伝達要素９００が有することにより達成される。櫛型断面は、第１の導管９１２それぞれの部分を受けるために設けられた複数の溝によって、伝達要素９００上に与えられる。蒸発器６０４は、凝縮器６０２をオフセットする第１の位置に配置されると同時に、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度６２０が９０°となるように凝縮器６０２に対して傾く第２の位置に配置される。熱サイフォン冷却器６００は、蒸発器６０４から凝縮器６０２に熱を伝達するための冷媒を備える。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続される。第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続され、前記第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第１の多岐管９０４に送るために、第４の多岐管９０８を介して第１の多岐管９０４と流体的に接続される。第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続され、前記第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を第２の多岐管９１４に送るために第６の多岐管９１０を介して第２の多岐管９１４と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第３の多岐管９１６および第２の多岐管９１４の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管９０２を通って、第３の多岐管９１６および第２の多岐管９１４へと重力によって移動することが可能となる。
【０１１５】
充填多岐管９１８は、熱サイフォン冷却器６００に冷媒を送るための第１の多岐管９０４に設けられる。凝縮器６０２は、第１の導管９１２の間に配置された冷却フィン９２２を備える。第１の多岐管９０４、第５の多岐管９０６、および、第１の導管９１２は、基本的に水平方向６３２に延びる。第４の多岐管９０８、第６の多岐管９１０、充填多岐管９１８、および、第２の導管９０２は、基本的に垂直方向６３４に延びる。第２の多岐管９１４および第３の多岐管９１６は、基本的に横方向６３０に延びる。
【０１１６】
図８に示されたものと比較される熱サイフォン熱交換器６００の他の実施形態において、凝縮器の方向が横軸６３０周りの方向に回転されることにより、第２の導管９０２が傾斜軸６２２と平行に延びることが考えられる。
【０１１７】
図９は、垂直方向６３４に延びる凝縮器６０２と横方向６３０に延びる蒸発器６０４とを有することにより、蒸発器６０４が約９０°の角度６２０で水平方向６３２に関して傾いた他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。一つの電気または電子部品６１０が、取付装置６０８により蒸発器６０４の第２の面６０６に取り付けられる。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために、第３の多岐管９１６を介して蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために、第１の導管９１２の少なくとも１つの復水チャネル９１３と、第３の多岐管９１６とを介して、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第２の多岐管９１４の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管９０２を通って、第２の多岐管９１４へと重力によって移動することが可能となる。第１の多岐管９０４は、第３の多岐管９１６の上方に配置される。第１の多岐管９０４、第２の多岐管９１４、および、第３の多岐管９１６は、水平方向６３２に延びるとともに、基本的に互いに平行に配置される。
【０１１８】
図１０は、図９の熱サイフォン冷却器９００と同様の他の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示し、第３の多岐管９１６の近傍に配置された付加的な第５の多岐管９０６が存在し、第３の多岐管９１６が熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続され、第３の多岐管９１６が熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第１の多岐管９０４に送るために第１の多岐管９０４と流体的に接続されている点で相違する。第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために、凝縮器６０２の第２の多岐管９０２と流体的に接続され、前記第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮された冷媒を第２の多岐管９１４に送るために、少なくとも１つの復水チャネル９１３を介して第２の多岐管９１４と流体的に接続される。
【０１１９】
図１１は、冷却器６００が隣り合わせて配置された２つの蒸発器６０４および２つの凝縮器６０２を備えている点、換言すれば２つの熱サイフォン冷却器が互いの上に配置されている点において、図９の熱サイフォン冷却器６００と相違する他の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示す。一方の蒸発器６０４は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０から第１の熱負荷を受け、この蒸発器６０４の下方に配置された他方の蒸発器６０４は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０が取り付けられるとともに熱的に接続された蒸発器６０４を介してその第１の熱負荷の一部を受ける。第７の多岐管９１５は、図９の第２の多岐管９１４と同様に作用する他方の凝縮器および他方の蒸発器に設けられ、第８の多岐管９０３は、図９の第１の多岐管９０４と同様に作用する他方の凝縮器および他方の蒸発器に設けられる。第５の多岐管９０６は、図９の第３の多岐管９１６と同様に作用する他方の凝縮器および他方の蒸発器に設けられる。全ての多岐管は、基本的に水平方向９３２に延びる。
【０１２０】
図１２は、図１１の熱サイフォン冷却器６００の斜視背面図を概略的に示す。
【０１２１】
図１３は、他の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示し、蒸発器６０４が凝縮器６０２をオフセットし、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度６２０が約９０°となるように水平方向６３２に関して凝縮器６０２に対し傾いて配置されている。熱サイフォン冷却器６００は、図８の熱サイフォン冷却器６００と同様の構成要素を有するとともに同様の方法で作用し、第１の導管９１２が基本的に横方向６３０に延びる点、第２の多岐管９１４、第３の多岐管９１６、および第５の多岐管９０６が基本的に水平方向６３２に延びる点、および、第６の多岐管９１０が基本的に横方向６３０と垂直方向６３４とで定義される平面において延び、蒸発器６０４から蒸発器６０４の上方に配置された凝縮器６０２へと傾いている点で相違する。
【０１２２】
図１３に示されたものと比較される熱サイフォン熱交換器６００の他の実施形態において、蒸発器６０４の方向が垂直軸６３４周りの方向に回転されることにより、第１の導管９１２が横方向６３０に延びることが考えられる。
【０１２３】
図１４は、以下に記載された点で相違する、図９に示された熱サイフォン冷却器６００と同様の他の熱サイフォン冷却器６００の断面の側面図を概略的に示す。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために、傾けられた蒸気チャネル９０５を介して蒸発器６０４の第１の導管と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、傾けられた復水チャネル９０７とし得る凝縮器の第２の導管と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために、傾斜された復水チャネル９０７とし得る凝縮器の第２の導管と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、蒸発器６０４の第１の導管と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第２の多岐管９１４の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管を通って第２の多岐管９１４へと重力により移動することが可能となる。第１の多岐管９０４および第２の多岐管９１４は水平方向６３２に延び、蒸発器６０４は横方向６３０に延び、凝縮器６０２は垂直方向６３４に延びる。
【０１２４】
図１５は、図９の熱サイフォン冷却器を２つ備え、それらが復水収集多岐管９１７（図９の第２の多岐管９１４）の形で第２の多岐管を共有し、互いに反対に互いに向かい合って凝縮器６０２，１６０２が垂直方向６３４に延びるとともに蒸発器６０４，１６０４が横方向６３０に延びることにより、互いに取り付けられた熱サイフォン冷却器６００を概略的に示す。蒸発器６０４および凝縮器６０２は、図９の蒸発器６０４および凝縮器６０２に準じて作用する。当該他方の蒸発器１６０４および当該他方の凝縮器１６０２は、同様に作用する。冷媒は、当該他方の蒸発器１６０４から当該他方の凝縮器１６０２に熱を伝達しており、その熱は電気および／または電子部品６１０によって生成可能な第１の熱負荷であってもよい。第８の多岐管１００４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を当該他方の凝縮器１６０２に送るために、当該他方の凝縮器１６０２の少なくとも１つの第４の導管１００２と流体的に接続される。復水収集多岐管９１７は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を当該他方の蒸発器１６０４に戻すために、当該他方の蒸発器１６０４の第３の導管１０１２と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を当該他方の蒸発器１６０４から収集するために、当該他方の蒸発器１６０４の第３の導管１０１２と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第７の多岐管９０４に送るために、第７の多岐管１００４と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を当該他方の凝縮器１６０２から収集するために、当該他方の凝縮器１６０２の第４の導管１００２と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を復水収集多岐管９１７に送るために、復水収集多岐管９１７と流体的に接続される。第８の多岐管９０４は、第１３の多岐管１０１６および復水収集多岐管９１７の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、当該他方の凝縮器１６０２の第４の導管１００２を通って第１３の多岐管１０１６および復水収集多岐管９１７へと重力により移動することが可能となる。当該他方の凝縮器１６０２は、凝縮器６０２の第１の面６０１と同様に、当該他方の凝縮器１６０２の第４の導管１００２の間に配置された他の冷却フィン１０２２を有する第５の面１６０１を備える。当該他方の蒸発器１６０４は、蒸発器６０４の第２の面６０６と同様の第６の面１６０６を備える。
【０１２５】
図６は、コンデンサ６１２あるいはコンデンサ本体が水平方向６３２ではなくモジュール１０２の垂直方向６３４に延びる点において図５のモジュール１０２と相違するモジュール１０２を概略的に示す。電気コンデンサ６１２は、入口６１４と、コンデンサ６０２の平面形状の第１の面６０１と、蒸発器６０４の平面形状の第２の面６０６との間に配置される。
【０１２６】
図１７は、第１のコンデンサ６８２が設けられ、それらが少なくとも部分的に入口６１４と凝縮器６０２との間に配置され、第２のコンデンサ６８４が少なくとも部分的に凝縮器６０２と出口６１６との間に配置されている点で図１６のモジュールと相違するモジュール１０２を概略的に示す。
【０１２７】
図１８は、図５のモジュールの斜視正面図を概略的に示し、コンデンサが水平方向６３２に延びるとともに、例えばコンデンサを少なくとも１つの電気および／または電子部品と電気的に接続するためのバス・バーであるガイド部分６１９に取り付けられている。蒸発器６０４は、垂直方向６３４に延びるとともに、第１の主法線方向と第２の主法線方向との間で凝縮器６０２に対し９０°の角度で垂直方向６３４に傾けられている。凝縮器６０２の第１の面は、熱サイフォン冷却器の垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される第１の平面に配置され、水平方向６３２は垂直方向６３４に対する横断線であるとともに、熱サイフォン冷却器の横方向６３０に対する横断線である。蒸発器６０４の第２の面は、垂直方向６３４と横方向６３０とで定義される平面に配置される。
【０１２８】
モジュール１０２は、例えば電力変換器のような上位の構成要素へのモジュール１０２の挿入や交換を容易にするための第１のガイド手段１３２０を有する。その目的のために、電力変換器キャビネットのような前記上位の構成要素は、第１のガイド手段１３２０と協働するための第２のガイド手段１３２１を備え、それによりモジュール１０２は引き出しのような方法で前述の電力変換器キャビネットに挿入可能かつ配置可能である（例えば、図２に示されたキャビネット４００を参照）。モジュール１０２の基本的な実施形態において、第１のガイド手段１３２０は、モジュール１０２を通る冷却媒体を案内するために設けられたガイド部分６１９の横端によって形成される。キャビネット４００の基本的な実施形態において、第２のガイド手段１３２１は、キャビネット４００の板金構造におけるスロットによって形成され、前記スロットは、ガイド部分６１９の第１のガイド手段１３２０を確実に挿入および配置するための十分な空間を与えるように寸法が決められている。しかしながら、必要であれば、操作を改善するとともに摩擦を減らすために、ローラーなどを備えるガイドシステムを採用してもよい。
【０１２９】
図１９は、図１８の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示す。冷媒を熱サイフォン冷却器６００に充填するための充填多岐管９１８は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続された第１の多岐管９０４に設けられる。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、第１の導管（９１２，図示されず）と流体的に接続される。第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を蒸発器６０４から収集するために、蒸発器６０４の第１の導管と流体的に接続される。第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第１の多岐管９０４に送るために、第４の多岐管９０８を介して、第１の多岐管９０４と流体的に接続される。
【０１３０】
第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を凝縮器６０２から収集するために凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続され、前記第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を第２の多岐管９１４に送るために第２の多岐管９１４と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第５の多岐管９０６および第２の多岐管９１４の上方に設けられているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管９０２を通って第５の多岐管９０６および第２の多岐管９１４へと重力により移動することが可能となる。第６の多岐管９１０は、第２の多岐管９１４を第５の多岐管９０６と流体的に接続するために設けられる。第１の導管、第４の多岐管９０８、および第６の多岐管９１０は基本的に垂直方向９３４に延び、第２の多岐管９１４および第３の多岐管９１６は基本的に横方向６３０に延び、第１の多岐管９０４および第５の多岐管９０６は基本的に水平方向６３２に延びる。
【０１３１】
もし図１９における凝縮器６０２の熱容量がごく限られているならば、ユーザはいくつかの追加的な第２の導管９０２によって水平方向６３２に凝縮器を拡張する選択をしてもよい。
【０１３２】
図１９に関して説明されるとともに示されたものと同様の他の代替的な実施形態においては、中間の第４の多岐管９０８が除外され得るように、第１の多岐管９０４が第３の多岐管９１６に直接接続される。実施形態によっては、第２の多岐管９１４が第５の多岐管９０６に直接接続可能であることにより、中間の第６の多岐管９１０が除外され得る。さらにより簡素化した実施形態においては、第１の多岐管９０４と第３の多岐管９１６が１つの管を曲げて形成される。同様に、第２の導管９１４と第５の導管９０６も他の管を曲げることで形成される。そのような実施形態において、熱サイフォンの最大寸法は、多岐管９０４，９１６，９１４，９０６に用いる管の最小曲げ半径に依存する。
【０１３３】
図２０は、図１６に係る熱サイフォン冷却器６００を概略的に示し、高い冷却の必要性に対応すべく、凝縮器６０２がモジュール１０２の高さの増大を伴って水平方向６３２に拡張され（水平矢印１２０３にて示される）、蒸発器６０４が横方向６３０にモジュール１０２の現在の寸法内でその長さを拡張される（横矢印１２０６にて示される）ことが破線にて付加的に示され、この場合においては、追加の電気コンデンサ６１２のために追加のモジュール凝縮器長さが用いられるとともに必要とされ得る。モジュールの基本的な設計、深さおよび長さは、同様のものであってよい。したがって、モジュール１０２のパワースケーリングは、モジュール１０２のモジュール特性や基本的な設計を変えることなく達成され得る。
【０１３４】
図２１は、図２および図３に示されたモジュールブロック４０２の斜視正面図を概略的に示す。熱サイフォン冷却器６００は、モジュールブロック４０２の垂直方向６３４に延びる凝縮器６０２および蒸発器６０４を備えて設けられる。いくつかの電気または電子部品６１０，６０７が蒸発器６０４に取り付けられる。複数の電気および電子部品６１０は、複数の電気コンデンサ６１２と向かい合う蒸発器６０４の平面形状の第１の面６０６と熱的に接続される。少なくとも１つのさらなる電気および／または電子部品６０７は、蒸発器６０４の平面形状の第２の面６０６の反対側にある、蒸発器６０４の平面形状の第３の面（６７７，図示されず，例えば図２２参照）と熱的に接続される。各コンデンサ６１２は、水平方向６３２においてコンデンサ本体６０９の底面６１１から上面６１３に延びる細長いコンデンサ本体６０９を有する。
【０１３５】
第１のコンデンサ部分１３１０は、垂直方向６３４および横方向６３０に延びる第１のガイド部分１３１１を備えて設けられ、水平方向６３２に延びる複数のコンデンサ６１２は、第１のガイド部分１３１１に取り付けられる。第２のコンデンサ部分１３０８は、第２のガイド部分１３０９を備えて設けられ、コンデンサは、第１のコンデンサ部分１３１０と同様に配置される。第２のコンデンサ部分１３０８は、水平方向６３２において第２のコンデンサ部分１３１０の隣に配置される。第１のコンデンサ部分１３１０と同様に、第３のガイド部分１３０７を備える第３のコンデンサ部分１３０６と、第４のガイド部分１３０５を備える第４のコンデンサ部分１３０４とは、水平方向６３２において第２のコンデンサ部分１３０８の隣に配置されて設けられる。ガイド部分１３１１，１３０９，１３０７，および１３０５は、電気および／または電子部品６１０，６７７とコンデンサを電気的に接続するために設けられてもよい。冷却空気は、横方向６３０と平行な流れ方向に流れ、先ずコンデンサ６１２を通り、その後に凝縮器６０２を通る。各コンデンサ部分１３１０，１３０８，１３０６，１３０４は、例えば図２に示された１つのモジュール１０２に相当してもよく、その場合において熱サイフォン冷却器６００は、コンデンサ部分あるいはモジュールによって共有される。基板１３０２は、コネクタ（１４０２，図示されず，図２２〜２４参照）と同じく熱サイフォン冷却器６００およびガイド部分１３１１，１３０９，１３０７，１３０５を取り付けるために設けられる。モジュールブロック４０２は、２つのモジュール列を有するモジュールブロック４０２の標準寸法容器統合（standard dimensioned container integration）を考慮に入れたフルブリッジ構造であってもよい。上述のコンデンサ部分は、コンデンサブロックであってもよい。
【０１３６】
モジュールブロック４０２は、例えば電力変換器のような上位の構成要素へのモジュールブロック４０２の挿入や交換を容易にするための第１のガイド手段１３２０を有する。その目的のために、電力変換器キャビネットのような前記上位の構成要素は、第１のガイド手段１３２０と協働するための第２のガイド手段１３２１を備え、それによりモジュールブロック４０２は引き出しのような方法で前述の電力変換器キャビネットに挿入可能かつ配置可能である（例えば、図２に示されたキャビネット４００を参照）。モジュールブロック４０２の基本的な実施形態において、第１のガイド手段１３２０は、モジュールブロック４０２を通る冷媒の案内を補助するために設けられた基板１３０２の横端によって形成される。キャビネット４００の基本的な実施形態において、第２のガイド手段１３２１は、キャビネット４００の板金構造におけるスロットによって形成され、前記スロットは、モジュールブロック４０２の第１のガイド手段１３２０を確実に挿入および配置するための十分な空間を与えるように寸法が決められている。
【０１３７】
図２２は、図２１のモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、各コンデンサ部分あるいはモジュールがモジュールブロック４０２の内側および外側からコネクタ１４０２を介して電気的に接続可能であることが示されている。吸入された冷えた冷却空気は、モジュールブロック４０２の右方から到来し、その後、横方向６３０に凝縮器６１２を通過した後に、左方の凝縮器６０２を通過する。冷却空気は、銅リンクのような他のパッシブを冷却するか、あるいはバス・バーにおけるより高い電流密度を単に考慮に入れるために使用されてもよい。バス・バーあるいはレールターミナルは、ターミナルへのリンクを形成するために、冷却器６００に巻きつけられてもよい。
【０１３８】
図２３は、２つのコネクタ１４０２を備える図２１および図２２のモジュールブロック４０２の断面の正面図を概略的に示す。
【０１３９】
図２４は、図２１、図２２、図２３に係るモジュールブロック４０２の斜視背面図を概略的に示す。
【０１４０】
図２５は、垂直方向６３４において互いの上方に配置された複数のモジュール１０２を備え、各モジュールが例えば図７に応じて設計された、例えば図２および図３に示されるようなモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示す。図２５と以下の図２６，図２７，および図２８とにおいて、モジュール１０２は、先行する図、実施形態、観点、および添付の特許請求の範囲に応じて記載されたいずれの実施形態に従って設けられてもよい。モジュールブロック４０２は、流れ方向５１０に流れる冷却空気流を受け取るための第１のポート５０８を有するモジュールブロック容器７１５を備え、モジュールブロック４０２およびキャビネット４００それぞれの作動状態において、モジュールブロック容器７１５は各モジュール１０２の入口６１４に冷却空気を案内するように構成され、モジュールブロック容器７１５はその後に冷却空気を開放するための第２のポート５０６を備える。第１のポート５０８は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック右面５３５に配置され、第２のポート５０６は、横方向６３０に延びるモジュールブロック上面７１３に配置される。モジュールブロック容器７１５は、モジュールブロック上面７１３の下方で横方向に延びるモジュールブロック下面７１８と、モジュールブロック前面５３５の反対側で垂直方向６３４に延びるモジュールブロック背面５３６とをさらに備える。冷却空気は、各モジュールを通過した後に、モジュールブロックの上部に向いてキャビネット容器の第２のポート５０６を通過する放出流れ方向５１１に流れる。
【０１４１】
図２６は、図２５に係るモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、第２のファン１９００がモジュールブロック４０２の第２のポート５０６に配置されている点において相違する。
【０１４２】
図２７は、図２５に係るモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、他の第２のファン１９０２がモジュールブロック５０２の第１のポート５０８に配置されている点において相違する。
【０１４３】
図２８は、図２５に係るモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、第１のファン１２０２が各モジュール１０２の入口に配置されている点において相違する。
【０１４４】
図２６〜図２８、さらには図２および図３に示されたファンを設けることで、冷却効率および容量は、キャビネット４００を冷却するための冷却空気の強制対流を与えることによって高められ得る。モジュールブロック４０２は、第１のポート５０８および少なくとも１つのモジュール１０２の入口６１４の少なくとも一方と、第２のポート５０６および少なくとも１つのモジュール１０２の出口６１６の少なくとも一方とに配置された少なくとも１つの第２のファン１９００，１９０２を一般的に備えてもよい。
【０１４５】
少なくとも２つのモジュール１０２の少なくとも一方は、入口６１４および出口６１６の少なくとも一方に配置された少なくとも１つの第１のファン２００２を備えてもよい。
【０１４６】
発明が図面および先行する記載において詳細に図示および説明された一方で、そのような図示および説明は具体例あるいは好例であって、限定的ではないと考えられ、発明は開示された実施形態に限定されない。
【０１４７】
開示された実施形態の他のバリエーションは、図面、開示、および添付のクレームの調査により、請求項に記載された発明を実施する当業者によって理解され、もたらされ得る。
【０１４８】
請求項において、“備える”との用語は、他の要素を排除するものではなく、単数形による記載は複数を除外するものではない。単数の電気および／または電子システム、あるいは単数のキャビネット、モジュールブロック、モジュールは、請求項に記載されたそれぞれの項目の機能を満たす。単に特定の手段が異なる独立項の双方に開示されているという事実は、それらの手段の組み合せが利用され得ないことを意味するものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【０１４９】
［参照符号のリスト］
１０２…モジュール、２００…電気および／または電子システム、２０２…スイッチ，ＩＧＢＴ、２０４…コンデンサ、４０２…モジュールブロック、４０６…キャビネットハウジング、４０８…キャビネット上面、４０９…キャビネット左面、４１０…キャビネット底面、４１１…キャビネット右面、４１２…キャビネット背面、４１３…キャビネット前面、５０２…第１の開口部、５０４…第３の開口部、５０６…第２のポート、５０８…第１のポート、５１０…流れ方向、５１１…放出流れ方向、５１２…キャビネットチャネル、５１３…湾曲流れ方向、５１４…外気流れ方向、５１５…微小湾曲流れ方向、５２０…第２の開口部、５３５…モジュールブロック前面、５３６…モジュールブロック背面、５４０…外気、６００…熱サイフォン冷却器、６０１…第１の面、６０２…凝縮器、６０３…第１の主法線方向、６０４…蒸発器、６０５…第２の主法線方向、６０６…第２の面、６０７…さらなる電気および／または電子部品、６０８…取付装置、６０９…コンデンサ本体、６１０…電気および／または電子部品、６１１…底面、６１２…電気コンデンサ、６１３…上面、６１４…入口、６１５…ガイド機構、６１６…出口、６１７…モジュール上面、６１８…モジュール底面、６１９…ガイド部分、６２０…角度，傾斜角度、６２１…接続線、６２２…傾斜軸、６２３…モジュール右面、６２５…モジュール左面、６３０…横方向、６３２…水平方向、６３４…垂直方向、６３５…モジュール前面、６３６…モジュール背面、６７０…モジュール空間、６７７…第３の面、６８２…第１のコンデンサ、６８４…第２のコンデンサ、７１５…モジュールブロック容器、７１７…モジュールブロック上面、７１８…モジュールブロック底面、７２３…モジュールブロック右面、７２５…モジュールブロック左面、９００…熱伝達要素、９０２…第２の導管、９０３…第８の多岐管、９０４…第１の多岐管、９０５…傾斜された蒸気チャネル、９０６…第５の多岐管、９０７…傾斜された復水チャネル、９０８…第４の多岐管、９１０…第６の多岐管、９１２…第１の導管、９１３…復水チャネル、９１４…第２の多岐管、９１５…第７の多岐管、９１６…第３の多岐管、９１７…復水収集多岐管、９１８…充填多岐管、９２２…冷却フィン、１００２…第４の多岐管、１００４…第８の多岐管、１０１２…第３の導管、１０１６…第１３の多岐管、１０２２…他の冷却フィン、１２０３…水平矢印、１２０６…横矢印、１３０２…基板、１３０４…第４のコンデンサ部分、１３０５…第４のガイド部分、１３０６…第３のコンデンサ部分、１３０７…第３のガイド部分、１３０８…第２のコンデンサ部分、１３０９…第２のガイド部分、１３１０…第１のコンデンサ部分、１３１１…第１のガイド部分、１３２０…第１のガイド手段、１３２１…第２のガイド手段１４０２、１６０１…第５の面、１６０２…他の凝縮器、１６０３…第３の主法線方向、１６０４…他の蒸発器、１６０６…第４の面、１９００…第２のファン、１９０２…他の第２のファン、２００２…第１のファン。
【発明の概要】
【０００１】
［発明の分野］
本発明は、キャビネット内の電気および電子部品からの熱の除去に関する。特に、本発明は、熱サイフォン冷却器をそれぞれ有する少なくとも２つのモジュールを含むキャビネットを備えた電気および／または電子システムに関する。
【０００２】
［発明の背景］
電気および電子装置あるいはシステムは、装置、特にキャビネットを備える電気および／または電子システムにおける電気および電子装置の過度温度およびそれに起因する障害を避けるために、動作中に冷却されなければならない。電気および電子アプリケーションは、装置による高い発熱率だけでなく、高い出力密度すなわち熱流束にも特徴がある。
【０００３】
キャビネットに挿入される中電圧の電子変換器は、順応性があり経済的な製品、顧客仕様の構成およびサービスを容易とするために多数の独立したユニットを使用し、モジュール形式で構成され得る。ある電圧変換器のトポロジーは、多数の独立したセルによって構成することができ、この場合において各セルは２つのスイッチと１つのコンデンサで機能的に構成される。スイッチは、逆並列ダイオードを備えるＩＧＢＴとし得る。両スイッチは、ＩＧＢＴモジュールの形式で利用され得る。いくつかのＩＧＢＴモジュールは、定格電流を上昇させるために並行に配置され得る。
【０００４】
キャビネット内の電気あるいは電子装置を冷却するための空冷システムは、基板から延びる多数のフィンを備えるかもしれず、電子あるいは電気装置から離れた位置に熱を排出することにより電気あるいは電子装置の熱負荷を軽減するために熱伝達を強いる少なくとも１つのファンを必要とするかもしれない。
【０００５】
［発明の説明］
電気および／または電子部品からの、改善された効率的な熱除去を提供することが本発明の目的となり得る。
【０００６】
この目的は、独立請求項に係る熱サイフォン冷却器をそれぞれ有する少なくとも２つのモジュールを含むキャビネットを備える電気および／または電子システムによって達成される。さらなる実施形態は、従属請求項から明らかである。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、キャビネットを備える電気および／または電子システムが提供される。キャビネットのキャビネットハウジングは、冷却空気流を受けるための第１の開口部と、キャビネットの作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２の開口部とを備える。キャビネットは少なくとも２つのモジュールをさらに備え、各モジュールは入口と出口を有するガイド機構を備える。キャビネットの作動状態において、前記キャビネットハウジングの第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分が冷却空気の部分的な流れに分割されるように少なくとも２つのモジュールが前記キャビネットハウジング内に配置され、冷却空気の部分的な流れの少なくとも２つが互いに平行に結合されるとともに、その後にキャビネットハウジングの第２の開口部を共に通過してキャビネットを去るように、部分的な流れの少なくともいくつかがそれぞれ入口を介してそれらの各モジュールに流れ込み、それら専用のモジュールを通って専用のモジュールの出口へと向かうことがガイド機構により可能とされる。前記少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも２つは、モジュールの作動状態において各モジュールの少なくとも１つの電気および／または電子部品により生成される第１の熱負荷を受けるための蒸発器を含む熱サイフォン冷却器をそれぞれ備え、熱サイフォン冷却器は、キャビネットの作動状態において前記冷却空気に前記第１の熱負荷の大部分を伝達するための凝縮器を備える。
【０００８】
大部分との用語は、５０％より大きい量であると理解できる。モジュールは、電力モジュールとすることができる。モジュールは、ユニットセルとすることがでる。キャビネットは、ラックとすることができる。熱サイフォン冷却器は、モジュールの作動状態において蒸発点以上まで加熱された際に蒸気状態と液体状態との間で相が少なくとも部分的に変化する冷媒を備えるループタイプ（loop-type）熱サイフォンを蒸発器と凝縮器が形成する２相冷却器とすることができる。凝縮器は、モジュールの作動状態において地球の重力の作用方向と反対方向に延びる複数の第１の導管を備えることができ、液体状態における冷媒の重力の中心はモジュールの作動状態において凝縮器の複数の第１の導管の下方に位置させることができる。
【０００９】
換言すれば、キャビネットを備える電気および／または電子システムが提供され、ここにおいて冷却空気がキャビネット前面で第１の開口部を通り、そして入口保護網に隣接するフィルタを含み得る各モジュールの入口あるいはモジュール扉を通って吸引され、その後に冷却空気が各モジュールを通って吸引されるとともにモジュール出口から排出され、その後にファンが設けられ得るキャビネット上面へと上向く。そのような空気流のアレンジは、極めて短い空気流経路を作り出し、スペースを取らない。それ故に、ＩＧＢＴモジュールのような電気および／または電子部品および各モジュールのコンデンサは、限界部品温度に十分冷やされ、所要の寿命を達成することができる。
【００１０】
上述したキャビネットを備える電気および／または電子システムは、キャビネット内のモジュールを冷却するための単純で経済的な方法を実現する。モジュールはＩＧＢＴおよびコンデンサを備えることができ、ＩＧＢＴは高い冷却力を要する大幅な損失密度を有することができる。ＩＧＢＴを冷却するためのモジュールにおける熱サイフォン冷却器の使用は、例えば水冷と同様の高い冷却力の達成を可能とし、この場合、熱サイフォンはポンプを用いずに構成されるので安価であり、サービスを必要としない。熱サイフォン冷却器において、熱は、モジュール内の例えばＩＧＢＴおよび／またはコンデンサのような電気および電子部品から蒸発器へ伝達され、二相流体によって蒸発器から凝縮器へ送られ、更に凝縮器からキャビネット内のチャネルを通過し、その後外気に向けてキャビネットの第２の開口部を通過する。凝縮器は、熱サイフォン内で浮力が流れを動かすことができるように、蒸発器の上方に配置されなければならない。モジュール内の冷却空気流は、モジュール前面にある入口から与えられ、モジュール背面にある出口へ向かってモジュールを通り抜ける。
【００１１】
キャビネットの動作状態において、冷却空気はモジュールの上部を通って流れることができ、コンデンサは、熱サイフォンの凝縮器と同じく空気流における上部に配置され、ＩＧＢＴのような電気および／または電子部品は、冷却空気流の外にある部品を冷却する蒸発器と共にモジュールの底部に配置される。したがって、冷却空気流は、蒸発器に妨害されず、コンデンサおよび凝縮器を効率的に冷却することができる。モジュールの底部の多くは空であるため、モジュールのコンパクトさおよびキャビネットのコンパクトさが限定され得るか、減らされ得る。
【００１２】
モジュールのコンパクトさおよびキャビネットのコンパクトさは、コンデンサを収容するための全モジュール高を用いて改善され得るので、モジュールの上部においてのみのコンデンサの配置に比べてモジュールの幅を短くするか深さを浅くすることを可能とし、その結果、モジュール体積を減らして同数のコンデンサに関してコンパクトさを高める。
【００１３】
本発明の一側面によれば、少なくとも２つのモジュールの投影は、キャビネットの垂直方向および水平方向にて定義される平面における背面上に配置され、垂直方向は水平方向に対する横断線である。投影は、キャビネットの垂直方向および水平方向にて定義される投影面上の、少なくとも２つのモジュールのパターンであると理解されるものである。したがって、少なくとも２つのモジュールは、本発明の要旨を逸れることなく、上記水平方向の方向において互いに置き換えることが可能となる。冷却空気は、キャビネットの作動状態において、上記の面を横断する方向に流れる。
【００１４】
もし、少なくとも２つのモジュールを備えるキャビネットの内部における効率的な冷却およびコンパクトさが望まれるならば、冷却空気の大部分、例えば５０％以上が各モジュールの前方からモジュールを通り、出口を介して各モジュールの後方を通り、空気対流によってキャビネットの第２の開口部に向かうとともに外気に向かって流れるように、少なくとも２つのモジュールが１つの平面に配置され、冷却空気がその平面を横断するかあるいはその平面に衝突するような電気および／または電子システムによって、この目的が達成され得る。
【００１５】
本発明のさらなる側面によれば、少なくとも２つのモジュールは、キャビネットの垂直方向に沿って互いに近接して配置され、冷却空気は、キャビネットの作動状態において、モジュールを通ってキャビネットの垂直方向を横断する方向に流れる。
【００１６】
もし、効率的に冷却され得るキャビネットを備えるコンパクトな電気および／または電子システムが望まれるならば、キャビネットの第１の開口部を流れる冷却空気が垂直方向を横断する方向においてモジュールに衝突して流れ、冷却空気の大部分が各モジュールを通り抜けるように、少なくとも２つのモジュールをキャビネットの内側において垂直方向に沿って互いに近接して配置することにより、この目的が達成され得る。すなわち、モジュールは、キャビネットの内側で省空間な方法で配置され、一方でそれと同時に、第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分が各モジュールを通って流れることになる。必要ならば、各モジュールの効率的な冷却を提供する一方で、キャビネットの性能を向上させるべく追加のモジュールが互いに近接して配置されてもよい。
【００１７】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールは、キャビネットの水平方向に互いに並んで配置され、この場合において垂直方向は水平方向に対する横断線である。冷却空気は、キャビネットの作動状態において、キャビネットの水平方向を横断する方向に流れる。
【００１８】
キャビネットの内側においてモジュールをそのように配置することにより、キャビネットの入口を通って流れる冷却空気が各モジュールを効率的に冷却することを達成すると同時に、キャビネットの内側におけるモジュールのコンパクトな配置が達成され得る。
【００１９】
もし、経済的な冷却を提供する一方で、キャビネット内のモジュールの順応性の有る配置が望まれるならば、少なくとも２つのモジュールはキャビネットの横方向に沿って互いに並んで配置されてもよく、この場合において横方向は垂直方向および水平方向に対する横断線であり、冷却空気はキャビネットの作動状態においてキャビネットの横方向を横断する方向に流れる。
【００２０】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールは、少なくとも１つのモジュール行と、少なくとも１つのモジュール列とを有するマトリクス型でキャビネットハウジング内に配置される。
【００２１】
キャビネットハウジングの内部において少なくとも２つのモジュールをそのように配置することにより、複数のモジュールを備えた順応性の有る電気および／または電子システムが提供され、この場合には、電気および／または電子部品を備える各モジュールの効率的かつ経済的な冷却を提供すると同時に、最適な方法でキャビネットの内部の空間を使用することによって各モジュールがキャビネットから簡単に交換可能となる。すなわち、順応性が有りかつ経済的な顧客固有のキャビネットの構成およびサービスが提供され得る。
【００２２】
もし、キャビネットの内部空間の使用をさらに最適化し、キャビネットの内部にできるだけ多くのモジュールを搭載することが望まれるならば、マトリクスは、キャビネットの水平方向に延びる少なくとも１つのモジュール行と、キャビネットの垂直方向に延びる少なくとも１つのモジュール列とを有する矩形マトリクスとしてもよい。
【００２３】
本発明の他の側面によれば、キャビネットは、前記少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つのモジュール（実施形態においては少なくとも２つのモジュール）を含む少なくとも１つのモジュールブロックと、モジュールブロック容器と、をさらに備える。少なくとも２つのモジュールは、電気モジュールブロックコネクタの数がモジュールブロックの内側のモジュールの数と無関係に一定となり得るように、モジュールブロックの外側から、あるいは内側またはモジュールブロックの内側の少なくとも一方から、コネクタを介して電気的に接続可能である。それぞれのモジュールの入口に冷却空気を案内するための前記モジュールブロック容器は、冷却空気の流れを受け取るための第１のポートを備え、モジュールブロック容器は、キャビネットの作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２のポートを備える。モジュールブロックは、変換器モジュールとしてもよい。
【００２４】
換言すれば、少なくとも２つのモジュールは、冷却空気を取り込むための第１のポートと、キャビネットの作動状態において各モジュールの入口を通り、モジュールを通り、そして各モジュールの出口に向かった後の冷却空気を排出する第２のポートと、を備えるモジュールブロックに搭載され得る。
【００２５】
そのようなモジュールブロックを提供することにより、必要十分な冷却を提供すると同時に、モジュールブロック内で少なくとも２つのモジュールを組み合わせることによって、キャビネット内に配置される所望の数のモジュールが、迅速にキャビネットの内部に挿入され得ることが達成され得る。
【００２６】
また、モジュールブロックは、奇数のモジュールがキャビネットハウジング内に求められる場合にも、キャビネットハウジング内にモジュールブロックを排他的に設けることを可能とする１つのみのモジュールを備えてもよい。
【００２７】
モジュールブロックは１つのみモジュールを含んでもよいので、例えば、モジュールを１つのみ含む追加のモジュールブロックを要するキャビネット内の電気および／または電子システムのためにいくらかの特定の数のモジュールが必要とされる場合において、排他的なモジュールブロックを備えるキャビネットハウジングが提供され得ることが達成され得る。
【００２８】
本発明のさらなる側面によれば、少なくとも２つのモジュールを含む少なくとも１つのモジュールブロックは、引き出しのような方法でキャビネットに挿入可能かつ配置可能である。その目的のために、少なくとも２つのモジュールはそれぞれ第１のガイド手段を有し、キャビネットは第２のガイド手段を有する。第１のガイド手段および第２のガイド手段は、少なくとも１つのモジュールブロックおよび少なくとも２つのモジュールが、ラックのようにキャビネットに入れられ、引き出されることが可能となるように形成される。
【００２９】
もし、複数のモジュールの簡素で、順応性が有り、かつ効率的なキャビネットからの交換、例えばモジュールあるいはモジュールブロックのメンテナンスを達成することが望まれるならば、この目的は、少なくとも１つのモジュールブロックがキャビネットに挿入可能かつ配置可能である電気および／または電子システムによって達成され得る。
【００３０】
本発明の他の側面によれば、少なくとも１つのモジュールブロックは、少なくとも１つのモジュールブロック行と少なくとも１つのモジュールブロック列とを含むマトリクス型でキャビネット内に配置される。
【００３１】
キャビネットハウジングの内部にそのようなモジュールブロックの配置を与えることにより、効率的かつ経済的な冷却を提供すると同時に、キャビネットハウジングの内部におけるモジュールブロックのコンパクトな搭載が達成され得る。
【００３２】
もし、キャビネットハウジングの内部におけるモジュールブロックについて、順応性が有り、コンパクトかつモジュール形式の配置が望まれるならば、マトリクスは、キャビネットの水平方向に延びる少なくとも１つのモジュールブロック行と、キャビネットの垂直方向に延びる少なくとも１つのモジュールブロック列とを有する矩形マトリクスとしてもよい。
【００３３】
本発明の他の側面によれば、モジュールブロックは、第１のポートおよび少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの入口と、第２のポートおよび少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの出口と、のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第２のファンを備える。
【００３４】
換言すれば、第２のファンは、第１のポート、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの入口、第２のポート、または、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つの出口あるいは第１のポートおよび入口あるいは第２のポートおよび出口、または、第１のポートおよび出口、または、第２のポートおよび入口、または、第１のポートおよび第２のポート、または、入口および出口、のいずれかに配置され得る。
【００３５】
もし、例えば各モジュールを通って流れる冷却空気の速度および量を高めることにより、キャビネットを備える電気および／または電子システムのさらに効率的な冷却を達成することが望まれるならば、上記の第２のファンを設けることによりこの目的が達成され得る。
【００３６】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つは、入口および出口のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第１のファンを備える。
【００３７】
上記第１のファンを設けることにより、ファンを有さないキャビネットを備える電気および／または電子システムと比較して、単位時間当たりにより多くの冷却空気あるいは空気がキャビネットの内部における少なくとも１つのモジュールを備えるモジュールブロックあるいは各モジュールを通り抜けることが可能となるので、空気流によるキャビネットの冷却効率が改善される。
【００３８】
本発明の他の側面によれば、キャビネットは、第１の開口部および第２の開口部のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第３のファンをさらに備える。
【００３９】
第１の開口部と第２の開口部に上記第３のファンを設けることにより、キャビネット、モジュールブロックおよびモジュールのそれぞれを通り抜ける単位時間当たりの冷却空気の量が増えるので、冷却空気によるキャビネットの冷却が増強され得ることが達成され得る。
【００４０】
本発明の他の側面によれば、蒸発器が凝縮器に対し、傾斜軸に関して傾斜角度に傾けられる。少なくとも１つの電気および／または電子部品は、少なくとも１つの電気および／または電子部品が入口と出口との間に位置するように、蒸発器の平面状の第２の面と熱的に接続可能である。そのようにすることで、冷却空気流によって少なくとも１つの電気および／または電子を付加的に冷却することが可能となる。
【００４１】
さらに、蒸発器は、蒸発器の第２の面の下方で同面に平行して延びる複数の第１の導管を備える。蒸発器の好適な実施形態において、熱サイフォン熱交換器全体の良好な熱効率に寄与すべく、蒸発器の第１の導管は、冷媒が対流沸騰によって蒸発されるように寸法が決められる。
【００４２】
凝縮器は、キャビネットの作動状態において前記冷却空気の大部分が凝縮器の平面形状の第１の面を横断する流れ方向に流れ、第１の熱負荷の大部分を冷却空気に伝達するように、入口と出口との間に配置される。冷却空気流の大部分が凝縮器を通って流れることを可能とするために、凝縮器は、例えば構成要素の間に開口を有する網目状の構造にて特徴付けられる。網目状の凝縮器の内面が熱サイフォン内における相変換冷媒との接触面を形成する一方で、上記開口は冷却空気流との接触面を形成する。
【００４３】
もし、冷却空気によるキャビネットのより効率的で改善された冷却の達成が望まれるならば、これは、それぞれが熱サイフォン冷却器を有する少なくとも２つのモジュールを含むキャビネットを備え、モジュールの水平方向あるいはモジュールの垂直方向のいずれかに関して蒸発器を凝縮器に対して傾けることに起因して、蒸発器により阻止されるモジュール内の凝縮器の空気流断面がより小さくなるように、凝縮器に対して蒸発器が傾けられたる電気および／または電子システムによって達成され得る。蒸発器は、凝縮器に対して、例えば凝縮器を通る最も効率的な空気流を与える９０°の角度で傾斜軸に関し傾けられ、この場合にはキャビネットの作動状態において蒸発器により阻止される凝縮器の空気流断面が可能な限り小さくなる。傾斜角は、各モジュールの内部における電気および／または電子部品の最適で効率的な冷却および熱除去を提供すべく、３０°より大きくかつ１５０°より小さい値とすることができる。凝縮器は、熱サイフォン冷却器の作動状態において熱サイフォン冷却器の冷媒の動きが重力により与えられるように、蒸発器の複数の第１の導管と流体的に接続される凝縮器の複数の第２の導管によって、蒸発器と流体的に接続される。蒸発器は、凝縮器６０２をオフセットする位置に配置されてもよい。オフセットとの用語は、凝縮器と蒸発器の双方が同じ方向性を持つ場合、すなわち凝縮器の第１の面と蒸発器の第２の面とが同じ方向を向く場合における、蒸発器に対する凝縮器の軸方向変位量との意味に狭く解釈されるべきものではない。本発明の開示の内容においては、オフセットとの用語は、第１の面と第２の面の垂線が互いに横断するように、凝縮器の第１の面が蒸発器の第２の面に対し他の方向に向けられた熱サイフォン冷却器を含むものである。
【００４４】
モジュールの上部に配置された凝縮器に対して傾斜されていない蒸発器がモジュールの底部に配置され、キャビネットおよびモジュールの作動状態にて冷却空気が上部および底部でコンデンサを冷却するためにモジュールの入口を通り、上部において凝縮器を抜け出るように上部および底部を通って流れるモジュール、の内部で生じ得る凝縮器における冷却空気の速い空気速度と高い圧力降下とは、凝縮器に対して蒸発器を傾けた配置により防がれ得るか、少なくとも減らされ得る。もし、圧力降下をさらに増加させるディフューザが凝縮器の後方に存在しないならば、凝縮器の後方の自由噴流における動圧ρv2/2が消失することを避け得る。
【００４５】
凝縮器に対して傾けられた蒸発器を備える熱サイフォン冷却器を各モジュール内に設けることにより、モジュールおよびキャビネットの低いコンパクトさや、一般的なヒートシンクに比べた凝縮器における冷却空気流の高い圧力降下という欠点を有することなく、キャビネット内のモジュールのモジュール形式による配置、各モジュール内の熱サイフォン冷却器によるキャビネット二層冷却、および空気流管理の利点が活用され得る。
【００４６】
もし、モジュールの内部に配置された電気または電子部品からの熱負荷の簡素かつ効率的な交換あるいは伝達が望まれるならば、モジュールの水平方向および垂直方向に対する横断線である横方向に延びる平面形状の第２の面を有する蒸発器を設け、その結果凝縮器に伝達される電気または電子部品の熱負荷の大分部を受け取ることにより、この目的が達成され得る。
【００４７】
本発明の他の側面によれば、少なくとも２つのモジュールのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電気および／または電子部品と電気的に接続された少なくとも１つの電気コンデンサを備え、少なくとも１つのコンデンサの作動状態において少なくとも１つの電気コンデンサによって生成されかあるいは生成可能な第２の熱負荷の大部分は、キャビネットの作動状態において出口を通る冷却空気によって除去可能である。
【００４８】
そのようなキャビネットを備える電気および／または電子システムを提供することにより、ＩＧＢＴのような電気および／または電子部品によって生成された第１の熱負荷と、モジュール内の少なくとも１つのコンデンサによって生成された第２の熱負荷とが、入口を通り、ガイド機構に案内されて各モジュールを通り、各モジュールの出口に向かい、それによってモジュール内のコンデンサと凝縮器を通過して流れる冷却空気によって除去可能となり得ることが達成され得る。コンデンサは、いくつかの物理的なコンデンサによって構成されてもよい。 一般的に、要求される電圧を得るためにｎ（物理的）のコンデンサが直列に取り付けられ、要求される容量を得るためにｍのコンデンサが並列に取り付けられる。多くの部品が存在するならば、モジュールは、１またはいくつかのＩＧＢＴモジュールと、ｎ×ｍのコンデンサを含むコンデンサバンクとを物理的に備えてもよい。
【００４９】
本発明の他の側面によれば、少なくとも１つの電気コンデンサは、底面および上面を備える円筒形状のコンデンサ本体を有し、垂直方向に対する横断線である少なくとも２つのモジュールそれぞれの垂直方向あるいは水平方向において、前記円筒形状のコンデンサ本体が底面から上面に延びる。コンデンサ本体は、長尺のコンデンサ本体であり、必ずしも円筒形状の本体である必要はない。垂直方向に方向付けられるかあるいは延びるいくつかのコンデンサの複数の層、あるいは、水平方向に方向付けられるかあるいは延びるいくつかのコンデンサの複数の層が、それぞれのモジュールに配置され得る。
【００５０】
もし、コンデンサの作動状態においてコンデンサによって生成される第２の熱負荷の経済的で効率的な除去が望まれるならば、垂直方向あるいは水平方向に延びる円筒形状のコンデンサ本体を横断して冷却空気が流れるように配置された円筒形状のコンデンサ本体あるいは長尺のコンデンサ本体を備えるコンデンサを与えることによって、この目的は達成され得る。
【００５１】
本発明のさらなる側面によれば、少なくとも１つの電気コンデンサは、入口と、凝縮器の平面形状の第１の面および蒸発器の平面形状の第２の面のうちの少なくとも１つとの間に配置される。
【００５２】
換言すれば、ＩＧＢＴモジュールのような電気および／または電子部品を冷却する熱サイフォンがコンデンサの下流に配置され、それは、ＩＧＢＴを冷却しているときよりもコンデンサを冷却しているときの方が冷却空気が冷たいことを意味する。そのような配置は、特にコンデンサが電解型である場合のように、例えば３０年という長寿命を達成するためにコンデンサを特に冷たく保つ必要がある場合に有利となり得る。電解コンデンサは、その低いコストと高い出力密度のために好まれ得る。さらに、一般的には損失の大部分がＩＧＢＴによって生じ、損失の小部分のみがコンデンサによって生じる。これは、凝縮器に入る冷却空気は、コンデンサによって僅かに予熱されるだけであることを意味する。もし、コンデンサが凝縮器の下流にあるならば、冷却空気はコンデンサに到達した際には強力に予熱されていることになるため、寿命を縮める結果となる。
【００５３】
もし、各モジュールおよびキャビネットの作動状態において、コンデンサによって生成される第２の熱負荷およびＩＧＢＴのような電気および／または電子部品によって生成される第１の熱負荷からの最も効率的な熱除去が望まれるならば、モジュールの作動応対において蒸発器の電気部品が凝縮器よりも多量の熱を生成する場合に、コンデンサを通る冷却空気が少量の熱のみを取り込み、さらにモジュール内の熱サイフォン冷却器の凝縮器を通ることで電気および／または電子部品から多量の熱を除去することができるように、電気コンデンサを入口と凝縮器あるいは蒸発器との間に配置することによって、この目的は達成され得る。
【００５４】
もし、コンデンサと電気および／または電子部品の冷却が効率的であることが望まれるならば、少なくとも１つの電気コンデンサが、入口と凝縮器との間に少なくとも部分的に配置された第１のコンデンサと、凝縮器と出口との間に少なくとも部分的に配置された第２のコンデンサとを備える電気および／または電子システムが提供され得る。これにより、冷却空気は、電気および／または電子部品を冷却しているときよりも入口と凝縮器との間のコンデンサを冷却しているときの方が冷たくなるが、出口と凝縮器との間に配置された第２のコンデンサを冷却しているときの方が電気および／または電子部品を冷却しているときよりも冷たくなくなる。
【００５５】
もし、効率的かつ経済的な冷却を可能とする一方で、モジュール内の蒸発器においてさらなる電気および／または電子部品のコンパクトかつ省空間な配置を提供することが望まれるならば、少なくとも１つの電気および／または電子部品が熱的に接続された蒸発器の平面形状の第２の面と反対の、蒸発器の平面形状の第３の面に対して、少なくとも１つのさらなる電気および／または電子部品を熱的に接続することにより、この目的が達成され得る。
【００５６】
上述の実施形態および側面は、各モジュール内における重力駆動の熱サイフォンを好適に提供し、この場合には電動の熱サイフォンが不要となり得る。キャビネットのモジュールの作動状態において少量の圧力降下のみを生じるような、各モジュールを通る広い空気流断面が与えられ得る。モジュール内における空間の効率的な使用、また、それ故にキャビネット内における高いコンパクトさが提供され得る。キャビネット内のモジュールあるいはモジュールブロックの様々な配置に関する上述の側面および実施形態に係る電気および／または電子システムは、高さ方向（垂直方向）のみにおける形成因子に対して影響を持つとともに追加され得るコンデンサのために必要とされる余分な空間に比例するモジュールの出力を設計することを考慮に入れることができる。したがって、ＩＧＢＴモジュールのような追加の電気および／または電子部品を収納するための既存の空間内で蒸発器の長さを横方向に延ばすことにより、また、凝縮器を垂直方向に延ばすことにより、モジュールの高さを増大させ、高い冷却の必要性に応じたモジュールの出力設計が達成され得る。モジュールの余分な高さは、追加のモジュールコンデンサのために必要であり、使用される。深さ（水平方向に延びる）、幅（横方向に延びる）およびモジュールの基本設計は、同様のままとすることができる。キャビネット内におけるモジュールの上述の配置可能性は、モジュールが変換モジュールであるモジュール多階層変換器（modular multi-level converters）に適した例である。
【００５７】
ところで、“電子部品”との用語は、この開示の内容において、例えば工場や輸送機関にエネルギーを供給するための駆動装置や変換器における電力モジュールにおいて使用できるような、ブロック電圧が５００Ｖ以上であるダイオード、サイリスタ、および他の半導体要素として使用される電力部品と解釈される。
【００５８】
上述のいかなる実施形態においても、蒸発器がいくつかの第１の導管を有すると有利である。仮にこれらの第１の導管が同じ外側断面を有するならば、各第１の導管が異なる外側断面を有する場合よりも、蒸発器を製造するに際してより有利である。全ての第１の導管の断面が同一であるならば、特に複雑性の点において有利な蒸発器を得ることが可能である。仮に全ての第１の導管がそれらのチューブ形状によって定義される縦軸の方向において実質的に同じ長さを有するならば、導管が互いに同一であるために、最も経済的に蒸発器を製造することが可能となる。
【００５９】
電気および／または電子部品から第１の導管への最適な熱伝達を保障するために、仮に蒸発器が電気および／または電子部品を熱的に接続可能な最適な平面状の取付面を提供するための取付面を有する熱伝達要素を備えると有利である。熱伝達要素は、複数の第１の導管と機械的かつ熱的に接続される。電気および／電子部品のための取付面を形成する平面状の第２の面は、熱伝達要素上に設けられる。取付面の反対側には、第１の導管を受けるための複数の溝が設けられる。溝の形状は、電気および／電子部品から第１の導管への最適な熱伝達を提供すべく、断面を見た場合において第１の導管の外壁の形状と整合するように選択される。複数の溝は、第１の導管が延びる横方向から見たときに、櫛状の断面を熱伝達要素に与える。熱伝達要素は、好ましくはアルミニウムおよび／または銅を含む高熱伝達材料からなる。もし、蒸発器に熱的に接続される必要がある電気および／または電子部品が多過ぎて、取付面上の取り付けスペースが狭すぎるならば、蒸発器を十分に凝縮器への熱伝達に対処可能とする追加の熱伝達要素にて追加の取付面が与えられるように、櫛状の断面を有する２つの熱伝達要素を選択して互いに反対に取り付けてもよい。このようにして、全寸法の点において特にコンパクトなモジュール（電力モジュール）を得ることが可能である。そのような熱伝達要素を使用する追加の効果が、例えば一括ろう着（one-shot brazing）によって第１の導管を機械的に強固な構造と接続する前において第１の導管を組み立てる際に、ゲージとして使用できる点にある。ところで、熱交換器コアの全要素の一括ろう着、搭載、および組み立ては、完全に自動化された方法で行われ得る。
【００６０】
上述のいかなる実施形態においても、凝縮器がいくつかの第２の導管を有する場合も有利である。仮にこれらの第２の導管が同じ外側断面を有するならば、各第２の導管が異なる外側断面を有する場合よりも、凝縮器を製造するに際してより有利である。全ての第２の導管の断面が同一であるならば、特に複雑性の点において有利な凝縮器を得ることが可能である。仮に全ての第２の導管がそれらのチューブ形状によって定義される縦軸の方向において同じ長さを有するならば、導管が互いに同一であるために、最も経済的に蒸発器を製造することが可能となる。
【００６１】
第１の導管と第２の導管を製造するための少なくとも極めて同種かつ同型のプロファイルを採用することは、製造工程をさらに簡素化するので、さらに有利である。プロファイルは、好適には、例えば押し出しアルミニウムプロファイルのような半製品である。
【００６２】
第１の導管の方向に関しては、蒸発器を断面視した際に、各第１の導管が基本的に互いに平行に延びるように蒸発器内に配置されることが、以下の理由により有利である。
【００６３】
・ 第１に、実質的に平らな外面部分を有する導管は、円形の断面を有する導管に比べて、機械的により容易な熱伝達要素への取り付けを可能とする。単純な用語で表現すると、実質的に平らな外面部分を有する導管は、導管および多岐管および／または熱伝達要素の組み立て工程を容易にする。
【００６４】
・ 第２に、実質的に平らな外面部分を有する導管は、円形の断面を有する導管に比べて、接触面積がより大きいために、冷却対象である電力部品や追加のそのような部品を、より直接的に冷却されるように熱的に取り付けることを可能とする。
【００６５】
また、第２の導管の方向に関しては、凝縮器を断面視した際に、複数の第２の導管が基本的に互いに平行に延びるように凝縮器内に配置されることが、以下の理由により有利である。
【００６６】
・ 第１に、空気流の圧力降下は、凝縮器を通る空気流の流れ方向と平行に延びる第２の導管の、例えば楕円形である長尺の断面によって、最低限に抑えられ得る。
【００６７】
・ 実質的に平らな外面部分を有する導管は、円形断面を有する導管に比べて、接続先である隣接する多岐管へのより容易な機械的な取り付けを可能とする。
【００６８】
いくつかの理由により、第１の導管および第２の導管として平らなマルチポートの管を使用することが有利である。これは、マルチポートが共通する平面に配置されている場合に特に当てはまる。そのような平らな管、すなわち楕円形の外断面を有するプロファイルは、一般的な円筒状の丸い外断面を有する管に比べて、空気流の圧力降下の発生が少ない。マルチポートのプロファイルは、自動車の冷却器の分野において低コストな標準の押し出しアルミニウムベースのプロファイルとして知られたＭＰＥプロファイルとしても知られている。導管のマルチポート設計は、１つの単孔あるいはチャネルのみを有する一般的な管あるいはプロファイルと比べて、作用流体と接触するその高湿の表面に起因して内部熱伝達を促進する点で有利である。さらにそれは、気泡膨張効果を促進し、比較的大きな断面を有するチャネルに比べてより高い（内部の）蒸気圧へその圧力抵抗を高める点で理想的である。さらに、マルチポートのプロファイルの複数のサブチャネルは、対流沸騰効果が最大限に高まるように補助する。
【００６９】
特に機械的な複雑さが低い基本的な熱サイフォン冷却器は、蒸発器のプロファイル、すなわち第１の導管が傾斜軸と平行に延びる場合に達成され得る。
【００７０】
熱交換器の作動状態において、冷媒の動きが重力によって与えられる場合、第２の導管が少なくとも部分的に地球の重力の作用方向に延びる３次元空間内に熱交換器を設計し、配置すると有利である。実施形態によっては、蒸発器が水平方向に延びる場合において、凝縮器のプロファイルを、傾斜軸を横断するように延ばすことができる。
【００７１】
特に、所定の流れ方向を有する冷媒の動きが要求される熱サイフォン熱交換器の実施形態において、熱交換器の部品の寸法を非対称、例えば蒸発器多岐管の断面を復水多岐管の断面よりも大きくなるように寸法決めすることにより、所望されない方向における冷媒の自然のチェックバルブ作用を定義することが可能である。いくつかの第１の導管および／またはいくつかの第２の導管がそれらの一端にて多岐管と流体的に接続された熱交換器の実施形態において、仮に多岐管が、導管を受けるオリフィスが取り付けられる丸い管状の断面を有するならば有利である。多岐管の円形の内断面によって、線形の導管要素は、押し出しプロファイルを切り離され、各オリフィス内に挿入されることが可能である。そのようにすることで、多岐管の内壁が線形の導管要素に対する自然の障壁を形成し、その中で、挿入された線形の導管が多岐管の内部空間を切り離さないように、挿入時において多岐管の横端によって塞がることとなる。１つの線形導管の全断面積が多岐管の全内断面の約５〜１０％である場合に優れた熱的性能を得られることを、実験が示した。
【００７２】
以下の２つの特性は、モジュールのコンパクトさと、そのようなモジュールに合う上位の構成要素とに実質的に寄与する。
【００７３】
第１に、第１の導管が熱伝達要素の最大厚さからはみ出ないか僅かにはみ出るだけとなるような、好適には完全に平坦な、例えば熱伝達要素のオリフィスと嵌め合う長方形あるいは楕円形である断面を第１の導管が備える。したがって、熱伝達要素の最大厚さは、蒸発器の平面状の第２の面と垂直な方向に与えられる全蒸発器厚さの主要因を形成し、この場合において蒸発器の第２の面は、熱伝達要素の背面側にある電気／電子部品の熱的な取付面によって形成される。特に、第２および第３の多岐管が熱伝達要素の厚さよりも小さいか、あるいは最大限に同等の直径を有し、第２の主法線方向において熱伝達要素に対し相対的に移動されることがないように前記各多岐管が熱伝達要素のわきに配置される場合の実施形態においては、最終的に熱伝達要素によって最小の蒸発器厚さが決まることになる。
【００７４】
換言すれば、第１の導管は、厚切状の平板形状の全体外観を有するような蒸発器内において方向付けられるとともに形作られ、この場合において、最大厚さ対最高幅比（maximum-thickness-to-maximal-width-ratio）が平らな平面状の全体外観を蒸発器に与えるように、蒸発器の平面状の第２の面に垂直な第２の主法線方向に延びる蒸発器の最大厚さを、蒸発器の第２の面における第２の主法線方向に垂直な横方向に延びる蒸発器の最大全幅よりも小さくする。
【００７５】
コンパクトさや熱伝達容量の要求に応じて、蒸発器の最大厚さは、蒸発器の最大全幅の５０％未満、好ましくは蒸発器の最大全幅の３０％未満、さらに好ましくは蒸発器の最大全幅の２０％未満に調整する。他の表現によると、蒸発器（６０４）の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ａの範囲にあり、ａは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である。
【００７６】
“蒸発器の幅”との用語は、水平方向すなわちモジュールの奥行き方向における第１の導管の長さと、第２の多岐管の厚さと、水平方向に延びる第３の多岐管の厚さとの合計、あるいは、横方向すなわちモジュールの幅方向における複数の第１の導管の全寸法、のいずれか一方によって定義される最大寸法であると解釈される。
【００７７】
電気／電子部品から熱サイフォン内の相変換冷媒への熱伝達手段の基本的な機能を維持するために、第１の導管の数は、蒸発器の最大厚さに応じた特定の範囲に収めなければならない。熱流の所定量の実例を与えるべく、蒸発器の第１の実施形態における最大厚さは、より少ない第１の導管を有する蒸発器の第２の実施形態における最大厚さと比べて多くの第１の導管が存在するならば、低く抑えられてもよい。
【００７８】
電気／電子部品を蒸発器と熱的に接続するために必要な最小限の取付空間しか存在しないこともあるので、蒸発器の幅および面積に関する特定の第１の最小閾値が設定される。電気／電子部品と、冷却対象である、および／または、一側面で凝縮器と蒸発器とによって定められる空間に配置されかつ第２の主法線方向におけるモジュールの全厚を与えられるだけである他の装置（例えばコンデンサ）とは、凝縮器の最大幅を超えるべきではないので、蒸発器の第２の面と凝縮器の末端部との間に延びる第２の最小閾値が設定される。第２の最小閾値が小さいほど、蒸発器の最大厚さを大きくすることができる。
【００７９】
第２に、第２の導管は、第２の導管が凝縮器の（仮想の外面の）最大厚さからはみ出ないか僅かにはみ出るだけとなるような、好ましくは完全に平らな断面、例えば熱伝達要素のオリフィスと嵌め合う長方形あるいは楕円形の断面を有する。したがって、第２の導管の断面における前記最大伸長は、凝縮器の平面状の第１の面と垂直な方向に与えられる全凝縮器厚さの主要因を形成し、この場合において凝縮器の第１の面は、傾斜配置により、蒸発器の第２の面に対する横断線として延びる。特に、第１および第５の多岐管が第２の導管の断面の最大伸長よりも小さいか最大限に同等の直径を有し、第１の主法線方向において第２の導管に対し相対的に移動されることがないように前記各多岐管が一連の第２の導管のわきに配置される場合の実施形態においては、最終的に第２の導管によって最小の凝縮器厚さが決まることになる。
【００８０】
換言すれば、第２の導管は、厚切状の平板形状の全体外観を有するような凝縮器内において方向付けられるとともに形作られ、この場合において、最大厚さ対最高幅比が平らな平面状の全体外観を凝縮器に与えるように、凝縮器の第１の面に垂直な第１の主法線方向に延びる凝縮器の最大厚さを、凝縮器の第２の面における第１の主法線方向に垂直な横方向に延びる凝縮器の最大全幅よりも小さくする。他の表現によると、凝縮器の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ａの範囲にあり、ａは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である。
【００８１】
コンパクトさや熱伝達容量の要求に応じて、凝縮器の最大厚さは、凝縮器の最大全幅の５０％未満、好ましくは凝縮器の最大全幅の３０％未満、さらに好ましくは凝縮器の最大全幅の２０％未満に調整する。
【００８２】
“凝縮器の幅”との用語は、垂直方向すなわちモジュールの高さ方向における第２の導管の長さと、第１の多岐管の厚さと、垂直方向に延びる第５の多岐管の厚さとの合計、あるいは、水平方向すなわちモジュールの深さ方向における複数の第２の導管の全寸法、のいずれか一方によって定義される最大寸法であると解釈される。上述の方向は実施形態によって変化し、状況に応じて第２の導管の方向は横方向軸に関して回転される。
【００８３】
熱交換器が一度使用中となったときに、熱サイフォン内の相変換冷媒から冷却空気流への熱伝達手段の基本的な機能を維持するために、第２の導管の数は、凝縮器の最大厚さに応じた特定の範囲に収めなければならない。熱流の所定量の実例を与えるべく、凝縮器の第１の実施形態における最大厚さは、より少ない第２の導管を有する凝縮器の第２の実施形態における最大厚さと比べて多くの第２の導管が存在するならば、低く抑えられてもよい。
【００８４】
上述のように、電気／電子部品を蒸発器と熱的に接続するために必要な最小限の取付空間しか存在しないこともあるので、蒸発器の幅および面積に関する特定の第１の最小閾値が設定される。電気／電子部品と、冷却対象である、および／または、一側面で凝縮器と蒸発器とによって定められる空間に配置されかつ第１の主法線方向におけるモジュールの全長を与えられるだけである他の装置（例えばコンデンサ）とは、蒸発器の最大幅を超えるべきではないので、凝縮器の第１の面と蒸発器の末端部との間に延びる第３の最小閾値が設定される。第３の最小閾値が小さいほど、凝縮器の最大厚さを大きくすることができる。
【００８５】
特に、例えば自然対流冷却に起因して冷却空気流が比較的弱いシステムに係る実施形態においては、冷却空気が網目状の凝縮器内の空間を通って凝縮器に入ることを凝縮器が阻止するかあるいは塞ぎ得るかもしれないので、凝縮器における圧力降下が小さいことが極めて重要である。冷却空気流が強制対流によって形成されるシステムにおいても、凝縮器における圧力降下が小さいことは、やはり非常に重要である。理由は、圧力降下が小さくなるほど、十分な空気流を生み出すためのファンを弱くできることにある。ファンをより弱くすると、一般的に寸法に関してファンが小さくなるとともに、ファンが安価となる。したがって、より小さいファンは、コンパクトなシステムに貢献する。さらには、より小さいファンは、より大きいファンに比べ、使用時にエネルギーをあまり消費せず、騒音も小さいために有利である。
【００８６】
本発明の他の側面によれば、少なくとも１つの電気および／または電子熱源から熱を除去するための熱サイフォン冷却器がモジュール内に設けられてもよく、熱サイフォン冷却器は、凝縮器と、凝縮器の第２の導管と流体的に接続される少なくとも１つの第１の導管を有する蒸発器とを備え、凝縮器は、第１の主法線方向に対して平面形状の第１の面を備え、蒸発器は、第２の主法線方向に対して少なくとも１つの熱源を熱的に接続するための平面形状の第２の面を備える。蒸発器は、凝縮器をオフセットするように平行に延びる第１の位置と、第１の主法線方向および第２の主法線方向の間が３０°より大きくかつ１５０°未満の角度となるように傾斜軸に関して凝縮器に対し傾いた第２の位置とのうちの少なくとも１つに配置される。
【００８７】
角度は、９０°の角度、基本的に９０°の角度、鋭角、鈍角、さらには８５°〜９５°、６０°〜１２０°、４５°〜１３５°、６０°〜９０°、９０°〜１２０°、４５°〜９０°、９０°〜１３５°、０°〜４５°，１３５°より大きい値から１８０°未満の値、の角度範囲によって構成されるグループから選択され得る。凝縮器の第２の導管は、熱交換器の作動状態において冷媒の動きが重力によって与えられるように形成される。
【００８８】
本発明の他の側面によれば、凝縮器の第１の面は、熱サイフォン冷却器の水平方向および垂直方向によって定義される第１の平面に配置され、水平方向は熱サイフォン冷却器の横方向に対する横断線であり、かつ垂直方向に対する横断線である。蒸発器の第２の位置は、上記角度にて水平方向に関して傾けられる。
【００８９】
本発明の他の側面によれば、凝縮器の第１の面は、熱サイフォン冷却器の水平方向および垂直方向によって定義される第１の平面に配置され、水平方向は、熱サイフォン冷却器の垂直方向に対する横断線であり、かつ垂直方向に対する横断線である。第２の位置において、蒸発器は、上記角度にて垂直方向に関して傾けられる。
【００９０】
もし、全寸法に関するモジュール／電力モジュールのサイズが一方向に限られているが、蒸発器および／または凝縮器の熱容量がここに開示された１つの基本的な蒸発器および／または凝縮器の実現可能な最大熱伝達率を超え得る熱伝達率を必要とするならば、蒸発器および／または凝縮器を１つより多くの第１の導管の第１のセットあるいは第２の導管の第２のセットをそれぞれ備えるように設計し、前記セットが例えばＥＰ２２４６６５４Ａ１に開示されたように搭載される必要がある。
【００９１】
本発明のこれらおよび他の側面は、以下に記載された実施形態を参照して説明され、明瞭になるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
発明の要旨は、添付図面に表された代表的な実施形態を参照しながら、以下の本文においてより詳細に説明される。
【図１】図１は、２つのスイッチと１つのコンデンサを備えるモジュールを概略的に示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るキャビネットを備える電気および／または電子システムの断面の正面図を概略的に示す。
【図３】図３は、図２の電気および／または電子システムの断面の側面図を概略的に示す。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムのモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子機器の他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子機器の他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子機器の他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図８】図８は、本発明の一実施形態に係る熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図９】図９は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図１０】図１０は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視側面図を概略的に示す。
【図１１】図１１は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図１２】図１２は、図１１の熱サイフォン冷却器の斜視背面図を概略的に示す。
【図１３】図１３は、本発明の他の実施形態に係る他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図１４】図１４は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器の断面の側面図を概略的に示す。
【図１５】図１５は、本発明の他の実施形態に係る２つの熱サイフォン冷却器を備える他の熱サイフォン冷却器の斜視側面図を概略的に示す。
【図１６】図１６は、本発明の一実施形態に係る電気および／または電子システムのモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図１７】図１７は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムの他のモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図１８】図１８は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムのモジュールの一部の斜視正面図を概略的に示す。
【図１９】図１９は、図１８の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。
【図２０】図２０は、本発明の他の実施形態に係る熱サイフォン冷却器を備える電気および／または電子システムのモジュールの断面の側面図を概略的に示す。
【図２１】図２１は、本発明の一実施形態に係るモジュールブロックの斜視正面図を概略的に示す。
【図２２】図２２は、図２１のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２３】図２３は、図２１および図２２のモジュールブロックの断面の背面図を概略的に示す。
【図２４】図２４は、図２１、図２２および図２３のモジュールブロックの斜視背面図を概略的に示す。
【図２５】図２５は、本発明の他の実施形態に係るモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２６】図２６は、本発明の他の実施形態に係る他のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２７】図２７は、本発明の他の実施形態に係る他のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【図２８】図２８は、本発明の他の実施形態に係る他のモジュールブロックの断面の側面図を概略的に示す。
【００９３】
各図で使用される参照符号およびそれらの意味は、参照符号のリストとして要約形式で記載されている。
【００９４】
原則として、同一の部分には同一の参照符号が付されている。
【００９５】
［好適な実施形態の詳細な説明］
図１は、２つのスイッチ２０２および一つのコンデンサ２０４を備えるモジュール１０２を概略的に示す。モジュール１０２は、モジュラーマルチレベル変換器（modular multi-level converter：MMLC）あるいはモジュラー２レベル変換器（modular two-level converter：M2LC）とすることができ、スイッチ２０２はIGBTモジュールとすることができる。モジュール１０２は、引き出しのようなラックやキャビネットに挿入され得る箱型の要素であってもよい。キャビネット内において、多数のモジュールが行および列に配置されてもよい。
【００９６】
図２は、冷却空気の流れを受け取るための第１の開口部（５０２，図示されず，図３参照）と、キャビネット４００の作動状態においてその後の冷却空気を放出する第２の開口部（５２０，図示されず，図３参照）とを有するキャビネットハウジング４０６を含むキャビネット４００を備える電気および／または電子システム２００を概略的に示す。少なくとも２つのモジュール１０２は、各モジュール１０２が入口と出口を備えるガイド機構（６１５，図示されず，図４，図７参照）を含む。少なくとも２つのモジュール１０２は、前記キャビネットハウジング４０６の第１の開口部を通って流れる冷却空気の大部分が、各モジュール１０２のガイド機構に案内されて入口を介して出口に向けて各モジュール１０２に流れ込み、その後にキャビネット４００の作動状態においてキャビネットハウジング４０６の第２の開口部に流れることが可能となるように、キャビネットハウジング４０６内に配置される。前記少なくとも２つのモジュール１０２のうちの少なくとも２つは、各モジュール１０２の作動状態において各モジュール１０２の少なくとも１つの電気および／または電子部品（２０２，図１参照，６１０，図４，７および１６参照）によって生成される第１の熱負荷を受け取るための蒸発器をそれぞれ備える熱サイフォン冷却器（６００，図示されず，例えば図４，図１６参照）を含み、熱サイフォン冷却器はキャビネット４００の作動状態において前記冷却空気に前記第１の熱負荷の大部分を伝達するための凝縮器を備える。
【００９７】
各モジュール１０２は、垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される平面に配置され、垂直方向６３４は水平方向６３２に対する横断線である。冷却空気は、キャビネットの作動状態において上記平面を横断する方向に流れる。少なくとも２つのモジュール１０２は、キャビネット４００の垂直方向６３４に沿って互いに近接して配置され、冷却空気はキャビネット４００の作動状態においてキャビネット４００の垂直方向６３４を横断する方向に流れる。少なくとも２つのモジュール１０２は、キャビネット４００の水平方向６３２に互いに並んで配置され、垂直方向６３４は水平方向６３２に対する横断線である。冷却空気は、キャビネットの作動状態においてキャビネット４００の垂直方向６３２を横断する方向に流れる。
【００９８】
少なくとも２つのモジュール１０２は、キャビネット４００の横方向６３０に沿って互いに並んで配置されてもよく、横方向６３０は垂直方向６３４および水平方向６３２に対する横断線である。冷却空気は、そのときキャビネット４００の作動状態においてキャビネット４００の横方向６３０を横断する方向に流れることができる。
【００９９】
少なくとも２つのモジュール１０２は、少なくとも１つのモジュール行と、少なくとも１つのモジュール列とを有するマトリクス型でキャビネットハウジング４０６内に配置される。マトリクスは、キャビネット４００の水平方向６３２に延びる少なくとも１つのモジュール行と、キャビネット４００の垂直方向６３４に延びる少なくとも１つのモジュール列とを有する矩形マトリクスである。
【０１００】
少なくとも１つのモジュールブロック４０２は、少なくとも２つのモジュール１０２のうちの少なくとも２つのモジュール１０２と、モジュールブロック容器７１５とを備える。少なくとも２つのモジュール１０２は、電気モジュールブロックコネクタの数がモジュールブロック４０２の内側のモジュール１０２の数と無関係に一定となり得るように、モジュールブロック４０２の外側あるいは内側からコネクタ（１４０２，図示されず，図２４参照）を介して電気的に接続可能である。それぞれのモジュール１０２の入口に冷却空気を案内するためのモジュールブロック容器７１５は、冷却空気の流れを受け取るための第１のポート（５０８，図示されず，図２５〜図２８参照）を備える。モジュールブロック容器７１５は、キャビネット４００の作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２のポート（５０６，図示されず，図２５〜図２８参照）を備える。モジュールブロック容器７１５は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック左面７２５およびモジュールブロック右面７２３と、同様に水平方向６３２に延びるモジュールブロック底面７１８およびモジュールブロック上面とを備える。
【０１０１】
図２における各モジュールブロック４０２は、水平方向６３２に沿って並んで配置された４つのモジュール１０２を備える。モジュールブロック４０２は、少なくとも１つのモジュールブロック行と少なくとも１つのモジュールブロック列とを含むマトリクス型でキャビネット４０６内に配置され、マトリクスはキャビネット４００の水平方向６３２に延びる少なくとも１つのモジュールブロック行と、キャビネット４００の垂直方向６３４に延びる少なくとも１つのモジュールブロック列とを有する矩形マトリクスである。
【０１０２】
特に、モジュールブロック４０２は、６つのモジュール行と３つのモジュール列とを有するマトリクスにて配置されている。モジュールブロック４０２は、横方向６３０にも沿って並んで配置されてもよい。
【０１０３】
キャビネットハウジング４０６は、垂直方向６３４に延びるキャビネット左面４０９およびキャビネット右面４１１を備え、さらに水平方向６３２に延びるキャビネット底面４１０およびキャビネット上面４０８を備える。キャビネット４００は、キャビネット上面４０８に配置された第３のファン４０４をさらに備え（例えば、図３参照）、それはキャビネット４００の第１の開口部の近傍にあってもよい。
【０１０４】
図３は、図２の電気および／または電子システム２００の断面の側面図を概略的に示す。キャビネット４００の第１の開口部５０２は、垂直方向６３４に延びるキャビネット前面４１３に配置され、キャビネットハウジング４０６の第２の開口部５２０は、キャビネット上面４０８に配置される。キャビネット背面４１２は、垂直方向６３４に延び、本発明の一側面によれば、第２の開口部５２０はキャビネット背面４１２にも配置されてもよい。第３のファン４０４は、第２の開口部５２０の上方に配置される。冷却空気は、キャビネット４００の作動状態において、第１の開口部５０２を通って流れ方向５１０に流れ、そこから冷却空気の大部分はモジュールブロック容器７１５の第１の部分５０８を通るとともにモジュールブロック容器７１５に案内されて各モジュール１０２の入口に流れることが可能であり、そこからモジュールブロック容器７１５の第２のポート５０６を通って放出される。放出された冷却空気は、キャビネットの第２の開口部５２０に向けて、キャビネットチャネル５１２を通って放出流れ方向５１１に進み、第３のファン４０４に吸引されて第３の開口部５０４を通って外気５４０に運ばれ、冷却空気は基本的に横方向６３０に向く外気流れ方向５１４に放出される。また、第１の開口部５０２からの冷却空気をモジュールブロック４０６に通し、前記冷却空気の大部分を各モジュール１０２を通して第２の開口部５２０に送ることを可能とする第３のファン４０４が、第１の開口部５０２あるいは第１の開口部５０２および第２の開口部５２０の双方に配置されてもよい。第１のポート５０８は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック前面５３５に配置され、第２のポート５０６は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック背面５３６に配置される。
【０１０５】
図４は、冷却空気あるいは他の熱キャリアを、入口６１４を介してモジュール１０２に入り、ガイド機構６１５に案内されて出口６１６に向けて各モジュール１０２を通る流れ方向５１０に流れることを可能とする、入口６１４と出口を有するガイド機構６１５を備えるモジュール１０２を示す。放出された冷却空気は、その後、図２および図３に示されたキャビネットの作動状態において、キャビネットハウジングの第２の開口部に向けた放出流れ方向５１１に流れることができる。ガイド機構６１５は、ガイド部分６１９を備え、ガイド部分６１９は、IGBTのような電気および／または電子部品６１０に接続線６２１を介して複数の電気コンデンサ６１２のそれぞれを接続する電気バス・バー（electrical bus bar）とすることができる。コンデンサ６１２のそれぞれは底面６１１および上面６１３を備える円筒形の本体６０９を有し、前記円筒形の本体６０９はモジュール１０２の垂直方向６３４に底面６１１から上面６１３へと延び、垂直方向６３４はモジュール１０２の横方向６３０および水平方向６３２に対する横断線であり、ガイド部分６１９は横方向６３０に延びる。コンデンサ本体６０９は、円筒形状ではない長尺のコンデンサ本体であってもよい。
【０１０６】
電気および／または電子部品６１０は、例えば螺子のような取付装置６０８によって熱サイフォン冷却器６００の蒸発器６０４に取り付けられる。熱サイフォン冷却器６００は、凝縮器６０２をさらに備える。熱サイフォン冷却器６００は、モジュール１０２の作動状態において、電気および／または電子部品６１０から熱を取り除く。蒸発器６０４は、各モジュール１０２の作動状態において各モジュール１０２の電気および／または電子部品６１０によって生成された第１の熱負荷を受け、凝縮器６０２は、キャビネットおよびモジュール１０２の作動状態において流れ方向５１０に流れる冷却空気に前記第１の熱負荷の大部分を伝達する。凝縮器６０２は、平面形状の第１の面６０１を第１の主法線方向６０３に備え、蒸発器は少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０を熱的に接続するための平面形状の第２の面６０６を第２の主法線方向６０５に備える。蒸発器６０４は、傾斜軸６２２に関し、凝縮器に対して１８０°の角度６２０に傾けて配置される。第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度は０°であり、主法線方向６０３，６０５は横方向６３０において互いに平行に延びる。
【０１０７】
少なくとも１つの電気コンデンサ６１２は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０と電気的に接続され、少なくとも１つの電気コンデンサ６１２によって生成可能な第２の熱負荷の大部分は、キャビネットおよびモジュール１０２の作動状態において出口６１６を通る冷却空気によって除去可能である。ガイド機構６１５は、垂直方向６３４に延び、出口６１６と入口６１４とを有するモジュール背面６３６とモジュール前面６３５とをさらに備える。ガイド機構６１５は、横方向６３０に延びるモジュール底面６１８とモジュール上面６１７とをさらに備える。コンデンサ６１２は、互いに平行に配置され、さらにモジュール１０２の上部において入口６１４および出口６１６と平行な垂直方向６３４に延びる凝縮器６０２と平行に配置されているので、流れ方向５１０に流れる流入冷却空気流はコンデンサ６１２を通過し、その後に蒸発器６０４によって逸らされることなく、横方向６３０に凝縮器６０２を通って出口６１６に流れる。蒸発器６０４および電気および／または電子部品６１０は、垂直方向６３４にも延び、モジュール１０２の底部において凝縮器６０２およびコンデンサ６１２の下方に配置されているので、コンデンサ６１２に占有されないモジュール空間６７０が存在する。
【０１０８】
図５は、図４に示したモジュールと同様の部品を備えるモジュール１０２の断面図を概略的に示しており、蒸発器６０４が凝縮器６０２に対して傾けられ、凝縮器６０２が入口６１４と出口６１６との間に配置されることによって、キャビネットおよびモジュール１０２ぞれぞれの作動状態において冷却空気の大部分が凝縮器６０２の平面形状の第１の面６０１を横断する流れ方向５１０に流れて凝縮器６０２を通り、モジュール１０２の作動状態にて少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０によって生成される第１の熱負荷の大部分が冷却空気に移動する。蒸発器６０４は、横方向６３０に延びる平面形状の第２の面６０６を備え、横方向６３０は、モジュール１０２の垂直方向６３４および水平方向６３２に対する横断線である。コンデンサ６１２および凝縮器６０２の平面形状の第１の面６０１は、平行に配置されるとともに、水平方向６３２に延びる。同様に、入口６１４および出口６１６は、水平方向６３２に延びる。モジュール１０２のガイド機構６１５は、モジュール左面６２５およびモジュール右面６２３を備える。
【０１０９】
蒸発器６０４は、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度６２０を約９０°にして、凝縮器６０２に対して傾けて配置される。蒸発器６０４は、傾斜軸６２２に関する角度６２０にて、垂直方向６３４に関して曲げられるか或いは傾けられている。凝縮器６０２の第１の面６０１は、熱サイフォン冷却器６００の垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される第１の平面に配置され、水平方向６３２は、モジュール１０２および熱サイフォン冷却器６００それぞれの横方向６３０に対する横断線であるとともに、垂直方向６３０に対する横断線である。
【０１１０】
角度６２０は、３０°よりも大きく、かつ１５０°よりも小さい角度にすることができる。角度６２０は、９０°の角度、鋭角、鈍角、さらには８５°〜９５°、６０°〜１２０°、４５°〜１３５°、６０°〜９０°、９０°〜１２０°、４５°〜９０°、９０°〜１３５°、０°〜４５°，１３５°より大きい値から１８０°未満の値、の角度範囲によって構成されるグループから選択されてもよい。凝縮器６０２から蒸発器６０４の間の冷媒の動きは、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において重力により与えられる。ガイド部分６１９は、横方向６３０に延び、コンデンサを電気および／または電子部品６１０に電気的に接続する。
【０１１１】
モジュール１０２の作動状態において冷却空気の流れを受け取るための入口６１４およびその後に冷却空気を放出するための出口６１６を有し、モジュール１０２の作動状態において冷却空気を、入口６１４を通り、そこからモジュール１０２へ、その後に出口６１６を通るように案内するためのガイド機構６１５を、モジュール１０２は備える。熱サイフォン冷却器６００は、モジュール１０２の作動状態においてモジュール１０２の少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０が生成する第１の熱負荷を受け取るための蒸発器６０４を備える。熱サイフォン冷却器６００は、モジュール１０２の作動状態において、前記第１の熱負荷の大部分を前記冷却空気に伝達するための凝縮器６０２を備える。冷却空気の空気流に晒される広い断面積は、このようなモジュール１０２を備えることによって達成され得る。本発明のさらなる実施形態によれば、蒸発器６０４は、凝縮器６０２をオフセットする位置に配置されてもよい。少なくとも１つの電気コンデンサ６１２は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０に電気的に接続され、少なくとも１つの電気コンデンサ６１２によって生成される第２の熱負荷の大部分は、モジュール１０２の作動状態において出口６１６を通る冷却空気により除去される。
【０１１２】
図６は、図４のモジュールと同様のモジュール１０２の断面図を概略的に示しており、複数のコンデンサ６１２が図４のモジュール空間６７０に配置され、入口６１４が垂直方向において基本的にモジュール前面６３５の全体に亘って広がることにより、冷却空気が凝縮器６０２に隣り合うモジュール上方領域に存在する各コンデンサ６１２を通って横方向６３０における流れ方向５１０に流れるとともに、モジュール１０２の下方領域において蒸発器６０４に隣り合う各コンデンサ６１２を通って流れ、この流れを蒸発器６０４が阻むことにより凝縮器６０２における湾曲流れ方向５１３となり、全ての冷却空気が凝縮器６０２および出口６１６を通って出る点で相違する。これは、時として凝縮器６０２に高い圧力降下と速い空気速度とをもたらす。
【０１１３】
図７は、図６と同様のコンデンサ６１２の配置を有するモジュール１０２を概略的に示し、蒸発器６０４が凝縮器６０２に対して傾けられ、凝縮器６０２が入口６１４と出口との間に配置されることにより、キャビネットの作動状態において前記冷却空気の大部分が凝縮器６０２の平面形状の第１の面６０１を横断する流れ方向５１０に流れ、モジュール１０２の作動状態において電気および／または電子部品６１０によって生成される第１の熱負荷の大部分を冷却空気に伝達する。蒸発器６０４の傾斜は、図５に示された傾斜と同様であるが、蒸発器６０４が垂直方向６３２に関して曲げられるか或いは傾けられている点で相違する。電気コンデンサ６１２は、モジュール１０２の上方部分と下方部分とに配置され、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０とガイド部分６１９を介して電気的に接続される。コンデンサ６１２によって生成可能な第２の熱負荷の大部分は、モジュール１０２およびキャビネットそれぞれの作動状態において、出口６１６を介して流れ方向５１０に流れる冷却空気によって除去可能である。凝縮器６０２の第１の面６０１は、熱サイフォン冷却器６００の垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される第１の平面に配置される。水平方向６３２は、熱サイフォン冷却器６００あるいはモジュール１０２の横方向６３０に対する横断線であるとともに、垂直方向６３４に対する横断線である。蒸発器６０４は、凝縮器６０２に対して、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間が約９０°の角度６２０となるように、ほぼ水平方向６３２に傾けられている。凝縮器に生じる冷却空気の高い圧力下降が除去され得るように、蒸発器６０４を９０°に傾けることによってモジュール１０２が空気流を阻止する断面積を減らすことにより、さらに、高いコンパクト性を備えることにより、そのようなモジュール１０２は、コンデンサ６１２および電気および／または電子部品６１０の効率的な冷却を可能にすることができる。冷却空気は、凝縮器６０２において最小減の圧力降下しか生じずに、流れ方向５１０に流れるとともに、微小湾曲流れ方向５１５に流れる。
【０１１４】
図８は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０およびコンデンサから熱を取り除くための図７に係る熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示す。熱サイフォン冷却器６００は、凝縮器６０２と、凝縮器６０２の複数の第２の導管９０２と流体的に接続された複数の第１の導管９１２を有する蒸発器６０４とを備える。複数の第１の導管９１２は、熱伝達要素９００と機械的に接続されるとともに、熱的に接触する。これは、第１の導管９１２が延びる垂直方向から見たときに櫛型断面を熱伝達要素９００が有することにより達成される。櫛型断面は、第１の導管９１２それぞれの部分を受けるために設けられた複数の溝によって、伝達要素９００上に与えられる。蒸発器６０４は、凝縮器６０２をオフセットする第１の位置に配置されると同時に、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度６２０が９０°となるように凝縮器６０２に対して傾く第２の位置に配置される。熱サイフォン冷却器６００は、蒸発器６０４から凝縮器６０２に熱を伝達するための冷媒を備える。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続される。第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続され、前記第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第１の多岐管９０４に送るために、第４の多岐管９０８を介して第１の多岐管９０４と流体的に接続される。第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続され、前記第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を第２の多岐管９１４に送るために第６の多岐管９１０を介して第２の多岐管９１４と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第３の多岐管９１６および第２の多岐管９１４の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管９０２を通って、第３の多岐管９１６および第２の多岐管９１４へと重力によって移動することが可能となる。
【０１１５】
充填多岐管９１８は、熱サイフォン冷却器６００に冷媒を送るための第１の多岐管９０４に設けられる。凝縮器６０２は、第１の導管９１２の間に配置された冷却フィン９２２を備える。第１の多岐管９０４、第５の多岐管９０６、および、第１の導管９１２は、基本的に水平方向６３２に延びる。第４の多岐管９０８、第６の多岐管９１０、充填多岐管９１８、および、第２の導管９０２は、基本的に垂直方向６３４に延びる。第２の多岐管９１４および第３の多岐管９１６は、基本的に横方向６３０に延びる。
【０１１６】
図８に示されたものと比較される熱サイフォン熱交換器６００の他の実施形態において、凝縮器の方向が横軸６３０周りの方向に回転されることにより、第２の導管９０２が傾斜軸６２２と平行に延びることが考えられる。
【０１１７】
図９は、垂直方向６３４に延びる凝縮器６０２と横方向６３０に延びる蒸発器６０４とを有することにより、蒸発器６０４が約９０°の角度６２０で水平方向６３２に関して傾いた他の熱サイフォン冷却器の斜視正面図を概略的に示す。一つの電気または電子部品６１０が、取付装置６０８により蒸発器６０４の第２の面６０６に取り付けられる。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために、第３の多岐管９１６を介して蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために、第１の導管９１２の少なくとも１つの復水チャネル９１３と、第３の多岐管９１６とを介して、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第２の多岐管９１４の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管９０２を通って、第２の多岐管９１４へと重力によって移動することが可能となる。第１の多岐管９０４は、第３の多岐管９１６の上方に配置される。第１の多岐管９０４、第２の多岐管９１４、および、第３の多岐管９１６は、水平方向６３２に延びるとともに、基本的に互いに平行に配置される。
【０１１８】
図１０は、図９の熱サイフォン冷却器９００と同様の他の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示し、第３の多岐管９１６の近傍に配置された付加的な第５の多岐管９０６が存在し、第３の多岐管９１６が熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために蒸発器６０４の第１の導管９１２と流体的に接続され、第３の多岐管９１６が熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第１の多岐管９０４に送るために第１の多岐管９０４と流体的に接続されている点で相違する。第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために、凝縮器６０２の第２の多岐管９０２と流体的に接続され、前記第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮された冷媒を第２の多岐管９１４に送るために、少なくとも１つの復水チャネル９１３を介して第２の多岐管９１４と流体的に接続される。
【０１１９】
図１１は、冷却器６００が隣り合わせて配置された２つの蒸発器６０４および２つの凝縮器６０２を備えている点、換言すれば２つの熱サイフォン冷却器が互いの上に配置されている点において、図９の熱サイフォン冷却器６００と相違する他の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示す。一方の蒸発器６０４は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０から第１の熱負荷を受け、この蒸発器６０４の下方に配置された他方の蒸発器６０４は、少なくとも１つの電気および／または電子部品６１０が取り付けられるとともに熱的に接続された蒸発器６０４を介してその第１の熱負荷の一部を受ける。第７の多岐管９１５は、図９の第２の多岐管９１４と同様に作用する他方の凝縮器および他方の蒸発器に設けられ、第８の多岐管９０３は、図９の第１の多岐管９０４と同様に作用する他方の凝縮器および他方の蒸発器に設けられる。第５の多岐管９０６は、図９の第３の多岐管９１６と同様に作用する他方の凝縮器および他方の蒸発器に設けられる。全ての多岐管は、基本的に水平方向９３２に延びる。
【０１２０】
図１２は、図１１の熱サイフォン冷却器６００の斜視背面図を概略的に示す。
【０１２１】
図１３は、他の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示し、蒸発器６０４が凝縮器６０２をオフセットし、第１の主法線方向６０３と第２の主法線方向６０５との間の角度６２０が約９０°となるように水平方向６３２に関して凝縮器６０２に対し傾いて配置されている。熱サイフォン冷却器６００は、図８の熱サイフォン冷却器６００と同様の構成要素を有するとともに同様の方法で作用し、第１の導管９１２が基本的に横方向６３０に延びる点、第２の多岐管９１４、第３の多岐管９１６、および第５の多岐管９０６が基本的に水平方向６３２に延びる点、および、第６の多岐管９１０が基本的に横方向６３０と垂直方向６３４とで定義される平面において延び、蒸発器６０４から蒸発器６０４の上方に配置された凝縮器６０２へと傾いている点で相違する。
【０１２２】
図１３に示されたものと比較される熱サイフォン熱交換器６００の他の実施形態において、蒸発器６０４の方向が垂直軸６３４周りの方向に回転されることにより、第１の導管９１２が横方向６３０に延びることが考えられる。
【０１２３】
図１４は、以下に記載された点で相違する、図９に示された熱サイフォン冷却器６００と同様の他の熱サイフォン冷却器６００の断面の側面図を概略的に示す。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において蒸発器６０４から少なくとも部分的に蒸発された冷媒を収集するために、傾けられた蒸気チャネル９０５を介して蒸発器６０４の第１の導管と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、傾けられた復水チャネル９０７とし得る凝縮器の第２の導管と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器の作動状態において凝縮器６０２から凝縮された冷媒を収集するために、傾斜された復水チャネル９０７とし得る凝縮器の第２の導管と流体的に接続される。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、蒸発器６０４の第１の導管と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第２の多岐管９１４の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管を通って第２の多岐管９１４へと重力により移動することが可能となる。第１の多岐管９０４および第２の多岐管９１４は水平方向６３２に延び、蒸発器６０４は横方向６３０に延び、凝縮器６０２は垂直方向６３４に延びる。
【０１２４】
図１５は、図９の熱サイフォン冷却器を２つ備え、それらが復水収集多岐管９１７（図９の第２の多岐管９１４）の形で第２の多岐管を共有し、互いに反対に互いに向かい合って凝縮器６０２，１６０２が垂直方向６３４に延びるとともに蒸発器６０４，１６０４が横方向６３０に延びることにより、互いに取り付けられた熱サイフォン冷却器６００を概略的に示す。蒸発器６０４および凝縮器６０２は、図９の蒸発器６０４および凝縮器６０２に準じて作用する。当該他方の蒸発器１６０４および当該他方の凝縮器１６０２は、同様に作用する。冷媒は、当該他方の蒸発器１６０４から当該他方の凝縮器１６０２に熱を伝達しており、その熱は電気および／または電子部品６１０によって生成可能な第１の熱負荷であってもよい。第８の多岐管１００４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を当該他方の凝縮器１６０２に送るために、当該他方の凝縮器１６０２の少なくとも１つの第４の導管１００２と流体的に接続される。復水収集多岐管９１７は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を当該他方の蒸発器１６０４に戻すために、当該他方の蒸発器１６０４の第３の導管１０１２と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を当該他方の蒸発器１６０４から収集するために、当該他方の蒸発器１６０４の第３の導管１０１２と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第７の多岐管９０４に送るために、第７の多岐管１００４と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を当該他方の凝縮器１６０２から収集するために、当該他方の凝縮器１６０２の第４の導管１００２と流体的に接続される。第１３の多岐管１０１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を復水収集多岐管９１７に送るために、復水収集多岐管９１７と流体的に接続される。第８の多岐管９０４は、第１３の多岐管１０１６および復水収集多岐管９１７の上方に配置されているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、当該他方の凝縮器１６０２の第４の導管１００２を通って第１３の多岐管１０１６および復水収集多岐管９１７へと重力により移動することが可能となる。当該他方の凝縮器１６０２は、凝縮器６０２の第１の面６０１と同様に、当該他方の凝縮器１６０２の第４の導管１００２の間に配置された他の冷却フィン１０２２を有する第５の面１６０１を備える。当該他方の蒸発器１６０４は、蒸発器６０４の第２の面６０６と同様の第６の面１６０６を備える。
【０１２５】
図６は、コンデンサ６１２あるいはコンデンサ本体が水平方向６３２ではなくモジュール１０２の垂直方向６３４に延びる点において図５のモジュール１０２と相違するモジュール１０２を概略的に示す。電気コンデンサ６１２は、入口６１４と、コンデンサ６０２の平面形状の第１の面６０１と、蒸発器６０４の平面形状の第２の面６０６との間に配置される。
【０１２６】
図１７は、第１のコンデンサ６８２が設けられ、それらが少なくとも部分的に入口６１４と凝縮器６０２との間に配置され、第２のコンデンサ６８４が少なくとも部分的に凝縮器６０２と出口６１６との間に配置されている点で図１６のモジュールと相違するモジュール１０２を概略的に示す。
【０１２７】
図１８は、図５のモジュールの斜視正面図を概略的に示し、コンデンサが水平方向６３２に延びるとともに、例えばコンデンサを少なくとも１つの電気および／または電子部品と電気的に接続するためのバス・バーであるガイド部分６１９に取り付けられている。蒸発器６０４は、垂直方向６３４に延びるとともに、第１の主法線方向と第２の主法線方向との間で凝縮器６０２に対し９０°の角度で垂直方向６３４に傾けられている。凝縮器６０２の第１の面は、熱サイフォン冷却器の垂直方向６３４と水平方向６３２とで定義される第１の平面に配置され、水平方向６３２は垂直方向６３４に対する横断線であるとともに、熱サイフォン冷却器の横方向６３０に対する横断線である。蒸発器６０４の第２の面は、垂直方向６３４と横方向６３０とで定義される平面に配置される。
【０１２８】
モジュール１０２は、例えば電力変換器のような上位の構成要素へのモジュール１０２の挿入や交換を容易にするための第１のガイド手段１３２０を有する。その目的のために、電力変換器キャビネットのような前記上位の構成要素は、第１のガイド手段１３２０と協働するための第２のガイド手段１３２１を備え、それによりモジュール１０２は引き出しのような方法で前述の電力変換器キャビネットに挿入可能かつ配置可能である（例えば、図２に示されたキャビネット４００を参照）。モジュール１０２の基本的な実施形態において、第１のガイド手段１３２０は、モジュール１０２を通る冷却媒体を案内するために設けられたガイド部分６１９の横端によって形成される。キャビネット４００の基本的な実施形態において、第２のガイド手段１３２１は、キャビネット４００の板金構造におけるスロットによって形成され、前記スロットは、ガイド部分６１９の第１のガイド手段１３２０を確実に挿入および配置するための十分な空間を与えるように寸法が決められている。しかしながら、必要であれば、操作を改善するとともに摩擦を減らすために、ローラーなどを備えるガイドシステムを採用してもよい。
【０１２９】
図１９は、図１８の熱サイフォン冷却器６００の斜視正面図を概略的に示す。冷媒を熱サイフォン冷却器６００に充填するための充填多岐管９１８は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を凝縮器６０２に送るために、凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続された第１の多岐管９０４に設けられる。第２の多岐管９１４は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を蒸発器６０４に戻すために、第１の導管（９１２，図示されず）と流体的に接続される。第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を蒸発器６０４から収集するために、蒸発器６０４の第１の導管と流体的に接続される。第３の多岐管９１６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において少なくとも部分的に蒸発された冷媒を第１の多岐管９０４に送るために、第４の多岐管９０８を介して、第１の多岐管９０４と流体的に接続される。
【０１３０】
第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を凝縮器６０２から収集するために凝縮器６０２の第２の導管９０２と流体的に接続され、前記第５の多岐管９０６は、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において凝縮された冷媒を第２の多岐管９１４に送るために第２の多岐管９１４と流体的に接続される。第１の多岐管９０４は、第５の多岐管９０６および第２の多岐管９１４の上方に設けられているため、熱サイフォン冷却器６００の作動状態において、凝縮された冷媒は、凝縮器６０２の第２の導管９０２を通って第５の多岐管９０６および第２の多岐管９１４へと重力により移動することが可能となる。第６の多岐管９１０は、第２の多岐管９１４を第５の多岐管９０６と流体的に接続するために設けられる。第１の導管、第４の多岐管９０８、および第６の多岐管９１０は基本的に垂直方向９３４に延び、第２の多岐管９１４および第３の多岐管９１６は基本的に横方向６３０に延び、第１の多岐管９０４および第５の多岐管９０６は基本的に水平方向６３２に延びる。
【０１３１】
もし図１９における凝縮器６０２の熱容量がごく限られているならば、ユーザはいくつかの追加的な第２の導管９０２によって水平方向６３２に凝縮器を拡張する選択をしてもよい。
【０１３２】
図１９に関して説明されるとともに示されたものと同様の他の代替的な実施形態においては、中間の第４の多岐管９０８が除外され得るように、第１の多岐管９０４が第３の多岐管９１６に直接接続される。実施形態によっては、第２の多岐管９１４が第５の多岐管９０６に直接接続可能であることにより、中間の第６の多岐管９１０が除外され得る。さらにより簡素化した実施形態においては、第１の多岐管９０４と第３の多岐管９１６が１つの管を曲げて形成される。同様に、第２の導管９１４と第５の導管９０６も他の管を曲げることで形成される。そのような実施形態において、熱サイフォンの最大寸法は、多岐管９０４，９１６，９１４，９０６に用いる管の最小曲げ半径に依存する。
【０１３３】
図２０は、図１６に係る熱サイフォン冷却器６００を概略的に示し、高い冷却の必要性に対応すべく、凝縮器６０２がモジュール１０２の高さの増大を伴って水平方向６３２に拡張され（水平矢印１２０３にて示される）、蒸発器６０４が横方向６３０にモジュール１０２の現在の寸法内でその長さを拡張される（横矢印１２０６にて示される）ことが破線にて付加的に示され、この場合においては、追加の電気コンデンサ６１２のために追加のモジュール凝縮器長さが用いられるとともに必要とされ得る。モジュールの基本的な設計、深さおよび長さは、同様のものであってよい。したがって、モジュール１０２のパワースケーリングは、モジュール１０２のモジュール特性や基本的な設計を変えることなく達成され得る。
【０１３４】
図２１は、図２および図３に示されたモジュールブロック４０２の斜視正面図を概略的に示す。熱サイフォン冷却器６００は、モジュールブロック４０２の垂直方向６３４に延びる凝縮器６０２および蒸発器６０４を備えて設けられる。いくつかの電気または電子部品６１０，６０７が蒸発器６０４に取り付けられる。複数の電気および電子部品６１０は、複数の電気コンデンサ６１２と向かい合う蒸発器６０４の平面形状の第１の面６０６と熱的に接続される。少なくとも１つのさらなる電気および／または電子部品６０７は、蒸発器６０４の平面形状の第２の面６０６の反対側にある、蒸発器６０４の平面形状の第３の面（６７７，図示されず，例えば図２２参照）と熱的に接続される。各コンデンサ６１２は、水平方向６３２においてコンデンサ本体６０９の底面６１１から上面６１３に延びる細長いコンデンサ本体６０９を有する。
【０１３５】
第１のコンデンサ部分１３１０は、垂直方向６３４および横方向６３０に延びる第１のガイド部分１３１１を備えて設けられ、水平方向６３２に延びる複数のコンデンサ６１２は、第１のガイド部分１３１１に取り付けられる。第２のコンデンサ部分１３０８は、第２のガイド部分１３０９を備えて設けられ、コンデンサは、第１のコンデンサ部分１３１０と同様に配置される。第２のコンデンサ部分１３０８は、水平方向６３２において第２のコンデンサ部分１３１０の隣に配置される。第１のコンデンサ部分１３１０と同様に、第３のガイド部分１３０７を備える第３のコンデンサ部分１３０６と、第４のガイド部分１３０５を備える第４のコンデンサ部分１３０４とは、水平方向６３２において第２のコンデンサ部分１３０８の隣に配置されて設けられる。ガイド部分１３１１，１３０９，１３０７，および１３０５は、電気および／または電子部品６１０，６７７とコンデンサを電気的に接続するために設けられてもよい。冷却空気は、横方向６３０と平行な流れ方向に流れ、先ずコンデンサ６１２を通り、その後に凝縮器６０２を通る。各コンデンサ部分１３１０，１３０８，１３０６，１３０４は、例えば図２に示された１つのモジュール１０２に相当してもよく、その場合において熱サイフォン冷却器６００は、コンデンサ部分あるいはモジュールによって共有される。基板１３０２は、コネクタ（１４０２，図示されず，図２２〜２４参照）と同じく熱サイフォン冷却器６００およびガイド部分１３１１，１３０９，１３０７，１３０５を取り付けるために設けられる。モジュールブロック４０２は、２つのモジュール列を有するモジュールブロック４０２の標準寸法容器統合（standard dimensioned container integration）を考慮に入れたフルブリッジ構造であってもよい。上述のコンデンサ部分は、コンデンサブロックであってもよい。
【０１３６】
モジュールブロック４０２は、例えば電力変換器のような上位の構成要素へのモジュールブロック４０２の挿入や交換を容易にするための第１のガイド手段１３２０を有する。その目的のために、電力変換器キャビネットのような前記上位の構成要素は、第１のガイド手段１３２０と協働するための第２のガイド手段１３２１を備え、それによりモジュールブロック４０２は引き出しのような方法で前述の電力変換器キャビネットに挿入可能かつ配置可能である（例えば、図２に示されたキャビネット４００を参照）。モジュールブロック４０２の基本的な実施形態において、第１のガイド手段１３２０は、モジュールブロック４０２を通る冷媒の案内を補助するために設けられた基板１３０２の横端によって形成される。キャビネット４００の基本的な実施形態において、第２のガイド手段１３２１は、キャビネット４００の板金構造におけるスロットによって形成され、前記スロットは、モジュールブロック４０２の第１のガイド手段１３２０を確実に挿入および配置するための十分な空間を与えるように寸法が決められている。
【０１３７】
図２２は、図２１のモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、各コンデンサ部分あるいはモジュールがモジュールブロック４０２の内側および外側からコネクタ１４０２を介して電気的に接続可能であることが示されている。吸入された冷えた冷却空気は、モジュールブロック４０２の右方から到来し、その後、横方向６３０に凝縮器６１２を通過した後に、左方の凝縮器６０２を通過する。冷却空気は、銅リンクのような他のパッシブを冷却するか、あるいはバス・バーにおけるより高い電流密度を単に考慮に入れるために使用されてもよい。バス・バーあるいはレールターミナルは、ターミナルへのリンクを形成するために、冷却器６００に巻きつけられてもよい。
【０１３８】
図２３は、２つのコネクタ１４０２を備える図２１および図２２のモジュールブロック４０２の断面の正面図を概略的に示す。
【０１３９】
図２４は、図２１、図２２、図２３に係るモジュールブロック４０２の斜視背面図を概略的に示す。
【０１４０】
図２５は、垂直方向６３４において互いの上方に配置された複数のモジュール１０２を備え、各モジュールが例えば図７に応じて設計された、例えば図２および図３に示されるようなモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示す。図２５と以下の図２６，図２７，および図２８とにおいて、モジュール１０２は、先行する図、実施形態、観点、および添付の特許請求の範囲に応じて記載されたいずれの実施形態に従って設けられてもよい。モジュールブロック４０２は、流れ方向５１０に流れる冷却空気流を受け取るための第１のポート５０８を有するモジュールブロック容器７１５を備え、モジュールブロック４０２およびキャビネット４００それぞれの作動状態において、モジュールブロック容器７１５は各モジュール１０２の入口６１４に冷却空気を案内するように構成され、モジュールブロック容器７１５はその後に冷却空気を開放するための第２のポート５０６を備える。第１のポート５０８は、垂直方向６３４に延びるモジュールブロック右面５３５に配置され、第２のポート５０６は、横方向６３０に延びるモジュールブロック上面７１３に配置される。モジュールブロック容器７１５は、モジュールブロック上面７１３の下方で横方向に延びるモジュールブロック下面７１８と、モジュールブロック前面５３５の反対側で垂直方向６３４に延びるモジュールブロック背面５３６とをさらに備える。冷却空気は、各モジュールを通過した後に、モジュールブロックの上部に向いてキャビネット容器の第２のポート５０６を通過する放出流れ方向５１１に流れる。
【０１４１】
図２６は、図２５に係るモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、第２のファン１９００がモジュールブロック４０２の第２のポート５０６に配置されている点において相違する。
【０１４２】
図２７は、図２５に係るモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、他の第２のファン１９０２がモジュールブロック５０２の第１のポート５０８に配置されている点において相違する。
【０１４３】
図２８は、図２５に係るモジュールブロック４０２の断面の側面図を概略的に示し、第１のファン１２０２が各モジュール１０２の入口に配置されている点において相違する。
【０１４４】
図２６〜図２８、さらには図２および図３に示されたファンを設けることで、冷却効率および容量は、キャビネット４００を冷却するための冷却空気の強制対流を与えることによって高められ得る。モジュールブロック４０２は、第１のポート５０８および少なくとも１つのモジュール１０２の入口６１４の少なくとも一方と、第２のポート５０６および少なくとも１つのモジュール１０２の出口６１６の少なくとも一方とに配置された少なくとも１つの第２のファン１９００，１９０２を一般的に備えてもよい。
【０１４５】
少なくとも２つのモジュール１０２の少なくとも一方は、入口６１４および出口６１６の少なくとも一方に配置された少なくとも１つの第１のファン２００２を備えてもよい。
【０１４６】
発明が図面および先行する記載において詳細に図示および説明された一方で、そのような図示および説明は具体例あるいは好例であって、限定的ではないと考えられ、発明は開示された実施形態に限定されない。
【０１４７】
開示された実施形態の他のバリエーションは、図面、開示、および添付のクレームの調査により、請求項に記載された発明を実施する当業者によって理解され、もたらされ得る。
【０１４８】
請求項において、“備える”との用語は、他の要素を排除するものではなく、単数形による記載は複数を除外するものではない。単数の電気および／または電子システム、あるいは単数のキャビネット、モジュールブロック、モジュールは、請求項に記載されたそれぞれの項目の機能を満たす。単に特定の手段が異なる独立項の双方に開示されているという事実は、それらの手段の組み合せが利用され得ないことを意味するものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとみなされるべきではない。
【０１４９】
［参照符号のリスト］
１０２…モジュール、２００…電気および／または電子システム、２０２…スイッチ，ＩＧＢＴ、２０４…コンデンサ、４０２…モジュールブロック、４０６…キャビネットハウジング、４０８…キャビネット上面、４０９…キャビネット左面、４１０…キャビネット底面、４１１…キャビネット右面、４１２…キャビネット背面、４１３…キャビネット前面、５０２…第１の開口部、５０４…第３の開口部、５０６…第２のポート、５０８…第１のポート、５１０…流れ方向、５１１…放出流れ方向、５１２…キャビネットチャネル、５１３…湾曲流れ方向、５１４…外気流れ方向、５１５…微小湾曲流れ方向、５２０…第２の開口部、５３５…モジュールブロック前面、５３６…モジュールブロック背面、５４０…外気、６００…熱サイフォン冷却器、６０１…第１の面、６０２…凝縮器、６０３…第１の主法線方向、６０４…蒸発器、６０５…第２の主法線方向、６０６…第２の面、６０７…さらなる電気および／または電子部品、６０８…取付装置、６０９…コンデンサ本体、６１０…電気および／または電子部品、６１１…底面、６１２…電気コンデンサ、６１３…上面、６１４…入口、６１５…ガイド機構、６１６…出口、６１７…モジュール上面、６１８…モジュール底面、６１９…ガイド部分、６２０…角度，傾斜角度、６２１…接続線、６２２…傾斜軸、６２３…モジュール右面、６２５…モジュール左面、６３０…横方向、６３２…水平方向、６３４…垂直方向、６３５…モジュール前面、６３６…モジュール背面、６７０…モジュール空間、６７７…第３の面、６８２…第１のコンデンサ、６８４…第２のコンデンサ、７１５…モジュールブロック容器、７１７…モジュールブロック上面、７１８…モジュールブロック底面、７２３…モジュールブロック右面、７２５…モジュールブロック左面、９００…熱伝達要素、９０２…第２の導管、９０３…第８の多岐管、９０４…第１の多岐管、９０５…傾斜された蒸気チャネル、９０６…第５の多岐管、９０７…傾斜された復水チャネル、９０８…第４の多岐管、９１０…第６の多岐管、９１２…第１の導管、９１３…復水チャネル、９１４…第２の多岐管、９１５…第７の多岐管、９１６…第３の多岐管、９１７…復水収集多岐管、９１８…充填多岐管、９２２…冷却フィン、１００２…第４の多岐管、１００４…第８の多岐管、１０１２…第３の導管、１０１６…第１３の多岐管、１０２２…他の冷却フィン、１２０３…水平矢印、１２０６…横矢印、１３０２…基板、１３０４…第４のコンデンサ部分、１３０５…第４のガイド部分、１３０６…第３のコンデンサ部分、１３０７…第３のガイド部分、１３０８…第２のコンデンサ部分、１３０９…第２のガイド部分、１３１０…第１のコンデンサ部分、１３１１…第１のガイド部分、１３２０…第１のガイド手段、１３２１…第２のガイド手段１４０２、１６０１…第５の面、１６０２…他の凝縮器、１６０３…第３の主法線方向、１６０４…他の蒸発器、１６０６…第４の面、１９００…第２のファン、１９０２…他の第２のファン、２００２…第１のファン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビネット（４００）を備える電気および／または電子システム（２００）であって、キャビネット（４００）は、
冷却空気流を受け取るための第１の開口部（５０２）と、キャビネット（４００）の作動状態においてその後に冷却空気流を放出するための第２の開口部（５２０）とを備えるキャビネットハウジング（４０６）と、
入口（６１４）および出口（６１６）を有するガイド機構（６１５）をそれぞれ備える少なくとも２つのモジュール（１０２）と、
を備え、
キャビネット（４００）の作動状態において、前記キャビネットハウジング（４０６）の第１の開口部（５０２）を通って流れる冷却空気流の大部分が冷却空気の部分的な流れに分割されるように、少なくとも２つのモジュール（１０２）が前記キャビネットハウジング（４０６）内に配置され、冷却空気の部分的な流れの少なくとも２つが互いに平行に接続されるとともに、その後にキャビネットハウジング（４０６）の第２の開口部（５２０）を共に通過してキャビネットを去るように、部分的な流れの少なくともいくつかがそれぞれ入口（６１４）を介してそれらの専用のモジュール（１０２）に流れ込み、専用のモジュール（１０２）を通って専用のモジュール（１０２）の出口（６１６）へと向かうことがガイド機構（６１５）により可能とされ、
前記少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも２つは、モジュール（１０２）の作動状態において各モジュール（１０２）の少なくとも１つの電気および／または電子部品（２０２，６１０）により生成される第１の熱負荷を受けるための蒸発器（６０４）を含む熱サイフォン冷却器（６００）をそれぞれ備え、熱サイフォン冷却器（６００）は、キャビネット（４００）の作動状態において前記冷却空気流に前記第１の熱負荷の大部分を伝達するための凝縮器（６０２）を備える、
電気および／または電子システム（２００）。
【請求項２】
少なくとも２つのモジュール（１０２）の投影のそれぞれは、キャビネット（４００）の垂直方向（６３４）および水平方向（６３２）にて定義される平面における背面上に配置され、垂直方向（６３４）は水平方向（６３２）に対する横断線であり、
冷却空気は、キャビネット（４００）の作動状態において前記平面を横断する方向に流れる、
請求項１の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項３】
少なくとも２つのモジュール（１０２）は、キャビネット（４００）の垂直方向（６３４）に沿って互いに近接して配置され、
冷却空気は、キャビネット（４００）の作動状態において、モジュール（１０２）を通ってキャビネット（４００）の垂直方向（６３４）を横断する方向に流れる、
請求項１または２の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項４】
少なくとも２つのモジュール（１０２）は、キャビネット（４００）の水平方向（６３２）に互いに並んで配置され、垂直方向（６３４）は水平方向（６３２）に対する横断線であり、
冷却空気は、キャビネットの作動状態においてキャビネット（４００）の垂直方向（６３２）を横断する方向に流れる、
先行する請求項のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項５】
少なくとも３つのモジュール（１０２）は、少なくとも１つのモジュール行と、少なくとも１つのモジュール列とを有するマトリクス型でキャビネットハウジング（４０６）内に配置される、
先行する請求項のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項６】
キャビネット（４００）は、前記少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つのモジュール（１０２）、実施形態においては少なくとも２つのモジュール（１０２）を含む少なくとも１つのモジュールブロック（４０２）と、モジュールブロック容器（７１５）と、をさらに備え、
少なくとも２つのモジュール（１０２）は、モジュールブロック（４０２）の内側あるいは外側の少なくとも一方からコネクタ（１４０２）を介して電気的に接続可能であり、
それぞれのモジュール（１０２）の入口（６１４）に冷却空気を案内するための前記モジュールブロック容器（７１５）は、冷却空気の流れを受け取るための第１のポート（５０８）を備え、モジュールブロック容器（７１５）は、キャビネット（４００）の作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２のポート（５０６）を備える、
先行する請求項のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項７】
少なくとも２つのモジュール（１０２）を含む少なくとも１つのモジュールブロック（４０２）は、それぞれ第１のガイド手段（１３２０）を有し、キャビネットは、第２のガイド手段（１３２１）を有し、第１のガイド手段（１３２０）および第２のガイド手段（１３２１）は、少なくとも１つのモジュールブロック（４０２）および少なくとも２つのモジュール（１０２）が引き出しのような方法でキャビネット（４００）に挿入可能かつ配置可能となるように形成された、
請求項６の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項８】
少なくとも３つのモジュールブロック（４０２）は、少なくとも１つのモジュールブロック行と少なくとも１つのモジュールブロック列とを含むマトリクス型でキャビネット（４０６）内に配置された、
請求項６または７の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項９】
モジュールブロック（４０２）は、
ａ）第１のポート（５０８）および少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つの入口（６１４）、
ｂ）第２のポート（５０６）および少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つの出口（６１６）、
のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第２のファン（１９００，１９０２）を備える、
請求項６乃至８のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１０】
少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つは、
ａ）入口（６１４）、および、
ｂ）出口（６１６）、
のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第１のファン（２００２）を備える、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１１】
キャビネット（４００）は、
ａ）第１の開口部（５０２）、および、
ｂ）第２の開口部（５２０）、
のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第３のファン（４０４）をさらに備える、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１２】
蒸発器（６０４）が凝縮器（６０２）に対し、傾斜軸（６２２）に関して特に９０度の角度（６２０）である角度（６２０）に傾けられ、
少なくとも１つの電気および／または電子部品（６０７）は、少なくとも１つの電気および／または電子部品（６０７）が入口（６１４）と出口（６１６）との間に位置するように、蒸発器（６０４）の平面状の第２の面（６０６）と熱的に接続可能であり、
蒸発器（６０４）は、蒸発器（６０４）の第２の面（６０６）の下方で同面に平行して延びる複数の第１の導管（９１２）を備え、
凝縮器（６０２）は、キャビネット（４００）の作動状態において前記冷却空気の大部分が凝縮器（６０２）の平面形状の第１の面（６０１）を横断する流れ方向（５１０）に流れ、第１の熱負荷の大部分を冷却空気に伝達するように、入口（６１４）と出口（６１６）との間に配置される、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１３】
少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電気および／または電子部品（２０２，６１０）と電気的に接続された少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）を備え、
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）によって生成可能な第２の熱負荷の大部分は、キャビネット（４００）の作動状態において出口（６１６）を通る冷却空気によって除去可能である、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１４】
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）は、底面（６１１）および上面（６１３）を備える円筒形状のコンデンサ本体（６０９）を有し、
ａ）横方向（６３０）に対する横断線であるモジュール（１０２）の垂直方向（６３４）において、あるいは、
ｂ）横方向（６３０）に対する横断線である少なくとも２つのモジュール（１０２）それぞれの水平方向（６３２）において、
前記円筒形状のコンデンサ本体（６０９）が底面（６１１）から上面（６１３）に延びる、
請求項１３の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１５】
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）は、入口（６１４）と、
ａ）凝縮器（６０２）の平面形状の第１の面（６０１）、および、
ｂ）蒸発器（６０４）の平面形状の第２の面（６０６）、
のうちの少なくとも１つとの間に配置される、
請求項１３または１４の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１６】
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）は、入口（６１４）の間に配置され、
蒸発器（６０４）は、蒸発器の平面状の第２の面（６０６）と垂直に延びる第２の主法線方向（６０５）において最大厚さを有し、その蒸発器（６０４）の最大厚さは、最大厚さ対最高幅比が平板状の全体外観を蒸発器（６０４）に与えるように、第２の主法線方向（６０５）と垂直に延びる横方向における蒸発器（６０４）の最大全幅よりも小さい、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１７】
蒸発器（６０４）の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ａの範囲にあり、ａは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である、
請求項１６の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１８】
凝縮器（６０２）は、凝縮器（６０２）の平面状の第１の面（６０１）に対して垂直に延びる第１の主法線方向（６０３）において最大厚さを有し、その凝縮器（６０２）の最大厚さは、最大厚さ対最高幅比が平板状の全体外観を凝縮器（６０２）に与えるように、第１の主法線方向（６０３）と垂直に延びる横方向における凝縮器（６０２）の最大全幅よりも小さい、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１９】
凝縮器（６０２）の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ｂの範囲にあり、ｂは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である、
請求項１８の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項２０】
蒸発器（６０４）の第１の導管（９１２）は、冷媒が対流沸騰によって蒸発されるように寸法が決められた、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項２１】
蒸発器（６０４）は、熱伝達要素（９００）を備え、この熱伝達要素（９００）は、複数の第１の導管（９１２）と機械的かつ熱的に接続され、
平面状の第２の面（６０６）は、熱伝達要素（９００）上に設けられる、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１】
キャビネット（４００）を備える電気および／または電子システム（２００）であって、キャビネット（４００）は、
冷却空気流を受け取るための第１の開口部（５０２）と、キャビネット（４００）の作動状態においてその後に冷却空気流を放出するための第２の開口部（５２０）とを備えるキャビネットハウジング（４０６）と、
入口（６１４）および出口（６１６）を有するガイド機構（６１５）をそれぞれ備える少なくとも２つのモジュール（１０２）と、
を備え、
キャビネット（４００）の作動状態において、前記キャビネットハウジング（４０６）の第１の開口部（５０２）を通って流れる冷却空気流の大部分が冷却空気の部分的な流れに分割されるように、少なくとも２つのモジュール（１０２）が前記キャビネットハウジング（４０６）内に配置され、冷却空気の部分的な流れの少なくとも２つが互いに平行に接続されるとともに、その後にキャビネットハウジング（４０６）の第２の開口部（５２０）を共に通過してキャビネットを去るように、部分的な流れの少なくともいくつかがそれぞれ入口（６１４）を介してそれらの専用のモジュール（１０２）に流れ込み、専用のモジュール（１０２）を通って専用のモジュール（１０２）の出口（６１６）へと向かうことがガイド機構（６１５）により可能とされ、
前記少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも２つは、モジュール（１０２）の作動状態において各モジュール（１０２）の少なくとも１つの電気および／または電子部品（２０２，６１０）により生成される第１の熱負荷を受けるための蒸発器（６０４）を含む熱サイフォン冷却器（６００）をそれぞれ備え、熱サイフォン冷却器（６００）は、キャビネット（４００）の作動状態において前記冷却空気流に前記第１の熱負荷の大部分を伝達するための凝縮器（６０２）を備える、
電気および／または電子システム（２００）。
【請求項２】
少なくとも２つのモジュール（１０２）の投影のそれぞれは、キャビネット（４００）の垂直方向（６３４）および水平方向（６３２）にて定義される平面における背面上に配置され、垂直方向（６３４）は水平方向（６３２）に対する横断線であり、
冷却空気は、キャビネット（４００）の作動状態において前記平面を横断する方向に流れる、
請求項１の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項３】
少なくとも２つのモジュール（１０２）は、キャビネット（４００）の垂直方向（６３４）に沿って互いに近接して配置され、
冷却空気は、キャビネット（４００）の作動状態において、モジュール（１０２）を通ってキャビネット（４００）の垂直方向（６３４）を横断する方向に流れる、
請求項１または２の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項４】
少なくとも２つのモジュール（１０２）は、キャビネット（４００）の水平方向（６３２）に互いに並んで配置され、垂直方向（６３４）は水平方向（６３２）に対する横断線であり、
冷却空気は、キャビネットの作動状態においてキャビネット（４００）の垂直方向（６３２）を横断する方向に流れる、
先行する請求項のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項５】
少なくとも３つのモジュール（１０２）は、少なくとも１つのモジュール行と、少なくとも１つのモジュール列とを有するマトリクス型でキャビネットハウジング（４０６）内に配置される、
先行する請求項のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項６】
キャビネット（４００）は、前記少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つのモジュール（１０２）、実施形態においては少なくとも２つのモジュール（１０２）を含む少なくとも１つのモジュールブロック（４０２）と、モジュールブロック容器（７１５）と、をさらに備え、
少なくとも２つのモジュール（１０２）は、モジュールブロック（４０２）の内側あるいは外側の少なくとも一方からコネクタ（１４０２）を介して電気的に接続可能であり、
それぞれのモジュール（１０２）の入口（６１４）に冷却空気を案内するための前記モジュールブロック容器（７１５）は、冷却空気の流れを受け取るための第１のポート（５０８）を備え、モジュールブロック容器（７１５）は、キャビネット（４００）の作動状態においてその後に冷却空気を放出するための第２のポート（５０６）を備える、
先行する請求項のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項７】
少なくとも２つのモジュール（１０２）を含む少なくとも１つのモジュールブロック（４０２）は、それぞれ第１のガイド手段（１３２０）を有し、キャビネットは、第２のガイド手段（１３２１）を有し、第１のガイド手段（１３２０）および第２のガイド手段（１３２１）は、少なくとも１つのモジュールブロック（４０２）および少なくとも２つのモジュール（１０２）が引き出しのような方法でキャビネット（４００）に挿入可能かつ配置可能となるように形成された、
請求項６の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項８】
少なくとも３つのモジュールブロック（４０２）は、少なくとも１つのモジュールブロック行と少なくとも１つのモジュールブロック列とを含むマトリクス型でキャビネット（４０６）内に配置された、
請求項６または７の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項９】
モジュールブロック（４０２）は、
ａ）第１のポート（５０８）および少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つの入口（６１４）、
ｂ）第２のポート（５０６）および少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つの出口（６１６）、
のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第２のファン（１９００，１９０２）を備える、
請求項６乃至８のうちいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１０】
少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つは、
ａ）入口（６１４）、および、
ｂ）出口（６１６）、
のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第１のファン（２００２）を備える、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１１】
キャビネット（４００）は、
ａ）第１の開口部（５０２）、および、
ｂ）第２の開口部（５２０）、
のうちの少なくとも１つに配置された少なくとも１つの第３のファン（４０４）をさらに備える、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１２】
蒸発器（６０４）が凝縮器（６０２）に対し、傾斜軸（６２２）に関して特に９０度の角度（６２０）である角度（６２０）に傾けられ、
少なくとも１つの電気および／または電子部品（６０７）は、少なくとも１つの電気および／または電子部品（６０７）が入口（６１４）と出口（６１６）との間に位置するように、蒸発器（６０４）の平面状の第２の面（６０６）と熱的に接続可能であり、
蒸発器（６０４）は、蒸発器（６０４）の第２の面（６０６）の下方で同面に平行して延びる複数の第１の導管（９１２）を備え、
凝縮器（６０２）は、キャビネット（４００）の作動状態において前記冷却空気の大部分が凝縮器（６０２）の平面形状の第１の面（６０１）を横断する流れ方向（５１０）に流れ、第１の熱負荷の大部分を冷却空気に伝達するように、入口（６１４）と出口（６１６）との間に配置される、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１３】
少なくとも２つのモジュール（１０２）のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの電気および／または電子部品（２０２，６１０）と電気的に接続された少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）を備え、
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）によって生成可能な第２の熱負荷の大部分は、キャビネット（４００）の作動状態において出口（６１６）を通る冷却空気によって除去可能である、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１４】
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）は、底面（６１１）および上面（６１３）を備える円筒形状のコンデンサ本体（６０９）を有し、
ａ）横方向（６３０）に対する横断線であるモジュール（１０２）の垂直方向（６３４）において、あるいは、
ｂ）横方向（６３０）に対する横断線である少なくとも２つのモジュール（１０２）それぞれの水平方向（６３２）において、
前記円筒形状のコンデンサ本体（６０９）が底面（６１１）から上面（６１３）に延びる、
請求項１３の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１５】
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）は、入口（６１４）と、
ａ）凝縮器（６０２）の平面形状の第１の面（６０１）、および、
ｂ）蒸発器（６０４）の平面形状の第２の面（６０６）、
のうちの少なくとも１つとの間に配置される、
請求項１３または１４の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１６】
少なくとも１つの電気コンデンサ（６１２）は、入口（６１４）の間に配置され、
蒸発器（６０４）は、蒸発器の平面状の第２の面（６０６）と垂直に延びる第２の主法線方向（６０５）において最大厚さを有し、その蒸発器（６０４）の最大厚さは、最大厚さ対最高幅比が平板状の全体外観を蒸発器（６０４）に与えるように、第２の主法線方向（６０５）と垂直に延びる横方向における蒸発器（６０４）の最大全幅よりも小さい、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１７】
蒸発器（６０４）の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ａの範囲にあり、ａは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である、
請求項１６の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１８】
凝縮器（６０２）は、凝縮器（６０２）の平面状の第１の面（６０１）に対して垂直に延びる第１の主法線方向（６０３）において最大厚さを有し、その凝縮器（６０２）の最大厚さは、最大厚さ対最高幅比が平板状の全体外観を凝縮器（６０２）に与えるように、第１の主法線方向（６０３）と垂直に延びる横方向における凝縮器（６０２）の最大全幅よりも小さい、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項１９】
凝縮器（６０２）の最大厚さ対最高幅比は、約１：２から約１：ｂの範囲にあり、ｂは少なくとも５、好ましくは少なくとも１０である、
請求項１８の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項２０】
蒸発器（６０４）の第１の導管（９１２）は、冷媒が対流沸騰によって蒸発されるように寸法が決められた、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【請求項２１】
蒸発器（６０４）は、熱伝達要素（９００）を備え、この熱伝達要素（９００）は、複数の第１の導管（９１２）と機械的かつ熱的に接続され、
平面状の第２の面（６０６）は、熱伝達要素（９００）上に設けられる、
先行する請求項のうちのいずれか１項の電気および／または電子システム（２００）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１３−９８５６８（Ｐ２０１３−９８５６８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−２４０３２９（Ｐ２０１２−２４０３２９）
【出願日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【出願人】（５０５０６３４４１）アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２４０３２９（Ｐ２０１２−２４０３２９）
【出願日】平成２４年１０月３１日（２０１２．１０．３１）
【出願人】（５０５０６３４４１）アーベーベー・テヒノロギー・アーゲー (96)
【Ｆターム（参考）】
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