Un dispositivo de control (115) configurado para ser montado dentro de una caja (105),

teniendo la caja al menos una superficie (106) térmicamente conductiva, comprendiendo el dispositivo de control: una carcasa (125); una pluralidad de dispositivos (130) generadores de calor dispuestos dentro la carcasa (125); y un conductor térmico (135) que tiene una primera porción (140) en comunicación térmica con cada uno de los dispositivos (130) generadores de calor y una segunda porción (145) configurada para estar en comunicación térmica directa con la superficie (106) térmicamente conductiva de la caja, en el cual la primera porción (140) del conductor térmico (135) está dispuesta sobre la parte superior de la pluralidad de dispositivos (130) generadores de calor, y en el cual el calor es transferido desde la primera porción (140) del conductor térmico (135) a la segunda porción (145) del conductor térmico (135) a lo largo de una ruta térmica que excluye la carcasa (125) del dispositivo de control (115)

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere, en general, a dispositivos electrónicos de control y, más particularmente, a dispositivos inteligentes de control industrial tales como los Controladores Lógicos Programables (PLCs).

El documento US-A-5 379 185 da a conocer un conjunto para montar en superficie. El conjunto incluye una cubierta

o carcasa disipadora del calor, un sustrato portador de circuitos que tiene componentes eléctricos en el mismo y un separador o bastidor de montaje. En una aplicación típica, el conjunto está montado sobre un sustrato de soporte tal como una placa de circuito impreso. Uno de los componentes eléctricos está montado en una montura de dispositivo para que se acople térmicamente a la cubierta.

El documento DE 102 06 271 da a conocer un conductor térmico que tiene un perfil ondulado con resiliencia a lo largo de la dirección desde un sustrato hasta un disipador térmico.

Los PLC generalmente consisten en una fuente de alimentación del sistema, unas interfaces de Entrada/Salida (E/S), y una sección de control inteligente que puede, o no, contener un microprocesador. Algunos PLCs pueden tener un diseño modular, de manera que el control, la fuente de alimentación, y las secciones I/O, y a veces la interconexión entre estas secciones, son todos módulos físicos separados que pueden ser intercambiados. Algunos PLCs incluyen dispositivos de refrigeración electromagnéticos, tales como ventiladores o sistemas de refrigeración líquida por ejemplo, para transferir el calor lejos de los componentes electrónicos generadores de calor encerrados en los mismos. Sin embargo, algunos compradores de PLCs pueden preferir que sus sistemas de PLC no tengan dispositivos de refrigeración electromagnéticos por diversas razones. Estas razones pueden incluir, pero no están limitadas a, preocupaciones acerca de la fiabilidad del dispositivo de refrigeración, el mantenimiento programado regular requerido para la limpieza o el reemplazo de los filtros del dispositivo de refrigeración, el mantenimiento programado regular para lubricar diversos componentes mecánicos del dispositivo de refrigeración, y preocupaciones referentes a la generación excesiva de calor en el caso del malfuncionamiento del dispositivo de refrigeración. Los componentes electrónicos, incluyendo los encontrados en los sistemas de PLC, generan calor y tienen especificaciones dictadas por el fabricante referentes a cómo de calientes pueden ponerse los componentes. La necesidad de eliminar el calor del PLC y el requisito del cliente de no usar un dispositivo de refrigeración electromagnético generan limitaciones en lo referente a cuánto calor pueden generar los componentes del PLC, cómo de elevada puede ser la temperatura ambiente en el entorno operativo del PLC, cómo de pequeños pueden ser físicamente los módulos del PLC, y por lo tanto qué capacidad de rendimiento y qué características puede ofrecer el PLC.

Por consiguiente, existe la necesidad en la técnica de un dispositivo electrónico de control, y particularmente de un PLC, que tenga una disposición de transferencia de calor que supere estos problemas.

Breve descripción de la invención

Los aspectos de la presente invención están definidos en los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

En referencia a los dibujos ejemplares en los cuales los mismos elementos están igualmente numerados en las Figuras adjuntas:

La Figura 1 representa una vista isométrica de una realización ejemplar de un aparato de control para su uso de acuerdo con una realización de la invención;

La Figura 2 representa una vista isométrica parcialmente despiezada de un dispositivo de control ejemplar para su uso con el aparato de control de la Figura 1 de acuerdo con una realización de la invención; y

La Figura 3 representa una vista isométrica parcialmente despiezada del dispositivo de control ejemplar de la Figura 2 como parte del aparato de control ejemplar de la Figura 1 de acuerdo con una realización alternativa de la invención.

Descripción detallada de la invención

Una realización de la invención proporciona un aparato electrónico de control que tiene una pluralidad de dispositivos electrónicos de control dispuestos en el mismo y un conductor térmico para la transferencia de calor desde un dispositivo generador de calor, dispuesto dentro de uno de los dispositivos de control, hasta una superficie exterior del aparato de control. En una realización, la pluralidad de dispositivos electrónico de control es una pluralidad de PLCs modulares. El conductor térmico dentro del PLC tiene un extremo conectado térmicamente a un componente electrónico generador de calor del PLC, y otro extremo conectado térmicamente, a través de una abertura en la carcasa del PLC, a una superficie exterior térmicamente conductiva de la caja del aparato de control que aloja el PLC. De esta manera, el calor generado en el componente electrónico puede ser transferido fuera del PLC hasta la superficie exterior de la caja del aparato de control para la subsiguiente disipación al ambiente en el que el aparato de control está situado. Aunque en el presente documento las realizaciones de la invención pueden ser descritas como pertenecientes a dispositivos electrónicos, y a PLCs en particular, podrá observarse que la invención dada a conocer no está limitada a esto y que puede aplicarse a otros aparatos generadores de calor, tales como motores, transformadores, o cojinetes, por ejemplo.

La Figura 1 es una vista isométrica de una realización ejemplar de un aparato de control industrial 100 que tiene una caja 105 con una puerta 110 (representada abierta) y una pluralidad de dispositivos de control 115, 120, tales como PLCs por ejemplo, dispuestos dentro de la misma. Los dispositivos de control 115, 120 están montados en una superficie trasera 106 de la caja mediante cualquier medio adecuado para este propósito. Tal como será descrito en mayor detalle más adelante, la superficie 106 es una superficie térmicamente conductiva. La caja 105 con la puerta 110 es descrita e ilustrada en el presente documento como una caja, que en una realización tiene una construcción metálica. Sin embargo, se apreciará que el ámbito de la invención no está limitado a esto, y que la invención puede ser aplicable a una superficie de montaje 106 de cualquier material, tal como cerámica o un material compuesto por ejemplo, que o bien tenga un área superficial descubierta o bien esté montada en otra estructura que tenga un área superficial que pueda transferir el calor hasta el aire o un líquido colindantes.

En referencia ahora a la Figura 2, se representa un dispositivo de control 115 ejemplar con una carcasa 125 montada en una superficie 106 de la caja 105. Un dispositivo de control 115 ejemplar, tal como un controlador industrial o PLC, por ejemplo, incluye un dispositivo 130 generador de calor, tal como un componente electrónico o un procesador, por ejemplo, que genera calor durante el funcionamiento normal y que tiene unas especificaciones de temperatura operativa dictadas por el fabricante. El dispositivo 130 generador de calor puede ser uno de muchos dispositivos electrónicos que estén montados en una placa de circuito 131. Un conductor térmico 135 tiene una primera porción 140 que está en comunicación térmica con un dispositivo 130 generador de calor, y una segunda porción 145 que se extiende dentro de la abertura 150 de la carcasa 125. La segunda porción 145 está térmicamente pegada a, o más generalmente está en comunicación térmica con, la superficie 106 térmicamente conductiva de la caja 105. En una realización, la segunda porción 145 puede estar térmicamente pegada a la superficie 106 mediante un epoxi transmisor de calor u otro medio de transferencia de calor adecuado, puede estar sujeta a la superficie 106 mediante un sujetador 146, o puede estar pegada y sujeta. En una realización, el conductor térmico 135 tiene una estructura de tipo placa con una primera porción 140 térmicamente pegada, usando un epoxi transmisor de calor u otro medio de transferencia de calor adecuado, sobre la parte superior de los componentes electrónicos 130, que están representados con una línea de puntos en la Figura 2. Alternativa o adicionalmente, la primera porción 140 puede estar montada en una placa de circuito 131 mediante unos separadores 155 y unos sujetadores 160, proporcionando de esta manera un grado adecuado de sujeción entre la primera porción 140 y las superficies superiores de los componentes electrónicos 130.

1. Un dispositivo de control (115) configurado para ser montado dentro de una caja (105), teniendo la caja al menos una superficie (106) térmicamente conductiva, comprendiendo el dispositivo de control:

una carcasa (125);

una pluralidad de dispositivos (130) generadores de calor dispuestos dentro la carcasa (125); y

un conductor térmico (135) que tiene una primera porción (140) en comunicación térmica con cada uno de los dispositivos (130) generadores de calor y una segunda porción (145) configurada para estar en comunicación térmica directa con la superficie (106) térmicamente conductiva de la caja,

en el cual la primera porción (140) del conductor térmico (135) está dispuesta sobre la parte superior de la pluralidad de dispositivos (130) generadores de calor, y en el cual el calor es transferido desde la primera porción

(140) del conductor térmico (135) a la segunda porción (145) del conductor térmico (135) a lo largo de una ruta térmica que excluye la carcasa (125) del dispositivo de control (115). 2. El dispositivo de control de la Reivindicación 1, en el cual:

la carcasa (125) comprende una abertura (150); y la segunda porción (145) del conductor térmico (135) está dispuesta próxima al orificio (150), de manera que la abertura proporcione una comunicación térmica entre el conductor térmico (135) y la superficie (106) térmicamente conductiva de la caja.

3. El dispositivo de control de la Reivindicación 2, que comprende adicionalmente:

un medio para unir térmicamente la segunda porción (145) a la superficie térmicamente conductiva de la caja.

4. El dispositivo de control de la Reivindicación 1, en el cual:

el dispositivo (130) generador de calor comprende un componente electrónico.

5. El dispositivo de control de la Reivindicación 1, en el cual:

el conductor térmico es un conductor térmico pasivo.

6. El dispositivo de control de la Reivindicación 1, en el cual:

el dispositivo generador de calor comprende un conjunto de componentes electrónicos configurado para

proporcionar un control lógico programable. 7. Un aparato de control, que comprende: una caja (105) que tiene al menos una superficie térmicamente conductiva; y un dispositivo de control de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes dispuesto dentro de la

caja y en comunicación térmica con la superficie térmicamente conductiva de la caja. 8. El aparato de control de la Reivindicación 7, que comprende adicionalmente: un medio de transferencia de calor dispuesto entre la segunda porción (145) y la superficie (106) térmicamente

conductiva de la caja (105). 9. El aparato de control de la Reivindicación 7, en el cual: la superficie (106) térmicamente conductiva comprende metal, cerámica, material compuesto, o cualquier

combinación que comprenda al menos uno de los materiales anteriores. 10. El aparato de control de la Reivindicación 7, en el cual: el dispositivo de control es uno de entre una pluralidad de dispositivos de control modulares. 11. El aparato de control de la Reivindicación 7, que comprende adicionalmente: un sujetador dispuesto en la segunda porción y configurado para proporcionar una carga compresiva entre la

segunda porción y la superficie térmicamente conductiva.

12. El aparato de control de la Reivindicación 7, en el cual:

la caja comprende una pluralidad de superficies que definen un volumen interior que puede estar sustancialmente ausente de comunicación fluida con el ambiente exterior de la caja, estando dispuesto el dispositivo de control dentro del volumen interior.

5 13. El aparato de control de la Reivindicación 7, que comprende adicionalmente:

un intercambiador de calor en comunicación térmica con la segunda porción del conductor térmico, la superficie térmicamente conductiva de la caja, o ambas.

14. Un procedimiento de transferencia de calor desde un aparato de control hasta el ambiente, teniendo el aparato de control una caja (105) con una superficie térmicamente conductiva y un dispositivo de control (115) dispuesto en la misma, teniendo el dispositivo de control una carcasa con una pluralidad de componentes electrónicos (130) generadores de calor dispuestos en la misma y un conductor térmico (135) con una primera porción (140) en comunicación térmica con el componente electrónico generador de calor y una segunda porción (145) en comunicación térmica directa con la superficie térmicamente conductiva, comprendiendo el procedimiento:

transferir el calor desde la pluralidad de componentes electrónicos generadores de calor hasta la primera porción del conductor térmico, estando dispuesta la primera porción del conductor térmico sobre la parte superior de la pluralidad de componentes electrónicos generadores de calor;

transferir el calor desde la primera porción del conductor térmico a la segunda porción del conductor térmico a lo largo de una ruta térmica que excluye la carcasa del dispositivo de control;

transferir el calor desde la segunda porción del conductor térmico a la superficie térmicamente conductiva de la caja 20 del aparato de control; y

transferir el calor desde la superficie térmicamente conductiva al ambiente.