CN102172109B - 用于电子装置的冷却装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电子装置的冷却装置，该冷却装置包括：入口(1)，用于朝向第一部件(3)在第一流动方向(2)上传送流；以及出口(4)，用于进一步传送所述流。为了防止尘埃微粒进到电子部件，该冷却装置包括第二流动通道(5)，该第二流动通道(5)从端口(7)开始，所述端口(7)横向于第一流动方向(2)取向或者离开第一流动方向(2)取向并接收来自入口(1)的流的一部分，并且该第二流动通道(5)将流的所述一部分传送到位于第二流动通道(5)中的电子部件(8)。

Description

用于电子装置的冷却装置和方法

技术领域

本发明涉及用于电子装置的冷却装置，并且具体地涉及防止尘埃微粒进到电子部件的方案。

背景技术

在其中电子装置的环境包括大量尘埃微粒的场所，冷却流的实施要确保影响电子装置的操作和可靠性的微粒不被允许进到电子部件。

在现有技术的方案中，在允许被过滤的流进到电子部件之前，所述流被传送通过一个或多个过滤器。然而问题是过滤器被弄脏，结果需要每隔一段时间就更换过滤器。考虑到成本，希望过滤器根本不需要更换，或者至少更换时间间隔尽可能地长。

发明内容

本发明的目的是要解决上述问题并且提供一种方案，由此可以显著减少到达电子装置中的电子部件的尘埃微粒的量。这通过根据本发明的冷却装置和方法来实现。

在本发明中，流被分成至少两个支路。主流被允许在第一流动方向上前进到第一流动通道中，其中包含在流中的尘埃微粒(如果有的话)不能造成显著损害。从主流中，通过对于第一流动方向横向地取向或者离开第一流动方向取向的端口，将对于主流而言次要的流分到第二流动通道中。由于所述布置，最大和最重的尘埃微粒持续在第一流动方向上前进越过端口。进入第二流动通道的流被首先传送到中间空间中，并且在这之后才被传送到部件空间中，由此终止于部件空间的流显著洁净于在第一流动通道中终止的流。

在本发明的优选实施例中，第二流动通道中的流通过其进入中间空间的端口的表面积小于中间空间和部件空间之间的间壁中的开口，通过所述开口，流从中间空间进入到第二流动通道的部件空间中。因此流速在中间空间中下降。所以，因为低流速的原因，流不再携带尘埃微粒与流一起从中间空间前进，而是它们会保留在中间空间中。到达电子部件的流因此比以前更洁净，并且累积在中间空间中的尘埃微粒可以随后例如结合维护而从中间空间中去除。

应当注意的是，虽然本申请涉及端口和间壁中的开口，但是所讨论的开口可以是多截面的，亦即，代替一个大的开口，它们可以由几个较小的开口组成。

在所附的从属权利要求中记载了根据本发明的冷却装置和方法的优选实施例。

附图说明

在下文中将参考附图借助于例子来更加详细地描述本发明，在附图中：

图1图示了根据本发明的冷却装置和方法的第一优选实施例，

图2图示了根据本发明的冷却装置的第二优选实施例，

图3和4图示了可以在图2的实施例中使用的导向器，

图5图示了根据本发明的冷却装置的第三优选实施例，

图6图示了根据本发明的冷却装置的第四优选实施例，

图7图示了根据本发明的冷却装置的第五优选实施例，以及

图8至10图示了微粒在冷却装置中的流动。

具体实施方式

图1图示了根据本发明的冷却装置的第一优选实施例。图1的冷却装置包括入口1，该入口1用于例如从电子装置周围的房间空间中接收气流，并且用于朝向位于第一流动通道中的部件3在第一流动方向2上进一步传送该气流。在下文中，作为例子假定部件3是冷却元件，借助于该冷却元件，在第一流动通道中流动的气流冷却与冷却元件连接的部件。例如如果所讨论的电子装置是频率转换器，则可以将要被冷却的功率半导体器件附接到冷却元件。

流过部件3的主流进一步从第一流动通道朝向冷却装置的出口4前进，通过该出口4，流动的空气例如返回到电子装置周围的房间空间。

图1的冷却装置包括第二流动通道5，该流动通道5通过部件3的侧板6或者代替地通过间壁与第一流动通道相隔离。在图1的情况下，第二流动通道5从端口7开始，该端口7横向于第一流动方向2且位于第一部件3的上游，并且接收来自入口1的流的一部分。在第二流动通道5中，电子部件8被布置成使得应当避免弄脏。例如如果所讨论的电子装置是频率转换器，则可以将电容器和扼流圈布置在第二流动通道中。在图1的实施例中，第二流动通道5重新加入第一流动通道以具有同一出口4。在这个方案中，例如第一流动通道中的流动阻力影响了终止于第二流动通道中的流量。例如如果部件3造成了高流动阻力，则与部件3造成了较低的流动阻力的情况相比，较大一部分的流终止于第二通道中。

对于第一流动方向2亦即主流横向地布置的端口7有利地设计成使得它的宽度在第一流动方向2上相对较小，而它的横向于第一流动方向2的长度则超过该宽度。因为端口7宽度小，所以最大的尘埃微粒由于其尺寸而被防止通过端口接近第二流动通道5。另外，端口7的横向于第一流动方向2的取向导致了最大和最重的微粒由于其动能的影响而使其路线继续沿着主流越过端口7。端口可以恰好横向于第一流动方向取向，由此气流将其路线转向90度以穿过端口。路线的恰好90度转向不是必要的，然而，即使路线的转向不会是恰好90度，而是几乎90度或以上，也会实现相同的结果，亦即最大和最重的尘埃微粒持续越过端口7而不会终止于第二流动通道中。这种取向使得可以避免从入口与流一起前进的大而且重的尘埃微粒直接撞击端口。

为了生成流，图1的冷却装置可以包括与入口1相连接的风扇。在这种情况下，通过风扇提供的压力在第一和第二流动通道中生成流。代替地，可以分别在第一部件3和电子部件8之后在第一和/或第二流动通道中布置一个或多个风扇。在这种情况下，通过一个或多个风扇生成的局部真空在第一和第二流动通道中生成流。

在图1的实施例中，在入口1之后，在相对于第一流动方向2倾斜的位置布置导向板9，以便减少来自入口1的流的横截面积。端口7布置在其中流的横截面积发生变化的位置附近，在这个例子中布置在其中横截面积的变化结束的位置，亦即紧接着导向板9之后布置。因为导向板9的原因，在端口处生成涡流。通过离心力的作用，最大的微粒持续沿着主流前进至第一流动通道中的第一部件3，而只有最小和最轻的微粒才进入第二流动通道5。

在图1的实施例中，第二流动通道5包括部件空间10和中间空间11，它们通过墙壁12彼此相隔离。流通过其能够进入第二流动通道5的端口7可以在实施例中具有比开口13小的表面积，通过所述开口13，第二流动通道5中的副流能够从中间空间11前进到部件空间10。因此，流速在中间空间中下降。因为较低流速的原因，流不再携带其中包含的尘埃微粒，而是它们保留在中间空间11中，由此例如与维护相结合随后可以将它们去除。终止于部件空间中的流因此仍然较洁净。当中间空间具有增强尘埃微粒与气流相分离的湍流气流时，会增强尘埃微粒在中间空间中的保持力。

除了中间空间11允许(通过制定开口7和13的尺寸)调整第二通道中的压力损失之外，中间空间还可以用作过滤器的位置。换言之，例如如果希望该装置还使用例如包括多孔材料或旋风除尘器的过滤器，则可以将这种过滤器布置在中间空间11中。在这种情况下，更换时间间隔/清洁时间间隔可以长于现有技术的方案，因为绝大多数的尘埃微粒甚至从来不会到达位于中间空间中的过滤器。

应当注意的是，虽然本申请涉及端口7和间壁中的开口13，但是所讨论的开口也可以是多截面的，亦即，代替一个大的开口，它们可以由几个较小的开口组成。间壁12中的开口13使得可以影响流如何在宽广的部件空间10中散布。多截面开口13(因此包括多个较小的开口)的使用允许气流在希望的地方(例如恰好在电气部件处)遍及部件空间10的整个宽度有效地散布。

图2图示了根据本发明的冷却装置的第二优选实施例。图2的实施例在很大程度上对应于图1的实施例，因此在下文中主要通过突出这些实施例之间的不同来描述。

在图2的实施例中，与入口1相结合布置有风扇14，该风扇14在入口1处产生气流。在这个实施例中，同样地，第一和第二流动通道大体上平行，亦即，位于第二流动通道的中间空间下游的部件空间10平行于容纳部件3的第一流动通道。然而这在所有实施例中不是必要的。当风扇与入口1相结合地定位时，第一和第二流动通道不需要具有公共的出口，而是可以通过不同的开口在电子装置周围的房间空间中开辟。因此，它们也不需要大体上平行。

图3和4图示了可以在图2的实施例中使用的导向器。在图3中是从上面倾斜地观看导向器，而在图4中则是从图3的右侧观看。

导向器例如可以是由金属片制成的部件，其形成图2所示的导向板9和间壁12，并且包括用于风扇的开口15。从图4中看来好像流通过其进入第二流动通道的端口7是多截面的，亦即其包括两个窄而长(在图4中为垂直方向)的间隙。相应地，从图3中看来好像流通过其从中间空间11穿过到达部件空间10的开口13也是多截面的。在这个例子中，开口13包括三个平行间隙，其总表面积大于多截面端口7的总表面积。

图5图示了根据本发明的冷却装置的第三优选实施例。图5的实施例在很大程度上对应于图1的实施例，因此在下文中主要通过突出这些实施例之间的不同来描述。

在图5的实施例中，冷却装置进一步包括第三流动通道16，其在这个例子中平行于第一流动通道和第二流动通道5。第三流动通道可以用于将气流传送到除了冷却元件3和电子部件8之外的要被冷却的其它部件。

在图5的实施例中，在部件3中也布置有导向器17，该导向器17有助于流在第一、第二和第三流动通道之间分配。

图6图示了根据本发明的冷却装置的第四优选实施例。图6的实施例在很大程度上对应于图1的实施例，因此在下文中主要通过突出这些实施例之间的不同来描述。

在图6的实施例中，同样地，端口7布置在其中来自入口的流的横截面积发生变化的点附近。然而与前面的实施例不同，端口7处在其中流的横截面积由于倾斜的墙壁18而增加的位置。同样在这种方案中，最大和最重的尘埃微粒由于其动能而持续在第一流动方向上前进，由此较洁净的流进入中间空间11。

图7图示了根据本发明的冷却装置的第五优选实施例。图7的实施例在很大程度上对应于图1的实施例，因此在下文中主要通过突出这些实施例之间的不同来描述。

在图7的情况下，端口7不是横向于第一流动方向2，而是更进一步离开第一流动方向取向。在这个实施例中，来自入口1的空气将会显著大于90度地转向，以通过端口7进入中间空间。

图8至10图示了微粒在冷却装置中的流动。通过使用各种尺寸的微粒并且通过维持条件不变，图8至10模拟了灰尘在图2的冷却装置中的流动。

在图8的情况下微粒的直径为1μm，在图9的情况下微粒的直径为10μm，而在图10的情况下微粒的直径则为20μm。当对图8至10进行相互比较时，可以观察到的是，最小微粒中的一些(图8)穿过中间空间11到达部件空间10，但是随着微粒尺寸增加，较少的微粒会终止于部件空间10中(图9)。当微粒尺寸最大时(图10)，微粒不再会到达部件空间10。这样一来，该冷却装置就达成了从将要传送到部件空间的流中过滤掉最大和最有害的微粒。

要理解的是上述说明书和相关的附图只是旨在对本发明进行说明。在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同变化和修改对于本领域技术人员而言将会是明显的。

Claims (10)

1.一种用于电子装置的冷却装置，所述冷却装置包括：

入口(1)，用于接收流并进一步朝向位于第一流动通道中的第一部件(3)在第一流动方向(2)上传送所述流；

出口(4)，用于进一步从位于所述第一流动通道中的所述第一部件(3)传送所述流；以及

第二流动通道(5)，其从横向于所述第一流动方向(2)取向或者离开所述第一流动方向(2)取向的端口(7)开始，所述端口(7)位于所述第一部件(3)的流上游并接收来自所述入口(1)的所述流的一部分，并且所述第二流动通道(5)将所述流的所述一部分传送到位于所述第二流动通道(5)中的电子部件(8)，其特征在于，

所述第二流动通道(5)包括通过间壁(12)彼此隔开的中间空间(11)和部件空间(10)，

位于所述第二流动通道(5)的开始位置处的所述中间空间(11)通过所述间壁(12)中的开口(13)与所述部件空间(10)相连通，并且

所述端口(7)的表面积小于所述间壁(12)中的所述开口(13)的表面积，所述流的所述一部分通过所述端口(7)进入所述中间空间(11)，并且所述流的所述一部分从所述中间空间(11)穿过所述开口(13)进入所述部件空间(10)。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，

所述第二流动通道(5)大体上平行于所述第一流动通道，并且

所述第一流动通道和所述第二流动通道具有公共出口(4)，所述公共出口(4)用于从所述第一流动通道和所述第二流动通道进一步传送所述流。

3.如权利要求1至2中任何一项所述的冷却装置，其特征在于，所述第二流动通道(5)从其开始的所述端口(7)位于来自所述入口的所述流的横截面积发生变化的点附近。

4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述第二流动通道(5)从其开始的所述端口(7)位于来自所述入口(1)的所述流的横截表面积减少结束的位置处。

5.如权利要求1至2中任何一项所述的冷却装置，其特征在于，

所述冷却装置包括导向板(9)，所述导向板(9)布置在相对于所述第一流动方向(2)倾斜的位置，以便减少来自所述入口(1)的所述流的横截面积，并且

所述第二流动通道(5)从其开始的所述端口(7)紧接着所述导向板(9)的下游布置。

6.如权利要求1、2和4中任何一项所述的冷却装置，其特征在于，所述第一部件(3)是冷却元件，所述流借助于所述冷却元件来冷却与所述冷却元件(3)相连接的电子部件。

7.如权利要求1、2和4中任何一项所述的冷却装置，其特征在于，与所述入口(1)相结合布置有用于生成所述流的风扇(14)。

8.如权利要求1、2和4中任何一项所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置包括一个或多个风扇(14)，所述一个或多个风扇(14)分别布置在所述第一流动通道中的所述第一部件(3)和所述第二流动通道(5)中的所述电子部件(8)的下游，以便生成所述第一流动通道和所述第二流动通道中的流。

9.如权利要求1、2和4中任何一项所述的冷却装置，其特征在于，所述第二流动通道(5)从其开始的所述端口(7)具有在所述第一流动方向(2)上的第一宽度，所述第一宽度小于所述端口(7)横向于所述第一流动方向(2)的长度。

10.一种用于为电子部件提供冷却流的方法，所述方法包括：

使用横向于第一流动方向(2)取向或者离开所述第一流动方向取向的端口(7)将副流与主流隔开；以及

通过容纳电子部件(8)的部件空间(10)向出口(4)传送隔开的所述副流，其特征在于，

通过中间空间(11)将所述副流传送到所述部件空间(10)中，所述部件空间通过间壁(12)与所述中间空间隔开，并且

通过以下来减少所述副流在位于所述部件空间(10)上游的所述中间空间(11)中的流速：通过端口(7)将所述副流传送到所述中间空间中，所述端口(7)的表面积小于所述间壁(12)中的开口(13)的表面积，通过所述开口(13)进一步将所述副流从所述中间空间(11)传送到所述部件空间(10)。

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