CN104795967A - 降温除湿装置以及应用其的变流器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降温除湿装置和应用该装置的变流器。该装置包括散热风道组件，散热风道组件包括风机、蒸发器以及在风机与蒸发器之间形成的风道，其中，风道用于与被降温除湿的电器柜内部配合形成循环风道，蒸发器内通有用于实现对电器柜内部降温除湿的冷却介质。本发明的降温除湿装置在满足冷却功率要求的前提下，通过调节外部冷却介质，可实现对电器柜内部良好的散热除湿效果以及恒温恒湿控制，确保柜内环境温度、湿度不受外界环境温度湿度的影响，从而延长柜内元器件的使用寿命，充分保证电器工作的可靠性。

Description

降温除湿装置以及应用其的变流器

技术领域

本发明涉及电气设备领域，特别是一种降温除湿装置和一种变流器。

背景技术

目前现有的散热装置的降温方式主要包括自然散热、强迫风冷散热以及冷却介质散热等。

其中，自然散热由于需要宽敞的散热环境，因此需要对电器的壳体增设较大的开口面积，使电器壳体的防护等级降低；对于强迫风冷散热方式而言，需要根据电器的发热功率选择合适的换热风机，而当发热功率较高时，需要选择较大体积的离心式风机才能满足使用要求，这便增加了散热装置的体积以及成本；采用冷却介质散热的方式一般可以达到较高的散热效率，同时其散热方式简单实用，无需增大散热装置的体积便能达到所需功能。

而对于现有的采用冷却介质散热方式的变流器一般是采用一套柜体散热系统。此种变流器通常外部提供一套冷却介质供给系统，内部使用一套冷却系统来保持变流器柜内环境温度，并且变流器的柜体内各个腔体必须是连通的。使用该冷却供给系统进行散热时，尽管可以保证整个变流器柜体内环境温度基本一致，但当变流器内部发热功率较大时，散热风机与蒸发器均需选择较大功率规格才可满足散热需求。另外，当变流器柜体较大时，难免存在温度死角，要使整个变流器柜体内温度保持一致，需要耗费较大散热功率，能量消耗较大。

针对上述技术存在的问题，在本领域中希望寻求一种新型散热装置来解决现有技术中的不足之处。该散热装置能够达到良好的散热效果的同时还能对电器柜内部环境进行除湿，其无需使用较大规格的散热风机和蒸发器，也无需耗费较大的能量便能达到优良的散热除湿效果。

发明内容

本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种新型的降温除湿装置。

根据本发明提供的一种降温除湿装置，包括散热风道组件，散热风道组件包括风机、蒸发器以及在风机与蒸发器之间形成的风道，其中，风道用于与被降温除湿的电器柜内部配合形成循环风道，蒸发器内通有用于实现对电器柜内部降温除湿的冷却介质。

本发明通过使降温除湿装置的风道与电器柜内部连通并形成用于降温的循环风道，使装置能够达到良好的散热效果。同时，在满足冷却功率要求的前提下，该降温除湿装置还可实现良好的除湿效果，通过调节蒸发器内的冷却介质的循环，可确保电器柜内部环境温度、湿度不受外界环境温度湿度的影响，通有冷却介质的蒸发器作为装置的温度最低点，使电器柜内部的湿热气体在该处凝聚，从而避免了水汽在电器柜内部的凝聚，保证了电器柜内部的湿度环境，这样便大大地延长了电器柜内元器件的使用寿命，充分保证其使用的可靠性。另外，通过对冷却介质的循环控制可实现电器柜内部的恒温恒湿控制。

在一些实施方案中，风道为L型，风机与蒸发器分别位于L型风道的两个端点处。其中，风机布置于L型风道的顶部可保证排入柜内的冷空气比重大，冷空气可自然下沉，从而使冷空气与柜内热空气更好地进行热交换，而蒸发器布置于L型风道的底部，热空气在此进行冷却降温析出冷凝水，冷凝水可直接从风道底部排出，避免其溅入柜体，影响变流器的正常工作。另外，由于风机与蒸发器在水平与竖直方向上错开，当其工作时，既可以使电器柜内的热空气在水平与竖直方向上被搅动，保证柜内空气的温湿度均匀，又可避免冷凝水被吸入电器柜内导致器件的损坏。该方案保证了整个循环风道内空气的均匀流动，确保了良好的散热效果。

在一些实施方案中，降温除湿装置包括两个散热风道组件，散热风道组件分别与电器柜内部的相互隔绝的腔室相连，并且两个散热风道组件中的蒸发器相连并通有冷却介质。该方案用于实现具有不同封闭腔室的电器柜内部的降温除湿，通过控制冷却介质的循环控制可对电器柜内部的不同封闭腔室实现恒温恒湿的控制。

在一些实施方案中，两个蒸发器通过设置有电子控制阀的管路相连。该电子控制阀用于实现电器柜内部的恒温恒湿控制。

在一些实施方案中，降温除湿装置还包括并用于排除冷凝水的排水阀。由于湿热空气在通有冷却介质的蒸发器处凝聚成水滴，水滴在重力作用下会下流，因此设置了排水阀用于排除水滴，该排水阀可避免水滴溅入电器柜内部，确保了电器的正常工作。

根据本发明提供的一种变流器，包括具有进风口和出风口的柜体、设置在柜体内的电气器件，以及与柜体外部固定的降温除湿装置。其中，柜体的出风口与降温除湿装置中的蒸发器相连通，柜体的进风口与降温除湿装置中的风机相连通。通过这种设置使降温除湿装置与变流器相连通形成循环风道，变流器内部的湿热空气由柜体的出风口流经蒸发器，在通有冷却介质的蒸发器处进行降温并凝聚成液滴，液滴随排水阀排除，经过蒸发器处理后的湿热气体变为干冷气体，该干冷气体由风机带入柜体的进风口，继续交换变流器内部的湿热气体，如此循环，从而完成对变流器内部的降温除湿。

在一些实施方案中，柜体包括相互隔绝的第一柜体和第二柜体，第一柜体用于放置对工作环境温度要求较高的电气器件，第二柜体用于放置对工作环境温度要求较低的电气器件，第一柜体和第二柜体的外部分别设置有降温除湿装置，并且两个降温除湿装置相连通。在该实施例中，将对工作环境温度要求较高的电气器件与对工作环境温度要求较低的电气器件分开设置在两个相互隔绝的柜体内，可方便对不同柜体内的恒温恒湿控制，并提高降温效率。将对工作环境温度要求高的器件布置于第一柜体中，冷却介质首先流经该柜体内的腔体对该柜体进行降温除湿，使该腔体保持较低的环境温度，此时冷却介质吸收了热量，温度上升，而该温度仍低于第二柜体内的环境温度，当冷却介质流经第二柜体后在相应的蒸发器处同样形成低温点，因此可继续与第二柜体的腔体内的热空气进行二次热交换以完成对第二个柜体内部其进行降温除湿，通过这种设置大大提高降温除湿效率。

在一些实施方案中，第一柜体和第二柜体分别与降温除湿装置中的散热风道组件相连通，并且分别对应设置在第一柜体和第二柜体外部的散热风道组件呈镜像分布。该镜像设置可便于两个蒸发器的连接以及冷却介质的回路布置，同时，相对的L型风道设置由于形成对流的通道，因此可提高降温除湿装置对变流器的散热效率。

在一些实施方案中，柜体内还设置有用于检测柜体内部温、湿度的温度、湿度传感器，温度、湿度传感器与外部上位机控制系统相连。柜体内分别增加温度、湿度传感器对其内部的温、湿度进行采集，并将其传输至上位机控制系统，用于检测柜体内部的温度和湿度。

在一些实施方案中，上位机控制系统与电子控制阀相连。在变流器运行过程中，由温度、湿度传感器分别采集的温度、湿度信号通过上位机控制系统进行分析处理后，再通过调节电子控制阀对冷却介质的流量进行控制。该实施例实现了对变流器内部温度和湿度调节的闭环控制，可在满足柜内散热功率要求的前提下对腔体内部的环境的温度及湿度进行调节，使第一柜体和第二柜体分别保持恒温恒湿状态，以延长柜内电路元器件的工作寿命。

相比于现有技术，本发明具有以下优点：

1)本发明的降温除湿装置在满足冷却功率要求的前提下，通过调节外部冷却介质，可实现对电器柜内部良好的散热除湿效果以及恒温恒湿控制，确保柜内环境温度、湿度不受外界环境温度湿度的影响，从而延长柜内元器件的使用寿命，充分保证电器工作的可靠性。

2)本发明的降温除湿装置中，其风机及蒸发器分别位于L型风道的两端点处，使风机及蒸发器可在水平与竖直方向上错开，工作时可保证整个腔内空气流动均匀效果，确保良好的散热效果；

3)本发明的降温除湿装置可配合电器柜内部设置的温湿度传感器来对电器柜内部的温湿度进行采集，并将其传输至上位机控制系统，形成闭环控制。

4)本发明的降温除湿装置可分别与电器不同的独立腔体分别进行安装，安装简便省力，可实现对不同独立腔体恒温恒湿的控制。

5)本发明的降温除湿装置可通过连接管进行连通，外部只需要提供一条冷却介质供给回路。其有利于降低成本，降低控制复杂程度。

6)本发明的变流器中将其内部的元器件按耐受环境温度等级进行区分，分别安装于两个腔体之中。可实现两个腔体内的热交换，在蒸发器处的二次热交换，一方面提高了散热效率，另一方面使两个柜体内的环境达到恒温恒湿的效果。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是根据本发明的降温除湿装置的结构示意图；

图2是根据本发明的降温除湿装置与变流器的连接示意图；

图3是根据本发明的变流器中温湿度传感器的分布图；

图4是根据本发明的变流器中实现恒温恒湿控制的原理图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。

图1显示了根据本发明的降温除湿装置10。该装置10包括散热风道组件，散热风道组件包括风机11，蒸发器13以及在风机11与蒸发器13之间形成的风道12。其中，风道12用于与被降温除湿的电器柜内部配合形成循环风道，蒸发器13通有用于实现对电器柜内部降温除湿的冷却介质。该冷却介质优选为氟利昂。

本发明通过使降温除湿装置10的风道12与电器柜内部连通并形成用于降温的循环风道，使装置10能够达到良好的散热效果。同时，在满足良好的散热效果的情况下，该降温除湿装置10还可实现良好的除湿效果，通过调节蒸发器13内的冷却介质的循环，可确保电器柜内部环境温度、湿度不受外界环境温度湿度的影响，通有冷却介质的蒸发器13作为装置的温度最低点，使电器柜内部的湿热气体在通有冷却介质的蒸发器13处凝聚，从而避免了水汽在电器柜内部凝聚，保证了电器柜内部的湿度环境，这样便大大地延长了电器柜内元器件的使用寿命，充分保证其使用的可靠性。另外，通过对冷却介质的循环控制可实现电器柜内部的恒温恒湿控制。

如图1所示的实施例中，风道12为L型，风机11与蒸发器13分别位于L型风道12的两个端点处。其中，风机11布置于L型风道12的顶部可保证排入柜内的冷空气比重大，冷空气可自然下沉，从而使冷空气与柜内热空气更好地进行热交换，而蒸发器13布置于L型风道12的底部，热空气在此进行冷却降温析出冷凝水，冷凝水可直接从风道12底部排出，避免其溅入柜体，影响变流器的正常工作。另外，由于风机11与蒸发器13在水平与竖直方向上错开，当其工作时，既可以使电器柜内的热空气在水平与竖直方向上被搅动，保证柜内空气的温湿度均匀，又可避免冷凝水被吸入电器柜内部导致器件的损坏。该方案保证了整个循环风道内空气的均匀流动，确保了良好的散热效果。

优选地，如图2所示的实施例中，降温除湿装置10包括散热风道组件10a和散热风道组件10b，散热风道组件10a和10b分别与电器柜内部的相互隔绝的腔室相连，并且两个散热风道组件10a和10b中的蒸发器13a和13b相连并通有冷却介质。该方案用于实现具有不同封闭腔室的电器柜内部的降温除湿，通过控制冷却介质的循环可对电器柜内部不同的封闭腔室实现恒温恒湿控制。

还优选地，两个蒸发器13a和13b通过设置有电子控制阀(图中未示出，可根据需要设定其位置)的管路14相连，电子控制阀用于实现电器柜内部的恒湿恒温控制。

另外，降温除湿装置10还包括用于排除冷凝水的排水阀。由于湿热空气在通有冷却介质的蒸发器13处凝聚成水滴，水滴在重力作用下会下流，因此设置了排水阀用于排除水滴，该排水阀可避免水滴溅入电器柜内部，确保了电器的正常工作。该排水阀在图中未示出，可以理解的是，该排水阀可设置在蒸发器13上，也可设置在其他利于排除冷凝水的合适位置，例如设置在散热风道组件的下方。

根据本发明提供的一种变流器100，结合图2和图3，包括具有出风口32、52和进风口31、51的柜体、设置在柜体内的电气器件，以及与柜体外部固定的降温除湿装置10。其中，柜体的出风口32、52分别与降温除湿装置10中的蒸发器13相连通，柜体的进风口31、51分别与降温除湿装置中的风机11相连通。通过这种设置使降温除湿装置10与变流器100相连通形成循环风道，变流器100内部的湿热空气由进风口流经蒸发器13，在通有冷却介质的蒸发器13处进行降温并凝聚成液滴，液滴随排水阀排除后，经过蒸发器处理后的湿热气体变为干冷气体，该干冷气体由风机11带入柜体的进风口31、35，继续交换变流器内部的湿热气体，如此循环，从而完成对变流器100内部的降温除湿。

如图2和图3所示的实施例中，变流器100的柜体包括相互隔绝的第一柜体30和第二柜体50，第一柜体30用于放置对工作环境温度要求较高的电气器件，第二柜体50用于放置对工作环境温度要求较低的电气器件，第一柜体30和第二柜体50的外部分别设置有降温除湿装置10，并且两个降温除湿装置10相连通。在该实施例中，将对工作环境温度要求较高的电气器件与对工作环境温度要求较低的电气器件分开设置在两个相互隔绝的柜体30和50内，可方便对不同柜体内的恒温恒湿控制，并提高降温效率。将对工作环境温度要求高的器件布置于第一柜体30中，冷却介质首先流经该柜体30内的腔体对该柜体30进行降温除湿，使该腔体30保持较低的环境温度，此时冷却介质吸收了热量，温度上升，而该温度仍低于第二柜体50内的环境温度，当冷却介质流经第二柜体50后在相应的蒸发器52处同样形成低温点，因此可继续与第二柜体50的腔体内的热空气进行二次热交换以完成对第二个柜体50内部其进行降温除湿，通过这种设置大大提高降温除湿效率。

优选地，第一柜体30和第二柜体50分别与降温除湿装置10中的散热风道组件相连通，并且分别对应设置在第一柜体30和第二柜体50外部的散热风道组件呈镜像分布。该镜像设置可便于两个蒸发器13a和13b的连接以及冷却介质的回路布置，同时，相对的L型风道设置由于形成对流的通道，因此可提高降温除湿装置10对变流器100的散热效率。

如图3和图4所示，变流器100的柜体内还设置有用于检测柜体内部温、湿度的温度和湿度传感器，该温、湿度传感器可设置在如图3中33和53所示的区域内。33和53所示的区域优选为第一柜体30和第二柜体50内温湿度较为均匀、稳定的区域。温度、湿传感器与外部上位机控制系统D相连。柜体内分别增加温、湿度传感器对其内部的温湿度进行采集，并将其传输至上位机控制系统D，用于检测柜体内部的温度和湿度。

在如图4所示的实施例中，上位机控制系统D与电子控制阀C相连，用于实现对变流器100内温度及湿度的恒温恒湿调节。如图3和图4所示，柜体30内的温、湿度传感器设置区域33内分别设置温度传感器A1和湿度传感器B1，柜体50内的温、湿度传感器设置区域53内分别设置温度传感器A2和湿度传感器B2。在变流器100运行过程中，温度传感器A1和A2，湿度传感器B1和B2分别对两个柜体30和50内的温度和湿度进行检测得到温湿度信号，这些温度、湿度信号通过上位机控制系统D进行分析处理后，再通过调节电子控制阀C对冷却介质的流量进行控制。该方案实现了对变流器100内部温度和湿度调节的闭环控制，可在满足柜内散热功率要求的前提下对腔体内部的环境的温度及湿度进行调节，使第一柜体30和第二柜体50分别保持恒温恒湿状态，以延长柜内电路元器件的工作寿命。。

综上所述，本发明的降温除湿装置能够达到良好的散热效果的同时还能对电器柜内部环境进行除湿，其无需使用较大规格的散热风机和蒸发器，也无需耗费较大的能量便能达到优良的散热除湿效果。同时，根据本发明的变流器中将其内部的元器件按耐受环境温度等级进行区分，分别安装于两个腔体之中，并分别设置了串联在一起的降温除湿装置，可实现两个腔体内的热交换，一方面提高了散热效率，另一方面可实现对两个柜体的恒温恒湿控制。

应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (10)

1.一种降温除湿装置，包括散热风道组件，所述散热风道组件包括风机，蒸发器以及在所述风机与所述蒸发器之间形成的风道，其中，所述风道用于与被降温除湿的电器柜内部配合形成循环风道，所述蒸发器内通有用于实现对所述电器柜内部降温除湿的冷却介质。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述风道为L型，所述风机与所述蒸发器分别位于所述L型风道的两个端点处。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个所述散热风道组件，所述散热风道组件分别与所述电器柜内部的相互隔绝的腔室相连，并且两个所述散热风道组件中的蒸发器相连并通有所述冷却介质。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述两个蒸发器通过设置有电子控制阀的管路相连，所述电子控制阀用于实现电器柜内部的恒湿恒温控制。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于排除冷凝水的排水阀。

6.一种变流器，包括：

柜体，所述柜体包括进风口和出风口，

设置在所述柜体内的电气器件，以及

与所述柜体外部固定的如权利要求1所述的降温除湿装置，

其中，所述柜体的出风口与所述降温除湿装置中的蒸发器相连通，所述柜体的进风口与所述降温除湿装置中的风机相连通。

7.根据权利要求6所述的变流器，其特征在于，所述柜体包括相互隔绝的第一柜体和第二柜体，所述第一柜体用于放置对工作环境温度要求较高的电气器件，所述第二柜体用于放置对工作环境温度要求较低的电气器件，所述第一柜体和所述第二柜体的外部分别设置有所述装置，并且两个所述装置相连通。

8.根据权利要求7所述的变流器，其特征在于，所述第一柜体和所述第二柜体分别与所述装置中的散热风道组件相连通，并且分别对应设置在所述第一柜体和所述第二柜体外部的所述散热风道组件呈镜像分布。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的变流器，其特征在于，所述柜体内还设置有用于检测所述柜体内部温、湿度的温、湿传感器，所述温、湿传感器与外部上位机控制系统相连。

10.根据权利要求9所述的变流器，其特征在于，所述上位机控制系统与所述电子控制阀相连，用于实现对所述变流器内温度及湿度的调节。