CN105530798B - 冷却装置及包括该冷却装置的冷却式电气组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冷却装置，该冷却装置包括第一室(1)、与第一室(1)隔开的第二室(2)、适于将热量从第一室(1)传递至第二室(2)的热交换器装置(4)以及风扇装置。第一室(1)包括输入流开口(12)和输出流开口(14)。风扇装置适于在第一室(1)内部在输入流开口(12)与输出流开口(14)之间产生第一冷却介质流(511)，使得热量从第一冷却介质流(511)传递到热交换器装置中。

Description

冷却装置及包括该冷却装置的冷却式电气组件
技术领域
本发明涉及冷却装置以及包括该冷却装置的冷却式电气组件。
背景技术
包括一个或更多个电气设备的电气柜通常需要进行冷却。例如在将新设备安装到已经将近满的电气柜中的情况下提供适当的冷却会很困难。可能需要重新整理电气柜以便为所有设备提供期望的冷却。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷却装置以及包括该冷却装置的冷却式电气组件，以便缓解上述问题。本发明的目的通过下面描述的冷却装置和冷却式电气组件而得以实现。
本发明是基于这样的思想——提供如下的一种冷却装置：该冷却装置具有第一室、第二室、热交换器装置和风扇装置，其中，第一室具有位于第一室的同一侧上的输入流开口和输出流开口，第二室与第一室是隔开的，热交换器装置适于将热量从第一室传递至第二室，风扇装置用于在第一室内部在输入流开口与输出流开口之间产生冷却介质流，使得热量从冷却介质传递到热交换器装置中。
本发明的冷却装置易于清洁和维修，并且使容纳有电气设备的装置室能够与周围环境空气隔离，使得装置室适于排他性地与冷却装置交换冷却介质。在实施方式中，根据本发明的冷却装置适于被改装至现有电气柜的壁上。
附图说明
下面将参照附图通过优选实施方式对本发明进行更详细的描述，其中，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方式的冷却装置；
图2A至图2C示出了用于将热电冷却元件连接至冷却装置的热交换器装置的三种替代性方式；以及
图3示出了包括图1的冷却装置的冷却式电气组件。
具体实施方式
图1示出了冷却装置100，冷却装置100包括第一室1、第二室2、热交换器装置4、风扇装置、控制装置6、热电冷却元件8、管装置9和加热元件17。第二室2与第一室1是隔开的，并且第二室2适于与周围环境空气接触。第一室1与第二室2隔开防止了灰尘从第二室2进入第一室1。热交换器装置4包括第一热交换器41、第二热交换器42、第三热交换器43和第四热交换器44。这四个热交换器中的每个热交换器的第一端均位于第一室1中，并且这四个热交换器中的每个热交换器的第二端均位于第二室2中。热交换器装置4适于将热量从第一室1传递至第二室2。
四个热交换器41至44中的每个热交换器都是紧凑的热虹吸式热交换器。紧凑的热虹吸式热交换器是基于自然对流的无源式热交换器。这四个热交换器中的每个热交换器的所述第一端是其下端，并且这四个热交换器中的每个热交换器的所述第二端是其上端。在替代性实施方式中，热交换器装置包括至少一个热交换器。所述至少一个热交换器可以包括紧凑的热虹吸式热交换器和/或另一类型的热交换器。
每个热交换器41至44都处于倾斜位置并且相对于水平方向成一定倾斜角度地延伸。在图1的实施方式中，倾斜角度约为65°。在包括一个或更多个紧凑的热虹吸式热交换器的替代性实施方式中，倾斜角度可以介于35°与90°之间。在所包括的热交换器并非是紧凑的热虹吸式热交换器的实施方式中，热交换器可以以任何角度延伸——尤其是在热交换器是基于热交换器内部的受压的冷却介质流的情况下。在另外的实施方式中，热交换器装置包括至少一个弯曲的热交换器。使用弯曲的热交换器使得冷却装置设计方面能够有更大程度的自由。
热交换器装置4将第一室1分为上部段和下部段。更具体地，热交换器41至44的第一端将第一室1分为上部段和下部段。第一室1包括位于第一室1的上部段中的输入流开口12以及位于第一室1的下部段中的输出流开口14。在第一室1内部，用于冷却介质流的从输入流开口12至输出流开口14的仅有的路径穿过热交换器41至44的第一端。除了输入流开口12和输出流开口14之外，第一室1中没有提供第一室1的内部与外部之间的通路的开口。
输入流开口12和输出流开口14位于第一室1的、位于冷却装置100的连接壁上的同一侧上。冷却装置100适于连接至容纳有发热设备的装置室，从而冷却装置100的连接壁面向所述装置室。在替代性实施方式中，输入流开口和输出流开口位于第一室的不同侧上。这种设计在包括装置室的电气柜具有阶梯状轮廓的情况下很有用。
风扇装置包括第一风扇51和两个第二风扇52。控制装置6适于控制风扇装置以便调节冷却装置的冷却能力。控制装置6还适于控制热电冷却元件8和加热元件17。控制装置6适于从图1中未描绘的一个或更多个湿度传感器以及一个或更多个温度传感器接收测量数据。
在替代性实施方式中，控制装置包括至少一个恒温器，所述至少一个恒温器适于基于冷却装置的第一室中的温度对风扇装置进行控制。在另外的替代性实施方式中，冷却装置不包括控制装置。这种简单的实施方式在稳定的环境中是可行的——例如，在冷却装置位于室内的情况下。
第一风扇51适于在第一室1内部在输入流开口12与输出流开口14之间产生通过热交换器41至44的第一端的第一冷却介质流511。第一风扇51位于第一室1中。在替代性实施方式中，风扇装置包括多个第一风扇，所述多个第一风扇适于在第一室内部在输入流开口与输出流开口之间产生通过至少一个热交换器的第一端的第一冷却介质流。
第二室2包括彼此隔开的两个子室。这两个子室中的每个子室被热交换器装置4分为上部段和下部段。这两个子室中的一个子室被热交换器41和42的第二端分为上部段和下部段。另一个子室被热交换器43和44的第二端分为上部段和下部段。
第二室2的每个子室包括第二风扇52，第二风扇52适于产生通过相应的热交换器的第二端的第二冷却介质流521。一个第二风扇52适于产生通过热交换器41和42的第二端的第二冷却介质流521。另一个第二风扇52适于产生通过热交换器43和44的第二端的第二冷却介质流521。
每个第二冷却介质流521通过输入过滤器进入相应的子室的下部段并穿过相应的热交换器的第二端，且通过输出过滤器离开子室。输入过滤器和输出过滤器适于保持第二室清洁，由此保持热交换器的冷却能力。在一实施方式中，输入过滤器和输出过滤器是粗过滤器。
第二室2的每个子室的操作与另一子室的操作是独立的。一个第二风扇52发生故障使冷却装置的冷却能力的减弱小于50％，这是因为另一第二风扇52仍全功率运行并且在所具有的风扇发生故障的子室中存在有自然对流。这也就意味着，在维修期间，能够一次关闭一个第二风扇，而另一个风扇运行。在关闭一个第二风扇之后，可以对容纳这一个第二风扇的子室进行清洁。对子室进行清洁可以包括对位于该子室中的热交换器的每个第二端进行清洁。
然后，重新启动这一个第二风扇并且关闭另一个第二风扇以进行清洁程序。因此，即使在对第二室2进行清洁期间，冷却装置提供至少50％的冷却能力。
在替代性实施方式中，第二室不包括任何第二风扇。在这种替代性实施方式中，自然对流提供第二室中的冷却介质流。还能够将第二室设置为未划分的室。在另外的替代性实施方式中，第二室是敞开的室，其具有的壁比图1中描绘的要少。在冷却装置的环境干净的实施方式中，除了将第二室与第一室隔开的壁之外，第二室不需要任何壁。
热电冷却元件8位于第一室1的下部段中。热电冷却元件8与第一热交换器41的第一端以热传递的方式连接。热电冷却元件8适于冷凝来自第一室1的湿气。管装置9适于将由热电冷却元件8冷凝的水送到第二室2中。在替代性实施方式中，管装置适于将由热电冷却元件冷凝的水送出第一室。冷凝的水可以被引出冷却装置。在另外的替代性实施方式中，可以省去管装置。此外，在湿气不是问题的实施方式中，可以省去热电冷却元件
加热元件17适于加热第一室1。加热元件17与第三热交换器43的第一端以热传递的方式连接。在替代性实施方式中，冷却装置不包括加热元件。例如在温度总是高于凝固点的实施方式中，可以省去加热元件。
加热元件与热交换器的第一端之间的热传递连接将加热元件的热量有效地传递至旁路冷却介质流。加热元件可以包括电阻器。
图2A至图2C示出了用于将热电冷却元件连接至冷却装置的热交换器装置的三种替代性方式。图2A示出了热电冷却元件8’，热电冷却元件8’具有热侧82’和冷侧84’。热侧82’与第一热交换器41’的第一端以热传递的方式连接。第一热交换器41’的第一端设置有基板415’，并且热电冷却元件8’的热侧82’与基板415’以热传递的方式连接。基板415’适于增大第一热交换器41’的第一端与热电冷却元件8’的热侧82’之间的接触面积。热电冷却元件8’的冷侧84’连接有水冷凝板85’。在冷却元件8’运行期间，水冷凝在水冷凝板85’的表面上。热电冷却元件8’定位在倾斜的冷却元件8’的底面上，从而从水冷凝板85’滴落的水不会滴在第一热交换器41’上或者滴在第二热交换器42’上，该第二热交换器42’相对于热电冷却元件8’而言位于第一热交换器41’的另一侧。
图2B示出了热电冷却元件8”，热电冷却元件8”的冷侧84”与第一热交换器41”的基板415”以热传递的方式连接。热电冷却元件8”的热侧82”连接有散热器87”。
图2C示出了这样的热交换器装置：该热交换器装置包括第一热交换器41”’和与第一热交换器41”’相邻的第二热交换器42”’。在第一热交换器41”’与第二热交换器42”’之间设置有热电冷却元件8”’。
热电冷却元件8”’的冷侧84”’与第一热交换器41”’的基板415”’以热传递的方式连接。热电冷却元件8”’的热侧82”’与第二热交换器42”’的基板425”’以热传递的方式连接。
图3示出了冷却式电气组件300，该冷却式电气组件300包括图1的冷却装置100。冷却装置100连接至容纳有发热设备204的装置室202。冷却装置100的连接壁102面向装置室202。连接壁102是大致平面的壁以便于冷却装置100连接至装置室202。在一实施方式中，发热设备包括变频器。在一替代性实施方式中，发热设备包括换流器或需要进行冷却的一些其它电气设备。
装置室202与周围环境空气是隔离的，从而装置室202适于排他性地与冷却装置100的第一室1交换冷却介质。因此，在装置室202中循环流通的冷却介质一直都是干净的。
对于本领域技术人员来说明显的是，能够以各种方式来实施本发明的理念。本发明及其实施方式不限于上述示例，而可以在权利要求的范围内变化。

Claims (7)

1.一种冷却装置，包括：
第一室(1)；
第二室(2)，所述第二室(2)与所述第一室(1)隔开，并且所述第二室(2)适于与周围环境空气接触；
热交换器装置(4)，所述热交换器装置(4)包括至少一个热交换器，所述热交换器装置(4)将所述第一室(1)分为上部段和下部段，所述至少一个热交换器中的每个热交换器的第一端位于所述第一室(1)中，并且所述至少一个热交换器中的每个热交换器的第二端位于所述第二室(2)中，所述热交换器装置(4)适于将热量从所述第一室(1)传递至所述第二室(2)；以及
风扇装置；
其特征在于，所述第一室(1)包括位于所述第一室(1)的所述上部段中的输入流开口(12)以及位于所述第一室(1)的所述下部段中的输出流开口(14)，所述风扇装置包括至少一个第一风扇(51)，所述至少一个第一风扇(51)适于在所述第一室(1)内部在所述输入流开口(12)与所述输出流开口(14)之间产生通过所述至少一个热交换器的所述第一端的第一冷却介质流(511)，并且所述冷却装置(100)适于连接至容纳有发热设备(204)的装置室(202)，
所述冷却装置(100)包括具有热侧(82’)和冷侧(84’)的热电冷却元件，所述热电冷却元件适于对来自所述第一室(1)的湿气进行冷凝，所述热交换器装置(4)包括第一热交换器，所述热电冷却元件的侧部中的一个侧部与所述第一热交换器的第一端以热传递的方式连接，
所述冷却装置(100)包括适于加热所述第一室(1)的加热元件(17)，所述加热元件(17)与至少一个热交换器的第一端以热传递的方式连接，以及
所述输入流开口(12)和所述输出流开口(14)位于所述第一室(1)的同一侧上，所述同一侧位于所述冷却装置(100)的连接壁(102)上，并且所述连接壁(102)是平面的壁以便于所述冷却装置(100)连接至所述装置室(202)。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置(100)包括适于将由所述热电冷却元件冷凝的水送出所述第一室(1)的管装置(9)。
3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述管装置(9)适于将由所述热电冷却元件冷凝的水送到所述第二室(2)中或者送出所述冷却装置(100)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述热交换器装置包括与所述第一热交换器相邻的第二热交换器(42”’)，所述热电冷却元件的另一侧部与所述第二热交换器(42”’)的第一端以热传递的方式连接。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述至少一个热交换器包括至少一个紧凑的热虹吸式热交换器。
6.一种冷却式电气组件，所述冷却式电气组件包括容纳有发热设备(204)的装置室(202)以及连接至所述装置室(202)用于冷却所述发热设备(204)的冷却装置(100)，其特征在于，所述冷却装置(100)是根据权利要求1至3中的任一项所述的冷却装置。
7.根据权利要求6所述的冷却式电气组件，其特征在于，所述装置室(202)与周围环境空气是隔离的，从而所述装置室(202)适于排他性地与所述冷却装置(100)的所述第一室(1)交换冷却介质。
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