CN107432100B - 用于开关柜空气调节的冷却设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于开关柜空气调节的冷却设备(1)，该冷却设备包括内循环(2)和与内循环(2)在流体方面隔离的外循环(3)，其中，经由第一风机(4)引导来自开关柜的内部空间(101)的待被冷却的空气(103)穿过内循环，并且经由第二风机(5)引导环境空气(104)穿过外循环，其中，内循环(2)和外循环(3)通过分隔件(6)在流体方面彼此分离，并且其中，冷却设备包括逆变器(7)，通过逆变器对冷却设备(1)的压缩机进行控制，逆变器在两个相对的侧面(8、9)之中的第一侧面(8)上包括热交换器(10)，热交换器用于将废热交换给热交换器(10)周围的空气，逆变器在两个相对的侧面(8、9)之中的第二侧面(9)上包括具有多个电子组件(12)的电子部件(11)，其特征在于，至少逆变器(7)的第一侧面(8)的热交换器(10)布置在外循环(3)中，并且至少逆变器(7)的第二侧面(9)的电子部件(11)布置在内循环(2)中。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于开关柜空气调节的冷却设备，该冷却设备包括内循环以及与内循环在流体方面隔离的外循环，其中，经由第一风机引导来自开关柜的内部空间的待被冷却的空气穿过内循环，经由第二风机引导环境空气穿过外循环，内循环和外循环通过分隔件在流体方面彼此分离，并且该冷却设备包括用于驱动冷却设备的压缩机的逆变器、位于两个相对的侧面之中的第一侧面上的用于将废热交换给热交换器周围的空气的热交换器以及位于两个相对的侧面之中的第二侧面上的包括多个电子组件的电子部件。
背景技术
例如专利文献DE 102012108110 A1公开了这种类型的冷却设备。该冷却设备可以被构造成墙壁安装设备或者顶棚安装设备。通过进气口将被加热的空气从开关柜的内部空间引入到内循环中。来自开关柜内部空间的被加热的空气穿过内循环中的空气-冷却介质热交换器并且作为被冷却的空气通过出气口被引导回开关柜的内部空间中。外循环包括另外的进气口和另外的出气口，由此开关柜装置的环境空气被引入到外循环中，穿过布置在外循环中的空气-冷却介质热交换器并且通过出气口被引导回到环境中。
这两个空气-冷却介质热交换器与用于在内循环或外循环中传送空气的风机以及压缩机和膨胀单元一起构成了冷却设备的基本组件。在此，逆变器被设计成用于向压缩机提供与被检测的冷却功率要求相对应的控制电压，从而设定出为实现所需的冷却功率要求而需要的压缩机转速。
逆变器是电压变换器，其从例如作为50赫兹的交流电压的线路电压产生压缩机的运行所需的运行电压。例如，其也可以包括向压缩机提供三相电流。用于组建冷却设备的逆变器通常包括电子部件和热交换器，电子部件形成在逆变器的第一侧面上并包括包括基本上较少的损失功率和热耗散的无源电气部件，热交换器用于耗散在电压转换期间由诸如IGBT等有源部件产生的废热，其中，至少热交换器并且常常还有发热部件形成在逆变器的与电子部件相对的侧面上。
为了能够确保废热的最优耗散，在现有技术中的已知的冷却设备中，逆变器布置在外循环中。如果逆变器布置在内循环中，则逆变器的废热将会加载至开关柜的内部空间的空气并且由此不利地影响冷却设备的效率。然而，逆变器的电子部件对潮湿是敏感的并且因此常常被封装，以避免到喷射水达外循环中或者冷凝液与电子部件接触。
发明内容
因此，本发明的目的在于进一步改进前述类型的冷却设备，使得以尽可能简单的技术手段针对潮湿保护逆变器的电子部件，而不会由此过度地影响冷却设备的冷却效率。
相应地，在冷却设备中，至少逆变器的第一侧面的热交换器布置在外循环中，并且至少逆变器的第二侧面的电子部件布置在内循环中。由此实现一方面通过逆变器的热交换器耗散的热量进一步仅加载给外循环，但不加载给内循环，而与此同时电子部件又受到保护以防止侵入到外循环中的潮湿。冷却设备例如可以包括如由现有技术充分公开的露点调节装置，以用于额外地有效避免在内循环中形成冷凝液。
在此可以提出，逆变器的相对的侧面由逆变器的印刷电路板形成。作为印刷电路板的替代，也可以设置另外的设备载体和/或组件载体，这些载体适于将热交换器和电子部件在相对的侧面上在空间上和流体上彼此分隔。
逆变器可以设置在内循环和外循环之间的分隔件的穿孔中，使得逆变器的第一侧面布置在外循环中并且逆变器的第二侧面布置在内循环中。
为此，逆变器在相对的侧面之间可以包括周向突缘，逆变器通过突缘与分隔件在流体方面密封地连接，从而使穿孔通过逆变器封闭。突缘可以由印刷电路板的边缘形成。
为了通过逆变器的热交换器实现特别有效的热交换，热交换器在端侧包括金属的热交换器板冷却件，其中，热交换器的端侧突出到外循环中。
为了实现热交换器的特别良好的环流，在冷却设备中，在外循环中布置有第一空气-冷却介质热交换器，其中，外循环中的逆变器的第一侧面在穿过外循环的流体的流动方向上布置在第一空气-冷却介质热交换器和第二风机之间。
为了更好地针对潮湿、尤其是冷凝液来保护电子部件，逆变器的电子部件布置在穿过内循环的空气流中并且逆变器的热交换器布置在穿过外循环的空气流中。
此外，冷却设备包括空气引导件，通过空气引导件将穿过外循环流动的引导到热交换器上，由此可以进一步改善逆变器的热交换器的环流。在此，空气引导板可以是分隔件的组件并且/或者形成在分隔件上。此外，分隔件可以是塑料模制件、尤其是注射模制件，或者是深拉伸的塑料或金属部件。
附图说明
将基于下面的附图来说明本发明的其它细节。
图1示出由开关柜和根据本发明的实施例的冷却设备组成的开关柜装置；且
图2示出根据图1的冷却设备的布置有逆变器的区域的截面图。
具体实施方式
图1所示的开关柜装置包括开关柜100和冷却设备1，冷却设备1被设计成墙壁安装设备，并安装在开关柜100的侧壁上。冷却设备1的内循环2通过侧壁中的开口在流体方面与开关柜的内部空间101连接。内循环2中的第一风机4将空气103从开关柜的内部空间101中抽取到内循环2中，通过内循环2传送空气103使其经过逆变器7并穿过第二空气-冷却介质热交换器18。在待被冷却的空气103穿过第二空气-冷却介质热交换器18之后，空气103作为被冷却的空气被引导回开关柜的内部空间101中并且能够在那里对被容纳在开关柜的内部空间中的发热部件102进行冷却。
内循环2通过分隔件6与冷却设备1的外循环3气密地分离。在外循环3中布置有第二风机5，第二风机5将环境空气104抽取到外循环3中，通过外循环3引导环境空气104使其经过逆变器7的热交换器10并且穿过第一空气-冷却介质热交换器17。在穿过第一空气-冷却介质热交换器17之后，空气104离开外循环3并且被引导回环境中。
第一和第二空气-冷却介质热交换器17、18与风机4、5和压缩机以及没有示出的膨胀单元一起构成了冷却设备的基本组件，其中，逆变器7根据冷却功率要求来调节风机4、5以及压缩机的转速，逆变器将与所需的转速相对应的控制电压提供到风机4、5或者压缩机。风机4、5可以是直流电压风机，而压缩机可以是三相电流设备。
如在图1和2的简图中可知，逆变器7被集成在分隔件6中，使得它在其形成有热交换器10的第一侧面8突出到外循环中，而在其形成有电子部件11的与第一侧面8相对的侧面9突出到内循环中。热交换器10在其外端面上包括散热器。为了增大表面积，散热器可以形成有肋或者包括槽纹或类似物，以改善热交换。
电子部件11包括多个电子组件12。这些电子组件尤其是不产生任何废热的无源电子组件。如果电子部件11还包括产生废热的有源组件，则这些有源组件布置成与逆变器7的热交换器10热耦合以用于在外循环3中进行热交换。然而，优选地，在逆变器的面对内循环2的侧面9上完全没有布置发热电子组件。在此可以看到，电子组件12以暴露的方式布置在内循环2中。原因在于电子组件在内循环中针对喷射水被有效地保护。在用于开关柜的空气调节的冷却设备的情况下，通常避免了冷凝液在电子组件12上的形成，这是因为这些组件本来就包括露点调节装置，该露点调节装置旨在用于防止冷凝液在布置在开关柜内部空间101中的诸如发热组件102(参见图1)等电开关设备上的形成。
本发明利用了如下情形：开关柜的空气调节所需的，尤其是用于保护开关柜内部空间101中容纳的有冷却需求的组件102而所需的空气调节条件也适用于对逆变器7的电子部件11的保护。
逆变器7在电子部件11和热交换器10之间的分离位置处包括周向突缘15，突缘15在流体方面密封地连接在分隔件6的穿孔14中。例如，分隔件6可以是塑料模制件，穿孔14作为切口被引入到分隔件中。为了实现对电子部件11的最佳环流，设置有空气引导件19。通过对电子部件11的有针对性的环流有效地阻止了冷凝液在电子部件11上的形成。
逆变器包括印刷电路板13或者另外的承载件，以用于将包括冷却件16的热交换器10以及电子部件11形成在相对的侧面8、9上。周向突缘15可以通过印刷电路板13或承载件形成，或者环绕地形成在印刷电路板13或承载件上，例如弯边。在突缘15与分隔件6的边缘之间可以设置有密封件(未示出)，以便通过突缘15或者逆变器7在流体方面密封地封闭分隔件6中的穿孔14，从而有效地阻止了内循环2和外循环3之间的空气短路。
对于本发明的实施来说，在前面的说明、附图以及权利要求中公开的本发明的特征中的单独特征和它们的任意组合都是必不可少的。
附图标记列表
1冷却设备 2内循环 3外循环
4第一转速调节风机 5第二转速调节风机 6分隔件
7逆变器 8第一侧面 9第二侧面
10逆变器的热交换器 11逆变器的电子部件
12逆变器的电子组件 13印刷电路板 14穿孔
15突缘 16冷却件
17第一空气-冷却介质热交换器
18第二空气-冷却介质热交换器
19空气引导件 100开关柜 101 开关柜的内部空
102发热组件 103 开关柜的内部空间中的待被冷却的空气
104环境空气
Claims (11)
1.一种用于开关柜空气调节的冷却设备(1)，所述冷却设备包括内循环(2)和与所述内循环(2)在流体方面隔离的外循环(3)，
其中，经由第一风机(4)引导来自开关柜的内部空间(101)的待被冷却的空气(103)穿过所述内循环，并且经由第二风机(5)引导环境空气(104)穿过所述外循环，
其中，所述内循环(2)和所述外循环(3)通过分隔件(6)在流体方面彼此分离，并且
其中，所述冷却设备包括逆变器(7)，通过所述逆变器对所述冷却设备(1)的压缩机进行控制，所述逆变器在两个相对的侧面(8、9)之中的第一侧面(8)上包括热交换器(10)，所述热交换器用于将废热交换给所述热交换器(10)周围的空气，所述逆变器在所述两个相对的侧面(8、9)之中的第二侧面(9)上包括具有多个电子组件(12)的电子部件(11)，
其特征在于，
所述逆变器(7)设置在所述内循环(2)和所述外循环(3)之间的所述分隔件(6)的穿孔(14)中，使得所述逆变器(7)的具有所述热交换器(10)的所述第一侧面(8)布置在所述外循环(3)中，并且所述逆变器(7)的具有所述电子部件(11)的所述第二侧面(9)布置在所述内循环(2)中，其中，在所述逆变器(7)的所述第二侧面(9)的所述电子组件是不产生任何废热的无源电子组件，并且在所述逆变器(7)的所述第二侧面(9)上没有布置发热电子组件，
所述冷却设备包括冷却单元，所述冷却单元具有处于所述外循环(3)中的所述压缩机、处于所述外循环(3)中的第一空气-冷却介质热交换器(17)和处于所述内循环(2)中的第二空气-冷却介质热交换器(18)。
2.根据权利要求1所述的冷却设备(1)，其中，所述逆变器(7)的所述相对的侧面由所述逆变器(7)的印刷电路板(13)形成。
3.根据权利要求1所述的冷却设备(1)，其中，所述逆变器(7)在所述相对的侧面(8、9)之间包括周向突缘(15)，所述逆变器(7)通过所述突缘与所述分隔件(6)在流体方面密封地连接，使得所述穿孔(14)被所述逆变器(7)封闭。
4.根据权利要求1或2所述的冷却设备(1)，其中，所述热交换器(10)在端侧包括金属的冷却件(16)，所述热交换器(10)的所述端侧突出到所述外循环(3)中。
5.根据权利要求4所述的冷却设备(1)，其中，所述冷却件是具有肋的冷却件。
6.根据权利要求1或2所述的冷却设备(1)，其中，所述逆变器(7)的处于所述外循环(3)中的所述第一侧面(8)在穿过所述外循环(3)的流体的流动方向上布置在所述第一空气-冷却介质热交换器(17)和所述第二风机(5)之间。
7.根据权利要求1或2所述的冷却设备(1)，其中，所述逆变器(7)的所述电子部件(11)布置在穿过所述内循环(2)的空气流中并且所述逆变器(7)的所述热交换器(10)布置在穿过所述外循环(3)的空气流中。
8.根据权利要求1或2所述的冷却设备(1)，其中，所述冷却设备包括空气引导件(19)，通过所述空气引导件将穿过所述外循环(3)流动的空气引导到所述热交换器(10)上。
9.根据权利要求8所述的冷却设备(1)，其中，所述空气引导件(19)是所述分隔件(6)的组件并且/或者形成在所述分隔件上。
10.根据权利要求1或2所述的冷却设备(1)，其中，所述分隔件(6)是塑料模制件，或者是深拉伸的塑料或金属部件。
11.根据权利要求10所述的冷却设备(1)，其中，所述塑料模制件是注射模制件。
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