CN107613735A - 一种节能降温的电力箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能降温的电力箱，包括箱体和气泵，所述箱体的围护结构为外壳和内壳两层且中空气密，所述降温箱装满液体并埋设在地面以下，所述外壳上设置有热气管和冷气管，所述热气管连接所述气泵的进气口，所述冷气管进入地下经由所述降温箱穿出并连接所述气泵的出气口。本发明通过将中空的所述围护结构、所述热气管、所述气泵、所述冷气管依次连通构成气密装置，所述气泵连通市电并启动，形成一个气体循环系统，主要利用地面下温度较低的土层进行热交换降温，仅仅使用气泵推动气体流动，通过冷热空气循环流动降低电力箱内部的温度，电力消耗小，且不会造成环境污染，既经济又环保。

Description

一种节能降温的电力箱

技术领域

本发明涉及电气设备领域，尤其涉及电力箱领域，具体的说，是一种节能降温的电力箱。

背景技术

电力箱是由钢材加工而成用来保护电子元器件正常工作的设备，电力箱一般是热轧钢板或冷轧钢板等制作而成的箱体。由于电子元器件工作时温度不能过高，否则容易引起电子元器件损坏，因此常常需要对电力箱内部进行降温，尤其是放置在室外的电力箱，但现有的电力箱降温设备成本较高，不经济、不环保。

发明内容

针对上述提出的现有的电力箱降温设备成本较高，不经济、不环保的技术问题，本发明提供了一种节能降温的电力箱，用于解决现有技术中电力箱降温设备不经济、不环保的问题。

本发明提供的一种节能降温的电力箱通过以下技术要点来解决问题：一种节能降温的电力箱，包括箱体，还包括置于所述箱体外部的气泵，所述箱体包括作为侧面围板的围护结构，所述围护结构包括外壳和内壳，所述外壳位于内壳外部，且外壳与内壳之间中空，且中空部分为气密空间；

还包括埋设在地下的降温箱，所述降温箱上设置有用于容置液体的容置空间，还包括热气管和冷气管，所述热气管和冷气管各自的一端均与气密空间相通，热气管和冷气管各自的另一端均连接在气泵上；

所述热气管连接所述气泵的进气口，所述冷气管连接所述气泵的出气口，且冷气管由所述降温箱的容置空间经过。

本方案在运用时，在气温较高时，由于土壤的导热率较低，地面上热量不能很快地传递到土壤深层，所述降温箱埋设在地面以下，可以保证所述降温箱内保持较低的温度。所述降温箱优选采用导热系数较高的材料制成，所述降温箱的容置空间内优选充满导热系数较高的液体。所述气密空间、热气管、气泵、冷气管依次相连构成气密的流体流通回路，所述气泵通电工作时，所述流体流通回路成为气体循环系统。

在所述气泵的作用下，所述围护结构内的热气经所述热气管、所述气泵，进入所述冷气管，所述冷气管位于容置空间中的部分相当于为一根间壁式换热管，间壁式换热管中的热气经过所述降温箱时，向容置于容置空间中的液体传导热量而使得热气的温度降低，降温后的冷气再流回所述围护结构。

通过将所述箱体的围护结构设置为气密装置，利用所述气泵推动气体流动，再利用土壤热传导系数低，气温较热时地下温度较低的特点，在地下埋设充满液体的降温箱，所述降温箱的温度低于气温，热气经过所述降温箱时能降低温度，所述围护结构内的气体热出冷进，使得所述箱体内的温度被气密空间内的流体冷却得以有效降低。由于本发明中主要利用自然条件进行热交换降温，仅仅使用气泵推动气体流动，电力消耗小，且不会造成环境污染，既经济又环保。

作为本领域技术人员，可毫无疑义得出以上热气管和冷气管均为流体连通管道，将两根流体连通管道进行区分仅是基于管道功能将两者分别定义为冷气管和热气管。由于气泵对流体做功会使得流体的温度进一步增加，本方案中通过限定气体循环系统中的流体与降温箱进行热交换发生在气泵出口之后，旨在通过更大的温度梯度使得气体循环系统中的流体能够尽可能被冷却，即，相对于气体循环系统中的流体被降温箱冷却发生在气泵入口之前的方案，本方案具有对电力箱更好的冷却效果。

更进一步的技术方案为：

所述箱体还包括箱顶和隔热顶两个顶部，所述箱顶的结构为与围护结构结构相同的中空结构，且箱顶的中空结构与所述气密空间连通；

所述隔热顶架立在所述箱顶上方，且所述箱顶朝下的投影落在隔热顶朝下的投影区域以内。本方案中，通过设置与所述围护结构相同并连通的箱顶，所述箱顶成为所述气体循环系统的一部分并保持较低的温度，在不提高能耗的情况下使得对电力箱内部冷却的冷却空间大，达到尽可能降低所述箱体内部温度的目的；再在所述箱顶上方架立隔热顶，避免所述箱顶受到阳光直接照射，减少热量吸收；通过设置与所述围护结构相同并连通的箱顶，在制造时，亦可通过设置为箱顶包括内壳与外壳，所述箱顶与围护结构两者的内壳相连或设置为一个整体，所述箱顶与围护结构两者的外壳相连或设置为一个整体，即本方案还具有制造、装配方便的特点。

还包括安装在围护结构上的通风管，所述通风管连通围栏结构的内、外侧，且通风管设置在围护结构连接有冷气管的一侧上；

所述通风管的直径由外向内逐渐减小。本方案中，所述箱体外部的空气经由所述通风管进入所述箱体内部，即使得箱体外部与内部能够形成空气自然对流以达到对箱体内部进行降温的目的；空气由大口流向小口的过程中受到压缩，穿过所述通风管进入所述箱体内部后，空气迅速膨胀，呈缩口状的所述通风管起到节流的作用，这样由于空气在节流过程中会产生焦耳－汤姆逊效应，通过设置为流体经过节流元件后温度降低的冷却效应，达到通过设置所述通风管，在不产生人为能耗的情况下，既实现箱体内外通风，又通过引入温度更低的空气对所述箱体内部进行温度；本方案中通过限定通风管在围栏结构上的位置，在流经通风管的空气经过位于气密空间内的通风管管段时，能够将热量传递给气密空间内的流体，即通风管中的空气在进入箱体内部之前即经过了降温，降温后的空气快速流向所述箱体内部对箱体内的空气有搅动作用，可使得所述箱体内部得到均匀降温。

所述通风管的外端固定连接有喇叭口状的集风口，所述集风口的大端朝向箱体的外部；

所述通风管的内端设置有防尘网。以上集风口增大了进风口的截面面积，增强了所述通风管的流量，进一步加强通风降温的效果；以上防尘网旨在用于阻止灰尘进入箱体内部，其一是避免箱体内部器件因为灰尘而受损，另一方面是避免灰尘富集于器件表面影响器件散热。

所述降温箱上还设置有用于搅动容置空间内液体的叶轮，所述叶轮的转轴与所述气泵的驱动电机相连。所述气泵运作推动气体流动的同时，所述气泵内的驱动电机驱动所述叶轮转动，所述叶轮搅动所述降温箱内的液体流动，强化换热时的对流，加速热量传递，可提高降温效率；同时，叶轮的驱动与气泵的驱动采用同样的驱动电机，不仅使得整个装置采用到了更少的驱动部件以减小故障率、设置成本等，同时两者的功率本身具有关联，方便实现同步调节。

所述隔热顶具有一个或多个坡面，所述隔热顶表面设置有与所述气泵电连接的太阳能蓄电池。通过设置具有坡面的隔热顶，所述隔热顶不仅起到遮阳、隔热的效果，还能及时、定向排水，另外设置所述太阳能蓄电池可以进一步利用清洁能源，起到节能的效果。

为使得本电力箱能够根据需要自动选择是否进行降温，所述箱体内还设置有温度探测器和单片机，所述温度探测器与单片机相连，所述单片机与所述气泵的控制模块相连；

所述温度探测器用于向单片机输入温度信号，所述单片机根据所述温度信号向气泵的控制模块输入气泵工作控制信号。所述单片机内设置信号接收模块用于接收温度信号、设置信号发送模块用于向气泵的控制模块发出信号、设置控制模块用于处理信号，如控制模块内设置温度阈值，单片机的信号接收模块接收到温度探测器传来的温度信号，若温度高于所述温度阈值，所述单片机的控制模块通过信号发送模块向所述气泵发出启动指令；当温度低于所述温度阈值时，单片机的控制模块通过信号发送模块向所述气泵发送停止指令。

作为一种利用清洁能源的实现方式，所述箱体外部设置有风力发电机，所述风力发电机与所述气泵的供电电路连接。

为保持箱体内部干燥，所述箱体底部为由抗渗混凝土浇筑的台面且箱体底部设置有防水卷材层，所述箱体内设置有干燥剂。

作为一种可有效与大地发生良好的热交换、可塑性好、使用寿命长的降温箱实现方案，所述降温箱为内外壁均涂覆有防腐涂层的密闭铜箱。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过将中空的所述围护结构、所述热气管、所述气泵、所述冷气管依次连通构成气密装置，所述气泵通电并启动后，形成一个气体循环系统，主要利用地面下温度较低的土层进行热交换降温，仅仅使用气泵推动气体流动，通过冷热空气循环流动降低电力箱内部的温度，电力消耗小，且不会造成环境污染，既经济又环保。

附图说明

图1是本方案提供的一种节能降温的电力箱一个具体实施例的结构示意图。

图中的附图标记依次为：1，外壳、2，内壳、3，隔热顶、4，箱顶、5，气泵、6，热气管、7，冷气管、8，降温箱、9，通风管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

在本发明的描述中，需要理解的是，围护结构是指建筑的围挡物，本发明的围护结构是由所述外壳1、内壳2构成，所述箱体内部、外部是指所述箱体的围护结构包围的内部空间、及围护结构外部的空间，所述围护结构内部是指所述外壳1和所述内壳2之间的空间，本案中指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

值得说明的是，所述单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/3D转换器等电路集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。将单片机连接温度探测器和气泵，并控制其运行，对于本领域技术人员而言，其具体连接方式有多种且均属于现有；进一步的，本发明要求保护和突出的是电力箱节能降温系统的具体构造及物理结构，上述控制原理并非本发明区别于现有技术的发明点，本领域技术人员应当理解，故在此不再详述。本实施例中所使用的单片机型号为MSP430F149，本领域技术人员应当理解，本实施例中可适用的单片机型号为多种，包括但不仅限于MSP430F149单片机。

实施例1：

结合附图1所示，一种节能降温的电力箱，包括固定在地面上的箱体和置于所述箱体外部的气泵5，所述箱体的围护结构为双层且中空气密，包括外壳1和内壳2，所述箱体附近的地面以下埋设有装满液体的降温箱8，所述外壳1上设置有热气管6和冷气管7，所述热气管6连接所述气泵5的进气口，所述冷气管7进入地下经由所述降温箱8穿出并连接所述气泵5的出气口。

实施原理：

气温较高时，由于土壤的导热率较低，地面上热量不能很快地传递到土壤深层，所述降温箱8埋设在地面以下，可以保证所述降温箱8内保持较低的温度。所述降温箱8采用导热系数较高的材料制成，所述降温箱8充满导热系数较高的液体。所述箱体的中空的围护结构、所述热气管6、所述气泵5、所述冷气管依次连通构成气密装置，所述气泵5通电气动后，所述气密装置成为气体循环系统。

在所述气泵5的作用下，所述围护结构内的热气经所述热气管6、所述气泵5，进入所述冷气管7，所述冷气管7及其中的热气经过所述降温箱8，向所述降温箱8中的液体传导热量，热气的温度降低，降温后的冷气再流回所述围护结构。通过将所述箱体的围护结构设置为气密装置，利用所述气泵5推动气体流动，再利用土壤热传导系数低，气温较热时地下温度较低的特点，在地下埋设充满液体降温箱8，所述降温箱8的温度低于气温，热气经过所述降温箱8时能降低温度，所述围护结构内的气体热出冷进，所述箱体内的温度得以有效降低。由于本发明中主要利用自然条件进行热交换降温，仅仅使用气泵推动作为热载体的气体流动，电力消耗小，且不会造成环境污染，既经济又环保。

实施例2：

在实施例1的基础上，结合附图1所示，所述箱体包括箱顶4和隔热顶3两个顶部，所述箱顶4结构与所述箱体的围护结构相同并连通，所述隔热顶3架立在所述箱顶4上方，所述隔热顶3的平面投影面积大于所述箱顶4。

实施原理：

所述箱顶4与所述围护结构相同，也为双层中空的结构，所述箱顶4与所述围护结构连通，所述箱顶4成为所述气体循环系统的一部分，能够使顶部也能保持较低的温度，在不提高能耗的情况下进一步降低所述箱体的温度；再在所述箱顶4上方架立隔热顶3，避免所述箱顶4受到阳光直接照射，减少吸收外部热量。

实施例3：

在实施例1或2的基础上，结合附图1所示，所述箱体的冷气管7所在的一侧设置有连通所述箱体内外的通风管9，所述通风管9两端分别连接所述外壳1和所述内壳2，所述外壳1和所述内壳2之间气密，所述通风管9的直径由外向内逐渐减小。

实施原理：

当气体流经通道，受节流作用，由压缩向膨胀转化时，温度会发生改变，即利用焦耳－汤姆逊效应，若温度由高向低改变，为正焦耳－汤姆逊效应，空气在受节流作用膨胀后，温度会由高向低改变。

所述箱体外部的空气经由所述通风管9进入所述箱体内部，空气由大口流向小口的过程中受到压缩，穿过所述通风管9进入所述箱体内部后，空气迅速膨胀，呈缩口状的所述通风管9起到节流的作用。由于空气在节流过程中会产生正焦耳－汤姆逊效应，即通过节流元件后温度降低的冷却效应，因此通过设置所述通风管9，在不产生能耗的情况下，既实现内外通风，又降低了所述箱体内部的温度。

同时，围护结构内的温度较低，空气在通过所述通风管9时发生热传递降温，降温后的空气快速流向所述箱体内部，加快了空气分子间的热传递，相较于未设置所述通风管9，设置后所述箱体内部温度不仅有效降低且更为均匀。

进一步的，如附图1所示，所述通风管9的外端固定连接有喇叭状的集风口，所述通风管9的内端设置有防尘网。所述通风管9的截面面积不变，增设所述喇叭状的集风口，增大了进风口的截面面积，增强了所述通风管9的节流作用，进一步加强通风降温的效果。

实施例4：

在实施例1或2或3的基础上，所述降温箱8内还设置有叶轮，所述叶轮的转轴与所述气泵5的电机驱动连接。

实施原理：

所述气泵5运作推动气体流动的同时，所述气泵5内的电机驱动所述叶轮转动，所述叶轮拨动所述降温箱8内的液体流动，加速热量传递，加快了降温效率。

电机驱动叶轮转动的传动方式有多种，均为现有技术，本领域技术人员应当理解，例如蜗轮蜗杆传动、齿轮皮带组传动等传动方式均能实现，本发明保护的是叶轮在所述降温箱8内的整体设置和结构，具体的传动方式不是本发明区别于现有技术的发明点，此处不再详述。

实施例5：

在实施例1-4任意一项的基础上，进一步的，所述箱体内还设置有温度探测器和单片机，所述温度探测器和所述气泵5与单片机连接。

实施原理：

所述单片机内设置有信号接收模块、信号发送模块和控制模块，所述控制模块内设置有限定温度，单片机的信号接收模块接收到温度探测器传来的温度信号，感知所述箱体内部的温度，若温度高于所述限定温度，所述控制模块通过信号发送模块向所述气泵5发出启动指令；当温度低于所述限定温度时，所述控制模块通过信号发送模块向所述气泵5发送停止指令。通过所述单片机控制所述气泵5启动或停止，在需要降温时自行运行，在无需降温时停止，进一步起到节能的作用。

实施例6：

在以上任意一个实施例的基础上，所述隔热顶3具有一个或多个坡面，所述隔热顶3表面设置有连接所述气泵5的太阳能蓄电池；进一步的，所述箱体外部设置有风力发电机，所述风力发电机与所述气泵5连接。

通过设置具有坡面的所述隔热顶3，所述隔热顶3不仅起到遮阳、隔热的效果，还能便于排水，另外设置所述太阳能蓄电池、风力发电机可以进一步利用清洁能源，起到节能的效果。

进一步的，所述箱体底部为抗渗混凝土浇筑的台面并设置有防水卷材层，所述箱体内设置有干燥剂，保持所述箱体内部干燥，利于电子元器件保存和工作。

进一步的，所述降温箱8为内外壁均涂覆有防腐涂层的密闭铜箱。金属中，铜的热传导系数较高，可塑性高，采用金属铜制作所述降温箱8，便于与土壤进行热传导。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种节能降温的电力箱，包括箱体，其特征在于，还包括置于所述箱体外部的气泵(5)，所述箱体包括作为侧面围板的围护结构，所述围护结构包括外壳(1)和内壳(2)，所述外壳(1)位于内壳(2)外部，且外壳(1)与内壳(2)之间中空，且中空部分为气密空间；

还包括埋设在地下的降温箱(8)，所述降温箱(8)上设置有用于容置液体的容置空间，还包括热气管(6)和冷气管(7)，所述热气管(6)和冷气管(7)各自的一端均与气密空间相通，热气管(6)和冷气管(7)各自的另一端均连接在气泵(5)上；

所述热气管(6)连接所述气泵(5)的进气口，所述冷气管(7)连接所述气泵(5)的出气口，且冷气管(7)由所述降温箱(8)的容置空间经过。

2.根据权利要求1所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述箱体还包括箱顶(4)和隔热顶(3)两个顶部，所述箱顶(4)的结构为与围护结构结构相同的中空结构，且箱顶(4)的中空结构与所述气密空间连通；

所述隔热顶(3)架立在所述箱顶(4)上方，且所述箱顶(4)朝下的投影落在隔热顶(3)朝下的投影区域以内。

3.根据权利要求1或2所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，还包括安装在围护结构上的通风管(9)，所述通风管(9)连通围栏结构的内、外侧，且通风管(9)设置在围护结构连接有冷气管(7)的一侧上；

所述通风管(9)的直径由外向内逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述通风管(9)的外端固定连接有喇叭口状的集风口，所述集风口的大端朝向箱体的外部；

所述通风管(9)的内端设置有防尘网。

5.根据权利要求1、2、4中任意一项所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述降温箱(8)上还设置有用于搅动容置空间内液体的叶轮，所述叶轮的转轴与所述气泵(5)的驱动电机相连。

6.根据权利要求2所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述隔热顶(3)具有一个或多个坡面，所述隔热顶(3)表面设置有与所述气泵(5)电连接的太阳能蓄电池。

7.根据权利要求1、2、4、6中任意一项所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述箱体内还设置有温度探测器和单片机，所述温度探测器与单片机相连，所述单片机与所述气泵(5)的控制模块相连；

所述温度探测器用于向单片机输入温度信号，所述单片机根据所述温度信号向气泵(5)的控制模块输入气泵(5)工作控制信号。

8.根据权利要求7所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述箱体外部设置有风力发电机，所述风力发电机与所述气泵(5)的供电电路连接。

9.根据权利要求1、2、4、6中任意一项所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述箱体底部为由抗渗混凝土浇筑的台面且箱体底部设置有防水卷材层，所述箱体内设置有干燥剂。

10.根据权利要求9所述的一种节能降温的电力箱，其特征在于，所述降温箱(8)为内外壁均涂覆有防腐涂层的密闭铜箱。