CN211210320U - 一种冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种冷却装置，该冷却装置包括变流器冷却回路，在所述变流器冷却回路上设置有变流器散热器；燃料电池冷却回路，在所述燃料电池冷却回路上设置有燃料电池散热器；风冷组件，所述风冷组件能为所述变流器散热器和所述燃料电池散热器进行散热冷却，其中，所述变流器冷却回路可以为变流器进行散热，而所述燃料电池冷却回路能为燃料电池进行散热，该冷却装置具有换热效率高、重量轻、噪音小、可精准控制能耗的优点。

Description

一种冷却装置

技术领域

本实用新型属于动车技术领域，具体涉及一种安装在动车车顶的冷却装置。

背景技术

牵引变流器、燃料电池和电抗器器等式列车的关键部件，为列车的正常运行提供动力等。在车辆行驶过程中，牵引变流器、燃料电池和电抗器器等部件会产生大量的热量，则需要设置专门的冷却装置以为其进行散热降温，用于避免这些特定结构过热而出现严重后果。

然而，目前的冷却装置具有以下不足：换热效率比较低，重量重；风机损坏后，整个冷却回路发生故障，停止工作，影响车辆的正常运行；冷却装置噪音比较大；冷却性能档位可调节性差，不能精准控制冷却装置的能耗。

因此，需要实用新型一种更加稳定、可靠的冷却装置来解决现有技术中所存在的问题。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本实用新型提出了一种冷却装置。该冷却装置具有换热效率高、重量轻、噪音小、可精准控制能耗的优点。

根据本实用新型提出了一种冷却装置，包括：

变流器冷却回路，在所述变流器冷却回路上设置有变流器散热器，

燃料电池冷却回路，在所述燃料电池冷却回路上设置有燃料电池散热器，

风冷组件，所述风冷组件能为所述变流器散热器和所述燃料电池散热器进行散热冷却，

其中，所述变流器冷却回路可以为变流器进行散热，而所述燃料电池冷却回路能为燃料电池进行散热。

在一个实施例中，在横向上，变流器散热器平行式位于燃料电池散热器的第一侧，风冷组件位于燃料电池散热器的第二侧，而在纵向方向上，变流器散热器位于燃料电池散热器的第二端，以使得在变流器散热器相对位置处，环境空气从变流器散热器的第一侧吸入，经过燃料电池散热器后由风冷组件抽出。

在一个实施例中，横向上，变流器散热器和燃料电池散热器间隔，以在两者之间连通式设置筒状的风道体，风道体的上壁面上开设有清扫口，并在清扫口处铰接式设置有清扫盖板。

在一个实施例中，风道体的上壁面构造为第二侧高而第一侧低的倾斜面。

在一个实施例中，燃料电池冷却回路还包括：

设置在燃料电池散热器的上游端的纵向延伸的燃料电池第一段管，

与燃料电池第一段管连通的横向延伸的燃料电池第二段管，

设置在燃料电池散热器的下游端的横向延伸的燃料电池第三段管，

与燃料电池第三段管连通的纵向延伸的燃料电池第四段管，

与燃料电池散热器并联的燃料电池水箱，

其中，燃料电池第一段管的第一端开口用于与燃料电池的出口连通，而燃料电池第四段管的第一端开口与燃料电池的进口连通，燃料电池水箱位于第燃料电池散热器的第二端。

在一个实施例中，在燃料电池第一段管或燃料电池第二段管上连通式设置有空调第一段管，并在连接处的下游的燃料电池第一段管或燃料电池第二段管上连通式设置有空调第二段管，空调第一段管用于与空调进口连通，而空调第二段管用于与空调出口连通。

在一个实施例中，变流器冷却回路还包括变流器水箱和变流器水泵，其中，

变流器水箱横向上设置在燃料电池散热器的第一侧，纵向上位于变流器散热器的第一端，

而变流器水泵横向上设置在燃料电池散热器的第一侧，纵向上位于变流器水箱和变流器散热器之间。

在一个实施例中，在变流器冷却回路的变流器散热器的上游段的管线上并联式设置有电抗器上游管路，而在变流器冷却回路的变流器散热器的下游段的管线上并联式设置有电抗器下游管路，电抗器上游管路与电抗器出口连接，而电抗器下游管路与电抗器入口连接。

在一个实施例中，风冷组件包括多组并联式设置的冷却风机，冷却风机由位于横向的第二侧的各自匹配的电机驱动，多个冷却风机在纵向上依次排开，其中，变流器散热器连通有多余一个冷却风机，

或/和，冷却风机的壳体的除了出风口壁面的其它内壁上均设置有吸音棉。

在一个实施例中，还包括安装架，安装架具有纵向延伸的能与电机连接的支撑梁，其中，变流器冷却回路、燃料电池冷却回路以及冷却风机均由安装架固定。

与现有技术相比，本实用新型至少具有下列优点中的一个，该冷却装置具有两条冷却通道，能同时为不同的部件比如变流器和燃料电池进行散热降温，进而提高冷却装置的有效利用率，同时，相应减小冷却装置的外形尺寸以及冷却装置的重量。

附图说明

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的系统原理图；

图2显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的立体图；

图3显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的主视图；

图4显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的俯视图；

图5显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的背视图；

图6显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的左视图；

图7显示了根据本实用新型的一个实施例的冷却装置的右视图。

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实用新型做进一步说明。

图1显示了根据本实用新型的冷却装置100的系统原理图。如图1所示，冷却装置100包括两条冷却回路和风冷组件3。这两条冷却回路中的一条为变流器冷却回路1，其中循环有冷却剂(例如水，下文会以水为例进行描述说明，但是冷却剂不限于水)而能为变流器200进行散热降温。该变流器冷却回路1上设置有变流器散热器11。另一条是为燃料电池300进行散热的燃料电池冷却回路2，其中也循环有冷却剂(例如水，后续会以水为例进行说明，但是冷却剂不限于水)。并且，在燃料电池冷却回路上设置有燃料电池散热器21。风冷组件3用于为变流器散热器11和燃料电池散热器21进行散热冷却。在风冷组件3工作中，冷却风与冷却剂充分换热并使得冷却剂的温度降低，以备冷却剂继续循环而为相关变流器200和燃料电池300等进行降温处理。由此，该冷却装置100具有两条冷却回路通道，能同时为不同的部件变流器和燃料电池等进行散热降温，进而提高冷却装置100的散热效率。同时，上述原理和结构还能相应减小冷却装置100的外形尺寸以及重量。

如图2到7所示，冷却装置100包括安装架5。该安装架5主要起到支撑和固定其它部件(比如风冷组件3)的作用，以用于将该冷却装置100整体式设置到车顶上。例如，安装架5包括至少两个相对式间隔设置的横向延伸的横梁51，以及设置在横梁51之间并与横梁51固定连接的多个纵向梁52。

结构上，变流器散热器11和燃料电池散热器21均构造为大体的矩形体结构。在横向上，变流器散热器11位于燃料电池散热器21的第一侧，且呈大体平行式设置。而风冷组件3位于燃料电池散热器21的第二侧。在纵向方向上，变流器散热器11位于燃料电池散热器21的第二端。也就是，变流器散热器11与燃料电池散热器21的部分横向上重叠。在风冷组件3工作过程中，在变流器散热器11相对应的位置处，环境空气从变流器散热器11的第一侧吸入，经过燃料电池散热器21后由风冷组件3抽出。在未与变流器散热器11重叠的位置处，环境空气从燃料电池散热器21的第一侧吸入后由风冷组件3抽出。上述的这种设置方式将三个体积比较大的部件(风冷组件3、变流器散热器11和燃料电池散热器21)横向上大体平行的方式设置在安装架5上，并靠近第二侧，布局合理，有利于列车车顶的空间利用。并且上述设置方式能保证变流器散热器11和燃料电池散热器21的充分散热，进而有助于保证高效散热。

优选地，横向上，变流器散热器11和燃料电池散热器21间隔式设置，以在两者之间形成一定距离(例如8-15厘米)的间隙。在该间隙处设置风道体4，用于连通变流器散热器11和燃料电池散热器21，保证风冷组件3抽风时空气由变流器散热器11进入燃料电池散热器21。例如，风道体4可以构造为与变流器散热器11的壳体的外壁相匹配的筒状。另外，在风道体4的上壁面上开设有清扫口41，并在清扫口41处铰接式设置有清扫盖板42。通过变流器散热器11和燃料电池散热器21间隔式设置，则可以方便的对两个散热器11、21分别进行清扫。而通过设置清扫口41和清扫盖板42，在既不影响冷却效果的基础上，还可以增加清扫操作的便利性。进一步优选地，风道体4的上壁面构造为第二侧高而第一侧低的倾斜面，其旋转轴沿着纵向延伸并设置在清扫盖板42的第二侧。也就是，在从燃料电池散热器2外壳到变流器散热器11外壳方向上，风道体4的上壁面构造为逐渐降低的斜面。这种设置一方面利用对燃料电池散热器21进行清洁，另一方能在风冷组件3抽风过程中，保证清扫盖板42更加紧密的盖合在清扫口41处。

在一个具体的实施例中，燃料电池冷却回路2还包括燃料电池第一段管22、燃料电池第二段管23、燃料电池水箱24、燃料电池第三段管25和燃料电池第四段管26。其中，燃料电池第一段管22设置在燃料电池散热器21的上游端，其自身为纵向延伸管状，并且该段开口28设置在第一端，以用于连接燃料电池的出口，从而接收来自燃料电池300的冷却剂。而燃料电池第二段管23与燃料电池第一段管22连通，且沿着横向延伸。燃料电池水箱24挂设在位于第二端的横梁51处，并与燃料电池散热器21并联。燃料电池散热器21的下游端依次设置有燃料电池第三段管25和燃料电池第四段管26。其中，燃料电池第三段管25横向延伸。而燃料电池第四段管26纵向延伸，其该段开口29设置在第一端，用于连接燃料电池进口，以向燃料电池300输送被冷却处理的冷却剂。在循环过程中，由燃料电池出来的冷却剂先依次进入到燃料电池第一段管22和燃料电池第二段管23后，再到燃料电池散热器21中。通过风冷组件3的作用，水在该燃料电池散热器21处进行降温处理。最后，被散热降温的冷却剂进入到燃料电池第三段管25中，并通过燃料电池第四段管26流出以回流到燃料电池中。上述结构布局合理，空间利用高效。

通过与燃料电池散热器21并联的燃料电池水箱24，可以实现为燃料电池冷却回路2补充冷却剂，以及排放燃料电池冷却回路2中气体的目的。例如，该燃料电池水箱24可以设置为单腔体的结构。在腔体顶部设置有集气包，例如该集气包为碗形，用于聚集进入到燃料电池水箱24中的冷却剂中的气体，防止气体通过进入到设置在燃料电池冷却回路2中的水泵(此处需要说明的是，为了实现冷却剂在回路中的流通，水泵可以设置在冷却装置100中，也可以分别设置在燃料电池300中和空调400中。而本申请给出了泵设置在了燃料电池300中和空调400中的实施例，以促动燃料电池冷却回路2中的冷却剂的循环，例如，在燃料电池300中设置泵301，而在空调400中设置泵401)中，避免气蚀现象的发生，保护燃料电池冷却回路2，尤其是燃料电池水泵的使用寿命。

在结构上，例如燃料电池第一段管22可以为倾斜管，及在从第一端到第二端方向上，燃料电池第一段管22逐渐升高。另外，在管与管的连接处采用九十度弯管接头进行过度，以增加安装便利性。这种结构不仅实现了结构优化以及操作便利性，还使得燃料电池冷却回路2中的气体能通过燃料电池第一段管22和燃料电池第二段管23进入到燃料电池水箱24中，从而有助于冷却剂中的气体的排除，保证燃料电池冷却回路2的运行安全。

在一个实施例中，在燃料电池第一段管22或燃料电池第二段管23上连通式设置有空调第一段管61。该空调第一段管61沿着纵向延伸，其该段开口69设置在第二端，以用于连接空调进口。同时，在空调第一段管61与燃料电池第一段管22或燃料电池第二段管23连接处的下游，于燃料电池第一段管22或燃料电池第二段管23上连通式设置有空调第二段管62。该空调第二段管62沿着纵向延伸，其开口68设置在第二端，以用于连接空调出口。也就是说，通过燃料电池第一段管22流入的水，部分通过空调第一段管61进入到空调400，以在空调400内进行热交换后，再通过空调第二段管62流回到燃料电池第一段管22或燃料电池第二段管23。这种设置进一步利用了燃料电池冷却剂与空调400的温度差，在空调400内完成了第二次热交换，从而提高了换热效率。

变流器冷却回路1还包括变流器水箱12和变流器水泵13。该变流器水箱12与变流器散热器11并联式布设，以起到补水以及收集气体的作用。变流器水泵13设置在变流器散热器11的上游端管线上，以使得由变流器200和电抗器500流出的冷却剂通过变流器水泵13而进入到变流器散热器11内。结构上，横向上，变流器水箱12设置在燃料电池散热器11的第一侧。纵向上，变流器水箱12位于变流器散热器11的第一端。横向上，变流器水泵13设置在燃料电池散热11的第一侧。纵向上，变流器水泵13位于变流器水箱12和变流器散热器11之间。也就是说，在燃料电池散热器11的第一侧的纵向上，从第一端到第二端的方向，依次设置有变流器水箱12、变流器水泵13和变流器散热器11。这种设置方式一方面使得变流器水箱12、变流器水泵13和变流器散热器11大体在同一纵向线上，其利用和占据了燃料电池第一段管22与燃料电池散热器11之间的空间，使得结构紧凑。再一方面，上述设置使得变流器冷却回路1的自身连接关系简单，减少管路连接及方便连接操作。尤其是，上述设置使得变流器水箱12和变流器水泵13能位于燃料电池散热器11的第一侧，以使得在风冷组件3工作过程中，能带动变流器水箱12和变流器水泵13附近的空气流动，从而为两者起到散温作用，进一步地提高了散热效率。

变流器冷却回路1中，处于变流器散热器11上游的管路的开口18设置在第二端，并靠近第二侧的位置处，用于连通变流器出口。同时，处于变流器散热器11下游的管路的开口19也设置在第二端，并靠近第二侧的位置处，用于连通变流器进口。变流器200中的冷却液通过变流器散热器11上游的管路的开口18进入到变流器冷却回路1中，再经过变流器散热器11散热后，通过变流器散热器11下游的管路的开口19进入到变流器200中，以实现冷却液循环为变流器200进行降温。需要说明的是，在变流器冷却回路1中用于连通的管道，不论是处于变流器散热器11上游还是下游，均可以根据实际需要布设。

在一个实施例中，在变流器冷却回路1的变流器散热器11的上游段的管线上并联式设置有电抗器上游管路71，用于与电抗器出口连接。该电抗器上游管路71的开口78设置在第一端。在变流器冷却回路1的变流器散热器11的下游段的管线上并联式设置有电抗器下游管路72，用于与电抗器入口连接。该电抗器下游管路72的开口79设置在第一端。另外，电抗器上游管路71和电抗器下游管路72的开口78、79均与燃料电池第一段管22和燃料电池第四段管26的开口28、29均处于整个冷却装置100的第一端，并靠近第一侧的位置处。而为了连接操作便利，电抗器上游管路71和电抗器下游管路72的开口78、79竖直方向上低于燃料电池第一段管22和燃料电池第四段管26的开口28、29，同时，在横向上，电抗器上游管路71位于燃料电池第一段管22和燃料电池第四段管26之间，而电抗器下游管路72位于燃料电池第一段管22的第一侧。上述设置方式利用变流器冷却回路1为电抗器器500提供散热，提高了冷却效率。同时，上述设置空间结构布局合理，使得安装操作等简单便利。

在一个实施例中，风冷组件3包括多组并联式设置的冷却风机31和电机32。各冷却风机31分别由对应的电机32驱动，且电机32位于冷却风机31的第二侧。例如，风冷组件3可以有四组。上述设置增加工作安全性，即便在个别风冷组件3损坏的情况下，冷却装置100能继续工作，进而保证列车的正常运行。上述设置具有多个并联的风冷组件3，再加上各风冷组件3的电机32具有高速和低速的调节模式，在运行过程中，根据实际工况可以通过调整风冷组件3的档位而进行9级档位的精准能耗控制，以及风冷组件3的工作数量等使得冷却效率有多种形式，保证能耗最高效利用。这种冷却风机31的冗余设计增加了档位调节性，降低了能量耗损。

在安装过程中，电机32设置在安装架5的支撑梁53上。具体地，该支撑梁53为平板状，并纵向延伸，两端分别与横梁51固定连接。在支撑梁53上设置有相应个支撑座以限定与其匹配的电机32。各支撑座具有相对间隔式设置有两个支撑柱54，该支撑柱54竖直延伸。在各支撑柱54上固定有支撑板55。支撑板55构造为弧状板。两个相对式设置的支撑板55能卡接电机32。另外，在支撑板55与电机32之间可以设置橡胶垫(图中未示出)。这种设置可以将冷却风机31的机壳与电机32分离，增加冷却装置100整体的刚性，降低冷却装置100的结构噪音。另外，为了进一步降低气动噪音，在冷却风机31的壳体内，除了出风口壁面的其它内壁上均设置有吸音棉(未示出)。经过现场试验，上述设置至少减低了2dB的运行气动噪音。

在结构上，变流器散热器11连通有多余一个的冷却风机31，以保证变流器散热器11的散热安全，即便在有一个冷却风机31损坏的情况下，还能确保其它冷却风机31为变流器散热器11进行散热。具体地，例如，变流器散热器11在纵向尺寸上，占有约一个半的冷却风机31。则变流器散热器11可以通过两个不同的冷却风机31进行散热。这种设置既保证了散热效率，还保证了空间布局合理性。

变流器散热器11和燃料电池散热器21的翅片均可以采用锯齿片，以提高传热效率，减小其外形尺寸，降低自身重量。

如图1所示的，冷却装置100还包括过滤器9，设置在变流器散热器11下游的管路上，以用于过滤进入变流器200的冷却剂，提高变流器的安全性和使用寿命。另外，在冷却装置100的各管路的开口或者入口处均设置有阀9，以用于方便控制相应管路的打开或者关闭。

需要说明的是，本申请的方位用语“横向”和“纵向”以列车自身的方位为参照，也就是，“横向”与图4中的前后方向一致，而“纵向”与图4中的左右方向一致。而为了描述便利，使用了“第一”、“第二”等术语，具体地，“第一端”与图4中的左端一致，“第二端”与图4中的右端一致，“第一侧”与图4中的下端一致，“第二侧”与图4中的上端一致。

以上仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：

变流器冷却回路，在所述变流器冷却回路上设置有变流器散热器，

燃料电池冷却回路，在所述燃料电池冷却回路上设置有燃料电池散热器，

风冷组件，所述风冷组件能为所述变流器散热器和所述燃料电池散热器进行散热冷却，

其中，所述变流器冷却回路可以为变流器进行散热，而所述燃料电池冷却回路能为燃料电池进行散热。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，在横向上，所述变流器散热器平行式位于所述燃料电池散热器的第一侧，所述风冷组件位于所述燃料电池散热器的第二侧，而在纵向方向上，所述变流器散热器位于所述燃料电池散热器的第二端，以使得在所述变流器散热器相对位置处，环境空气从所述变流器散热器的第一侧吸入，经过所述燃料电池散热器后由所述风冷组件抽出。

3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，横向上，所述变流器散热器和所述燃料电池散热器间隔，以在两者之间连通式设置筒状的风道体，所述风道体的上壁面上开设有清扫口，并在所述清扫口处铰接式设置有清扫盖板。

4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述风道体的上壁面构造为第二侧高而第一侧低的倾斜面。

5.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述燃料电池冷却回路还包括：

设置在所述燃料电池散热器的上游端的纵向延伸的燃料电池第一段管，

与所述燃料电池第一段管连通的横向延伸的燃料电池第二段管，

设置在所述燃料电池散热器的下游端的横向延伸的燃料电池第三段管，

与所述燃料电池第三段管连通的纵向延伸的燃料电池第四段管，

与所述燃料电池散热器并联的燃料电池水箱，

其中，所述燃料电池第一段管的第一端开口用于与燃料电池的出口连通，而燃料电池第四段管的第一端开口与燃料电池的进口连通，所述燃料电池水箱位于所述燃料电池散热器的第二端。

6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，在所述燃料电池第一段管或所述燃料电池第二段管上连通式设置有空调第一段管，并在连接处的下游的所述燃料电池第一段管或所述燃料电池第二段管上连通式设置有空调第二段管，所述空调第一段管用于与空调进口连通，而所述空调第二段管用于与空调出口连通。

7.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述变流器冷却回路还包括变流器水箱和变流器水泵，其中，

所述变流器水箱横向上设置在所述燃料电池散热器的第一侧，纵向上位于所述变流器散热器的第一端，

而所述变流器水泵横向上设置在所述燃料电池散热器的第一侧，纵向上位于所述变流器水箱和所述变流器散热器之间。

8.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，在变流器冷却回路的所述变流器散热器的上游段的管线上并联式设置有电抗器上游管路，而在所述变流器冷却回路的所述变流器散热器的下游段的管线上并联式设置有电抗器下游管路，所述电抗器上游管路与所述电抗器出口连接，而所述电抗器下游管路与所述电抗器入口连接。

9.根据权利要求2到8中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述风冷组件包括多组并联式设置的冷却风机，所述冷却风机由位于横向的第二侧的各自匹配的电机驱动，多个所述冷却风机在纵向上依次排开，其中，

所述变流器散热器连通有多余一个所述冷却风机，

或/和，所述冷却风机的壳体的除了出风口壁面的其它内壁上均设置有吸音棉。

10.根据权利要求9所述的冷却装置，其特征在于，还包括安装架，所述安装架具有纵向延伸的能与所述电机连接的支撑梁，其中，所述变流器冷却回路、所述燃料电池冷却回路以及所述冷却风机均由安装架固定。

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