DE102009051864A1 - Kühlvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung, die im Betrieb Wärme abgibt, mit einem Kühleinsatz (8), der von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle begrenzt. Um die Kühlvorrichtung, insbesondere im Hinblick auf die Kühlleistung und die Strömung des Kühlmediums, zu optimieren, umfasst die Kühlvorrichtung (1) ein geschlossenes kühlmediumdichtes Gehäuse (2), in welchem der Kühleinsatz (8) angeordnet ist und das mindestens zwei Öffnungen (15, 18) aufweist, die den Ein- und Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung, die im Betrieb Wärme abgibt, mit einem Kühleinsatz, der von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle begrenzt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrische Einrichtung mit einem Hohlraum, in welchem eine derartige Kühlvorrichtung angeordnet ist. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen elektrischen Einrichtung.
- Aus der deutschen Patentschrift
DE 101 91 092 B3 ist ein Bausatz für einen Schaltschrank mit einem Kühlluftführungssystem bekannt, das Luftleitbleche umfasst, die im Bereich eines Dachelements angeordnet sind. Aus der deutschen OffenlegungsschriftDE 32 28 368 A1 ist ein Gehäuse für elektrotechnische Geräte bekannt, das verschiedene Kühl-Bausätze umfasst, die aus lediglich dem jeweiligen Kühlprinzip angepassten mechanischen Zusatzteilen und variablen Gehäuseabdeckungen bestehen. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf die Kühlleistung und die Strömung des Kühlmediums, zu optimieren.
- Die Aufgabe ist bei einer Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung, die im Betrieb Wärme abgibt, mit einem Kühleinsatz, der von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle begrenzt, dadurch gelöst, dass die Kühlvorrichtung ein geschlossenes kühlmediumdichtes Gehäuse umfasst, in welchem der Kühleinsatz angeordnet ist und das mindestens zwei Öffnungen aufweist, die den Ein- und Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen. Die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung stellt ein geschlossenes System dar, das zu Kühlzwecken in oder an der elektrischen Einrichtung angeordnet werden kann. Der Kühleinsatz und/oder das Gehäuse können beziehungsweise kann verändert werden, um unterschiedliche Kühlleistungen zu erzielen. Dem Gehäuse sind vorzugsweise mehrere Kühleinsätze für unterschiedliche Anwendungszwecke zugeordnet. Das hat den Vorteil, dass eine einzige Kühlvorrichtung auf einfache Art und Weise für verschiedene Anwendungen genutzt werden kann, indem das gleiche Gehäuse mit verschiedenen Kühleinsätzen verwendet wird.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz einen Einsatzkörper mit länglichen Vertiefungen umfasst, welche die Kühlkanäle darstellen. Der Einsatzkörper hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines Quaders. Die Gestalt des Quaders ist an die Gestalt des Gehäuses angepasst. Durch die Länge, die Tiefe und den Verlauf der Vertiefungen können die Kühlkanäle beliebig variiert werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse einen abnehmbaren Gehäusedeckel umfasst, der das Gehäuse kühlmediumdicht verschließt. Dadurch wird das Einsetzen beziehungsweise Auswechseln des Kühleinsatzes vereinfacht. Der Gehäusedeckel kann zum Beispiel mit Hilfe von Schraubverbindungen und vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer geeigneten Dichtung an dem Gehäuse befestigt werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz in seiner dem Gehäusedeckel zugewandten Oberfläche Vertiefungen aufweist, die mäanderförmig von einem Eintrittsbereich zu einem Austrittsbereich für das Kühlmedium verlaufen. Die Vertiefungen erstrecken sich vorzugsweise über die gesamte Oberfläche des Kühleinsatzes. Dadurch wird der Wärmeübergang zwischen dem Kühlmedium und dem Gehäusedeckel verbessert. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz in seiner dem Gehäusedeckel abgewandten und einem Gehäuseboden zugewandten Oberfläche Vertiefungen aufweist, die mäanderförmig von dem Eintrittsbereich zu dem Austrittsbereich für das Kühlmedium verlaufen. Die Vertiefungen in den voneinander abgewandten Oberflächen des Kühleinsatzes erstrecken sich vorzugsweise von einem gemeinsamen Eintrittsbereich zu einem gemeinsamen Austrittsbereich. Alternativ können auch jeweils zwei separate Eintrittsbereiche und zwei separate Austrittsbereiche vorgesehen sein.
- Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Kühlvorrichtung sind dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden und/oder der Gehäusedeckel Kühlrippen aufweisen beziehungsweise aufweist, die in Längsrichtung der Kühlkanäle verlaufen und in die angrenzenden Vertiefungen des Kühleinsatzes ragen. Durch die Kühlrippen wird der Wärmeübergang zwischen dem Kühlmedium und dem Gehäusedeckel beziehungsweise dem Gehäuseboden verbessert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich jeweils eine Anschlussöffnung für eine Kühlmediumleitung aufweist. Die Anschlussöffnungen sind vorzugsweise mit einem Gewinde zum Einschrauben von entsprechenden Anschlussstücken versehen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kühlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung verschiedene Kühleinsätze umfasst, die in dem geschlossenen Gehäuse bedarfsabhängig unterschiedliche Kühlleistungen ermöglichen. Die verschiedenen Kühleinsätze haben vorzugsweise die gleichen Außenabmessungen und unterscheiden sich nur in der Gestalt und den Abmessungen der Vertiefungen. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine elektrische Einrichtung mit einem Hohlraum, in welchem eine vorab beschriebene Kühlvorrichtung angeordnet ist. Die Gestalt des Hohlraums ist vorzugsweise an die äußere Gestalt des Gehäuses der Kühlvorrichtung angepasst. Bei der elektrischen Einrichtung handelt es sich zum Beispiel um einen elektrischen Umrichter, insbesondere einen elektrischen Doppelumrichter.
- Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen elektrischen Einrichtung. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung und -
2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in1 . - In den
1 und2 ist eine Kühlvorrichtung1 mit einem Gehäuse2 perspektivisch und im Schnitt dargestellt. Das Gehäuse2 umfasst einen Gehäuseboden3 , der im Wesentlichen die Gestalt einer rechteckigen Platte aufweist. Von dem Gehäuseboden3 gehen Gehäuseseitenwände4 aus, die in dem Gehäuse2 einen im Wesentlichen quaderförmigen Hohlraum begrenzen. Das Gehäuse2 ist durch einen Gehäusedeckel5 verschließbar, der in1 durchsichtig dargestellt ist. - In dem Gehäuse
2 ist ein Kühleinsatz8 aufgenommen. Der Kühleinsatz8 umfasst zwei Ausnehmungen, die einen Eintrittsbereich11 und einen Austrittsbereich12 für Kühlmedium darstellen. Als Kühlmedium wird vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit verwendet, zum Beispiel Wasser mit entsprechenden Zusätzen. - Das Gehäuse
2 weist im Eintrittsbereich11 eine Öffnung15 auf, an die eine Anschlussleitung16 angeschlossen ist. Im Austrittsbereich12 weist das Gehäuse2 eine weitere Öffnung18 auf, an die eine weitere Anschlussleitung19 angeschlossen ist. Über die Anschlussleitung16 wird dem Eintrittsbereich11 ein Kühlmediumstrom zugeführt, der über die Anschlussleitung19 aus dem Austrittsbereich12 abgeführt wird. - Der Kühleinsatz
8 umfasst in seiner dem Gehäusedeckel5 zugewandten Oberfläche längliche Vertiefungen21 ,22 , die Kühlkanäle begrenzen, die von dem Eintrittsbereich11 ausgehen. Die Kühlkanäle sind in einem Umlenkbereich24 um 180 Grad umgelenkt. In weiteren Umlenkbereichen25 bis28 wird der Kühlmediumstrom mäanderförmig bis zum Austrittsbereich12 umgelenkt. - In
2 sieht man, das in der dem Gehäuseboden3 zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes8 analoge längliche Vertiefungen31 ,32 ausgebildet sind, die in der gleichen Art und Weise wie auf der dem Gehäusedeckel5 zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes8 Kühlkanäle darstellen. Von dem Gehäuseboden3 erstrecken sich Kühlrippen51 ,52 in die länglichen Vertiefungen31 hinein. Von dem Gehäusedeckel5 erstrecken sich Kühlrippen41 ,42 in die länglichen Vertiefungen21 hinein. - Der Gehäusedeckel
5 weist einen umlaufenden Steg55 auf, der zwischen dem Kühleinsatz8 und den Gehäuseseitenwänden4 in das Gehäuse2 eingreift. Zwischen den Gehäuseseitenwänden4 und dem umlaufenden Steg55 ist eine Dichtung56 in einer entsprechenden Nut aufgenommen. Durch die Dichtung56 wird der Innenraum des Gehäuses2 mit dem Kühleinsatz8 kühlmediumdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen. - Durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung
1 wird ein geschlossenes, variabel einsetzbares Modul zur Kühlung von zum Beispiel elektronischen Komponenten geschaffen. Die Kühlvorrichtung1 umfasst sowohl oben am Gehäusedeckel5 als auch unten am Gehäuseboden3 eine wirksame Kühlfläche, deren Kühlleistung durch den variabel gestaltbaren Kühleinsatz8 an unterschiedliche Anwendungsfälle angepasst werden kann. Durch die Gestalt des Kühleinsatzes8 kann auf einfache Art und Weise nicht nur die Kühlleistung sondern auch die Kühlleistungsverteilung variiert und je nach Bedarf zwischen den Kühlflächen aufgeteilt werden. - Durch die in den
1 und2 dargestellte Gestaltung der Kühlkanäle kann eine sehr homogene Kühlleistung bereitgestellt werden. Durch die in den Umlenkbereichen24 bis28 strömungsoptimierten Kühlkanäle kann ein betriebsbedingter Druckabfall gering gehalten werden. Die Kühlkanäle können in beiden Richtungen von Kühlmedium durchströmt werden. Als Kühlmedium kann zum Beispiel Wasser verwendet werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 10191092 B3 [0002]
- DE 3228368 A1 [0002]
Claims (11)
- Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung, die im Betrieb Wärme abgibt, mit einem Kühleinsatz (
8 ), der von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (1 ) ein geschlossenes kühlmediumdichtes Gehäuse (2 ) umfasst, in welchem der Kühleinsatz (8 ) angeordnet ist und das mindestens zwei Öffnungen (15 ,18 ) aufweist, die den Ein- und Austritt eines Kühlmediumstroms ermöglichen. - Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz (
8 ) einen Einsatzkörper mit länglichen Vertiefungen (21 ,22 ;31 ,32 ) umfasst, welche die Kühlkanäle darstellen. - Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
2 ) einen abnehmbaren Gehäusedeckel (5 ) umfasst, der das Gehäuse (2 ) kühlmediumdicht verschließt. - Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz (
8 ) in seiner dem Gehäusedeckel (5 ) zugewandten Oberfläche Vertiefungen (21 ,22 ) aufweist, die mäanderförmig von einem Eintrittsbereich (11 ) zu einem Austrittsbereich (12 ) für das Kühlmedium verlaufen. - Kühlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz (
8 ) in seiner dem Gehäusedeckel (5 ) abgewandten und einem Gehäuseboden (3 ) zugewandten Oberfläche Vertiefungen (31 ,32 ) aufweist, die mäanderförmig von dem Eintrittsbereich (11 ) zu dem Austrittsbereich (12 ) für das Kühlmedium verlaufen. - Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseboden (
3 ) Kühlrippen (51 ,52 ) aufweist, die in Längsrichtung der Kühlkanäle verlaufen und in die angrenzenden Vertiefungen (31 ) des Kühleinsatzes (8 ) ragen. - Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusedeckel Kühlrippen (
41 ,42 ) aufweist, die in Längsrichtung der Kühlkanäle verlaufen und in die angrenzenden Vertiefungen (21 ) des Kühleinsatzes (8 ) ragen. - Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (
2 ) in dem Eintrittsbereich (11 ) und dem Austrittsbereich (12 ) jeweils eine Anschlussöffnung (15 ,18 ) für eine Kühlmediumleitung (16 ,19 ) aufweist. - Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (
1 ) verschiedene Kühleinsätze (8 ) umfasst, die in dem geschlossenen Gehäuse (2 ) bedarfsabhängig unterschiedliche Kühlleistungen ermöglichen. - Elektrische Einrichtung mit einem Hohlraum, in welchem eine Kühlvorrichtung (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist. - Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Einrichtung nach Anspruch 10.
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