DE112012004788T5 - Mechanische Wärmepumpe für ein elektrisches Gehäuse - Google Patents

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Abstract

Es wird ein System zum Übertragen von Wärme von einer elektrischen Umhausung zur Verfügung gestellt. Eine elektrische Umhausung bildet einen Gehäusebereich, in dem eine oder mehrere elektrische Einrichtungen aufgenommen sind. Eine Wärmepumpe erstreckt sich durch die elektrische Umhausung, wobei die Wärmepumpe einen Kanal bildet, der dazu ausgelegt ist, ein Fluid zum Übertragen von Wärme von der einen oder den mehreren elektrischen Einrichtungen zu leiten. Die elektrische Umhausung ist im Wesentlichen gegen den Wärmepumpenkanal und gegen andere Bereiche außerhalb der elektrischen Umhausung abgedichtet.

Description

  • Technisches Sachgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft im Wesentlichen Systeme und Verfahren zum Übertragen von Wärme von wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtungen in einem elektrischen Gehäuse, z. B. einem Verteilerkasten.
  • Hintergrund
  • Elektrische Einrichtungen, z. B. Leiter, Kombinatoren, Schalter, Steuereinrichtungen, Sicherungen, Sicherungshalter, Energieverteilerblöcke und Anschlussblöcke, erzeugen Wärme, die abgeführt werden muss, um die Temperatur solcher Einrichtungen und diese umgebender Bauteile oder Strukturen zu regeln. Elektrische Einrichtungen können in verschiedenen Typen von Gehäusen oder Umhausungen aufgenommen sein. Einige Gehäuse für elektrische Einrichtungen besitzen mindestens eine offene Fläche oder beträchtliche Öffnungen, um zu ermöglichen, dass Wärme von den elektrischen Einrichtungen mittels eines Luftstroms durch die Gehäuse und über die Flächen der elektrischen Einrichtungen abgeleitet werden kann. Andere Gehäuse für elektrische Einrichtungen sind im Wesentlichen umhaust und in einigen Fällen gegen die Umgebung abgedichtet. Zum Beispiel können elektrische Bauteile eines Hochspannungs-Hochstrom-(Gleichstrom-)Solarenergiesystems in einer abgedichteten Umhausung, z. B. einer Umhausung mit einer NEMA 4×-Klassifizierung, aufgenommen sein, um eine Wasserfestigkeit oder Wasserdichtigkeit zu bieten. Das Ableiten von Wärme aus solchen Umhausungen ist relativ schwierig, da diese keine Öffnungen aufweisen, durch die ein Luftstrom über die wärmeproduzierenden Bauteile strömen kann.
  • Übersicht
  • Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen Systeme zum Übertragen von Wärme von wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtungen zur Verfügung, die in einer abgedichteten Umhausung, z. B. einem abgedichteten Verteilerkasten für ein Hochspannungs-Solarsystem, aufgenommen sind. Die Systeme können eine oder mehrere mechanische Wärmepumpen aufweisen, die Kanäle bilden, welche sich durch die abgedichtete Umhausung erstrecken. Luft strömt durch die Kanäle, um Wärme von der abgedichteten Umhausung weg (und somit von den wärmeerzeugenden elektrischen Bauteilen weg) zu übertragen.
  • Bei einem Aspekt der Erfindung wird ein System zum Übertragen von Wärme von einer elektrischen Umhausung zur Verfügung gestellt. Die elektrische Umhausung bildet einen Gehäusebereich, in dem eine oder mehrere elektrische Einrichtungen aufgenommen sind. Eine Wärmepumpe erstreckt sich durch die elektrische Umhausung, wobei die Wärmepumpe einen Kanal bildet, der dazu ausgebildet ist, ein Fluid zum Übertragen von Wärme von der einen oder den mehreren elektrischen Einrichtungen zu leiten. Die elektrische Umhausung ist im Wesentlichen gegen die Wärmepumpe und gegen andere Bereiche außerhalb der elektrischen Umhausung abgedichtet.
  • Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das System eine Vielzahl von Wärmepumpen auf, die sich im Wesentlichen vertikal durch die elektrische Umhausung erstrecken, wobei jede Wärmepumpe einen Kanal bildet, der dazu ausgebildet ist, ein Fluid zum Übertragen von Wärme von der einen oder den mehreren elektrischen Einrichtungen zu leiten. Jeder Wärmepumpenkanal kann sich so verjüngen, dass ein Querschnittbereich eines oberen Endes des Wärmepumpenkanals kleiner ist als ein Querschnittbereich eines unteren Endes des Wärmepumpenkanals. Die elektrische Umhausung ist im Wesentlichen gegen die Vielzahl von Wärmepumpenkanälen und gegen andere Bereiche außerhalb der elektrischen Umhausung abgedichtet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1A und 1B zeigen ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen in einem elektrischen Gehäuse, nach einigen Ausführungsformen;
  • 2 zeigt eine Ausgestaltung eines Wärmeübertragungssystems, das ein Gebläse zum Vergrößern des Luftstroms durch einen Wärmepumpenkanal aufweist, nach einigen Ausführungsformen;
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem, das eine vertikal verlaufende Wärmepumpe aufweist, die an einer Seite eines elektrischen Gehäuses angeordnet ist, nach einigen Ausführungsformen;
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem, das eine Wärmepumpe aufweist, die sich horizontal durch ein elektrisches Gehäuse erstreckt, nach einigen Ausführungsformen;
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem, das eine Wärmepumpe aufweist, die sich diagonal durch ein elektrisches Gehäuse erstreckt, nach einigen Ausführungsformen;
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem, das eine Wärmepumpe mit einem im Wesentlichen vertikalen sich verjüngenden Kanal aufweist, nach einigen Ausführungsformen; und
  • 7 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem, das eine Wärmepumpe mit einem im Wesentlichen horizontalen sich verjüngenden Kanal aufweist, nach einigen Ausführungsformen.
  • Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
  • Die Erfindung wird durch das Lesen der folgenden Beschreibung der nicht als Einschränkung anzusehenden beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Teile in jeder der Figuren mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, besser verständlich.
  • Die Erfindung betrifft Systeme zum Übertragen von Wärme von wärmeerzeugenden elektrischen Einrichtungen, die in einer abgedichteten Umhausung, z. B. einem abgedichteten Verteilerkasten für ein Hochspannungs-Solarsystem, aufgenommen sind. Die Systeme können eine oder mehrere mechanische Wärmepumpen aufweisen, die Kanäle bilden, welche sich durch die abgedichtete Umhausung erstrecken, wobei Luft durch die Kanäle strömt, um Wärme von der abgedichteten Umhausung weg zu übertragen. Der Ausdruck ”elektrische Einrichtung” umfasst jede Elektronik, elektrische Schaltungselemente oder elektrische Leiter (z. B. Verdrahtung oder elektrische Verbindungsteile). Nur beispielhaft kann eine elektrische Einrichtung Leiter, Kombinatoren, Schalter, Steuereinrichtungen, Sicherungen, Sicherungshalter, Energieverteilerblöcke, Anschlussblöcke etc. aufweisen. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind die elektrischen Einrichtungen Bauteile eines Hochspannungs- und/oder Hochstromsystems- z. B. eines Hochspannungs-(z. B. 1000 V+)Hochstrom-(2000 A+ Gleichstrom)Solarenergiesystems-, die in einer abgedichteten Umhausung, z. B. einer Umhausung mit einer NEMA 4×-Klassifizierung, aufgenommen sind. Die hier diskutierten Systeme können in Zusammenhang mit elektrischen Einrichtungen verwendet werden, die entweder mit Wechsel- oder Gleichstrom betrieben werden oder diesen führen.
  • 1A und 1B zeigen ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem 10A zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen 12, die in einem elektrischen Gehäuse 14 aufgenommen sind. 1A zeigt eine dreidimensionale Ansicht, während 1B eine quergeschnittene Seitenansicht entlang Linien 1B-1B in 1A zeigt. Wie dargestellt ist, weist das System 10A ein Paar von mechanischen Wärmepumpen 20A und 20B auf, die sich im Wesentlichen vertikal durch das elektrische Gehäuse 14 erstrecken, welches an einer Fläche oder Wand 24 befestigt sein kann. Jede Wärmepumpe 20 bildet einen vertikalen Kanal 22 zum Leiten von Luft oder einem anderen Fluid durch die Wärmepumpe 20, um eine konvektive Wärmeübertragung von dem elektrischen Gehäuse 14 weg, z. B. Wärme, die von den elektrische Einrichtungen 12 erzeugt wird, zu bieten.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann das elektrische Gehäuse 14 einen Gehäusebereich 16 für elektrische Einrichtungen bilden, der im Wesentlichen oder vollständig gegen Bereiche außerhalb des elektrischen Gehäuses 14 abgedichtet ist und im Wesentlichen oder vollständig gegen die Wärmepumpenkanäle 22 abgedichtet ist. Somit kann das elektrische Gehäuse 14 im Wesentlichen oder vollständig wasserfest oder wasserdicht sein, was bei im Freien befindlichen Umhausungen besonders nützlich sein kann.
  • Bei der Ausführungsform, die in 1A und 1B gezeigt ist, können die Wärmepumpen 20 so einteilig mit dem elektrischen Gehäuse 14 ausgebildet sein, dass insbesondere Wände 30 sowohl als Außenwände der Wärmepumpen 20 als auch als Innenwände des elektrischen Gehäuses 14 fungieren, wobei die Wände 30 den abgedichteten Gehäusebereich 16 von den Wärmepumpenkanälen 22 trennen. Alternativ können die Wärmepumpen 20 getrennt von dem elektrischen Gehäuse 14 ausgebildet sein, so dass die Wärmepumpen 20 in Kanäle eingesetzt sind, die von den Innenwänden des elektrischen Gehäuses 14 gebildet sind.
  • Jeder Wärmepumpenkanal 22 erstreckt sich von einem ersten Ende 32, das eine erste Endöffnung 34 bildet, zu einem zweiten Ende 36, das eine zweite Endöffnung 38 bildet. Jede Öffnung 34 und 38 kann jede geeignete Form und/oder Größe besitzen. Die Öffnungen 34 und 38 können die gleiche Form und/oder Größe oder unterschiedliche Formen und/oder Größen besitzen. Ferner kann der Kanal 22 zwischen den Öffnungen 34 und 38 jede geeignet Form besitzen. Zum Beispiel kann der Kanal 22 gerade, in eine oder mehrere Richtungen gekrümmt, in eine oder mehrere Richtungen verjüngt sein, kann jede geeignete Anzahl von Biegungen aufweisen, kann serpentinenartig oder labyrinthartig geformt sein, kann sich in mehrere Kanäle verzweigen oder kann jede andere geeignete Form oder Ausgestaltung besitzen. Bei der Ausführungsform, die in 1A und 1B gezeigt ist, sind die Öffnungen 34 und 38 rechteckig und von gleicher Größe und Form, und die Kanäle 22 sind gerade und verlaufen parallel.
  • Ferner kann eine Wärmepumpe 20 an einer Außenseite des elektrischen Gehäuses 14 angeordnet sein (wobei z. B. eine Außenwand des elektrischen Gehäuses 14 auch als eine Wand der Wärmepumpe 20 fungiert, wie in der nachstehend diskutierten 2 dargestellt ist) oder kann von den Außenseiten des elektrischen Gehäuses 14 beabstandet sein. Bei der Ausführungsform, die in 1A und 1B gezeigt ist, sind die Wärmepumpen 20 nahe an, jedoch beabstandet von einer Rückwand 40 des elektrischen Gehäuses 14 angeordnet. Somit erstreckt sich, wie am besten in 1B dargestellt ist, der Gehäusebereich 16 vollständig um einen Außenumfang jeder Wärmepumpe 20 herum. Ferner ist ein Umfang jeder Öffnung 34 und 38 innerhalb von und beabstandet zu einem Außenumfang des elektrischen Gehäuses 14 angeordnet. Bei weiteren Ausführungsformen, die z. B. in 2 gezeigt sind, kann sich ein Umfang einer oder beider Öffnungen 34 und 38 einen oder mehrere Ränder mit einem Außenumfang des elektrischen Gehäuses 14 teilen.
  • Jede Wärmepumpe 20 kann sich bis zu einer oberen Fläche 50 und einer unteren Fläche 52 des elektrischen Gehäuses 14 oder darüber hinaus erstrecken. Jede Wärmepumpe 20 kann Elemente zum Vergrößern der Wärmeübertragung und/oder zum wunschgemäßen Führen des Luftstroms aufweisen. Zum Beispiel können Lamellen, Leitbleche, Rippen, Blenden oder andere Elemente in dem Kanal 22 vorgesehen sein. Bei der Ausführungsform, die in 1A gezeigt ist, weist jede Wärmepumpe 20 fingerförmig ineinandergreifende Elemente 46 innerhalb des Kanals 22 auf, um den Flächenbereich zu vergrößern, der der Luft ausgesetzt ist, welche durch den Kanal 22 strömt, um eine leitende Wärmeübertragung zu erhöhen.
  • Jede elektrische Einrichtung 12 kann direkt an einer Wand oder an Wänden einer oder mehrerer Wärmepumpen 20 oder an einer Struktur, die physisch an einer Wand oder an Wänden einer oder mehrerer Wärmepumpen 20 anliegt, oder an einer Wand des elektrischen Gehäuses 14 und von der/den Wärmepumpe(n) 20 beabstandet montiert sein oder anderweitig innerhalb des Gehäusebereichs 16 montiert sein. Zum Beispiel zeigen 1A und 1B eine beispielhafte elektrische Einrichtung 12A, die an einer wärmeleitenden Montageplatte 60 montiert ist, welche an einer Wand der Wärmepumpe 20A montiert ist; eine beispielhafte elektrische Einrichtung 12B, die direkt an einer Wand der Wärmepumpe 206 montiert ist; und eine beispielhafte elektrische Einrichtung 12C (nur in 1B dargestellt), die an keiner der Wärmepumpen 20 montiert ist.
  • Bei Betrieb produzieren die elektrischen Einrichtungen 12 Wärme, die durch Konvektion, Konduktion (z. B. wenn eine elektrische Einrichtung 12 direkt an der/den Wärmepumpe(n) 20 oder an einer wärmeleitenden Struktur (z. B. der Platte 60) in Kontakt mit der/den Wärmepumpe(n) 20 montiert ist) und/oder Strahlung zu einer Wand oder Wänden der Wärmepumpen 20 übertragen wird. Die Wärmewand oder -wände der Wärmepumpen 20 erwärmen die Luft in den Kanälen 22, wodurch bewirkt wird, dass die Luft durch die Kanäle 22 hochsteigt und somit eine leidende Wärmeübertragung aus dem elektrischen Gehäuse 14 heraus begünstigt.
  • Jedes der hier diskutierten Wärmeübertragungssysteme kann jede aktive, jede passive oder aktive Einrichtung zum Erleichtern der Luftströmung durch die Wärmepumpenkanäle 22 aufweisen. Zum Beispiel kann das Wärmeübertragungssystem 38 passive Elemente, wie z. B. einen Wärmeableiter mit Lamellen, oder aktive Elemente, wie z. B. Gebläse etc., aufweisen. 2 zeigt eine Ausgestaltung des Wärmeübertragungssystems 10A, das ein Gebläse 42 zum Vergrößern des Luftstroms durch den Kanal 22 aufweist, wodurch eine leidende Wärmeübertragung aus dem elektrischen Gehäuse 14 heraus weiter begünstigt wird.
  • 3 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem 10B zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen 12, die in einem elektrischen Gehäuse 14 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform ist eine sich vertikal erstreckende Wärmepumpe 20 innerhalb des, jedoch an einer Seite des elektrischen Gehäuses 14 so ausgebildet, dass eine Außenwand 54 des elektrischen Gehäuses 14 eine Wand der Wärmepumpe 20 bildet (oder alternativ kann die Wand der Wärmepumpe direkt an der Außenwand 54 des elektrischen Gehäuses 14 montiert sein). Somit teilt sich ein Umfang der oberen Öffnung 34 einen Rand mit einem Umfang des oberen Teils 50 des elektrischen Gehäuses 14, und gleichermaßen teilt sich ein Umfang der unteren Öffnung 38 einen Rand mit einem Umfang des unteren Teils 52 des elektrischen Gehäuses 14. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Wärmepumpe 20 auf ähnliche Weise an jeder anderen Außenwand oder -wänden des elektrischen Gehäuses 14 angeordnet sein.
  • 4 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem 10C zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen 12, die in einem elektrischen Gehäuse 14 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Wärmepumpe 20 im Wesentlichen horizontal von einer ersten Seite 56 zu einer zweiten Seite 58 des elektrischen Gehäuses 14. Gerichtete Lüftungsstrukturen 70 sind an jedem der Wärmepumpenkanäle 22 vorgesehen, um eine Luftströmung durch den Kanal 22 zu erleichtern und/oder zu führen. Die Lüftungsstrukturen 70 können jede geeignete Struktur umfassen, z. B. Lamellen oder Lüftungsschlitze, und können wie gewünscht einstellbar positioniert werden. Bei dem gezeigten Beispiel umfassen die Lüftungsstrukturen 70 Lüftungsschlitze, die in einem schiefen Winkel relativ zu dem Wärmepumpenkanal 22 positioniert sind, wodurch der Luftstrom in der Richtung, die von den Pfeilen in 4 angezeigt ist, begünstigt werden kann.
  • 5 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem 10D zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen 12, die in einem elektrischen Gehäuse 14 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Wärmepumpe 20 diagonal von einer ersten Seite 56 zu einer zweiten Seite 58 des elektrischen Gehäuses 14. Die Wärmepumpe 20 kann in jedem Winkel relativ zu der Horizontalen (d. h. der in 5 gezeigten x-Achse) ausgerichtet sein, um z. B. die gewünschten Luftstromcharakteristiken bei bestimmten Temperaturen zu erzeugen. Zum Beispiel kann die Wärmepumpe 20 in einem Winkel zwischen 10 und 80 Grad zu der Horizontalen ausgerichtet sein. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Wärmepumpe 20 in einem Winkel zwischen 20 und 45 Grad zu der Horizontalen ausgerichtet sein.
  • 6 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem 10E zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen 12, die in einem elektrischen Gehäuse 14 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Wärmepumpe 20 im Wesentlichen vertikal und besitzt einen sich verjüngenden Kanal 22, der das Aufwärtsströmen von Luft durch den Kanal 22 beschleunigt oder anderweitig begünstigt, um die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Insbesondere verjüngt sich der Kanal 22 sowohl in der x-Richtung als auch der y-Richtung so, dass die Abmessungen der unteren Öffnung 38 in der x- und y-Richtung größer sind als die Abmessungen der oberen Öffnung 34 in der x- und y-Richtung. Somit ist der Querschnittbereich der unteren Öffnung 38 größer als der Querschnittbereich der oberen Öffnung 34. Bei weiteren Ausführungsformen kann sich der Kanal 22 nur in einer einzigen Richtung verjüngen. Bei weiteren Ausführungsformen kann sich der Kanal 22 auf andere Weise verjüngen.
  • 7 zeigt ein beispielhaftes Wärmeübertragungssystem 10F zum Kühlen von elektrischen Einrichtungen 12, die in einem elektrischen Gehäuse 14 angeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine Wärmepumpe 20 im Wesentlichen horizontal und besitzt einen sich verjüngenden Kanal 22, der das Strömen von Luft durch den Kanal 22 in Richtung des kleineren Endes des sich verjüngenden Kanals 22 begünstigt, wie in 7 dargestellt ist. Wie dargestellt ist, kann sich der Kanal 22 sowohl in der x-Richtung als auch in der z-Richtung so verjüngen, dass die Abmessungen der Öffnung 38 in der y- und z-Richtung größer sind als die Abmessungen der Öffnung 34 in der x- und y-Richtung. Somit ist der Querschnittbereich der Öffnung 38 größer als der Querschnittbereich der Öffnung 34. Bei weiteren Ausführungsformen kann sich der Kanal 22 nur in einer einzigen Richtung verjüngen. Bei weiteren Ausführungsformen kann sich der Kanal 22 auf andere Weise verjüngen. Ferner können bei einigen Ausführungsformen die gerichteten Lüftungsstrukturen 70, wie sie vorstehend mit Bezug auf 4 diskutiert worden sind, an einem oder beiden Enden des Kanals 22 vorgesehen sein, um die Luftströmung durch den Kanal 22 zu erleichtern und/oder zu führen.
  • Daher ist die vorliegende Erfindung gut geeignet, um die genannten Ziele und Vorteile sowie die dieser inhärenten zu erreichen. Die besonderen Ausführungsformen, die hier offengelegt worden sind, dienen nur der Erläuterung, da die Erfindung modifiziert und auf unterschiedliche, jedoch äquivalente Weise ausgeführt werden kann, die für den Durchschnittsfachmann auf dem betreffenden Fachgebiet, der die hier aufgeführten Lehren kennt, offensichtlich ist. Von einem Durchschnittsfachmann auf dem betreffenden Fachgebiet können zahlreiche Änderungen durchgeführt werden, und solche Änderungen fallen in das Wesen und den Schutzumfang dieser Erfindung, wie sie in den beiliegenden Patentansprüchen definiert ist. Ferner gibt es keine Einschränkungen bezüglich der Details der hier dargestellten Konstruktion oder Auslegung. Es ist daher offensichtlich, dass die besonderen vorstehend offengelegten erläuternden Ausführungsformen verändert oder modifiziert werden können, und dass alle diese Variationen als in den Schutzumfang und das Wesen der vorliegenden Erfindung fallend betrachtet werden.

Claims (20)

  1. System zum Übertragen von Wärme von einer elektrischen Umhausung, das umfasst: eine elektrische Umhausung, die einen Gehäusebereich bildet, in dem eine oder mehrere elektrische Einrichtungen aufgenommen sind; und eine Wärmepumpe, die sich durch die elektrische Umhausung erstreckt, wobei die Wärmepumpe einen Kanal bildet, der dazu ausgebildet ist, ein Fluid zum Übertragen von Wärme von der einen oder den mehreren elektrischen Einrichtungen zu leiten; wobei die elektrische Umhausung im Wesentlichen gegen den Wärmepumpenkanal und gegen andere Bereiche außerhalb der elektrischen Umhausung abgedichtet ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei sich der Wärmepumpenkanal durch zwei gegenüberliegende Seiten der elektrischen Umhausung erstreckt.
  3. System nach Anspruch 1, wobei sich der Wärmepumpenkanal im Wesentlichen vertikal durch eine obere Seite und eine untere Seite der elektrischen Umhausung erstreckt.
  4. System nach Anspruch 1, wobei sich der Wärmepumpenkanal im Wesentlichen nicht-vertikal durch die elektrische Umhausung erstreckt.
  5. System nach Anspruch 1, wobei sich der Wärmepumpenkanal im Wesentlichen horizontal durch zwei gegenüberliegende laterale Seiten der elektrischen Umhausung erstreckt.
  6. System nach Anspruch 1, wobei: sich der Wärmepumpenkanal von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende erstreckt; und die Wärmepumpe gerichtete Lüftungsstrukturen an einem oder beiden der ersten und zweiten Enden des Wärmepumpenkanals aufweist, um eine Fluidströmung durch den Kanal zu erleichtern.
  7. System nach Anspruch 6, wobei: sich der Wärmepumpenkanal im Wesentlichen horizontal erstreckt; und sich die gerichteten Lüftungsstrukturen in einem schiefen Winkel relativ zu dem Wärmepumpenkanal erstrecken.
  8. System nach Anspruch 1, wobei sich der Wärmepumpenkanal verjüngt.
  9. System nach Anspruch 1, wobei: ein erstes Ende des Wärmepumpenkanals relativ zu einer horizontalen Ebene höher angeordnet ist als ein zweites Ende des Wärmepumpenkanals; und sich der Wärmepumpenkanal so verjüngt, dass ein Querschnittbereich des ersten höheren Endes des Wärmepumpenkanals kleiner ist als ein Querschnittbereich des zweiten niedrigeren Endes des Wärmepumpenkanals.
  10. System nach Anspruch 1, wobei die Wärmepumpe fingerförmig ineinandergreifende Elemente aufweist.
  11. System nach Anspruch 1, wobei die Wärmepumpe im Wesentlichen innerhalb der elektrischen Umhausung angeordnet ist.
  12. System nach Anspruch 1, wobei: eine erste Wand der elektrischen Umhausung einen ersten Wandumfang bildet; und ein erstes Ende des Wärmepumpenkanals eine Öffnung in der ersten Wand der elektrischen Umhausung bildet, wobei die Wärmepumpenkanalöffnung innerhalb des und getrennt von dem ersten Wandumfang angeordnet ist.
  13. System nach Anspruch 1, wobei: die Wärmepumpe im Wesentlichen innerhalb der elektrischen Umhausung angeordnet ist; und die Wärmepumpe physisch an einer Wand der elektrischen Umhausung, die sich in der Richtung der Wärmepumpe erstreckt, anliegt.
  14. System nach Anspruch 1, wobei mindestens eine der elektrischen Einrichtungen an einer Wand der Wärmepumpe oder an einer Struktur, die physisch an der Wand der Wärmepumpe anliegt, montiert ist.
  15. System nach Anspruch 1, das mehrere Wärmepumpen umfasst, die sich durch die elektrische Umhausung erstrecken.
  16. System zum Übertragen von Wärme von einer elektrischen Umhausung, das umfasst: eine elektrische Umhausung, die einen Gehäusebereich bildet, in dem eine oder mehrere elektrische Einrichtungen aufgenommen sind; und eine Vielzahl von Wärmepumpen, die sich im Wesentlichen vertikal durch die elektrische Umhausung erstrecken, wobei jede Wärmepumpe einen Kanal bildet, der dazu ausgebildet ist, ein Fluid zum Übertragen von Wärme von der einen oder den mehreren elektrischen Einrichtungen zu leiten; wobei sich jeder Wärmepumpenkanal so verjüngt, dass ein Querschnittbereich eines oberen Endes des Wärmepumpenkanals kleiner ist als ein Querschnittbereich eines unteren Endes des Wärmepumpenkanals; und wobei die elektrische Umhausung im Wesentlichen gegen die Vielzahl von Wärmepumpenkanälen und gegen andere Bereiche außerhalb der elektrischen Umhausung abgedichtet ist.
  17. System nach Anspruch 16, wobei die Wärmepumpe fingerförmig ineinandergreifende Elemente aufweist.
  18. System nach Anspruch 16, wobei jede Wärmepumpe im Wesentlichen innerhalb der elektrischen Umhausung angeordnet ist.
  19. System nach Anspruch 16, wobei: eine obere Fläche der elektrischen Umhausung einen oberen Flächenumfang bildet; und ein oberes Ende jedes Wärmepumpenkanals eine Öffnung in der oberen Fläche der elektrischen Umhausung bildet, wobei jede Wärmepumpenkanalöffnung innerhalb des oberen Flächenumfangs und getrennt von ihm angeordnet ist.
  20. System nach Anspruch 16, wobei mindestens eine der elektrischen Einrichtungen an einer Wand mindestens einer der Wärmepumpen oder an einer Struktur, die physisch an einer Wand mindestens einer der Wärmepumpen anliegt, montiert ist.
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US13/297,859 US8611088B2 (en) 2011-11-16 2011-11-16 Mechanical heat pump for an electrical housing
US13/297,859 2011-11-16
PCT/US2012/065303 WO2013074807A1 (en) 2011-11-16 2012-11-15 Mechanical heat pump for an electrical housing

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CN (1) CN104094681B (de)
CA (1) CA2855833C (de)
DE (1) DE112012004788T5 (de)
MX (1) MX343692B (de)
WO (1) WO2013074807A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3629688A1 (de) * 2018-09-27 2020-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichter mit einem separaten innenraum

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103597918B (zh) * 2011-05-17 2016-08-24 开利公司 可变频驱动散热器总成
US11026347B2 (en) * 2012-12-21 2021-06-01 Smart Embedded Computing, Inc. Configurable cooling for rugged environments
TW201443383A (zh) * 2013-05-08 2014-11-16 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 導風罩
GB201313742D0 (en) * 2013-07-31 2013-09-11 Sasie Ltd Energy system
JP6337547B2 (ja) * 2014-03-20 2018-06-06 富士通株式会社 電子機器筐体
US9578786B1 (en) * 2014-06-10 2017-02-21 Amazon Technologies, Inc. Computer system with bypass air plenum
CN104456763A (zh) * 2014-10-31 2015-03-25 华为技术有限公司 空调室外机风机驱动器的散热结构及空调室外机
TR201807213T4 (tr) * 2014-11-04 2018-06-21 Abb Schweiz Ag Elektrikli cihaz.
CN207369488U (zh) 2014-12-10 2018-05-15 新格拉夫解决方案有限责任公司 柔性石墨片材支撑结构和热管理布置
FR3030181B1 (fr) * 2014-12-11 2018-03-30 Thales Boitier d'equipement electronique embarque et calculateur avionique comprenant un tel boitier
US9585285B2 (en) * 2015-01-20 2017-02-28 Microsoft Technology Licensing, Llc Heat dissipation structure for an electronic device
US9795067B2 (en) * 2015-04-03 2017-10-17 Mitsubishi Electric Corporation Electronic apparatus
JP6651725B2 (ja) * 2015-07-24 2020-02-19 日本電気株式会社 筐体、及び電子機器
US10032693B2 (en) * 2015-10-20 2018-07-24 General Electric Company Heat transfer chassis and method for forming the same
FR3047870B1 (fr) * 2016-02-12 2018-03-16 Alstom Transport Technologies Dispositif de refroidissement d'un coffre comportant au moins un equipement electrique, chaine de traction et vehicule electrique de transports associes
EP3472524B1 (de) 2016-06-15 2022-04-06 Hunter Fan Company Deckenventilatorsystem und elektronikgehäuse
JP6843560B2 (ja) * 2016-09-02 2021-03-17 池上通信機株式会社 ヒートホール式放熱機構
US10849252B2 (en) * 2018-04-18 2020-11-24 Delta Electronics, Inc. Converter
CN108598949A (zh) * 2018-04-25 2018-09-28 张宝泽 一种散热式电力设备箱
US10648744B2 (en) * 2018-08-09 2020-05-12 The Boeing Company Heat transfer devices and methods for facilitating convective heat transfer with a heat source or a cold source
GB2584117A (en) * 2019-05-22 2020-11-25 Comet Ag Generator
CN110366357A (zh) * 2019-07-17 2019-10-22 中车株洲电力机车有限公司 一种用于车辆的电源散热装置及其控制方法
US11943893B2 (en) * 2019-10-26 2024-03-26 Vertiv Corporation Electronics equipment cabinets for housing electronic devices
CN214112314U (zh) * 2020-10-16 2021-09-03 阳光电源股份有限公司 一种箱体以及充电桩
GB202101678D0 (en) * 2021-02-07 2021-03-24 Octopus Energy Ltd Methods and systems and apparatus to support reduced energy and water usage
CN113133279B (zh) * 2021-03-26 2022-10-25 联想(北京)有限公司 电子设备
EP4124189A1 (de) * 2021-07-21 2023-01-25 HENSOLDT Sensors GmbH Geschlossenes gehäuse für ein elektronisches bauelement
BE1029900B1 (de) * 2021-11-05 2023-06-05 Phoenix Contact Gmbh & Co Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Wärmequelle

Family Cites Families (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1119273A (en) * 1965-11-10 1968-07-10 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to electrical apparatus
US4102475A (en) 1977-09-27 1978-07-25 S & C Electric Company Tamper-resistant enclosure for electrical equipment
US4520425A (en) * 1982-08-12 1985-05-28 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Control apparatus with improved structure for cooling circuit elements
JPS59158389U (ja) * 1983-04-08 1984-10-24 三菱電機株式会社 制御装置
US4881822A (en) 1988-03-28 1989-11-21 Ridenour Ralph Gaylord Outdoor temperature sensing assembly
DE4015030C1 (de) * 1990-05-10 1991-11-21 Bicc-Vero Elektronics Gmbh, 2800 Bremen, De
JP2713819B2 (ja) * 1991-07-19 1998-02-16 株式会社テック ハンディバーコードリーダ
US5218516A (en) * 1991-10-31 1993-06-08 Northern Telecom Limited Electronic module
US5189256A (en) 1991-11-18 1993-02-23 Keptel, Inc. Apparatus for coiling and storing conductors in a circular shape
JPH05298999A (ja) * 1992-04-21 1993-11-12 Fuji Electric Co Ltd 回路遮断器の開閉機構
US5370551A (en) 1994-01-07 1994-12-06 Molex Incorporated Electrical receptacle assembly
SE504430C2 (sv) * 1995-06-20 1997-02-10 Ericsson Telefon Ab L M Magasin
US5823378A (en) 1997-03-27 1998-10-20 Gseg Llc Breather vent for electrical enclosure
US5832988A (en) * 1997-08-06 1998-11-10 Lucent Technologies, Inc. Heat exchanger for outdoor equipment enclosures
JPH11261265A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Nec Corp 密閉型装置の放熱構造
JP2000125571A (ja) * 1998-10-12 2000-04-28 Nissin Electric Co Ltd 電力変換装置
JP2001148588A (ja) * 1999-11-24 2001-05-29 Olympus Optical Co Ltd 工作機械の放熱装置
US6365826B1 (en) 1999-12-22 2002-04-02 General Electric Company Waterproof enclosure for electrical devices
US6761211B2 (en) 2000-03-14 2004-07-13 Delphi Technologies, Inc. High-performance heat sink for electronics cooling
JP2001267771A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Hitachi Ltd 電子装置
JP2001291982A (ja) * 2000-04-06 2001-10-19 Mitsubishi Electric Corp 自然空冷式密閉型電子機器筐体
US6653562B2 (en) 2001-10-18 2003-11-25 Pent Products, Inc. Portable electrical unit
CA2361970A1 (en) * 2001-11-14 2003-05-14 Catena Networks Canada Inc. A system and method for providing passive cooling of a cabinet
JP3609370B2 (ja) 2001-11-16 2005-01-12 本田技研工業株式会社 高圧電装ボックス構造
US6580608B1 (en) * 2001-12-21 2003-06-17 Intel Corporation Method and apparatus for thermally controlling multiple electronic components
TW592029B (en) * 2003-04-11 2004-06-11 Delta Electronics Inc Electronic apparatus with natural convection structure
TW592031B (en) * 2003-06-18 2004-06-11 Delta Electronics Inc Electronic apparatus with natural convection structure
ATE498300T1 (de) * 2003-11-14 2011-02-15 Det Int Holding Ltd Stromversorgung mit verbesserter kühlung
JP4176005B2 (ja) 2003-12-22 2008-11-05 矢崎総業株式会社 電気接続箱の防水構造
US7785138B2 (en) 2004-01-12 2010-08-31 Ortronics, Inc. Wireless access point installation on an outlet box
JP2005254345A (ja) * 2004-03-09 2005-09-22 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体成形用口金の製造方法
DE112004002620B4 (de) 2004-10-21 2008-08-28 Mitsubishi Denki K.K. Freiluftanlage
US7312990B2 (en) 2005-04-25 2007-12-25 Elma Electronic Inc. Electrical enclosure including accessible fan tray assembly
US7593229B2 (en) 2006-03-31 2009-09-22 Hong Kong Applied Science & Technology Research Institute Co. Ltd Heat exchange enhancement
US7403392B2 (en) 2006-05-16 2008-07-22 Hardcore Computer, Inc. Liquid submersion cooling system
US7554808B2 (en) 2006-06-22 2009-06-30 Intel Corporation Heat sink with thermoelectric module
ES2370128T3 (es) * 2007-09-07 2011-12-12 Kontron Ag Ordenador de refrigeración pasiva.
EP2225923B1 (de) * 2007-11-28 2012-02-08 voltwerk electronics GmbH Umrichter
DE102007058458B4 (de) 2007-12-04 2010-08-26 Adc Gmbh Doppelwandiges Gehäuse mit wärmeabführenden Funktionsraumwänden
US7724521B2 (en) 2008-06-11 2010-05-25 Adc Telecommunications, Inc. Systems and methods for Venturi fan-assisted cooling
US7795533B2 (en) 2008-07-03 2010-09-14 Panduit Corp. In-ceiling zone cabling enclosure
US8113853B2 (en) 2008-08-29 2012-02-14 Heyco, Inc. Junction box for photovoltaic systems
US7872864B2 (en) * 2008-09-30 2011-01-18 Intel Corporation Dual chamber sealed portable computer
EP2602831B1 (de) 2009-05-22 2014-07-16 Solaredge Technologies Ltd. Elektrisch isolierter hitzeabschwächender Verbindungskasten
US20110108250A1 (en) * 2009-11-09 2011-05-12 Alex Horng Heat Dissipating device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3629688A1 (de) * 2018-09-27 2020-04-01 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichter mit einem separaten innenraum
WO2020064410A1 (de) * 2018-09-27 2020-04-02 Siemens Aktiengesellschaft Stromrichter mit einem separaten innenraum
US11540427B2 (en) 2018-09-27 2022-12-27 Siemens Aktiengesellschaft Converter having a separate interior

Also Published As

Publication number Publication date
US8611088B2 (en) 2013-12-17
CA2855833C (en) 2014-12-02
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