具有用于流入的空气的冷却装置的器具壳体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于器具的壳体(1)，该器具用于运行一种空调设备、尤其热泵，该壳体具有布置在壳体内部(7)的用电器和用于导出由所述用电器所产生的废热的器件。在此，在壳体壁的区域中设置有用于冷凝湿气的冷却装置(2)，所述湿气包含在流入到所述壳体内部(7)中的环境空气中。此外，本发明涉及一种用于运行空调设备的器具和/或一种具有这样的壳体(1)的空调设备。
【专利说明】具有用于流入的空气的冷却装置的器具壳体
[0001]本发明涉及一种用于器具的壳体，该器具用于运行一种空调设备、尤其热泵，该壳体具有布置在壳体内部的用电器和用于导出由用电器所产生的废热的器件。此外，本发明涉及一种用于运行空调设备的器具和/或一种具有这样的壳体的空调设备。
[0002]对于以下的发明，术语“器具”应包括所有这样的通过相应的器件冷却或者可冷却的、具有布置在器具壳体中并产生废热的用电器的器具，所述器具能够用于运行空调设备，例如热泵、制冷机或其它的加热设备和冷却设备，即例如控制器具、电流供应器具和电压供电器具、驱动马达、压缩机或者泵。
[0003]开始所提到的类型的、具有用于导出在壳体内部所产生的废热的器件的壳体和器具由现有技术已知。例如，DE19918161A1这样说明了一种具有由三相交流电动机所驱动的压缩机的制冷剂压缩设备，其中，该三相交流电动机通过该设备的制冷剂主动冷却。设置逆变器(Umrichter)用于电动机的运行,该逆变器的电功率构件与被主动冷却的三相交流电动机的壳体热耦合。由此，总体上确保使积聚在逆变器的功率构件中的热量有效地热耦合到制冷剂上并由此确保热高效地从逆变器排放到制冷剂上。
[0004]然而，器具内部例如不通过绝对地空气密封的壳体相对于壳体环境密封的这类器具在每次温度变化时与壳体环境交换确定量的空气，因为在壳体环境和壳体内部之间由于温度变化而出现温度梯度进而也出现压力梯度。在此，可能通过流入的空气将湿气输送到壳体内部中。在被主动冷却的器具、例如用于热泵的控制器具中，其在压缩机接通之后通过制冷剂经常冷却到比在壳体环境中的空气明显更低的温度，存在危险:用电器的电子构件在控制器具内部被从器具环境进入的湿热的空气沾湿。因此，有可能由于电化学的腐蚀或者说导电的沾湿而造成对电子装置的损害，这还可能导致器具完全失灵。
[0005]从现有技术已知应防止湿气影响和由此造成的问题的不同解决方法。这些方法例如包括在器具内部使用干燥剂、空气密封的壳体、控制器具的持久加热装置或者电路板和电子构件的保护涂层。
[0006]然而，这类的解决方法经常与附加的技术上的花费进而也与经济上的花费有关。因此，例如在气体密封的壳体的情况下，必须在壳体内部和壳体外部之间气体密封地构造电缆隧道。此外，其它的解决方法如使用干燥剂或者保护涂层，仅针对防止湿气影响的后果来保护，但不针对其原因即沾湿来保护，从而进入的湿气在必要时总是还能够通过和这类通过对应的保护措施而被典型地影响的那些作用机制不同的作用机制来引起壳体内部中的电子装置的损坏。
[0007]因此，本发明的任务在于，提出一种用于开始提及类型的器具的壳体，通过该壳体使布置在壳体的内部中并产生废热的电子装置被沾湿的风险最小化。
[0008]根据本发明，该任务通过根据权利要求1的前序部分的壳体由此解决:在壳体壁的区域中设置有用于使包含在流入到壳体内部中的环境空气中的湿气冷凝的冷却装置，即，所述冷却装置这样冷却流入到壳体内部中的环境空气，使得包含在所述环境空气中的湿气在环境空气进入到壳体内部中之前就基本上完全冷凝。
[0009]在这里，根据本发明已看出，在壳体内部中造成损坏的湿气主要由在接通和关断的临界阶段期间所述器具上的温度比例关系引起。在接通及调高空调设备时，用电器例如器具的电子构件首先非常迅速地变热，进而壳体内部中的空气也非常迅速地变热。这种相对干燥的空气从尤其是不空气密封的壳体泄漏到壳体环境中。在确定的时间之后，壳体内部中的温度由于确定用于导出由用电器所产生的废热的那些器件的正在开始的冷却作用而稳定。尤其当所述冷却逆着空调设备的制冷回路进行时，壳体内部中的温度能够降低到壳体环境中的空气温度之下的值。由此，壳体内部中的空气压力也下降,从而热并湿的空气从壳体环境被吸入到内部中。因为已在壳体内部从器具提取热，相对的空气湿度在该处有可能这样升高，使得能够导致壳体内部中的沾湿。然而，尤其首先在壳体的内侧上，但不是在尽管被冷却但仍热的用电器上。然而，在关断器具和必要时关断空调设备时，所述电子装置的废热消除，从而所述用电器的温度首先非常迅速地下降，可能一直下降到较冷的制冷回路的温度。由此，壳体内部中的湿气现在也可能在用电器上、尤其在最快冷却下来的电子构件如功率半导体上冷凝。所述电子构件经常特别好地、例如通过导体基板(Leitergrundplatine)热耦合到器具冷却装置上和必要时热耦合到空调设备的制冷回路上。最晚在又接通所述器具和空调设备时，则可能由于所谓的电化学热腐蚀导致被沾湿的电子装置上的损坏。
[0010]相反，通过根据本发明设置在所述壳体壁的区域中的冷却装置能够防止壳体内部中的用电器被沾湿，其方式是，流入到壳体中的空气还在到达壳体内部之前就被这样冷却，使得包含在流入的环境空气中的湿气的大部分在冷却装置上沉积。优选，被这样冷却和干燥的、流入的空气在进入到壳体内部中时具有比壳体内部空气、壳体内壁及电子装置表面低的温度。优选，所述冷却装置布置在壳体的外侧上。
[0011]根据本发明的第一构型，所述冷却装置构造为无源的构件并且与用于导出由用电器所产生的废热的器件处于热接触中，尤其通过壳体处于热接触中。由此，以有利的方式实现，对于冷却装置的冷却任务，利用已经存在的、用于冷却所述器具尤其所述器具的用电器的器件，以使流入的环境空气冷却并且导出被提取的热量。
[0012]尤其，所述壳体自身可以为用于导出由用电器所产生的热量的器件的部分，其方式是，所述壳体与用电器处于直接的热接触中并且将热量释放给例如冷却器、尤其传递给节热器(Economiser)，所述冷却器又可以构造和确定用于，将所提取的热传递到空调设备的制冷回路上。
[0013]由于存在与壳体的热接触，所述冷却装置和由此经冷却的、流入的环境空气也基本上具有与壳体和壳体内部中的器具接触面的大部分相同的温度，从而一方面确保，空气湿气的大部分已经在壳体内部之外完全冷凝，并且另一方面，在必要时还包含在流入的空气中的剩余湿气在壳体内部的冷凝由于流入的空气和壳体内部中的接触面之间的温度均衡(Temperaturangleichung)而被抑制。
[0014]根据无源冷却装置的可在技术上特别简单地实现的一实施方式，该冷却装置基本上仅具有尽可能大的冷却表面，所述流入的或者说在该冷却表面旁边流过的环境空气能够充分地与该冷却表面热化(thermalisieren),从而所包含的湿气在该冷却表面上冷凝。
[0015]根据本发明的另一可能的构型，所述冷却装置与壳体中的至少一个壳体开口共同构成用于从壳体环境流入到壳体内部中的环境空气的强制通流连接装置。特别优选，所述壳体基本上空气密封地构成，除了所述至少一个壳体开口之外。由此实现，所述流入的环境空气强制式地仅能够通过所述冷却装置和所述壳体开口到达壳体内部中，即，通过一限定的路径被导向或者被引导。尤其当壳体不是空气密封的时，壳体开口优选可以这样大地选择，使得开口横截面在面积方面至少跟在必要时在壳体其他部位上存在的、壳体内室和壳体外室之间的所有流动连接装置(即，例如接触面或者电缆绝缘套管之间的小间隙)的总和一样大。
[0016]此外，为流入的空气而确定的壳体开口能够取代附加的贯通开口有利地用作用于壳体内部中的用电器和布置在壳体外部的构件之间的缆线连接装置的绝缘套管(Durchfuehrung),从而所述壳体除了进气开口之外在其它部位能够空气密封地构成。
[0017]为了构成壳体内部和壳体环境之间的强制通流连接装置，尤其构造为无源构件的冷却装置具有至少一个冷却通道和/或冷却筋。以特别有利的方式这样构造一个或多个所述通道，使得流入的空气通过尽可能长的、一直通向壳体开口的路径被引导到在壳体内部中，即，能够在足够长的路径上与通道壁热化并且空气湿气在此沉积。此外，对于最大的热化有利的是:流入的空气和冷却通道之间的接触面、即通道内壁的表面尽可能大面积地构成。这例如可以通过设置多个冷却通道来实现，所述多个冷却通道优选全部在单一的开口中通到壳体内部中。但是，也可构想:每个通道通过分开的进气开口与壳体内部连接。也可构想:冷却通道至少局部地构造为冷却筋。
[0018]根据本发明，所述流入的空气应通过在冷却装置中被冷却而沉积湿气，其中，包含在空气中的湿气在冷却装置的通道壁上冷凝。为了使例如布置在壳体内部的电子构件不由于在冷却装置中沉积的冷凝液而受损害，所述冷却装置具有用于导出冷凝液的器件，尤其以便留住来自壳体内部的冷凝液。为此，所述器件例如可以构造为冷却装置中的特别的排流系统。
[0019]因此，根据本发明的特别有利的实施方案，在壳体的装配位置中，一个或多个所述壳体开口在高度方面比所述至少一个冷却通道布置得高，从而没有冷凝液能够到达壳体内部中。此外，有利的是:所述至少一个冷却通道在壳体的装配位置中至少局部式地从壳体开口向外在竖直的方向上下降，从而优选通道延伸曲线的最低点处于通向壳体环境的过渡部上并且由此冷凝液自动地流出到壳体环境中。
[0020]为了吸收尽管冷凝冷却但可能仍包含在流入的空气中的剩余湿气，根据本发明的改进方案，可以沿着强制通流连接装置、优选在冷却通道和壳体开口之间设置有能够以干燥剂、优选硅胶填充的通流腔。所述通流腔例如可以构造为凹槽或壳，壳体开口前面的全部冷却通道通到所述凹槽或壳中。
[0021]如果在特别不利的使用条件下要在通流腔中形成冷凝液，则此外有利的是:所述通流腔这样构成，使得在通流腔上沉积的冷凝水可通过所述至少一个冷却通道向外导出并且不流到壳体的内部中。为此，所述通道例如可以在比所述壳体开口低的高度水平上通到所述通流腔中。
[0022]根据本发明的一特别有利的实施方式，所述至少一个冷却通道和/或所述通流腔和/或所述冷却装置和/或所述壳体一件式地构成。由此，还可节省制造成本和重量。此夕卜，以此方式自动地实现，所述冷却装置与所述壳体处于热接触中。为此，例如可以由例如金属的壳体件铣出或铸造作为冷却筋的冷却通道和作为凹槽的通流腔。在这里，金属以特别的方式适合作为良好的导热体。[0023]在本发明的另一特别优选的构型中，所述流入的空气和/或所述冷却装置和/或所述壳体和/或用于导出由用电器所产生的废热的所述器件与空调设备的制冷回路和/或与节热器处于热接触中，尤其也处于直接的热接触中。节热器为热传递器、尤其冷却器，用于有利地使用来自技术过程和设备的废热，在这里，即用于利用由用电器所产生的废热和从流入的空气中提取的热。尤其在空调设备、例如热泵中，节热器有利地用于提高设备的功率系数。
[0024]以有利的方式，流入的空气也可以至少局部式地与节热器处于直接的热接触中，所述节热器的冷却面或者说热化面典型地比与节热器处于热接触中的壳体或者用于导出由用电器所产生的废热的器件冷。为此，所述节热器例如可以构成所述冷却装置的冷却通道壁的一部分。此外，可以这样构造所述冷却装置的冷却通道，使得流入的空气沿着强制通流连接装置，优选在湿气的大部分已经冷凝之后，在所述节热器的冷却面旁边经过或者在所述节热器的冷却面上被引导。由此，以有利的方式实现，流入的空气甚至还能够在壳体壁和/或在壳体内部中的空气及接触面的温度下被冷却进而还能够使在壳体内部中被沾湿的风险进一步最小化。
[0025]从参照附图的实施例的以下说明得出本发明的其他目标、优点、特征和应用可能性。在此，所有所说明和/或图像示出的特征自身或者以任意有意义的组合构成本发明的主题，也不依赖于它们在权利要求中的总结或者其引用关系。
[0026]附图示出:
[0027]图1:根据本发明的壳体的可能的实施例的从上看的立体视图，
[0028]图2:根据图1的壳体的从下看的立体视图，
[0029]图3:根据图1的壳体的上侧的俯视图和
[0030]图4:根据图3的、具有节热器的壳体的剖面A-A。
[0031]图1至图4示出根据本发明的壳体I的可能的实施例，在该壳体的外侧上设置有冷却装置2，该冷却装置用于这样冷却从壳体环境8通过壳体开口 4流入到壳体内部7中的空气，使得包含在流入的环境空气中的湿气在冷却装置2中基本上完全冷凝，并且，在壳体内部7中不导致布置在那里的、在此未示出的用电器尤其电子构件被沾湿。
[0032]在此实施例中，冷却装置2和壳体I 一件式地构成并且由金属制成，从而自动地产生冷却装置和壳体之间的热耦合。在这里，壳体I与冷却装置2仅构造为半壳。在此未示出的器具底板例如可以构成得使所示出的壳体半壳封闭成完全闭合的壳体，在所述器具底板上还可以布置有用电器。尤其，由用电器所产生的废热也能够通过优选被主动冷却的壳体I来运送。
[0033]为了冷却流入的环境空气，所述冷却装置2总共具有十个、至少局部地构造为冷却筋9的冷却通道3，在壳体I的相对置的两侧上各布置所述冷却通道中的五个。所有的冷却通道3通入到构造为凹槽或者说壳的通流腔5中，所述通流腔又通过壳体开口 4与壳体内部7处于流动连接中。由此，冷却通道3、通流腔5和空气入口 4构成预先限定的强制通流连接装置，在该强制通流连接装置中这样引导流入的空气，使得所述流入的空气尽可能长时间地与冷却装置2处于接触中并且在此包含在流入的空气中的湿气能够在冷却通道的接触面上冷凝。就最大的热化而言，尤其大面积地构造冷却通道3的表面。所述冷却通道3在向着通流腔5方向的确定的位置上缩窄。[0034]为了导出在冷却筋9和冷却通道3上沉积的冷凝液，冷却通道3的底部向通流腔5的方向升高，从而在冷却通道中沉积的冷凝水在壳体I的装配位置中在任何情况下都不能够达到壳体内部7，而是优选流出到壳体环境8中。尤其，壳体开口 4在高度水平方面比冷却通道3布置得高。
[0035]通流腔5尤其构造用于以干燥剂、例如硅胶来填充，所述干燥剂应聚集包含在流入的、优选已经预先干燥的空气中的剩余湿气。
[0036]为了使可能在不利的使用条件下在通流腔5中沉积的冷凝水不流到壳体内部7中，冷却通道3在比空气入口 4低的高度水平上通入到通流腔5中，从而所述水在必要时能够通过冷却通道3流出到壳体环境8中。
[0037]如在图4中所示，所述壳体I进而在此未示出的整个器具从下方安装在节热器6上并且尤其通过该节热器与在此也未示出的空调设备的制冷回路处于热接触中，从而具有用电器的所述器具、壳体I和冷却装置2通过共同使用的器件或者说共同使用的热接触被主动冷却，并且尤其基本上具有相同的温度，其中，所述节热器自身能够具有较低的温度。尤其，由用电器所产生的废热和从流入的空气提取的热能够被节热器6有利地使用，以增闻空调设备的功率系数。
[0038]在本实施例中，节热器6具有这样的附加功能:以其下侧构成根据本发明的冷却装置2的一部分，即构成所述冷却通道壁3和通流腔壁5的一部分，从而有效地产生壳体环境8和壳体内部7之间的强制通流连接装置。即，流入的空气也与节热器6的冷却接触面处于直接的热接触中。尤其在冷却通道3尤其在竖直的方向上缩窄之处，流入的空气强制式地在节热器6的下侧旁经过并且被冷却。优选，湿气的大部分已经在冷却装置的进气区域中的冷却筋上完全冷凝，从而避免了过多的冷凝液在节热器6的下侧上、尤其在冷却通道缩窄部和通流腔5的区域中形成的危险。在所述区域中，仅还进行流入的空气的最终干燥。但是，尤其以有利的方式实现:所述流入的空气通过与冷却通道壁和冷却筋壁相比较冷的节热器下侧6更确切地说在所述壳体壁I和/或所述空气或者说壳体内部7中的接触面的温度下被冷却，从而能够使壳体内部7中的沾湿的风险更进一步地最小化。
[0039]参考标记列表
[0040]I 壳体
[0041]2冷却装置
[0042]3冷却通道
[0043]4壳体开口
[0044]5通流腔
[0045]6节热器
[0046]7壳体内部
[0047]8壳体环境
[0048]9冷却筋
【权利要求】
1.一种用于器具的壳体(I)，该器具用于运行一种空调设备、尤其热泵，该壳体具有布置在壳体内部(7)的用电器和用于导出由所述用电器所产生的废热的器件，其特征在于，在壳体壁的区域内设置有用于冷凝湿气的冷却装置(2)，所述湿气包含在流入到所述壳体内部(X)中的环境空气中。
2.根据权利要求1的壳体(I)，其特征在于，所述冷却装置(2)构造为无源的构件并且与用于导出由所述用电器所产生的废热的器件处于热接触中，尤其通过所述壳体(I)处于热接触中。
3.根据权利要求1或2的壳体(I)，其特征在于，所述冷却装置(2)与所述壳体(I)中的至少一个壳体开口(4)共同构成用于从壳体环境(8)流入到所述壳体内部(7)中的环境空气的强制通流连接装置。
4.根据权利要求3的壳体(I)，其特征在于，所述壳体(I)基本上空气密封地构成,除了所述至少一个壳体开口(4)之外。
5.根据权利要求1至4的壳体(I)，其特征在于，所述冷却装置(2)具有至少一个冷却通道(3)和/或冷却筋(9)用于使包含在所述环境空气中的湿气冷凝。
6.根据权利要求1至5中任一项的壳体(I)，其特征在于，所述冷却装置(2)具有用于导出沉积的冷凝液的器件，尤其用于留住来自壳体内部⑵的冷凝液。
7.根据权利要求5或6的壳体(1)，其特征在于，在壳体(I)的装配位置中，所述壳体开口(4)在高度上比所述至少一个冷却通道(3)布置得高。
8.根据权利要求5至7中任一项的壳体(I)，其特征在于，在壳体(I)的装配位置中，所述至少一个冷却通道(3)至少局部式地从所述壳体开口(4)向外在竖直的方向上下降。
9.根据权利要求5至8中任一项的壳体(I)，其特征在于，所述冷却装置(2)具有能够以干燥剂填充的通流腔(5)，优选在所述至少一个冷却通道(3)和所述至少一个壳体开口(4)之间具有能够以干燥剂填充的通流腔。
10.根据权利要求1至10中任一项的壳体(I)，其特征在于，所述流入的空气和/或所述冷却装置(2)和/或所述壳体⑴和/或用于导出由所述用电器所产生的废热以利用所导出的热的所述器件与所述空调设备的所述制冷回路和/或与节热器(6)处于热接触中，尤其处于直接的热接触中。
11.用于运行空调设备的器具和/或具有根据前述权利要求中任一项的壳体(I)的空调设备。
【文档编号】F04B39/12GK104011387SQ201280063026
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月22日
【发明者】B·基拉斯特, M·莱万多夫斯基 申请人:罗伯特·博世有限公司