专利名称：用于冷却电器部件的装置和技术仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到安装在壳体内的电器部件的冷却装置和技术仪器，特别是移动无线系统或者无绳用户连接系统的基站。
在电器运行的技术仪器中电流通过元件和部件的功率损耗导致仪器的发热。因为技术仪器的电器标准只有受限制的允许运行温度范围例如为70℃，将这些通过冷却装置冷却。这些冷却装置例如是电风扇，电风扇在壳体内建立围绕或者通过电器元件和部件的气流和因此将产生的热功率排出。
此外当电器仪器运行时封闭空间或者在封闭空间内的不利情况除了将热排出之外附加安排了充分保护例如脏粒子和液体的环境影响。此外还必须遵守按照专门IP-等级的保护规定，以确保技术仪器的持久功能。
从DE 19755944中已知，在壳体空气入口处安排了薄膜过滤器用于将进入的冷却空气的脏粒子进行表面过滤。例如与在DE 19626778中已知的确保内部冷却循环与外部冷却循环完全隔离的具有空气/空气热交换器的壳体相比较，可以通过使用薄膜过滤器用简单方法达到充分保护对于上述使用领域相应的保护规定的技术仪器的电器部件。同时对于冷却必要的大气环境温度和壳体内部温度之间的温差变小。
例如专用的薄膜过滤器是建立在应用于覆盖对象上的已知的薄膜过滤器名称为Goretex，Sypatex等基础上的。过滤器的薄膜是由可能有非常小的孔尺寸的纤维的细的编织物或者针织物构成的。例如作为材料已知使用PTFE(聚四氟乙烯)，特氟隆名字也是已知的。一般来说将薄膜实现为载体材料，以达到薄膜过滤器的一定稳定性和硬度。
此外涉及到保护规定的附加判据必须满足EMV-规范(EMV-电磁相容性)，这一方面确保了保护安装在技术仪器壳体内的电器部件来自仪器环境的电磁影响和另一方面确保了保护环境受到电器部件发出电磁射线的影响。
由于所使用的塑料材料的薄膜过滤器对于电磁射线是可以穿透的和因此不能造成足够的屏蔽。例如通过安排在薄膜过滤器前面的线编织物的附加屏蔽从而满足EMV-规范是必要的。然而安排这种附加线编织物作为技术仪器壳体的另外元件是有缺点的和例如增加了壳体的外部尺寸。此外造成维护和清洁薄膜过滤器的困难。
以下任务以本发明为基础，规定一种冷却装置和一种技术仪器，这些在使用已知的薄膜过滤器时没有当代技术水平的上述缺点使足够的电磁屏蔽成为可能。这个任务是通过按照权利要求1的冷却装置和按照权利要求14的技术仪器解决的。本发明有益的扩展结构是由子权利要求中获悉的。
按照本发明安装在壳体内的电器部件的冷却装置有至少一个安装在壳体各个空气入口的薄膜过滤器用于将进入的用于冷却电器部件的冷却空气至少脏的粒子进行表面过滤以及有至少一个冷却装置用于在壳体内建立空气流和为了将被过滤的，穿过和/或绕过部件变热的冷却空气从壳体的至少一个空气出口排出。薄膜过滤器的特征是有由导电材料编织物构成的用于电器部件的电磁屏蔽。
按照本发明装置的结构具有的优点是，通过集成导电材料的编织物不需要安排用于屏蔽的附加装置达到电磁屏蔽。此外薄膜过滤器的有益特性不会受到限制。例如这样不需要卸下屏蔽网格有可能容易地清洁过滤器。因此可以很紧凑地实现技术仪器的壳体。
按照本发明的装置可以使用在具有至少一个电器部件的技术仪器中，例如移动无线系统或者无绳用户连接系统(存取网络系统)的基站，交通引导装置，供电装置或者控制工业机器的电柜。用同样的方法例如将按照本发明的装置可以使用在比较小的技术仪器例如便携式或者固定的家用计算机或者电测量仪中。
按照本发明的第一种实施结构，薄膜过滤器将附加的液体在表面上进行过滤，因此技术仪器也可以使用在封闭空间的外边或者在不利的环境条件下。
按照第二种实施结构，将薄膜过滤器实现为安放在载体材料上的细孔薄膜。这种薄膜过滤器的结构有可能有益地使载体材料单个的匹配能力和/或薄膜与技术仪器专门的使用条件相匹配。这样例如针对化学物质例如酸性稳定的过滤器可以在生产使用的技术仪器上使用。
按照在第二种实施结构基础上的第三种扩展结构，将导电的编织物编织在薄膜过滤器的载体材料上。因此达到了编织物与载体材料的固定连接，此时提高了薄膜过滤器的稳定性。
与第三种实施结构不同的是将导电的编织物安放在载体材料上。这种结构有可能容易制造薄膜过滤器，在其中例如导电的编织物是在附加步骤中安放在薄膜过滤器上的。编织物与载体材料之间的连接例如可以通过粘接技术达到。
按照另外的实施结构将导电的编织物实现为薄膜的载体材料。通过这种结构有益地将电磁屏蔽直接集成在薄膜过滤器上，因此在制造薄膜过滤器时不需要其他工序。
按照另外的实施结构可以将薄膜由特氟隆已知的PTFE-材料或者由导电材料实现。PTFE-材料已经使用在多种例如透水的覆盖件上和由于其特性可以柔性地与涉及到孔尺寸的各种要求相匹配。如果薄膜是由导电材料制成的，例如具有同样的或者可比较的特性，这样可以有益地放弃附加导电的编织物。
将导电材料可以按照与金属材料，塑料材料或者陶瓷材料另外的实施结构实现。特别是塑料材料和陶瓷材料相对于金属材料具有有益的特性，例如涉及到环境影响的稳定性，强度以及可加工性。
按照本发明另外的实施结构，导电的编织物是与壳体电连接的，其中这个壳体同样至少部分地是由导电材料实现的。关于导电的编织物在这里理解为按照本发明的附加的编织物，使用作为载体材料的编织物或者由导电材料制成的薄膜。与壳体的连接造成薄膜过滤器的接地，接地也可以借助于特殊接地的电连接达到。
按照本发明另外的实施结构将薄膜过滤器起作用的表面通过周期的卷积放大，因此有益地减少了附加的过滤器和提高了维护间隔。
此外有益的是在壳体的空气出口处附加安排了按照本发明的薄膜过滤器。这种实施结构例如有可能使冷却空气流返回进入壳体，以便使在空气入口处的薄膜过滤器从脏粒子中解放出来，此时脏粒子或者液体不可能通过空气出口进入壳体。
按照另外的实施结构冷却装置是由通过电机驱动的通风机转子构成的。此外例如电机转速和因此冷却空气的通过量在壳体中是依赖于壳体中的温度和/或依赖于大气环境温度调节的，因此有益的确保了电器部件恒定的工作温度和在壳体内部的恒定的温度和因此有益地延长了电器部件的寿命。此外例如可以这样调节冷却装置的转速，正巧不超过电器部件允许的临界温度和因此装置的噪声发射由于冷却装置尽可能低的转速变得最小。
按照本发明的装置特别适合于使用在技术仪器上例如在基站上或者类似的移动无线系统的室外-设备上或者无绳用户连接系统上，以及在交通引导装置，定向无线装置上等。
借助于附图详细叙述本发明实施例。
附图表示附
图1移动无线系统的基站具有按照本发明的装置用于冷却在前视图上的电器部件，附图2按照本发明装置的侧视图，附图3按照本发明的薄膜过滤器的两个实施例子，和附图4按照本发明的薄膜过滤器的详细图。
一个技术仪器，例如移动无线系统或者无绳用户连接系统的基站BTS，按照附图1当代技术水平包括多个电器部件BG。当电器仪器运行时单个电器部件BG的损耗功率导致发热，因此存在冷却的必要性，以便不会超过部件允许的温度。
在前视图上表示的电器仪器的壳体G在端部有薄膜过滤器MB的空气入口LE。空气入口LE的尺寸例如是这样设计的，从技术仪器的大气环境通过薄膜过滤器MB进入的冷却空气可以各自从下面和必要时从前面穿过电器部件和因此造成部件的冷却。薄膜过滤器MB的工作表面，例如这通过卷积结构可以大于空气入口LE，是这样设计的，进入的冷却空气的压力降可以通过冷却装置进行补偿或者虽然部分附加在薄膜过滤器MB上的脏粒子或者液体还可以有足够的冷却空气量进入。
附图2表示了技术仪器的侧视图以详细表示内部结构。在壳体G的左侧在空气入口LE的前边安装了具有薄膜过滤器MB的框架R。为了维护和清洁或者更换的目的附加的框架R使快速取下薄膜过滤器MB成为可能。同时框架R使上述薄膜过滤器MB的卷积成为可能。框架R可以用于限制技术仪器的尺寸和被集成在壳体G上。
将薄膜过滤器MB构成为表面过滤器，表面过滤器具有特别有益的特性，将大气环境的脏粒子和液体在薄膜表面上进行过滤，因此例如保护了敏感的电器部件或者部件BG内的开关针对这种环境影响。例如这种薄膜过滤器MB是名称为Goretex，Sympatex等应用于覆盖对象上已知的薄膜过滤器。过滤器的薄膜是由细的纤维编织物或者针织物构成的。孔尺寸非常小避免脏粒子进入和因而掺入薄膜。同时脏粒子可以落在薄膜表面上，用简单的方法可以清除这些脏粒子。用同样的方法直到一个单位面积比压的液体不能通过薄膜。
例如可以使用PTFE作为薄膜材料，特氟隆名字也是已知的。一般来说将薄膜例如聚酰胺放在粗编织的载体材料上，以便达到薄膜过滤器的高稳定性和硬度。
通过薄膜过滤器MB的专门设计可以满足按照IP-规范的保护规定IP55，因此将技术仪器使用在封闭空间外边或者如在工业生产中出现的不利环境条件下是可能的。此外通过专门选定薄膜过滤器材料可以单独地与实际的环境条件相匹配，例如耐酸。
已知按照当代技术水平制造的薄膜过滤器MBR是由上述材料构成的，这些材料是可以透过电磁波的。为了满足EMV-规范(EMV-电磁相容性)，然而技术仪器的壳体G必须在空气入口LE区域用同样方法有一个电磁屏蔽，这一般来说是通过安装在空气入口LE前面的和与壳体电连接的线网格达到的。相反按照本发明电磁屏蔽是通过薄膜过滤器MB的专门结构达到的，因此例如薄膜过滤器MB的维护和清洁变得容易。下面在附图3a和3b上表示了可能的结构。
通过将冷却空气直接穿过壳体G使电器部件BG冷却具有的优点是接近零趋势的在大气环境温度或者进入的冷却空气温度与壳体G内部温度之间的必要的温度差，因此确保了电器部件BG也在大气环境温度为+70℃下运行，这个温度对应于部件的临界温度，降低了内部加热的度数。
将冷却装置VE例如安装在壳体壁背后的上面区域，这个冷却装置抽出穿过或者绕过电器部件BG的变热的空气和将其通过空气出口LA排出到大气环境。例如使用产生空气流的一个或者多个风扇作为冷却装置VE。借助于天然对流对于在临界温度以下的部件BG可靠的运行是不够的，如果由于内部的高损耗功率使部件BG产生显著的加热。
为了调节壳体G内部的温度将风扇转速进行调节。为了获取这个调节参数例如可以在空气入口LE区域和在壳体G内部不同的地方安排温度传感器，这些始终测量进入的冷却空气的温度和在壳体G内部的大气温度。当调节时通过冷却装置VE的风扇转速改变进入壳体G冷却空气的通过量，例如以便得到与大气环境温度无关的壳体G内部的恒定温度。部件BG的恒定运行温度例如对电器部件和高功率电路的运行寿命有好处。另外始终保持冷却装置VE低的转速，在不超过部件的临界温度条件下，技术仪器的噪声发射最小。此外可以通过调节在仪器冷启动时一开始不考虑运行冷却装置VE，以便将仪器快速加热到所希望的运行温度和只有当达到运行温度时才继续调节冷却装置VE以保持运行温度。
例如当维护技术仪器时可以通过将回转方向反向或者改变冷却装置VE通风机转子的羽翼位置使空气流在壳体G内反向，因此使冷却空气通过空气出口LA进入壳体G和通过薄膜过滤器MB排出。此时将落在薄膜过滤器MB表面上的脏粒子带走和因此达到薄膜过滤器MB的清洁。例如也可以通过始终测量空气通过量与冷却装置VE转速的关系当低于固定安排的数值时开始这个清洁过程，此时被测量的情况说明薄膜过滤器MB脏的程度。有益的是此时在空气出口LA同样按照了薄膜过滤器MB，这样当空气流反向时不可能有脏粒子或者液体进入壳体G。
通过将部件BG安装得相互有一段距离使穿过或者绕过部件BG的空气流成为可能。按照已知的结构形式例如部件BG是由位于其中的电器部件和高功率电路的插入式壳体构成的。将插入式壳体构成为具有通气缝隙，通过通气缝隙冷却空气可以到达部件和电路。在本发明范围内关于部件理解为技术仪器的所有电器装置。这样例如实施在个人计算级中的印刷电路板以及外部设备例如固定磁盘属于这些。
附图2的装置在单个部件BG以及最下边的下边的和最上边的上边的部件BG之间的空间内有空气引导装置，其任务是使通过薄膜滤波器流过的冷却空气均匀地分布在各个部件BG的基面上，这样使整个部件BG达到均匀的流通。此外可以将空气引导装置使用在部件BG相互屏蔽上以满足EMV-规定。
附图3a和3b各自表示按照本发明的薄膜过滤器MB的截面图。按照当代技术水平的薄膜过滤器MB是由粗编织的和稳定的载体材料TM与将细针织物或者灯丝放在其上的薄膜MBR构成的。按照本发明附图3a将导电材料编织物GT置入载体材料TM中。例如这可以直接在制造载体材料TM时编织进去，和对应于附图1和附图4例如产生网格形状的被称为排骨结构。编织进去的优点是由于非常细孔的表面将脏粒子固定在编织物上和因此避免了附加的薄膜过滤器MB。使用金属，塑料或者陶瓷作为导电材料，此外其中可以考虑使用显示所有未来希望的特性的材料。将导电的编织物GT接地。这可以通过将编织物GT与壳体相连接进行，先决条件是壳体同样至少部分地由导电材料构成的。
按照附图3b将导电的编织物GT放在载体材料TM上和物理地与载体材料相连接。没有用附图表示的其他按照本发明薄膜过滤器MB的结构变型，按照这些载体材料TM或者薄膜MBR本身是由导电材料构成的。在最后的实施结构中可以放弃附加的导电编织物，因此继续简化了薄膜过滤器MB的结构和制造。
在附图4上表示了安装在框架R上的具有导电编织物GT的薄膜过滤器MB。在下面的部分放大图上表示了薄膜过滤器MB结构的上视图由单个细线的针织物构成的薄膜MBR，这使非常小的孔尺寸成为可能，在薄膜MBR上面安排了由导电材料构成的编织物GT在编织物GT的单个支撑之间具有相对大的距离。编织物的设计例如是这样进行的，一方面将薄膜过滤器MB尽可能小的表面通过编织物GT进行密封，另一方面达到薄膜过滤器MB足够大电磁屏蔽和稳定性。在附图1和附图4上叙述的导电编织物GT的结构是示范性的和在本发明范围内可以用很多已知的其他结构实现。
权利要求
1.用于冷却安装在壳体(G)中的电器部件(BG)的装置，具有至少一个安装在壳体(G)的各个空气入口(LE)处的薄膜过滤器(MB)用于至少将用于冷却电器部件(BG)的空气进行表面过滤，和具有至少一个冷却装置(VE)用于在壳体(G)内建立空气流和用于将被过滤的、由于穿过和/或者围绕部件(BG)变热的冷却空气从壳体(G)的至少一个空气出口(LA)处排出，其特征为，薄膜过滤器(MB)有由导电材料构成的编织物(GT)用于电器部件(BG)的电磁屏蔽。
2.按照权利要求1的装置，其特征为，薄膜过滤器(MB)在表面上将附加的液体分离出来。
3.按照权利要求1或2的装置，其特征为，将薄膜过滤器(MB)实现为放在载体材料(TM)上的细孔的薄膜(MBR)。
4.按照权利要求3的装置，其特征为，将导电的编织物(GT)编织在薄膜过滤器(MB)的载体材料(TM)上。
5.按照权利要求3的装置，其特征为，导电的编织物(GT)是放在载体材料(TM)上的。
6.按照权利要求3的装置，其特征为，将导电的编织物(GT)实现为薄膜(MBR)的载体材料(TM)。
7.按照上述权利要求之一的装置，其特征为，薄膜(MBR)是由PTFE-材料实现的。
8.按照权利要求1至6之一的装置，其特征为，薄膜(MBR)是由导电材料实现的。
9.按照上述权利要求之一的装置，其特征为，使用金属材料、塑料材料或者陶瓷材料作为导电材料。
10.按照上述权利要求之一的装置，其特征为，导电的编织物(GT)是与壳体(G)电连接的，其中壳体(G)同样至少部分地是由导电材料实现的。
11.按照上述权利要求之一的装置，其特征为，薄膜过滤器(MB)起作用的表面是通过周期地卷积放大的。
12.按照上述权利要求之一的装置，其特征为，在空气出口(LA)处附加安排具有导电编织物(GT)的薄膜过滤器(MB)。
13.按照上述权利要求之一的装置，将冷却装置(VE)实现为通过电机驱动的通风机转子。
14.具有按照上述权利要求之一的装置的技术仪器。
15.按照上述权利要求之一的技术仪器，将其可以实现为移动无线系统的基站(BTS)和/或无绳用户连接系统的基站(BTS)。
全文摘要
装置有用于将至少脏粒子从进入冷却电器部件的冷却空气中分离出来的一个薄膜过滤器以及有至少一个冷却装置用于在壳体内建立空气流和将变热的冷却空气从至少一个空气出口处从壳体中排出。薄膜过滤器的特征有由导电材料构成的编织物用于电器部件的电磁屏蔽。
文档编号H05K9/00GK1347631SQ00806227
公开日2002年5月1日 申请日期2000年4月7日 优先权日1999年4月13日
发明者G·里克, B·霍弗 申请人:西门子公司