DE102009051864B4 - Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung - Google Patents

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Abstract

Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung, die im Betrieb Wärme abgibt, mit einem Kühleinsatz (8), der von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle begrenzt, wobei 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, wobei der Kühleinsatz (8) einen Einsatzkörper mit länglichen Vertiefungen (21,22;31,32) umfasst, welche die Kühlkanäle darstellen, wobei das Gehäuse (2) einen abnehmbaren Gehäusedeckel (5) umfasst, der das Gehäuse (2) kühlmediumdicht verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz (8) zwei Ausnehmungen umfasst, die einen Eintrittsbereich (11) und einen Austrittsbereich (12) für Kühlmedium darstellen, wobei das Gehäuse (2) im Eintrittsbereich (11) eine Öffnung (15) aufweist, an die eine Anschlussleitung (16) angeschlossen ist, wobei das Gehäuse (2) eine weitere Öffnung (18) aufweist, an die eine weitere Anschlussleitung (19) angeschlossen ist, wobei dem Eintrittsbereich (11) über die Anschlussleitung (16) ein Kühlmediumstrom zugeführt wird, der über die Anschlussleitung (19) aus dem Austrittsbereich (12) abgeführt wird, wobei der Kühleinsatz (8) in seiner dem Gehäusedeckel (5) zugewandten Oberfläche längliche Vertiefungen (21,22) umfasst, die Kühlkanäle begrenzen, die von dem Eintrittsbereich (11) ausgehen und in einem Umlenkbereich (24) um einhundertachtzig Grad umgelenkt sind, wobei der Kühlmediumstrom in weiteren Umlenkbereichen (25-28) mäanderförmig bis zum Austrittsbereich (12) umgelenkt sind, wobei in der dem Gehäuseboden (3) zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes (8) analoge längliche Vertiefungen (31,32) ausgebildet sind, die in der gleichen Art und Weise wie auf der dem Gehäusedeckel (5) zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes (8) Kühlkanäle darstellen, wobei sich von dem Gehäuseboden (3) Kühlrippen (51,52) in die länglichen Vertiefungen (31) hinein erstrecken, wobei sich von dem Gehäusedeckel (5) Kühlrippen (41,42) in die länglichen Vertiefungen (21) hinein erstrecken.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. 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 Offenlegungsschrift DE 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. Die europäische Offenlegungsschrift EP 1 804 014 A2 offenbart einen Verteiler zur Verteilung einer Flüssigkeit über mindestens eine zu kühlende Oberfläche, der ein Gehäuse, einen Einlassverteiler, einen Auslassverteiler und eine Vielzahl von Durchflusszellen, die zwischen den Verteilern angeschlossen sind, aufweist, wobei jede Durchflusszelle einen Zelleneinlass in Flüssigkeitsverbindung mit dem Einlassverteiler, einen Zellenauslass in Flüssigkeitsverbindung mit dem Auslassverteiler und einen Durchflusskanal zur Führung eines Flüssigkeitsdurchflusses vom Zelleneinlass entlang der (den) Oberfläche(n) zum Zellenauslass, aufweist, wobei die Vielzahl von Durchflusszellen zwischen den Verteilern parallel verbunden sind, wobei das Gehäuse einstückig hergestellt ist und der Einlassverteiler, der Auslassverteiler und die Vielzahl von Durchflusszellen darin ausgebildet sind, und wobei eine innere Wandstruktur des Gehäuses den Einlassverteiler, den Auslassverteiler und die Vielzahl von Durchflusszellen definiert, und wobei die innere Wandstruktur mindestens eine innere Durchflusszelle zur Verteilung von Flüssigkeit über einen zentralen Teil der zu kühlen Oberfläche(n) begrenzt und mindestens eine äußere Durchflusszelle zur Verteilung von Flüssigkeit über einen peripherischen Teil der zu kühlenden Oberfläche begrenzt, wobei die innere Wandstruktur einen mäanderförmigen Durchflusspfad entlang der Oberfläche/den Oberflächen jeder Durchflusszelle begrenzt. Weiteren Stand der Technik offenbaren die vorveröffentlichten Druckschriften US 5 841 634 A , DE 10 2005 025 381 A1 , DE 10 2006 057 796 A1 , JP 2006- 324 647 A und EP 0 798 954 A1 .
  • 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 durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst 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. 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. Durch den abnehmbaren Gehäusedeckel, der das Gehäuse kühlmediumdicht verschließt, 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 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 in 1.
  • In den 1 und 2 ist eine Kühlvorrichtung 1 mit einem Gehäuse 2 perspektivisch und im Schnitt dargestellt. Das Gehäuse 2 umfasst einen Gehäuseboden 3, der im Wesentlichen die Gestalt einer rechteckigen Platte aufweist. Von dem Gehäuseboden 3 gehen Gehäuseseitenwände 4 aus, die in dem Gehäuse 2 einen im Wesentlichen quaderförmigen Hohlraum begrenzen. Das Gehäuse 2 ist durch einen Gehäusedeckel 5 verschließbar, der in 1 durchsichtig dargestellt ist.
  • In dem Gehäuse 2 ist ein Kühleinsatz 8 aufgenommen. Der Kühleinsatz 8 umfasst zwei Ausnehmungen, die einen Eintrittsbereich 11 und einen Austrittsbereich 12 für Kühlmedium darstellen. Als Kühlmedium wird vorzugsweise eine Kühlflüssigkeit verwendet, zum Beispiel Wasser mit entsprechenden Zusätzen.
  • Das Gehäuse 2 weist im Eintrittsbereich 11 eine Öffnung 15 auf, an die eine Anschlussleitung 16 angeschlossen ist. Im Austrittsbereich 12 weist das Gehäuse 2 eine weitere Öffnung 18 auf, an die eine weitere Anschlussleitung 19 angeschlossen ist. Über die Anschlussleitung 16 wird dem Eintrittsbereich 11 ein Kühlmediumstrom zugeführt, der über die Anschlussleitung 19 aus dem Austrittsbereich 12 abgeführt wird.
  • Der Kühleinsatz 8 umfasst in seiner dem Gehäusedeckel 5 zugewandten Oberfläche längliche Vertiefungen 21, 22, die Kühlkanäle begrenzen, die von dem Eintrittsbereich 11 ausgehen. Die Kühlkanäle sind in einem Umlenkbereich 24 um 180 Grad umgelenkt. In weiteren Umlenkbereichen 25 bis 28 wird der Kühlmediumstrom mäanderförmig bis zum Austrittsbereich 12 umgelenkt.
  • In 2 sieht man, das in der dem Gehäuseboden 3 zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes 8 analoge längliche Vertiefungen 31, 32 ausgebildet sind, die in der gleichen Art und Weise wie auf der dem Gehäusedeckel 5 zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes 8 Kühlkanäle darstellen. Von dem Gehäuseboden 3 erstrecken sich Kühlrippen 51, 52 in die länglichen Vertiefungen 31 hinein. Von dem Gehäusedeckel 5 erstrecken sich Kühlrippen 41, 42 in die länglichen Vertiefungen 21 hinein.
  • Der Gehäusedeckel 5 weist einen umlaufenden Steg 55 auf, der zwischen dem Kühleinsatz 8 und den Gehäuseseitenwänden 4 in das Gehäuse 2 eingreift. Zwischen den Gehäuseseitenwänden 4 und dem umlaufenden Steg 55 ist eine Dichtung 56 in einer entsprechenden Nut aufgenommen. Durch die Dichtung 56 wird der Innenraum des Gehäuses 2 mit dem Kühleinsatz 8 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 Kühlvorrichtung 1 umfasst sowohl oben am Gehäusedeckel 5 als auch unten am Gehäuseboden 3 eine wirksame Kühlfläche, deren Kühlleistung durch den variabel gestaltbaren Kühleinsatz 8 an unterschiedliche Anwendungsfälle angepasst werden kann. Durch die Gestalt des Kühleinsatzes 8 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 und 2 dargestellte Gestaltung der Kühlkanäle kann eine sehr homogene Kühlleistung bereitgestellt werden. Durch die in den Umlenkbereichen 24 bis 28 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.

Claims (4)

  1. Kühlvorrichtung für eine elektrische Einrichtung, die im Betrieb Wärme abgibt, mit einem Kühleinsatz (8), der von einem Kühlmedium durchströmte Kühlkanäle begrenzt, wobei 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, wobei der Kühleinsatz (8) einen Einsatzkörper mit länglichen Vertiefungen (21,22;31,32) umfasst, welche die Kühlkanäle darstellen, wobei das Gehäuse (2) einen abnehmbaren Gehäusedeckel (5) umfasst, der das Gehäuse (2) kühlmediumdicht verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinsatz (8) zwei Ausnehmungen umfasst, die einen Eintrittsbereich (11) und einen Austrittsbereich (12) für Kühlmedium darstellen, wobei das Gehäuse (2) im Eintrittsbereich (11) eine Öffnung (15) aufweist, an die eine Anschlussleitung (16) angeschlossen ist, wobei das Gehäuse (2) eine weitere Öffnung (18) aufweist, an die eine weitere Anschlussleitung (19) angeschlossen ist, wobei dem Eintrittsbereich (11) über die Anschlussleitung (16) ein Kühlmediumstrom zugeführt wird, der über die Anschlussleitung (19) aus dem Austrittsbereich (12) abgeführt wird, wobei der Kühleinsatz (8) in seiner dem Gehäusedeckel (5) zugewandten Oberfläche längliche Vertiefungen (21,22) umfasst, die Kühlkanäle begrenzen, die von dem Eintrittsbereich (11) ausgehen und in einem Umlenkbereich (24) um einhundertachtzig Grad umgelenkt sind, wobei der Kühlmediumstrom in weiteren Umlenkbereichen (25-28) mäanderförmig bis zum Austrittsbereich (12) umgelenkt sind, wobei in der dem Gehäuseboden (3) zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes (8) analoge längliche Vertiefungen (31,32) ausgebildet sind, die in der gleichen Art und Weise wie auf der dem Gehäusedeckel (5) zugewandten Oberfläche des Kühleinsatzes (8) Kühlkanäle darstellen, wobei sich von dem Gehäuseboden (3) Kühlrippen (51,52) in die länglichen Vertiefungen (31) hinein erstrecken, wobei sich von dem Gehäusedeckel (5) Kühlrippen (41,42) in die länglichen Vertiefungen (21) hinein erstrecken.
  2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung (1) verschiedene Kühleinsätze (8) umfasst, die in dem geschlossenen Gehäuse (2) bedarfsabhängig unterschiedliche Kühlleistungen ermöglichen.
  3. Elektrische Einrichtung mit einem Hohlraum, in welchem eine Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche angeordnet ist.
  4. Kraftfahrzeug mit einer elektrischen Einrichtung nach Anspruch 3.
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