设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种设备(1)和方法，所述设备(1)包括：发生器(3)，该发生器(3)接收来自第一电气部件(6)的热负荷；蒸发器(10)，该蒸发器(10)用于接收来自第二电气部件(14)的热负荷；密封壳体(2)；以及吸收器-冷凝器(20)，该吸收器-冷凝器(20)布置在密封壳体(2)的外部。为了使该设备获得高效的冷却，将发生器(3)、蒸发器(10)和吸收器-冷凝器(20)中的一个或更多个完全地或部分地由铝制造，惰性物质和制冷剂被选择为使得R134a用作惰性物质并且丁烷用作制冷剂流体，或者R32用作惰性物质并且环丙烷用作制冷剂，以及吸收剂被选择为包括烷基乙酰胺、碳酸酯或乙二醇酯。

【技术实现步骤摘要】
设备和方法
本专利技术涉及一种用于对电气设备的电气部件进行冷却的技术方案。
技术介绍
常规制冷系统是通过系统压力差产生冷凝器与蒸发器之间的饱和温度差的双压力循环。这需要机械输入来驱动压缩机或泵用于产生压力变化。这样的现有技术系统的缺陷是需要机械输入来驱动压缩机或泵。以前也存在利用发生器、蒸发器和由钢制成的吸收器-冷凝器，并且循环三种不同的工作流体而无需机械输入、压缩机或泵的技术方案。这种已知技术方案的问题是效率低且制造成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决以上提及的缺陷并且提供为电气部件提供更高效的冷却的新设备以及用于选择冷却系统的工作流体的方法。该目的和其他目的通过根据本专利技术的设备和方法而实现。根据本专利技术的一方面，提供了一种设备，所述设备包括发生器、蒸发器和吸收器-冷凝器；所述设备循环吸收剂、惰性物质和制冷剂，其特征在于：所述发生器布置成接收来自第一电气部件的热负荷，所述发生器包括用于接收包括所述吸收剂与所述惰性物质的混合物的流体的流体通道，并且所述发生器布置成使用来自所述第一电气部件的热负荷来蒸发所接收的流体的一部分，所述蒸发器布置成接收来自第二电气部件的热负荷，所述蒸发器包括具有所述惰性物质和所述制冷剂的混合物的流体通道，用于将从所述第二电气部件接收的热传递到所述流体通道中的流体，所述吸收器-冷凝器布置成接收来自所述发生器的经加热的吸收剂和来自所述蒸发器的经加热的惰性物质和制冷剂，并且布置成将来自所接收的流体的热传递至环境，以及所述发生器、所述蒸发器和所述吸收器-冷凝器中的一个或多个完全地或部分地由铝制造。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于选择用于冷却系统的包括吸收剂、惰性物质和制冷剂的三种不同工作流体的组合的方法，其特征在于：所述惰性物质和所述制冷剂被选择为使得R134a用作所述惰性物质并且丁烷用作所述制冷剂流体，或者R32用作所述惰性物质并且环丙烷用作所述制冷剂，以及所述吸收剂被选择为包括烷基乙酰胺、碳酸酯或乙二醇酯。附图说明在下文中，将通过示例的方式并参照附图对本专利技术进行更详细的描述，在附图中，图1至图7示出设备的第一实施方式，以及图8示出设备的操作。具体实施方式在下文中，吸收剂流体用字母A表示，制冷剂用字母R表示，惰性流体(或均压流体)用字母I表示。液态用字母l表示并且气态用字母g(应理解的是，“气”用来区别于液态并且包括汽态，即刚经历了相变的液体)表示。因此，例如A-l代表液体吸收剂，(R+I)-g代表处于气态的制冷剂和惰性流体的混合物。实际上，设备中所有的流都是低浓度或高浓度的两种流体的混合物，但是为了简化描述，只有高浓度混合物被如此明确地提及。因此，应理解的是，A-l是可具有低浓度的被吸收惰性物质的液体吸收剂，而(A+I)-l是可具有高浓度的被吸收惰性物质的液体吸收剂。图1至图7示出了设备1的第一实施方式。图1是设备的正视图，图2示出了发生器的细节，图3和图4示出了蒸发器的细节，图5示出了吸收器-冷凝器的细节以及图6和图7示出了溶液热交换器。设备1包括对电气装置进行封闭的密封壳体2，例如电气柜或部件空间(componentspace)。在本文中，密封是指限制空气在所述壳体的内部与外部之间流动的壳体2，尽管在实际实施中也可能发生一些泄漏。如下所述将该密封壳体2内的电气部件冷却。然而，应当观察到密封壳体在所有的实施方式中并不是必要的。例如，代替具有密封壳体的一个选择是具有不混合在一起的两个分离的气流。例如，第一个气流可向蒸发器传递热，而例如另一个分离的气流使热传递离开冷凝器-吸收器。以下部位于壳体2内并且上部位于壳体外的方式来布置被称为发生器3的冷却元件。发生器3包括通过纵向内壁而分为多个通道的多个管4。一个选择是制造多端口挤压管(MPE管)的发生器的管。例如，这样的管可通过挤压铝来制造。在图2中更详细地示出的发生器3的下端设置有基板5。例如，这样的基板5可由铝制造。在使用期间产生大量热的电气部件6附接至基板5并且热连接至基板5，以经由基板5将来自电气部件6的热传导至管4中的流体。例如，电气部件6可以是用于为电动机供电的电机驱动器的高功率电子部件。基板5设置有管4部分地穿入的平行凹槽。MPE管的一些纵向通道因而嵌入至基板5中。在发生器3的上端，管4连接至第一歧管7。可将这个歧管实施为在管4中的每个通道之间提供流体通路的管。将储存器8设置为第二管，其与所述歧管7流体连通并且定位低于歧管7。因此，在管上端离开管4的通道的液体和气体通过重力而分离。液体因重力向下流动并且累积至储存器8中而气体保留于歧管7中。从图1和图2可以观察到管4是弯曲的。这个弯曲的原因是为了确保液体将通过重力累积至液体储存器8中。因此，图1和图2中的由弯曲的多端口挤压管制造的发生器3实现了三种不同的功能：-蒸汽发生器：由于由电气部件6(例如电源模块)消散的热，所以气体在管4的穿入基板5的区段内部产生。–气泡泵：管4的内部纵向通道是毛细管尺寸的通道。在本文中，“毛细管尺寸”是指通道具有足够小的尺寸以使气泡在纵向方向(换言之，与径向方向相对的通道纵向方向)上唯一地生长并由此通过向上推动液体而产生所谓的气泡上升效果。被认为是毛细管的通道或管的直径取决于在内部使用(沸腾)的流体或制冷剂。例如，如下公式可用于估算合适的直径：D＝(sigma/(g*(rhol-rhov)))^0.5，其中，sigma是表面张力，g是重力加速度，rhov是气体密度以及rhol是液体密度。通常，这样的毛细管通道的内径为大约1.5mm。因此，气泡将仅沿着通道方向朝向最低压力点生长并由此推动液体到达管4的顶部进入歧管7中。–分离器储存器：歧管7和储存器8具有一个或更多个流体连接，因此由于重力以及歧管和储存器的相互位置而充当气-液分离器和储存器。图1的设备1还包括在图3和图4中更详细地示出的蒸发器10。蒸发器10包括具有附接至底部歧管12(实施为管)和顶部歧管13(实施为管)的管11的空气热交换器。在所示出的示例中，管11是具有将管分为多个通道的纵向中间壁的MPE管。在平行的管11之间钎焊有空气翅片16。例如，用插入底部歧管12中的扩散管将惰性气体I-g注入至液体制冷剂R-l中。将制冷剂和惰性物质的蒸发混合物收集到顶部歧管13中。蒸发器10可由MPE管制成，但这不是必要的。蒸发器10为布置在密封壳体2内的第二电气部件14提供冷却。这些第二电气部件14热连接至蒸发器10。一个选择是通过将气流15经由电气部件14传递至蒸发器10的翅片16来获得热连接，使得翅片16将热由气流15传导至管11中的流体。为了在壳体2内提供高效空气循环，可利用翅片17产生气流15。电气部件14可以是在使用期间通常产生较低热量的电容器和PCB(印刷电路板)，但其要求高效冷却以避免温度上升导致的问题。通常，第二电气部件14的功率可以比电气部件6的功率低5至10倍。图1的设备1包括在图5中更详细地示出的吸收器-冷凝器20。吸收器-冷凝器20安装于密封壳体2的外部。所示出的吸收器-冷凝器20包括具有附接至底部歧管22(其可实施为管)和顶部歧管23(其也可实施为管)的管21的空气热交换器。为了加强吸收器-冷凝器20与周围空气之间的热传递，通过例如钎焊将翅片24布置在管21之间。此外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备(1)，所述设备(1)包括发生器(3)、蒸发器(10)和吸收器‑冷凝器(20)；所述设备循环吸收剂、惰性物质和制冷剂，其特征在于：所述发生器(3)布置成接收来自第一电气部件(6)的热负荷(Qg)，所述发生器(3)包括用于接收包括所述吸收剂与所述惰性物质的混合物的流体的流体通道，并且所述发生器(3)布置成使用来自所述第一电气部件(6)的热负荷(Qg)来蒸发所接收的流体的一部分，所述蒸发器(10)布置成接收来自第二电气部件(14)的热负荷(Qe)，所述蒸发器(10)包括具有所述惰性物质和所述制冷剂的混合物的流体通道，用于将从所述第二电气部件(14)接收的热(Qe)传递到所述流体通道中的流体，所述吸收器‑冷凝器(20)布置成接收来自所述发生器(3)的经加热的吸收剂和来自所述蒸发器(10)的经加热的惰性物质和制冷剂，并且布置成将来自所接收的流体的热(Qc+Qa)传递至环境，以及所述发生器(3)、所述蒸发器(10)和所述吸收器‑冷凝器(20)中的一个或多个完全地或部分地由铝制造。

【技术特征摘要】
2013.08.02 EP 13179085.91.一种设备(1)，所述设备(1)包括发生器(3)、蒸发器(10)和吸收器-冷凝器(20)；所述设备循环吸收剂、惰性物质和制冷剂，其特征在于：所述发生器(3)布置成接收来自第一电气部件(6)的热负荷(Qg)，所述发生器(3)包括用于接收包括所述吸收剂与所述惰性物质的混合物的流体的流体通道，并且所述发生器(3)布置成使用来自所述第一电气部件(6)的热负荷(Qg)来蒸发所接收的流体的一部分，所述蒸发器(10)布置成接收来自第二电气部件(14)的热负荷(Qe)，所述蒸发器(10)包括具有所述惰性物质和所述制冷剂的混合物的流体通道，用于将从所述第二电气部件(14)接收的热(Qe)传递到所述流体通道中的流体，所述吸收器-冷凝器(20)布置成接收来自所述发生器(3)的处于液态的经加热的吸收剂(A-l)和来自所述蒸发器(10)的作为气体混合物((R+I)-g)的经加热的汽化惰性物质和汽化制冷剂，通过液态的吸收剂(A-l)吸收汽化惰性物质(I-g)以获得易混溶的惰性物质和吸收剂的液体，使所述制冷剂冷凝，并且将来自所接收的流体的热(Qc+Qa)传递至环境，以及所述发生器(3)、所述蒸发器(10)和所述吸收器-冷凝器(20)中的一个或多个完全地或部分地由铝制造，并且其中所述惰性物质和所述制冷剂被选择为使得R134a用作所述惰性物质并且丁烷用作所述制冷剂，或者R32用作所述惰性物质并且环丙烷用作所述制冷剂，以及所述吸收剂被选择为包括烷基乙酰胺、碳酸酯或乙二醇酯。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括封闭所述发生器(3)和所述蒸发器(10)的密封壳体(2)，并且所述吸收器-冷凝器(20)布置于所述密封壳体的外部，用于将热(Qc+Qa)传递至所述密封壳体的外部。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述蒸发器(10)的流体通道布置成接收液态的所述制冷剂(R-l)和气态的所述惰性物质(I-g)，由此，气态的所述惰性物质(I-g)降低了液态的所述制冷剂(R-l)的分压和蒸发液态的所述制冷剂所需的温度，使得液态的所述制冷剂被蒸发。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二电气部件(14)的工作温度低于所述第一电气部件(6)的工作温度。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一电气部件(6)包括高功率电子设备，并且所述第二电气部件(14)包括无源电气部件。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述发生器(3)的流体通道布置成使用从所述第一电气部件(6)接收的热(Qg)来加热所接收的流体，向所述吸收器-冷凝器(20)提供液态的所述吸收剂(A-l)，并且向所述蒸发器(10)的流体通道提供气态的汽化惰性物质(I-g)，所述蒸发器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁诺·阿戈斯蒂尼，马蒂厄·哈贝特，弗朗切斯科·阿戈斯蒂尼，托马斯·保罗，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH