设备制造技术

本发明专利技术涉及一种设备（1），包括：第一热传递元件（2），所述第一热传递元件（2）包括基板（3）和通道（5），所述基板（3）具有用于接收电力部件（16）的第一表面（4），所述通道（5）用于将经由所述第一表面（4）接收的热负荷传递至所述通道（5）中的流体中，所述通道（5）中的至少一些从所述基板（3）的第二表面（12）突出；以及第二热传递元件，用于接收来自所述第一热传递元件的流体并将来自所述流体的热负荷输送至周围。为了获得有效的冷却，在所述基板（3）的第二表面（12）上、至少两个通道（5）之间布置有相变材料（11），在所述电力部件的操作期间，所述相变材料（11）通过在相变温度下进行相变以吸收热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种设备，具体涉及一种用于包含电力部件的设备的冷却方案。
技术介绍
之前已知带有热交换器的设备，其中的热交换器具有第一热传递元件，第一热传递元件包括用于电力部件的基板，并具有通道用于将来自基板的热负荷输送至通道中的流体中。该流体经由通道被输送至第二热交换器，流体在该第二热交换器中被冷却。至少一些通道从基板的表面突出。上述热交换器的问题在于贮热能力不足，特别是在应对由电力部件生成的热的量的暂时性峰值时尤为如此。
技术实现思路
本专利技术的目标是解决上午提到的缺点并提供一种新型冷却方案。该目标通过权利要求I的设备而实现。通过使用在相变期间吸收热的相变材料，使得能够获得更高效冷却的设备。这种相变材料能够布置在位于至少两个通道之间的被良好保护的空间中，以便由于材料的相变而临时性地提供更高的冷却能力。一旦不再需要更高的冷却能力并且温度达到相变温度以下的水平，该相变材料能够返回到最初的物理状态，以便它准备好在接下来的发热峰值期间吸收过多的热。在优选实施方式中，冷却设备被调节以便将温度保持成使得相变材料将最佳地工作。本专利技术的优选实施方式在从属权利要求中公开。附图说明在下文中，将以示例的方式并参考附图更详细的描述本专利技术，附图中图I至2描绘了设备的第一实施方式；图3描绘为图I和2的设备设置相变材料的替代性方案；图4描绘了由图I和2的设备获得的温差；图5描绘了设备的第二实施方式；图6至8描绘了相变材料在不同的环境温度下的效果。具体实施方式图I至2描绘了设备I的第一实施方式。该设备包括第一热传递元件2，热传递元件2包括基板3，基板3具有用于接收一个或多个电力部件的第一表面4，所述电力部件在它们的使用期间需要冷却以避免温度过度升高。第一热传递元件2还包括多个通道5，用于将接收的热负荷传递至在所述通道中流通的流体中。从图2中可以看到，在该实施方式中，通道5布置在管道6中，管道6被间隔开并具有将多个通道5彼此分开的内壁。管道可为 MPE (多孔挤压)管，其通过例如挤压铝而制成。在图I中，沿基板3位于管道6顶部的方向观察设备1，而图2中仅仅描绘了沿管道6位于基板3顶部的方向观察到的设备I的一些部分。该设备包括第二热传递元件7，第二热传递元件7接收来自第一热传递元件2的流体。在该实施方式中，管道6从布置在第一热传递元件2附近的第一歧管8—直延伸至布置在第二热传递元件7附近的第二歧管9。第二热传递元件7包括管道6和在通道5之间延伸的翅片10，在该情况中，管道6的壁含有通道。因此，通过第二热传递元件7的气流能够将热从管道6中的流体带走。在描绘的实施方式中，设备I作为热虹吸器工作。管道6部分地穿透到基板3(作为蒸发器工作)中，使得位于管道中的一些通道5为蒸发器通道，蒸发器通道包含当第一热传递元件2接收来自电力部件的热时被加热的流体。被加热的流体(在该阶段中也有可能是蒸汽)朝着第二热传递元件7 (作为冷凝器工作)流动，其中，在通道5 (位于管道6内部) 之间经过的空气冷却该流体。第二歧管9可被实施为箱，换言之，被实施为与管道6的所有通道5流体连接的封闭空间。因而该流体离开蒸发器通道进入歧管并经由管道6的那些位于基板3外部并起冷凝器通道作用的通道5向下朝第一歧管8返回。第一歧管8能够与第二歧管9类似地实施,换言之,实施为与管道的每个通道5流体连接的箱。因而，经由冷凝器通道进入第一歧管8的流体能够经由蒸发器通道继续进行新的流动循环。这样的热虹吸器是有利的，因为它能够用于在不需要泵来获得期望的流体循环的情况下冷却电力设备。描绘的实施方式的替代性方案为将第一热传递元件2和第二热传递元件7彼此分开。在那种情况中，平行的通道5并不在第一热传递元件2和第二热传递元件7之间一直延伸。作为替代，附加歧管被布置在第一热传递元件2的上部部分以接收来自第一热传递元件2中的所有通道5的流体。类似地，第二附加歧管被布置在第二热传递元件7的下部部分以将流体输送至第二热传递元件7的所有通道5中。这些附加歧管能够通过一个或多个管道而彼此连接，用于将流体从第一热传递元件2 (蒸发器)输送至第二热传递元件7 (冷凝器)，并且第二歧管9能够经由一个或多个附加管道连接至第一歧管8，用于将流体从第二热传递元件7 (冷凝器)返回至第一热传递元件2 (蒸发器)。无论热虹吸器使用的是哪一个实施方式，都可为第一热传递元件2设置相变材料 11，相变材料11在设备的操作期间开始相变以吸收热从而冷却基板2和附接至该基板的一个或多个电力部件。这样的相变材料11可布置为靠着基板3的第二表面12，优选地布置在基板3的大致整个表面区域之上。在实践中，基板3的第二表面12在描绘的实施方式中设置有包含在管道6中的通道5以及在这些通道之间延伸的翅片10。然而，存在由第二表面12、通道5和翅片10界定的许多空的空间，并且优选地，尽可能多的这些空的空间被填充有相变材料。在这种方案中，相变材料得到有效地保护。热从基板3直接传导至包含通道 5和流体的管道6，并且另外，从基板3经由翅片10传导至该管道6。为了尽可能高效地工作，相变材料应当定位成比“主”冷却系统在热力学上更靠近热源。通过这样的方式，相变材料对于温度变化比主冷却系统更快地作出反应。相变材料(PCM)是这样一种物质其通过在某个恒定的温度——称为相变温度——下进行相变，能够在恒定温度下贮存和释放大量的能量。相变通常出现在融化和固化时，或者出现在当发生从固态到固态的相变的情况下材料晶体结构变化时。当材料从一种相变化为另一种相时，热被吸收或释放。起初，当相变材料吸收热时，相变材料11的温度上升。然而，当相变材料达到它进行相变的相变温度时，它在恒定的温度下吸收大量的热直到所有的材料转换为新的相。此后当材料的环境温度下降时，相变材料返回到它之前的物理状态，并释放它所贮存的潜热。在市场上可以获得任何需要的温度范围——至少从_114°C至1010°C——的大量相变材料。最常见的相变材料类型为固-液。然而，存在其他类型的相变材料并且一些材料呈现固-固的相变，在固-固相变中，晶体的结构在某个温度下改变。作为有用的PCM，材料理想地应当满足几个标准-当凝固和融化时释放和吸收大量的能量，-具有固定的并明确确定的相变温度，-在许多次凝固/融化循环中保持稳定和不改变，-是无危险性的，-是经济的，并且不应当对其他的材料造成腐蚀问题。在描绘的实施方式中，设备I优选地在直立位置中使用，由于该直立位置，具有固-固相变的相变材料11是优选的。如图2中所描绘的，这样的相变材料11能够被直接地插入到通道5和翅片10之间。合适的材料的示例有水合盐、脂肪酸、酯以及多种石蜡(例如十八烷)。图3示出了为图I和2的设备设置相变材料的替代性方案。在图3中，在将相变材料11布置到其在基板的第二表面12上的适当位置之前，使用容器13密封相变材料11。这给选择合适的相变材料提供了更大的自由。例如，能够使用固-液相变材料，因为该相变材料能够被密闭地密封。能够用于图3的实施方式的一种合适的材料为水合盐，例如能够由相变材料产品有限公司(Phase Change Material Product Limited)提供的 PluslCE X80。如果使用固-液材料，该“容器”可被实施为由基板3、管道6和盖组成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备（1，1’），包括：第一热传递元件（2），包括：基板（3），所述基板（3）具有用于接收电力部件（16）的第一表面（4）；以及通道（5），所述通道（5）用于将经由所述第一表面（4）接收的热负荷传递至所述通道（5）中的流体中，所述通道（5）中的至少一些从所述基板（3）的第二表面（12）突出，以及第二热传递元件（7），用于接收来自所述第一热传递元件（2）的流体并用于将来自所述流体的热负荷输送至周围，其特征在于，在所述基板（3）的所述第二表面（12）上、所述通道（5）中的至少两个之间布置有相变材料（11），在所述电力部件（16）的操作期间，所述相变材料（11）通过在相变温度下进行相变而吸收热。

【技术特征摘要】
...

【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，马蒂·考拉宁，马尔库·埃洛，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：