儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，包括：多個(gè)傳熱片、導(dǎo)熱填充物和石蠟；所述導(dǎo)熱填充物為蜂窩結(jié)構(gòu)；多個(gè)所述傳熱片組成密閉的容腔，所述容腔內(nèi)填充所述導(dǎo)熱填充物，所述導(dǎo)熱填充物與所述容腔的縫隙內(nèi)填充所述石蠟。本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，滿足了輕軌車輛散熱系統(tǒng)在密封狀態(tài)下高散熱性能的需要，同時(shí)還具有較小的體積，而且能夠迅速的吸收儲(chǔ)能裝置散發(fā)的熱量。
【專利說(shuō)明】?jī)?chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熱交換設(shè)備制造技術(shù)，尤其涉及一種儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，屬于軌道交通儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]城市輕軌車輛內(nèi)均設(shè)置有儲(chǔ)能裝置，以用于在未架設(shè)電網(wǎng)線路的區(qū)段正常行駛；儲(chǔ)能裝置一般采用蓄電池和/或超級(jí)電容，用于給輕軌車輛提供行駛動(dòng)力來(lái)源。但儲(chǔ)能裝置在充放電過(guò)程中發(fā)熱很大，如不及時(shí)散去熱量，將會(huì)影響輕軌車輛的正常工作。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)一般有兩種。第一種散熱系統(tǒng)為風(fēng)冷散熱系統(tǒng)；即，將儲(chǔ)能裝置固定于風(fēng)冷箱內(nèi)，通過(guò)自然風(fēng)或者風(fēng)扇冷卻散熱。由于風(fēng)冷必須要與外界空氣進(jìn)行熱交換，所以風(fēng)冷箱不可能采用防護(hù)等級(jí)較高的全密封結(jié)構(gòu)，也不能在冬夏季節(jié)的極端氣溫下使用；同時(shí)，為保證風(fēng)冷的散熱效果，儲(chǔ)能裝置每個(gè)散熱單元之間必然要留有較大的空隙，從而使整個(gè)散熱系統(tǒng)體積增大，占用了較多的車內(nèi)空間。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中另一種散熱系統(tǒng)是采用水冷散熱；S卩，電源箱內(nèi)固定有儲(chǔ)能裝置和水冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，水冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器用于給儲(chǔ)能裝置降溫；雖然水冷散熱系統(tǒng)可以使整個(gè)水冷散熱系統(tǒng)做到全密封，而且散熱效果較好，但由于水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制較為復(fù)雜，自身重量和耗電量大，會(huì)影響輕軌車輛的動(dòng)力性能。
[0005]總之，現(xiàn)有技術(shù)中的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，在滿足高效散熱的要求下，就難以達(dá)到高防護(hù)等級(jí)、不影響車輛動(dòng)力性能和較小的體積這三個(gè)條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)中輕軌車輛的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，在高防護(hù)等級(jí)、不影響車輛動(dòng)力性能和較小的體積的條件下，不能夠有效散熱的技術(shù)問(wèn)題；本發(fā)明提供一種儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，包括:多個(gè)傳熱片、導(dǎo)熱填充物和石蠟；所述導(dǎo)熱填充物為蜂窩結(jié)構(gòu)；
[0007]多個(gè)所述傳熱片組成密閉的容腔，所述容腔內(nèi)填充所述導(dǎo)熱填充物，所述導(dǎo)熱填充物與所述容腔的縫隙內(nèi)填充所述石蠟。
[0008]本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，由于采用石蠟的相變吸熱原理，從而使整個(gè)散熱系統(tǒng)可以設(shè)置在一個(gè)密閉的空間內(nèi)，滿足了高防護(hù)等級(jí)和散熱的需要；同時(shí)，石蠟和導(dǎo)熱填充物共同填充在傳熱片形成的密閉容腔內(nèi)，傳熱片可以使外部熱量通過(guò)導(dǎo)熱填充物迅速均勻的傳遞給石蠟，從而使容腔內(nèi)的所有石蠟同時(shí)參與相變吸熱，這樣儲(chǔ)能裝置散發(fā)的熱量就能通過(guò)石蠟的相變作用迅速吸收；另外，由于容腔內(nèi)的所有石蠟同時(shí)參與相變吸熱，故容腔的體積可以較小，從而使整個(gè)散熱系統(tǒng)的體積大大縮小。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，本實(shí)施例提供的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，包括:多個(gè)傳熱片1、導(dǎo)熱填充物2和石蠟3 ;導(dǎo)熱填充物2為蜂窩結(jié)構(gòu)，即導(dǎo)熱填充物2為多空隙且具有導(dǎo)熱作用的材料；多個(gè)傳熱片I組成密閉的容腔，該容腔內(nèi)填充導(dǎo)熱填充物2，導(dǎo)熱填充物2與容腔的縫隙內(nèi)填充石蠟3。具體的，在本實(shí)施例中，每個(gè)傳熱片I上可以開設(shè)凹槽或者凹陷，每個(gè)凹槽或凹陷的開口與相鄰傳熱片I上的凹槽或凹陷的開口相貼合，在相鄰兩個(gè)傳熱片互相壓緊的情況下，兩個(gè)傳熱片之間自然形成密閉的空腔。當(dāng)然上述只是本實(shí)施例的優(yōu)化方案，具體實(shí)施過(guò)程中，只要保證填充物和石蠟?zāi)軌虮徽w填裝在一個(gè)可導(dǎo)熱的密閉空腔內(nèi)，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，將多個(gè)傳熱片I依次焊接制成矩形板、圓管等其他任意形狀。
[0011]石蠟為一種固/液相變儲(chǔ)熱介質(zhì)，屬于常溫下的一種相變材料；石蠟從固相熔化為液相過(guò)程中，可以從環(huán)境吸收熱量；而當(dāng)其從液相凝結(jié)為固相過(guò)程中，又可以向環(huán)境釋放出熱量的特性，達(dá)到熱量的儲(chǔ)存和釋放目的。而且，石蠟具有合適的熔點(diǎn)，相變潛熱大，可靠的凝固特性，在相變期間的容積變化小，在其熔點(diǎn)附近的蒸汽壓低，在很大的溫度范圍內(nèi)其熱穩(wěn)定性好，與金屬接觸無(wú)腐蝕性，沒有過(guò)冷現(xiàn)象
[0012]本實(shí)施例中，由于采用石蠟的相變吸熱原理，從而使整個(gè)散熱系統(tǒng)不需要借助外界的熱交換設(shè)備，能夠使整個(gè)散熱系統(tǒng)設(shè)置在一個(gè)密閉的空間內(nèi)，從而滿足了輕軌車輛散熱系統(tǒng)高防護(hù)等級(jí)需要；同時(shí)，石蠟和導(dǎo)熱填充物共同填充在傳熱片形成的密閉容腔內(nèi)，傳熱片可以使外部熱量通過(guò)導(dǎo)熱填充物迅速均勻的傳遞給石蠟，從而使容腔內(nèi)的所有石蠟同時(shí)參與相變吸熱，這樣儲(chǔ)能裝置散發(fā)的熱量就能通過(guò)石蠟的相變作用迅速吸收；另外，由于容腔內(nèi)的所有石蠟同時(shí)參與相變吸熱，故容腔的體積可以較小，從而使整個(gè)散熱系統(tǒng)的體積大大縮小。本實(shí)施例提供的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，在工作過(guò)程中由于石蠟只發(fā)生物理狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，無(wú)運(yùn)動(dòng)件，所以運(yùn)行和維護(hù)成本低；而且，由于輕軌車輛的儲(chǔ)能裝置屬于短時(shí)、周期性工作的大功率設(shè)備，單位時(shí)間內(nèi)放熱量很大，本實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)能夠有效的解決儲(chǔ)能裝置的溫度控制問(wèn)題。
[0013]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，本實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)還可以包括:箱體和儲(chǔ)能裝置5 ;傳熱片I固定于箱體內(nèi)，傳熱片I上設(shè)置有用于固定儲(chǔ)能裝置5的固定板
4。一般情況下，為滿足高防護(hù)等級(jí)需要，箱體均為密閉箱體；但在不需要高防護(hù)等級(jí)的使用環(huán)境下，本實(shí)施例也可以與其他散熱方式共同工作。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例中的固定板4也是導(dǎo)熱材料制成，起到將儲(chǔ)能裝置5散發(fā)的熱量傳遞給傳熱片I的作用。固定板4也可以與傳熱片I 一體化制造，以增大傳熱面積。圖1中，儲(chǔ)能裝置5的其中一個(gè)側(cè)面與固定板4相接觸，實(shí)際應(yīng)用中，為提高傳熱效果，儲(chǔ)能裝置5所有表面均可以與固定板4和/或傳熱片I相接觸，以進(jìn)一步提高傳熱效率。實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)還可以采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)散熱模塊包括:多個(gè)傳熱片1、導(dǎo)熱填充物2和石蠟3 ;具體的結(jié)構(gòu)關(guān)系參見圖1，每個(gè)散熱模塊均勻排列在箱體內(nèi)，相鄰散熱模塊之間為電池倉(cāng)或者電容倉(cāng)，電池倉(cāng)或者電容倉(cāng)用于安裝儲(chǔ)能裝置5。
[0014]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，箱體內(nèi)還可以設(shè)置有強(qiáng)迫冷卻風(fēng)機(jī)，利用強(qiáng)迫風(fēng)冷增強(qiáng)箱體內(nèi)部空氣流動(dòng)以提高散熱效率。
[0015]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，本實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)還可以包括:空調(diào)蒸發(fā)器；空調(diào)蒸發(fā)器固定于箱體內(nèi)，并與傳熱片I相接觸。本實(shí)施例的空調(diào)蒸發(fā)器一般為車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)自帶的蒸發(fā)器，主要用于在輕軌車輛長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作后，為本實(shí)施例的散熱系統(tǒng)進(jìn)行降溫，以使本實(shí)施例的散熱系統(tǒng)獲得更長(zhǎng)的連續(xù)工作時(shí)間；由于使用車內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)自帶的蒸發(fā)器，從而使本發(fā)明的散熱系統(tǒng)不增加額外的重量，不影響整個(gè)車輛的動(dòng)力性能。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例中，空調(diào)蒸發(fā)器可以不與傳熱片I相接觸，而通過(guò)蒸發(fā)器上設(shè)置的風(fēng)機(jī)來(lái)使箱體的溫度降低，進(jìn)而起到加強(qiáng)箱體散熱效率和延長(zhǎng)工作時(shí)間的目的。額外的冷卻裝置(空調(diào)蒸發(fā)器或者風(fēng)機(jī)或自然風(fēng)等)一般只在車輛與接觸網(wǎng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行冷卻工作，而在儲(chǔ)能裝置為車輛提供動(dòng)力時(shí)，除非本實(shí)施例的散熱系統(tǒng)溫度過(guò)高影響運(yùn)行，否則都不采用儲(chǔ)能裝置為額外冷卻裝置供電。
[0016]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的，傳熱片I優(yōu)選采用折疊傳熱片或波紋傳熱片，以增大傳熱片I的表面積，同時(shí)還可以在石蠟相變時(shí)，緩解容腔體積的變化。同時(shí)，本實(shí)施例中的儲(chǔ)能裝置5，一般為電池和/或電容。 [0017]在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，更優(yōu)化的，導(dǎo)熱填充物2為泡沫金屬制成，泡沫金屬一般為泡沫銅或泡沫鋁，優(yōu)選采用泡沫銅，且泡沫金屬之間的空隙可以浸入石蠟3。同樣，石蠟3 —般為十四烷(C14H30)、十六烷(C16H34)、十八烷(C18H38)、二十烷(C20H42)、二十二烷(C22H46)、二十四烷(C24H5tl)和二十六烷(C26H54)中的任意一種或任意一種以上的組合。石蠟3優(yōu)選采用二十烷(C2tlH42)和二十二烷(C22H46)中任意一種或兩者的組合,最優(yōu)方案為兩者組合后的混合石蠟。
[0018]在本實(shí)施例中；若導(dǎo)熱填充物2采用泡沫銅；石蠟3采用十八烷，十八烷熔點(diǎn)是28.2°C(純度 99.9%±0.08)，熔化潛熱是 237kJ/kg，導(dǎo)熱系數(shù)在 28°C下為 0.150W/ (m*°C )；以散熱面積22m2(即傳熱片I的面積為22m2)計(jì)算，儲(chǔ)能裝置5在環(huán)境溫度45°C條件下工作時(shí)，本實(shí)施例儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)的散熱功率為lkW。石蠟采用二十烷(C2tlH42)和/或二十二烷(C22H46)時(shí)，散熱功率會(huì)更高。
[0019]假設(shè)環(huán)境溫度為38°C的情況下，十八烷與環(huán)境溫度溫差為10°C，本實(shí)施例儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)的散熱系數(shù)K=IOW/(m2 ? K) (BP,自然對(duì)流換熱系數(shù)約為IOW/(m2 ? K)，當(dāng)在箱體內(nèi)加裝強(qiáng)迫冷卻風(fēng)機(jī)后，強(qiáng)迫對(duì)流換熱系數(shù)約為IOOW/(m2 -K);本實(shí)施例儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)的散熱功率為Q=KXFX A t=10X22X10=2.2kW。本發(fā)明實(shí)施例的散熱系統(tǒng)比現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)冷散熱裝置的效率要高2倍左右。加裝強(qiáng)迫冷卻風(fēng)機(jī)后，則本發(fā)明實(shí)施例的冷卻效率較風(fēng)冷散熱裝置要高10倍以上。而且，在石蠟采用十八烷后，可供本發(fā)明實(shí)施例的散熱系統(tǒng)工作10小時(shí)以上，且石蠟不會(huì)發(fā)生全部相變。
[0020]采用本發(fā)明實(shí)施例的散熱系統(tǒng)，石蠟吸收熱量后的相變傳熱片I的溫度不會(huì)高于箱體內(nèi)部環(huán)境溫度，不影響儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)存。而且，本實(shí)施例的箱體無(wú)需冷卻風(fēng)道，且不再包含冷卻風(fēng)機(jī)及過(guò)濾網(wǎng)等部件，節(jié)省了箱體空間。
[0021]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，包括:多個(gè)傳熱片、導(dǎo)熱填充物和石蠟；所述導(dǎo)熱填充物為蜂窩結(jié)構(gòu)； 多個(gè)所述傳熱片組成密閉的容腔，所述容腔內(nèi)填充所述導(dǎo)熱填充物，所述導(dǎo)熱填充物與所述容腔的縫隙內(nèi)填充所述石蠟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:箱體和儲(chǔ)能裝置；所述傳熱片固定于所述箱體內(nèi)，所述傳熱片上設(shè)置有用于固定所述儲(chǔ)能裝置的固定板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述箱體內(nèi)設(shè)置有強(qiáng)迫冷卻風(fēng)機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括:空調(diào)蒸發(fā)器；所述空調(diào)蒸發(fā)器固定于所述箱體內(nèi)，并與所述傳熱片相接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述箱體為密閉箱體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)熱填充物為泡沫金屬。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述泡沫金屬為泡沫銅或泡沫招。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述石蠟為十四烷、十六烷、十八烷、二十烷、二十二烷、二十四烷和二十六烷中的任意一種或任意一種以上的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述傳熱片為折疊傳熱片或波紋傳熱片。
10.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一所述的儲(chǔ)能裝置散熱系統(tǒng)，其特征在于，所述儲(chǔ)能裝置為電池和/或電容。
【文檔編號(hào)】H01M10/625GK103687454SQ201310731860
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】孫幫成, 李明高, 李明, 韓璐, 石俊杰, 劉斌, 邵楠 申請(qǐng)人:唐山軌道客車有限責(zé)任公司