CN105911086B - 应用于ibgt模块安装区域的冷媒相变监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，包括从下到上叠装在一起的导热板、透明板和压板，导热板的上表面开有用于冷媒流经的冷媒密封流道，IBGT模块装在所述的冷媒密封流道所对应的导热板的下表面，冷媒密封流道的冷媒进口与冷媒出口均开设在导热板的侧面，压板上开有与冷媒密封流道相对应的镂空监测视口，冷媒密封流道的冷媒进口处及冷媒出口处均装有用于监测冷媒压力及温度的传感装置。本发明的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，利用冷媒吸收IBGT模块工作时产生的热量，在降低IBGT模块的工作温度的同时，使冷媒相变全程可视化，并对冷媒吸热前后的压力和温度进行有效监测。本发明还提供一种应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法。

Description

应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种冷媒相变监测装置，特别涉及一种应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，用于监测冷媒吸热发生相变的过程。本发明还涉及一种应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法。

背景技术

在制冷行业，对管路中冷媒相变过程的观察通常采用两种方法进行，一种是在管路直线段某处设置一个与管路串联的透明圆柱观察室，观察此处冷媒相变情况；一种是串联在管路直线段某处设置相变视液镜方式来观察冷媒在管路中此处相变情况。这两种观察特点都局限仅能观察设置点局部冷媒相变情状况，不能观察到冷媒在管路中相变的全过程，有局限性。

在现有技术中观测冷媒的相变过程大多是采用加热装置对冷媒流经的流道进行加热，并在流道中通入冷媒以吸收流道的吸量，从而观测冷媒在吸热过程的相变。如中国专利申请CN 105092632 A公开了一种低温流体相变流型观测装置及其微通道，通过观测窗在玻璃试验通道内观测到低温流体流动传热实验中流体气相发展的全部过程，捕捉到低温流体相变全部过程中的低温流体流型。上述专利申请只能对低温流体的相变过程进行可视化观测，但不能对低温流体吸热前后的压力和温度值进行监测。

发明内容

本发明提供的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，利用冷媒吸收IBGT模块工作时产生的热量，在降低IBGT模块的工作温度的同时，使冷媒相变全程可视化，并对冷媒吸热前后的压力和温度进行有效监测。本发明还提供一种应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法。

为达到上述目的本发明采用的技术方案是：应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，包括从下到上叠装在一起的导热板、透明板和压板，其特征在于所述的导热板的上表面开有用于冷媒流经的冷媒密封流道，IBGT模块装在所述的冷媒密封流道所对应

的导热板的下表面，冷媒密封流道的冷媒进口与冷媒出口均开设在导热板的侧面，所述的压板上开有与冷媒密封流道相对应的镂空监测视口，所述的冷媒密封流道的冷媒进口处及冷媒出口处均装有用于监测冷媒压力及温度的传感装置。

优选的，所述的冷媒密封流道包括蛇形流道、冷媒进口和冷媒出口，所述的冷媒进口和冷媒出口分别与蛇形流道联通，所述的冷媒进口和冷媒出口开设在导热板的同一侧面；所述的冷媒进口和冷媒出口均由螺纹孔和混合腔组成，所述的螺纹孔设置在导热板的侧面，所述的混合腔联通螺纹孔和蛇形流道，所述的混合腔的横截面积大于蛇形流道的横截面积。

优选的，所述的冷媒进口和冷媒出口上均装有螺纹三通管，所述的螺纹三通管的中部装入压力传感器，右端与螺纹孔连接，冷媒进口处的螺纹三通管的左端与冷媒系统管道连接。

优选的，在所述的导热板的侧面开有一对螺纹连接孔，一个螺纹连接孔与冷媒进口中的混合腔联通，另一个螺纹连接孔与冷媒出口中的混合腔联通，螺纹连接孔中装有通入至混合腔中的温度传感器。

优选的，所述的导热板的侧面开有通入蛇形流道中部的侧孔，侧孔中装有通入至蛇形流道中部的压力传感器。

优选的，所述的混合腔的内侧壁和蛇形流道的内侧壁上匀具有密封沟槽，密封胶条压装在密封沟槽中。

优选的，所述的镂空监测视口沿冷媒密封流道在压板上间隔分布，所述的镂空监测视口的上边缘为倒角边缘。

优选的，透明板为有机玻璃板，并且厚度为8mm~15mm，所述的导热板为铝合金材质，所述的混合腔的深度和宽度均大于蛇形流道的深度和宽度。

应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法，采用以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，其特征在于通过冷媒在冷媒密封流道的流通吸收IBGT模块工作时产生的热量，通过冷媒密封流道冷媒进口处的传感装置测出冷媒进入冷媒密封流道时的温度和压力，通过冷媒密封流道冷媒出口处的传感装置测出冷媒流出冷媒密封流道时的温度和压力，通过镂空监测视口对冷媒在冷媒密封流道中的相变过程进行可视化监测。

优选的，所述的导热板的侧面开有通入蛇形流道中部的侧孔，侧孔中装有通入至蛇形流道中部的压力传感器，通过通入至蛇形流道中部的压力传感器测出冷媒在蛇形流道中部的压力值。

本发明的有益效果是：

1、本发明的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，IBGT模块装在导热板的下表面，IBGT模块工作时，将热量传递到导热板上，导热板上表面的冷媒密封流道中流动的冷媒吸收热量，降低导热板温度，从而降低IBGT模块工作时的温度，冷媒在冷媒密封流道中发生相变，从压板上的镂空监测视口透过透明板可观测到冷媒相变全过程，使冷媒相变全过程可视化，在IBGT模块安装区域建立可监测冷媒相变全程的冷媒相变监测装置，对冷媒气液两相相变规律进行有效监测和对冷媒沿程流动的形态变化进行细致观测。

2、本发明的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，在冷媒进口处和冷媒出口处均装有用于监测冷媒压力及温度的传感装置，对冷媒吸热前后的温度和压力进行实时监测，为冷媒吸热前后的干度变化提供有效的实时监测数据。

3、本发明的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，利用IBGT模块作为冷媒的加热板，相对于现有技术中的冷媒相变过程监测装置，省去了加热装置，冷媒相变监测装置的结构更简单，在监测冷媒相变全过程的同时，吸收IBGT模块工作时产生的热量，提高IBGT模块的工作效率和使用寿命。

4、本发明的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法，在IBGT模块安装区域建立可监测冷媒相变全程的冷媒相变监测装置，使冷媒相变全过程可视化，对冷媒气液两相相变规律进行有效监测和对冷媒沿程流动的形态变化进行细致观测。通过冷媒进出口处的传感装置，对冷媒吸热前后的温度和压力进行实时监测，为冷媒吸热前后的干度变化提供有效的实时监测数据。

附图说明

图1为本发明的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为导热板的结构示意图。

图4为压板的结构示意图。

图5为图4的A-A向剖视图。

具体实施方式

下面结合附图1至5对本发明的实施例做详细说明。

如图所示，应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，包括从下到上叠装在一起的导热板1、透明板2和压板3，所述的导热板1的上表面开有用于冷媒流经的冷媒密封流道11，IBGT模块装在所述的冷媒密封流道11所对应的导热板1的下表面，冷媒密封流道11的冷媒进口与冷媒出口均开设在导热板1的侧面，所述的压板上开有与冷媒密封流道11相对应的镂空监测视口31，所述的冷媒密封流道11的冷媒进口处及冷媒出口处均装有用于监测冷媒压力及温度的传感装置。

如图1和图2所示，以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，导热板1、透明板2和压板3可以选择通过螺栓进行上下叠装固定，处于最低层的导热板1上设置定位销，并在透明板2和压板3的对应位置上设置销孔，以方便在叠装时快速对齐导垫板1、透明板2和压板3。IBGT模块装在所述的冷媒密封流道11所对应的导热板1的下表面，为了减少导热板1的传导热阻，使导热板1与IGBT模块接触更加紧密，导热板1下表面必须具有很高平面度和较低粗糙度。IBGT模块安装好后，将冷媒密封流道11的冷媒进口与冷媒系统管道连接，当IBGT模块工作后，IBGT模块温度升高，并将热量传递到导热板1上，使导热板1的温度升高，当导热板1的升温到需要吸热冷却的设定温度时，打开冷媒系统管道向冷媒密封流道11中输入冷媒，冷媒流经冷媒密封流道11从冷媒密封流道11的冷媒出口流出，冷媒吸收导热板1的热量，并在流经冷媒密封流道11时发生变相，透过压板3的镂空监测视口31可以观测到冷媒变相的全过程，可以采用目测或压板3上方架设高速摄影设备记录冷媒相变的全过程。在冷媒密封流道11的冷媒进口处及冷媒出口处安装压力及温度的传感装置，监测冷媒吸热前后的温度值和压力值，为冷媒吸热前后的干度变化提供有效的实时监测数据。

其中，所述的冷媒密封流道11包括蛇形流道11.1、冷媒进口11.2和冷媒出口11.3，所述的冷媒进口11.2和冷媒出口11.3分别与蛇形流道11.1联通，所述的冷媒进口11.2和冷媒出口11.3开设在导热板1的同一侧面；所述的冷媒进口11.2和冷媒出口11.3均由螺纹孔11.4和混合腔11.5组成，所述的螺纹孔11.4设置在导热板1的侧面，所述的混合腔11.5联通螺纹孔11.4和蛇形流道11.1，所述的混合腔11.5的横截面积大于蛇形流道11.1的横截面积。冷媒从冷媒系统管道流出后，先在混合腔11.5中进行混合，以减少冷媒的压力，降低冷媒的流动速度，然后从混合腔11.5中流经蛇形流道11.1，在蛇形流道11.1的流动过程中吸收导热板1的热量，发生相变，之后流入冷媒出口11.3流出。

其中，所述的冷媒进口11.2和冷媒出口11.3上均装有螺纹三通管11.6，所述的螺纹三通管11.6的中部装入压力传感器4，右端与螺纹孔11.4连接，冷媒进口11.2处的螺纹三通管11.6的左端与冷媒系统管道连接。利用三通管11.6一方面将冷媒输入或输出冷媒密封流道11，另一方面用于压力传感器4的安装。

其中，为了实时记录冷媒吸热前后的温度值，所述的导热板1的侧面开有一对螺纹连接孔11.7，一个螺纹连接孔11.7与冷媒进口11.2中的混合腔11.5联通，另一个螺纹连接孔11.7与冷媒出口11.3中的混合腔11.5联通，螺纹连接孔11.7中装有通入至混合腔11.5中的温度传感器5。需要说明的是，温度传感器5的安装后，螺纹连接孔11.7应为密封状态，以防止冷媒外流。

其中，所述的导热板1的侧面开有通入蛇形流道11.1中部的侧孔11.8，侧孔11.8中装有通入至蛇形流道11.1中部的压力传感器4。蛇形流道11.1中部的压力传感器4监测冷媒流经蛇形流道11.1中部时的压力值，与冷媒进口11.2处的压力传感器4监测的压力值进行比较，获得冷媒在相变过程中的压力变化情况。

其中，为了保证冷媒在流动过程中不发生外漏，保证冷媒密封流道11的密封效果，所述的混合腔11.5的内侧壁和蛇形流道11.1的内侧壁上匀具有密封沟槽，密封胶条6压装在密封沟槽中。

其中，所述的镂空监测视口31沿冷媒密封流道11在压板3上间隔分布，镂空监测视口31之间间隔的部分用于进一步压紧透明板2，保证透明板在受到蛇形流道11中的冷媒压力时，不发生变形，避免透明板2与导热板1之间产生间隙。为了增大镂空监测视口31的观测角度，将镂空监测视口31的上边缘设计成倒角边缘。如图5所示，镂空监测视口31上边缘的倒角为45度。

其中，透明板的厚度不厚不利用观测，太薄则容易发生变形，在实际运用中，透明板2选用有机玻璃板，并且厚度为8mm~15mm，所述的导热板1为铝合金材质，铝合金具有良好的导热性能，可保证IBGT模块工作时产生的热量被有效导入到导热板1上，所述的混合腔11.5的深度和宽度均大于蛇形流道11.1的深度和宽度，例如选用20mm厚的导热板1，则混合腔1.5的深度可达到10mm~17mm，宽度可达到10mm~20mm，而蛇形流道11.1的深度和宽度均为3mm~5mm。在实时运用中，混合腔11.5的尺寸必须保证冷媒在吸热前后被充分混合，以减小冷媒在蛇形流道11.1内的流动速度，使冷媒在蛇形流道11.1发生气液两相相变。

以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，IBGT模块装在导热板的下表面，IBGT模块工作时，将热量传递到导热板上，导热板上表面的冷媒密封流道中流动的冷媒吸收热量，降低导热板温度，从而降低IBGT模块工作时的温度，冷媒在冷媒密封流道中发生相变，从压板上的镂空监测视口透过透明板可观测到冷媒相变全过程，使冷媒相变全过程可视化，在IBGT模块安装区域建立可监测冷媒相变全程的冷媒相变监测装置，对冷媒气液两相相变规律进行有效监测和对冷媒沿程流动的形态变化进行细致观测。

以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，在冷媒进口处和冷媒出口处均装有用于监测冷媒压力及温度的传感装置，对冷媒吸热前后的温度和压力进行实时监测，为冷媒吸热前后的干度变化提供有效的实时监测数据。

以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，利用IBGT模块作为冷媒的加热板，相对于现有技术中的冷媒相变过程监测装置，省去了加热装置，冷媒相变监测装置的结构更简单，在监测冷媒相变全过程的同时，吸收IBGT模块工作时产生的热量，提高IBGT模块的工作效率和使用寿命。

应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法，采用以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，通过冷媒在冷媒密封流道11的流通吸收IBGT模块工作时产生的热量，通过冷媒密封流道11冷媒进口处的传感装置测出冷媒进入冷媒密封流道11时的温度和压力，通过冷媒密封流道11冷媒出口处的传感装置测出冷媒流出冷媒密封流道11时的温度和压力，通过镂空监测视口31对冷媒在冷媒密封流道11中的相变过程进行可视化监测。

所述的导热板1的侧面开有通入蛇形流道11.1中部的侧孔11.8，侧孔11.8中装有通入至蛇形流道11.1中部的压力传感器4，通过通入至蛇形流道11.1中部的压力传感器4测出冷媒在蛇形流道11.1中部的压力值。

在运用以上监测方法对BGT模块安装区域的冷媒相变进行监测时，可在压板3上方架设高速摄影设备记录冷媒相变的全过程。

以上所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法，在IBGT模块安装区域建立可监测冷媒相变全程的冷媒相变监测装置，使冷媒相变全过程可视化，对冷媒气液两相相变规律进行有效监测和对冷媒沿程流动的形态变化进行细致观测。通过冷媒进出口处的传感装置，对冷媒吸热前后的温度和压力进行实时监测，为冷媒吸热前后的干度变化提供有效的实时监测数据。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，包括从下到上叠装在一起的导热板（1）、透明板（2）和压板（3），其特征在于所述的导热板（1）的上表面开有用于冷媒流经的冷媒密封流道（11），IBGT模块装在所述的冷媒密封流道（11）所对应的导热板（1）的下表面，冷媒密封流道（11）的冷媒进口与冷媒出口均开设在导热板（1）的侧面，所述的压板上开有与冷媒密封流道（11）相对应的镂空监测视口（31），所述的冷媒密封流道（11）的冷媒进口处及冷媒出口处均装有用于监测冷媒压力及温度的传感装置；

所述的冷媒密封流道（11）包括蛇形流道（11.1）、冷媒进口（11.2）和冷媒出口（11.3），所述的冷媒进口（11.2）和冷媒出口（11.3）分别与蛇形流道（11.1）联通，所述的冷媒进口（11.2）和冷媒出口（11.3）开设在导热板（1）的同一侧面；所述的冷媒进口（11.2）和冷媒出口（11.3）均由螺纹孔（11.4）和混合腔（11.5）组成，所述的螺纹孔（11.4）设置在导热板（1）的侧面，所述的混合腔（11.5）联通螺纹孔（11.4）和蛇形流道（11.1），所述的混合腔（11.5）的横截面积大于蛇形流道（11.1）的横截面积；

所述的镂空监测视口（31）沿冷媒密封流道（11）在压板（3）上间隔分布，所述的镂空监测视口（31）的上边缘为倒角边缘；

所述的冷媒进口（11.2）和冷媒出口（11.3）上均装有螺纹三通管（11.6），所述的螺纹三通管（11.6）的中部装入压力传感器（4），右端与螺纹孔（11.4）连接，冷媒进口（11.2）处的螺纹三通管（11.6）的左端与冷媒系统管道连接；

在所述的导热板（1）的侧面开有一对螺纹连接孔（11.7），一个螺纹连接孔（11.7）与冷媒进口（11.2）中的混合腔（11.5）联通，另一个螺纹连接孔（11.7）与冷媒出口（11.3）中的混合腔（11.5）联通，螺纹连接孔（11.7）中装有通入至混合腔（11.5）中的温度传感器（5）；

透明板（2）为有机玻璃板，并且厚度为8mm~15mm，所述的导热板（1）为铝合金材质，所述的混合腔（11.5）的深度和宽度均大于蛇形流道（11.1）的深度和宽度。

2.根据权利要求1所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，其特征在于所述的导热板（1）的侧面开有通入蛇形流道（11.1）中部的侧孔（11.8），侧孔（11.8）中装有通入至蛇形流道（11.1）中部的压力传感器（4）。

3.根据权利要求1所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，其特征在于所述的混合腔（11.5）的内侧壁和蛇形流道（11.1）的内侧壁上匀具有密封沟槽，密封胶条（6）压装在密封沟槽中。

4.应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法，采用权利要求1所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测装置，其特征在于通过冷媒在冷媒密封流道（11）的流通吸收IBGT模块工作时产生的热量，通过冷媒密封流道（11）冷媒进口处的传感装置测出冷媒进入冷媒密封流道（11）时的温度和压力，通过冷媒密封流道（11）冷媒出口处的传感装置测出冷媒流出冷媒密封流道（11）时的温度和压力，通过镂空监测视口（31）对冷媒在冷媒密封流道（11）中的相变过程进行可视化监测。

5.根据权利要求4所述的应用于IBGT模块安装区域的冷媒相变监测方法，其特征在于所述的导热板（1）的侧面开有通入蛇形流道（11.1）中部的侧孔（11.8），侧孔（11.8）中装有通入至蛇形流道（11.1）中部的压力传感器（4），通过通入至蛇形流道（11.1）中部的压力传感器（4）测出冷媒在蛇形流道（11.1）中部的压力值。