DE112020001510T5

DE112020001510T5 - Wärmeübertragungsmedium und Wärmeübertragungssystem unter Verwendung davon

Info

Publication number: DE112020001510T5
Application number: DE112020001510.6T
Authority: DE
Inventors: Takuya Fuse; Kouji Inagaki; Kenji Nakamura; Teru Yamada; Kazumi Suzuki
Original assignee: Denso Corp; Tanikawa Yuka Kogyo Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Tanikawa Yuka Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2020-03-24
Publication date: 2021-12-23
Also published as: US20220010186A1; CN113748504A; WO2020196509A1

Abstract

Ein Wärmeübertragungsmedium wird für ein Wärmeübertragungssystem verwendet, das so konfiguriert ist, dass es die Kälte eines Kältemittels, das durch eine Kühlkreislaufvorrichtung (10) zirkuliert, an ein elektrisches Gerät (33, 34, 35) überträgt. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Wasser und einen niederen Alkohol, der zumindest einer aus Methanol oder Ethanol ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-058287 , die am 26. März 2019 eingereicht wurde, der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-058288 , die am 26. März 2019 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-058289 , die am 26. März 2019 eingereicht wurde, sowie der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-058290 , die am 26. März 2019 eingereicht wurde und deren Offenbarungen hier durch Bezugnahme aufgenommen werden.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Wärmeübertragungsmedium und ein Wärmeübertragungssystem, das so konfiguriert ist, dass es mit dem Wärmeübertragungsmedium Wärme überträgt.
Hintergrund
Die Patentliteratur 1 offenbart eine Vorrichtung, die ein Niedertemperatur-Kühlwasser durch Wärmeaustausch zwischen einem Kältemittel eines Kältekreislaufsystems und dem Niedertemperatur-Kühlwasser in einem Niedertemperatur-Kühlwasserkreislauf an einer Kältemaschine kühlt. In dieser Vorrichtung wird eine wässrige Lösung von Ethylenglykol oder ähnlichem als Niedertemperatur-Kühlwasser verwendet.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur: JP 2017-110898 A
Zusammenfassung
Da die wässrige Lösung von Ethylenglykol jedoch bei niedriger Temperatur eine hohe Viskosität aufweist, kann der Druckverlust im Niedertemperatur-Kühlwasserkreislauf ansteigen. Daher muss die Pumpleistung für das Zirkulieren des Niedertemperatur-Kühlwassers erhöht werden.
In Anbetracht der obigen Punkte ist es ein Ziel der vorliegenden Offenbarung, einen Anstieg der Viskosität eines Wärmeübertragungsmediums bei einer niedrigen Temperatur zu unterdrücken.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird das Wärmeübertragungsmedium gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung für ein Wärmeübertragungssystem verwendet, das die Kälte eines durch eine Kühlkreislaufvorrichtung zirkulierenden Kältemittels an ein elektrisches Gerät überträgt. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Wasser und einen niederen Alkohol, der zumindest einer aus Methanol oder Ethanol ist.
Wie oben beschrieben, kann durch die Verwendung des Wärmeübertragungsmediums, das Wasser und einen niederen Alkohol, der zumindest einer aus Methanol oder Ethanol ist, enthält, ein Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung unterdrückt werden.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Wärmeübertragungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Frontansicht, die einen zweiten Kühler gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen Temperatur und kinematischer Viskosität bei der ersten Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel zeigt.
4 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Druckverlust eines Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums und dem Wärmeübertragungskoeffizientenverhältnis im zweiten Kühler der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein erklärendes Diagramm, das den Temperaturzustand im Inneren des zweiten Kühlers zeigt.
6 ist ein erklärendes Diagramm, das die Gefrierpunkte und Siedepunkte eines Beispiels und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 einer zweiten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein erklärendes Diagramm, das die Gefrierpunkte und Siedepunkte einer Ausführungsform und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 einer dritten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Beziehung zwischen Temperatur und kinematischer Viskosität in einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel 1 einer vierten Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Diagramm, das die elektrische Leitfähigkeit in Ausführungsform 2 und Vergleichsbeispiel 2 der vierten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen zur Verwirklichung der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder Ausführungsform sind die Teile, die den in der vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen entsprechen, mit denselben Bezugsziffern bezeichnet, und überlappende Beschreibungen können weggelassen werden. Wenn in jeder Ausführungsform nur ein Teil einer Konfiguration beschrieben wird, können die anderen oben beschriebenen Ausführungsformen auch auf die anderen Teile der Konfiguration angewendet werden. Nicht nur eine Kombination von Teilen, die eindeutig angeben, dass die Kombination in jeder Ausführungsform möglich ist, sondern auch eine teilweise Kombination von Ausführungsformen, selbst wenn die Kombination nicht spezifisch angegeben ist, ist ebenfalls möglich, wenn es kein Problem bei der Kombination gibt.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das Wärmeübertragungssystem der vorliegenden Ausführungsform ist in einem Elektrofahrzeug montiert, das eine Antriebskraft für die Fortbewegung des Fahrzeugs von einem Elektromotor erhält. Alternativ kann das Wärmeübertragungssystem der vorliegenden Ausführungsform in ein Hybridfahrzeug eingebaut werden, das die Antriebskraft für die Fortbewegung des Fahrzeugs sowohl von einem Motor (d.h. einem Verbrennungsmotor) als auch von einem Elektromotor erhält. Das Wärmeübertragungssystem der vorliegenden Ausführungsform dient als Klimaanlage zum Einstellen der Temperatur in einem Fahrzeuginnenraum und dient auch als Temperatureinstellvorrichtung zum Einstellen der Temperatur einer im Fahrzeug eingebauten Batterie 33 oder dergleichen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das Wärmeübertragungssystem eine Kühlkreislaufvorrichtung 10, einen Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20, der ein Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmediumkreislauf ist, und einen Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30, der ein Wärmeübertragungsmediumkreislauf ist. Im Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 und im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 wird die Wärme durch das Wärmeübertragungsmedium übertragen. Das Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 hat eine niedrigere Temperatur als das Wärmeübertragungsmedium im Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20. Das Wärmeübertragungsmedium im Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 kann hiernach auch als Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium bezeichnet werden, und das Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 wird auch als Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium bezeichnet.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 ist eine Dampfkompressionskältemaschine und hat einen dem Kältemittelzirkulationsdurchgang 11, durch den ein Kältemittel zirkuliert. Die Kühlkreislaufvorrichtung 10 dient als Wärmepumpe, die Wärme vom Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Medienkreislauf 30 zum Kältemittel pumpt.
Gemäß der Kühlkreislaufvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform wird ein Kältemittel auf Freonbasis als Kältemittel verwendet, um einen unterkritischen Kältekreislauf zu bilden, in dem ein Hochdruck-Kältemittel einen kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Ein Kompressor 12, ein Kondensator 13, der ein Heizwärmetauscher ist, ein Expansionsventil 14 und ein Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15, der ein Kühlwärmetauscher ist, sind in dem Kältemittelzirkulationsdurchgang 11 angeordnet.
Der Kompressor 12 kann ein elektrischer Kompressor sein, der von der Batterie 33 mit Strom versorgt wird. Der Kompressor 12 ist so konfiguriert, dass er das Kältemittel ansaugt, verdichtet und abgibt. Der Kondensator 13 ist ein Hochdruck-Wärmetauscher, der ein Hochdruck-Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem vom Kompressor 12 abgegebenen Hochdruck-Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium im Hochtemperatur-Medienkreislauf 20 kondensiert. Im Kondensator 13 wird das Wärmeübertragungsmedium im Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 durch das Hochdruck-Kältemittel in der Kühlkreislaufvorrichtung 10 erwärmt.
Das Expansionsventil 14 dient als Dekompressor, der so konfiguriert ist, dass er das aus dem Kondensator 13 ausströmende Flüssigphasenkältemittel dekomprimiert und expandiert. Das Expansionsventil 14 ist ein thermisches Expansionsventil mit einem Temperatursensor und ist so konfiguriert, dass es ein Ventilelement unter Verwendung eines mechanischen Mechanismus, wie z. B. einer Membran, bewegt.
Der Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15 ist ein Niederdruck-Wärmetauscher, der das aus dem Expansionsventil 14 ausströmende Niederdruck-Kältemittel durch Wärmeaustausch zwischen dem Niederdruck-Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 verdampft. Das im Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15 verdampfte Kältemittel in Dampfphase wird in den Kompressor 12 gesaugt und dann verdichtet.
Der Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15 ist eine Kältemaschine, die das Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 mit dem Niederdruck-Kältemittel der Kühlkreislaufvorrichtung 10 kühlt. Im Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15 wird die Wärme des Wärmeübertragungsmediums im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 durch das Kältemittel der Kühlkreislaufvorrichtung 10 absorbiert.
Der Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 hat einen Hochtemperatur-Zirkulationsdurchgang 21, durch den das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium zirkuliert. Als das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann eine Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis (LLC) oder ähnliches verwendet werden. Das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium ist in Rohren eingeschlossen, die den Hochtemperatur-Zirkulationsdurchgang 21 bilden. Der Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 der vorliegenden Ausführungsform ist ein geschlossener Kreislauf ohne ein Druckregelventil, das sich öffnet, wenn der Druck des Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmediums einen bestimmten Wert überschreitet. Das heißt, der Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 dieser Ausführungsform ist geschlossen.
Im Hochtemperatur-Zirkulationsdurchgang 21 sind eine Hochtemperatur-Pumpe 22, ein Heizkern 23 und ein Kondensator 13 angeordnet.
Die Hochtemperatur-Pumpe 22 saugt das durch den Hochtemperatur-Zirkulationsdurchgang 21 zirkulierende Wärmeübertragungsmedium an und gibt es ab. Die Hochtemperatur-Pumpe 22 ist eine elektrische Pumpe. Die Hochtemperatur-Pumpe 22 stellt die Durchflussrate des durch den Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums ein.
Der Heizkern 23 ist ein Wärmetauscher zur Erwärmung von Luft. Der Heizkern 23 ist so konfiguriert, dass er die in den Fahrzeuginnenraum eingeblasene Luft durch Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeübertragungsmedium im Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 und der Luft erwärmt. Im Heizkern 23 wird die in den Fahrzeuginnenraum eingeblasene Luft durch das Wärmeübertragungsmedium erwärmt.
Die am Heizkern 23 erwärmte Luft wird in den Fahrzeuginnenraum geleitet, um den Fahrzeuginnenraum zu erwärmen. Das Erwärmen durch den Heizkern 23 wird hauptsächlich im Winter durchgeführt. Im Wärmeübertragungssystem der vorliegenden Ausführungsform wird die vom Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 absorbierte Wärme einer Außenluft durch die Kühlkreislaufvorrichtung 10 zum Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium im Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 hochgepumpt und zum Erwärmen des Fahrzeuginnenraums genutzt.
Der Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 hat einen Niedertemperatur-Zirkulationsdurchgang 31, durch den das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium zirkuliert. Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium ist in Rohren eingeschlossen, die den Niedertemperatur-Zirkulationsdurchgang 31 bilden. Der Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 der vorliegenden Ausführungsform ist ein geschlossener Kreislauf ohne Druckregelventil, das sich öffnet, wenn der Druck des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums einen bestimmten Wert überschreitet. Das heißt, der Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 dieser Ausführungsform ist geschlossen. Einzelheiten über das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium werden später beschrieben.
Im Niedertemperatur-Zirkulationsdurchgang 31 sind eine Niedertemperatur-Pumpe 32, der Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15, die Batterie 33, ein Wechselrichter 34, ein Motorgenerator 35 und ein externer Wärmetauscher 36 angeordnet. In dem in 1 dargestellten Beispiel sind die Batterie 33, der Wechselrichter 34, der Motorgenerator 35, der externe Wärmetauscher 36 und die Niedertemperatur-Pumpe 32 in dieser Reihenfolge in Strömungsrichtung des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums miteinander verbunden, aber die Verbindungsreihenfolge ist nicht unbedingt auf diese Reihenfolge beschränkt. Ferner sind in dem in 1 gezeigten Beispiel die Batterie 33, der Wechselrichter 34, der Motorgenerator 35, der externe Wärmetauscher 36 und die Niedertemperatur-Pumpe 32 in Reihe miteinander verbunden, aber eine oder mehrere dieser Vorrichtungen können auch parallel mit anderen Vorrichtungen verbunden sein.
Die Niedertemperatur-Pumpe 32 saugt das durch den Niedertemperatur-Zirkulationsdurchgang 31 zirkulierende Wärmeübertragungsmedium an und gibt es ab. Die Niedertemperatur-Pumpe 32 ist eine elektrische Pumpe. Die Niedertemperatur-Pumpe 32 stellt die Durchflussrate des durch den Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 zirkulierenden Wärmeübertragungsmediums ein.
Bei der Batterie 33 handelt es sich um eine wiederaufladbare/entladbare Sekundärbatterie und es kann z. B. eine Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden. Als Batterie 33 kann eine zusammengesetzte Batterie verwendet werden, die aus mehreren Batteriezellen besteht.
Die Batterie 33 kann mit Strom aus einer externen Stromquelle (d. h. einer kommerziellen Stromquelle) geladen werden, wenn das Fahrzeug steht. Die in der Batterie 33 gespeicherte Energie kann dem Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs zugeführt werden, kann aber auch verschiedenen Geräten, die im Fahrzeug montiert sind, wie z. B. verschiedenen elektrischen Bauteilen im Wärmeübertragungssystem, zugeführt werden.
Der Wechselrichter 34 wandelt die von der Batterie 33 gelieferte Gleichspannung in Wechselspannung um und gibt sie an den Motorgenerator 35 ab. Der Motorgenerator 35 ist so konfiguriert, dass er mit der vom Wechselrichter 34 abgegebenen elektrischen Leistung eine Antriebskraft erzeugt und beim Abbremsen des Fahrzeugs oder bei Bergabfahrten regenerative elektrische Energie erzeugt.
Der externe Wärmetauscher 36 tauscht Wärme zwischen dem Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 und der Außenluft aus. Dem externen Wärmetauscher 36 wird Außenluft von einem Außengebläse (nicht dargestellt) zugeführt.
Die Batterie 33, der Wechselrichter 34 und der Motorgenerator 35 sind elektrische Geräte, die mit Strom arbeiten und während des Betriebs Wärme erzeugen. Die Batterie 33, der Wechselrichter 34 und der Motorgenerator 35 sind Kühlzieleinrichtungen, die durch das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gekühlt werden.
Der Niedertemperatur-Zirkulationsdurchgang 31 der vorliegenden Ausführungsform ist mit Kühlern 37 bis 39 versehen, die entsprechend den elektrischen Geräte 33 bis 35 dienen. Der erste Kühler 37 dient der Batterie 33, der zweite Kühler 38 dient dem Wechselrichter 34 und der dritte Kühler 39 dient dem Motorgenerator 35.
Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium zirkuliert durch die Kühler 37 bis 39. Die elektrischen Geräte 33 bis 35 werden durch das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gekühlt, das durch die Kühler 37 bis 39 strömt.
Im ersten Kühler 37 und im zweiten Kühler 38 werden die Batterie 33 bzw. der Wechselrichter 34 direkt durch das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gekühlt, ohne dass ein anderes Wärmeübertragungsmedium verwendet wird. Der dritte Kühler 39 ist ein Ölkühler, der ein durch einen Ölkreislauf 40 zirkulierendes Öl durch das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kühlt. Das Öl strömt innerhalb des Motorgenerators 35, um den Motorgenerator 35 zu schmieren und zu kühlen.
In den Kühlern 37 bis 39 wird Wärme von der Batterie 33, dem Wechselrichter 34 und dem Motorgenerator 35, die Kühlzielvorrichtungen sind, an das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium übertragen. Im externen Wärmetauscher 36 wird Wärme von der Außenluft an das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium übertragen. Das heißt, die Batterie 33, der Wechselrichter 34, der Motorgenerator 35 und der externe Wärmetauscher 36 sind wärmeabsorbierende Vorrichtungen, die Wärme an das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium abgeben.
Im Folgenden wird eine spezielle Konfiguration des zweiten Kühlers 38 beschrieben. Wie in 2 dargestellt, ist der zweite Kühler 38 der vorliegenden Ausführungsform ein gestapelter Wärmetauscher, der beide Seiten mehrerer elektronischer Bauteile 340 kühlt, die den Wechselrichter 34 bilden.
Jedes der elektronischen Bauteile 340 der vorliegenden Ausführungsform hat eine doppelseitige Wärmeableitungsstruktur, bei der die Wärme von beiden Seiten der elektronischen Bauteile 340 abgeführt wird. Als elektronische Bauteile 340 kann ein Halbleitermodul mit einem Halbleiterelement wie einem IGBT und einer Diode verwendet werden.
Der zweite Kühler 38 umfasst Durchgangsrohre 381 und Verbindungsabschnitte 382. Jedes der Durchgangsrohre 381 hat eine flache Form und bildet einen Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediumdurchgang, durch den das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 strömt. Die Durchgangsrohre 381 sind so aufeinander gestapelt, dass die elektronischen Bauteile 340 von den Durchgangsrohren 381 umschlossen sein können.
Die Verbindungsabschnitte 382 stellen eine Fluidverbindung zwischen den mehreren Durchgangsrohren 381 her. Die Verbindungsabschnitte 382 sind mit beiden Enden der Durchgangsrohre 381 in einer Längsrichtung der Durchgangsrohre 381 verbunden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist jedes der Durchgangsrohre 381 zwei ebene Flächen auf, und für jede der beiden ebenen Flächen sind zwei elektronische Bauteile 340 vorgesehen. Die beiden elektronischen Bauteile 340, die auf der ebenen Fläche des Durchgangsrohrs 381 bereitgestellt sind, sind in Strömungsrichtung des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums in Reihe angeordnet.
Hier werden unter den mehreren Durchgangsrohren 381 die Durchgangsrohre 381, die an den äußersten Seiten der Durchgangsrohre 381 in Stapelrichtung angeordnet sind, als äußere Durchgangsrohre 3810 bezeichnet. Eines der beiden äußeren Durchgangsrohre 3810 des zweiten Kühlers 38 definiert einen Einlass 383 und einen Auslass 384 in beiden Enden des einen der beiden äußeren Durchgangsrohre 3810 in Längsrichtung.
Der Einlass 383 ist ein Einführungsabschnitt, der das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in den zweiten Kühler 38 einführt. Der Auslass 384 ist ein Abführabschnitt, der das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium aus dem zweiten Kühler 38 abführt. Der Einlass 383 und der Auslass 384 sind mit einem der beiden äußeren Durchgangsrohre 3810 durch Löten verbunden. Die Durchgangsrohre 381, die Verbindungsabschnitte 382, der Einlass 383 und der Auslass 384 der vorliegenden Ausführungsform sind jeweils aus Aluminium gefertigt.
Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium wird durch den Einlass 383 in einen der Verbindungsabschnitte 382 eingeführt und strömt durch jedes der Durchgangsrohre 381 von einem Ende in Längsrichtung der Durchgangsrohre 381 zum anderen Ende. Anschließend strömt das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in den anderen der Verbindungsabschnitte 382 und wird durch den Auslass 384 abgeführt. Während das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium durch die Durchgangsrohre 381 strömt, findet auf diese Weise ein Wärmeaustausch zwischen dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium und den elektronischen Bauteilen 340 statt, so dass die elektronischen Bauteile 340 gekühlt werden.
Als nächstes wird das Niedertemperatur- Wärmeübertragungsmedium beschrieben. Es ist bevorzugt, dass das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur und eine hohe Kühlleistung aufweisen.
In dieser Ausführungsform wird eine wässrige Methanollösung, die Methanol und Wasser enthält, als Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Menge des Wassers im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gleich oder größer als die Menge des Methanols. Das heißt, der Anteil des Wassers in der wässrigen Methanollösung beträgt 50% oder mehr.
Insbesondere wird ein Gewichtsverhältnis von Methanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium eingestellt, so dass Methanol: Wasser = 35:65 bis 50:50. Das heißt, das Gewichtsverhältnis von Methanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium liegt im Bereich von 35:65 oder mehr und 50:50 oder weniger.
3 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur und der kinematischen Viskosität in einer wässrigen Methanollösung (Methanol: Wasser = 35:65 bis 50:50) als eine Ausführungsform und einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis (LLC) als ein Vergleichsbeispiel.
Wie die durchgezogene Linie in 3 zeigt, hat die wässrige Methanollösung als die Ausführungsform eine kinematische Viskosität von 10,0 mm²/s bei -20°C und eine kinematische Viskosität von 24,2 mm²/s bei -35°C. Wie die gestrichelte Linie in 3 zeigt, hat die Ethylenglykol-Frostschutzlösung als das Vergleichsbeispiel eine kinematische Viskosität von 29,6 mm²/s bei -20°C und eine kinematische Viskosität von 89,5 mm²/s bei -35°C. Wie oben beschrieben, kann die wässrige Methanollösung eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur sicherstellen.
4 zeigt die Beziehung zwischen dem Druckverlust und dem Wärmeübertragungskoeffizientenverhältnis des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums im zweiten Kühler 38, wenn die Temperatur des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums 25°C beträgt. Das auf der vertikalen Achse von 4 dargestellte Wärmeübergangskoeffizientverhältnis wird im Vergleich zu einem Wärmeübergangskoeffizienten der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis ausgedrückt. Der Wärmeübergangskoeffizient, wenn die Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis als Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet wird und wenn der Druckverlust des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums im zweiten Kühler 38 35 kPa beträgt, wird auf 1,0 gesetzt.
In 4 ist die Beziehung zwischen dem Druckverlust und dem Wärmeübergangskoeffizientenverhältnis bei Verwendung der wässrigen Methanollösung der Ausführungsform als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium durch die durchgezogene Linie dargestellt. Ferner ist in 4 die Beziehung zwischen dem Druckverlust und dem Wärmeübergangskoeffizientenverhältnis durch die gestrichelte Linie dargestellt, wenn die Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis des Vergleichsbeispiels als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet wird.
Wie in 4 gezeigt, kann unter der Bedingung, dass die Temperatur des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums 25°C beträgt, der Druckverlust bei gleicher Leistung (d. h. gleichem Wärmeübergangskoeffizientenverhältnis) um 50% reduziert werden, wenn die wässrige Methanollösung als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet wird, verglichen mit der Verwendung des Frostschutzmittels auf Ethylenglykolbasis als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium.
Wie in 3 dargestellt, beträgt die kinematische Viskosität der wässrigen Methanollösung bei 25°C etwa die Hälfte der kinematischen Viskosität der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis. Andererseits beträgt die kinematische Viskosität der wässrigen Methanollösung bei -35°C etwa ein Viertel der kinematischen Viskosität der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis.
Daher kann der Druckverlust unter der Bedingung von -35°C um mehr als 50% deutlich reduziert werden, wenn die wässrige Methanollösung als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet wird, verglichen mit der Verwendung der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium. Wie oben beschrieben, kann bei Verwendung der wässrigen Methanollösung als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der Druckverlust bei einer niedrigen Temperatur auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
Wie in 4 gezeigt, kann das Wärmeübergangskoeffizientenverhältnis unter der Bedingung, dass die Temperatur des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums 25°C beträgt, bei gleichem Druckverlust um 20% erhöht werden, wenn die wässrige Methanollösung als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet wird, verglichen mit der Verwendung der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium. Wie oben beschrieben, kann bei Verwendung der wässrigen Methanollösung als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der Wärmeübergangskoeffizient des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums verbessert werden und die Kühlleistung der Kühler 37 bis 39 kann verbessert werden.
Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der vorliegenden Ausführungsform enthält neben Wasser und Methanol auch ein Rostschutzmittel. Das Rostschutzmittel dient zur Verhinderung von Korrosion der Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt. Die Konzentration des Rostschutzmittels im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann geeignet eingestellt werden und kann mehrere Prozent betragen.
Beispiele für Rostschutzmittel beinhalten aliphatische Monocarbonsäuren, aromatische Monocarbonsäuren, aromatische Dicarbonsäuren oder deren Salze, Borate, Silikate, Kieselsäuren, Phosphate, Phosphorsäure, Nitrite und Nitrate, Molybdat, Triazol und Thiazol.
Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform eine wässrige Methanollösung, die Methanol und Wasser enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung im Vergleich zu einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis zu unterdrücken. Daher kann auch in einer Niedertemperaturumgebung ein Anstieg des Druckverlusts im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 unterdrückt und ein Leistungsanstieg der Niedertemperatur-Pumpe 32 unterdrückt werden.
Außerdem kann der externe Wärmetauscher 36 durch Verengung der Durchgänge für das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium leicht verkleinert werden, und der Freiheitsgrad bei der Konstruktion kann verbessert werden. Da die Durchflussrate des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums, der den externen Wärmetauscher 36 durchströmt, erhöht wird, kann außerdem die Frostbildung am externen Wärmetauscher 36 unterdrückt werden.
Da der Anstieg der Viskosität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums bei niedrigen Temperaturen unterdrückt werden kann, kann die Durchflussrate des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums im Vergleich zu einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis erhöht werden. Dadurch kann die Durchflussrate des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums erhöht und die Wärmeübertragungseffizienz des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums kann weiter verbessert werden. Durch die Verbesserung des Wärmeübergangskoeffizienten des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums ist es außerdem möglich, den Wärmeübergangskoeffizienten des gesamten Systems einschließlich des externen Wärmetauschers 36 zu verbessern.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Wassermenge gleich oder größer als die Methanolmenge. Die wässrige Methanollösung kann einen höheren Wasseranteil beibehalten und hat gleichzeitig einen niedrigeren Gefrierpunkt, verglichen mit einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis. Daher kann durch die Erhöhung des Anteils an Wasser, das eine große Wärmekapazität in der wässrigen Methanollösung hat, die Wärmekapazität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums erhöht und die Wärmeleitfähigkeit weiter gesteigert werden.
Durch die Erhöhung des Wasseranteils in der wässrigen Methanollösung kann die Viskosität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums weiter gesenkt werden. Durch die Erhöhung des Wasseranteils in der wässrigen Methanollösung können außerdem die Kosten für das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gesenkt werden.
Im Übrigen, wenn die Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, aus Aluminium gemacht sind, besteht die Möglichkeit, dass das im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Methanol mit dem Aluminium, das die Rohre konstituiert, chemisch reagiert und Aluminiumalkoxid erzeugt. Infolgedessen kann die im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Methanolmenge reduziert werden, und die Wirkung der Unterdrückung des Viskositätsanstiegs in einer Niedertemperaturumgebung kann verringert werden. Das heißt, der Gefrierpunkt kann sich erhöhen.
Andererseits ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform, die im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Wassermenge gleich oder größer als die Methanolmenge, und der Anteil des im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltenen Wassers ist hoch, so dass die Bildung von Aluminiumalkoxid unterdrückt werden kann. So kann auch bei Rohren aus Aluminium, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, der Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung zuverlässig unterdrückt werden. Das heißt, der Anstieg des Gefrierpunktes kann begrenzt werden.
Ferner kann durch Einstellen des Gewichtsverhältnisses von Methanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium auf einen Wert zwischen 35:65 und 50:50 der Gefrierpunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums auf -35°C oder niedriger eingestellt werden. Daher ist es möglich, das Gefrieren des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen, z. B. im Winter, zu verhindern.
Durch die Zugabe des Rostschutzmittels in das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann ferner die Korrosion der Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, unterdrückt werden. Dadurch kann die Haltbarkeit des Wärmeübertragungssystems verbessert werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bevorzugt hat ein Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der zweiten Ausführungsform eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur und einen hohen Siedepunkt.
In dieser Ausführungsform wird eine wässrige Methanollösung, die Methanol, Wasser und ein Siedepunktserhöhungsmittel enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt der Anteil des Siedepunktserhöhungsmittels in der wässrigen Methanollösung weniger als 50%.
Als das Siedepunktserhöhungsmittel kann eine Substanz verwendet werden, die sowohl in Wasser als auch in Methanol löslich ist und einen höheren Siedepunkt als eine Mischung aus Wasser und Methanol hat. Insbesondere kann zumindest ein Alkohol, ein Amin, ein Ether oder eine Carbonsäure als Siedepunktserhöhungsmittel verwendet werden.
Als Alkohol kann zumindest ein Alkohol mit einer Hydroxylgruppe und drei oder mehr Kohlenstoffatomen oder ein Alkohol mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen und zwei oder mehr Kohlenstoffatomen verwendet werden. Als der Alkohol mit zwei oder mehr Hydroxylgruppen und zwei oder mehr Kohlenstoffatomen kann z. B. zumindest eines aus Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol oder Tetraethylenglykol verwendet werden.
Als Amin kann zumindest eines aus Formamid und Methylamin verwendet werden. Als Ether kann zumindest eines aus Dimethylether, Ethylmethylether, Diethylether und Glykolether verwendet werden. Als Carbonsäure kann zumindest eines aus Ameisensäure und Essigsäure verwendet werden.
Wie in 5 dargestellt, wird die in den elektronischen Bauteilen 340 des Wechselrichters 34 erzeugte Wärme über die Innenwandflächen 381a der Durchgangsrohre 381 auf das durch die Durchgangsrohre 381 strömende Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium übertragen. Dadurch steigt die Temperatur des durch die Durchgangsrohre 381 strömenden Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums an.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur eines Abschnitts des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediumdurchgangs in den Durchgangsrohren 381, der der Innenwandfläche 381a zugewandt ist, höher als die Temperatur der anderen Abschnitte. Das heißt, die Temperatur des Abschnitts, der den Innenwandflächen 381a zugewandt ist, ist die höchste unter den Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediumdurchgängen in den Durchgangsrohren 381. Daher ist die Temperatur der Innenwandflächen 381a der Durchgangsrohre 381 im Wesentlichen die maximale Temperatur des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums. Indem der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums so erhöht wird, dass er die Temperatur der Innenwandflächen 381a der Durchgangsrohre 381 übersteigt, kann daher verhindert werden, dass das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in den Durchgangsrohren 381 siedet.
Insbesondere in einer Hochtemperaturumgebung, wie z. B. im Sommer, steigt die Temperatur des Wechselrichters 34 tendenziell an, und die Temperatur der Innenwandflächen 381a der Durchgangsrohre 381 im zweiten Kühler 38 nimmt zu. Daher ist es bevorzugt, dass der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums gleich oder höher ist als die Temperatur der Innenwandflächen 381a der Durchgangsrohre 381 (z. B. etwa 90°C in dieser Ausführungsform) im Sommer. Ferner sollte der Gefrierpunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums bevorzugt gleich oder niedriger als -35°C sein, um zu verhindern, dass das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen, z. B. im Winter, gefriert.
Wie in 6 dargestellt, hat wasserfreies Methanol als Vergleichsbeispiel 1 einen Gefrierpunkt von -95°C und einen Siedepunkt von 65°C. Eine wässrige Methanollösung als Vergleichsbeispiel 2, die Methanol und Wasser (Methanol: Wasser = 35:65) enthält, hat einen Gefrierpunkt von -35°C und einen Siedepunkt von 82°C.
Andererseits hat eine wässrige Methanollösung, die Methanol, Wasser und ein Siedepunktserhöhungsmittel (Methanol: Wasser:

Siedepunktserhöhungsmittel = 10:50:40) enthält, einen Gefrierpunkt von -35°C und einen Siedepunkt von 100°C. Wie oben beschrieben, kann die wässrige Methanollösung, die Methanol, Wasser und das Siedepunktserhöhungsmittel enthält, einen hohen Siedepunkt und einen niedrigen Gefrierpunkt gewährleisten. Wenn dann die wässrige Methanollösung der Ausführungsform, die Methanol, Wasser und das Siedepunktserhöhungsmittel enthält, in den Niedertemperatur-Medienkreislauf 30 bei hohem Druck eingeschlossen wird, kann der Siedepunkt der wässrigen Methanollösung weiter erhöht werden.

Die Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis (Ethylenglykol: Wasser = 50: 50) als Vergleichsbeispiel 3 hat einen Gefrierpunkt von -35°C und einen Siedepunkt von 107°C. Da die kinematische Viskosität der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis bei -35°C jedoch höher ist als die der wässrigen Methanollösung, ist es nicht möglich, eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur sicherzustellen.
Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der vorliegenden Ausführungsform enthält neben Wasser, Methanol und dem Siedepunkterhöhungsmittel ein Rostschutzmittel. Die Konzentration des Rostschutzmittels im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann geeignet eingestellt werden und kann mehrere Prozent betragen. Als Rostschutzmittel kann derselbe wie in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform eine wässrige Methanollösung, die Methanol, Wasser und ein Siedepunktserhöhungsmittel enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. Dadurch ist es möglich, den Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung im Vergleich zu einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis zu unterdrücken. Daher ist es möglich, die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Außerdem kann durch Zugabe des Siedepunktserhöhungsmittels in das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums erhöht werden. Dementsprechend ist es möglich, das Sieden des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums im Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 zu verhindern, selbst wenn das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium durch eine Wärmelast erhitzt wird. Daher ist es möglich, das Auftreten von Austrocknung zu unterdrücken, was ein Zustand ist, in dem das flüssige Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in einem Teil des Niedertemperatur-Mediumkreislaufs 30 nicht vorhanden ist. Infolgedessen kann im Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15 der Wärmeaustausch zwischen dem Niederdruck-Kältemittel und dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium stabil durchgeführt werden.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 ein geschlossener Typ. Dementsprechend kann das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium mit hohem Druck eingeschlossen werden, so dass der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums weiter erhöht werden kann.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform das Rostschutzmittel dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium zugesetzt. Da die Korrosion der Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, dadurch unterdrückt werden kann, kann die Haltbarkeit des Wärmeübertragungssystems verbessert werden. Außerdem kann der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums durch den Siedepunktserhöhungseffekt erhöht werden.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bevorzugt hat das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der dritten Ausführungsform eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur und einen hohen Siedepunkt.
In dieser Ausführungsform wird eine wässrige Ethanollösung, die Ethanol und Wasser enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Menge des Wassers im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gleich oder größer als die Menge des Ethanols. Das heißt, der Anteil des Wassers in der wässrigen Ethanollösung beträgt 50% oder mehr.
Insbesondere wird das Gewichtsverhältnis von Ethanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium auf einen Wert innerhalb des Bereichs Ethanol: Wasser = 35:65 bis 50:50 eingestellt. Das heißt, das Gewichtsverhältnis von Ethanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium liegt im Bereich von 35:65 oder mehr und 50:50 oder weniger. Ferner ist es bevorzugt, dass das Gewichtsverhältnis von Ethanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium Ethanol:Wasser = 43:57 bis 50:50 beträgt.
Wie in 7 dargestellt, hat wasserfreies Methanol als Vergleichsbeispiel 1 einen Gefrierpunkt von -95°C und einen Siedepunkt von 65°C. Eine wässrige Methanollösung als Vergleichsbeispiel 2, die Methanol und Wasser (Methanol: Wasser = 35:65) enthält, hat einen Gefrierpunkt von -35°C und einen Siedepunkt von 82°C.
Die wässrige Ethanollösung als eine Ausführungsform, die Ethanol und Wasser (Ethanol: Wasser = 45:55) enthält, hat dagegen einen Gefrierpunkt von -35°C und einen Siedepunkt von 82°C. Wie oben beschrieben, kann die wässrige Ethanollösung einen hohen Siedepunkt sichern, der dem des Vergleichsbeispiels 2 entspricht, und einen niedrigen Gefrierpunkt.
Da Ethanol als Mittel zur Senkung des Gefrierpunkts verwendet wird, ist zusätzlich die Sicherheit höher als beim Vergleichsbeispiel 2. Daher kann im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 2 die Handhabung des Kühlwassers beim Transport und Auffüllen des Kühlwassers einfacher sein. Darüber hinaus kann der Siedepunkt der wässrigen Ethanollösung weiter erhöht werden, wenn die wässrige Ethanollösung bei hohem Druck in den Niedertemperatur-Medienkreislauf 30 eingeschlossen wird.
Die Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis (Ethylenglykol: Wasser = 50: 50) als Vergleichsbeispiel 3 hat einen Gefrierpunkt von -35°C und einen Siedepunkt von 107°C. Da die kinematische Viskosität der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis bei -35°C jedoch höher ist als die der wässrigen Ethanollösung, ist es nicht möglich, eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur sicherzustellen.
Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der vorliegenden Ausführungsform enthält neben Wasser und Ethanol auch ein Rostschutzmittel. Die Konzentration des Rostschutzmittels im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann geeignet eingestellt werden und kann mehrere Prozent betragen. Als Rostschutzmittel kann derselbe wie in der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform eine wässrige Ethanollösung, die Ethanol und Wasser enthält, als Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung im Vergleich zu einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis zu unterdrücken. Daher ist es möglich, die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen.
Außerdem kann durch die Verwendung einer wässrigen Ethanollösung als Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums erhöht werden. Insbesondere kann der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums im Sommer gleich oder höher sein als die Temperatur der Innenwandflächen 381a der Durchgangsrohre 381.
Selbst wenn das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium durch die Wärmelast erwärmt wird, wird das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium demgemäß daran gehindert, im Niedertemperatur-Medienkreislauf 30 (insbesondere in den Durchgangsleitungen 381 des zweiten Kühlers 38) zu sieden. Daher ist es möglich, das Auftreten von Austrocknung zu unterdrücken, was ein Zustand ist, in dem das flüssige Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in einem Teil des Niedertemperatur-Mediumkreislaufs 30 nicht vorhanden ist. Infolgedessen kann im Wärmeübertragungsmediumverdampfer 15 der Wärmeaustausch zwischen dem Niederdruck-Kältemittel und dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium stabil durchgeführt werden.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform die im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Wassermenge gleich oder größer als die Ethanolmenge. Die wässrige Ethanollösung kann im Vergleich zu einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis einen höheren Wasseranteil bei einem niedrigen Gefrierpunkt beibehalten. Durch die Erhöhung des Anteils an Wasser mit einer großen Wärmekapazität in der wässrigen Ethanollösung kann daher die Wärmekapazität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums erhöht und die Wärmeleitfähigkeit weiter gesteigert werden.
Durch die Erhöhung des Wasseranteils in der wässrigen Ethanollösung kann die Viskosität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums weiter gesenkt werden. Durch die Erhöhung des Wasseranteils in der wässrigen Ethanollösung können außerdem die Kosten für das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gesenkt werden.
Im Übrigen, wenn die Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, aus Aluminium gemacht sind, besteht die Möglichkeit, dass das im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Ethanol mit dem Aluminium, das die Rohre konstituiert, chemisch reagiert und Aluminiumalkoxid erzeugt. Infolgedessen kann die Menge an Ethanol, die im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthalten ist, reduziert werden, und die Wirkung der Unterdrückung des Anstiegs der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung kann verringert werden. Das heißt, der Gefrierpunkt kann sich erhöhen.
Andererseits ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform, die im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Wassermenge gleich oder größer als die Ethanolmenge und der im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Wasseranteil ist hoch, wodurch die Bildung von Aluminiumalkoxid unterdrückt werden kann. So kann auch bei Rohren aus Aluminium, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, der Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung zuverlässig unterdrückt werden. Das heißt, der Anstieg des Gefrierpunktes kann begrenzt werden.
Außerdem kann durch Einstellen des Gewichtsverhältnisses von Ethanol zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 43:57 bis 50:50 der Gefrierpunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums auf -35°C eingestellt werden. Daher ist es möglich, das Gefrieren des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen, wie z. B. im Winter, zu verhindern.
Außerdem wird in der vorliegenden Ausführungsform das Rostschutzmittel dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium zugesetzt. Dadurch kann die Korrosion der Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, unterdrückt und die Haltbarkeit des Wärmeübertragungssystems verbessert werden. Außerdem kann der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums durch den Siedepunktserhöhungseffekt erhöht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 ein geschlossener Typ. Dementsprechend kann das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium mit hohem Druck eingeschlossen werden, so dass der Siedepunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums weiter erhöht werden kann.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Bevorzugt hat ein Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der vierten Ausführungsform eine niedrige Viskosität bei niedriger Temperatur und eine niedrige Leitfähigkeit.
Das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium der vorliegenden Ausführungsform enthält einen niederen Alkohol, welcher zumindest eines aus Methanol und Ethanol ist, Wasser und ein nicht-ionisches Rostschutzmittel. Im Folgenden wird in der vorliegenden Beschreibung zumindest eines von Methanol und Ethanol auch als niederer Alkohol bezeichnet.
Hierbei hat Methanol einen Schmelzpunkt von -97°C und einen Siedepunkt von 64,5°C. Ethanol hat einen Schmelzpunkt von -114°C und einen Siedepunkt von 78,3°C. Als niederer Alkohol kann ein Alkohol mit geeigneten Eigenschaften aus Methanol und Ethanol ausgewählt werden, je nach Einsatzumgebung und dergleichen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Wasseranteil im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gleich oder höher als der Anteil an niederem Alkohol. Das heißt, der Anteil des Wassers im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium beträgt 50% oder mehr.
Insbesondere wird das Gewichtsverhältnis des niederen Alkohols zu Wasser in dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium auf einen Wert innerhalb des Bereichs niederer Alkohol: Wasser = 35:65 bis 50:50 eingestellt. Das heißt, das Gewichtsverhältnis des niederen Alkohols zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium liegt innerhalb des Bereichs von 35:65 oder mehr und 50:50 oder weniger.
8 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur und der kinematischen Viskosität in der wässrigen Methanollösung (Methanol:Wasser = 35:65 bis 50:50) als Ausführungsform 1 und der Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis (LLC) als Vergleichsbeispiel 1.
Wie die durchgezogene Linie in 8 zeigt, hat die wässrige Methanollösung als Ausführungsform 1 eine kinematische Viskosität von 10,0 mm²/s bei -20°C und eine kinematische Viskosität von 24,2 mm²/s bei -35°C. Wie die gestrichelte Linie in 8 zeigt, hat die auf Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis des Vergleichsbeispiels 1 eine kinematische Viskosität von 29,6 mm²/s bei -20°C und eine kinematische Viskosität von 89,5 mm²/s bei -35°C. Wie oben beschrieben, kann die wässrige Methanollösung eine niedrige Viskosität bei einer niedrigen Temperatur sicherstellen. In ähnlicher Weise kann auch mit der wässrigen Ethanollösung eine niedrige Viskosität bei niedrigen Temperaturen sichergestellt werden.
Das im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene nicht-ionische Rostschutzmittel dient zur Verhinderung der Korrosion der Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt. Die Konzentration des nicht-ionischen Rostschutzmittels im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann geeignet eingestellt werden und kann mehrere Prozent betragen. Da das nicht-ionische Rostschutzmittel auch dann keine ionischen Eigenschaften aufweist, wenn das nicht-ionische Rostschutzmittel in Wasser gelöst ist, kann ein Anstieg der Leitfähigkeit des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums unterdrückt werden.
Als das nicht-ionische Rostschutzmittel kann Silylether und/oder ein Rostschutzmittel auf Triazolbasis verwendet werden. Durch die Verwendung von Silylether als das nicht-ionische Rostschutzmittel kann ein Film auf einer Aluminiumoberfläche gebildet werden. Durch die Verwendung einer Verbindung auf Triazolbasis als das nicht-ionische Rostschutzmittel kann ein Film auf einer Kupferoberfläche gebildet werden.
Als Silylether können diejenigen verwendet werden, die durch die folgende allgemeine Formel (1) dargestellt werden.
[Chemische Formel 1]
In der allgemeinen Formel (1) stellen R¹ bis R⁴ jeweils unabhängig voneinander einen Substituenten dar. Es ist bevorzugt, dass R¹ bis R⁴ wasserunlösliche Substituenten sind. Dementsprechend kann der aus Silylether gebildete Film wasserabweisende Eigenschaften haben, so dass die Adsorption von Wasser auf den Oberflächen der Aluminiumrohre verhindert werden kann. Daher kann die Korrosion der Rohre wirksam unterdrückt werden. In der allgemeinen Formel (1) kann als R¹ bis R⁴ zum Beispiel eine Kohlenwasserstoffgruppe oder eine halogenierte Kohlenwasserstoffgruppe, in der das Wasserstoffatom der Kohlenwasserstoffgruppe durch ein Halogenatom ersetzt ist, verwendet werden.
9 ist ein Diagramm, das die elektrische Leitfähigkeit des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums einer Ausführungsform 2 und eines Vergleichsbeispiels 2 zeigt. In der Ausführungsform 2 wird das nicht-ionische Rostschutzmittel der vorliegenden Ausführungsform (d. h. ein Silylether und/oder ein Rostschutzmittel auf Triazolbasis) als das Rostschutzmittel verwendet. Im Vergleichsbeispiel 2 wird Sebacinsäure, die ein ionisches Rostschutzmittel ist, als das Rostschutzmittel verwendet.
Wie in 9 gezeigt, wird bei Verwendung des nicht-ionischen Rostschutzmittels als Rostschutzmittel eine geringere elektrische Leitfähigkeit erzielt als bei Verwendung des ionischen Rostschutzmittels als Rostschutzmittel.
Wie oben beschrieben, werden in der vorliegenden Ausführungsform Wasser, ein nicht-ionisches Rostschutzmittel und eine wässrige Lösung eines niederen Alkohols, die zumindest eines aus Methanol und Ethanol enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium verwendet. Dadurch ist es möglich, einen Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung im Vergleich zu einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis zu unterdrücken. Daher ist es möglich, die gleiche Wirkung wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium außerdem ein nicht-ionisches Rostschutzmittel. Durch die Zugabe des Rostschutzmittels in das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kann die Korrosion der Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, unterdrückt werden. Dadurch kann die Haltbarkeit des Wärmeübertragungssystems verbessert werden.
Durch die Verwendung des nicht-ionischen Rostschutzmittels als Rostschutzmittel ist es außerdem möglich, eine niedrige Leitfähigkeit des Wärmeübertragungsmediums sicherzustellen, verglichen mit dem Fall, in dem ein ionisches Rostschutzmittel als Rostschutzmittel verwendet wird. Infolgedessen ist es nicht notwendig, eine groß angelegte Isolierungsmaßnahme für das Wärmeübertragungssystem zu ergreifen.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform der Wasseranteil im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gleich oder größer als der Anteil des niederen Alkohols. Die wässrige Methanollösung und die wässrige Ethanollösung können einen höheren Wasseranteil beibehalten, während sie einen niedrigen Gefrierpunkt haben, verglichen mit einer Frostschutzlösung auf Ethylenglykolbasis. Daher kann durch die Erhöhung des Anteils von Wasser mit einer großen Wärmekapazität in dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium die Wärmekapazität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums erhöht und die Wärmeleitfähigkeit weiter verbessert werden.
Außerdem kann durch Erhöhung des Wasseranteils im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium die Viskosität des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums noch weiter gesenkt werden. Durch die Erhöhung des Wasseranteils im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium können außerdem die Kosten für das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium gesenkt werden.
Im Übrigen, wenn die Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, aus Aluminium gemacht sind, kann das im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltene Methanol oder Ethanol chemisch mit dem Aluminium, das die Rohre konstituiert, reagieren und Aluminiumalkoxid erzeugen. Infolgedessen kann die Menge des im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltenen niederen Alkohols reduziert werden, und die Wirkung der Unterdrückung des Viskositätsanstiegs in einer Niedertemperaturumgebung kann verringert werden. Das heißt, der Gefrierpunkt kann sich erhöhen.
Andererseits ist, wie in der vorliegenden Ausführungsform, die Menge des im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltenen Wassers gleich oder höher als die Menge des niederen Alkohols, und der Anteil des im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium enthaltenen Wassers ist hoch, um die Bildung von Aluminiumalkoxid zu unterdrücken. Dadurch ist es möglich, den Anstieg der Viskosität in einer Tieftemperaturumgebung zuverlässig zu unterdrücken, auch wenn die Rohre, durch die das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium strömt, aus Aluminium gemacht sind. Das heißt, der Anstieg des Gefrierpunktes kann begrenzt werden.
Indem das Gewichtsverhältnis des niederen Alkohols zu Wasser im Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium auf einen Wert im Bereich von 35:65 bis 50:50 eingestellt wird, kann der Gefrierpunkt des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums unter der Mindesttemperatur in der Einsatzumgebung liegen. Daher ist es möglich, das Gefrieren des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums in einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen, z. B. im Winter, zu verhindern.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann in verschiedener Weise modifiziert werden, z. B. wie unten beschrieben, ohne vom Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
In der ersten Ausführungsform wird beispielsweise die wässrige Methanollösung als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Niedertemperatur-Medienkreislaufs 30 verwendet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die wässrige Methanollösung kann als das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Hochtemperatur-Medienkreislaufs 20 verwendet werden. In diesem Fall kann das Wärmeübertragungsmedium zwischen dem Hochtemperatur-Medienkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Medienkreislauf 30 geteilt werden.
Außerdem wird in der zweiten Ausführungsform die wässrige Methanollösung, die Methanol, Wasser und ein Siedepunktserhöhungsmittel enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Niedertemperatur-Medienkreislaufs 30 verwendet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die wässrige Methanollösung kann als das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Hochtemperatur-Medienkreislaufs 20 verwendet werden. In diesem Fall kann das Wärmeübertragungsmedium zwischen dem Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 geteilt werden.
Außerdem wird in der dritten Ausführungsform die wässrige Ethanollösung, die Ethanol und Wasser enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Niedertemperatur-Medienkreislaufs 30 verwendet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die wässrige Ethanollösung kann als Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Hochtemperatur-Medienkreislaufs 20 verwendet werden. In diesem Fall kann das Wärmeübertragungsmedium zwischen dem Hochtemperatur-Medienkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Medienkreislauf 30 geteilt werden.
Außerdem wird in der vierten Ausführungsform eine wässrige Lösung eines niederen Alkohols, die einen niederen Alkohol, Wasser und ein nicht-ionisches Rostschutzmittel enthält, als das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Niedertemperatur-Mediumkreislaufs 30 verwendet, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. Die wässrige Lösung des niederen Alkohols kann als das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium des Hochtemperatur-Medienkreislaufs 20 verwendet werden. In diesem Fall kann das Wärmeübertragungsmedium zwischen dem Hochtemperatur-Mediumkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Mediumkreislauf 30 geteilt werden.
Außerdem wurde in jeder der obigen Ausführungsformen ein Beispiel beschrieben, bei dem der dritte Kühler 39 der Ölkühler zur Kühlung des durch den Ölkreislauf 40 zirkulierenden Öls mit dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium ist, aber die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise kann der dritte Kühler 39 so konfiguriert sein, dass er den Motorgenerator 35 direkt mit dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium kühlt, ohne ein anderes Wärmeübertragungsmedium (z. B. Öl) zu verwenden.
Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen oder Strukturen beschränkt. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Geltungsbereichs der Äquivalente. Darüber hinaus sind verschiedene Kombinationen und Konfigurationen sowie andere Kombinationen und Konfigurationen, die nur ein Element, mehr oder weniger enthalten, innerhalb des Schutzbereichs und des Kerns der vorliegenden Offenbarung.
(Kurzfassung der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung)
Ein Wärmeübertragungsmedium gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird für ein Wärmeübertragungssystem verwendet, das so konfiguriert ist, dass es die Kälte eines Kältemittels, das durch eine Kühlkreislaufvorrichtung zirkuliert, an ein elektrisches Gerät überträgt. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Wasser und einen niederen Alkohol, welcher zumindest eines aus Methanol und Ethanol ist.
Ein Wärmeübertragungssystem gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kühlkreislaufvorrichtung, durch die ein Kältemittel zirkuliert, einen Wärmeübertragungsmediumkreislauf, durch den ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert, einen Kühlwärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er das Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium kühlt, und ein elektrisches Gerät, das in dem Wärmeübertragungsmediumkreislauf angeordnet ist. Die Wärme des elektrischen Geräts wird vom Wärmeübertragungsmedium absorbiert. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Methanol und Wasser.
Gemäß dem zweiten Aspekt ist es durch die Verwendung einer wässrigen Methanollösung, die Methanol und Wasser als Wärmeübertragungsmedium enthält, möglich, einen Viskositätsanstieg in einer Niedertemperaturumgebung zu unterdrücken.
Ein Wärmeübertragungssystem gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kühlkreislaufvorrichtung, durch die ein Kältemittel zirkuliert, einen Wärmeübertragungsmediumkreislauf, durch den ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert, einen Kühlwärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er das Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium kühlt, und ein elektrisches Gerät, das in dem Wärmeübertragungsmediumkreislauf angeordnet ist. Die Wärme des elektrischen Geräts wird vom Wärmeübertragungsmedium absorbiert. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Methanol, Wasser und ein Siedepunktserhöhungsmittel.
Gemäß dem dritten Aspekt ist es durch die Verwendung einer wässrigen Methanollösung, die Methanol, Wasser und das Siedepunktserhöhungsmittel als Wärmeübertragungsmedium enthält, möglich, einen Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung zu unterdrücken und das Sieden des Wärmeübertragungsmediums weiter zu unterdrücken.
Ein Wärmeübertragungssystem gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kühlkreislaufvorrichtung, durch die ein Kältemittel zirkuliert, einen Wärmeübertragungsmediumkreislauf, durch den ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert, einen Kühlwärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er das Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium kühlt, und ein elektrisches Gerät, das in dem Wärmeübertragungsmediumkreislauf angeordnet ist. Die Wärme des elektrischen Geräts wird vom Wärmeübertragungsmedium absorbiert. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Ethanol und Wasser.
Gemäß dem vierten Aspekt ist es durch die Verwendung einer wässrigen Ethanollösung, die Ethanol und Wasser enthält, als das Wärmeübertragungsmedium möglich, einen Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung zu unterdrücken und das Sieden des Wärmeübertragungsmediums zu unterdrücken.
Ein Wärmeübertragungssystem gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Kühlkreislaufvorrichtung, durch die ein Kältemittel zirkuliert, einen Wärmeübertragungsmediumkreislauf, durch den ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert, einen Kühlwärmetauscher, der so konfiguriert ist, dass er das Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium kühlt, und ein elektrisches Gerät, das in dem Wärmeübertragungsmediumkreislauf angeordnet ist. Die Wärme des elektrischen Geräts wird durch das Wärmeübertragungsmedium absorbiert. Das Wärmeübertragungsmedium enthält Wasser, ein nicht-ionisches Rostschutzmittel und einen niederen Alkohol, der zumindest eines aus Methanol und/oder Ethanol ist.
Gemäß dem fünften Aspekt ist es durch die Verwendung der wässrigen Lösung des niederen Alkohols, die Wasser und den niederen Alkohol, der zumindest eines aus Methanol und Ethanol ist, und Wasser als das Wärmeübertragungsmedium enthält, möglich, einen Anstieg der Viskosität in einer Niedertemperaturumgebung zu unterdrücken. Ferner kann durch die Verwendung des nicht-ionischen Rostschutzmittels als Rostschutzmittel eine niedrige Leitfähigkeit des Wärmeübertragungsmediums sichergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019058287 [0001]
JP 2019058288 [0001]
JP 2019058289 [0001]
JP 2019058290 [0001]
JP 2017110898 A [0004]

Claims

Wärmeübertragungsmedium, das für ein Wärmeübertragungssystem verwendet wird, das so konfiguriert ist, dass es die Kälte eines Kältemittels, das durch eine Kühlkreislaufvorrichtung (10) zirkuliert, an ein elektrisches Gerät (33, 34, 35) überträgt, wobei das Wärmeübertragungsmedium umfasst: einen niederen Alkohol, der zumindest einer aus Methanol oder Ethanol ist; und Wasser.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 1, wobei der niedere Alkohol das Methanol ist.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 2, wobei die Menge des Wassers gleich oder größer als die Menge des Methanols ist.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gewichtsverhältnis von Methanol zu Wasser in einem Bereich von 35:65 bis 50:50 liegt.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Siedepunktserhöhungsmittel, wobei der niedere Alkohol das Methanol ist.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 5, wobei das Siedepunktserhöhungsmittel sowohl in Wasser als auch in Methanol löslich ist und das Siedepunktserhöhungsmittel einen Siedepunkt hat, der höher ist als der Siedepunkt von einer Mischung aus Wasser und Methanol.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 6, wobei das Siedepunktserhöhungsmittel zumindest eines aus einem Alkohol, einem Amin, einem Ether oder einer Carbonsäure ist.
Wärmeübertragungsmedium nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Anteil des Siedepunktserhöhungsmittels im Wärmeübertragungsmedium weniger als 50% beträgt.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 1, wobei der niedrigere Alkohol das Ethanol ist.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 9, wobei die Menge des Wassers gleich oder größer als die Menge des Ethanols ist.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Gewichtsverhältnis von Ethanol zu Wasser in einem Bereich von 35:65 bis 50:50 liegt.
Wärmeübertragungsmedium nach einem der Ansprüche 2 bis 11, ferner umfassend ein Rostschutzmittel.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 1, ferner umfassend ein nicht-ionisches Rostschutzmittel.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 13, wobei das nicht-ionische Rostschutzmittel zumindest eines aus einem Silylether oder einer Triazolverbindung ist.
Wärmeübertragungsmedium nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Menge des Wassers gleich oder größer als die Menge des niederen Alkohols ist.
Wärmeübertragungsmedium nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Gewichtsverhältnis des niederen Alkohols zum Wasser in einem Bereich von 35:65 bis 50:50 liegt.
Wärmeübertragungssystem, das das Wärmeübertragungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 16 verwendet, wobei das System umfasst: die Kühlkreislaufvorrichtung (10); einen Wärmeübertragungsmediumkreislauf (30), durch den das Wärmeübertragungsmedium zirkuliert; und einen Kühlwärmetauscher (15), der so konfiguriert ist, dass er das Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium kühlt, wobei das elektrische Gerät im Wärmeübertragungsmediumkreislauf angeordnet ist und das Wärmeübertragungsmedium Wärme des elektrischen Geräts aufnimmt.
Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 17, wobei der Wärmeübertragungsmediumkreislauf geschlossen ist.
Wärmeübertragungssystem, das das Wärmeübertragungsmedium nach einem der Ansprüche 5 bis 12 verwendet, wobei das System umfasst: die Kühlkreislaufvorrichtung (10); einen Wärmeübertragungsmediumkreislauf (30), durch den das Wärmeübertragungsmedium zirkuliert; einen Kühlwärmetauscher (15), der so konfiguriert ist, dass er das Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Wärmeübertragungsmedium kühlt; einen Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmediumkreislauf (20), durch den ein Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium zirkuliert, wobei das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium das Wärmeübertragungsmedium ist, das eine höhere Temperatur hat als das durch den Wärmeübertragungsmediumkreislauf strömende Wärmeübertragungsmedium; und einen Heizwärmetauscher (13), der so konfiguriert ist, dass er das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium durch Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium erwärmt.
Wärmeübertragungssystem nach Anspruch 19, wobei der Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmediumkreislauf geschlossen ist.