[發明專利]一種相變蓄冷裝置

在審

• 申請號: 201510272571.5
• 申請日: 2015-05-26
• 公開（公告）號: CN104833255A
• 公開（公告）日: 2015-08-12
• 發明（設計）人: 范國濱;張衛;劉軍;王永振;楊波;柳麗卿;蔡光明;閆鋒;武德勇;王姣;謝秀芳;李春領
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: F28D20/02
• 分類號: F28D20/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 卿誠;吳彥峰

技術領域

本發明涉及的是熱交換管理領域，尤其是一種相變蓄冷裝置。

背景技術

熱管理技術的研究關注點在于解決“取熱回路”中高熱流密度下熱量從熱源到冷卻工質間的傳遞過程，而對于“釋熱回路”以及如何降低熱管理系統體積、重量和功耗尚未引起足夠的重視。隨著固體激光器朝著長時間、更高功率的方向發展，如果仍然采用傳統的微通道實時水冷方式，熱管理系統的體積、重量及功耗將極其龐大，極大的限制了大功率固體激光器的應用領域。

相變蓄冷是通過相變材料相變把冷量儲存起來，在需要時通過相變把冷量釋放出來的方法。相變儲能系統在太陽能利用、建筑節能、蓄冷空調及高能激光器中有著廣泛的應用。

2003年曹建光等人開展了泡沫鋁在相變儲能裝置中的應用研究，獲得了基于泡沫鋁強化傳熱的部分相變儲能規律，但該技術尚未見應用。

發明內容

本發明的目的，就是針對現有技術所存在的不足，而提供一種相變蓄冷裝置的技術方案，該方案利用釋熱回路、取熱回路和相變材料進行熱交換，無需采用額外能源，整體裝置體積較小，能耗較低。

本方案是通過如下技術措施來實現的：一種相變蓄冷裝置，包括有設置在封裝殼體內的取熱冷板、釋熱冷板、骨架材料、相變材料和隔熱材料；取熱冷板和釋熱冷板之間設置有骨架材料；骨架材料與釋熱冷板和取熱冷板采用層式堆疊交錯設置；骨架材料內填充有相變材料；封裝殼體的內壁上設置有隔熱材料；取熱冷板內設置有取熱回路；釋熱冷板內設置有釋熱回路；取熱回路中設置有取熱載冷劑；釋熱回路中設置有釋熱載冷劑；封裝殼體頂部設置有排氣孔和相變材料加注口。

作為本方案的優選：取熱回路一端設置在取熱冷板內，另一端設置在熱源區域內；釋熱回路一端設置在釋熱冷板內，另一端設置在外部制冷設備內。

作為本方案的優選：骨架材料的形狀為塊狀多孔蜂窩形；骨架材料的材質為多孔泡沫石墨；骨架材料導熱系數為100w/m﹒K～300w/m﹒K；骨架材料有效孔隙率為0.2～0.8。

作為本方案的優選：取熱冷板和釋熱冷板通過導熱膠粘貼在骨架材料上。

作為本方案的優選：相變材料能夠發生固液相變；相變材料相變潛熱大于100kJ/kg。

作為本方案的優選：導熱膠的導熱系數大于3W/m﹒K。

作為本方案的優選：相變材料的需要量根據公式計算，其中Q為單次蓄冷量，ΔH為相變材料相變潛熱。

作為本方案的優選：骨架材料的需要量根據公式計算，其中Q為單次蓄冷量，ε為有效孔隙率，ΔH為相變材料相變潛熱。

作為本方案的優選：相變材料以液相狀態加注進封裝殼體中。

作為本方案的優選：骨架材料為多孔泡沫石墨；相變材料為石蠟。

本方案的有益效果可根據對上述方案的敘述得知，由于在該方案中利用相變材料的相變實現廢熱吸收，吸熱過程不需動力能源，能耗低；利用相變材料的相變吸收熱量，儲能密度高，裝置體積規模小；通過多孔介質材料強化傳熱，單位時間儲熱量大，適用于高熱流密度負載散熱；通過增加相變材料總量增加總吸熱量，可適用不同熱負荷的使用環境，應用范圍廣。

由此可見，本發明與現有技術相比，具有突出的實質性特點和顯著地進步，其實施的有益效果也是顯而易見的。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為取熱冷板和釋熱冷板的換熱原理示意圖。

圖中，1為相變材料加注口，2為排氣口，3封裝殼體，4為隔熱材料，5為取熱冷板，6為骨架材料，7為釋熱冷板，8為取熱回路，9為釋熱回路，10為熱源區域，11為外部制冷裝置。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

實施例1

本發明包括有設置在封裝殼體內的取熱冷板、釋熱冷板、骨架材料、相變材料和隔熱材料；取熱冷板和釋熱冷板之間設置有骨架材料；骨架材料與釋熱冷板和取熱冷板采用層式堆疊交錯設置；骨架材料內填充有相變材料；封裝殼體的內壁上設置有隔熱材料；取熱冷板內設置有取熱回路；釋熱冷板內設置有釋熱回路；取熱回路中設置有取熱載冷劑；釋熱回路中設置有釋熱載冷劑；封裝殼體頂部設置有排氣孔和相變材料加注口。