[發(fā)明專利]基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810135461.8
• 申請日: 2018-02-09
• 公開（公告）號: CN108413645B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 王杰;候旭;李會雨
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;F25B49/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

1.一種基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于包括冷端（1）、端蓋（2）、熱端（3）、絕熱層（4）、軸用彈簧擋圈（5）、形狀記憶電卡制冷器（6）；冷端（1）呈軸狀，端蓋（2）同軸固定于冷端（1）上；熱端（3）呈中空筒狀，熱端（3）的一側通過定位鍵和軸用彈簧擋圈（5）同軸固定于冷端（1）上，且熱端（3）與冷端（1）之間通過絕熱層（4）隔離，熱端（3）的另一側與端蓋（2）通過固定件連接；冷端（1）、端蓋（2）和熱端（3）之間形成一個環(huán)繞冷端（1）的環(huán)形腔體；所述的端蓋（2）上設有連通環(huán)形腔體的進氣孔；所述的熱端（3）底部設有連通環(huán)形腔體的出氣孔；所述的形狀記憶電卡制冷器（6）呈開口圓環(huán)形，一端固定于冷端（1）上，且在非工作狀態(tài)下與熱端（3）接觸但與冷端（1）不直接接觸。

2.如權利要求1所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的形狀記憶電卡制冷器（6）為四層依次緊貼的環(huán)形結構，由外至內依次為聚乙烯醇層（6.1）、上電極（6.3）、聚偏氟乙烯層（6.2）和下電極（6.4）；且聚偏氟乙烯層（6.2）內表面設有沿圓周方向排列的凹槽結構，下電極（6.4）也呈匹配的凹槽結構并緊貼聚偏氟乙烯層（6.2）。

3.如權利要求1所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的形狀記憶電卡制冷器（6）通過固定件和緊固件與冷端（1）連接。

4.如權利要求3所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的固定件為螺釘，所述的緊固件為墊片。

5.如權利要求1所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的冷端（1）和熱端（3）采用金屬材料制成。

6.如權利要求5所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的冷端（1）和熱端（3）采用銅或鋁制成。

7.如權利要求1所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的端蓋（2）采用隔熱塑料制成。

8.如權利要求7所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的端蓋（2）采用聚氨酯制成。

9.如權利要求1所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的絕熱層（4）通過膠水粘結在熱端（3）內圈。

10.如權利要求1所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的絕熱層（4）采用絕熱材料制成。

11.如權利要求10所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的絕熱層（4）采用石棉制成。

12.如權利要求2所述的基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置，其特征在于所述的上電極（6.3）和下電極（6.4）采用金電極。

13.一種使用如權利要求2所述基于形狀記憶驅動的電卡制冷裝置的基于形狀記憶驅動的電卡制冷控制方法，其特征在于：初始狀態(tài)時形狀記憶電卡制冷器（6）與熱端（3）接觸，在上電極（6.3）和下電極（6.4）之間施加直流電壓并一直保持，聚偏氟乙烯層（6.2）在電場的作用下內部極化趨向一致并產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生的熱量通過熱端（3）傳導到外界中；當達到熱平衡時通過端蓋（2）上的進氣孔通入丙酮蒸汽，聚乙烯醇層（6.1）在丙酮蒸汽的作用下不發(fā)生收縮，聚偏氟乙烯層（6.2）吸附丙酮蒸汽并收縮，由于聚乙烯醇層（6.1）和聚偏氟乙烯層（6.2）的收縮率不同，并且聚偏氟乙烯層（6.2）具有凹槽結構，使形狀記憶電卡制冷器（6）發(fā)生卷曲并與冷端（1）接觸，此時控制上電極（6.3）和下電極（6.4）之間的直流電壓降為零，聚偏氟乙烯層（6.2）去極化并從冷端（1）吸收熱量，然后通過熱端（3）上的排氣孔將丙酮蒸汽抽出，聚偏氟乙烯層（6.2）恢復初始形狀，形狀記憶電卡制冷器（6）恢復到與熱端接觸的初始狀態(tài)；不斷重復該過程，從而將熱量的從冷端（1）不斷傳遞到熱端（3）并最終趨于穩(wěn)定，實現(xiàn)形狀記憶電卡制冷。