[發明專利]一種彈熱制冷系統及其制冷方法

有效

• 申請號: 202010700586.8
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111854222B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 錢蘇昕;陳炎亮
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B23/00
• 分類號: F25B23/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種彈熱制冷系統，其特征在于：包括機架(109)以及傾斜安裝在機架(109)上的電機(101)，電機(101)的輸出軸通過聯軸器(102)和絲桿(103)的一端相連，絲桿(103)的另一端安裝限位器(104)，絲桿(103)上安裝螺紋配合的絲桿滑塊(105)；機架(109)的內部水平設置有形狀記憶合金(111)，形狀記憶合金(111)的一端與絲桿滑塊(105)連接，另一端與設置在滑軌(108)上的滑軌滑塊(107)連接，所述的滑軌(108)豎直安裝在機架(109)上；電機(101)的輸出軸通過聯軸器(102)旋轉帶動絲桿(103)旋轉，絲桿(103)旋轉帶動絲桿滑塊(105)沿著絲桿(103)方向朝向斜上方運動，電機(101)驅動絲桿(103)旋轉時，形狀記憶合金(111)在絲桿滑塊(105)以及滑軌滑塊(107)的帶動下同時產生水平和豎直方向運動；形狀記憶合金(111)的上下兩側分別設置熱端散熱器(113)和冷端散熱器(112)，所述的形狀記憶合金(111)在拉伸狀態下與熱端散熱器(113)接觸，收縮狀態下與冷端散熱器(112)接觸，熱端散熱器(113)通過散熱風機(114)向環境放熱，冷端散熱器(112)冷卻冷藏發泡箱體(115)內的儲物；所述的絲桿滑塊(105)通過第一夾具(106)與形狀記憶合金(111)的一端連接，滑軌滑塊(107)通過第二夾具(110)與形狀記憶合金(111)的另一端連接，第一夾具(106)與第二夾具(110)通過一組線性軸承連接，使得兩個夾具在豎直方向運動時能夠始終保持在同一水平線上。

2.根據權利要求1所述的彈熱制冷系統，其特征在于：機架(109)提供用于傾斜安裝電機(101)的斜面，熱端散熱器(113)和冷藏發泡箱體(115)安裝在機架(109)上，冷端散熱器(112)與冷藏發泡箱體(115)連接，散熱風機(114)與熱端散熱器(113)連接。

3.根據權利要求1所述的彈熱制冷系統，其特征在于：所述的聯軸器(102)通過銷釘與電機(101)的輸出軸連接，銷釘用于限制聯軸器(101)沿輸出軸的軸線方向發生位移。

4.根據權利要求1所述的彈熱制冷系統，其特征在于：

所述形狀記憶合金(111)的形狀包括絲狀、波紋板狀以及平板狀。

5.一種基于權利要求1所述彈熱制冷系統的制冷方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、電機(101)驅動絲桿(103)旋轉，絲桿(103)的旋轉帶動絲桿滑塊(105)向斜上方運動，絲桿滑塊(105)提供拉伸力使形狀記憶合金(111)發生形變，滑軌滑塊(107)在形狀記憶合金(111)的帶動下向上方運動，絲桿滑塊(105)與滑軌滑塊(107)平行向上運動的同時，兩者之間相互遠離，從而施加給形狀記憶合金(111)水平方向上的拉伸應力，形狀記憶合金(111)受到拉應力相變的過程釋放潛熱，溫度升高，形狀記憶合金(111)向上運動直至與熱端散熱器(113)緊密接觸，熱量通過散熱風機(114)釋放到環境中；

步驟二、形狀記憶合金(111)在完成散熱過程后，電機(101)反向旋轉，絲桿滑塊(105)和滑軌滑塊(107)帶動形狀記憶合金(111)離開熱端散熱器(113)，長度恢復并向下方運動，拉應力的降低使形狀記憶合金(111)發生逆向相變，溫度不斷降低，直到和冷端散熱器(112)緊密接觸，之后從冷藏發泡箱體(115)中吸收熱量，冷卻箱內物體。

6.根據權利要求5所述的制冷方法，其特征在于：電機(101)帶動形狀記憶合金(111)形變時，形狀記憶合金(111)一端的拉伸力通過絲桿滑塊(105)由電機(101)提供，形狀記憶合金(111)另一端的拉伸力通過滑軌滑塊(107)由機架(109)的反作用力提供。

7.根據權利要求5所述的制冷方法，其特征在于：

電機(101)提供的沿絲桿(103)方向的力能夠分解為沿水平方向的分力和豎直方向的分力，其中，水平方向的分力用于拉伸形狀記憶合金(111)，豎直方向的分力用于使形狀記憶合金(111)能夠周期性地與熱端散熱器(113)和冷端散熱器(115)接觸換熱。