[發明專利]一種應用于調控熱傳輸的熱開關裝置

有效

• 申請號: 202110745427.4
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113517157B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 何曉;張興偉;吳林志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H01H37/02
• 分類號: H01H37/02;H01H37/64
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于熱控技術領域，具體涉及一種應用于調控熱傳輸的熱開關裝置。本發明可以自主地實現熱流通路與熱流斷路并能保證熱通路狀態下熱開關上的溫度均勻分布，從而消除因溫度分布不均引起熱開關中的非均勻熱應力。相對于以往的熱開關，本發明設計的熱開關具有更簡單的結構，適用的材料范圍更加廣泛；更加靈活，可以在不影響熱通路效果的前提下調整熱開關的熱斷路效果。本發明不局限于具體尺寸，可根據實際需求調整熱開關的整體尺寸，即從細觀到宏觀均適用。

技術領域

本發明屬于熱控技術領域，具體涉及一種應用于調控熱傳輸的熱開關裝置。

背景技術

在實際工程中，極端的環境溫度會影響機械或電子元器件的有效工作，甚至燒毀電子元器件。同時機械的工作環境一般是變溫的，如汽車電池的工作溫度不僅隨著自身工作時間變化，而且隨著季節的更替而發生變化。因此需要熱開關進行主動調控，即根據實際需求實現熱通路或者熱斷路。

目前的熱開關主要有以下三種：氣隙式、磁控式以及延長熱路徑。其主要的特點為均具有較復雜的結構。其中氣隙式熱開關在工作時需要在密閉結構中注入稀有氣體(如氦氣等)形成熱通路形成熱流通路，吸出稀有氣體形成熱斷路。磁控式熱開關需要借助電磁鐵控制熱導體的位置從而形成熱通路和熱斷路。通過延長熱路徑實現熱開關是氣隙式熱開關的一種改良結果，主要是通過設置翅片將氣隙式熱開關的真空腔分割為多個聯通的腔室，從而將熱流的流通路徑延長至傳統氣隙式熱開關的3～10倍。總之以往的熱開關結構復雜，并且需要稀有氣體的注入與吸出(如氣隙式熱開關)，或者需要外加物理場的調控(如磁控式熱開關)。以這些方式為基礎設計的熱開關在實際應用中會受到一定的限制，如氣隙式熱開關需要不斷進行氣體的沖入與吸出，磁控式熱開關需要外接電源等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種應用于調控熱傳輸的熱開關裝置。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：包括第一導體、第二導體和第三導體；所述的第二導體的熱導率為κ₂，在第二導體中切割出兩個半圓孔，兩個半圓孔圓心分別選定于第二導體上、下邊界處并處于同一豎直線上，兩個半圓孔頂點間保留一定間距，上半圓孔的半徑為R₁，下半圓孔的半徑為R₂；所述的第一導體的熱導率為κ₁，κ₁＞κ₂，第一導體的形狀為外徑為R₁、內徑為r₁的空心半球，第一導體置于第二導體的上半圓孔中并緊密貼合；所述的第三導體的熱導率為κ₃，κ₃＞κ₂，第三導體的形狀為外徑為R₂、內徑為r₂的空心半球，第三導體置于第二導體的下半圓孔中并緊密貼合；通過第一導體、第三導體與第二導體的緊密接觸實現熱開關的熱通路狀態，需要實現熱斷路狀態時將第一導體和第三導體取下。

本發明還可以包括：

所述的第二導體的上半圓孔、下半圓孔表面涂覆有導熱硅膠。

本發明的有益效果在于：

本發明可以自主地實現熱流通路與熱流斷路并能保證熱通路狀態下熱開關上的溫度均勻分布，從而消除因溫度分布不均引起熱開關中的非均勻熱應力。相對于以往的熱開關，本發明設計的熱開關具有更簡單的結構，適用的材料范圍更加廣泛；更加靈活，可以在不影響熱通路效果的前提下調整熱開關的熱斷路效果。本發明不局限于具體尺寸，可根據實際需求調整熱開關的整體尺寸，即從細觀到宏觀均適用。

附圖說明

圖1為中性夾雜示意圖。

圖2為本發明的熱開關裝置處于熱通路狀態結構示意圖。

圖3為本發明的熱開關裝置處于熱斷路狀態結構示意圖。

圖4為本發明的實施例中熱開關裝置處于熱通路狀態的工作效果圖。