[發明專利]一種基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機

在審

• 申請號: 202110889207.9
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113587489A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 李昺;宋睿琪;張志東
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: F25B23/00
• 分類號: F25B23/00;F25B49/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

1.一種基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：該壓卡制冷機包括高精密高壓電動注射泵、壓卡元件、換熱流體、冷端換熱器和熱端換熱器；其中：

壓卡元件：為具有圓柱狀腔體的筒體結構，腔體內裝有固態制冷工質，該筒狀結構的側壁上部設有熱端出液管和冷端出液管，側壁下部設有熱端進液管和冷端進液管，側壁中部設有進油口；其中：熱端出液管、冷端出液管、熱端進液管和冷端進液管上均設有壓力控制閥；

高精密高壓電動注射泵：用于為壓卡元件提供恒定壓力；該注射泵上端的注油管與壓卡元件中的進油口相連接，用于向壓卡元件的腔體內注射加壓用油，該加壓用油同時作為換熱流體，與固態制冷工質直接接觸；

熱端換熱器：壓卡元件的熱端出液管與熱端換熱器的進液口相連接，熱端換熱器的出液口與壓卡元件的熱端進液管相連接，從而形成熱交換回路；

冷端換熱器：壓卡元件的冷端出液管與冷端換熱器的進液口相連接，冷端換熱器的出液口與壓卡元件的冷端進液管相連接，從而形成熱交換回路。

2.根據權利要求1所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述固態制冷工質為碳硼烷材料、NaPF₆、KPF₆、NaSbF₆或KSbF₆，所述固態制冷工質的工作溫度為室溫，施加的驅動壓力為0.1MPa～400MPa。

3.根據權利要求1所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述壓卡元件是由耐高壓不銹鋼制成，其筒體結構的底部密封，頂端設有可拆卸的腔體上蓋，固態制冷工質放置于圓柱狀腔體內部；壓卡元件的熱端出液管、冷端出液管、熱端進液管和冷端進液管內均設有密封過濾網，可以防止固態制冷工質在加壓過程中發生位置的移動，同時還能避免因為固態制冷工質間的碰撞而產生的碎屑隨流體流走堵塞管路；所述筒體結構頂端與腔體上蓋之間采用橡膠圈密封，防止加壓用油從圓柱狀腔體內流出，在系統運行過程中，整個壓卡元件固定放置于平面上。

4.根據權利要求1所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述壓卡元件的熱端出液管上設有液壓泵，以使壓卡元件中的換熱流體在液壓泵的作用下流入熱端換熱器，而熱端換熱器中的換熱流體被推動流入壓卡元件中，并持續此循環過程；所述壓卡元件的冷端出液管上設有液壓泵，以使壓卡元件中的換熱流體在液壓泵的作用下流入冷端換熱器，而冷端換熱器中的換熱流體被推動流入壓卡元件中，并持續此循環過程。

5.根據權利要求1所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述冷端換熱器包括立方形腔體Ⅰ和腔體Ⅰ內的換熱管路Ⅰ，所述換熱管路Ⅰ呈U形排布，換熱管路Ⅰ分別連接冷端換熱器的進液口和出液口；腔體Ⅰ內設有若干平板夾層，換熱管路Ⅰ在平板夾層內排布；立方形腔體Ⅰ的頂端安裝有溫度傳感器，用于將腔體Ⅰ內溫度實時反饋至控制系統。

6.根據權利要求1所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述熱端換熱器包括立方形腔體Ⅱ和腔體Ⅱ內的換熱管路Ⅱ，換熱管路Ⅱ呈螺旋狀排布，換熱管路Ⅱ分別連接熱端換熱器的進液口和出液口；腔體Ⅱ的外殼設計為鏤空結構，以便于內部換熱，腔體Ⅱ頂端置有風扇便于熱端換熱器完成與空氣的熱交換；腔體Ⅱ頂端安裝有溫度傳感器，用于將腔體Ⅱ的溫度實時反饋至控制系統。

7.根據權利要求5或6所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述電控柜包括PLC控制模塊(控制系統)，壓力控制閥與溫度傳感器與PLC控制模塊電連接；所述電控柜用于控制壓力控制閥的開啟、關閉以及流量調節，同時能夠實時監測溫度傳感器傳輸的壓卡元件內換熱流體溫度信息。

8.根據權利要求1所述的基于壓熱效應的室溫壓卡制冷機，其特征在于：所述換熱流體為抗磨液壓油。