[其他]利用相變潛熱的蓄熱裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 86208443
• 申請日: 1986-10-25
• 公開（公告）號: CN86208443U
• 公開（公告）日: 1987-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王兆元;張鳴;焦洪;時中一
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州市科學(xué)技術(shù)情報研究所
• 主分類號: F24J3/00
• 分類號: F24J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實(shí)用新型是關(guān)于以相變蓄熱材料（如NaCH₃COO·3H₂O）為介質(zhì)的利用相變潛熱的蓄熱裝置。經(jīng)預(yù)先對固態(tài)相變蓄熱材料加熱，使相變蓄熱材料熔融為液態(tài)，這時溫度高于該材料的相變溫度。而后，停止加熱，當(dāng)液態(tài)相變蓄熱材料冷卻至相變溫度時，液態(tài)相變蓄熱材料結(jié)晶成為固態(tài)，同時放出相變潛熱。相變潛熱的釋放過程是保持在相變溫度點(diǎn)進(jìn)行的，并且相變蓄熱材料的這一蓄——放熱過程可反復(fù)進(jìn)行千次以上。利用相變蓄熱材料的上述特性，可使用相變蓄熱材料作為介質(zhì)制成人體取暖、熱療等用的器具。

相變蓄熱材料本身具有結(jié)晶不穩(wěn)定的特性，往往會出現(xiàn)過冷現(xiàn)象，即當(dāng)液態(tài)相變蓄熱材料冷卻至相變溫度點(diǎn)以下仍不結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，影響相變潛熱的正常釋放。為解決這一問題，在本實(shí)用新型作出之前的現(xiàn)有技術(shù)中，一般有下述幾種解決方法。

一是在相變蓄熱材料中加入其他成份的物質(zhì)，這些物質(zhì)在相變蓄熱材料中充當(dāng)晶核，當(dāng)液態(tài)相變蓄熱材料冷卻至相變溫度時，晶體首先在這些晶核處發(fā)生、生長。晶核物質(zhì)在相變蓄熱材料中的分布一般要求相對均勻，這可以將晶核材料配制成膠狀，使其分散在相變蓄熱材料中，如日本專利JPK58－64499，或借助一定的結(jié)構(gòu)（支架）來幫助實(shí)現(xiàn)，如日本專利JPK60－13877，或預(yù)先將晶核材料壓制成一定形狀，如美國專利USP4400287。這些方法在工藝上較復(fù)雜，且結(jié)晶穩(wěn)定性仍難控制。

二是在相變蓄熱材料中加入一金屬構(gòu)件，金屬構(gòu)件須帶有刃口或尖角，依靠金屬構(gòu)件的刃口或尖角來激發(fā)相變蓄熱材料結(jié)晶，如日本專利JP60－1020，歐洲專利組織專利????EP45971。這一方法觸發(fā)結(jié)晶，在實(shí)際過程中也難以保證穩(wěn)定。

三是在這類蓄熱裝置中，增加一個晶種引入裝置，依靠一運(yùn)動部件（如針管）將外界晶種引入相變蓄熱材料中，激發(fā)結(jié)晶，如英國專利GB2158936。用這一方法引起相變蓄熱材料結(jié)晶是穩(wěn)定可靠的，但增加了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，使用中還必須由使用者動作來完成結(jié)晶觸發(fā)。

本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種能穩(wěn)定、可靠地釋放相變蓄熱材料的相變潛熱的蓄熱裝置，這種蓄熱裝置具有簡單的結(jié)構(gòu)，沒有運(yùn)動部件，在使用中也不需要使用者動作來完成結(jié)晶觸發(fā)，而僅僅依靠這種蓄熱裝置自身的簡單結(jié)構(gòu)自動完成液態(tài)相變蓄熱材料轉(zhuǎn)化為固態(tài)晶體的結(jié)晶過程。

完成上述任務(wù)的方案是，在蓄熱裝置中設(shè)置一晶種室，晶種室與相變蓄熱材料容器內(nèi)腔通過一個小孔連通，晶種室內(nèi)預(yù)先存有相變蓄熱材料晶體，這些晶體與容器中的相變蓄熱材料連接。這樣，當(dāng)相變蓄熱材料加熱熔融后，在冷卻至相變溫度時，晶種室內(nèi)的晶體就引發(fā)液態(tài)相變蓄熱材料結(jié)晶，放出相變潛熱。只要保持在對相變蓄熱材料加熱時，晶種室的晶體不會被全部熔融，并且保持這些晶體與液態(tài)相變蓄熱材料接觸，則相變蓄熱材料的結(jié)晶放熱過程就能穩(wěn)定、可靠地實(shí)現(xiàn)。晶種室應(yīng)設(shè)置在不直接受加熱源影響的部位，或設(shè)置在受加熱源影響較小的部位，晶種室與相變蓄熱材料容器之間可用隔熱材料來阻隔熱量通過容器壁向晶種室傳導(dǎo)，也可改善晶種室的散熱條件，以保持晶種室的溫度不至過高，在任何情況下都保證室內(nèi)晶種不全部熔融。由于相變蓄熱材料在容器中是不可能完全充滿的，總有一定的空隙，如果空隙出現(xiàn)在晶種室，就會隔斷晶體與液態(tài)相變蓄熱材料的接觸，破壞穩(wěn)定結(jié)晶。因此，為始終保證液態(tài)相變蓄熱材料與晶種室內(nèi)晶體有效接觸，在晶種室與容器的通路中，串入一束紗線或帶狀紡織品，利用液態(tài)相變蓄熱材料在該束紗線或帶狀紡織品中的毛細(xì)管效應(yīng)，使液態(tài)相變蓄熱材料通過該束紗線或帶狀紡織品與晶體接觸，從而保證液態(tài)相變蓄熱材料順利結(jié)晶轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。

上面描述了本實(shí)用新型的蓄熱裝置的放熱，現(xiàn)在對蓄熱裝置的充熱描述如下。所謂充熱，就是對相變蓄熱材料的預(yù)加熱，使固態(tài)相變蓄熱材料熔融轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。通常，電加熱是最方便的加熱方法。然而，由于相變蓄熱材料加熱溫度過高會分解變性，所以對電加熱時的加熱溫度必須加以控制。以往的蓄熱器具一般用電熱絲等電加熱元件和一個溫度控制裝置來實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的蓄熱裝置采用了集加熱、溫度感知和溫度控制諸功能于一身的正溫度系數(shù)陶瓷電阻（PTC）作為加熱、控溫元件。這既可完成對相變蓄熱材料的預(yù)加熱，又可保證加熱溫度不超過相變蓄熱材料的分解溫度，并使整個裝置結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加熱、控溫的工作穩(wěn)定性也大大提高。

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

圖1是本實(shí)用新型的蓄熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的蓄熱裝置橫截面圖，展示了加熱部件的結(jié)構(gòu)。