CN103940268A - 基于低温合金的储能复合式控温系统 - Google Patents

基于低温合金的储能复合式控温系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于低温合金的储能复合式控温系统，包括热管、储能单元、导流管、均温散热片；储能单元为金属材质，内空腔含有低温合金，储能单元和导流管导通；热管的冷凝段与储能单元相连接，热管的蒸发段与均温散热片相连，均温散热片与散热目标相连。进一步设有风扇，对热管和储能单元按需进行降温，根据导流管内低温合金的体积膨胀变化控制风扇的启停；并根据储能单元内温度变化控制风扇的转动频率。本发明通过将热管良好的均温性能与低温合金储能特性相结合的复合式散热方法，能有效提高间歇性工作设备对瞬时高温热冲击的抵抗能力；通过低温合金的体积变化控制风扇的启停，通过储能单元内温度变化控制风扇的转动频率，降低了能量的消耗。

Description

基于低温合金的储能复合式控温系统
技术领域
本发明涉及一种控温系统,尤其涉及大功率发热设备的间歇性工作及短暂过载应用场合的储能式控温系统及其方法。
背景技术
诸如电梯和电动汽车等设备中的制动装置，通常以间歇性的方式工作。在工作时此类设备将瞬时产生大量热量，而在非工作状态并不产生热量。这部分热量如果不能即时散发到环境中，容易引起相关设备的安全问题。现有技术中，通常采用为外部供电的风扇对此类进行温度控制。而考虑到此类设备的工作特性，单纯采用风扇进行温度控制并不经济。
发明内容
本发明的目的在于针对大功率发热设备间歇性工作及短暂过载应用场合的散热技术缺陷，提供一种基于低温合金的储能复合式控温系统。
一种基于低温合金的储能复合式控温系统，包括热管、储能单元、导流管、均温散热片；储能单元为金属材质，内空腔含有低温合金，储能单元和导流管导通；热管的冷凝段与储能单元相连接，热管的蒸发段与均温散热片相连，均温散热片与散热目标相连。
进一步设有风扇，对热管和储能单元按需进行降温，根据导流管内低温合金的体积膨胀变化控制风扇的启停；并根据储能单元内温度变化控制风扇的转动频率。
所述的储能单元内部填充固液相变温度在40～100℃的低温合金。
进一步，所述的储能单元可根据散热需要安装外部翅片。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）通过将热管良好的均温性能与低温合金储能特性相结合的复合式散热方法，能有效提高间歇性工作设备对瞬时高温热冲击的抵抗能力；
（2）优化的一个方案通过低温合金的体积变化控制风扇的启停，通过储能单元内温度变化控制风扇的转动频率，降低了能量的消耗；
（3）优化的一个方案通过翅片和风扇相结合的方法，能减少低温合金的用量，减小装置体积；
（4）通过热管在结构上的灵活性，在进行散热结构设计时，可使整个装置紧凑，可靠性强；
（5）相变材料可反复熔化，使用寿命长。
附图说明
以下结合附图对本发明做进一步说明；
    图1是基于低温合金的储能复合式控温系统正视剖面示意图；
图2是基于低温合金的储能复合式控温系统主体右视结构示意图；
    图3是基于低温合金的储能复合式控温系统主体俯视结构示意图；
图中：热管1、储能单元2、导流管3、均温散热片4。
具体实施方式
相对于石蜡等传统有机相变材料，低温合金的导热系数有着两个数量的提升，所以使用低温合金作为储能材料，在固液相变过程中可以储存大量热量，可以有效的抵抗热冲击，并维持散热目标的温度恒定。低温合金同时也具有良好的导电能力。此外，热管作为具有良好的导热性能的传热装置，有着良好的等温性。
如图1-3所示，基于低温合金的储能复合式控温系统，包括热管1、储能单元2、导流管3、均温散热片4；储能单元2为金属材质，一般为高导热的轻质金属，内空腔含有低温合金，多个储能单元2通过导流管3导通，低温合金通过导流管3灌入储能单元2；热管1的冷凝段与多个储能单元2相连接，热管1的蒸发段与均温散热片4相连，均温散热片4与散热目标相连。所述的散热目标的外形并不局限于图中的平板型，可根据散热目标的外形设计均温散热片的外形，其本质为更好的进行均温并将热量传给热管。
进一步设有风扇，对热管1和储能单元2按需进行降温，根据导流管3内低温合金的体积膨胀变化控制风扇5的启停；并根据储能单元2内温度变化控制风扇5的转动频率。
所述的储能单元2内部填充固液相变温度在40～100℃的低温合金。
进一步，所述的储能单元2可根据散热需要安装外部翅片。
本发明的工作过程如下：
在设备间歇性工作或短暂过载时会产生大量的热量，这时热量通过均温散热片4将热量迅速传给热管1，通过热管1的良好均温性能，将热量传给储能单元2内的低温合金，通过低温合金的熔化吸收大量潜热，可通过外部翅片将热量散发到环境中，将散热目标的温度维持在安全温度以下。
当散热目标的温度仍过高时，导致低温合金的体积膨胀变化超过一定范围，比如说低温合金的液面高出一定高度，使导流管3内的电路开关被液面导通，风扇启动，强化散热。如果低温合金的体积膨胀变化小于一定值时，比如说低温合金的液面下降，导致导流管3内的电路开关自动断开，风扇停止工作。风扇工作时，当储能单元内部的低温合金液面的温度或者热管超出设定阈值时，如果风扇进一步设有红外的热感应装置，可以设置在低温合金的熔点的基础上每升高5度，风扇转速频率增大一档。
在非工作时间内，散热目标不再发热，低温合金有足够的时间将热量散发到环境中，重新回到固体的状态，为下一次抵抗热冲击准备。这样，通过热管1的高导热性和低温合金的固液相变特性有效的提高了制动电阻对瞬时高温热冲击的抵抗能力，减少了风扇的使用率。

Claims (4)

1.一种基于低温合金的储能复合式控温系统，其特征在于，它包括热管（1）、储能单元（2）、导流管（3）、均温散热片（4）；储能单元（2）为金属材质，内空腔含有低温合金，储能单元（2）和导流管（3）导通；热管（1）的冷凝段与储能单元（2）相连接，热管（1）的蒸发段与均温散热片（4）相连，均温散热片（4）与散热目标相连。
2.根据权利要求1所述的基于低温合金的储能复合式控温系统，其特征在于，进一步设有风扇，对热管（1）和储能单元（2）按需进行降温，根据导流管（3）内低温合金的体积膨胀变化控制风扇的启停；并根据储能单元（2）内温度变化控制风扇的转动频率。
3.根据权利要求1所述的基于低温合金的储能复合式控温系统，其特征在于，所述的储能单元（2）内部填充固液相变温度在40～100℃的低温合金。
4.根据权利要求1所述的基于低温合金的储能复合式控温系统，其特征在于，进一步，所述的储能单元（2）可根据散热需要安装外部翅片。
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