CN107135563A - 一种可快速恢复的自发热保温装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可快速恢复的自发热保温装置，该装置包含：自发热保温壳体、电磁感应加热器；当自发热保温壳体接近电磁感应加热器即可实现快速恢复，恢复时间最快可达数秒。自发热保温壳体由导热耐热的骨架和高热容的室温点附近的相变颗粒构成，可以在实现低温段（相变点以下）的恒温放热。电磁感应加热器由高频电磁发射单元、过流保护单元、过温保护单元组成，可以在保温壳体“失温”后迅速通过电磁感应原理进行加热，使保温壳体快速恢复，投入后续的保温应用。本发明具备连续工作的特点，同时利用电磁感应进行恢复，可以摆脱热场热源热环境的限制，在有电环境即可恢复，使应用更为方便快捷。
Description
技术领域
本发明涉及相变发热技术领域，具体涉及一种可快速恢复的自发热保温装置。
技术背景
由于相变材料在发生相变的时候会吸收或者发出相应相变潜热，出现一个温度平台，所以在相变在恒温保温领域有很大的应用市场。例如，消费级市场的55度杯，工业市场的相变底板，航天领域的宇航服等。也有很多专利探讨了其应用。例如，专利文献（201310292860.2）提出了一种装置可用于余热利用、暖水壶、取暖器。专利文献（CN201611217627.8）提出了一种装置可用于水箱保温。此类应用有个共同的特征在于，装置储热的方式均为热传导，所以储热的速度由装置和环境的温差所决定。高温差的环境不容易创造，而低温差的环境储热速度很慢。
本发明利用电热原理实现了对相变材料的快速恢复。由于用电环境非常容易创造。该发明解决了保温相变材料的快速恢复、连续使用及其多场景应用的问题。
发明内容
本发明利用电热原理，使用了电磁感应能量传输、多孔隙材料、相变材料等技术，设计了一种可以快速恢复的自发热装置，可用于工作温度敏感设备的控温。
本发明解决了保温相变材料的快速恢复、连续使用及其多场景应用的问题。本发明的技术方案如下：
可快速恢复的自发热保温装置有自发热保温壳体、电磁感应加热器组成；当自发热保温壳体接近工作中的电磁感应加热器即可实现快速恢复，恢复时间最快可达数秒。
自发热保温壳体由多孔隙材料构成的结构骨架、弥散分布于孔隙中的相变颗粒、骨架封闭面组成。自发热保温壳体可以单层使用，亦可多层复合使用。多层复合壳体可以通过使用不同种类的相变颗粒，实现温度梯度控制。
构成结构骨架的多孔隙材料应当选用金属类或者石墨类材料，优选为铁磁类金属材料。该材料通过适当的工艺方法，可被加工成多孔隙骨架。骨架在结构上应当连续，既能保证力学强度，又能保证内部感应电流形成涡流。
相变颗粒应选择固液转变相位于室温附近且具有高比热容的复合材料。该材料通过适当的工艺方法，可被加工成对应尺度的颗粒弥散于结构骨架中。相变颗粒根据不同的保温温度需要选择不同的材料体系。
相变颗粒分布于多孔隙骨架后，应当采用薄膜类材料或板材将整个骨架封闭起来，确保整个相变过程中，不会有液态的材料渗出。
电磁感应加热器由高频电磁发射单元，过流保护单元，过温保护单元组成。高频电磁发射单元包含初级线圈及其控制电路，工作频率范围为10kHz~10MHz之间。过流保护单元，过温保护单元均为工作时的保护装置，均由采样器和控制电路构成。两者互为备份。过流保护单元的采样器位于自发热保温壳体的顶部，在过流时切断电磁感应加热器。过温保护单元的采样器在自发热保温壳体的底部，在过温时切断电磁感应加热器。
本发明的有益效果在于：通过电磁感应方式传输能量的相变自发热装置，改变了以往由简单热传导恢复相变储能的传统方式，大大缩短了储能恢复的时间，同时由于取电的便利性，大幅减少了恢复相变储能的空间限制，所以该装置有望在有电的地方实现连续工作。
附图说明
图1为可快速恢复的自发热保温装置的结构原理示意图。
1、自发热保温壳体；
2、电磁感应加热器；
3、结构骨架；
4、相变颗粒；
5、骨架封闭面；
6、高频电磁发射单元；
7、过流保护单元；
8、过温保护单元；
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图为例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方法仅用于解释本发明，并不限定本发明。
可快速恢复的自发热保温装置，包含：自发热保温壳体(1)、电磁感应加热器(2)；自发热保温壳体(1)由多孔隙材料构成的结构骨架(3)、弥散分布于孔隙中的相变颗粒(4)和骨架封闭面(5)组成。电磁感应加热器由高频电磁发射单元(6)，过流保护单元(7)，过温保护单元(8)组成。
所述自发热保温壳体(1)根据具体需要可以做成对应的容器形状，根据所需保温控温时间进行计算，设计对应热容量的壁厚。
所述电磁感应加热器(2)尺寸比发热保温壳体(1)的尺寸略大，使磁场可以覆盖整个发热保温壳体(1)。
所述的结构骨架(3)应当金属类或者石墨类材料，优选可为铁磁类金属。该材料通过适当的工艺方法，可被加工成多孔隙骨架。例如使用发泡法制备的泡沫镍可以做结构骨架(3)。
所述的相变颗粒(4)应选择固液转变相位于室温附近且具有高比热容的复合材料。该材料通过适当的工艺方法，可被加工成对应尺度的颗粒弥散于结构骨架(3)中。例如使用石蜡、脂肪酸等材料，通过乳化分散的工艺填充至结构骨架(3)中去。随后用薄膜类或板材类的骨架封闭面(5)对整个结构进行封闭，封闭方法可以采用粘接或者焊接。
所述的高频电磁发射单元(6)，包含初级线圈及其控制电路，工作频率范围为10kHz~10MHz之间。
所述过流保护单元(7) 和过温保护单元(8)，两者均为工作时的保护装置，均由采样器和控制电路构成。两者互为备份。过流保护单元(7)的采样器位于自发热保温壳体(1)的顶部，在过流时切断电磁感应加热器(2)。过温保护单元(8)的采样器在自发热保温壳体(1)的底部，在过温时切断电磁感应加热器(2)。
本发明中的自发热保温装置具备连续工作的特点，对于工作温度敏感的装置，比如半导体器件、蓄电池，生物试验箱等，本发明提供了一种全新的工作方式，可以更大的激发此类应用的潜能；同时利用电磁感应进行恢复，可以摆脱热场热源热环境的限制，在有电环境即可恢复，使应用更为方便快捷。
Claims (10)
1.一种可快速恢复的自发热保温装置，其特征在于，包括自发热保温壳体(1)和电磁感应加热器(2)，所述自发热保温壳体(1)包括多孔隙材料构成的结构骨架(3)、弥散分布于该结构骨架(3)中的相变颗粒(4)以及骨架封闭面(5)。
2.如权利要求1所述的自发热保温装置，其特征在于，该自发热保温壳体(1)为单层或多层结构。
3.如权利要求1所述的自发热保温装置，其特征在于，该多空隙材料为金属或石墨类材料。
4.如权利要求3所述的自发热保温装置，其特征在于，该多空隙金属材料为铁磁类金属。
5.如权利要求1中所述的自发热保温装置，其特征在于，该相变颗粒(4)为固液转变相位于室温附近且具有高比热容的复合材料，并且该相变颗粒(4)弥散于结构骨架(3)中。
6.如权利要求1中所述的自发热保温装置，其特征在于，该骨架封闭面为薄膜或板材。
7.如权利要求1所述的自发热保温装置，其特征在于，该电磁感应加热器(2)包括高频电磁发射单元(6)、过流保护单元(7)和过温保护单元(8)。
8.如权利要求7所述的自发热保温装置，其特征在于，该高频电磁发射单元(6)包括初级线圈及其控制电路，其工作频率范围为10kHz~10MHz之间。
9.如权利要求8所述的自发热保温装置，其特征在于，该过流保护单元(7) 和过温保护单元(8)为工作时的保护装置，两者互为备份，均由采样器和控制电路构成。
10.如权利要求9所述的自发热保温装置，其特征在于，该过流保护单元(7)的采样器位于自发热保温壳体(1)的顶部，在过流时切断电磁感应加热器(2)，该过温保护单元(8)的采样器位于自发热保温壳体(1)的底部，在过温时切断电磁感应加热器(2)。
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