CN109186298A - 一种相变蓄热材料的封装结构及由其组成的复合包装物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相变蓄热材料的封装结构及由其组成的复合包装物，包括相变蓄热材料和塑料肠衣，所述塑料肠衣为内部密闭的筒形体，所述相变蓄热材料灌装并充满于所述塑料肠衣中构成所述相变蓄热材料的封装结构。本发明采用塑料肠衣封装相变蓄热材料，塑料肠衣能够满足相变蓄热材料所需强度、耐腐蚀性、体积变化、热稳定性、传热性等要求，由于塑料肠衣为软材料，塑料肠衣可与蓄热材料充分接触，二者结合紧密，可提高传热速率，进而提高热传导效果，能够满足各种外界传热介质需要。而且，本发明采用塑料肠衣封装蓄热材料，结构简单，制造成本低，与现有封装方式相比，更容易实现封装结构的低高度，改善固液相变过程中重力分层，提高物质结晶效果。

Description

一种相变蓄热材料的封装结构及由其组成的复合包装物

技术领域

本发明属于储能技术，尤其涉及一种相变蓄热材料的封装结构，还涉及由该相变蓄热材料的封装结构组成的复合包装物。

背景技术

相变是物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同，与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应，物质有固相、液相和气相。

相变蓄热材料(PCM-Phase Change Material)是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变蓄热材料将吸收或释放大量的潜热。

相变蓄热材料具有在一定温度范围内改变其物理状态的能力。以固－液相变为例，在加热到熔化温度时，就会产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变蓄热材料吸收并储存大量的潜热；当相变蓄热材料冷却时，储存的热量在一定的温度范围内会散发到环境中去，进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中，所储存或释放的能量称为相变潜热。相变蓄热材料的物理状态发生变化时，其自身的温度在相变完成前几乎维持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。

相变蓄热材料通过相变过程吸收和释放热量，从而改善环境温度，适当的封装方式可以提高相变蓄热材料的使用性能。而在实际使用过程中，相变蓄热材料会发生固液转化。封装材料要满足相变蓄热材料所需强度、耐腐蚀性、体积变化、热稳定性、传热性等要求。相变蓄热材料与封装材料结合的紧密性对相变蓄热材料的传热速率影响很大，直接影响相变蓄热材料的使用效果。

相变蓄热材料通过相变封装材料、传热介质与环境进行热量交换。传热介质可分为三类：气体(比如空气)、液体(比如水)和固体(比如金属不锈钢)。

现有的封装方式有：1、整体储能换热器：是以换热器的形式来封装相变蓄热材料，常用于中高温的固液相变材料。2、分散分装：是将相变蓄热材料封装在以金属或非金属(硬质塑料)制成的容器内，常以空气或水作为传热介质，且常用于居民住宅或温室大棚等场所。

但是，上述封装方式存在着以下缺陷：

⑴上述封装方式所用的封装材料均为硬质材料，相变蓄热材料与封装材料接触不充分，影响热传导效果。

⑵在封装结构高度较高的情况下，相变蓄热材料会在固液相变过程中重力分层，以致影响物质结晶效果，因此，现有封装结构大都制作成高度较低的扁平型结构，这种结构的制作工艺复杂，制造成本高。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种结构简单、制造成本低、能够实现良好传热效果的相变蓄热材料的封装结构。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：它包括相变蓄热材料和塑料肠衣，所述塑料肠衣为内部密闭的筒形体，所述相变蓄热材料灌装并充满于所述塑料肠衣中构成所述相变蓄热材料的封装结构。

本发明所述塑料肠衣是指使用的包装材料具有良好阻隔性的一种肠衣，比如包装火腿肠的塑料肠衣。所述塑料肠衣采用可形成筒形的有机材料制成，例如可采用聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚酰胺肠衣膜(PA)、EVAL、PVC或PP等。

本发明采用塑料肠衣封装相变蓄热材料，塑料肠衣能够满足相变蓄热材料所需强度、耐腐蚀性、体积变化、热稳定性、传热性等要求，由于塑料肠衣为软材料，塑料肠衣可与蓄热材料充分接触，二者结合紧密，可提高传热速率，进而提高热传导效果，能够满足各种外界传热介质需要。而且，本发明采用塑料肠衣封装蓄热材料，结构简单，制造成本低，与现有封装方式相比，更容易实现封装结构的低高度，改善固液相变过程中重力分层，提高物质结晶效果。

作为本发明一种优选方式，所述塑料肠衣的厚度为25μm以上。

作为本发明一种优选方式，所述塑料肠衣的直径为10mm以上。

作为本发明一种实施方式，多个所述的相变蓄热材料的封装结构通过端部连为一体。

本发明的第二个目的在于提供一种由上述相变蓄热材料的封装结构组成的复合包装物，可以满足各种外界传热介质需要。

本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种由上述相变蓄热材料的封装结构组成的复合包装物，其特征在于：它包括所述相变蓄热材料的封装结构和可导热的外包装层，所述相变蓄热材料的封装结构作为基本包装物，所述外包装层形成容纳若干基本包装物的密闭空间，若干基本包装物紧密填充在该密闭空间中，所述基本包装物通过外包装层、传热介质与外界环境发生热交换。

作为本发明的一种实施方式，所述外包装层采用软性材料制成，所述传热介质是液体、气体或固体。

作为本发明的另一种实施方式，所述外包装层采用刚性材料制成，所述传热介质是液体或气体。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

⑴本发明采用塑料肠衣封装相变蓄热材料，塑料肠衣能够满足相变蓄热材料所需强度、耐腐蚀性、体积变化、热稳定性、传热性等要求，由于塑料肠衣为软性材料，塑料肠衣可与蓄热材料充分接触，二者结合紧密，可提高传热速率，进而提高热传导效果，能够满足各种外界传热介质需要。

⑵本发明采用塑料肠衣封装蓄热材料，结构简单，制造成本低，与现有封装方式相比，更容易实现封装结构的低高度，改善固液相变过程中重力分层，提高物质结晶效果。

⑶本发明可以实现最小体积为1cm³的相变蓄热材料封装，且可以制成不同体积大小的基本包装物，便于自由充分组配，以适应外界各种空间的需要，提高了适用的灵活性。

⑷本发明复合包装物可以针对外界气体、液体、固体三种介质热交换需要，作出各种结构变形，以便满足各种外界传热介质需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明相变蓄热材料的封装结构的结构示意图(显示两个相变蓄热材料封装结构连为一体)；

图2是本发明相变蓄热材料的封装结构的剖视示意图；

图3是本发明复合包装物的结构示意图。

具体实施方式

如图1和2所示，是本发明一种相变蓄热材料的封装结构3，相变蓄热材料的封装结构3为柱状体，它包括蓄热材料1和塑料肠衣2，塑料肠衣2为内部密闭的筒形体，塑料肠衣2的厚度为25μm以上，直径为10mm以上，相变蓄热材料1灌装并充满于塑料肠衣2中构成相变蓄热材料的封装结构。塑料肠衣2使用的材料可为聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚酰胺肠衣膜(PA)、EVAL、PVC或PP材料，也可以采用其它可制成筒形的有机材料制作而成。塑料肠衣2能够满足相变蓄热材料所需强度、耐腐蚀性、体积变化、热稳定性、传热性等要求，由于塑料肠衣2为软材料，其可与相变蓄热材料1充分接触，提高热传导效果，满足各种外界传热介质需要。密闭的塑料肠衣2是通过在其两端结扎(结扎部位为5)后形成。参见图1，若干个相变蓄热材料的封装结构3通过端部连为一体；参见图2，相变蓄热材料的封装结构3也可以是单独个体。

相变蓄热材料的封装结构3可以直接使用，也可以由相变蓄热材料的封装结构3组成复合包装物进行使用。如图3所示，复合包装物包括相变蓄热材料的封装结构3和可导热的外包装层4，相变蓄热材料的封装结构3作为基本包装物，在本实施例中，外包装层4采用软性材料制成，传热介质是液体、气体或固体，外包装层4形成容纳若干基本包装物的空间，且外包装层4紧紧包覆住基本包装物，二者充分接触，提高热传导效果，基本包装物通过外包装层4、传热介质与外界环境发生热交换。

在其它实施例中，外包装层是刚性材料，若干基本包装物紧密填充在外包装层形成的空间中，传热介质是液体或气体。

对以上各种情况的适用做以下举例说明：

当传热介质是水时，比如水箱这样的相变系统，复合包装物放置在水箱内，它的外包装层可以是刚性的，也可以是柔性的。

还有，冬季使用的暖手宝，其可直接作为基本包装物或做成复合包装物，传热介质是人手的肌肉，为固体，复合包装物的外包装层可以是刚性的，也可以是柔性的。

再有，采用铝散热器这种刚性材料作为传热介质时，复合包装物的外包装层必须采用柔性材料，否则热传导效果不理想。

本发明相变蓄热材料的封装结构和复合包装物的制作过程如下：

1、根据传热介质的需要和外交换热量大小需要，确定相变蓄热材料、复合包装物的外包装层的材料和结构、尺寸；

2、根据复合包装物的结构和大小，确定所用塑料肠衣的材料和尺寸；

3、根据相变蓄热材料的配方，按工艺配比，配制相变蓄热材料；

4、使用灌装机械和结扎机械，对相变蓄热材料进行两端双结扎灌装，形成基本包装物，在灌装时，需根据相应相变蓄热材料的工艺要求进行灌装。

5、根据复合包装物的需要，将基本包装物紧密填充到外包装层所形成的空间中，再进行密封。

本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：它包括相变蓄热材料和塑料肠衣，所述塑料肠衣为内部密闭的筒形体，所述相变蓄热材料灌装并充满于所述塑料肠衣中构成所述相变蓄热材料的封装结构。

2.根据权利要求1所述的相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：所述塑料肠衣的厚度为25μm以上。

3.根据权利要求2所述的相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：所述塑料肠衣的直径为10mm以上。

4.根据权利要求3所述的相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：所述塑料肠衣采用可形成筒形的有机材料制成。

5.根据权利要求4所述的相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：所述塑料肠衣采用聚偏二氯乙烯、聚酰胺、EVAL、PVC或PP材料制成。

6.根据权利要求1所述的相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：多个所述的相变蓄热材料的封装结构通过端部连为一体。

7.根据权利要求1所述的相变蓄热材料的封装结构，其特征在于：所述的相变蓄热材料的封装结构为单独个体。

8.一种由权利要求1～7任一项所述相变蓄热材料的封装结构组成的复合包装物，其特征在于：它包括所述相变蓄热材料的封装结构和可导热的外包装层，所述相变蓄热材料的封装结构作为基本包装物，所述外包装层形成容纳若干基本包装物的密闭空间，若干基本包装物紧密填充在该密闭空间中，所述基本包装物通过外包装层、传热介质与外界环境发生热交换。

9.根据权利要求8所述的复合包装物，其特征在于：所述外包装层采用软质材料制成，所述传热介质是液体、气体或固体。

10.根据权利要求9所述的复合包装物，其特征在于：所述外包装材料采用刚性材料制成，所述传热介质是液体或气体。