CN112963985A - 基于形状记忆合金的制冷装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于形状记忆合金的制冷装置，该基于形状记忆合金的制冷装置包括两相对斜置的转盘和连接在两所述转盘之间的形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝为平行设置的若干根且沿所述所述转盘的周向布置。本发明基于形状记忆合金的制冷装置与现有的制冷系统相比较，其制冷能耗低、噪音小、不会产生如二氧化碳等的“温室气体”(如二氧化碳)且制冷效率高。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种基于形状记忆合金的制冷装置。
背景技术
众所周知，利用外界能量使热量从温度较低的物质(或环境)转移到温度较高的物质(或环境)的系统叫制冷系统。制冷系统通常由制冷剂和四大机件，即压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，其制冷原理为：压缩机吸入从蒸发器出来的较低的工质蒸汽，使之压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经节流阀节流成为压力较低的液体后送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，再送入压缩机的入口，从而完成制冷循环。然而，上述的气-液压缩制冷方式存在能耗高、噪音大以及产生“温室气体”(如二氧化碳)的缺点。
此外，随着科学技术的快速发展，形状记忆合金(shape memory alloys，SMA)作为一种智能材料，正逐渐被应用于制冷系统之中，如申请号为CN201811515973.3、名称为《使用形状记忆合金弹簧的膨胀阀和使用该膨胀阀的车辆空调系统》的中国专利，其将形状记忆合金作为传统制冷系统中膨胀阀使用；如申请号为CN201810385740.X、名称为《一种采用形状记忆合金的接触式冷却系统》的中国专利，其将形状记忆合金作为制冷装置和被制冷对象之间的连接装置，并利用其形状记忆效应，将被制冷对象的温度控制在形状记忆合金转变温度附近，以上仅是利用形状记忆合金的形状记忆效应，将形状记忆合金作为传统制冷系统中的辅助部件或者用于调整被制冷对象的温度控制器，并未将其本身作为制冷器件。而至于其它，还如申请号为CN201810660524.1、名称为《一种具有形状记忆合金管材的固态制冷系统》的中国专利，其采用形状记忆管和电动机压缩以使形状记忆合金产生相变，形状记忆合金因热弹效应产生的热量变化先传递给吸热剂和制冷剂，再被送至冷端和热端，制冷效率低。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种基于形状记忆合金的制冷装置，旨在解决目前的制冷系统制冷能耗高、噪音大、产生“温室气体”(如二氧化碳)以及效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种基于形状记忆合金的制冷装置，该基于形状记忆合金的制冷装置包括两相对斜置的转盘和连接在两所述转盘之间的形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝为平行设置的若干根且沿所述所述转盘的周向布置。
优选地，所述基于形状记忆合金的制冷装置还包括热气收集箱，所述热气收集箱的箱板上设有安装开口；
两所述转盘位于所述安装开口中，所述安装开口中对应设有两固定在所述热气收集箱上、用于安装所述转盘的安装轴。
优选地，所述基于形状记忆合金的制冷装置还包括挡板，所述挡板的相对两侧分别与两所述安装轴的一端连接，所述挡板处于若干根所述形状记忆合金丝的围合空间内且与所述热气收集箱的箱板共面设置。
优选地，所述热气收集箱上还设有用于与所述安装轴的另一端螺纹连接的固定帽。
优选地，所述基于形状记忆合金的制冷装置还包括用于驱动所述转盘转动的驱动电机。
优选地，所述安装轴上套设有与所述转盘一体成型的第一齿轮盘，所述驱动电机的输出轴上设有与所述第一齿轮盘相啮合的第二齿轮盘。
优选地，所述热气收集箱的箱板上还设有若干个通孔。
优选地，所述转盘上设有用于固定所述形状记忆合金丝的固定组件。
优选地，所述固定组件包括锁丝柱，所述锁丝柱上设有贯穿其上下两端面的螺纹孔和贯穿其侧面且与所述螺纹孔连通的过丝孔，所述锁线柱的上下两端分别设有穿入所述螺纹孔中的锁丝螺杆。
优选地，所述固定组件包括呈圆台状的锁丝套，所述锁丝套包括两可相对靠近或远离的夹持部、位于两所述夹持部相对面上的夹丝槽和与所述夹丝槽衔接的贯穿孔，所述转盘上设有用于容置所述锁丝套的安装孔。
与现有技术相比，本发明实施例技术方案的有益效果在于：
本基于形状记忆合金的制冷装置的两转盘相对斜置，每根形状记忆合金丝长短不同，在两转盘以相同转速、不同转向转动时，形状记忆合金丝产生周期性伸长和缩短，因形状记忆合金丝的热弹效应(即伸长放热、缩短吸热)，两转盘上形状记忆合金丝伸长的一侧释放热量，缩短的一侧吸收热量，从而产生冷气以实现制冷；制冷装置通过转盘和形状记忆合金丝进行制冷，降低了能耗、减小了噪音以及无“温室气体”(如二氧化碳)产生，并且，其无需通过制冷剂等进行能量传递，提高了制冷效率。
附图说明
图1为本发明的基于形状记忆合金的制冷装置一实施例的结构示意图；
图2为图1中基于形状记忆合金的制冷装置一部分的结构示意图；
图3为图1中基于形状记忆合金的制冷装置另一部分的结构示意图；
图4为本发明的基于形状记忆合金的制冷装置的固定组件一实施例的结构示意图；
图5为本发明的基于形状记忆合金的制冷装置的固定组件另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出一种基于形状记忆合金的制冷装置，参照图1和图2，该基于形状记忆合金的制冷装置包括两相对斜置的转盘100和连接在两转盘100之间的形状记忆合金丝200，形状记忆合金丝200为平行设置的若干根且沿转盘100的周向布置。
本实施例的基于形状记忆合金的制冷装置，利用形状记忆合金作为核心制冷部件以实现制冷。具体地，基于形状记忆合金的制冷装置主要由两转盘100和若干根形状记忆合金丝200组成，其中：
参照图2，两转盘100为大小一致的圆盘，两转盘100之间间隔预设距离且相对倾斜设置，二者的旋转中心线具有交点。若干根形状记忆合金丝200沿转盘100的周向布置且互相平行，并且形状记忆合金丝200的两端分别与两转盘100连接。所容易理解的是，因两转盘100相对斜置，每根形状记忆合金丝200的长度不同。其中，转盘100优选电动转盘100，以通过驱动机构对转盘100进行旋转驱动，并且形状记忆合金丝200的数量以及设置间距根据实际情况设置，对此不作限定。
本实施例的制冷装置的制冷原理为：将两转盘100以相同转速、不同转向转动，形状记忆合金丝200产生周期性伸长和缩短，因形状记忆合金丝200的热弹效应(即伸长放热、缩短吸热)，两转盘100上形状记忆合金丝200伸长的一侧释放热量，缩短的一侧吸收热量，从而产生冷气以实现制冷。
本实施例的制冷装置通过转盘100和形状记忆合金丝200进行制冷，降低了能耗、减小了噪音以及无“温室气体”(如二氧化碳)产生，并且，其无需通过制冷剂等进行能量传递，提高了制冷效率。此外，所使用的形状记忆合金丝200与形状记忆合金管相比，响应速度更快且制冷性能更佳。
在一较佳实施例中，参照图1和图3，基于形状记忆合金的制冷装置还包括热气收集箱300，热气收集箱300的箱板上设有安装开口310；
两转盘100位于安装开口310中，安装开口310中对应设有两固定在热气收集箱300上、用于安装转盘100的安装轴10。
本实施例中，转盘100通过套设在安装轴10上，进而安装在热气收集箱300上，所设热气收集箱300用于收集形状记忆合金丝200所产生的热气，以便对热气进行集中处理，避免冷热气交汇，从而提高制冷效果。具体地，该热气收集箱300为方形箱体，安装开口310位于热气收集箱300周向侧面的箱板上，位于安装开口310中的安装轴10与热气收集箱300的箱板共面布置，而位于安装开口310中的两转盘100一半处于热气收集箱300内，另一半显露于热气收集箱300外，转盘100采用轴承以在安装轴10上转动设置，安装开口310的形状为根据转盘100、转轴等实际结构所设。容易理解的是，当两转盘100采用相同转速，并以如图1弧形箭头所标示的转动方向转动时，可在热气收集箱300的箱体内外两侧分别产生加热和制冷效果。
在一较佳实施例中，参照图1和图2，基于形状记忆合金的制冷装置还包括挡板20，挡板20的相对两侧分别与两安装轴10的一端连接，挡板20处于若干根形状记忆合金丝200的围合空间内且与热气收集箱300的箱板共面设置。本实施例中，通过所设挡板20，以减小安装开口310的开口面积，从而减少热气收集箱300内的热气外泄，提高热气收集箱300外的制冷效果。而至于挡板20的形状以及大小根据实际情况设置，只要不与其它部件(如转盘100)发生结构干涉即可。
在一较佳实施例中，参照图1和图3，热气收集箱300上还设有用于与安装轴10的另一端螺纹连接的固定帽30。本实施例中，固定帽30固定在热气收集箱300上且位于安装开口310中，固定帽30上设有内螺纹，安装轴10上对应设有外螺纹以与固定帽30螺纹连接，安装轴10通过固定帽30以安装在热气收集箱300上，拆装方便并且设置稳固。
在一较佳实施例中，基于形状记忆合金的制冷装置还包括用于驱动转盘100转动的驱动电机(图中未示出)。其中，通过驱动电机驱动转盘100转动，以控制两转盘100以相同转速转动，转动效果更佳。驱动电机与转盘100之间可以采用多种传动组件，比如同步带组件、齿轮组件等等。并且，驱动电机可以设置为一个以单独驱动两转盘100，或者两个以分别驱动两转盘100，根据实际情况设置。
在一较佳实施例中，参照图1和图2，安装轴10上套设有与转盘100一体成型的第一齿轮盘110，驱动电机的输出轴上设有与第一齿轮盘110相啮合的第二齿轮盘。本实施例中，驱动电机的输出轴转动以输出动力，通过第一齿轮盘110和第二齿轮盘的啮合传动，以带动在安装轴10上转盘100转动，结构简单、传动稳定且精度高。
在一较佳实施例中，参照图1和图3，热气收集箱300的箱板上还设有若干个通孔320。本实施例中，通过在热气收集箱300的通孔320处通入活水或冷空气，以带走热气收集箱300内的热量，从而保证热气收集箱300上方持续制冷，提高制冷效果。具体地，通孔320为两个且分别设置在热气收集箱300的两相对箱板上。
在一较佳实施例中，转盘100上设有用于固定形状记忆合金丝200的固定组件。该固定组件的结构形式可以是多种，比如固定组件包括通过螺丝锁紧的两夹块，其中一夹块固定在转盘100上，两夹块的相对面上设有夹丝槽，形状记忆合金丝200置于夹丝槽中以被两夹块相对夹持。当然，其仅是示例性，并非限制性的，固定组件的结构形式还可为其它。
在一较佳实施例中，参照图3，固定组件包括锁丝柱40，锁丝柱40上设有贯穿其上下两端面的螺纹孔和贯穿其侧面且与螺纹孔连通的过丝孔41，锁线柱40的上下两端分别设有穿入螺纹孔中的锁丝螺杆50。本实施例中，锁丝柱40固定在转盘100上，形状记忆合金丝200自锁丝柱40的过丝孔41以及螺纹孔穿过，上下两锁丝螺杆50与锁丝柱螺纹连接以夹紧形状记忆合金丝200，从而实现形状记忆合金丝200的固定，拆装方便且锁丝效果好。
在一较佳实施例中，参照图4，固定组件包括呈圆台状的锁丝套60，锁丝套60包括两可相对靠近或远离的夹持部61、位于两夹持部61相对面上的夹丝槽62和与夹丝槽62衔接的贯穿孔63，转盘100上设有用于容置锁丝套60的安装孔。本实施例中，形状记忆合金丝200自锁丝套60的两夹持部61之间穿过贯穿孔63，以将锁丝套60预先套在形状记忆合金丝200上，在装配时，先将形状记忆合金丝200穿过转盘100上的安装孔，随后再将形状记忆合金丝200上的锁丝套60移至安装孔中，两夹持部61受到安装孔内壁的挤压而相对靠近以将形状记忆合金丝200夹持在夹丝槽62中，从而实现形状记忆合金丝200的固定，结构简单且易于设置。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，包括两相对斜置的转盘和连接在两所述转盘之间的形状记忆合金丝，所述形状记忆合金丝为平行设置的若干根且沿所述所述转盘的周向布置。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，还包括热气收集箱，所述热气收集箱的箱板上设有安装开口；
两所述转盘位于所述安装开口中，所述安装开口中对应设有两固定在所述热气收集箱上、用于安装所述转盘的安装轴。
3.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，还包括挡板，所述挡板的相对两侧分别与两所述安装轴的一端连接，所述挡板处于若干根所述形状记忆合金丝的围合空间内且与所述热气收集箱的箱板共面设置。
4.根据权利要求3所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，所述热气收集箱上还设有用于与所述安装轴的另一端螺纹连接的固定帽。
5.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，还包括用于驱动所述转盘转动的驱动电机。
6.根据权利要求5所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，所述安装轴上套设有与所述转盘一体成型的第一齿轮盘，所述驱动电机的输出轴上设有与所述第一齿轮盘相啮合的第二齿轮盘。
7.根据权利要求2所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，所述热气收集箱的箱板上还设有若干个通孔。
8.根据权利要求1所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，所述转盘上设有用于固定所述形状记忆合金丝的固定组件。
9.根据权利要求8所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，所述固定组件包括锁丝柱，所述锁丝柱上设有贯穿其上下两端面的螺纹孔和贯穿其侧面且与所述螺纹孔连通的过丝孔，所述锁线柱的上下两端分别设有穿入所述螺纹孔中的锁丝螺杆。
10.根据权利要求8所述的基于形状记忆合金的制冷装置，其特征在于，所述固定组件包括呈圆台状的锁丝套，所述锁丝套包括两可相对靠近或远离的夹持部、位于两所述夹持部相对面上的夹丝槽和与所述夹丝槽衔接的贯穿孔，所述转盘上设有用于容置所述锁丝套的安装孔。
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