CN112985147A - 一种金属相变电储热装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种金属相变电储热装置，包括：储热罐，具有密闭的储热腔，储热腔内容纳有相变金属；相变金属的内部插设有热管，热管的部分伸出储热腔；储热腔内设有电加热棒，电加热棒用于加热所述相变金属；换热器，具有适于通入换热介质的换热腔，换热腔具有与外界连通的进口和出口；换热器具有部分伸出换热腔的导热柱，导热柱与热管间隔相对，导热柱与热管之间形成隔热空间；热控组件，具有抽拉设置的导热阀板，导热阀板适于伸入隔热空间内；导热阀板的一端适于与热管接触抵接，导热阀板的另一端适于与导热柱接触抵接。本发明的热管与导热柱通过导热阀板进行间接接触导热，通过控制导热阀板与热管、导热柱的接触面积，来实现放热功率的调节。

Description

一种金属相变电储热装置

技术领域

本发明涉及电储热技术领域，具体涉及一种金属相变电储热装置。

背景技术

基于金属相变材料的储热装置一般为将金属材料熔化后盛装在耐腐蚀的容器罐中，做成储热罐，电加热装置及换热管道与金属材料相接触用于充热及提取热量。采用金属相变材料设计的储热装置可以用于新能源电力消纳与调节、传统热电厂改造、太阳能光热储热发电、高端民用及商业建筑储热供热供暖及热水供应、电动小型汽车及电动大巴车储热并用于冬季车舱供暖及电池保温等领域。

金属相变材料的相变温度一般较高，在很多应用场景下，储热温度远高于用热温度；目前，高温储热装置与低温用热设备之间通过换热介质进行直接换热，换热器一般为套设在储热罐外部的热交换器，热交换器与储热罐之间形成夹层，通过向夹层内通入换热介质进行热传导。上述的换热方式中，热交换器的体积庞大、换热系数低，且放热温度难以进行实时控制调节。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的金属相变储热装置的放热温度难以实时调控，且换热系数低的缺陷，从而提供一种金属相变电储热装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种金属相变电储热装置，包括：

储热罐，具有密闭的储热腔，所述储热腔内容纳有相变金属；所述相变金属的内部插设有热管，所述热管的部分伸出所述储热腔；所述储热腔内设有电加热棒，所述电加热棒用于加热所述相变金属；

换热器，具有适于通入换热介质的换热腔，所述换热腔具有与外界连通的进口和出口；所述换热器具有部分伸出所述换热腔的导热柱，所述导热柱与所述热管间隔相对，所述导热柱与所述热管之间形成隔热空间；

热控组件，具有抽拉设置的导热阀板，所述导热阀板适于伸入所述隔热空间内；所述导热阀板的一端适于与所述热管接触抵接，所述导热阀板的另一端适于与所述导热柱接触抵接。

作为优选方案，所述热控组件还包括：

驱动件，具有滑动伸缩的阀杆，所述导热阀板连接在所述阀杆上，所述驱动件适于驱动所述阀杆伸缩；

第一隔热环，抵接在所述换热器与所述储热罐之间；所述第一隔热环具有上下贯通的环形腔，所述热管以及所述导热柱的部分伸入所述环形腔内；所述第一隔热环的侧壁上具有与所述环形腔连通的导向口，所述导热阀板适于滑动穿过所述导向口、与所述热管以及所述导热柱接触。

作为优选方案，所述导热阀板与所述阀杆之间连接有隔热块。

作为优选方案，还包括：

第一导热块，套设在所述导热柱上，所述第一导热块的部分伸入所述第一隔热环的环形腔内；

第二导热块，套设在所述热管上，所述第二导热块的部分伸入所述第一隔热环的环形腔内。

作为优选方案，还包括：

第二隔热环，套设在所述导热柱上，并抵接在所述换热器与所述第一隔热环之间；

第三隔热环，套设在所述热管上，并抵接在所述储热罐与所述第一隔热环之间。

作为优选方案，所述储热罐内嵌套有保温罐，所述相变金属容纳至所述保温罐内。

作为优选方案，所述保温罐的外壁上缠绕有导热盘管，所述导热盘管的两端分别穿出所述储热腔。

作为优选方案，所述保温罐的内外侧壁上具有隔热涂层以及耐腐蚀涂层。

作为优选方案，所述换热器还包括：

换热壳体，具有与外界连通的进口与出口；

翅片板，连接在所述换热壳体内，所述导热柱通过金属板连接在所述翅片板上。

作为优选方案，所述相变金属与所述储热罐的内顶壁之间具有间隔空间，所述间隔空间内填充有惰性气体。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的金属相变电储热装置，储热罐中的热量通过热管直接传递给换热器内的导热柱，换热器与储热罐无需增加额外的导热介质，不仅简化了整体装置的复杂导热结构，还提升了装置的功率密度和能量密度；热管与导热柱之间通过导热阀板进行间接接触连接导热，通过控制导热阀板与热管、导热柱的接触面积，来实现放热功率的调节，进而能够实现了高温蓄热介质与低温用热设备的高效紧凑连接。

2.本发明提供的金属相变电储热装置，第一隔热环、第二隔热环以及第三隔热环的设置，能够减少热量的损失。

3.本发明提供的金属相变电储热装置，第一导热块以及第二导热块的设置，避免导热阀片与热管以及导热柱直接接触、出现磨损现象。

4.本发明提供的金属相变电储热装置，导热盘管的设置，能够及时导走储热罐以及保温罐上的热量，使整体装置不影响外界的环境温度，进而整体装置能够应用安装在密闭空间。

5.本发明提供的金属相变电储热装置，惰性气体的填充，防止相变金属出现氧化现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中提供的金属相变电储热装置的立体结构示意图。

图2为本发明中提供的金属相变电储热装置的内部结构示意图。

图3为本发明中提供的金属相变电储热装置的爆炸视图。

图4为翅片板与导热柱之间的连接关系示意图。

图5为热控组件的结构示意图。

附图标记说明：

1、储热罐；2、换热器；3、热控组件；4、保温罐；5、导热盘管；6、相变金属；7、电加热棒；8、热管；9、换热壳体；10、翅片板；11、导热柱；12、金属板；13、驱动件；14、导热阀板；15、第一隔热环；16、第一导热块；17、第二导热块；18、阀杆；19、隔热块；20、第二隔热环；21、第三隔热环。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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做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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例中提供的金属相变电储热装置，如图1所示，包括：储热罐1、换热器2以及热控组件3。

如图2、图3所示，所述储热罐1为柱形结构，内部具有密封的储热腔；所述储热罐1的内部嵌套有顶端开口的保温罐4，所述保温罐4的开口端与所述储热罐1的顶盖抵接封堵；所述储热罐1的顶盖采用隔热材料，所述保温罐4的内外侧壁上均涂覆有隔热涂层以及耐腐蚀涂层；所述保温罐4的外壁与所述储热罐1的内壁之间形成夹层，导热盘管5缠绕在所述保温罐4的外壁上、并与所述储热罐1的内壁接触抵接；所述导热盘管5的两端分别穿出所述储热罐1，向所述导热盘管5内通入冷却介质，用于及时导走所述储热罐1以及保温罐4上的热量。

如图2、图3所示，所述相变金属6容纳在所述保温罐4内，所述相变金属6与所述储热罐1的顶盖之间具有间隔空间，所述间隔空间内填充有惰性气体，所述惰性气体防止相变金属6出现氧化现象。所述相变金属6的周向上均布地内插设有四根电加热棒7，所述电加热棒7的部分伸出所述储热罐1的顶盖；所述电加热棒7的外部采用耐腐蚀耐高温的不锈钢材料，内部为发热电阻丝，所述电加热棒7用于对所述相变金属6加热。所述相变金属6的中心处插设有热管8，所述热管8的部分伸出所述储热罐1的顶盖，所述热管8用于将所述相变金属6释放的热量经所述热控组件3传递给所述换热器2。

如图2、图3所示，所述换热器2位于所述储热罐1的正上方，所述热控组件3位于所述换热器2与所述储热罐1之间。所述换热器2包括：换热壳体9、翅片板10以及导热柱11；所述换热壳体9具有与外界连通的进口和出口，所述翅片板10位于所述换热壳体9内部；如图4所示，所述导热柱11的背离所述储热罐1的一端连接有金属板12，所述金属板12的上端面和下端面处分别连接有所述翅片板10，所述导热柱11的部分朝下伸出所述换热壳体9。

如图5所示，所述热控组件3包括：驱动件13、导热阀板14、第一隔热环15、第一导热块16以及第二导热块17，所述第一导热块16以及第二导热块17均为高导热耐磨材料；所述驱动件13连接在所述储热罐1的顶盖上，所述驱动件13具有滑动伸缩的阀杆18，所述导热阀板14通过隔热块19连接在所述阀杆18上；所述第一隔热环15的上端面通过第二隔热环20与所述换热壳体9抵接，所述第一隔热环15的下端面通过第三隔热环21与所述储热罐1的顶盖抵接；所述第一导热块16套设在所述导热柱11上，所述第一导热块16的部分朝下穿过所述第二隔热环20、伸入所述第一隔热环15内；所述第二导热块17套设在所述热管8上，所述第二导热块17的部分朝上穿过所述第三隔热环21、伸入所述第一隔热环15内，所述第一导热块16与所述第二导热块17之间具有上下间隔的隔热空间；所述第一隔热环15的外壁上开设有弧形的导向口，所述导热阀板14能够滑动伸入所述导向口内；所述导热阀板14的上端面能够与所述第一导热块16接触抵接，所述导热阀板14的下端面能够与所述第二导热块17接触抵接；通过驱动件13驱动所述导热阀板14的伸入量，来调节所述导热阀板14与所述第一导热块16、第二导热块17之间的接触面积，进而实现放热功率的调节，实现了高温蓄热介质与低温用热设备的高效紧凑连接。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种金属相变电储热装置，其特征在于，包括：

储热罐(1)，具有密闭的储热腔，所述储热腔内容纳有相变金属(6)；所述相变金属(6)的内部插设有热管(8)，所述热管(8)的部分伸出所述储热腔；所述储热腔内设有电加热棒(7)，所述电加热棒(7)用于加热所述相变金属(6)；

换热器(2)，具有适于通入换热介质的换热腔，所述换热腔具有与外界连通的进口和出口；所述换热器(2)具有部分伸出所述换热腔的导热柱(11)，所述导热柱(11)与所述热管(8)间隔相对，所述导热柱(11)与所述热管(8)之间形成隔热空间；

热控组件(3)，具有抽拉设置的导热阀板(14)，所述导热阀板(14)适于伸入所述隔热空间内；所述导热阀板(14)的一端适于与所述热管(8)接触抵接，所述导热阀板(14)的另一端适于与所述导热柱(11)接触抵接。

2.根据权利要求1所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述热控组件(3)还包括：

驱动件(13)，具有滑动伸缩的阀杆(18)，所述导热阀板(14)连接在所述阀杆(18)上，所述驱动件(13)适于驱动所述阀杆(18)伸缩；

第一隔热环(15)，抵接在所述换热器(2)与所述储热罐(1)之间；所述第一隔热环(15)具有上下贯通的环形腔，所述热管(8)以及所述导热柱(11)的部分伸入所述环形腔内；所述第一隔热环(15)的侧壁上具有与所述环形腔连通的导向口，所述导热阀板(14)适于滑动穿过所述导向口、与所述热管(8)以及所述导热柱(11)接触。

3.根据权利要求2所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述导热阀板(14)与所述阀杆(18)之间连接有隔热块(19)。

4.根据权利要求2所述的金属相变电储热装置，其特征在于，还包括：

第一导热块(16)，套设在所述导热柱(11)上，所述第一导热块(16)的部分伸入所述第一隔热环(15)的环形腔内；

第二导热块(17)，套设在所述热管(8)上，所述第二导热块(17)的部分伸入所述第一隔热环(15)的环形腔内。

5.根据权利要求2所述的金属相变电储热装置，其特征在于，还包括：

第二隔热环(20)，套设在所述导热柱(11)上，并抵接在所述换热器(2)与所述第一隔热环(15)之间；

第三隔热环(21)，套设在所述热管(8)上，并抵接在所述储热罐(1)与所述第一隔热环(15)之间。

6.根据权利要求1所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述储热罐内嵌套有保温罐(4)，所述相变金属(6)容纳至所述保温罐(4)内。

7.根据权利要求6所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述保温罐(4)的外壁上缠绕有导热盘管(5)，所述导热盘管(5)的两端分别穿出所述储热腔。

8.根据权利要求6所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述保温罐(4)的内外侧壁上具有隔热涂层以及耐腐蚀涂层。

9.根据权利要求1所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述换热器(2)还包括：

换热壳体(9)，具有与外界连通的进口与出口；

翅片板(10)，连接在所述换热壳体(9)内，所述导热柱(11)通过金属板(12)连接在所述翅片板(10)上。

10.根据权利要求1所述的金属相变电储热装置，其特征在于，所述相变金属(6)与所述储热罐(1)的内顶壁之间具有间隔空间，所述间隔空间内填充有惰性气体。

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