CN117091318A - 一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，它包括：双层机架、驱动电机、曲柄、合金前端夹持器、Fe10Ni弹性制冷合金、散热器、合金后端夹持器、滑块、滑轨、风扇；本发明通过驱动电机与曲柄滑块机构的配合，实现了弹性制冷合金的周期性应力加载卸载，实现了机构的上下运动，在下层机架内实现加载拉伸制冷，在上层机架内卸载排出热量。本发明是一种基于弹性制冷材料的新型固态制冷装置，能够有效利用多晶Fe10Ni合金的材料特点实现制冷合金的循环工作，同时保证制冷效果的连续性，环保高效。
Description
技术领域
本发明涉及制冷设备领域，具体涉及一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置。
背景技术
近年来，随着不可再生能源的不断减少和以温室效应为代表的环境问题的急剧恶化，能源问题日益成为人们关注的焦点。在过去几十年里，蒸气压缩式制冷循环已经广泛应用于空调、冷链运输等方面，但其所采用的制冷剂会对环境产生诸多负面效应，例如：氟氯烃类制冷剂对臭氧层的破坏作用明显，氢氯烃类制冷剂温室气体效应严重。因此，各国家的研究人员都在积极开展新型制冷技术的研究，其中，弹性制冷合金被认为是最具有发展前景的新型制冷材料，基于弹性制冷材料的固态制冷技术被认为是最有希望替代传统气体制冷方式的新型环保节能制冷技术。弹性制冷的原理是通过外应力场的施加和移除改变材料的晶体结构的对称性从而使材料发生相变和逆相变实现材料对外界热量的吸收和释放。相较于传统制冷方式，基于弹性制冷材料的固态制冷技术，具有环境友好、节能高效、可回收利用的优势。
现阶段的弹性制冷技术还面临着许多问题和挑战，利用弹性制冷合金设计开发的新型制冷设备目前仍然停留在概念阶段。相较于其他种类的制冷合金材料，铁基弹性制冷合金具有导热系数高、储热密度高、制冷性能优异以及价格低廉的优势，更容易进行工业化应用。由于制冷材料的热量变化需要通过热传导的方式进行吸收及释放，这就需要针对具体的弹性制冷合金，通过设计合理的机械结构系统，在外应力场的循环加载过程中，实现制冷合金的循环工作以及保证制冷效果的连续性。
因此，设计一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置十分重要，有利于弹性制冷合金的工业化应用。
发明内容
本发明提供的一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，能够避免温室气体的排放以及臭氧层的破坏，能够有效利用多晶Fe10Ni合金的材料特点实现制冷合金的循环工作，同时保证制冷效果的连续性。
为了解决上述的技术问题，本发明采用下述技术方案：一种制冷装置主要由双层机架、驱动电机、曲柄、合金前端夹持器、Fe10Ni弹性制冷合金、散热器、合金后端夹持器、滑块、滑轨、风扇组成；其特征是：所述驱动电机固定安装在双层机架上，所述曲柄与驱动电机输出轴端固定连接，所述合金前端夹持器与曲柄铰接，所述Fe10Ni弹性制冷合金一端与合金前端夹持器固定连接，所述Fe10Ni弹性制冷合金另一端与合金后端夹持器固定连接，所述合金后端夹持器与滑块铰接，所述滑块安装在滑轨上，所述滑块可相对滑轨做竖直方向往复运动，所述的滑轨竖直安装在双层机架上，所述散热器固定安装在双层机架上层，所述风扇固定安装在双层机架下层。
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：实现了基于Fe10Ni弹性制冷合金的制冷技术。本发明采用了有较好制冷效果的Fe10Ni合金，无需采用制冷剂，避免了温室气体的排放以及臭氧层的破坏，减小了对环境的破坏。
相较于现有技术，本发明具有如下的有益效果：利用一台驱动电机与曲柄滑块机构，实现了弹性制冷合金的周期性应力加载卸载，同时实现机构的上下运动，在下层机架内实现加载拉伸制冷，在上层机架内卸载排出热量，装置简洁可靠，机构紧凑，控制过程较为简洁并且可靠。本发明的出现，有利于推动固态制冷空调的开发、研制与应用，有利于弹性制冷合金的工业化应用，极大的推进了弹性制冷技术的发展。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，并不构成对本发明的不当限定。其中：
图1是本发明所述制冷装置的Fe10Ni合金相变特性图；
图2是本发明所述制冷装置的Fe10Ni合金X射线衍射图；
图3是本发明所述制冷装置正视图；
图4是本发明所述制冷装置结构图；
图5是本发明所述制冷装置正视图；
图6是本发明所述制冷装置后视图。
图中：一种制冷装置，主要由双层机架(1)、驱动电机(2)、曲柄(3)、合金前端夹持器(4)、Fe10Ni弹性制冷合金(5)、散热器(6)、合金后端夹持器(7)、滑块(8)、滑轨(9)、风扇(10)组成。
具体实施方式
在图3、图4、图5中，一种制冷装置主要由双层机架(1)、驱动电机(2)、曲柄(3)、合金前端夹持器(4)、Fe10Ni弹性制冷合金(5)、散热器(6)、合金后端夹持器(7)、滑块(8)、滑轨(9)、风扇(10)组成；
所述驱动电机(2)固定安装在双层机架(1)上，所述曲柄(3)与驱动电机(2)输出轴端固定连接，所述合金前端夹持器(4)与曲柄(3)铰接，所述Fe10Ni弹性制冷合金(5)一端与合金前端夹持器(4)固定连接，所述Fe10Ni弹性制冷合金(5)另一端与合金后端夹持器(7)固定连接，所述合金后端夹持器(7)与滑块(8)铰接，所述滑块(8)安装在滑轨(9)上，所述滑块(8)可相对滑轨(9)做竖直方向往复运动，所述的滑轨(9)竖直安装在双层机架(1)上，所述散热器(6)固定安装在双层机架(1)上层，所述风扇(10)固定安装在双层机架(1)下层。
双层机架(1)分为上下两层，驱动电机(2)固定在双层机架(1)中部，制冷机构运动的动力来源于驱动电机(2)。曲柄(3)在驱动电机(2)的驱动下做顺时针旋转，合金前端夹持器(4)随曲柄(3)做顺时针旋转运动，Fe10Ni弹性制冷合金(5)随合金前端夹持器(4)做周期性运动。当合金前端夹持器(4)顺时针转动到双层机架(1)的下层时，Fe10Ni弹性制冷合金(5)在合金前端夹持器(4)的带动下产生水平方向的拉伸运动，驱动Fe10Ni弹性制冷合金(5)产生拉伸形变，随着材料的拉伸形变达到一定程度，Fe10Ni弹性制冷合金(5)发生相变，进而吸收热量，合金温度降低，通过风扇(10)进行热交换，达到制冷效果；当合金前端夹持器(4)顺时针转动到双层机架(1)的上层时，Fe10Ni弹性制冷合金(5)在合金前端夹持器(4)的带动下产生水平方向的压缩运动，此时Fe10Ni弹性制冷合金(5)所受到的驱动应力卸载，发生逆相变，进而释放热量，通过散热器(6)向外界散热。基于Fe10Ni合金，本发明通过驱动电机(2)与曲柄滑块机构的配合，实现了弹性制冷合金的周期性拉伸收缩过程，系统运行稳定，装置简洁可靠。
图1描述了本发明所述制冷装置的Fe10Ni合金相变特性图，图2描述了本发明所述制冷装置的Fe10Ni合金X射线衍射图，证明了Fe10Ni合金有较好的制冷效果。
Claims (7)
1.一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，主要由双层机架(1)、驱动电机(2)、曲柄(3)、合金前端夹持器(4)、Fe10Ni弹性制冷合金(5)、散热器(6)、合金后端夹持器(7)、滑块(8)、滑轨(9)、风扇(10)组成；其特征是：所述驱动电机(2)固定安装在双层机架(1)上，所述曲柄(3)与驱动电机(2)输出轴端固定连接，所述合金前端夹持器(4)与曲柄(3)铰接，所述Fe10Ni弹性制冷合金(5)一端与合金前端夹持器(4)固定连接，所述Fe10Ni弹性制冷合金(5)一端与合金后端夹持器(7)固定连接，所述合金后端夹持器(7)与滑块(8)铰接，所述滑块(8)安装在滑轨(9)上，所述滑块(8)可相对滑轨(9)做竖直方向往复运动，所述的滑轨(9)竖直安装在双层机架(1)上，所述散热器(6)固定安装在双层机架(1)上层，所述风扇(10)固定安装在双层机架(1)下层。
2.根据权利要求1所述一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，其特征是：双层机架(1)分为上下两层，驱动电机(2)固定在双层机架(1)中部，制冷机构运动的动力来源于驱动电机(2)。
3.根据权利要求1所述一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，其特征是：曲柄(3)曲柄(3)在驱动电机(2)的驱动下做顺时针方向旋转。
4.根据权利要求1所述一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，其特征是：合金前端夹持器(4)与曲柄(3)铰接。
5.根据权利要求1所述一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，其特征是：所述Fe10Ni弹性制冷合金(5)一端与合金前端夹持器(4)固定连接，所述Fe10Ni弹性制冷合金(5)另一端与合金后端夹持器(7)固定连接，Fe10Ni弹性制冷合金(5)随合金前端夹持器(4)做周期性运动。
6.根据权利要求1所述一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，其特征是：当合金前端夹持器(4)顺时针转动到双层机架(1)的下层时，Fe10Ni弹性制冷合金(5)产生水平方向的拉伸运动，驱动Fe10Ni弹性制冷合金(5)产生拉伸形变，随着材料的拉伸形变达到一定程度，Fe10Ni弹性制冷合金(5)发生相变，进而吸收热量，达到制冷效果。
7.根据权利要求1所述一种基于多晶Fe10Ni弹性制冷合金的制冷装置，其特征是：当合金前端夹持器(4)顺时针转动到双层机架(1)的上层时，Fe10Ni弹性制冷合金(5)产生水平方向的压缩运动，此时Fe10Ni弹性制冷合金(5)所受到的驱动应力卸载，发生逆相变，进而释放热量。
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