CN207570389U - 快速储热的相变储能机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料技术领域，具体涉及相变储能机构。快速储热的相变储能机构，包括一相变组件，相变组件包括由树脂制成的片状体，所述片状体内埋设有相变材料制成的相变层，还包括一金属框架，所述金属框架上设有用于嵌入相变组件的凹槽；所述相变组件设置在所述凹槽内；还包括一用于将相变组件固定在凹槽内的固定机构。本实用新型通过增设有金属框架，便于保证装置整体的力学性能。金属框架优异的力学性能，作为结构件使用更加可靠。金属框架可快速吸收热源或环境热量，均匀分布到金属框架上，通过金属框架上设置凹槽，增加相变组件与金属框架的接触面积，便于热量快速传导给相变组件上，使相变材料结构的蓄热非常迅速。

Description

快速储热的相变储能机构

技术领域

本实用新型涉及材料技术领域，具体涉及相变储能机构。

背景技术

储能材料一般为相变材料，相变材料容易遇热膨胀，遇冷皱缩，现有往往将相变材料封装在树脂作为相变储能机构时，树脂的支撑力度不佳，进而导致该种结构的相变储能机构力学性能差，储热慢，无法使用在热量无法散发的密闭空间以及需要承担力的地方。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供快速储热的相变储能机构，解决以上至少一个技术问题。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

快速储热的相变储能机构，包括一相变组件，所述相变组件包括由树脂制成的片状体，所述片状体内埋设有相变材料制成的相变层，其特征在于，还包括一金属框架，所述金属框架上设有用于嵌入相变组件的凹槽；

所述相变组件设置在所述凹槽内；

还包括一用于将相变组件固定在凹槽内的固定机构。

本实用新型通过增设有金属框架，便于保证装置整体的力学性能。金属框架优异的力学性能，作为结构件使用更加可靠。

金属框架可快速吸收热源或环境热量，均匀分布到金属框架上，通过金属框架上设置凹槽，增加相变组件与金属框架的接触面积，便于热量快速传导给相变组件上，使相变材料结构的蓄热非常迅速。

通过固定机构，便于保证相变组件在凹槽内的容置与固定的稳定性。

所述金属框架的导热系数为5W/(m·K)～400W/(m·K)。

所述金属框架是铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、钛、钛合金、镁、镁合金中的任意一种制成的金属框架。

保证装置整体的力学性能的同时，保证导热性。

所述金属框架开设有凹槽处的厚度为1.8mm～2.3mm。便于保证导热效果。

所述树脂可以是聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚氨酯、硅树脂中的任意一种。

保证导热性的同时，实现对相变材料的支撑，辅助金属框架承担力。

所述凹槽与所述相变组件之间还设有一导热材料制成的导热填隙层；

所述金属框架的导热系数大于所述导热填隙层的导热系数，所述导热填隙层的导热系数大于所述相变组件的导热系数。

本实用新型通过增设有导热填隙层，可避免金属框架与相变组件的刚性接触，通过导热填隙层，防止金属框架与相变组件刚性接触导致的间隙，进而导致导热效果不佳的问题，导热填隙层作为金属框架将热量传导至相变组件的中间体，填充金属框架与相变组件之间的间隙。

所述导热填隙层是硅胶垫片、非硅导热垫片、凝胶、导热相变片、导热硅脂、液态金属、低熔点合金中的任意一种制成的导热填隙层。

低熔点合金是指熔点低于232℃(Sn的熔点)的易熔合金。

所述导热填隙层的导热系数为3W/(m·K)～30W/(m·K)。

所述相变组件的导热系数为1.5W/(m·K)～10W/(m·K)。

通过优化限定各个部件的导热系数，便于金属框架、导热填隙层、相变组件三者的逐步导热。

所述固定机构包括金属压片，所述金属压片的两端设有用于螺丝穿过的通孔；

所述金属框架上设有用于旋入所述螺丝的螺纹孔，所述螺纹孔位于所述凹槽的外围；

所述金属压片通过螺丝依次穿过通孔与螺纹孔固定在金属框架上，且所述金属压片压紧所述相变组件。

通过金属压片与螺丝，进而实现相变组件的可拆卸式固定，通过固定机构。防止相变组件出现脱落和松动的现象，并使导热填隙层的导热效果达到最佳。

所述金属框架上设有用于容纳金属压片两端部的凹陷，所述凹陷的深度不小于所述金属压片的厚度；

所述相变组件上设有用于容纳金属压片中央的内凹部，所述内凹部的深度不小于所述金属压片的厚度。

本实用新型通过设有凹陷与内凹部的结合，实现金属压片的容纳，使得金属压片沉入凹陷与内凹部，不占用多余的空间。

所述相变材料是一相变材料微胶囊。优选为，相变温度为-25℃～90℃的有机相变材料微胶囊。相变材料微胶囊通过内部相变材料的固-液相变吸收或释放大量的相变潜热，同时保持温度不变或者温度变化不大，使相变组件具有较高蓄热能力；由于相变材料微胶囊密封性好，性能稳定，使相变组件可靠耐用。同时，由于相变材料微胶囊不存在泄露和再封装问题，相变组件可以做的非常薄，比如1mm厚度的相变组件，可用于一些对空间紧张的区域。

且通过相变材料微胶囊与树脂的结合，两者密度低，便于控制装置整体的重量，适合于一些对重量比较敏感的地方。

所述片状体内埋设有导热粉体制成的填充层；

所述导热粉体是铁粉、碳化硅、碳黑、铝粉、铜粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、氧化硅、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的任意一种。

通过增加有导热粉体制成的填充层，使相变组件具有较高的导热系数，从而加快相变组件的蓄热速度和放热速度。

所述片状体是聚乙烯制成的片状体；

所述相变层是相变温度为70℃的相变材料微胶囊制成的相变层；

所述填充层是碳纳米管或者铝粉制成的填充层；

所述片状体、所述相变层、所述填充层三者的质量比为3.5:5.5:1。

可以获得导热系数为2W/(m·K)的相变组件。

有益效果：金属框架可快速吸收热源或环境热量，加快相变组件的蓄热速度，通过增设导热填隙层来填充金属框架与相变组件之间的间隙来避免刚性接触，增强导热效果，同时相变组件可以做的非常薄以应对一些空间狭小的区域，且通过相变材料微胶囊与树脂的结合，两者密度低，便于控制装置整体的重量，适合于一些对重量比较敏感的地方。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本实用新型。

参照图1，快速储热的相变储能机构，包括一相变组件2，相变组件2包括由树脂制成的片状体，片状体内埋设有相变材料制成的相变层，其特征在于，还包括一金属框架1，金属框架1上设有用于嵌入相变组件2的凹槽；相变组件2设置在凹槽内；还包括一用于将相变组件2固定在凹槽内的固定机构。本实用新型通过增设有金属框架1，便于保证装置整体的力学性能。金属框架1优异的力学性能，作为结构件使用更加可靠。

金属框架1可快速吸收热源或环境热量，均匀分布到金属框架1上，通过金属框架1上设置凹槽，增加相变组件2与金属框架1的接触面积，便于热量快速传导给相变组件2上，使相变材料结构的蓄热非常迅速。通过固定机构，便于保证相变组件2在凹槽内的容置与固定的稳定性。

金属框架1的导热系数为5W/(m·K)～400W/(m·K)。

金属框架1是铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、钛、钛合金、镁、镁合金中的任意一种制成的金属框架。保证装置整体的力学性能的同时，保证导热性。

金属框架1开设有凹槽处的厚度为1.8mm～2.3mm。便于保证导热效果。

树脂可以是聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚氨酯、硅树脂中的任意一种。保证导热性的同时，实现对相变材料的支撑，辅助金属框架1承担力。

凹槽与相变组件2之间还设有一导热材料制成的导热填隙层3；金属框架1的导热系数大于导热填隙层3的导热系数，导热填隙层3的导热系数大于相变组件2的导热系数。本实用新型通过增设有导热填隙层3，可避免金属框架1与相变组件2的刚性接触，通过导热填隙层3，防止金属框架1与相变组件2刚性接触导致的间隙，进而导致导热效果不佳的问题，导热填隙层3作为金属框架1将热量传导至相变组件2的中间体，填充金属框架1与相变组件2之间的间隙。

导热填隙层3是硅胶垫片、非硅导热垫片、凝胶、导热相变片、导热硅脂、液态金属、低熔点合金中的任意一种制成的导热填隙层。低熔点合金是指熔点低于232℃(Sn的熔点)的易熔合金。导热填隙层的导热系数为3W/(m·K)～30W/(m·K)。

相变组件的导热系数为1.5W/(m·K)～10W/(m·K)。通过优化限定各个部件的导热系数，便于金属框架1、导热填隙层3、相变组件2三者的逐步导热。

固定机构包括金属压片4，金属压片4的两端设有用于螺丝5穿过的通孔；金属框架1上设有用于旋入螺丝5的螺纹孔，螺纹孔位于凹槽的外围；金属压片4通过螺丝5依次穿过通孔与螺纹孔固定在金属框架1上，且金属压片5压紧相变组件2。通过金属压片4与螺丝5，进而实现相变组件2的可拆卸式固定，通过固定机构。防止相变组件2出现脱落和松动的现象，并使导热填隙层3的导热效果达到最佳。金属框架1上设有用于容纳金属压片4两端部的凹陷，凹陷的深度不小于金属压片4的厚度；相变组件2上设有用于容纳金属压片4中央的内凹部，内凹部的深度不小于金属压片4的厚度。本实用新型通过设有凹陷与内凹部的结合，实现金属压片4的容纳，使得金属压片4沉入凹陷与内凹部，不占用多余的空间。

相变材料是一相变材料微胶囊。优选为，相变温度为-25℃～90℃的有机相变材料微胶囊。相变材料微胶囊通过内部相变材料的固-液相变吸收或释放大量的相变潜热，同时保持温度不变或者温度变化不大，使相变组件具有较高蓄热能力；由于相变材料微胶囊密封性好，性能稳定，使相变组件可靠耐用。同时，由于相变材料微胶囊不存在泄露和再封装问题，相变组件可以做的非常薄，比如1mm厚度的相变组件，可用于一些对空间紧张的区域。且通过相变材料微胶囊与树脂的结合，两者密度低，便于控制装置整体的重量，适合于一些对重量比较敏感的地方。

片状体内埋设有导热粉体制成的填充层；导热粉体是铁粉、碳化硅、碳黑、铝粉、铜粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、氧化硅、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的任意一种。通过增加有导热粉体制成的填充层，使相变组件2具有较高的导热系数，从而加快相变组件2的蓄热速度和放热速度。

片状体是聚乙烯制成的片状体；相变层是相变温度为70℃的相变材料微胶囊制成的相变层；填充层是碳纳米管或者铝粉制成的填充层；片状体、相变层、填充层三者的质量比为3.5:5.5:1。可以获得导热系数为2W/(m·K)的相变组件。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.快速储热的相变储能机构，包括一相变组件，所述相变组件包括由树脂制成的片状体，所述片状体内埋设有相变材料制成的相变层，其特征在于，还包括一金属框架，所述金属框架上设有用于嵌入相变组件的凹槽；

所述相变组件设置在所述凹槽内；

还包括一用于将相变组件固定在凹槽内的固定机构。

2.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述金属框架是铝、铝合金、铜、铜合金、铁、铁合金、钛、钛合金、镁、镁合金中的任意一种制成的金属框架。

3.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述金属框架开设有凹槽处的厚度为1.8mm～2.3mm。

4.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述树脂是聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂、聚氨酯、硅树脂中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述凹槽与所述相变组件之间还设有一导热材料制成的导热填隙层；

所述金属框架的导热系数大于所述导热填隙层的导热系数，所述导热填隙层的导热系数大于所述相变组件的导热系数。

6.根据权利要求5所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述导热填隙层是硅胶垫片、非硅导热垫片、凝胶、导热相变片、导热硅脂、液态金属、低熔点合金中的任意一种制成的导热填隙层。

7.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述固定机构包括金属压片，所述金属压片的两端设有用于螺丝穿过的通孔；

所述金属框架上设有用于旋入所述螺丝的螺纹孔，所述螺纹孔位于所述凹槽的外围；

所述金属压片通过螺丝依次穿过通孔与螺纹孔固定在金属框架上，且所述金属压片压紧所述相变组件。

8.根据权利要求7所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述金属框架上设有用于容纳金属压片两端部的凹陷，所述凹陷的深度不小于所述金属压片的厚度；

所述相变组件上设有用于容纳金属压片中央的内凹部，所述内凹部的深度不小于所述金属压片的厚度。

9.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述相变材料是一相变材料微胶囊。

10.根据权利要求1所述的快速储热的相变储能机构，其特征在于：所述片状体内埋设有导热粉体制成的填充层；

所述导热粉体是铁粉、碳化硅、碳黑、铝粉、铜粉、银粉、石墨粉、纳米氮化铝、石墨烯、碳纳米管、金刚石、氮化镁、氮化硼、氧化锌、导热碳纤维、膨胀石墨、氧化硅、泡沫铝、泡沫铜、锌粉、镍粉中的任意一种。