CN212274355U - 相变蓄冷冰球以及相变蓄冷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种相变蓄冷冰球以及相变蓄冷装置。相变蓄冷冰球其球壳采用在‑20℃情况下反复形变而不破损且在超过100℃情况下可熔化焊接的弹性材料(包括但不限于塑料)制成，所述球壳内填充有相变蓄冷材料以及弹性金属丝。相变蓄冷装置，包括蓄冷储箱、冷媒、冷媒进口和冷媒出口，所述蓄冷储箱内设置有上述相变蓄冷冰球。本实用新型可有效降低相变蓄冷冰球的制作成本，球壳内的弹性金属丝一方面可以增大蓄冷冰球的导热率，另一方面可以为相变蓄冷材料如纯水提供凝结核，降低结冰时的过冷现象。

Description

相变蓄冷冰球以及相变蓄冷装置

技术领域

本实用新型涉及相变蓄冷技术领域，具体涉及一种相变蓄冷冰球。

背景技术

相变制冷技术被广泛应用于各种控温、冷藏领域，比如食品医药保鲜、蓄冷空调、高功率激光器热管理等。在各种相变蓄冷材料中，水以其相变潜热高、廉价易得、相变点温度适宜、无腐蚀性等多种优势备受青睐。但是水在相变过程中体积变化较大，给材料封装带来了较大困难，目前封装球壳设计复杂、成本较高。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型提出了相变蓄冷冰球以及相变蓄冷装置，其球壳采用在-20℃情况下反复形变而不破损且在超过100℃情况下可熔化焊接的弹性材料(包括但不限于塑料)制成，可有效降低相变蓄冷冰球的制作成本。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的具体技术方案如下：

相变蓄冷冰球，包括球壳，所述球壳采用在-20℃情况下反复形变而不破损且在超过100℃情况下可熔化焊接的弹性材料制成，所述球壳内填充有相变蓄冷材料以及弹性导热金属丝。

作为本实用新型的优选方案，所述球壳采用塑料制成，如采用聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯或ABS制成。

作为本实用新型的优选方案，相变蓄冷材料为水或水的纳米颗粒混合液。其中纳米颗粒主要用于抑制水结冰时的过冷现象和增加冰的导热率，可选用纳米氧化铜、纳米二氧化钛等材料，质量比一般小于5％。

作为本实用新型的优选方案，所述导热弹性导热金属丝均匀分布于球壳内，其材质可以是为铜丝、不锈钢丝或者铝丝等。弹性导热金属丝一方面可以增大蓄冷冰球的导热率，另一方面可以为相变蓄冷材料如纯水提供凝结核，降低结冰时的过冷现象。进一步地，所述弹性导热金属丝松散缠绕成一个类球体，类似于金属丝球，其重量可根据蓄冷冰球释冷功率要求和蓄冷量进行设计。作为本实用新型的优选方案，球壳内的相变蓄冷材料的重量由公式g＝ρ_固*V_球确定，其中ρ_固为相变蓄冷材料处于固态时的密度，V_球为球壳内部容积。

进一步地，本实用新型在球壳设有注液口，球壳内填充完相变蓄冷材料和导热金属丝后的注液口通过加热加压方式封口。

进一步地，球壳直径可根据实际使用需求进行确定，需求参数主要包括释冷功率、蓄冷储箱体积和蓄冷量，随着球壳直径的减小，表面积体积比将会增大，单位重量的蓄冷冰球的释冷功率将随之增大，但球的数量将会增加，一般情况下球壳直径为2cm至10cm，球壳厚度1mm以下。优选地，球壳直径为5cm，球壳厚度为0.5mm。

本实用新型还提供一种液体冷媒循环散热的相变蓄冷装置，包括蓄冷储箱、冷媒、冷媒进口和冷媒出口。所述蓄冷储箱内设置有如上所述相变蓄冷冰球。进一步地，所述蓄冷储箱内可以设置多层用于放置相变蓄冷冰球的支撑横梁，各支撑横梁可使相变蓄冷冰球分层放置，一方面使其不会相互堆积，避免相互碰撞而破裂；另一方面可使所有蓄冷冰球均获得充分的释冷或充冷。所述蓄冷储箱内壁涂覆保温涂料，外部包裹或涂覆保温材料，如隔热棉等。所述蓄冷储箱上设置的冷媒进口和冷媒出口均采用自封式管道接口，当外部管路插入到接口时，接口自动打开，反之当外部管路拔出时，接口自动关闭。所述冷媒熔点温度低于蓄冷冰球的熔点温度，具有比热容高、粘性小、无毒无腐蚀等特点。相变蓄冷装置具有充冷和释冷两种工作状态，通过反复充、释冷实现重复使用。充冷时，相变蓄冷装置的冷媒进出口分别连接水冷机的进出水管接口，水冷机开始制冷工作为蓄冷装置充冷，充冷结束后，拔出水冷机水管接口即可；释冷时，相变蓄冷装置的冷媒进出口分别连接制冷负载的进出水管接口，制冷负载开始工作时，通过水泵将换热冷媒泵入蓄冷装置，将产生的废热排放到蓄冷装置中，释冷结束后，拔出制冷负载水管接口即可。充冷或释冷时，冷水机和制冷负载中的冷媒与相变蓄冷装置中的冷媒相同。

本实用新型进一步地在填充液体相变蓄冷材料和弹性导热金属丝后，通过挤压排出残余空气，之后进行封口。

本实用新型结构简单、成本低廉，具有广阔应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1的结构示意图一(相变蓄冷材料为液态时)；

图2是实施例1的结构示意图二(相变蓄冷材料为固态时)；

图3是相变蓄冷装置的结构示意图。图中标号：

1、球壳；2、弹性导热金属丝；3、相变蓄冷材料；4、注液口；5、冷媒进口；6、蓄冷储箱；7、冷媒出口；8、冷媒。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

参照图1和图2，本实施例提供相变蓄冷冰球，包括球壳1，所述球壳1采用在-20℃情况下反复形变而不破损且在超过100℃情况下可熔化焊接的弹性材料制成，所述球壳1内填充有相变蓄冷材料3以及弹性导热金属丝2。在球壳1设有注液口4，球壳1内填充完液体相变蓄冷材料3和弹性导热金属丝2后，通过挤压排出残余空气，通过加热加压方式对注液口4进行封口，确保球壳密封。

所述球壳1采用塑料等弹性材料制成，可在-20℃情况下反复形变而不破损，在超过100℃高温情况下可熔化焊接。

相变蓄冷材料3为水或水的纳米颗粒混合液。其中纳米颗粒主要用于抑制水结冰时的过冷现象和增加冰的导热率，可选用纳米氧化铜、纳米二氧化钛等材料，质量比一般小于5％。

作为本实用新型的优选方案，球壳1内的相变蓄冷材料3的重量由公式g＝ρ_固*V_球确定，其中ρ_固为相变蓄冷材料处于固态时的密度，V_球为球壳内部容积。

球壳1直径可根据实际使用需求进行确定，需求参数主要包括释冷功率、蓄冷储箱体积和需冷量，随着球壳直径的减小，表面积体积比将会增大，单位重量的蓄冷冰球的释冷功率将随之增大，但球的数量将会增加，一般情况下相变蓄冷冰球直径在5cm左右比较合适，球壳厚度在0.5mm左右。本实施例中，相变蓄冷材料采用纯水，相变蓄冷冰球直径5cm，球壳厚度0.5mm。球壳内的相变蓄冷材料的重量由公式g＝ρ_固*V_球确定，其中ρ_圈为相变蓄冷材料处于固态时的密度，即冰的密度，V_球为球壳内部容积。相变蓄冷材料(如水)在相变过程中体积会膨胀，相变蓄冷冰球在相变蓄冷材料为液态时表面有凹坑塌陷(如图1所示)，球壳内无空气，相变蓄冷冰球在相变蓄冷材料为固态时为球形(如图2示)。

所述弹性导热金属丝2均匀分布于球壳1内，其材质可以是为铜丝、不锈钢丝或者铝丝等。弹性导热金属丝一方面可以增大蓄冷冰球的导热率，另一方面可以为相变蓄冷材料如纯水提供凝结核，降低结冰时的过冷现象。进一步地，弹性导热金属丝所述弹性导热金属丝松散缠绕成一个类球体，类似于金属丝球，其重量可根据蓄冷冰球释冷功率要求和蓄冷量进行设计。

实施例2：

一种液体冷媒循环散热的相变蓄冷装置，包括蓄冷储箱6、冷媒8、冷媒进口5和冷媒出口7，如图3所示。所述蓄冷储箱6内设置有如上所述相变蓄冷冰球。进一步地，所述蓄冷储箱6内可以设置相变蓄冷冰球的支撑横梁，各支撑横梁可使蓄冷冰球分层放置，一方面使其不会相互堆积，避免相互碰撞而破裂；另一方面可使所有相变蓄冷冰球均获得充分的释冷或充冷。所述蓄冷储箱6的内壁涂覆保温涂料，蓄冷储箱6的外部包裹或涂覆保温材料，如隔热棉等。所述蓄冷储箱6包含冷媒进口5和冷媒出口7，均采用自封式管道接口，当外部管路插入到接口时，接口自动打开，反之当外部管路拔出时，接口自动关闭。蓄冷储箱6内填充有冷媒8，所述冷媒8的熔点温度低于相变蓄冷冰球的熔点温度，具有比热容高、粘性小、无毒无腐蚀等特点。相变蓄冷装置具有充冷和释冷两种工作状态，通过反复充、释冷实现重复使用。充冷时，相变蓄冷装置的冷媒进出口分别连接水冷机的进出水管接口，水冷机开始制冷工作为蓄冷装置充冷，充冷结束后，拔出水冷机水管接口即可；释冷时，相变蓄冷装置的冷媒进出口分别连接制冷负载的进出水管接口，制冷负载开始工作时，通过水泵将换热冷媒泵入蓄冷装置，将产生的废热排放到蓄冷装置中，释冷结束后，拔出制冷负载水管接口即可。充冷或释冷时，冷水机和制冷负载中的冷媒与相变蓄冷装置中的冷媒相同。

综上所述，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书界定的范围为准。

Claims (10)

1.相变蓄冷冰球，包括球壳，其特征在于：所述球壳采用在-20℃情况下反复形变而不破损且在超过100℃情况下可熔化焊接的弹性材料制成，所述球壳内填充有相变蓄冷材料以及弹性导热金属丝。

2.根据权利要求1所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，所述球壳采用塑料制成。

3.根据权利要求1所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，所述相变蓄冷材料为水或水的纳米颗粒混合液。

4.根据权利要求1所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，球壳内的相变蓄冷材料的重量由公式g＝ρ_固*V_球确定，其中ρ_固为相变蓄冷材料处于固态时的密度，V_球为球壳内部容积。

5.根据权利要求4所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，球壳设有注液口，球壳内填充完相变蓄冷材料和弹性导热金属丝后，通过挤压排出残余空气之后通过加热加压方式对注液口封口。

6.根据权利要求1所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，球壳直径为2cm至10cm，球壳厚度1mm以下。

7.根据权利要求1所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，所述弹性导热金属丝为铜丝、不锈钢丝或者铝丝。

8.根据权利要求7所述的相变蓄冷冰球，其特征在于，所述弹性导热金属丝松散缠绕成一个类球体。

9.一种相变蓄冷装置，包括蓄冷储箱、冷媒、冷媒进口和冷媒出口，其特征在于，所述蓄冷储箱内设置有如权利要求1至8中任意一项所述的相变蓄冷冰球。

10.根据权利要求9所述的相变蓄冷装置，其特征在于，所述蓄冷储箱内填充有冷媒，所述蓄冷储箱内设置多层用于放置相变蓄冷冰球的支撑横梁，所述蓄冷储箱的内壁涂覆保温涂料，蓄冷储箱的外部包裹或涂覆保温材料，所述蓄冷储箱上设置的冷媒进口和冷媒出口均采用自封式管道接口。

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