CN220417720U - 一种基于弹热效应的制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于制冷技术的技术领域，具体公开了一种基于弹热效应的制冷系统，包括制冷装置，制冷装置包括流体循环网络、四个换向阀、两个竖直形状记忆合金；两个形状记忆合金顶端设有水平固定架；流体循环网络包括内设传热流体的热循环管和冷循环管；热循环管连有热源，冷循环管连有用于吸收热量的热汇；热循环管通过一个换向阀分为两个支路，两支路分别经过两形状记忆合金再通过一个换向阀与热汇连通；冷循环管通过一个换向阀分两个支路，两支路分别经过两形状记忆合金再通过一个换向阀与热源连通；两个形状记忆合金下分别设有轴向水平的凸轮，两个凸轮同轴且反向设置并连接电机。本实用新型能稳定进行周期性循环加载、使得冷量及时排出。
Description
技术领域
本实用新型属于制冷技术的技术领域，尤其涉及一种基于弹热效应的制冷系统。
背景技术
蒸汽压缩制冷技术是目前应用最为广泛的，但其使用传统制冷剂对环境产生的有害气体使全球气候变暖，随着人们资源节约和环境保护意识的增强，这方面的问题也引起了人们的重视，传统蒸汽压缩制冷技术和制冷剂所面临的挑战急需解决。
美国能源部在2014年将弹热制冷技术列为20余项新型制冷技术中最具节能潜力的技术，弹热制冷技术作为一种固态制冷技术，不需要使用制冷剂，比传统的蒸汽压缩制冷技术更加环保，在制冷过程中不会产生温室气体，满足无污染、可靠性高的特点，符合我国的“双碳”目标与节能减排的时代背景。
然而，弹热制冷技术在结构和加载方式上仍存在诸多问题，主要是周期性循环加载不稳定，产生冷量后不能及时排出。因此，亟需一种具有新型结构和加载装置的制冷系统以解决上述问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种周期性循环加载不稳定、冷量能够及时排出的基于弹热效应的制冷系统。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种基于弹热效应的制冷系统，包括制冷装置、设置在制冷装置下方的驱动装置；
所述制冷装置包括流体循环网络、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀、竖直设置的第一形状记忆合金和第二形状记忆合金；所述第一形状记忆合金和第二形状记忆合金顶端设置有水平固定架；
所述流体循环网络包括内设传热流体的热循环管和冷循环管；所述热循环管连通有热源，所述冷循环管连通有用于吸收热量的热汇；所述热循环管通过第一换向阀分为第一支路和第二支路，第一支路经第一形状记忆合金与第四换向阀连通，第二支路经第二形状记忆合金与第四换向阀连通；且热循环管通过第四换向阀与热汇连通；
所述冷循环管通过第三换向阀分为第三支路和第四支路，第三支路经第一形状记忆合金与第二换向阀连通，第四支路经第二形状记忆合金与第二换向阀连通；且冷循环管通过第二换向阀与热源连通；且冷循环管设置有流体泵；
所述驱动装置包括传动轴、用于驱动传动轴动的电机，所述传动轴远离电机一端同轴设置有第一凸轮、第二凸轮；所述第一凸轮设置在第一形状记忆合金下方，第二凸轮设置在第二形状记忆合金下方；且第一凸轮与第二凸轮反向设置。
进一步的，所述驱动装置还包括减速器，所述电机通过减速器与传动轴连接。
进一步的，所述减速器通过第一联轴器与电机的输出轴连接。
进一步的，所述减速器通过第二联轴器与传动轴连接。
进一步的，所述制冷系统还包括用于固定制冷装置和驱动装置的机架。
本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
本实用新型一种基于弹热效应的制冷系统，使用时，电机带动第一凸轮、第二凸轮转动，使得第一凸轮对第一形状记忆合金向上施加轴向载荷时，此时，第二形状记忆合金与第二凸轮之间存在距离；在流体泵的作用下，传热流体经过第一换向阀、在第一形状记忆合金处吸收第一形状记忆合金放出热量后，通过第四换向阀将热量传递给热汇使得传热流体温度降低，然后传热流体经过第三换向阀至第二形状记忆合金处吸收第二形状记忆合金产生的冷量并降低传热流体的温度；最后传热流体通入热源并降低热源温度；
当第二凸轮转动至对第二形状记忆合金向上施加轴向载荷时，第一形状记忆合金与第一凸轮之间存在距离；在流体泵的作用下，传热流体经过第一换向阀、在第二形状记忆合金处吸收第二形状记忆合金放出的热量后，再通过第四换向阀将热量传递给热汇使得传热流体温度降低，然后传热流体经过第三换向阀15至第一形状记忆合金处吸收第一形状记忆合金产生的冷量并降低传热流体的温度；最后传热流体通入热源并降低热源温度；
综上，本实用新型一种基于弹热效应的制冷系统能够稳定地进行周期性循环加载、使得冷量及时排出。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种基于弹热效应的制冷系统的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例中第一凸轮的结构示意图；
图3为本实用新型实施例中第一形状记忆合金加载时传热流体的循环示意图；
图4为本实用新型实施例中第二形状记忆合金加载时传热流体的循环示意图；
图5为本实用新型实施例中第一凸轮、第二凸轮的行程图；
附图标记说明：1、电机；2、第一联轴器；3、减速器；4、第二联轴器；5、第二凸轮；6、传动轴；7、第一凸轮；8、轴承座；9、第一换向阀；10、热源；11、第二换向阀；12、第一形状记忆合金；13、固定架；14、第二形状记忆合金；15、第三换向阀；16、第四换向阀；17、热汇；18、流体泵。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本实用新型的具体内容做进一步详细解释说明。
本实用新型公开了一种基于弹热效应的制冷系统，参照图1和图2，制冷系统包括制冷装置、驱动装置、用于固定制冷装置和驱动装置的机架，驱动装置设置在制冷装置的下方。制冷装置包括流体循环网络、第一换向阀9、第二换向阀11、第三换向阀15、第四换向阀16、竖直设置的第一形状记忆合金12和第二形状记忆合金14；第一形状记忆合金12和第二形状记忆合金14顶端设置有用于固定第一形状记忆合金12和第二形状记忆合金14的水平固定架13。
流体循环网络包括内设传热流体的热循环管和冷循环管；热循环管连通有热源10，冷循环管连通有用于吸收热量的热汇17；热源10具体为散热器、换热器、导热金属结构、电子芯片等需要降温的设备，热汇17具体为散热器、换热器等可以吸收热量的设备。
热循环管通过第一换向阀9分为第一支路和第二支路，第一支路经第一形状记忆合金12与第四换向阀16连通、用于吸收第一形状记忆合金12释放的热量；第二支路经第二形状记忆合金14与第四换向阀16连通、用于吸收第二形状记忆合金14释放的热量；且热循环管通过第四换向阀16与热汇17连通。
冷循环管通过第三换向阀15分为第三支路和第四支路，第三支路经第一形状记忆合金12与第二换向阀11连通、用于吸收第一形状记忆合金12释放的冷量；第四支路经第二形状记忆合金14与第二换向阀11连通、用于吸收第二形状记忆合金14释放的冷量；且冷循环管通过第二换向阀11与热源10连通。冷循环管设置有流体泵18，且流体泵18位于热汇17与第三换向阀15之间。
驱动装置包括电机1、减速器3和传动轴6，减速器3通过第一联轴器2与电机1的输出轴连接、通过第二联轴器4与传动轴6连接；传动轴6远离电机1一端连接有轴承座8，且传动轴6同轴设置有第一凸轮7、第二凸轮5；第一凸轮7设置在第一形状记忆合金12下方、用于自下而上对第一形状记忆合金12施加轴向载荷；第二凸轮5设置在第二形状记忆合金14下方、用于自下而上对第二形状记忆合金14施加轴向载荷；第一凸轮7与第二凸轮5结构相同且反向设置。
参照图3，当电机1通过传动轴6带动第一凸轮7、第二凸轮5转动，使得第一凸轮7对第一形状记忆合金12向上施加轴向载荷时，第二形状记忆合金14与第二凸轮5之间存在距离；此时，第一形状记忆合金12放热，第二形状记忆合金14吸热，在流体泵18的作用下，传热流体经过第一换向阀9从第一形状记忆合金12下端进入、上端流出，再通过第四换向阀16将热量传递给热汇17使得传热流体温度降低，然后传热流体经过第三换向阀15从第二形状记忆合金14上端流入、下端流出，以吸收第二形状记忆合金14产生的冷量并降低传热流体的温度；最后传热流体通入热源10并降低热源10温度。
参照图4，当电机1通过传动轴6带动第一凸轮7、第二凸轮5转动，使得第二凸轮5对第二形状记忆合金14向上施加轴向载荷时，第一形状记忆合金12与第一凸轮7之间存在距离；此时，第一形状记忆合金12吸热，第二形状记忆合金14放热，在流体泵18的作用下，传热流体经过第一换向阀9从第二形状记忆合金14下端进入、上端流出，再通过第四换向阀16将热量传递给热汇17使得传热流体温度降低，然后传热流体经过第三换向阀15从第一形状记忆合金12上端流入、下端流出，以吸收第一形状记忆合金12产生的冷量并降低传热流体的温度；最后传热流体通入热源10并降低热源10温度。
参照图5，制冷系统工作时，第一形状记忆合金12加载时，第一凸轮7行程对应图5中t1阶段的实线；第一形状记忆合金12对流换热时，第一凸轮7行程对应图5中t2阶段的实线；且此时，第二形状记忆合金14卸载，第二凸轮5行程对应图5中t1阶段的虚线，第一形状记忆合金12对流换热时，第二凸轮5行程对应图5中t2阶段的虚线。
如此，本实用新型一种基于弹热效应的制冷系统能够稳定地进行周期性循环加载、使得冷量及时排出。
本实用新型一种基于弹热效应的制冷系统的实施原理为：使用时，利用电机1带动第一凸轮7、第二凸轮5转动，使得第一凸轮7对第一形状记忆合金12向上施加轴向载荷时，第二形状记忆合金14与第二凸轮5之间存在距离；在流体泵18的作用下，传热流体经过第一换向阀9、在第一形状记忆合金12处吸收第一形状记忆合金12放出热量后，通过第四换向阀16将热量传递给热汇17使得传热流体温度降低，然后传热流体经过第三换向阀15至第二形状记忆合金14处吸收第二形状记忆合金14产生的冷量并降低传热流体的温度；最后传热流体通入热源10并降低热源10温度；
当第二凸轮5转动至对第二形状记忆合金14向上施加轴向载荷时，第一形状记忆合金12与第一凸轮7之间存在距离；在流体泵18的作用下，传热流体经过第一换向阀9、在第二形状记忆合金14处吸收第二形状记忆合金14放出的热量后，再通过第四换向阀16将热量传递给热汇17使得传热流体温度降低，然后传热流体经过第三换向阀15至第一形状记忆合金12处吸收第一形状记忆合金12产生的冷量并降低传热流体的温度；最后传热流体通入热源10并降低热源10温度；
如此，本实用新型一种基于弹热效应的制冷系统能够稳定地进行周期性循环加载、使得冷量及时排出。
Claims (5)
1.一种基于弹热效应的制冷系统，其特征在于：包括制冷装置、设置在制冷装置下方的驱动装置；
所述制冷装置包括流体循环网络、第一换向阀(9)、第二换向阀(11)、第三换向阀(15)、第四换向阀(16)、竖直设置的第一形状记忆合金(12)和第二形状记忆合金(14)；所述第一形状记忆合金(12)和第二形状记忆合金(14)顶端设置有水平固定架(13)；
所述流体循环网络包括内设传热流体的热循环管和冷循环管；所述热循环管连通有热源(10)，所述冷循环管连通有用于吸收热量的热汇(17)；所述热循环管通过第一换向阀(9)分为第一支路和第二支路，第一支路经第一形状记忆合金(12)与第四换向阀(16)连通，第二支路经第二形状记忆合金(14)与第四换向阀(16)连通；且热循环管通过第四换向阀(16)与热汇(17)连通；
所述冷循环管通过第三换向阀(15)分为第三支路和第四支路，第三支路经第一形状记忆合金(12)与第二换向阀(11)连通，第四支路经第二形状记忆合金(14)与第二换向阀(11)连通；且冷循环管通过第二换向阀(11)与热源(10)连通；且冷循环管设置有流体泵(18)；
所述驱动装置包括传动轴(6)、用于驱动传动轴(6)转动的电机(1)，所述传动轴(6)远离电机(1)一端同轴设置有第一凸轮(7)、第二凸轮(5)；所述第一凸轮(7)设置在第一形状记忆合金(12)下方，第二凸轮(5)设置在第二形状记忆合金(14)下方；且第一凸轮(7)与第二凸轮(5)反向设置。
2.如权利要求1所述的一种基于弹热效应的制冷系统，其特征在于，所述驱动装置还包括减速器(3)，所述电机(1)通过减速器(3)与传动轴(6)连接。
3.如权利要求2所述的一种基于弹热效应的制冷系统，其特征在于，所述减速器(3)通过第一联轴器(2)与电机(1)的输出轴连接。
4.如权利要求2所述的一种基于弹热效应的制冷系统，其特征在于，所述减速器(3)通过第二联轴器(4)与传动轴(6)连接。
5.如权利要求1所述的一种基于弹热效应的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括用于固定制冷装置和驱动装置的机架。
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