CN86208443U

CN86208443U - 利用相变潜热的蓄热装置

Info

Publication number: CN86208443U
Application number: CN 86208443
Authority: CN
Inventors: 王兆元; 张鸣; 焦洪; 时中一
Original assignee: Suzhou Sci & Technol Information Inst
Current assignee: Suzhou Sci & Technol Information Inst
Priority date: 1986-10-25
Filing date: 1986-10-25
Publication date: 1987-10-07

Abstract

一种利用相变潜热的蓄热装置，如以NaCH₃COO·3H₂O为蓄热介质。该装置包括容器(1)、相变蓄热材料(2)、正温度系数陶瓷电阻发热控温元件(13)和电源插口(6)。容器(1)上接有一晶种室(7)，其内装有相变蓄热材料晶体。断开电源后，依靠这些晶体引发冷却至相变温度点的蓄热介质稳定可靠地结晶，释放出相变潜热，供人体取暖、热疗等用。本装置放热使用时，离开电源，故使用安全，并便于携带。

Description

本实用新型是关于以相变蓄热材料（如NaCH₃COO·3H₂O）为介质的利用相变潜热的蓄热装置。经预先对固态相变蓄热材料加热，使相变蓄热材料熔融为液态，这时温度高于该材料的相变温度。而后，停止加热，当液态相变蓄热材料冷却至相变温度时，液态相变蓄热材料结晶成为固态，同时放出相变潜热。相变潜热的释放过程是保持在相变温度点进行的，并且相变蓄热材料的这一蓄——放热过程可反复进行千次以上。利用相变蓄热材料的上述特性，可使用相变蓄热材料作为介质制成人体取暖、热疗等用的器具。

相变蓄热材料本身具有结晶不稳定的特性，往往会出现过冷现象，即当液态相变蓄热材料冷却至相变温度点以下仍不结晶转变为固态，影响相变潜热的正常释放。为解决这一问题，在本实用新型作出之前的现有技术中，一般有下述几种解决方法。

一是在相变蓄热材料中加入其他成份的物质，这些物质在相变蓄热材料中充当晶核，当液态相变蓄热材料冷却至相变温度时，晶体首先在这些晶核处发生、生长。晶核物质在相变蓄热材料中的分布一般要求相对均匀，这可以将晶核材料配制成胶状，使其分散在相变蓄热材料中，如日本专利JPK58－64499，或借助一定的结构（支架）来帮助实现，如日本专利JPK60－13877，或预先将晶核材料压制成一定形状，如美国专利USP4400287。这些方法在工艺上较复杂，且结晶稳定性仍难控制。

二是在相变蓄热材料中加入一金属构件，金属构件须带有刃口或尖角，依靠金属构件的刃口或尖角来激发相变蓄热材料结晶，如日本专利JP60－1020，欧洲专利组织专利 EP45971。这一方法触发结晶，在实际过程中也难以保证稳定。

三是在这类蓄热装置中，增加一个晶种引入装置，依靠一运动部件（如针管）将外界晶种引入相变蓄热材料中，激发结晶，如英国专利GB2158936。用这一方法引起相变蓄热材料结晶是稳定可靠的，但增加了结构的复杂性，使用中还必须由使用者动作来完成结晶触发。

本实用新型的任务是提供一种能稳定、可靠地释放相变蓄热材料的相变潜热的蓄热装置，这种蓄热装置具有简单的结构，没有运动部件，在使用中也不需要使用者动作来完成结晶触发，而仅仅依靠这种蓄热装置自身的简单结构自动完成液态相变蓄热材料转化为固态晶体的结晶过程。

完成上述任务的方案是，在蓄热装置中设置一晶种室，晶种室与相变蓄热材料容器内腔通过一个小孔连通，晶种室内预先存有相变蓄热材料晶体，这些晶体与容器中的相变蓄热材料连接。这样，当相变蓄热材料加热熔融后，在冷却至相变温度时，晶种室内的晶体就引发液态相变蓄热材料结晶，放出相变潜热。只要保持在对相变蓄热材料加热时，晶种室的晶体不会被全部熔融，并且保持这些晶体与液态相变蓄热材料接触，则相变蓄热材料的结晶放热过程就能稳定、可靠地实现。晶种室应设置在不直接受加热源影响的部位，或设置在受加热源影响较小的部位，晶种室与相变蓄热材料容器之间可用隔热材料来阻隔热量通过容器壁向晶种室传导，也可改善晶种室的散热条件，以保持晶种室的温度不至过高，在任何情况下都保证室内晶种不全部熔融。由于相变蓄热材料在容器中是不可能完全充满的，总有一定的空隙，如果空隙出现在晶种室，就会隔断晶体与液态相变蓄热材料的接触，破坏稳定结晶。因此，为始终保证液态相变蓄热材料与晶种室内晶体有效接触，在晶种室与容器的通路中，串入一束纱线或带状纺织品，利用液态相变蓄热材料在该束纱线或带状纺织品中的毛细管效应，使液态相变蓄热材料通过该束纱线或带状纺织品与晶体接触，从而保证液态相变蓄热材料顺利结晶转变为固态。

上面描述了本实用新型的蓄热装置的放热，现在对蓄热装置的充热描述如下。所谓充热，就是对相变蓄热材料的预加热，使固态相变蓄热材料熔融转变为液态。通常，电加热是最方便的加热方法。然而，由于相变蓄热材料加热温度过高会分解变性，所以对电加热时的加热温度必须加以控制。以往的蓄热器具一般用电热丝等电加热元件和一个温度控制装置来实现。本实用新型的蓄热装置采用了集加热、温度感知和温度控制诸功能于一身的正温度系数陶瓷电阻（PTC）作为加热、控温元件。这既可完成对相变蓄热材料的预加热，又可保证加热温度不超过相变蓄热材料的分解温度，并使整个装置结构简单、紧凑，加热、控温的工作稳定性也大大提高。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的蓄热装置结构示意图。

图2是本实用新型的蓄热装置横截面图，展示了加热部件的结构。

附图1中（1）为相变蓄热材料容器；（2）为相变蓄热材料；（3）为加热部件，由固定块（4）固定于容器中，并被相变蓄热材料（2）所包围；（5）是加热部件的电极引出线，（6）是电源插口；（7）是晶种室，内装相变蓄热材料晶体（8），晶种室的前端与容器（1）连接，并通过小孔（9）连通晶种室与容器内腔，（10）是晶种室的前端固紧件，（11）是晶种室的后端固紧件；（12）是串在晶种室与容器内相变蓄热材料中的一束纱线或带状纺织品。附图2中的加热部件（3）包括加热、控温元件——正温度系数陶瓷电阻（PTC）（13）和绝缘材料（14）；为提高PTC的加热效果，可在上下各复一片金属散热片（15），该金属散热片可带有肋片。上述的蓄热装置，经接通电源，对相变蓄热材料加热，使相变蓄热材料成为液态。断开电源，则该装置进入放热工作状态，先冷却至相变温度点（释放显热），而后在晶种室晶体的引发下相变蓄热材料结晶，持续地、恒温地（维持在相变温度点）放出相变潜热。由于蓄热装置是在离开电源状态下工作的，并且用较短的充热时间可获得较长的保温放热时间，所以它具有使用安全、适于携带等优点。

实施例：

按照附图所示的结构，以NaCH₃COO·3H₂O作为相变蓄热介质，晶种室内存有NaCH₃COO·3H₂O晶体，NaCH₃COO·3H₂O的液——固相变温度为58℃，适于人体取暖、热疗。NaCH₃COO·3H₂O的用量为300克。加热、控温元件——正温度系数陶瓷电阻（PTC）的居里点温度为100～110℃，保持与加热面接触的NaCH₃COO·3H₂O的温度低于该介质的分解温度。NaCH₃COO·3H₂O具有弱碱性，所以串在晶种室与容器内相变蓄热材料中的纱线与带状纺织品宜选用棉或麻纤维制品。

性能指标：

预加热：30分钟。

耗电：小于0.04度。

保温时间：容器外壁温度不低于50℃达3小时以上。

使用次数：反复充热、放热一千次以上，以后如果介质性能变化，可以更换介质，继续使用。

Claims

1、一种利用相变潜热的蓄热装置，包括容器(1)、相变蓄热材料(2)、加热部件(3)、电极引出线(5)、电源插口(6)组成，其特征是，还包括一晶种室(7)，该晶种室与容器(1)连接，并通过小孔(9)连通晶种室与容器内腔，晶种室(7)内存有相变蓄热材料晶体(8)。

2、根据权利要求1的蓄热装置，其特征是晶种室（7）与相变蓄热材料（2）中串有一束纱线或带状纺织品。

3、根据权利要求1或2的蓄热装置，其特征是所说的加热部件（3）包括正温度系数陶瓷电阻（PTC）（13）和绝缘材料（14）。

4、根据权利要求3的蓄热装置，其特征是加热部件（3）还包括上、下各一片金属散热片（15）。

5、根据权利要求4的蓄热装置，其特征是金属散热片（15）带有肋片。