CN104697374B - 一种智能相变散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能相变散热器，包括相变材料容器、换热器、电磁阀、温度传感器、微控制器，换热器设在相变材料容器内并通过管道引出相变材料容器外；在相变材料容器内填充有相变材料；电磁阀设在管道上；温度传感器设在相变材料容器上并伸入相变材料容器内，微控制器可根据温度传感器感知相变材料实时温度发出指令控制电磁阀开关。本发明的智能相变散热器能够根据实际情况实时改变散热模式，保持温度恒定；应用于温差发电***中，可作为温差发电***的稳定低温热沉，维持温差发电***温差恒定，在一定程度上提高***稳定性。同时还能作为恒温板使用，用来模拟其他试验条件如电池的热管理等方面的应用。
Description
技术领域
本发明涉及相变散热器，尤其涉及一种作为温差发电***稳定热沉的智能相变散热器。
背景技术
近年来，随着经济的发展，人类对于能源的需求不断增加，环境受到不断的破坏，要求我们开发新能源，改善能源结构，温差发电越来越受到人们的关注。温差发电是指由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。温差发电芯片两端的温差是影响温差发电***的发电量最重要的因素，而目前对温差发电***的研究难题主要集中在发电量以及发电效率上，而稳定且相差大的温差是这两大难题中关键因素，这时，温差发电***的稳定低温热沉便发挥了重要的角色。
而现有的散热器大多为固定结构、固定运行模式型，散热量不能根据环境变化而进行智能的调节。有少部分散热器配有控制电路，能通过外部器件如风扇风冷强化散热效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够实时改变散热模式，保持温度恒定的智能相变散热器。
为实现上述的目的，本发明的技术方案为：一种智能相变散热器，包括相变材料容器、换热器、电磁阀、温度传感器、微控制器，换热器设在相变材料容器内并通过管道引出相变材料容器外；在相变材料容器内填充有相变材料；电磁阀设在管道上；温度传感器设在相变材料容器上并伸入相变材料容器内，微控制器可根据温度传感器感知相变材料实时温度发出指令控制电磁阀开关。
优选的是，在相变材料容器上设有换料螺纹孔，换料螺纹孔通过换料螺栓封闭；这样可通过换料螺纹孔用于填充相变材料以及更换相变材料。
优选的是，在相变材料容器的顶面设有凸台，该凸台用于安装温差发电芯片或其他实验设备。
优选的是，所述换热器为蛇形盘管，蛇形盘管为一铜管；该蛇形盘管可以通过钎焊的方式与泡沫金属紧密相连，使换热器的换热能力大大增强。
优选的是，所述相变材料为有机相变材料。
优选的是，所述有机相变材料为石蜡、脂肪酸类或多元醇类，相变温度60℃-80℃。
优选的是，所述有机相变材料中添加有泡沫金属或纳米石墨，这样能有效提高材料导热性能。
本发明的相变散热器通过微控制器接收放置在相变材料内部温度传感器的信号，根据实际情况控制电磁阀的启动或停止，进而控制外部水通道与相变材料的换热，以达到使相变材料保持相变温度，也即相变材料容器外壳基本保持温度不变。由于相变材料具有相变过程中吸收大量热量并保持温度恒定特点，能够根据实际情况实时改变散热模式，应用于温差发电***中，可作为温差发电***的稳定低温热沉，维持温差发电***温差恒定，在一定程度上提高***稳定性。同时还能作为恒温板使用，用来模拟其他试验条件如电池的热管理等方面的应用。
附图说明
图1是本发明一种智能相变散热器的立体结构分解状态的侧视结构示意图；
图2是图1所示一种智能相变散热器的立体结构装配示意图；
图3是图2所示一种智能相变散热器的剖面图；
图4是本发明一种智能相变散热器的***运行流程图。
图中：1相变材料容器，11换料螺纹孔，12凸台，2换热器，3电磁阀，4温度传感器，5微控制器，6管道，7换料螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
图1、2、3和4所示，本发明是一种智能相变散热器，包括相变材料容器1，蛇形换热器2，电磁阀3，温度传感器4，微控制器5，管道6，换料螺栓7。换热器2设在相变材料容器1内并通过管道6引出相变材料容器1外；在相变材料容器1内填充有相变材料8；电磁阀3设在管道6上；温度传感器4设在相变材料容器1上并伸入相变材料容器1内。微控制器5驱动大功率器件电磁阀3，并通过温度传感器4感知相变材料实时温度然后微控制器5发出命令控制电磁阀3开启，使冷水从管道6进入换热器2与相变材料进行换热，这样相变材料容器1里面相变材料保持相变状态，温度恒定，进而稳定温差发电***的温差，可使温差发电***稳定输出电压。
所述的相变材料容器1的材质为钢材，内部为一空腔。结合本发明的作用特点，相变散热器顶部设置有凸台12和换料螺纹孔11，凸台12用于放置温差发电芯片组，换料螺纹孔11用于填充相变材料8以及更换相变材料8，换料螺纹孔11用换料螺栓7封闭，在相变材料容器1左侧面设有凹槽，用于放置微控制器5及电磁阀3驱动模块，同时容器后方侧面还开有小孔，用于放置温度传感器4、容器外壳的正前方侧面有两个圆形洞口，是蛇形换热器2的两端出口。
具体装配方法为，相变材料容器1是一个长方体型内部中空，侧面设置有凹槽的方腔容器，里面填充着统一的相变材料以及一个蛇形换热器2，蛇形换热器2完全沉浸于相变材料8当中，与相变材料8紧密接触，同时蛇形换热器2的两端开头分别连接外部的管道6，管道6还可外接到水箱等，其中一个管道6上外接一个电磁阀3。
所述相变材料容器1侧面设置的凹槽里，放置微控制器5以及驱动电磁阀3模块芯片，其中为了及时感知相变材料的实时温度，将温度传感器4放置于相变材料中的蛇形弯管下面1~2mm。温度传感器4将相变材料的温度信息转化为电信号，经过电信号传递过程最终控制电磁阀3开启或关闭。
所述的相变材料8为有机相变材料，相变材料可以为石蜡、脂肪酸类、多元醇类等，其相变温度于60℃-80℃之间，在有机相变材料中添加泡沫金属能有效提高材料导热性能。所述的相变储能换热器为铜制蛇型管，换热管道内部流动液体为待换热冷水。
所述电信号的传递流程，首先微控制器5板发出指令让温度传感器4获取相变材料区材料的实时温度，然后将数据返回到微控制器5，所获得的温度数据与微控制器5运算芯片中预设的临界温度进行比较：如果温度传感器4返回的温度数据小于预设的临界温度，则***继续运行，让常闭型电磁阀3保持关闭状态；如果温度传感器4返回的温度数据大于或者与预设的临界温度，则***发出指令驱动电磁阀3，使得电磁阀3打开，让外部冷水带走相变材料的热量，最终使得相变材料保持相变状态，即可使得该散热器保持该相变温度不变，成为一个稳定温度的热源或冷源。
上述实施方式为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受以上实施方式的限制。如改变蛇形换热器2类型，改变介质种类、控制冷却方法等，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1.智能相变散热器，其特征在于：包括相变材料容器（1）、换热器（2）、电磁阀（3）、温度传感器（4）、微控制器（5），换热器（2）设在相变材料容器（1）内并通过管道（6）引出相变材料容器（1）外 ；在相变材料容器（1）内填充有相变材料（8）；电磁阀（3）设在管道（6）上；温度传感器（4）设在相变材料容器（1）上并伸入相变材料容器（1）内，微控制器（5）根据温度传感器（4）感知相变材料（8）实时温度发出指令控制电磁阀（3）开关，微控制器能驱动大功率器件电磁阀开启，使冷水从管道进入换热器与相变材料进行换热，这样相变材料容器里面相变材料保持相变状态，温度恒定，进而稳定温差发电***的温差，使温差发电***稳定输出电压；相变材料容器内部为一空腔，在相变材料容器（1）的顶面设有凸台（12），用于安装温差发电芯片，在相变材料容器（1）上设有换料螺纹孔（11），换料螺纹孔（11）通过换料螺栓（7）封闭，换料螺纹孔用于填充相变材料以及更换相变材料，在相变材料容器左侧面设有凹槽，用于放置微控制器及电磁阀的驱动模块，同时容器后方侧面还开有小孔，用于放置温度传感器、容器外壳的正前方侧面有两个圆形洞口，是蛇形换热器的两端出口。
2.根据权利要求1 所述的智能相变散热器，其特征在于 ：所述换热器（2）为蛇形盘管，蛇形盘管为一铜管。
3.根据权利要求1所述的智能相变散热器，其特征在于 ：所述相变材料（8）为有机相变材料。
4.根据权利要求3所述的智能相变散热器，其特征在于 ：所述有机相变材料为石蜡、脂肪酸类或多元醇类，相变温度 60℃ -80℃。
5.根据权利要求 4 所述的智能相变散热器，其特征在于 ：所述有机相变材料中添加有泡沫金属或纳米石墨。
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