CN107356142B - 自吸式传热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自吸式传热装置，属于热量传输装置领域，要解决的技术问题为传热装置不支持相变介质自发进行物态变化及流动；采用的技术方案为：其结构包括相变介质以及由上至下依次设置的放热罐体、储液罐体和吸热罐体，吸热罐体的出气口和放热罐体的进气口之间连通有导气管，放热罐体的出液口和储液罐体的进液口之间连通有导液管，储液罐体的出液口和吸热罐体的进液口之间连通有输液管，吸热罐体和储液罐体内均设置有液相的相变介质；导气管内设置有气体单向阀，吸热罐体的进液口处设置有用于导通或闭合输液管的联动开关，联动开关与气体单向阀连接。该自吸式传热装置中相变介质可自发进行物态变化和循环流动。

Description

自吸式传热装置
技术领域
本发明涉及热量传输装置领域，具体地说是一种自吸式传热装置。
背景技术
相变材料或相变介质(PCM - Phase Change Material)是指随温度变化而改变物质状态并能提供潜热的物质。转变物理性质的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热，基于相变介质的蓄热和放热可进行热量传输。
2015年8月5日公开的公开号为CN 204535088 U的中国专利，提出一种能量传输***，该能量传输***具有压缩器、控制阀、第一通道和第二通道。该第一通道的至少一部分设置成第一热交换器，用于使流经其中的第一介质从外界吸收热量。第二通道的至少一部分设置成第二热交换器，用于使流经其中的第一介质把热量传输给外界。压缩器、控制阀、第一通道和第二通道形成闭合的回路。压缩器对从第一通道进入其中的第一介质的至少一部分进行压缩。控制阀用于控制第一介质在第一通道和第二通道内的流通。压缩器及控制阀使得第一通道的至少一部分的压力不同于第二通道的至少一部分的压力并且第一介质在回路的不同区段处于不同的物态。上述技术方案中，在进行热量传输的过程中还需外加设备实现介质在第一通道、第二通道之间的物态变化以实现热量传输以及介质流动，能量转换有限，存在能量损失。
如何提供一种传热装置，该传热装置中相变介质在传热装置循环过程中可自发进行物态变化以及流动，是需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种自吸式传热装置，来解决 传热装置不支持相变介质自发进行物态变化及流动的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的：
自吸式传热装置，包括相变介质以及由上至下依次设置的放热罐体、储液罐体和吸热罐体，吸热罐体和放热罐体均为导热罐体，吸热罐体上开设有出气口和进液口，放热罐体的底部以及储液罐体的底部均开设有出液口，放热罐体上还开设有进气口，储液罐体上还开设有进液口，吸热罐体的出气口和放热罐体的进气口之间连通有导气管，放热罐体的出液口和储液罐体的进液口之间连通有导液管，储液罐体的出液口和吸热罐体的进液口之间连通有输液管，吸热罐体和储液罐体内均设置有液相的相变介质；导气管内设置有气体单向阀，气体单向阀用于实现气相的相变介质由吸热罐体至放热罐体的单向流动，吸热罐体的进液口处设置有用于导通或闭合输液管的联动开关，联动开关与气体单向阀连接，气体单向阀导通时能够带动联动开关导通，气体单向阀闭合时能够带动联动开关闭合。
其中，吸热罐体放置待吸热产品或设备处，吸热罐体内液相的相变介质吸收热量气化为气相的相变介质，当吸热罐体内气相的相变介质积累到一定量后，导气管内气体单向阀导通，则气相的相变介质由吸热罐体通过导气管流入放热罐体内，放热罐体内气相的相变介质放热液化为液相的相变介质，且放热罐体内液相的相变介质通过导液管流入到储液罐体内，在气体单向阀导通的同时，联动开关开启，输液管导通，储液罐体内液相的相变介质可由输液管流入到吸热罐体内，从而相变介质在上述吸热罐体、导气管、放热罐体、导液管、储液罐体以及输液管组成的传热循环回路中流动，在无外力的辅助下，相变介质可在传热循环回路中进行物态变化和流动。
进一步的，储液罐体为绝热罐体，导气管、导液管和输液管均为绝热管道。
进一步的，导液管内设置有液体单向阀，液体单向阀用于实现液相的相变介质由放热罐体至储液罐体的单向流动。
进一步的，放热罐体上开设有出气口，出气口上连通有气球。
进一步的，吸热罐体的出气口和吸热罐体的进液口均开设于吸热罐体的顶壁上。
进一步的，联动开关包括杠杆和传动弹簧，杠杆的两端分别为开关端和联动端，杠杆的开关端上设置有能够伸入输液管内以实现输液管闭合的阻塞块，上述杠杆通过其中部横向铰接在吸热罐体内，杠杆的开关端延伸至吸热罐体的进液口，杠杆的联动端延伸至吸热罐体的出气口处，传动弹簧连接在杠杆的联动端和气体单向阀的阀芯之间，且传动弹簧与气体单向阀的弹簧并列设置，气体单向阀和传动弹簧配合能够带动杠杆在竖直面内摆动并通过阻塞块实现输液管的导通和闭合。
进一步的，放热罐体的进气口开设于放热罐体的上端部。
本发明的自吸式传热装置具有以下优点：
1、本发明放热罐体、储液罐体和吸热罐体由上至下依次排列组成传热循环回路，相变介质流动在上述循环回路中，吸热罐体放置在待降温产品处，吸热罐体内液相的相变介质吸收产品热量后气化为气相的相变介质，气相的相变介质可通过导气管进入到放热罐体内，放热罐体内气相的相变介质放热液化为液相的相变介质，液相的相变介质可在重力作用下通过导液管流入到储液罐体内，储液罐体内液相介质可在重力作用下流入吸热罐体内，无需外加动力设备，具有结构简单、节省能源的优点；
2、本发明在储液罐体的液口处设置液体单向阀，液相介质由放热罐体向储液罐体的单向流动，避免液相介质的逆流；
3、本发明在吸热罐体的气口处设置气体单向阀，实现气相的相变介质由吸热罐体向放热罐体的单向流动，避免了气相介质的逆流；
4、本发明通过联动开关与气体单向阀配合，实现吸热罐体的气口和吸热罐体的液口的同时导通和闭合，吸热罐体内液相介质吸热气化为气相的相变介质，当吸热罐体内气相的相变介质积累产生的气压达到一定数值后，气体单向阀导通，同时联动开关导通、吸热罐体和储液罐体之间导通，则吸热罐体内气相的相变介质导入放热罐体内，同时储液罐体内液相的相变介质流入吸热罐体内，保证相变介质的循环流动，以实现不间断的自吸热式传热；
5、本发明由杠杆和传动弹簧组成的联动开关结构简单，无需加电控制，节省了能源，且便于控制和替换；
6、本发明在放热罐体上连通有气球，气球可分担流入放热罐体内的气相的相变介质，减少放热罐体内气压，便于吸热罐体内气相的相变介质流入放热罐体内。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为实施例1自吸式传热装置的结构示意图；
附图2为附图1中A部分的局部放大结构示意图；
附图3为实施例2自吸式传热装置的结构示意图；
图中：1、吸热罐体，2、导气管，3、放热罐体，4、导液管，5、液体单向阀，6、储液罐体，7、输液管，8、气体单向阀，9、联动开关，10、相变介质，11、杠杆支架，12、气球；
联动开关9中：91、传动弹簧，92、杠杆，93、阻塞块。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的自吸式传热装置作以下详细地说明。
实施例1：
如附图1和附图2所示，本发明的自吸式传热装置，包括相变介质10以及由上至下依次设置的放热罐体3、储液罐体6和吸热罐体1，吸热罐体1的顶壁上开设有出气口和进液口，放热罐体3的底部以及储液罐体6的底部均开设有出液口，放热罐体3的上端部上还开设有进气口，储液罐体6的顶壁上还开设有进液口，吸热罐体1的出气口和放热罐体3的进气口之间连通有导气管2，放热罐体3的出液口和储液罐体6的进液口之间连通有导液管4，储液罐体6的出液口和吸热罐体1的进液口之间连通有输液管7，上述吸热罐体1、导气管2、放热罐体3、导液管4、储液罐体以及输液管7依次连通组成传热循环回路，相变介质10流动在上述传热循环回路内，其中，相变介质10能够流动在上述传热循环回路内，吸热罐体1和储液罐体6内均设置有液相的相变介质10；导气管2内设置有气体单向阀8，气体单向阀8用于实现气相的相变介质10由吸热罐体至放热罐体3的单向流动，导液管4内设置有液体单向阀5，液体单向阀5用于实现液相的相变介质10由放热罐体3至储液罐体6的单向流动；吸热罐体1的进液口处设置有用于导通或闭合输液管7的联动开关9，联动开关9与气体单向阀8连接，气体单向阀8导通时能够带动联动开关9导通，气体单向阀8闭合时能够带动联动开关9闭合。
其中，联动开关9包括杠杆92和传动弹簧91，杠杆92的两端分别为开关端和联动端，杠杆92的开关端上设置有能够伸入输液管7内以实现输液管7闭合的阻塞块93，上述杠杆92的中部通过杠杠支架11横向铰接在吸热罐体1内，杠杆92的开关端延伸至吸热罐体1的进液口，杠杆92的联动端延伸至吸热罐体1的出气口处，传动弹簧91连接在杠杆92的联动端和气体单向阀8的阀芯之间，且传动弹簧91与气体单向阀8的弹簧并列设置，气体单向阀8和传动弹簧91配合能够带动杠杆92在竖直面内摆动并通过阻塞块93实现输液管7的导通和闭合。
上述联动开关9的工作原理为：单向阀导通，则单向阀的阀芯向上移动，同时单向阀的阀芯通过传动弹簧91带动杠杆92在竖直面内做逆时针摆动，则阻塞块93从输液管7中导出，从而输液管7导通，储液罐体6内液相的相变介质10可流入吸热罐体1内；当单向阀闭合时，单向阀的阀芯向下移动，同时单向阀的阀芯通过传动弹簧91带动杠杆92在竖直面内做顺时针摆动，则阻塞块93向上移动至输液管7内，从而输液管7闭合。从而，单向阀和上述联动开关9同时导通或闭合。
本发明自吸式传热装置的使用方法为：将吸热罐体1放置在待降温产品处，吸热罐体1内液相的相变介质10吸热气化为气相的相变介质10，待吸热罐体1内气相的相变介质10积累到一定量后，吸热罐体1的气压带动气体单向阀8导通，则导气管2导通，吸热罐体1内气相的相变介质10通过导气管2进入到放热罐体3，放热罐体3内气相的相变介质10放热液化为液相的相变介质10，放热罐体3内液相的相变介质10通过输液管7流入到储液罐体6内，在吸热罐体1与放热罐体3之间导通时，储液罐体6和吸热罐体1同时导通，则储液罐体6内液相的相变介质10可流入吸热罐体1内，实现该自吸式传热装置的循环工作。
实施例2：
如附图3所示，本实施例为在实施例1基础上的进一步改进，本实施例与实施例1的区别为：在放热罐体3的顶壁上开设有出气口，出气口上连通有气球12，气球12可为放热罐体3分担气相的相变介质10，减少放热罐体3内气压，便于吸热罐体1内气相的相变介质10流入放热罐体3内。
本实施例自吸式传热装置的使用方法为：将吸热罐体1放置在待降温产品处，吸热罐体1内液相的相变介质10吸热气化为气相的相变介质10，待吸热罐体1内气相的相变介质10积累到一定量后，吸热罐体1的气压带动气体单向阀8导通，则导气管2导通，吸热罐体1内气相的相变介质10通过导气管2进入到放热罐体3，同时放热罐体3内气相的相变介质10可流入气球12内，气球12分担气相的相变介质10并减少放热罐体3内的气压，放热罐体3内气相的相变介质10放热液化为液相的相变介质10，放热罐体3内液相的相变介质10通过输液管7流入到储液罐体6内，在吸热罐体1与放热罐体3之间导通时，储液罐体6和吸热罐体1同时导通，则储液罐体6内液相的相变介质10可流入吸热罐体1内，实现该自吸式传热装置的循环工作。
通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易地实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (4)

1.自吸式传热装置，其特征在于包括相变介质以及由上至下依次设置的放热罐体、储液罐体和吸热罐体，吸热罐体和放热罐体均为导热罐体，吸热罐体上开设有出气口和进液口，放热罐体的底部以及储液罐体的底部均开设有出液口，放热罐体上还开设有进气口，储液罐体上还开设有进液口，吸热罐体的出气口和放热罐体的进气口之间连通有导气管，放热罐体的出液口和储液罐体的进液口之间连通有导液管，储液罐体的出液口和吸热罐体的进液口之间连通有输液管，吸热罐体和储液罐体内均设置有液相的相变介质；
导气管内设置有气体单向阀，气体单向阀用于实现气相的相变介质由吸热罐体至放热罐体的单向流动，吸热罐体的进液口处设置有用于导通或闭合输液管的联动开关，联动开关与气体单向阀连接，气体单向阀导通时能够带动联动开关导通，气体单向阀闭合时能够带动联动开关闭合；
放热罐体上开设有出气口，出气口上连通有气球；
吸热罐体的出气口和吸热罐体的进液口均开设于吸热罐体的顶壁上；
联动开关包括杠杆和传动弹簧，杠杆的两端分别为开关端和联动端，杠杆的开关端上设置有能够伸入输液管内以实现输液管闭合的阻塞块，上述杠杆通过其中部横向铰接在吸热罐体内，杠杆的开关端延伸至吸热罐体的进液口，杠杆的联动端延伸至吸热罐体的出气口处，传动弹簧连接在杠杆的联动端和气体单向阀的阀芯之间，且传动弹簧与气体单向阀的弹簧并列设置，气体单向阀和传动弹簧配合能够带动杠杆在竖直面内摆动并通过阻塞块实现输液管的导通和闭合。
2.根据权利要求1所述的自吸式传热装置，其特征在于储液罐体为绝热罐体，导气管、导液管和输液管均为绝热管道。
3.根据权利要求1或2所述的自吸式传热装置，其特征在于导液管内设置有液体单向阀，液体单向阀用于实现液相的相变介质由放热罐体至储液罐体的单向流动。
4.根据权利要求1或2所述的自吸式传热装置，其特征在于放热罐体的进气口开设于放热罐体的上端部。
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