一种电加热金属相变蓄热装置的制作方法

本实用新型涉及一种电加热金属相变蓄热装置。

背景技术：

全球节能环保要求越来越高，热量储存与利用是节约资源的重要课题，深夜的电能利用问题尤其重要，此时电力用户基本上都处于休息状态，用电终端设备都被关闭，而此时发电系统基本上还在维持基本的运行，输出的电能被发电系统与电力输送系统及配电设备自身消耗，造成了大量的能源资源浪费；而深夜的谷时电价最低，通过深夜蓄热的方式对深夜电能进行利用，既充分利用了电力资源，又降低了生产成本，节约能源；蓄热方式分为显热蓄热与潜热蓄热两大类，显热蓄热通过加热手段将蓄热材料的温度提高，蓄热材料的温度越高则储存的热量越多；而潜热蓄热通过加热手段对蓄热材料进行加热，加热到一定的温度时，继续加热后蓄热材料的温度会有一个稳定阶段，此时进一步提供的热量使得蓄热材料发生相变，例如从固相变成液相，在这个过程中，蓄热介质会吸收大量的热量，相对应的，在热量释放的时候，相变材料从液相转变为固相，就会释放出大量热量；显热蓄热的材料一般采用耐火蓄热砖，密度高，重量大，蓄热量小，往往一个3KW的小取暖器就是120KG左右的重量，且体积庞大，如果要实现大功率的蓄热，则无论是用料、运输、场地、空间等都不能被用户接受，所以此种蓄热方式难以推广应用；

而现有技术中的潜热蓄热的蓄热材料一般采用非金属材料，非金属材料的相变热较低，蓄热量较小，又因为是非金属蓄热材料，导致无法进行高温蓄热，所以该技术同样存在着蓄热装备体积庞大与制造成本居高不下的问题，且存在在使用中蓄热能力衰减的问题，影响了该技术的推广利用。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种体积小，重量轻，蓄热容量大的电加热金属相变蓄热装置。

本实用新型的电加热金属相变蓄热装置，包括容器外壳，其特征在于：容器外壳内腔填充有能够相变蓄热或放热的相变金属材料，相变金属材料内部设置有能够对相变金属材料进行加热的电加热元件；电加热元件端部固定安装在容器外壳上；容器外壳外部包覆有隔热层；

所述电加热元件为U形结构，U形结构两端固定在容器外壳上；

所述相变金属材料内部还设置有换热装置，换热装置与电加热元件均匀间隔设置；

所述容器外壳与隔热层之间设置有换热装置，换热装置紧贴容器外壳外壁缠绕包覆；

所述电加热元件为电磁感应加热装置，电磁感应加热装置紧贴容器外壳外壁缠绕包覆；

所述相变金属材料内部还均匀设置有换热装置；

所述容器外壳与隔热层之间设置有换热装置，换热装置与电磁感应加热装置均匀间隔设置，换热装置与电磁感应加热装置紧贴容器外壳外壁缠绕包覆。

本实用新型的电加热金属相变蓄热装置，在容器外壳内填充能够蓄热或放热金属相变材料，金属相变材料内部设置电加热元件对金属相变材料进行加热，通过换热装置提高热交换效率，并通过隔热层提高保温效果，体积小，重量轻，蓄热容量大，相变金属材料可采用各种单质金属，也可以是合金，因为相变金属的多样性，可以很方便地实现低温、中温、高温的蓄热。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的电加热金属相变蓄热装置结构示意图；

图2是本实用新型实施例二的电加热金属相变蓄热装置结构示意图；

图3是本实用新型实施例三的电加热金属相变蓄热装置结构示意图；

图4是本实用新型实施例四的电加热金属相变蓄热装置结构示意图；

图5是本实用新型实施例五的电加热金属相变蓄热装置结构示意图；

图6是本实用新型实施例六的电加热金属相变蓄热装置结构示意图。

具体实施方式

如图所示，一种电加热金属相变蓄热装置，包括容器外壳3，容器外壳3内腔填充有能够相变蓄热或放热的相变金属材料1，相变金属材料1内部设置有能够对相变金属材料1进行加热的电加热元件2，通过电加热元件2对相变金属材料1进行加热，相变金属材料1加热升温后储存能量，在需要使用能量再通过放热释放能量，提高能源利用率；电加热元件2端部固定安装在容器外壳3上，稳定可靠；容器外壳3外部包覆有隔热层4，防止热量散发，提高加热效果。

本实用新型实施例一的电加热金属相变蓄热装置，电加热元件2为U形结构，U形结构两端固定在容器外壳上，通过U形结构的电加热元件对相变金属材料1进行加热，加热速度快，热量利用率高。

本实用新型实施例二的电加热金属相变蓄热装置，相变金属材料1内部还设置有换热装置5，提高热交换效率，换热装置5与电加热元件2均匀间隔设置，换热均匀。

本实用新型实施例三的电加热金属相变蓄热装置，在容器外壳3与隔热层4之间设置换热装置5，换热装置5紧贴容器外壳3外壁缠绕包覆，换热效果好。

本实用新型实施例四的电加热金属相变蓄热装置，电加热元件2为电磁感应加热装置，用电磁感应加热装置代替了实施例一的U形结构电热元件2，电磁感应加热装置紧贴容器外壳外壁缠绕包覆，对容器外壳3加热或对容器外壳3与相变金属材料1同时加热，相变金属材料1吸收热量从固相转变为液相储存能量。

本实用新型实施例五的电加热金属相变蓄热装置，在实施例四的基础上，相变金属材料1内部还均匀设置有换热装置5，提高热交换效率。

本实用新型实施例六的电加热金属相变蓄热装置，在实施例四的基础上，容器外壳3与隔热层4之间设置有换热装置5，换热装置5与电磁感应加热装置均匀间隔设置，换热装置5与电磁感应加热装置紧贴容器外壳3外壁缠绕包覆，提高热交换效率，换热均匀。

本实用新型的电加热金属相变蓄热装置，在容器外壳内填充能够蓄热或放热金属相变材料，金属相变材料内部设置电加热元件对金属相变材料进行加热，通过换热装置提高热交换效率，并通过隔热层提高保温效果，体积小，重量轻，蓄热容量大，相变金属材料可采用各种单质金属，也可以是合金，因为相变金属的多样性，可以很方便地实现低温、中温、高温的蓄热。

本发明提供了一种电加热金属相变蓄热装置，可以在小体积与小重量之下，实现大容量的热量蓄放。相变金属可采用各种单质金属，也可以是合金，因为相变金属的多样性，可以很方便地实现低温、中温、高温的蓄热。

本发明的方案是：包裹在隔热层内的容器外壳，在容器外壳内装盛有用以相变蓄热与放热的金属材料，容器外壳内安装有电加热元件；电加热元件通电后对容器外壳内的相变金属材料进行加热，相变金属材料温度上升，当温度上升到相变金属材料的固相转变为液相的相变温度时，金属材料由固相转变为液相，在此过程中相变金属材料保持稳定的温度下不断吸收热量，直至所有固态的金属都转变为液态，这个过程为蓄热过程，到蓄热材料达到需要的温度时，电加热元件停止加热；当需要用热时，让容器外壳内的液态金属逐渐转化为固态，将蓄热释放出来利用。因为金属材料的高相变热特性，使得本发明可以实现在小体积与小重量之下，实现大容量的热量蓄放，为各种场合的蓄热利用，提供了高效率的解决方案。

具体的实施方法为：

相变金属材料1，用以通过物相的变化储存与释放热量；电热元件2，处于相变金属材料1中，用以对相变金属材料进行加热；容器外壳3用以装盛相变金属材料1与安装固定电热元件2；隔热层4，包裹在容器外壳3外部用以隔热。

电热元件2接入电源，通电发热，热量直接传递到相变金属材料1，使相变金属材料1温度升高至熔点，相变金属材料1继续吸收热量，从固相转变成液相。这个过程为蓄热阶段；

电热元件2停止加热，装置逐步散热，相变金属材料1从液相逐步转变为固相，在此过程中相变金属材料1释放出热量。这个过程为热量释放阶段；

上述两个阶段合起来为一个循环，形成了蓄热、放热的过程，可以反复实施。