本发明涉及控温蓄热领域，尤其涉及一种控温蓄热装置及控温蓄热容器。
背景技术：
伴随着经济的快速发展，人类对能源的需求越来越大，能源供给不足的矛盾日益突出，因此，社会对新能源开发、提高能源利用效率、能源回收技术的需求持续旺盛。热能作为能源的一种，对人类生产生活来说有着重要作用。蓄热技术在许多工业与建筑采暖、空调节能、太阳能热利用、余热回收利用等领域中应用广泛，其中，相变蓄热技术又是蓄热技术中的重要一部分。热量的储存分为显热储存和相变潜热储存两类，相变蓄热技术主要利用相变材料的相变潜热进行储热，是利用相变材料相变潜热储热密度大、相变过程近似等温、过程易控制等特点而发展起来的技术，核心是相变材料。相变材料分为有机类和无机类两种。无机类相变材料包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金和其他无机物等；有机相变材料包括石蜡、脂肪酸和其他有机物等。然而，结晶水合盐具有过冷度大和易析出分离等缺点限制了其应用；有机相变材料没有过冷现象，成核性好，价格低廉，但具有导热性差等缺点，进而导致导热速率低的问题，同样限制了其应用。
同时，在生活中，人们喝热水时，将开水倒入普通的杯子中，需要等杯中开水温度自然下降到合适温度才能喝，这个等待的过程很漫长，与现代快节奏的生活形成矛盾；另外，用普通杯子盛放开水，杯中开水温度处于适宜喝的温度时停留时间很短，人们一旦错过了这个喝水时机，则温水变成凉水。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种控温蓄热装置，旨在解决现有技术中，相变材料导热速率低的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
控温蓄热装置，包括与热源接触的第一外壁、与所述第一外壁相间隔设置的第二外壁、以及设于所述第一外壁朝向所述第二外壁的侧面的容置板件；所述第一外壁与所述第二外壁之间围合形成蓄热夹层，所述容置板件与所述第一外壁之间围合形成容置腔，所述容置板件位于所述蓄热夹层内，所述容置腔内设有传热物质，所述蓄热夹层内设有第一相变材料，所述第一相变材料与所述容置板件接触设置。
进一步地，所述容置板件的横截面为v形、u形、矩形或者梯形。
进一步地，所述传热物质为金属、石墨或者硅。
进一步地，所述传热物质包括第二相变材料。
进一步地，所述传热物质还包括与所述第二相变材料混合设置的导热粉末。
进一步地，所述第二相变材料的相变温度大于所述第一相变材料的相变温度。
进一步地，所述第二相变材料为石蜡，所述导热粉末为石墨粉末；所述石墨粉末与所述石蜡的质量比小于1:1。
本发明的另一个目的在于提供一种控温蓄热容器，包括上述的控温蓄热装置；所述控温蓄热容器还包括与所述第一外壁一体成型的底板、以及与所述第二外壁密封连接的底盖；所述底板与所述第一外壁构成所述控温蓄热容器的内胆。
进一步地，所述底板与所述底盖之间具有间隙，所述底板与所述底盖之间设有散热片，所述底板与所述散热片热传导接触。
进一步地，所述底盖与所述第二外壁之间为螺纹密封连接；
或者，所述底盖与所述第二外壁之间为焊接密封连接。
本发明的有益效果：第一外壁直接与热源接触，热源的热量透过第一外壁传递至设于容置腔内的传热物质，传热物质吸收热源的热量，由于传热物质设置于容置腔内且组成容置腔的容置板件凸出于第一外壁的表面，因此有效增加了第一相变材料与容置板件的接触面积，第一相变材料与容置板件接触的面积相对于第一相变材料直接与第一外壁接触的面积显著提升，具体可调整容置板件的结构实现不同的接触面积，因此传热物质在吸收热源的热量后透过容置板件与第一相变材料的接触面积显著提升，进而提升了第一相变材料的导热速率，也即规避了现有技术中由于相变材料导热性差而导致的导热速率低的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例中控温蓄热装置的剖视图(圆筒状时)；
图2为本发明的实施例中控温蓄热装置的剖视图(平板状时)；
图3为本发明的实施例中控温蓄热容器的剖视图；
图中：
1、第一外壁；2、第二外壁；3、容置板件；4、传热物质；5、第一相变材料；6、底板；7、底盖；8、内胆；9、散热片；10、热源。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
如图1-图2所示，本发明实施例提出了一种控温蓄热装置，包括与热源10接触的第一外壁1、与第一外壁1相间隔设置的第二外壁2、以及设于第一外壁1朝向所述第二外壁的侧面的容置板件3；第一外壁1与第二外壁2之间围合形成蓄热夹层，容置板件3与第一外壁1之间围合形成容置腔，容置板件3位于蓄热夹层内，容置腔内设有传热物质4，蓄热夹层内设有第一相变材料5，第一相变材料5与容置板件3接触设置。
在本发明的实施例中，容置腔由容置板件3密封连接于第一外壁1上形成，且容置板件3凸出于第一外壁1的表面并位于蓄热夹层内；第一外壁1与第二外壁2作为控温蓄热装置的外部封装，其将第一相变材料5密封于蓄热夹层内；第二外壁2指控温蓄热装置除第一外壁1外的封装，是控温蓄热装置与外界的边界，隔离控温蓄热装置内部与装置外部的物质；第一外壁1的两侧分别与热源10及传热物质4热接触；热源10可为太阳光、高温液体、高温气体、高温固体等物体；第一外壁1直接与热源10接触，热源10的热量透过第一外壁1传递至设于容置腔内的传热物质4，传热物质4吸收热源10的热量，由于传热物质4设置于容置腔内且组成容置腔的容置板件3凸出于第一外壁1的表面，因此有效增加了第一相变材料5与容置板件3的接触面积，第一相变材料5与容置板件3接触的面积相对于第一相变材料5直接与第一外壁1接触的面积显著提升，具体可调整容置板件3的结构实现不同的接触面积，因此传热物质4在吸收热源10的热量后透过容置板件3与第一相变材料5的接触面积显著提升，进而提升了第一相变材料5的导热速率，也即规避了现有技术中由于相变材料导热性差而导致的导热速率低的问题。仅仅采用常规的相变材料便能达到经特殊研制相变材料的效果，大大降低了研发、生产制造成本。且目前各种通过复合改性相变材料以提高其导热系数的方法，会降低改良后的相变材料的相变潜热，在吸收相同热量的条件下，改良后的相变材料用量将变得更多；而本实施例中对相变材料相变潜热的改变很微弱，甚至可以没有任何改变。
现有相变储热技术，多从相变材料入手，即研究材料的选择、制备、热物性测定、与容器相容性、寿命、稳定性、有无相分离、有无过冷等，增加了材料的生产成本。而本发明的实施例中，通过凸出于第一外壁1的表面的容置板件3组成的容置腔内设置传热物质4，有效增加了第一相变材料5与容置板件3的接触面积，第一相变材料5与容置板件3接触的面积相对于第一相变材料5直接与第一外壁1接触的面积显著提升，只需普通的相变材料就可实现较好的导热速率。
进一步地，请参阅图1-图2，作为本发明提供的控温蓄热装置的一种具体实施方式，容置板件3的横截面为v形。于其他实施例中也可为u形、矩形或者梯形。具体地，容置板件3的横截面可为v形、u形、矩形或者梯形中的任一种。于本发明的其他实施例中，容置板件3的横截面也可为在上述三种形状的基础上，在相邻容置板件3之间设置圆弧、增加弧度以及倒角，此处不作唯一限定。于发明的实施例中，容置板件3可以采用金属，例如铝、铜等；可以采用非金属材料，例如碳纤维等。
进一步地，作为本发明提供的控温蓄热装置的一种具体实施方式，传热物质4为金属。于其他实施例中也可为石墨或者硅。具体地，传热物质4为单纯的导热物质，具体为金属、石墨或者硅等高导热填料；金属优选为铝、铜等高导热系数的金属。
进一步地，作为本发明提供的控温蓄热装置的一种具体实施方式，传热物质4包括第二相变材料。具体地，传热物质4包括可流动的导热填料，其可为单独的第二相变材料，第二相变材料在到达一定温度后发生对流，进而提升热源10对传热物质4的传热速率，以及提升传热物质4对第一相变材料5的传热速率。第二相变材料在到达一定温度后发生对流，也即使得容置腔内的传热物质4之间发生对流，因此靠近第一外壁1以及远离第一外壁1的传热物质4能发生位置交换，也即充分的吸收热源10透过第一外壁1传递的热量。
进一步地，作为本发明提供的控温蓄热装置的一种具体实施方式，传热物质4还包括与第二相变材料混合设置的导热粉末。具体地，传热物质4为导热粉末与第二相变材料的混合物质，在实现第二相变材料在到达一定温度后发生对流的基础上，增加金属粉末、石墨粉末、及硅粉等导热粉末，在发生对流的热交换的基础上还提供导热粉末实现热量的传递，也即双重的热量传递。
进一步地，作为本发明提供的控温蓄热装置的一种具体实施方式，第二相变材料的相变温度大于第一相变材料5的相变温度。具体地，第二相变材料的相变温度大于第一相变材料5的相变温度，因此第二相变材料从最高温的热源10处吸收热量，实现温度的升高或保持相变恒温；而第一相变材料5的相变温度较低，当第二相变材料的温度较低时，第一相变材料5依然可从第二相变材料吸收热量，使得第二相变材料的温度降低，进一步实现第二相变材料从热源10处吸收热量。也即将第二相变材料的相变温度设置为大于第一相变材料5的相变温度，可实现热源10温度较低时，依然能保证热源10-第二相变材料-第一相变材料5之间的热量传递。
当然，于本发明的实施例中，第二相变材料的相变温度也可等于第一相变材料5的相变温度，此处不作唯一限定。
进一步地，作为本发明提供的控温蓄热装置的一种具体实施方式，第二相变材料为石蜡，导热粉末为石墨粉末；石墨粉末与石蜡的质量比小于1:1。具体地，为了保证第二相变材料在容置腔内对流的效果，将石墨粉末与石蜡的质量比为小于1:2，经过大量实验数据得出在该质量比的情况下，石蜡与石墨的混合物在石蜡融化后能实现较好的对流；当然，当第二相变材料及导热粉末为其他物质时，也可为其他质量比，此处不作唯一限定。
如图1-图3所示，本发明实施例提出了一种控温蓄热容器，包括上述的控温蓄热装置；控温蓄热容器还包括与第一外壁1一体成型的底板6、以及与第二外壁2密封连接的底盖7；底板6与第一外壁1构成控温蓄热容器的内胆8。具体地，上述控温蓄热装置环绕设置再与底板6及盖板相连组成控温蓄热容器，也即以环状设置的第一内壁与底板6一体成型组成端部开口的控温蓄热容器的内胆8；底盖7与第二外壁2密封连接将第一相变物质密封于蓄热夹层内。内胆8用于盛放固体或液体，例如热水。控温蓄热容器作为日常用快速降温饮水杯，能满足人们将开水倒进杯中，也能在很短时间之内便将杯中热水降温到合适温度并在该合适温度下保存一段较长时间的需求。当需要将凉水加热为热水时，只需将第一相变材料5与第二相变材料的温度通过热源10的热传递升高，再将凉水置于内胆8中，第一相变材料5及第二相变材料可反向将热量传递至凉水，进而实现对凉水的加热，也即实现控温蓄热容器的双重用途。
进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的控温蓄热容器的一种具体实施方式，底板6与底盖7之间具有间隙，底板6与底盖7之间设有散热片9，底板6与散热片9热传导接触。具体地，在底板6与底盖7之间设有散热片9，通过散热片9提升底板6与第一相变材料5的接触面积，增加内胆8内的热源10透过底板6向第一相变材料5的传热速率。
进一步地，作为本发明提供的控温蓄热容器的一种具体实施方式，底盖7与第二外壁2之间为螺纹密封连接，便于控温蓄热容器的拆装。
于本发明的实施例中，也可将底盖7与第二外壁2之间设置为焊接密封连接。显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。