基于形状记忆合金的制冷制热装置的制作方法

本申请属于空间温度控制，具体涉及一种基于形状记忆合金的制冷制热装置。

背景技术：

1、空间的制冷和制热是人们在现代维持高品质生活的重要保障，其中包括使用空调来升高或降低周边空间温度，或者使用冰箱对内部空间的物品进行低温储藏；常见的制冷制热方式是传统蒸汽压缩方式，通过压缩机、蒸发器、冷凝器来发生化学制冷剂(如氟利昂，是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴衍生物)的“气态-液态”相变而实现的。

2、在可持续发展的战略背景下，前述的制冷制热方式暴露了许多问题：其一，所使用的含氯化学制冷剂的分解产物会被大量排放在环境中，对大气层中的臭氧层造成破坏，对大气层造成不可逆转的伤害；而现有的环保型制冷剂(例如含氟、氨制冷剂)虽然对臭氧层的危害降低，但其依然存在很高的温室效应，其二，化学制冷剂具有易燃、易爆炸的缺点，在压缩机的高温高压工作环境中使用时存在较大的安全风险；其三，通过传统蒸汽压缩进行制冷制热的能量转换效率低下(能效比低)，造成了电能的浪费。

3、随着科学技术的快速发展，形状记忆合金作为一种新型的智能合金材料，正逐渐作为固态制冷剂被应用于制冷系统之中，具体的：形状记忆合金具有可逆的热弹性固态相变(两种固态相“奥氏体相”和“马氏体相”之间的热弹性固态相变)，即在一定温度条件下，施加应力(加载)时，形状记忆合金由奥氏体相转变为马氏体相，并且会释放一定数量的相变潜热，产生制热效应；去除应力(卸载)的过程中，形状记忆合金由马氏体相转变为奥氏体相，并且会吸收一定数量的相变潜热，产生制冷效应；而伴随这种可逆的热弹性固态相变过程，将形状记忆合金释放或者吸收的一定数量的相变潜热，将此相变潜热应用在空间温度控制中，即可实现对压缩蒸汽的气液相变的替代，进而免除对化学制冷剂的使用以及由此导致的不环保、不节能、不安全等问题。

4、基于形状记忆合金的制冷制热过程包括：首先，在一定温度(t0)下，加载使形状记忆合金发生马氏体相变(奥氏体相转变成马氏体相)，释放相变潜热，以使形状记忆合金升温至t1；然后，通过热交换将该热量传输到环境中，使环境温度升高，实现环境的制热效应，而形状记忆合金的自身温度降温至t0或接近t0，再然后，卸载形状记忆合金发生逆相变(马氏体相转变为奥氏体相)，需要从环境吸收相变潜热，导致形状记忆合金的自身温度被冷却降低到t2(t2＜t0)，通过热交换使环境温度降低，实现环境的制冷效应，形状记忆合金的自身温度升温至t0或接近t0；其中，由于形状记忆合金不能像压缩蒸汽那样可以流动到两个环境中进行热交换，因此基于形状记忆合金的制冷制热系统需要传热介质进行热交换，并且常见的传热介质为流体。

5、发明人发现，现有的形状记忆合金结构单一，其与流体之间的热交换效率较低，并最终导致基于形状记忆合金的制冷制热系统控温效率低下，不利于市场的普及和长时间的使用。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种基于形状记忆合金的制冷制热装置，旨在提高形状记忆合金与流体之间的传热效率，以确保制冷制热装置的控温效率。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

3、提供一种基于形状记忆合金的制冷制热装置，包括1.基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，包括一组或多组传热构件，且所述传热构件通过流体传输热量；其中，在所述传热构件为多组时，其中任两组所述传热构件的流体通道可选地连通；所述传热构件包括一根或多根管节；所述管节采用形状记忆合金材料制成，且具有沿自身轴向贯通、用于供流体通过的腔道；

4、其中，在所述管节为多根时，多根所述管节沿一直线方向排布，每根所述管节的轴向均与所述直线方向平行；并且，沿所述直线方向相邻的两个所述腔道连通。

5、在一种可能的实现方式中，所述传热构件还包括：

6、两个导流件，沿所述直线方向间隔排布于所述管节两侧，且均具有自相邻端面贯通至其外周壁的通腔；

7、其中，在所述管节为一根时，两个所述通腔分别与所述腔道的两端连通；在所述管节为多根时，两个所述通腔分别与处于端部的两个所述腔道连通。

8、在一种可能的实现方式中，所述传热构件还包括：

9、两个固定件，沿所述直线方向间隔排布于两个所述导流件的两侧；其中一个所述固定件与位于同侧的所述导流件相接，另一个所述固定件上设置有与位于同侧的所述导流件传动连接、动力输出轴向与所述直线方向平行的驱动元件。

10、在一种可能的实现方式中，两个所述固定件之间通过若干根连杆相连，且每根所述连杆的轴向均与所述直线方向平行。

11、在一种可能的实现方式中，所述制冷制热装置还包括：

12、若干个套环，均套设在所述管节上。

13、在一种可能的实现方式中，所述传热构件还包括：

14、支撑座，用于固定在一平面上，其上侧面具有第一限位槽，且所述第一限位槽沿所述直线方向贯通所述支撑座的两端；

15、其中，所述管节和所述套环均设置在所述第一限位槽内，且所述套环的外周壁与所述第一限位槽的槽壁抵接。

16、在一种可能的实现方式中，在所述管节为多根时，沿所述直线方向相邻的两根所述管节通过连接件对接；

17、其中，所述连接件上具有均沿所述直线方向贯通的若干个通孔，且每个所述通孔均与对应的两个所述腔道连通。

18、在一种可能的实现方式中，所述连接件的导热系数小于所述管节的导热系数。

19、在一种可能的实现方式中，所述连接件的强度极限高于所述管节的强度极限。

20、在一种可能的实现方式中，所述连接件的弹性模量高于所述管节的弹性模量。

21、在一种可能的实现方式中，所述传热构件还包括：

22、筒体，同轴套置在所述管节的外周，以使其内周壁和所述管节之间形成可供流体通过的流腔；

23、其中，在所述管节为一根时，所述流腔与所述腔道可选地连通；在所述管节为多根时，所述流腔与其中一个或多个所述腔道可选地连通。

24、在一种可能的实现方式中，所述筒体的导热系数小于所述管节的导热系数。

25、本申请实施例中，传热构件的作用是产生能够被流体传输的热量，以起到升温的作用；或者降低流体温度，以起到降温的作用。在此过程中，由于流体直接与腔道内壁接触，因此流体的传热效率得到有效的保证。在此基础上，由于采用了多根管节构成的结构，因此还能够防止形状记忆合金发生屈曲变形，即提高了本装置的抗屈曲性能，确保了本装置的结构稳定，同时还延长了装置的使用寿命。

26、本实施例提供的基于形状记忆合金的制冷制热装置，与现有技术相比，能够有效提高形状记忆合金与流体之间的传热效率，以确保本装置的控温效率。

技术特征：

1.基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，包括一组或多组传热构件，且所述传热构件通过流体传输热量；其中，在所述传热构件为多组时，其中任两组所述传热构件的流体通道可选地连通；所述传热构件包括一根或多根管节；所述管节采用形状记忆合金材料制成，且具有沿自身轴向贯通、用于供流体通过的腔道；

2.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述传热构件还包括：

3.如权利要求2所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述传热构件还包括：

4.如权利要求3所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，两个所述固定件之间通过若干根连杆相连，且每根所述连杆的轴向均与所述直线方向平行。

5.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述制冷制热装置还包括：

6.如权利要求5所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述传热构件还包括：

7.如权利要求1所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，在所述管节为多根时，沿所述直线方向相邻的两根所述管节通过连接件对接；

8.如权利要求7所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述连接件的导热系数小于所述管节的导热系数。

9.如权利要求7所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述连接件的强度极限高于所述管节的强度极限。

10.如权利要求7所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述连接件的弹性模量高于所述管节的弹性模量。

11.如权利要求1-10中任一项所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述传热构件还包括：

12.如权利要求11中所述的基于形状记忆合金的制冷制热装置，其特征在于，所述筒体的导热系数小于所述管节的导热系数。

技术总结
本申请提供了一种基于形状记忆合金的制冷制热装置，包括若干组通过流体传输热量的传热构件；在传热构件为多组时，其中任两组传热构件的流体通道可选地连通；传热构件包括一根或多根管节，管节采用形状记忆合金材料制成，且具有沿自身轴向贯通的腔道；在管节为多根时，多根管节沿一直线方向排布，每根管节的轴向均与此直线方向平行；并且，沿直线方向相邻的两个腔道连通。在加载或卸载管节时，管节发生相变以升温或降温；同时，使流体通过腔道流通，达成对热量的采集，以使环境温度升高或降低，达成制热或制冷的效果。本申请提供的基于形状记忆合金的制冷制热装置，能够提高形状记忆合金与流体之间的传热效率，以确保制冷制热装置的控温效率。

技术研发人员：周润华
受保护的技术使用者：智冷星创新科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12