本發(fā)明涉及相變發(fā)熱技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可快速恢復(fù)的自發(fā)熱保溫裝置。
技術(shù)背景
由于相變材料在發(fā)生相變的時候會吸收或者發(fā)出相應(yīng)相變潛熱，出現(xiàn)一個溫度平臺，所以在相變在恒溫保溫領(lǐng)域有很大的應(yīng)用市場。例如，消費級市場的55度杯，工業(yè)市場的相變底板，航天領(lǐng)域的宇航服等。也有很多專利探討了其應(yīng)用。例如，專利文獻（201310292860.2）提出了一種裝置可用于余熱利用、暖水壺、取暖器。專利文獻（cn201611217627.8）提出了一種裝置可用于水箱保溫。此類應(yīng)用有個共同的特征在于，裝置儲熱的方式均為熱傳導(dǎo)，所以儲熱的速度由裝置和環(huán)境的溫差所決定。高溫差的環(huán)境不容易創(chuàng)造，而低溫差的環(huán)境儲熱速度很慢。
本發(fā)明利用電熱原理實現(xiàn)了對相變材料的快速恢復(fù)。由于用電環(huán)境非常容易創(chuàng)造。該發(fā)明解決了保溫相變材料的快速恢復(fù)、連續(xù)使用及其多場景應(yīng)用的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明利用電熱原理，使用了電磁感應(yīng)能量傳輸、多孔隙材料、相變材料等技術(shù)，設(shè)計了一種可以快速恢復(fù)的自發(fā)熱裝置，可用于工作溫度敏感設(shè)備的控溫。
本發(fā)明解決了保溫相變材料的快速恢復(fù)、連續(xù)使用及其多場景應(yīng)用的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
可快速恢復(fù)的自發(fā)熱保溫裝置有自發(fā)熱保溫殼體、電磁感應(yīng)加熱器組成；當(dāng)自發(fā)熱保溫殼體接近工作中的電磁感應(yīng)加熱器即可實現(xiàn)快速恢復(fù)，恢復(fù)時間最快可達數(shù)秒。
自發(fā)熱保溫殼體由多孔隙材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)骨架、彌散分布于孔隙中的相變顆粒、骨架封閉面組成。自發(fā)熱保溫殼體可以單層使用，亦可多層復(fù)合使用。多層復(fù)合殼體可以通過使用不同種類的相變顆粒，實現(xiàn)溫度梯度控制。
構(gòu)成結(jié)構(gòu)骨架的多孔隙材料應(yīng)當(dāng)選用金屬類或者石墨類材料，優(yōu)選為鐵磁類金屬材料。該材料通過適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，可被加工成多孔隙骨架。骨架在結(jié)構(gòu)上應(yīng)當(dāng)連續(xù)，既能保證力學(xué)強度，又能保證內(nèi)部感應(yīng)電流形成渦流。
相變顆粒應(yīng)選擇固液轉(zhuǎn)變相位于室溫附近且具有高比熱容的復(fù)合材料。該材料通過適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，可被加工成對?yīng)尺度的顆粒彌散于結(jié)構(gòu)骨架中。相變顆粒根據(jù)不同的保溫溫度需要選擇不同的材料體系。
相變顆粒分布于多孔隙骨架后，應(yīng)當(dāng)采用薄膜類材料或板材將整個骨架封閉起來，確保整個相變過程中，不會有液態(tài)的材料滲出。
電磁感應(yīng)加熱器由高頻電磁發(fā)射單元，過流保護單元，過溫保護單元組成。高頻電磁發(fā)射單元包含初級線圈及其控制電路，工作頻率范圍為10khz~10mhz之間。過流保護單元，過溫保護單元均為工作時的保護裝置，均由采樣器和控制電路構(gòu)成。兩者互為備份。過流保護單元的采樣器位于自發(fā)熱保溫殼體的頂部，在過流時切斷電磁感應(yīng)加熱器。過溫保護單元的采樣器在自發(fā)熱保溫殼體的底部，在過溫時切斷電磁感應(yīng)加熱器。
本發(fā)明的有益效果在于：通過電磁感應(yīng)方式傳輸能量的相變自發(fā)熱裝置，改變了以往由簡單熱傳導(dǎo)恢復(fù)相變儲能的傳統(tǒng)方式，大大縮短了儲能恢復(fù)的時間，同時由于取電的便利性，大幅減少了恢復(fù)相變儲能的空間限制，所以該裝置有望在有電的地方實現(xiàn)連續(xù)工作。
附圖說明
圖1為可快速恢復(fù)的自發(fā)熱保溫裝置的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
1、自發(fā)熱保溫殼體；
2、電磁感應(yīng)加熱器；
3、結(jié)構(gòu)骨架；
4、相變顆粒；
5、骨架封閉面；
6、高頻電磁發(fā)射單元；
7、過流保護單元；
8、過溫保護單元；
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖為例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施方法僅用于解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
可快速恢復(fù)的自發(fā)熱保溫裝置，包含：自發(fā)熱保溫殼體(1)、電磁感應(yīng)加熱器(2)；自發(fā)熱保溫殼體(1)由多孔隙材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)骨架(3)、彌散分布于孔隙中的相變顆粒(4)和骨架封閉面(5)組成。電磁感應(yīng)加熱器由高頻電磁發(fā)射單元(6)，過流保護單元(7)，過溫保護單元(8)組成。
所述自發(fā)熱保溫殼體(1)根據(jù)具體需要可以做成對應(yīng)的容器形狀，根據(jù)所需保溫控溫時間進行計算，設(shè)計對應(yīng)熱容量的壁厚。
所述電磁感應(yīng)加熱器(2)尺寸比發(fā)熱保溫殼體(1)的尺寸略大，使磁場可以覆蓋整個發(fā)熱保溫殼體(1)。
所述的結(jié)構(gòu)骨架(3)應(yīng)當(dāng)金屬類或者石墨類材料，優(yōu)選可為鐵磁類金屬。該材料通過適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，可被加工成多孔隙骨架。例如使用發(fā)泡法制備的泡沫鎳可以做結(jié)構(gòu)骨架(3)。
所述的相變顆粒(4)應(yīng)選擇固液轉(zhuǎn)變相位于室溫附近且具有高比熱容的復(fù)合材料。該材料通過適當(dāng)?shù)墓に嚪椒?，可被加工成對?yīng)尺度的顆粒彌散于結(jié)構(gòu)骨架(3)中。例如使用石蠟、脂肪酸等材料，通過乳化分散的工藝填充至結(jié)構(gòu)骨架(3)中去。隨后用薄膜類或板材類的骨架封閉面(5)對整個結(jié)構(gòu)進行封閉，封閉方法可以采用粘接或者焊接。
所述的高頻電磁發(fā)射單元(6)，包含初級線圈及其控制電路，工作頻率范圍為10khz~10mhz之間。
所述過流保護單元(7)和過溫保護單元(8)，兩者均為工作時的保護裝置，均由采樣器和控制電路構(gòu)成。兩者互為備份。過流保護單元(7)的采樣器位于自發(fā)熱保溫殼體(1)的頂部，在過流時切斷電磁感應(yīng)加熱器(2)。過溫保護單元(8)的采樣器在自發(fā)熱保溫殼體(1)的底部，在過溫時切斷電磁感應(yīng)加熱器(2)。
本發(fā)明中的自發(fā)熱保溫裝置具備連續(xù)工作的特點，對于工作溫度敏感的裝置，比如半導(dǎo)體器件、蓄電池，生物試驗箱等，本發(fā)明提供了一種全新的工作方式，可以更大的激發(fā)此類應(yīng)用的潛能；同時利用電磁感應(yīng)進行恢復(fù)，可以擺脫熱場熱源熱環(huán)境的限制，在有電環(huán)境即可恢復(fù)，使應(yīng)用更為方便快捷。