电热热传递系统技术方案

公开了一种热传递系统，其包括多个电热元件(12)，所述电热元件包括电热膜(14)、电热膜的第一侧上的第一电极(16)以及电热膜的第二侧上的第二电极(18)。流体流动路径(20)沿着所述多个电热元件安置、由波状流体流动引导元件(19)形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电热热传递系统
技术介绍
存在多种用于冷却应用的技术，包括但不限于蒸发冷却、对流冷却或诸如电热冷却的固态冷却。用于住宅和商业制冷以及空调的最为普遍的技术中的一种是蒸汽压缩制冷剂热传递回路。这些回路通常使具有适当热力学性质的制冷剂通过包括压缩机、排热换热器(即换热器冷凝器)、膨胀装置和吸热换热器(即换热器蒸发器)的回路进行循环。蒸汽压缩制冷剂回路在各种设置中有效地提供冷却和制冷，并且在一些情况下可以作为热力泵反向运行。然而，许多制冷剂可能存在诸如臭氧消耗潜势(ODP)或全球变暖潜势(GWP)的环境危害，或者可能是有毒的或易燃的。另外，在缺乏足以驱动制冷剂回路中的机械压缩机的现成动力源的环境中，蒸汽压缩制冷剂回路可能是不切实际的或不利的。例如，在电动车辆中，空调压缩机的动力需求可能会导致车辆电池寿命或行驶范围显著缩短。类似地，压缩机的重量和供电要求在各种便携式冷却应用中也可能成为问题。因此，开发冷却技术作为蒸气压缩制冷剂回路的替代物已经受到关注。已经提出了诸如依靠例如电热材料、磁热材料或热电材料等材料的场活化热量或电流响应性热传递系统的各种技术。然而，很多提议已经被配置成可扩展性或批量生产能力有限的小规模示范。
技术实现思路
根据本公开的一些实施方案，一种热传递系统包括多个电热元件，所述电热元件包括电热膜、电热膜的第一侧上的第一电极以及电热膜的第二侧上的第二电极。流体流动路径沿着多个电热元件安置、由波状流体流动引导元件形成。根据本公开的一些实施方案，一种热传递系统包括连续电热膜，所述连续电热膜在其每一侧上均包括电极层、环绕在多个支撑元件上以形成电热聚合物膜的多个物理分隔层，从而在相邻层之间提供流体流动路径。在任何前述实施方案中，波状流体流动引导元件包括安置在相邻电热元件之间的不导电波状间隔元件。在任何前述实施方案中，波状流体流动引导元件包括安置在相邻电热元件之间的导电波状间隔件。在任何前述实施方案中，导电波状间隔件包括与相邻电热元件上的电极电接触的成形的导电结构。在任何前述实施方案中，导电波状间隔件包括相邻电热元件上的导电材料电极在垂直于电热聚合物膜的表面的方向上的延伸部。在任何前述实施方案中，导电波状间隔件被配置为微通道结构或开孔泡沫。在任何前述实施方案中，导电波状间隔件包括碳纳米管。在任何前述实施方案中，流体流动引导元件包括来自所述多个电热元件的电热元件。在任何前述实施方案中，电热元件包括交替的相邻的平坦电热元件和波状电热元件。在任何前述实施方案中，电热元件包括配合形成蜂窝结构的互补波状电热元件。在任何前述实施方案中，相邻电热元件在相交接合部处包括粘合接头。在任何前述实施方案中，多个电热元件以相邻电热元件之间极性交替的顺序布置。在任何前述实施方案中，电热膜包含电热聚合物、液晶聚合物(LCP)、电热陶瓷或电热聚合物/陶瓷复合材料。在任何前述实施方案中，相邻电热元件之间的物理分隔为1μm至100mm。在任何前述实施方案中，电热元件具有1μm至1000μm的厚度。在任何前述实施方案中，电热膜包含电热聚合物。在包括连续环状电热膜的任何前述实施方案中，热传递系统还包括安置在电热膜的相邻层之间的一个或多个间隔元件。在一些实施方案中，一个或多个间隔元件是导电的。在一些实施方案中，一个或多个间隔元件是不导电的。在包括连续环形电热膜的任何前述实施方案中，支撑元件还包括与导电材料电极层电接触的电总线元件。在包括连续环状电热热膜的任何前述实施方案中，连续电热聚合物膜的环路呈往复来回的配置。在任何前述实施方案中，热传递系统包括至少两个相邻电热元件，该至少两个相邻电热元件共用至少部分嵌入在相邻电热元件的电热膜之间的电极。在一些实施方案中，嵌入的电极是火线电极，并且包括与流体流动路径相邻的接地电极。在任何前述实施方案中，电热膜包括处于拉伸应力下的电热聚合物膜。在任何前述实施方案中，热传递系统还包括在流体流动路径和散热器之间的第一热流动路径；在流体流动路径和热源之间的第二热流动路径；以及控制器，其被配置成控制到所述电极的电流，并且选择性地引导热能沿着所述第一热流动路径从与电热元件热连通的所述流体流动路径传递到所述散热器，或者沿着所述第二热流动路径从热源传递到与所述电热元件热连通的所述流体流动路径。附图说明在说明书结尾处的权利要求书中特别指出并明确要求保护本公开的主题。本公开的前述和其他特征以及优点根据结合附图进行的以下具体描述是显而易见的，在附图中：图1是电热热传递系统以及堆栈和间隔件配置的示例性实施方案的示意图；图2A、2B、2C、2D、2E和2F各自是不同波状间隔件配置的示例性实施方案的示意图；图3是具有导电间隔件的波状间隔件配置的示例性实施方案的示意图；图4是与电热元件电极集成的间隔件的示例性实施方案的示意图；图5是与电热元件电极集成的间隔件的另一示例性实施方案的示意图；图6是具有不导电间隔件的波状间隔件配置的示例性实施方案的示意图；图7是其中电热元件用作波状间隔件的示例性实施方案的示意图；图8是其中电热元件用作波状间隔件的另一个示例性实施方案的示意图；图9是其中电热元件用作波状间隔件的另一个示例性实施方案的示意图；图10是电热热传递系统以及堆栈和间隔件配置的替代实施方案的示意图；图11是电热热传递系统以及堆栈和间隔件配置的替代实施方案的示意图；和图12是包括电热堆栈和其他部件的热传递系统的示例性实施方案的示意图。具体实施方式如上所述，本文公开的传热系统包括沿着多个电热元件的流体流动路径，所述流体流动路径由波状流体流动引导元件形成。在一些实施方案中，波状流体流动引导元件可以意味着配置有脊和/或凹槽的流体流动引导元件。波状配置不限于任何特定的配置或设计，并且可以包括包含凹槽和/或脊的任何配置，包括但不限于交替的凹槽和脊、凹槽、脊、翼、凸出部和/或延伸部的规则图案或具有上述特征中的任何特征的不规则图案。波状配置的示例包括但不限于锯齿状图案、三角形、正弦波状、规则或不规则波形、三角形、梯形、菱形、切口状、方形或矩形切口状、沟槽状、百叶窗状的(其具有与凹槽、百叶窗状微通道、脊、翼或延伸部邻近或位于凹槽、百叶窗状微通道、脊、翼或延伸部之间的间隔元件通过的开口)或任何类型的不规则凹凸图案，诸如开孔泡沫。现在参考图1，以透视图和分解性前视截面图示出电热元件12的堆栈10的示例。如图1所示，电热元件12包括电热膜14、第一电极16和第二电极18。在一些实施方案中，电热膜厚度可以处于从具有0.1μm、更具体地0.5μm且甚至更具体地1μm的下限起的范围内。在一些实施方案中，膜厚度范围可以并且具有1000μm、更具体地100μm且甚至更具体地10μm的上限。应理解，这些范围上限和下限可以独立地组合以公开许多不同的可能范围。用于电热膜的电热材料的示例可以包括但不限于用于电热膜的电热材料的示例可以包括但不限于无机材料(例如陶瓷)、电热聚合物和聚合物/陶瓷复合材料。无机物的示例包括但不限于PbTiO3(“PT”)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3(“PMN”)、PMN-PT、LiTaO3、钛酸锶钡(BST)或PZT(铅、锆、钛、氧)。电热聚合物的示例包括但不限于铁电聚合物、液晶聚合物和液晶弹性体。铁电聚合物是结晶聚合物或具有高结晶度的聚合物，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热传递系统，其包括多个电热元件，所述电热元件包括电热膜、所述电热膜的第一侧上的第一电极以及所述电热膜的第二侧上的第二电极；和沿着所述多个电热元件的流体流动路径，所述流体流动路径由波状流体流动引导元件形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种热传递系统，其包括多个电热元件，所述电热元件包括电热膜、所述电热膜的第一侧上的第一电极以及所述电热膜的第二侧上的第二电极；和沿着所述多个电热元件的流体流动路径，所述流体流动路径由波状流体流动引导元件形成。2.根据权利要求1所述的热传递系统，其中所述波状流体流动引导元件包括安置在相邻电热元件之间的不导电波状间隔元件。3.根据权利要求1所述的热传递系统，其中所述波状流体流动引导元件包括安置在相邻电热元件之间的导电波状间隔件。4.根据权利要求3所述的热传递系统，其中所述导电波状间隔件包括与相邻电热元件上的电极电接触的成形的导电结构。5.根据权利要求3所述的热传递系统，其中所述导电波状间隔件包括相邻电热元件上的导电材料电极在垂直于电热聚合物膜的表面的方向上的延伸部。6.根据权利要求5所述的热传递系统，其中所述导电波状间隔件被配置为微通道结构或开孔泡沫。7.根据权利要求3至6中任一项所述的热传递系统，其中所述导电波状间隔件包括碳纳米管。8.根据权利要求1所述的热传递系统，其中所述流体流动引导元件包括来自所述多个电热元件的电热元件。9.根据权利要求8所述的热传递系统，其中所述电热元件包括交替的相邻的平坦电热元件和波状电热元件。10.根据权利要求8所述的热传递系统，其中所述电热元件包括配合形成蜂窝结构的互补波状电热元件。11.根据权利要求9或10所述的传热系统，其中相邻电热元件在相交接合部处包括粘合接头。12.根据权利要求3至11中任一项所述的热传递系统，其中所述多个电热元件以相邻电热元件之间极性交替的顺序布置。13.根据权利要求1至12中任一项所述的热传递系统，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：MB戈布诺夫，P费尔马，S安纳普拉加达，AE库塞克，ME林奇，A斯梅尔茨，NR赫林，UJ荣松，TD拉克利夫，
申请(专利权)人：联合工艺公司，
类型：发明
国别省市：美国,US