一种流体换热的电卡制冷装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种流体换热的电卡制冷装置，包括第一流体输送装置、第二流体输送装置、第一换向阀、第二换向阀、控制电路模块、第一热交换器、电卡元件腔体、第一换热介质容器以及第二换热介质容器；所述电卡元件腔体中设有电卡单元，所述控制电路模块控制所述电卡单元的充、放电状态和充、放电时间间隔。本发明专利技术提供的流体换热的电卡制冷装置，结构简单、实施方便、有实际操作意义，冷端和热端换热介质分离，互不干扰，换热介质为绝缘流体不会对电卡元件充放电产生漏电影响，冷端和热端采用换热器与热量进行热交换，系统可靠性与实施性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制冷装备
，具体的是涉及一种流体换热的电卡制冷装置。
技术介绍
压缩机制冷技术至19世纪由哈里森专利技术后，已成为对人类社会影响最大的工程技术之一，是食品保鲜、家电及医疗等行业必不可少的技术。但是传统的压缩机制冷效率较为低下，通常用性能系数COP(CoefficientsofPerformance)仅为3左右，而且使用氟利昂等制冷剂会对臭氧层产生破坏，污染环境。所以发展新型的节能环保的制冷技术成为当前制冷行业迫切的任务。电卡制冷是基于电卡效应发展的新的制冷技术。电卡效应是指介电材料在施加和撤去电场时的等温熵变或绝热温变。具体来说，对电卡元件施加电场，电卡元件中的电偶极子从无序变为有序，电卡元件的熵减小，在绝热条件下，多余的熵产生温度的上升；移去电场，电卡元件中的电偶极子从有序变为无序，电卡元件的熵增加，在等温条件下，电卡元件从外界吸收热量使能量守恒(或在绝热条件下，不足的熵导致电卡元件温度的下降)。电卡制冷是一种固体制冷，无需空气压缩机，其装置可以更紧凑、更轻且更易集成，且具有节能环保等特点，不会造成温室效应。尽管电卡制冷效率较高，不使用制冷剂不会造成温室效应。但是，目前基于电卡效应的电卡制冷装置并没有具体的实施方式，只停留在器件研发、电卡效应的测试阶段。Cilensek,J.等在2015年公布了一种使用弛豫铁电陶瓷作为制冷工质的电卡制冷装置(WO2015014853-A1)，装置中陶瓷被置于一个密闭的腔体中，陶瓷充放电时腔体两端的活塞推动流体向左侧或右侧移动通过腔壁实现与外界的换热。吸热和放热均采用同一液体，换热效果低，可靠性较差。Schwartz,D.E.等2015年公布一种电卡制冷设备(US2015082809-A1)，通过电卡元件的上下移动实现电卡热量和冷量和外界的交换，电卡元件需要不停运动，带来了潜在的系统不稳定性，而且固体接触面之间因为总有严重的空气热阻存在，可能导致换热不畅、换热效率低下从而使整个器件的制冷效率低下。鉴于现有的电卡制冷装置的设计并不完善，也未有成熟电卡制冷装置问世，因此提出一种实用可靠的电卡制冷装置非常有必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种结构简单、实施方便、有实际操作意义的一种流体换热的电卡制冷装置。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种流体换热的电卡制冷装置，包括第一流体输送装置、第二流体输送装置、第一换向阀、第二换向阀、控制电路模块、第一热交换器、电卡元件腔体、第一换热介质容器以及第二换热介质容器；所述电卡元件腔体中设有电卡单元，所述控制电路模块控制所述电卡单元的充、放电状态和充、放电时间间隔；当所述控制电路模块控制所述电卡单元充电放热，并控制所述第一换向阀和所述第二换向阀接通第一换热通道时，第一路换热介质从所述第一换热介质容器经所述第一流体输送装置进入所述电卡元件腔体与所述电卡单元换热，换热后流入所述第一热交换器再次换热后流回所述第一换热介质容器，待所述电卡单元与所述第一路换热介质达到热平衡后关闭第一换热通道；当所述控制电路模块控制所述电卡单元放电吸热，并控制所述第一换向阀和所述第二换向阀接通第二换热通道时，第二路换热介质从所述第二换热介质容器经所述第二流体输送装置进入所述电卡元件腔体与所述电卡单元换热，换热后流回所述第二换热介质容器，待所述电卡单元与所述第二路换热介质达到热平衡后关闭第二换热通道。本专利技术的优点在于：提供了一种结构简单、实施方便、有实际操作意义的流体换热的电卡制冷装置，冷端和热端换热介质分离，互不干扰，换热介质为绝缘流体不会对电卡元件充放电产生漏电影响，冷端和热端采用换热器与热量进行热交换，系统可靠性与实施性高。附图说明图1，本专利技术所述的流体换热的电卡制冷装置第一实施例所示结构示意图；图2A-2B，本专利技术所述的电卡元件腔体一实施例所示布局示意图；图3，本专利技术一实施例所述的电卡单元电源通断频率与换向阀通断频率示意图；图4A-4B，本专利技术所述的热交换器示意图；图5，本专利技术所述的流体换热的电卡制冷装置第二实施例所示结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的流体换热的电卡制冷装置做详细说明。参考图1，本专利技术所述的流体换热的电卡制冷装置第一实施例所示结构示意图；所述的流体换热的电卡制冷装置包括第一流体输送装置101、第二流体输送装置102、第一换向阀103、第二换向阀104、控制电路模块105、第一热交换器106、第二热交换器107、电卡元件腔体108、第一换热介质容器109以及第二换热介质容器110；所述电卡元件腔体108中设有电卡单元111，所述控制电路模块104控制所述电卡单元111的充、放电状态和充、放电时间间隔。所述电卡单元111为具有电卡效应的多层电卡陶瓷或多层电卡聚合物。当所述控制电路模块105控制所述电卡单元111充电放热，并控制所述第一换向阀103和所述第二换向阀104接通第一换热通道(第一换向阀103接通A位、第二换向阀104接通B位)时，第一路换热介质从所述第一换热介质容器109经所述第一流体输送装置101进入所述电卡元件腔体108与所述电卡单元111换热，换热后流入所述第一热交换器106再次换热后流回所述第一换热介质容器109，从而将电卡热量释放，待所述电卡单元111与所述第一路换热介质达到热平衡后关闭第一换热通道。图中箭头示意出换热介质的流向。当所述控制电路模块105控制所述电卡单元111放电吸热，并控制所述第一换向阀103和所述第二换向阀104接通第二换热通道(第一换向阀103接通C位、第二换向阀104接通D位)时，第二路换热介质从所述第二换热介质容器110经所述第二流体输送装置102进入所述电卡元件腔体108与所述电卡单元111换热，换热后流入所述第二热交换器107再次换热后流回所述第二换热介质容器110，待所述电卡单元111与所述第二路换热介质达到热平衡后关闭第二换热通道。可选的，所述电卡单元111与所述第一路换热介质的换热在充电开始时进行或在充电完成后进行；所述电卡单元111与所述第二路换热介质的换热在放电开始时进行或在放电完成后进行。优选的，所述第一路换热介质与所述第二路换热介质均为高换热系数的绝缘流体，例如换热介质可以为纯水、煤油、乙醇、变压器油、开关油、电容器油、硅油等。本专利技术中，冷端和热端换热介质分离，互不干扰，换热介质为绝缘流体不会对电卡元件充放电产生漏电影响，冷端和热端采用换热器与热量进行热交换，系统可靠性与实施性高。请一并参考图1和图2A-2B，其中图2A-2B为本专利技术所述的电卡元件腔体一实施例所示布局示意图，图2A为图1中电卡元件腔体沿垂直纸面方向的剖视图，图2A为图1中电卡元件腔体沿平行纸面方向的剖视图。所述电卡元件腔体108包括腔体框架201、固定于所述腔体框架内的电卡夹具202、由所述电卡夹具夹持固定的电卡单元111，以及通过开设在所述腔体框架201上的通孔或螺纹孔固定在所述腔体框架201上的电极203。所述电卡单元111中的多个电卡元件在所述电卡夹具202的夹持固定下形成若干缝隙，多个电卡元件通过电极203接入到电卡充放电电路中，以在所述控制电路模块105控制下进行充放电，第一路换热介质在电卡单元111充电工况下穿过所述缝隙完成与电卡单元111的换热，第二路换热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体换热的电卡制冷装置，其特征在于，包括第一流体输送装置、第二流体输送装置、第一换向阀、第二换向阀、控制电路模块、第一热交换器、电卡元件腔体、第一换热介质容器以及第二换热介质容器；所述电卡元件腔体中设有电卡单元，所述控制电路模块控制所述电卡单元的充、放电状态和充、放电时间间隔；当所述控制电路模块控制所述电卡单元充电放热，并控制所述第一换向阀和所述第二换向阀接通第一换热通道时，第一路换热介质从所述第一换热介质容器经所述第一流体输送装置进入所述电卡元件腔体与所述电卡单元换热，换热后流入所述第一热交换器再次换热后流回所述第一换热介质容器，待所述电卡单元与所述第一路换热介质达到热平衡后关闭第一换热通道；当所述控制电路模块控制所述电卡单元放电吸热，并控制所述第一换向阀和所述第二换向阀接通第二换热通道时，第二路换热介质从所述第二换热介质容器经所述第二流体输送装置进入所述电卡元件腔体与所述电卡单元换热，换热后流回所述第二换热介质容器，待所述电卡单元与所述第二路换热介质达到热平衡后关闭第二换热通道。

【技术特征摘要】
1.一种流体换热的电卡制冷装置，其特征在于，包括第一流体输送装置、第二流体输送装置、第一换向阀、第二换向阀、控制电路模块、第一热交换器、电卡元件腔体、第一换热介质容器以及第二换热介质容器；所述电卡元件腔体中设有电卡单元，所述控制电路模块控制所述电卡单元的充、放电状态和充、放电时间间隔；当所述控制电路模块控制所述电卡单元充电放热，并控制所述第一换向阀和所述第二换向阀接通第一换热通道时，第一路换热介质从所述第一换热介质容器经所述第一流体输送装置进入所述电卡元件腔体与所述电卡单元换热，换热后流入所述第一热交换器再次换热后流回所述第一换热介质容器，待所述电卡单元与所述第一路换热介质达到热平衡后关闭第一换热通道；当所述控制电路模块控制所述电卡单元放电吸热，并控制所述第一换向阀和所述第二换向阀接通第二换热通道时，第二路换热介质从所述第二换热介质容器经所述第二流体输送装置进入所述电卡元件腔体与所述电卡单元换热，换热后流回所述第二换热介质容器，待所述电卡单元与所述第二路换热介质达到热平衡后关闭第二换热通道。2.根据权利要求1所述的电卡制冷装置，其特征在于，所述电卡元件腔体包括腔体框架、固定于所述腔体框架内的电卡夹具、由所述电卡夹具夹持固定的电卡单元，以及通过开设在所述腔体框架上的通孔或螺纹孔固定在所述腔体框架上的电极；所述电卡单元中的多个电卡元件在所述电卡夹具的夹持固定下形成若干缝隙，多个电卡元件通过电极接入到电卡充放电电路中，以在所述控制电路模块控制下进行充放电，第一路换热介质在电卡单元充电工况下穿过所述缝隙完成与电卡单元的换热，第二路换热介质在电卡单元放电工况下穿过所述缝隙完成与电卡单元的换热。3.根据权利要求2所述的电卡制冷装置，其特征在于，所述电卡夹具具有多个矩形槽，所述电卡单元中的多个电...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐海生，梁柱，张翔，陈建伟，
申请(专利权)人：奈申上海智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31