一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置制造方法及图纸

一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置，它包括N个具有电热效应材料的制冷器件、N+1个传热流体管路、导热流体和电源，N+1个所述传热流体管路与N个所述制冷器件交替铺设；所述导热流体沿所述传热流体管路行进，每个所述制冷器件包括两段制冷片和设置在两段制冷片之间的绝缘隔热物，各段制冷片所对应的传热流体管路内部设置若干垂直流道，所述绝缘隔热物所对应的传热流体管路为垂直向下弯折转向的管路，各段制冷片分别连接所述电源，各段制冷片与所述电源之间的电路上连接有电源开关，各制冷片按照规定的加场和减场次序进行控制以实现制冷。该基于电热效应和场协同理论的制冷装置具有设计科学、结构简单、提高热量传递效果、实现热量单向传递的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置
本技术涉及固体制冷领域，具体的说，涉及一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置。
技术介绍
目前国内外利用电热效应进行制冷的研究主要集中在研发高电热效应的材料上，例如PbZrTiO3薄膜和BaTiO3，以及其它薄膜陶瓷和聚合物。随着经济的发展，器件朝着微型化发展，尤其是电子设备中的制冷技术显得尤为重要。电子芯片在工作过程会产生大量的热，热量的聚集会引起芯片的失效及损坏，据调查研究显示，目前电子器件的损坏中有一半以上是由热失效引起的，因此电子器件的及时散热是保证其稳定工作的必要保障。随着科技水平的发展，电子器件逐渐高度集成化和微型化，为了避免电子器件损坏，散热问题的解决成为了微型电子器件发展中的重要环节。传统的制冷方式不能够实现对微型器件的制冷，而固体制冷作为新型的制冷方式可以满足微型器件的制冷需求。固体制冷主要包括磁热制冷、半导体制冷和电热效应制冷。磁热制冷存在成本高、工作温度低的缺点；半导体制冷存在制冷效率低，能量损耗大的缺点；电热效应制冷具有制冷效率高，制冷成本低的优点，并且由具有电热效应的材料制备的制冷装置不需要过多的机械组成部件，结构简单，可灵活的应用于微小设备；启动方便，通过电场施加和去除便可快速制冷使局部降温；控制较为简单，符合电子器件和集成电路微型化发展的趋势。以上特点使得利用具有电热效应的材料的电热效应制冷在微小型电子器件的温度调节和制冷方面具有显著的优势。具有电热效应的材料的制冷器件在电场的作用下材料中的偶极子会发生极化现象，由无序态向有序态转变，材料内部的熵减小，释放出多余热量；去掉电场后，偶极子去极化，从有序态恢复到无序态，并通过从外界环境吸收热量的方式使得材料内部的熵增大，从而使外部材料温度降低，实现制冷的效果。目前基于具有电热效应的材料的电热效应制冷存在的主要问题是目前存在的电热效应制冷装置由于电场的施加和去除时间限制，无法实现连续的热量传递，所以散热功率和温度跨度较低，无法满足实际应用的器件制冷的要求。为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种设计科学、结构简单、提高热量传递效果、实现热量单向传递的基于电热效应和场协同理论的制冷装置。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置，它包括N个具有电热效应材料的制冷器件、N+1个传热流体管路、导热流体和电源，N+1个所述传热流体管路与N个所述制冷器件交替铺设，相邻的制冷器件和传热流体管路的表面相贴合，位于最外侧的两个传热流体管路分别对应散热端和制冷端；所述导热流体填充于所述传热流体管路中且沿所述传热流体管路行进，每个所述制冷器件包括两段制冷片和设置在两段制冷片之间的绝缘隔热物，各段制冷片所对应的传热流体管路内部设置若干垂直流道，所述绝缘隔热物所对应的传热流体管路为垂直向下弯折转向的管路，各段制冷片分别连接所述电源，各段制冷片与所述电源之间的电路上连接有电源开关，各电源开关间歇闭合和断开，各制冷片按照规定的加场和减场次序进行控制以实现制冷。基上所述，各段制冷片所对应的传热流体管路内部等间距设置一排垂直隔板，相邻垂直隔板之间形成所述垂直流道，各垂直流道沿垂直各制冷片的方向设置。基上所述，在制冷装置工作的第一阶段，断开各制冷片的电源开关，各制冷片的电场强度降低，各制冷片的熵增大，则各制冷片通过其下侧传热流体管路中的导热流体从制冷端吸收热量；在制冷装置工作的第二阶段，闭合各制冷片的电源开关，各制冷片的电场强度增强，各制冷片的熵减小，则各制冷片通过其上侧传热流体管路中的导热流体向散热端释放热量。基上所述，它还包括一输送动力机构，所述输送动力机构分别向各传热流体管路中输送所述导热流体，控制所述导热流体沿所述传热流体管路行进。基上所述，所述输送动力机构包括输送泵和控制器，所述输送泵的出口分别连接各传热流体管路，所述控制器控制连接所述输送泵的电机。基上所述，所述导热流体为气液转变的导热流体。本技术相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本技术的各制冷片分别通过电源开关连接所述电源，各电源开关断开时，各制冷片处于断电状态，其电场强度逐渐减低，偶极子去极化，从有序态恢复至无序态，导致各制冷片的熵增大，则各制冷片通过导热流体从制冷端吸收热量，各电源开关闭合时，各制冷片处于通电状态，其电场强度逐渐增大，偶极子极化，从无序态转变至有序态，导致各制冷片的熵减小，则各制冷片通过导热流体向散热端释放热量，各电源开关交替通断即可实现热量从制冷端向散热端连续传递；再者，所述导热流体流经各制冷片所对应的传热流体管路时，所述导热流体沿所述垂直流道流动，所述导热流体的流动方向改为垂直向上流动，与制冷端朝向散热端的温度梯度方向一致，根据场协同理论，沿所述导热流体的流动方向热量传递的效果最好，如此，实现热量从制冷端向散热端的单向传递。其具有设计科学、结构简单、提高热量传递效果、实现热量单向传递的优点。附图说明图1是本技术的单元模块工作原理示意图。图2是本技术的单元模块叠加示意图。图3是本技术的单元模块各段具有电热效应的制冷片的电源控制示意图。图中：1.传热流体管路；2.垂直流道；3.制冷片；4.绝缘隔热物；5.电源；6.电源开关。具体实施方式下面通过具体实施方式，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1如图1-3所示，一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置，它包括N个具有电热效应材料的制冷器件、N+1个传热流体管路1、导热流体和电源5，N+1个所述传热流体管路1与N个所述制冷器件交替铺设，相邻的制冷器件和传热流体管路1的表面相贴合，位于最外侧的两个传热流体管路1分别对应散热端和制冷端；所述导热流体填充于所述传热流体管路1中且沿所述传热流体管路1行进，每个所述制冷器件包括两段制冷片3和设置在两段制冷片3之间的绝缘隔热物4，各段制冷片3所对应的传热流体管路1内部设置若干垂直流道2，所述绝缘隔热物4所对应的传热流体管路1为垂直向下弯折转向的管路，各段制冷片3分别连接所述电源5，各段制冷片3与所述电源5之间的电路上连接有电源开关6，各电源开关6间歇闭合和断开，各制冷片3按照规定的加场和减场次序进行控制以实现制冷。各段制冷片3所对应的传热流体管路1内部等间距设置一排垂直隔板，相邻垂直隔板之间形成所述垂直流道2，各垂直流道2沿垂直各制冷片3的方向设置。在制冷装置工作的第一阶段，断开各制冷片3的电源开关6，各制冷片3的电场强度降低，各制冷片3的熵增大，则各制冷片3通过其下侧传热流体管路1中的导热流体从制冷端吸收热量；在制冷装置工作的第二阶段，闭合各制冷片3的电源开关6，各制冷片3的电场强度增强，各制冷片3的熵减小，则各制冷片3通过其上侧传热流体管路1中的导热流体向散热端释放热量。它还包括一输送动力机构，所述输送动力机构分别向各传热流体管路1中输送所述导热流体，控制所述导热流体沿所述传热流体管路1行进。所述输送动力机构包括输送泵和控制器，所述输送泵的出口分别连接各传热流体管路1，所述控制器控制连接所述输送泵的电机。所述导热流体在传热流体管路1中的流动情况是：所述导热流体经所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置，其特征在于：它包括N个具有电热效应材料的制冷器件、N+1个传热流体管路、导热流体和电源，N+1个所述传热流体管路与N个所述制冷器件交替铺设，相邻的制冷器件和传热流体管路的表面相贴合，位于最外侧的两个传热流体管路分别对应散热端和制冷端；所述导热流体填充于所述传热流体管路中且沿所述传热流体管路行进，每个所述制冷器件包括两段制冷片和设置在两段制冷片之间的绝缘隔热物，各段制冷片所对应的传热流体管路内部设置若干垂直流道，所述绝缘隔热物所对应的传热流体管路为垂直向下弯折转向的管路，各段制冷片分别连接所述电源，各段制冷片与所述电源之间的电路上连接有电源开关，各电源开关间歇闭合和断开，各制冷片按照规定的加场和减场次序进行控制以实现制冷。

【技术特征摘要】
1.一种基于电热效应和场协同理论的制冷装置，其特征在于：它包括N个具有电热效应材料的制冷器件、N+1个传热流体管路、导热流体和电源，N+1个所述传热流体管路与N个所述制冷器件交替铺设，相邻的制冷器件和传热流体管路的表面相贴合，位于最外侧的两个传热流体管路分别对应散热端和制冷端；所述导热流体填充于所述传热流体管路中且沿所述传热流体管路行进，每个所述制冷器件包括两段制冷片和设置在两段制冷片之间的绝缘隔热物，各段制冷片所对应的传热流体管路内部设置若干垂直流道，所述绝缘隔热物所对应的传热流体管路为垂直向下弯折转向的管路，各段制冷片分别连接所述电源，各段制冷片与所述电源之间的电路上连接有电源开关，各电源开关间歇闭合和断开，各制冷片按照规定的加场和减场次序进行控制以实现制冷。2.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎雪，张天桦，孟祥睿，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南,41