一种可填充压卡材料的制冷元件、制冷系统和测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可填充压卡材料的制冷元件、制冷系统和测试系统，属于压卡材料应用领域。该制冷元件包括上压板、外壳、样品腔、右端出口、右端入口、下压板、左端入口、左端出口。外壳的上顶板和下底板设有多个孔洞，孔洞与样品腔外壁相匹配。样品腔内部中空，用于填充压卡材料，外壳左右两侧壁上分别设有流体入口及出口。样品腔上下两端分别与上压板和下压板相接触。通过常规的加压装置借由压板的压头向填充在样品腔内部的压卡材料进行加压或卸，样品由于相变会产生吸热、放热效果。由流经样品腔的换热流体将产生的冷量或热量带走。样品腔的换热流体将产生的冷量或热量带走。样品腔的换热流体将产生的冷量或热量带走。

【技术实现步骤摘要】
一种可填充压卡材料的制冷元件、制冷系统和测试系统


[0001]本技术涉及压卡材料的应用
，具体涉及一种可填充压卡材料的制冷元件、制冷系统和测试系统。

技术介绍

[0002]在传统制冷领域中，气体压缩制冷技术一直占据主导地位。而传统制冷技术中使用的制冷工质全氟化碳和氢氟碳化物皆为“超温室效应”气体，显然不利于我国对“碳中和”目标的持续推进。固态制冷技术具有低能耗、低噪音和绿色环保等优点，一直是新型制冷技术中的研究重点。固态制冷技术原理主要基于固态材料的磁热效应、电热效应、弹热效应以及压热效应当中的一种或多种。其中，压热效应以其材料的优异性和应力场的施加成本低廉便捷等优势更易于在实际应用中推展。
[0003]压卡材料是指在压力驱动下能产生相变从而产生热效应的一种新型固态制冷材料。压卡效应制冷是指对具有相变过程的材料施加压力，压力能有效驱动材料发生相变。在以压卡效应为基础的制冷机中，压力驱动材料相变的制冷元件部分是衔接冷端和热端的桥梁，在整个热量传导过程中起主导部分。压力是该制冷效果实现主要驱动因素。机械加压是最常见的加压方式。为此，本技术就压卡效应设计提供一种基于压卡效应、且适用于常规加压方式的制冷元件，以应用于以压卡效应为原理的固态制冷系统或测试系统中。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种适用于机械加压方式的可填充压卡材料的制冷元件、制冷系统和测试系统。
[0005]为实现上述目的，本技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种可填充压卡材料的制冷元件，包括上压板、外壳、样品腔外壁、样品腔和下压板，其中：所述外壳侧壁的相对两侧上，一侧的上部和下部分别设置左端出口和左端入口，另一侧的上部和下部分别设置右端出口和右端入口；上压板由平板和多个压头组成，压头位于平板下方，压头可在样品腔的腔体内移动，对腔体内的样品进行加压；样品腔内部中空，用于填充压卡材料；所述腔体内的换热流体围绕样品腔流动，并与样品腔的外壁相接触。
[0007]所述外壳为中空结构，外壳的上端面和下端面处分别设有上顶板和下底板，上顶板和下底板上设有多个孔洞，上顶板与下底板上的孔洞位置相互对应，各自孔洞的尺寸、数量和位置与样品腔相匹配，以实现对样品腔的夹持和固定。
[0008]使用密封材料，例如硅脂、真空密封脂等将样品腔的腔体外壁与上顶板和下底板的孔洞之间进行密封连接处理。
[0009]所述样品腔在外壳内竖直放置，样品腔为柱状，样品腔的上下两端分别与上压板和下压板相接触；上顶板和下底板为外壳的组成部分，外壳通过上顶板和下底板对样品腔进行夹持和固定。
[0010]所述样品腔外壁较薄，约为3mm左右，并由导热性好的材料，例如铝合金、铍铜合金、不锈钢等制成。所述上压板的压头的数量、形状和排布与对应的样品腔相匹配，上压板的压头与平板之间为固定连接或一体成型，平板的下表面用于设置压头，上表面用于承压。下压板与上压板的结构一致，或为不带压头的平板结构。在压卡材料样品填充之前，对压卡材料进行预压处理，使得预压处理后的形状与样品腔内部相匹配。
[0011]填充样品后的所述的制冷元件在填充样品后可应用于压卡制冷系内，与冷热端换热器连通后在压力场的作用下即可实现制冷效果。
[0012]所述制冷元件在压力场的作用下，温度测试装置通过测试右端出口、右端入口以及左端入口、左端出口处的换热流体温度，对填充在样品腔内的压卡材料或换热流体进行热性能测试。
[0013]本技术的优点及有益效果：
[0014]1.本申请的制冷元件在使用过程中，样品被填充至多个样品腔内部。由于多个样品腔呈阵列式排布，既能在机械加压过程中防止样品在加压过程中因受损而溶于换热流体中，又可以实现施加压力时，多组样品同时均匀受力，提高了加压效率，尤其适用于粉末状或颗粒状压卡材料。样品的阵列式排布保证了换热流体从各个样品腔的腔体外壁周围顺利流过，提高了换热效率。
[0015]2.多个样品腔的设置，可以填充不同样品，实现不同压卡材料之间的组合使用，最大可能发挥压卡效应。中空设计的样品腔方便更换样品，操作简便，节省时间。
[0016]3.制冷元件利用换热流体传递由材料产生的热量，热量可应用的范围不受该元件的外形限制，可自由传递给其他负载。样品腔选用较薄的腔体外壁，并使用导热性能好的材料制作，可以尽可能地减少样品与腔体间的热量损耗。样品在填充前，先将样品进行预处理，与少量传压或传热介质混合，可以使得压卡材料在外界机械压力下均匀在内部传递，减少局部压力过高的情况，并且缩短样品热量从中心传递到边远的时间。将混合好的样品预压成型，避免存在粉末样品导致在加压过程中加压部件例如压头与腔体卡顿。
[0017]4.制冷元件的上下两端均设置压板，当两端压板结构相同时，外界可以对制冷元件的两端同时进行加压、卸压，实现了两端向中间同时做功的效果，压力传递快且均匀，节约能耗，提高了工作效率。压板的压头与相应的样品腔相互配合，实现压力向样品的均匀传导，仅仅通过常规的加压装置和压力控制装置就可以进行加压、卸压操作，适用范围广，成本低，操作简便。
[0018]5.制冷元件可以应用于压卡制冷系统内，与冷热端换热器连通后在压力场的作用下可以实现制冷效果，也可以实现对填充至样品腔内的压卡材料或换热流体进行性能测试，应用范围广。
附图说明
[0019]图1是可填充压卡材料的制冷元件三视图。
[0020]图2是可填充压卡材料的制冷元件剖面图；其中：(a)纵剖图；(b)横剖图。
[0021]图3是包含可填充压卡材料的制冷元件的制冷系统图。
[0022]图4是包含可填充压卡材料的制冷元件的性能测试系统图。
[0023]其中：1—上压板、12—压头、2—外壳、21—样品腔外壁、22—样品腔、23—上顶板、
24—下底板、3—右端出口、4—右端入口、5—下压板、6—左端入口、7—左端出口。
具体实施方式
[0024]如图1
‑
2所示，本技术的可填充压卡材料的制冷元件由上压板1、外壳2、样品腔外壁21、样品腔22、右端出口3、右端入口4、下压板5、左端入口6、左端出口7等部件构成。其中样品腔22上下两端分别与上压板1和下压板5相配合。上压板是表面具有多个压头12的平板结构，压头12的数量、形状和排布与对应的样品腔的相匹配，压头12可以在样品腔的腔体内移动，对腔体内的样品进行加压。压头12的横截面的尺寸与样品腔22内部横截面的尺寸相匹配，以保证压头12能够在腔体内部上下自由移动。上压板的与平板之间为固定连接或一体成型。平板的下表面用于设置压头12，上表面与加压装置的活塞、压砧或伸缩杆等常见加压部件相配合。优选地，加压装置的加压部件，如活塞、压砧等的接触面要大于等于上压板1的平板面积。优选地，下压板5的结构可以与上压板结构一致，使用时，下压板的压头朝上，与样品腔对应，此时可以从上压板1、下压板5两端进行双向加压；下压板也可以选择不带压头的平板结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可填充压卡材料的制冷元件，其特征在于：该制冷元件包括上压板(1)、外壳(2)、多个具有外壁(21)的样品腔(22)以及下压板(5)，其中：所述外壳右侧壁的上部和下部分别设置右端出口(3)和右端入口(4)，所述外壳左侧壁的上部和下部分别设置左端出口(7)和左端入口(6)；所述上压板(1)由平板和多个压头构成，多个压头位于平板下方，且压头(12)的下端能够伸入样品腔并能在样品腔内上下移动，从而对腔体内的样品进行加压；所述样品腔内部中空，用于填充压卡材料；所述腔体内的换热流体围绕样品腔流动，并与样品腔的外壁相接触。2.根据权利要求1所述的可填充压卡材料的制冷元件，其特征在于：所述外壳(2)为中空结构，外壳(2)的上端面和下端面处分别设有上顶板(23)和下底板(24)，上顶板(23)和下底板(24)上设有多个孔洞；所述上顶板(23)与下底板(24)上的孔洞位置相互对应，各自孔洞的尺寸、数量和位置与样品腔相匹配，以实现对样品腔的夹持和固定。3.根据权利要求2所述的可填充压卡材料的制冷元件，其特征在于：使用密封材料将样品腔的腔体外壁(21)与上顶板(23)和下底板(24)的孔洞之间进行密封连接处理。4.根据权利要求1所述的可填充压卡材料的制冷元件，其特征在于：所述样品腔(22)在外壳内竖直放置，样品腔(22)为柱状，样品腔(22)上下两端分别与上压板(1)和下压板(5)相接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋睿琪，李昺，张志东，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：新型
国别省市：