[发明专利]基于固态相变压卡效应的制冷元件和固态制冷系统

说明书

本发明公开了一种基于固态相变压卡效应的制冷元件和固态制冷系统，属于制冷技术领域。该制冷元件包括圆柱形腔体，圆柱形腔体内部可以设置垂直型样品分隔架、多层圆环型样品分隔架或多层方型样品分隔架。样品分隔架可以将压卡材料有序的固定于腔体内部，当加压装置经输油口向圆柱形腔体中输入抗磨压油为整个腔体提供压力时，高压使得压卡材料发生相变释放出热量，由抗磨压油携带热量通向热端换热器；接着由高压电动注射泵经输油口为圆柱形腔体内卸压，压热材料卸压后发生相变吸收热量由抗磨压油携带冷量通向冷端换热器。反复对制冷元件内的压卡材料进行加压、卸压操作，从而实现连续的制冷过程。

技术领域

本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种基于固态相变压卡效应的制冷元件和固态制冷系统。

背景技术

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。

压热效应制冷原理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，使其从负载吸收热量达到制冷的目的。整个制冷过程中，压力是主要驱动因素，也是制冷循环中的关键点。在以压热效应为原理的制冷机中，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。制冷工质、传压介质以及加压卸压可逆性是决定压热效应制冷元件能否有效驱动固态相变制冷的核心问题。为此，本发明就压热效应设计提供一种基于压热效应的制冷元件，适用于以压热效应为原理的固态制冷系统中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于固态相变压卡效应的制冷元件和固态制冷系统，热效应是指通过对具有相变过程的材料施加压力，材料在压力驱动下发生相变，产生了吸热或放热的热效应。在本发明中，压卡制冷元件即利用该原理，使得放置在其内部的材料在外界的压力驱动下发生相变使其从负载吸收热量达到制冷的目的。

在本申请中，压力调节方式为通过加压设备对压卡元件内部进行加压以及卸压的压力控制。

在该制冷元件中样品分隔架可以将诸如球形的压卡材料固定于腔体内部，将其按照需求分别排布成要求的阵列结构，或直接堆积在腔体底部。其所使用的压卡材料具有可以由压力驱动相变的特点，在高压下升温放热，卸压时降温吸热，将该制冷元件连接至压卡制冷系统内可以由抗磨液压油将相变产生的热量及冷量运输至整个系统内，反复对制冷元件内的压卡材料进行加压、卸压操作，从而实现连续的制冷过程。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：