探測器相變儲熱裝置製造方法
2023-09-22 16:46:05 1
探測器相變儲熱裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種探測器相變儲熱裝置，屬於探測器散熱設備領域。該裝置包括：具有封閉內腔的金屬殼體，該金屬殼體的外表面中包括一安裝探測器的發熱器件的貼合面以及一安裝散熱部件的散熱貼合面；所述金屬殼體的封閉內腔中填充泡沫金屬，所述泡沫金屬與該封閉內腔的內壁過盈配合，所述泡沫金屬內填充相變材料。該裝置通過在金屬殼體的封閉內腔中填充與該封閉內腔的內壁過盈配合的泡沫金屬，以及在泡沫金屬內填充相變材料，使得該儲能裝置不僅導熱、儲能性能好，確保了在高溫環境中對探測器的散熱效果，而且因採用泡沫金屬該儲能裝置重量輕，不會大幅增加探測器的重量。
【專利說明】探測器相變儲熱裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及儲能領域，特別是涉及一種探測器相變儲熱裝置。
【背景技術】
[0002]固-液相變儲熱裝置有良好的恆溫性以及巨大的相變潛熱，在採暖蓄冷、太陽能利用、廢熱回收以及航空航天、建築等領域都得到越來越廣泛的應用。
[0003]但是常用的相變材料普遍具有導熱率較低的缺點，使得其利用效率較低，難以滿足現代越來越高的節能要求。為了改善相變儲熱裝置的導熱性能，通常在其中添加金屬翅片、金屬網格、普通金屬或石墨粉末等填充材料。但填充現有的這些導熱材料不僅存在導熱率相對低，還存在材料重量較大的問題，難以滿足在高溫環境中使用的限定重量的探測器的散熱要求。
【發明內容】
[0004]基於上述現有技術所存在的問題，本發明提供一種能在不使探測器超重的前提下，保證高溫環境中對探測器有效散熱的探測器相變儲熱裝置。
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供一種探測器相變儲熱裝置，包括:
[0006]具有封閉內腔的金屬殼體，該金屬殼體的外表面中包括一安裝探測器的發熱器件的貼合面以及一安裝散熱部件的散熱貼合面；
[0007]所述金屬殼體的封閉內腔中填充泡沫金屬，所述泡沫金屬與該封閉內腔的內壁過盈配合，所述泡沫金屬內填充相變材料。
[0008]本發明的有益效果為:通過在金屬殼體的封閉內腔中填充與該封閉內腔的內壁過盈配合的泡沫金屬，以及在泡沫金屬內填充相變材料，使得該儲能裝置不僅導熱、儲能性能好，確保了在高溫環境中對探測器的散熱效果，而且因採用泡沫金屬該儲能裝置重量輕，不會大幅增加探測器的重量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。
[0010]圖1為本發明實施例提供的探測器相變儲熱裝置的示意圖；
[0011]圖2為本發明實施例的探測器相變儲熱裝置的第一測試點溫度隨時間變化的示意圖；
[0012]圖3為本發明實施例的探測器相變儲熱裝置的第二測試點溫度隨時間變化的示意圖；
[0013]圖4為本發明實施例的探測器相變儲熱裝置的第三測試點溫度隨時間變化的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。
[0015]圖1所示為本發明實施例的一種探測器相變儲熱裝置，用於在高溫環境中對探測器散熱、儲能，該裝置包括:
[0016]具有封閉內腔的金屬殼體I，該金屬殼體I的外表面中包括一安裝探測器的發熱器件的貼合面11以及一安裝散熱部件的散熱貼合面12 ；
[0017]金屬殼體I的封閉內腔中填充泡沫金屬，泡沫金屬與該封閉內腔的內壁過盈配合，泡沫金屬內填充相變材料。
[0018]上述儲能裝置中，泡沫金屬採用泡沫銅；相變材料採用石蠟類相變材料。優選的，泡沫金屬採用孔徑2?3mm、空隙率為95%的通孔型泡沫銅；相變材料採用熔化溫度為27.6。。、純度 98% 的 C18H3815
[0019]上述儲能裝置中，金屬殼體I採用厚度為2mm的銅合金板材製成，外形尺寸為長88mmX寬24mmX高30mm，金屬殼體的封閉內腔內表面為光滑平整面。
[0020]上述儲能裝置中，金屬殼體外表面中的貼合面11處於該金屬殼體高度方向的上表面和散熱貼合面12處於該金屬殼體高度方向的下表面。
[0021]下面結合具體實施例對本發明的儲能裝置作進一步說明。
[0022]如圖1所示，本實施例的探測器相變儲熱裝置，其具有封閉內腔的金屬殼體的外形尺寸為長88mmX寬24mmX高30mm,金屬殼體採用厚度為2mm的銅合金板材(如可採用紫銅)加工焊接而成.為了減小接觸熱阻，金屬殼體的內腔內表面加工成光滑平整面。金屬殼體的內腔在填充泡沫金屬和相變材料後，上端開口通過銅板上蓋焊接封閉，上蓋的上表面作為貼合探測器的發熱器件的貼合面，與上蓋的上表面相對的金屬殼體的下表面作為貼合散熱塊的散熱貼合面。
[0023]在上述金屬殼體的內腔中填充泡沫銅，泡沫銅是一種在銅金屬基體中均勻分布大量連通和不連通的孔洞的新型輕質多功能材料，具有密度小、孔隙率高、比表面積大等特點。為了在相變儲能過程中利用泡沫銅的各種特性，應選用孔徑小、空隙率高的泡沫銅材料，但同時要考慮到相變材料的可填充問題和保證其充裝量，具體採用孔徑為2?3_、空隙率為95%的通孔型泡沫銅作為填充到金屬殼體封閉內腔中的材料。泡沫銅與金屬殼體內腔的表明之間採用過盈配合，通過擠壓的方式將泡沫銅嵌入後再把封閉內腔的上蓋壓合焊接成為相變儲熱裝置的結構件。
[0024]在焊接上蓋前，向泡沫銅內填充石蠟類相變材料，石蠟類相變材料主要由直鏈烷烴混合而成，可用通式CnH2n+2表示，其熔點和熔解熱隨碳鏈的增長而增大，因為探測器的實際工作溫度控制在40°C以內為最佳，可以保證其成像質量，本發明中選擇熔化溫度為27.6°C、純度98%的C18H38作為相變材料。在進行相變材料灌注時，由於泡沫銅孔徑很小，普通灌注方法由於石蠟的粘性會使得泡沫銅通孔內殘留大量氣泡，這樣不僅大大減少了儲熱裝置中相變材料的含有量，並且殘留的氣泡還會造成較大熱阻，降低儲熱裝置傳熱性能。為防止後期加熱熔化過程中石蠟體積改變產生過大的膨脹應力，灌注過程保持整個系統溫度穩定在70°C (即探測器工作過程中的上限溫度)，灌注後進行密封處理，使相變儲熱裝置在冷卻後留有一定真空空隙。
[0025]如圖1所示，對本實施例的相變儲熱裝置進行熱性能測試，檢驗泡沫銅對相變儲熱裝置導熱性能的增強作用以及測試該相變儲熱裝置在工作過程中溫度的均勻性。具體在該相變儲熱裝置的金屬殼體I上表面的貼合面11上設置加熱片2，可以使用矽膠將加熱片2與貼合面11緊密連接，加熱片2提供12.5W的產熱功率，供電電壓為28V，用加熱片2給該相變儲熱裝置加熱以模擬探測器工作時發熱器件產生的熱量；
[0026]將該相變儲熱裝置的金屬殼體下表面的散熱貼合面12固定在一個作為底座的散熱塊3上。
[0027]將4個熱敏電阻用矽膠固定在與熱源不同距離的位置上(圖1中所示位置為設置三個測試點41、42、43，其中，41為第一測試點、42為第二測試點、43為第三測試點)，測量該處的溫度值，測量供電電壓為5V，各熱敏電阻的串聯電阻為2.7ΚΩ ;
[0028]使用一個紙盒將該相變儲熱裝置和所有部件密封裝閉在其內，以隔絕熱回流，通電進行測試。
[0029]熱性能測試結果如如圖2至4所示，是不同監測點在不同時間內的監測點，該任務的平均每次的工作時間是14分鐘左右，實驗按50分鐘做的測試，測試點I是和探測器接觸的位置，是工作時溫度最高的點，在15分鐘的時候溫度是46.8°C，而該探測器高溫的工作極限溫度是55°C，可以看出本發明的相變儲熱裝置完全滿足探測器在高溫工作下實際工作的散熱需要，且由於泡沫銅重量輕於現有普通銅等導熱金屬，也不會大幅增加探測器的重量。
[0030]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明披露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種探測器相變儲熱裝置，其特徵在於，包括: 具有封閉內腔的金屬殼體，該金屬殼體的外表面中包括一安裝探測器的發熱器件的貼合面以及一安裝散熱部件的散熱貼合面； 所述金屬殼體的封閉內腔中填充泡沫金屬，所述泡沫金屬與該封閉內腔的內壁過盈配合,所述泡沫金屬內填充相變材料。
2.根據權利要求1所述的探測器相變儲熱裝置，其特徵在於，所述泡沫金屬採用泡沫銅； 所述相變材料採用石蠟類相變材料。
3.根據權利要求1或2所述的探測器相變儲熱裝置，其特徵在於，所述泡沫金屬採用孔徑2?3mm、空隙率為95%的通孔型泡沫銅； 所述相變材料採用熔化溫度為27.6°C、純度98%的C18H3815
4.根據權利要求1或2所述的探測器相變儲熱裝置，其特徵在於，所述金屬殼體採用厚度為2mm的銅合金板材製成,外形尺寸為長88mmX寬24mmX高30mm,所述金屬殼體的封閉內腔內表面為光滑平整面。
5.根據權利要求1或2所述的探測器相變儲熱裝置，其特徵在於，所述金屬殼體外表面中的貼合面處於該金屬殼體高度方向的上表面和散熱貼合面處於該金屬殼體高度方向的下表面。
【文檔編號】F28D20/00GK104236358SQ201410488344
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】何曉英, 周錦松, 馮蕾, 付錫祿, 李雅燦 申請人:中國科學院光電研究院