一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置

本发明涉及电储热，具体为一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置。

背景技术：

1、中高温金属相变材料兼具高储热密度和高热导率的特点，其中，铝硅合金材料还具有相变潜热高、腐蚀性相对较低等特点，已成为目前研究及应用最广泛的金属相变储热材料。基于金属相变材料的储热装置一般为将金属材料熔化后盛装在耐腐蚀的容器罐中，做成储热罐，电加热装置及换热管道与金属材料相接触用于充热及提取热量。采用金属相变材料设计的储热装置可以用于新能源电力消纳与调节、传统热电厂改造、太阳能光热储热发电、高端民用及商业建筑储热供热供暖及热水供应、电动小型汽车及电动大巴车储热并用于冬季车舱供暖及电池保温等领域。

2、由于金属相变材料的相变温度一般较高，因此在很多应用场景下，如用于电动车辆的冬季供暖，储热温度远高于用热温度。储热的高温可以有效提高储热密度，以加大储热装置的功率，但由于过高的温度，导致冷却液进入后出现沸腾，使得难以直接从装置内部进行热交换，而采用空气交换则会降低放热功率。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置。通过在储热层和热交换管之间增加真空层来防止冷却液在装置内部沸腾以解决高功率取热问题，而利用液态金属的填充来解决放热功率调节问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，包括储热罐、储液罐和热交换管，所述储热罐包括储热罐体和储热罐端盖，所述储液罐包括储液罐体，所述储液罐体为储存液态金属的存放室，所述热交换管依次从储热罐体、存放室的中心轴线通过，储热罐体内位于热交换管外依次设置有真空层一、储热层、电加热层、高温隔热层、真空层二，真空层一与存放室通过抽气孔连通，所述存放室内设置有用于挤压液态金属的活塞。

5、优选的，所述储热层、电加热层、高温隔热层、真空层一、真空层二的底部与储热罐端盖之间设置有隔热端盖。

6、优选的，所述储热层内填充的材料为铝硅合金的金属相变材料。

7、优选的，所述电加热层的外部为不锈钢，内部为发热电阻丝。

8、优选的，所述高温隔热层以及隔热端盖为不锈钢材质，其内外层有耐腐蚀涂层及隔热涂层。

9、优选的，所述热交换管与真空层一的接触面、真空层一内壁、隔热端盖与真空层一的接触面、存放室内壁以及活塞与存放室的接触面均有石墨基耐腐蚀涂层。

10、优选的，所述存放室内的液态金属材料为镓基合金。

11、优选的，所述储热罐体内与金属相变材料相接触的位置安装有温度传感器，用于金属相变材料的温度。

12、(三)有益效果

13、本发明提供了一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置。具备以下

14、有益效果：

15、1、该跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，利用金属相变材料作为储热介质，在充电时，将电能转化为热能并储存起来。在放热时，通过控制液态金属在真空层填充的高度来调节放热功率，一方面可以防止冷却液的沸腾，使冷却液可以直接通入装置内部完成大功率的取热，另一方面可以在装置储热量下降时及时增大换热面积以维持装置的放热功率。既解决了高温储热装置与低温用热设备之间的大功率耦合问题，还能做到放热功率的灵活输出。

技术特征：

1.一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：包括储热罐、储液罐和热交换管(2)，所述储热罐包括储热罐体(1)和储热罐端盖(8)，所述储液罐包括储液罐体(9)，所述储液罐体(9)为储存液态金属的存放室(10)，所述热交换管(2)依次从储热罐体(1)、存放室(10)的中心轴线通过，储热罐体(1)内位于热交换管(2)外依次设置有真空层一(6)、储热层(3)、电加热层(4)、高温隔热层(5)、真空层二(13)，真空层一(6)与存放室(10)通过抽气孔(12)连通，所述存放室(10)内设置有用于挤压液态金属的活塞(11)。

2.根据权利要求1所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述储热层(3)、电加热层(4)、高温隔热层(5)、真空层一(6)、真空层二(13)的底部与储热罐端盖(8)之间设置有隔热端盖(7)。

3.根据权利要求1所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述储热层(3)内填充的材料为铝硅合金的金属相变材料。

4.根据权利要求1所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述电加热层(4)的外部为不锈钢，内部为发热电阻丝。

5.根据权利要求1所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述高温隔热层(5)以及隔热端盖(7)为不锈钢材质，其内外层有耐腐蚀涂层及隔热涂层。

6.根据权利要求2所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述热交换管(2)与真空层一(6)的接触面、真空层一(6)内壁、隔热端盖(7)与真空层一(6)的接触面、存放室(10)内壁以及活塞(11)与存放室(10)的接触面均有石墨基耐腐蚀涂层。

7.根据权利要求1所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述存放室(10)内的液态金属材料为镓基合金。

8.根据权利要求3所述的一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，其特征在于：所述储热罐体(1)内与金属相变材料相接触的位置安装有温度传感器，用于金属相变材料的温度。

技术总结
本发明提供一种跨温区可控热传输的车用紧凑型储热装置，包括储热罐、储液罐和热交换管，所述储热罐包括储热罐体和储热罐端盖，所述储液罐包括储液罐体，所述储液罐体为储存液态金属的存放室，所述热交换管依次从储热罐体、存放室的中心轴线通过，储热罐体内位于热交换管外依次设置有真空层一、储热层、电加热层、高温隔热层、真空层二，真空层一与存放室通过抽气孔连通。在充电时，将电能转化为热能并储存起来。在放热时，通过控制液态金属在真空层填充的高度来调节放热功率，一方面可以防止冷却液的沸腾，使冷却液可以直接通入装置内部完成大功率的取热，另一方面可以在装置储热量下降时及时增大换热面积以维持装置的放热功率。

技术研发人员：谢鹏,王靖飞,林程
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15