一种吸附式热电开关的制作方法

1.本发明涉及热流通路控制技术领域，尤其涉及一种吸附式热电开关。


背景技术：

2.目前的能源结构还是以传统的化石能源为主，但是由化石能源燃烧产生的高品位的电能与用户端供需关系在时间或是空间维度中有一定的不稳定性。
3.因此，储能技术已经成为解决用户端用能不连续、维持供需平衡的重要手段。其中的储热技术主要用于电力系统调峰、太阳能发电、采暖等领域。常用的储热技术之一就是使用电加热方式将蓄热材料升温，储存热量，待特定用户在特定时间需要热量时，进行热量释放与使用。其中电阻加热技术存在着短路、加热时间过长导致过热，进而损害设备等隐患。为了保证系统安全性，通常使用热电开关或是增添额外的pid控温系统对温度进行监控，当温度高于设计值时，断开电流通路，停止加热。当温度低于设计值时，电流导通，开始加热。这些都是保证电加热装置安全运行的关键。
4.目前，基于控制电流通断来控温的热电开关主要有双金属片式、陶铁磁体式结构两种。但这两种结构较复杂，加工难度大，其中陶铁磁体式结构无法自动控制，需要在用户使用时按键，无法自动开启加热。除此之外，就是在现有系统的基础上增设额外的温度计、信号接收器等装置，使用pid技术进行控温调节，但这也会增加系统的复杂性。


技术实现要素：

5.本发明实施例提供一种吸附式热电开关，用以简化热电开关的结构，实现自动开启/关闭加热过程，保证加热装置的安全运行。
6.本发明实施例提供一种吸附式热电开关，包括：
7.固定元件、移动元件、热负载和柔性元件；
8.所述柔性元件中填充有吸附剂和吸附质，所述柔性元件的两端分别与所述移动元件和所述固定元件连接，所述固定元件与所述热负载间隔设置，所述移动元件依次穿过所述柔性元件和所述固定元件，所述移动元件随着所述柔性元件的温度与所述热负载分离或接触。
9.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述移动元件在所述柔性元件的温度高于预设值时与所述热负载分离。
10.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述吸附剂的吸附量在设定的温度范围内与温度负相关，高温下吸附质(一般为气体)脱附且气体体积增大，所述柔性元件膨胀至大于等于预设长度时，所述移动元件与所述热负载分离。
11.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述柔性元件低温收缩至小于预设长度时，所述移动元件与所述热负载接触。
12.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述柔性元件中设有供所述移动元件穿过的通道；所述移动元件的接触端可活动地设置在所述固定元件和所述热负载之间。
13.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述移动元件包括：第一横向结构、第二横向结构和纵向结构；
14.所述第一横向结构与所述柔性元件连接；所述纵向结构可活动地设置在所述通道和所述固定元件中，所述纵向结构的第一端与所述第一横向结构连接，所述纵向结构的第二端与所述第二横向结构连接，且所述第二横向结构在所述柔性元件的温度低于预设值时与所述热负载相接触。
15.本发明实施例还提供一种吸附式热电开关，所述固定元件上设有与所述纵向结构相适配的通孔，所述纵向结构可活动地设置在所述通孔中，所述纵向结构始终与所述通孔的侧壁相接触。
16.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述移动元件和所述热负载由导热金属制成，所述固定元件由绝缘材料制成。
17.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述移动元件和所述热负载由金、银或铜中的任一种制成。
18.根据本发明一个实施例的吸附式热电开关，所述柔性元件为波纹管，所述吸附剂为活性炭、沸石中的一种或多种的组合。
19.本发明提供的吸附式热电开关，采用柔性元件作为连接件，分别与移动元件和固定元件连接，内部填充有吸附剂和吸附质，利用物理吸附与温度的关系，调节柔性元件内气体体积，使得柔性元件产生伸缩，带动移动元件靠近/远离热负载，实现电流通路的通断，可实现加热过程的自动控制，无需额外人工操作，有效地提高其控制的加热装置安全性，避免过热故障。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本发明实施例提供的吸附式热电开关连通状态示意图；
22.图2是本发明实施例提供的吸附式热电开关断开状态示意图；
23.1、移动元件；2、吸附剂和吸附质；3、柔性元件；4、固定元件；5、热负载。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.下面结合图1和图2描述本发明实施例提供的吸附式热电开关，该吸附式热电开关包括：固定元件4、移动元件1、热负载5和柔性元件3。
26.柔性元件3中填充有吸附剂和吸附质2，柔性元件3的两端分别与移动元件1和固定元件4连接，固定元件4与热负载5间隔设置，移动元件1依次穿过柔性元件3和固定元件4，移
动元件1随着柔性元件3的温度与热负载5分离或接触。
27.本实施例中，移动元件1在柔性元件3的温度低于预设值时，移动元件1与热负载5相接触，此时如图1所示，热电开关处于连通状态。移动元件1在柔性元件3的温度高于预设值时，移动元件1与热负载5分离。
28.本实施例提供的吸附式热电开关在闭合状态下，如图1所示，接通状态时，移动元件1与热负载5接触，电路导通，加热装置开始加热。如图2所示，当移动元件1的温度高于设计值时，热量通过移动元件1传递至柔性元件3，柔性元件3内部填充的吸附剂和吸附质2温度升高，高温下吸附剂对吸附质(吸附质一般为气体)的吸附量减小，部分吸附质被脱附，且气体升温膨胀，柔性元件3的长度增加，推动移动元件1远离热负载5，电流通路断开，加热停止。当移动元件1的温度低于设定值时，与其热接触的柔性元件3的温度较低，柔性元件3开始收缩，长度缩小，由于柔性元件3的一端已经与固定元件4连接，无法移动，柔性元件3推动移动元件1与热负载5接触，电流通路导通，加热装置启动，热负载5再次被加热，并将热量传递给移动元件1，将移动元件1加热至设定值，热量通过移动元件1再次传递至柔性元件3，柔性元件3再次升温膨胀，如此根据柔性元件3中吸附剂和吸附质2的特性，可以实现自动开关/闭合，无需外部人工检测与操作。
29.本发明提供的吸附式热电开关，采用柔性元件作为连接件，分别与移动元件和固定元件连接，内部填充有吸附剂和吸附质，利用物理吸附与温度的关系，调节柔性元件内气体体积，使得柔性元件产生伸缩，带动移动元件靠近/远离热负载，实现电流通路的通断，可实现加热过程的自动控制，无需额外人工操作，有效地提高其控制的加热装置安全性，避免过热故障。
30.基于上述实施例，本发明还提供一实施例，如图1和图2所示，柔性元件3为导热性能好的材料制成的波纹管，内部的吸附剂可选用活性炭、沸石等的组合，吸附剂颗粒大小、填充方式依据实际情况进行调整。吸附质则选用安全、无爆炸燃烧、无毒的气体。根据吸附质在不同温度下的比体积变化与吸附剂在不同温度下对气体的吸附量不同，从而改变波纹管中的体积。
31.一般情况下，吸附剂的吸附量在设定的温度范围内与温度负相关，柔性元件3高温膨胀至大于等于预设长度时，移动元件1与热负载5分离。柔性元件3低温收缩至小于预设长度时，移动元件1与热负载5相接触。
32.此外，波纹管内部吸附剂中可加入金属粉末，增强吸附剂的传热特性。
33.对应地，热负载5与移动元件1要选用导热性能良好的金属材料，例如金、银、铜(紫铜)等金属材料。
34.本实施例中，柔性元件3中设有供移动元件1穿过的通道。柔性元件3可在通道中移动，移动元件1的接触端可活动地设置在固定元件4和所述热负载5之间。
35.为保证开关的可靠性与灵敏性，固定元件4选用导热性能较差的绝缘材料。柔性元件3则位于移动元件1和固定元件4之间，可避免柔性元件3与外部其它结构直接接触传热。
36.其中，移动元件1包括：第一横向结构、第二横向结构和纵向结构。第一横向结构与柔性元件3连接。纵向结构可活动地设置在通道和固定元件4中，纵向结构的第一端与第一横向结构连接，纵向结构的第二端与第二横向结构连接，且第二横向结构在柔性元件3的温度低于预设值时与热负载5相接触。
37.对应地，固定元件4上设有与纵向结构相适配的通孔，纵向结构可活动地设置在通孔中。在柔性元件3收缩和膨胀的整个过程中，纵向结构始终与通孔的侧壁相接触。
38.综上所述，本发明实施例提供的吸附式热电开关，采用柔性元件作为连接件，分别与移动元件和固定元件连接，内部填充有吸附剂和吸附质，利用物理吸附与温度的关系，调节柔性元件内气体体积，使得柔性元件产生伸缩，带动移动元件靠近/远离热负载，实现电流通路的通断，可实现加热过程的自动控制，无需额外人工操作，有效地提高其控制的加热装置安全性，避免过热故障。
39.此外，该吸附式热电开关区别于现有技术，仅包括固定元件、移动元件、热负载、柔性元件以及柔性元件中填充的吸附剂和吸附质，结构简单可靠。
40.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。