發(fā)明背景

已知的冷藏裝置包括這樣的封閉環(huán)路：其中傳熱流體(例如二醇水)在填充有相變材料的包囊之間受迫循環(huán)并堆積在罐(由鋼或混凝土制造)中，然后通向需冷卻的區(qū)域(該技術(shù)被稱為“包封的PCM”)。囊壁越薄，從包囊至傳熱流體的傳熱系數(shù)越高。在被稱為“存儲(chǔ)－進(jìn)料”階段的過程中，被冷凍壓縮機(jī)冷卻的傳熱流體在低于包囊中包含的相變材料狀態(tài)改變溫度的溫度下循環(huán)通過所述罐，這具有使包囊中包含的相變材料凝固的效果，因此能存儲(chǔ)一定量的冷卻能。在被稱為“存儲(chǔ)－輸出”階段的過程中，傳熱流體循環(huán)通過所述罐，并在與填充有凝固的PCM的包囊接觸時(shí)接收存儲(chǔ)的冷卻能，并將其轉(zhuǎn)移至需要冷卻的區(qū)域。該循環(huán)使得包囊中的相變材料逐漸融化，這表示相變材料必須周期性地返回固體狀態(tài)(在存儲(chǔ)進(jìn)料階段發(fā)生)。

某些相變材料，特別是水，在固體狀態(tài)時(shí)的體積大于液體狀態(tài)，對(duì)于包囊來說能吸收該增加的體積而不受損是非常重要的。一種目前的解決方案是用相變材料部分填充該包囊，剩余體積由空氣占據(jù)，形成能被相變材料凝固時(shí)逐漸占據(jù)的自由體積，代價(jià)是包囊內(nèi)壓力增加。雖然便于實(shí)施，但該方案的缺點(diǎn)是導(dǎo)致包囊的薄壁在較弱強(qiáng)度的區(qū)域中拉伸，并且在傳熱流體的壓力作用下在外殼強(qiáng)度較小的區(qū)域中形成中凹的形狀從而使得包囊的外殼變形。

這些變形不斷重復(fù)的特性導(dǎo)致外殼弱化，最終失效。

文獻(xiàn)FR2609536描述了一種完全用相變材料填充的包囊，其包括具有中空的凹陷形狀的撓性外殼，該凹陷形狀可以在相變材料凝固時(shí)被相變材料推回原位，從而使得包囊的內(nèi)部體積增加。如前所述，外殼變形不斷重復(fù)的特性最終使得外殼弱化。

文獻(xiàn)FR2732453本身描述了一種具有薄的且剛性的外殼的包囊，該包囊包含固定在包囊中心的球形吸收體，并占據(jù)了包囊的部分內(nèi)部體積。包囊的內(nèi)部體積因此由于吸收體本身的體積而減小，被相變材料完全填充。吸收體是可壓縮的，因此能隨著相變材料凝固而被相變材料壓縮，從而吸收所述材料增加的體積。膨脹體的球形形狀與包囊的球形形狀相關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致相變材料從周邊朝向包囊中心凝固而不流動(dòng)，從而避免有害的內(nèi)部壓力產(chǎn)生。但是，在包囊中心設(shè)置這種吸收體并保持該吸收體是棘手的。

發(fā)明目的

本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種簡(jiǎn)單形狀的吸收體，其使用簡(jiǎn)單，容易與具有球形外殼的包囊組合使用。

發(fā)明簡(jiǎn)述

為實(shí)現(xiàn)該目的，提出一種包括撓性的氣體填充的外殼的長(zhǎng)圓形吸收體，其具有圓柱體總體形狀的主體部分以及終止于半球狀端的圓形截面。通過使該吸收體的長(zhǎng)度基本上等于球形包囊的內(nèi)部直徑，該吸收體能自然地將其自身沿其直徑軸楔入包囊中，從而保持包囊內(nèi)部體積的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。在凝固階段，相變材料在包囊外殼附近開始凝固，這捕獲并固定吸收體的端部，防止吸收體在包囊內(nèi)部移動(dòng)，從而防止吸收體的移動(dòng)破壞相變材料的凝固。隨著凝固逐漸進(jìn)行，吸收體逐漸壓縮，從而釋放空間來吸收相變材料增加的體積。

還提出一種外殼具有球狀總體形狀的包囊，其裝配有本發(fā)明的長(zhǎng)圓形吸收體，所述包囊的外殼具有與本發(fā)明吸收體的長(zhǎng)度基本相等的內(nèi)部直徑，并包括圓形填充孔，所述填充孔的直徑與長(zhǎng)圓形吸收體的直徑相比略長(zhǎng)。這使得吸收體非常容易放置于包囊內(nèi)部。

所述包囊的外殼可以是光滑的，或者可以具有凸起以鼓勵(lì)相變材料和進(jìn)入與包囊接觸的傳熱流體之間的熱交換。此外，術(shù)語“外殼具有球狀總體形狀”包括總體形狀類似球狀的外殼，該形狀不一定是嚴(yán)格的球狀。具體地，所述外殼可具有中空的形狀。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，包裝所述包囊包括以下步驟：

－將所述長(zhǎng)圓形吸收體通過其開口引入所述包囊中；

－將所述吸收體轉(zhuǎn)動(dòng)以使所述包囊的開口呈暢通狀態(tài)；

－通過所述開口用相變材料填充所述包囊；

－塞住包囊孔。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代形式，所述長(zhǎng)圓形吸收體與壓力傳感器相聯(lián)，以測(cè)試所述吸收體中包封的氣體的壓力。

附圖說明

以下將結(jié)合所附說明書附圖進(jìn)行描述，從而更好地理解本發(fā)明，其中：

－圖1是根據(jù)本發(fā)明的長(zhǎng)圓形吸收體的立體圖；

－圖2a至2c是描述包裝根據(jù)本發(fā)明的具有圖1吸收體的包囊的多個(gè)步驟的示意圖；

－圖3是圖2a至2c的包囊的立體圖，在與囊壁接觸后包囊中的相變材料處于凝固過程。

－圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施方式的吸收體的立體圖；

－圖5a至5c是描述包裝根據(jù)本發(fā)明的具有圖4吸收體的包囊的多個(gè)步驟的示意圖；

發(fā)明實(shí)施方式詳述

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的吸收體1，其包括由撓性材料制備的外殼2。外殼2為長(zhǎng)圓形，具有圓柱形主體部分3，其具有終止于半球狀端部4的圓形截面。所述外殼2是流體密封的并包含氣體，例如常壓下的空氣。對(duì)其材料進(jìn)行選擇以防止吸收體1內(nèi)部和外部的滲透交換，并使其具有良好的耐夾捏(pinch)性。例如，可以使用基于乙烯乙酸乙烯酯(縮寫EVA)的材料。這種吸收體可以通過吹塑或通過任何其它合適的方法制備。

這種吸收體以圖2a至2c所示的方式使用。

在圖2a所示的第一步驟中，將吸收體1通過開口11引入包囊10，開口11的直徑略大于吸收體1的主體部分3的直徑。本文中，外殼12包括在其外壁上的凸起，但外殼12的總體形狀可表現(xiàn)為任何可想象的形狀，前體是它整體上是球狀。

接著，如圖2b所示，將吸收體1在包囊10中轉(zhuǎn)動(dòng)以避開開口11，使得更易于使用澆鑄嘴13用液態(tài)的相變材料(如小點(diǎn)所示)填充包囊10。應(yīng)注意吸收體1的長(zhǎng)度基本上等于包囊10的內(nèi)徑，這樣吸收體1自然地沿包囊10的直徑軸延伸。

最后，如圖2c所示，再使用塞14將包囊10包封。這樣包裝的包囊可以與其它包囊一起裝填到冷卻裝置的罐中。

圖3示出吸收體1隨著相變材料凝固而被壓縮的方式。凝固在與外殼12接觸時(shí)開始(凝固的部分以更緊密分布的點(diǎn)表示)，并捕獲吸收體1的端部。其主體部分隨著相變材料的體積逐漸增加而壓縮。吸收體內(nèi)的內(nèi)部壓力相應(yīng)地增加。相反，隨著相變材料融化，吸收體向相變材料施壓，當(dāng)相變材料充分融化時(shí)，吸收體有助于打散殘余晶體，從而增加液/固交換的表面積。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)替代的實(shí)施方式，如圖4所示的替代實(shí)施方式，吸收體101還包括前述長(zhǎng)圓形的外殼。但是，一個(gè)端部114是打開的，并能接收壓力傳感器115以測(cè)量吸收體101的內(nèi)部壓力，所述傳感器是例如，能遠(yuǎn)程會(huì)話的RFID型傳感器。在這種情況下，實(shí)踐中傳感器通過塞114一體設(shè)置，吸收體固定在所述塞上以形成容易操作的單元組件。

這種吸收體以圖5a至5c所示的方式使用。

如圖5a所示，包囊10首先用液態(tài)的相變材料填充。

然后，如圖5b所示，由吸收體101、塞114和傳感器115組成的組件裝配到包囊上，使得一定量的相變材料溢出并用盤116收集。圖5c示出完全包裝并可以使用的包囊。

通常，對(duì)于內(nèi)徑為130毫米的包囊，吸收體將設(shè)置為長(zhǎng)度130毫米，主體部分直徑35毫米。

通常，對(duì)吸收體的主體部分直徑進(jìn)行選擇，這樣當(dāng)包囊中包含的相變材料完全凝固時(shí)，吸收體內(nèi)的壓力小于或等于3巴。

本發(fā)明不限于已描述的內(nèi)容，相反，本發(fā)明包括落入權(quán)利要求范圍內(nèi)的任意替代形式。