專利名稱：將熱能連續(xù)地從低溫物體傳遞到高溫物體的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能量傳遞方法及裝置，尤其是一種將熱能連續(xù)地從低溫物體傳遞到高溫物體的方法及其裝置。
目前將熱能從低溫物體傳遞到高溫物體的方法大多是利用(消耗)其他能源(主要是電能)作功，而且其裝置結構較復雜，例如使用壓縮機等。
本發(fā)明的目的是提出一種新的將熱能從低溫物體連續(xù)傳遞到高溫物體的方法，該方法無需耗用其他能源，且裝置結構較為簡單。
為解決上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是利用某些在低溫時能吸收大量的熱，在高溫時放出大量熱的吸-放熱體(換熱體)配合在溫差下產生驅動力的驅動機構，當吸-放熱體在低溫物體處吸收熱后，驅動機構使吸-放熱體到高溫物體處放出熱，然后又到低溫物處吸熱，放熱于高溫物處，如此不斷循環(huán)，實現(xiàn)將熱能從低溫物體到高溫物體的傳遞，并且不耗用其他能源。
實現(xiàn)這種方法的裝置可以有很多種不同的變型方案，其中一種結構可以是這樣裝置的上、下部分別布置有表面光滑的固定圓柱體和活動圓柱體。兩圓柱體外布置(套)有可光滑滑動的滑動帶，由形狀記憶材料絲線織段和絕熱材料段均勻交替組成的光滑滑動帶的形狀記憶材料絲線織段上均衡布置有換熱體，換熱體由熱的良導體材料作外殼，內部空腔上部填充有某種填充物，抽真空后注入一定量相應液體并密封，該填充物對該液體蒸汽的吸附能力主要隨溫度高低不同而強弱顯著不同，系統(tǒng)未運行前，滑動帶上換熱體均衡分布處于重力平衡狀態(tài)，當一側換熱體接觸高溫物，該側換熱體受熱其內發(fā)生填充物對液體蒸汽的“脫附”現(xiàn)象，放出熱量，溫度上升，安裝換熱體的相應的形狀記憶材料絲線織段受溫度變化長度發(fā)生變化(伸長或縮短)。因而該側滑動帶長度大于或小于另一側長度，滑動圓柱體將向下或向上平移使兩側滑動帶長度恢復相等，這時由于兩側等長滑動帶上分布著不同數量的換熱體，兩側的重力平衡被打破，滑動帶將帶著換熱體一起滑動一段距離，當兩側均有一半已與高溫物發(fā)生過作用的換熱體和未被 高溫物影響的換熱體時，滑動帶重新取得重力平衡，這時處于高溫物側未被高溫物影響過的換熱體其內將發(fā)生“脫附”現(xiàn)象，放出熱量，溫度上升，對應的形狀記憶材料絲線織段長度發(fā)生相應變化，處于低溫物側的已與高溫物側發(fā)生過作用的換熱體內將發(fā)生“吸附”現(xiàn)象，吸收熱量，溫度下降，對應的長度已變化的形狀記憶材料絲線織段長度恢復到變化前長度，因此兩側滑動帶長度又不相同，在活動圓柱體作用下兩側長度恢復相同，但兩側重力平衡又被打破，滑動帶滑動取得新的重力平衡……如此這般，系統(tǒng)將不斷送行，換熱體將不斷從低溫物處吸取熱量釋放給高溫物。
上述換熱體中填充物和液體可以分別采用合成沸石13X和水，外殼下部較上部為重，換熱體可以樞軸方式安裝到滑動帶的形狀記憶材料絲線織段上，安裝機構應具良好導熱性能。滑動帶和圓柱體接觸表面應非常光滑，換熱體可以通過導熱性良好的導熱體與低高溫物體進行熱交換。換熱體和導熱體可光滑接觸；兩導熱體可以和絕熱體封合成裝置外殼，內空腔可以抽成真空。
當然也可采用一段某種轉變溫度的形狀記憶材料絲線織段，一段絕熱段，一段另一種轉變溫度的形狀記憶材料絲線織段，一段絕熱段……多種不同轉變溫度段的均勻交替組合以達到適應多種環(huán)境溫度條件下的不同用途。
本發(fā)明裝置的另一種結構可以是在兩導熱體間的真空空腔中設置有殼體由熱的良導體材料制成，且內部上部填充有對某些液體(如水)蒸汽在溫度高低不同時吸附能力弱強明顯不同的物質(如合成沸石13X)的換熱體，其內抽真空下部注入相應液體密封，換熱體均勻地懸掛于轉動帶上，換熱體與導熱體內表面非常光滑地接觸。
轉動帶由轉輪帶動，轉輪兩側緣上固定有形狀記憶材料制成的可形變體，可形變體與導熱體內表面作用部位接觸，當溫度較高的導熱體使可形變體受熱達到其轉變溫度時，可形變體發(fā)生形變與導熱體間發(fā)生強力作用，從而驅動轉輪向前轉動，每一個可形變體先后依次與導熱體作用部位接觸-受熱-形變從而驅動轉輪不斷轉動，轉輪的轉動使得轉動帶及其上的換熱體一起運動。當換熱體與溫度高的導熱體接觸時，換熱體溫度上升，其內部發(fā)生填充物對液體蒸氣的脫附現(xiàn)象，脫附出來的蒸氣壓力上升冷凝成液體從而放出大量熱量；當換熱體與溫度低的導熱體接觸，換熱體溫度降低，其內部發(fā)生填充物對液體蒸氣的吸附現(xiàn)象，壓力下降液體不斷氣化從而吸收大量熱量。隨著轉輪的不斷轉動，換熱體將不斷地從溫度低的導熱體吸收熱量，將熱量釋放于溫度高的導熱體。
以下結合附圖和實施例對本發(fā)明的方法和裝置作進一步的詳細說明。


圖1是本發(fā)明裝置第一實施例剖視圖；圖2是圖1實施例側視圖；圖3是滑動帶的局部放大剖視圖；圖4是本發(fā)明裝置另一實施例的局部剖視示意圖；圖5a，5b是圖4實施例中可形變體與導熱體內面在不同作用時刻的簡示圖。
如圖1，2，3所示，該裝置包括兩個相向而立的導熱體1和11，兩導熱體和絕熱體10共同構成裝置外殼，其內腔有固定于絕熱體10上的固定圓柱體4，其下有活動圓柱體5，另外，滑動帶3套于圓柱體4，5上，該滑動帶3由絕熱段30和形狀記憶材料絲線織段均勻交替組成，形狀記憶材料絲線織段可以由彈性體31和形狀記憶材料絲32組成，換熱體2以樞軸方式通過導熱性良好的安裝機構安裝于滑動帶3的形狀記憶材料絲線織段上并與形狀記憶材料絲相接觸；換熱體2外殼7以導熱良好的材料制成，其下部較上部為重，其內空腔上部填充有合成沸石13X，抽真空后注入一定量的水9后密封。
裝置使用時，處于高溫物處的導熱體1或11側(熱側)的換熱體2其內發(fā)生合成沸石對水蒸氣的“脫附”現(xiàn)象，放出熱量，溫度上升，相應的滑動帶3上的形狀記憶材料絲線織物發(fā)生形變，該側滑動帶3總長度將大于或小于另一側的滑動帶長度，于是活動圓柱體5向下或向上平移使得兩側滑動帶3長度相同，但此時由于兩側分布著不同數量的換熱體2，在重力作用下，滑動帶3帶著換熱體2一起運動直至兩側各分布一半已被熱側所作用過的換熱體2和一半未被熱側影響的換熱體2時達到重力平衡。之后處于熱側未被熱所影響的換熱體2其內又發(fā)生脫附，放出熱量，溫度上升，對應的形狀記憶材料絲線織段長度又發(fā)生相應變化而此時處非熱側即被制冷側的已與有熱側發(fā)生過作用的換熱體2內將發(fā)生“吸附”現(xiàn)象，吸收熱量，溫度下降，對應的長度已變化的形狀記憶材料絲線織段長度將恢復到變化前的長度，因此兩側滑動帶3長度又不相同，在活動圓柱體5作用下兩側長度恢復相同，但兩側重力平衡又被打破，滑動帶3滑動取得新的平衡……如此這般，系統(tǒng)將不斷地運行，換熱體2將不斷從被制冷物處吸取熱量釋放給熱源或不斷從冷源處吸取熱量釋放給被加熱物。
按本發(fā)明的另一種實施例可見圖4和圖5a、5b。附圖中標號9′表示換熱體，其中裝有液體(實施例中為水)可吸收水蒸汽的材料10′(如沸石13X等)，并且內部抽成真空，外部以熱良導體包成。這種材料在低溫時可大量吸收液體蒸汽，產生所謂的吸附現(xiàn)象并由此而吸收熱量；而在溫度升高時則產生脫附現(xiàn)象逐漸將蒸汽排出并冷凝形成液滴，從而放出熱量，如此循環(huán)反復，不斷從低溫面吸熱放熱于高溫面，起到換熱體的作用。
由圖4可看出，將換熱體9′固定在轉動帶12′上，而轉動帶則繞在轉輪3′上形成驅動機構。為使其換熱體在轉動帶12′轉向時不至于發(fā)生傾倒或轉動，可使換熱體9′通過伸入換熱體殼體壁并可自由轉動的樞軸而安裝于轉動帶上。這樣可確保在整個轉動帶轉動時，換熱體中的液體不和其上的沸石相接觸。
另外，換熱體應盡可能均勻地布置在轉動帶上，這樣可以克服運行時所產生的不平衡力。
驅動力可通過記憶材料體7′在溫度變化(升高)時變形與導熱體作用而獲得，具體如圖5a，5b所示。記憶材料具有形狀記憶功能。當其上裝有多個記憶材料體的轉輪3′轉到高溫側時，該材料體7′開始變形或伸長，并頂到導熱體內壁上的彈性傾斜平面8′端部上，由此產生一個垂直于該傾平面8′端部的反作用力，該力具有一個切向于所述轉輪3′的分力，由此推動所述轉輪3′向前轉動一個步距；接著當前一記憶材料體與傾斜面脫離接觸時，又一材料體與該斜面8′進入接合。但也可以同時有幾個記憶材料體和斜面接觸。為了保持連續(xù)的接觸，例如可以將一轉輪上左右兩側輪上的記憶材料體設計成相互錯開的。
至于在導熱體1′或2′內壁上的傾斜面8′，可以將其制成一傾斜的簧片或是以一彈簧支承從而可輕微回縮的光滑板片。
另外，為了減少摩擦，記憶材料體頭部最好做成球狀(點接觸)，或也可將其做成滾輪(以滾動摩擦來代替滑動摩擦)。
導熱體壁和熱換體之間的熱交換通過熱傳導來進行，為此將換熱體和該內外壁制成減摩且受力合適的接合是有利的，使得在進行熱傳導的同時保持較小的摩擦力。
兩導熱體壁1′，2′之間最好是在例如保持對外界的真空密封條件下通過絕熱彈性體相連，以使其間距可在一定范圍內進行調整，該調整裝置可是例如塑料螺釘、也可以是其它公知的距離調節(jié)裝置。
本發(fā)明不僅限于上述實施例所描述的方案，一切在本發(fā)明基礎之上的修改或改動，均落入本發(fā)明所要求的保護范圍。
權利要求
1.一種將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的方法，其特征在于在帶形狀記憶材料段的帶上均勻固定有多個在低溫時吸熱在高溫時放熱的換熱體，將該帶記憶材料段的帶制成環(huán)形，平衡地安裝在支承體上，所述換熱體在兩側分別設有與其進行熱交換的高溫物體和低溫物體；當一側溫度超過形狀記憶材料體的轉變溫度時，該材料體變形，打破支承體上的受力平衡，使得換熱體產生運動，與此同時，換熱體在高溫、和低溫分別進行熱交換，即放出熱量給導熱體和從另一導熱體中吸收熱量。
2.一種將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的方法，其特征在于在由內、外導熱體壁所圍成的空腔中布置有其上帶有換熱體的轉動帶，換熱體在兩側和導熱體壁減摩接觸，使所述轉動帶和其上固定有形狀記憶材料體的轉輪配合，并且轉輪和內、外導體壁中至少一個相互作用，當一導熱體壁溫度超過轉變溫時，記憶材料體伸長，與所述導熱體壁一作用面作用，產生一個反作用力，使得轉輪得以運動，從而帶動換熱體運動，此時，換熱體在高溫側放熱而在低溫側則吸熱。
3.一種實施權利要求1方法的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于它包括由兩個導熱體(1，11)和絕緣體(10)共同圍成的外殼體，外殼體腔內設有一個支承體，在支承體上套有帶形狀記憶材料絲線織段的滑動帶，在滑動帶上固定有滑動帶未產生變形時均勻分布的換熱體(2)，所述換熱體(2)在兩側分別和導熱體(1，11)減摩接觸。
4.一種實施權利要求2所述方法的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于它包括
內、外導熱體壁(1′，2′)，其間空腔中布置有其上帶有換熱體(9′)的轉動帶(12′)，以及和所述轉動帶配合且在其上固定有形狀記憶材料制成的可形變體(7′)的轉輪(3′)，所述轉輪(3′)和所述內、外導熱體壁中至少一個相互作用。
5.按權利要求3或4所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的換熱體(2，10′)外殼可由熱良導體構成，其上部填充有填充物，抽真空之后下部則注入一定量的液體，并且對外密封。
6.按權利要求5所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的填充物可為合成沸石13X。
7.按權利要求5所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的液體可是水。
8.按權利要求4所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的內、外導熱體(1′、2′)壁與所述的可形變體(7′)的作用部位為一略微彈性的傾斜平面(8′)。
9.按權利要求4所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的換熱體(9′)可樞軸轉動地固定在轉動帶(12′)上。
10.按權利要求3所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述支承體可為一固定在絕緣體(10)上的固定支承部分(4)，必要時也可在其下加設一活動支承部分(5)。
11.按權利要求3所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的滑動帶由形狀記憶材料絲線織段和絕熱段交替組成。
12.按權利要求3所述的將熱能不斷地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置，其特征在于，所述的換熱體(2)和所述形狀記憶材料絲線織段可樞軸轉動地導熱相連。
全文摘要
一種將熱能連續(xù)地從低溫物體傳遞到高溫物體的方法,利用某些在低溫時能吸收大量的熱,在高溫時放出大量熱的換熱體配合在溫差下產生驅動力的驅動機構使換熱體不斷循環(huán)運行,在低溫側吸熱,在高溫側放熱,所述的驅動力可由形狀記憶材料體的變形而產生。另外本發(fā)明還涉及將熱能連續(xù)地從低溫物體傳遞到高溫物體的裝置。
文檔編號F25B30/00GK1193718SQ9711606
公開日1998年9月23日 申請日期1997年8月19日 優(yōu)先權日1997年7月16日
發(fā)明者王應河 申請人:王應河