[发明专利]一种应用于调控热传输的热开关装置

说明书

本发明属于热控技术领域，具体涉及一种应用于调控热传输的热开关装置。本发明可以自主地实现热流通路与热流断路并能保证热通路状态下热开关上的温度均匀分布，从而消除因温度分布不均引起热开关中的非均匀热应力。相对于以往的热开关，本发明设计的热开关具有更简单的结构，适用的材料范围更加广泛；更加灵活，可以在不影响热通路效果的前提下调整热开关的热断路效果。本发明不局限于具体尺寸，可根据实际需求调整热开关的整体尺寸，即从细观到宏观均适用。

技术领域

本发明属于热控技术领域，具体涉及一种应用于调控热传输的热开关装置。

背景技术

在实际工程中，极端的环境温度会影响机械或电子元器件的有效工作，甚至烧毁电子元器件。同时机械的工作环境一般是变温的，如汽车电池的工作温度不仅随着自身工作时间变化，而且随着季节的更替而发生变化。因此需要热开关进行主动调控，即根据实际需求实现热通路或者热断路。

目前的热开关主要有以下三种：气隙式、磁控式以及延长热路径。其主要的特点为均具有较复杂的结构。其中气隙式热开关在工作时需要在密闭结构中注入稀有气体(如氦气等)形成热通路形成热流通路，吸出稀有气体形成热断路。磁控式热开关需要借助电磁铁控制热导体的位置从而形成热通路和热断路。通过延长热路径实现热开关是气隙式热开关的一种改良结果，主要是通过设置翅片将气隙式热开关的真空腔分割为多个联通的腔室，从而将热流的流通路径延长至传统气隙式热开关的3～10倍。总之以往的热开关结构复杂，并且需要稀有气体的注入与吸出(如气隙式热开关)，或者需要外加物理场的调控(如磁控式热开关)。以这些方式为基础设计的热开关在实际应用中会受到一定的限制，如气隙式热开关需要不断进行气体的冲入与吸出，磁控式热开关需要外接电源等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用于调控热传输的热开关装置。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括第一导体、第二导体和第三导体；所述的第二导体的热导率为κ₂，在第二导体中切割出两个半圆孔，两个半圆孔圆心分别选定于第二导体上、下边界处并处于同一竖直线上，两个半圆孔顶点间保留一定间距，上半圆孔的半径为R₁，下半圆孔的半径为R₂；所述的第一导体的热导率为κ₁，κ₁＞κ₂，第一导体的形状为外径为R₁、内径为r₁的空心半球，第一导体置于第二导体的上半圆孔中并紧密贴合；所述的第三导体的热导率为κ₃，κ₃＞κ₂，第三导体的形状为外径为R₂、内径为r₂的空心半球，第三导体置于第二导体的下半圆孔中并紧密贴合；通过第一导体、第三导体与第二导体的紧密接触实现热开关的热通路状态，需要实现热断路状态时将第一导体和第三导体取下。

本发明还可以包括：

所述的第二导体的上半圆孔、下半圆孔表面涂覆有导热硅胶。

本发明的有益效果在于：

本发明可以自主地实现热流通路与热流断路并能保证热通路状态下热开关上的温度均匀分布，从而消除因温度分布不均引起热开关中的非均匀热应力。相对于以往的热开关，本发明设计的热开关具有更简单的结构，适用的材料范围更加广泛；更加灵活，可以在不影响热通路效果的前提下调整热开关的热断路效果。本发明不局限于具体尺寸，可根据实际需求调整热开关的整体尺寸，即从细观到宏观均适用。

附图说明

图1为中性夹杂示意图。

图2为本发明的热开关装置处于热通路状态结构示意图。

图3为本发明的热开关装置处于热断路状态结构示意图。

图4为本发明的实施例中热开关装置处于热通路状态的工作效果图。