專利名稱：一種自然對流換熱式室溫磁制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制冷技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及磁制冷技術(shù)領(lǐng)域二、背景技術(shù)磁制冷在深低溫范圍內(nèi)的應(yīng)用，已經(jīng)是七十多年前的事了。早在1933年[1]已經(jīng)利用磁制冷效應(yīng)，得到1K以下的超低溫，最低溫度達(dá)到10-8K。然而在高溫范圍，特別是在室溫范圍，磁制冷技術(shù)的研究、開發(fā)進(jìn)展緩慢。直至1976年GV.Brown[2]才為室溫磁制冷作了開創(chuàng)性的工作，首次證明室溫磁制冷的可能性。G.V.Brown的裝置是往復(fù)型的裝置。此后，W.A.Steyert和J.A.Barclay[3]提出了旋轉(zhuǎn)型的室溫磁制冷裝置。而室溫磁制冷能否達(dá)到實用化，則是由Lance.D.Kirol給人們帶來了希望[4]，他做的“旋轉(zhuǎn)同流換熱永磁熱泵”，擺脫了笨重的電磁鐵(含超導(dǎo)磁體)，采用永久磁鐵，在磁化場為0.9T時，得到11K的溫跨，而且在他的裝置上較好地解決了固體磁工質(zhì)間的換熱問題。
然而，真正在室溫磁制冷方面取得突破性進(jìn)展的是美國的Ames實驗室和宇航公司的工作[5，6，7，8]。其中一臺樣機(jī)已獲得600瓦的制冷功率，溫跨達(dá)35K，連續(xù)運行18個月以上。近幾年日本也相繼發(fā)表信息[9]，在磁制冷研究、開發(fā)方面，取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。先是驗證了美國用的超導(dǎo)磁體裝置，得到溫跨29K，80瓦的結(jié)果。接著又用永久磁鐵作磁體，釓作工質(zhì)，得到40瓦制冷量和20K的溫跨。這標(biāo)志著室溫磁制冷機(jī)達(dá)到實用化，進(jìn)入千家萬戶，已經(jīng)是近在眼前的事了。
盡管有以上諸多可喜的進(jìn)展，但要真正達(dá)到實用化，在一次性投資及運行維護(hù)費用等均優(yōu)于傳統(tǒng)的壓縮制冷，還有許多艱巨的任務(wù)要我們?nèi)ネ瓿?。在前述提及的幾個裝置，都有其突出特點，但也有需要改進(jìn)之處。譬如說，有的裝置[4，5，6]，在低溫區(qū)存在明顯的機(jī)械摩擦，這就導(dǎo)致制冷效率大大地降低。有的裝置工質(zhì)結(jié)構(gòu)不盡合理[2]，工質(zhì)組釓片之間的距離靠填充金屬絲網(wǎng)來保證，這樣運動阻力非常大，造成蓄冷流體混合，影響溫跨、功率等。而有的裝置[6，7，8]結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，制造難度加大。
本發(fā)明的主要特點是采用自然對流換熱，避免了工質(zhì)與殼體間的機(jī)械摩擦，結(jié)構(gòu)非常簡單，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠，利用磁場強(qiáng)化自然對流換熱，更突出了該發(fā)明的特點，是全新的磁制冷裝置。下面給出工作原理、詳細(xì)的工作過程和結(jié)構(gòu)細(xì)則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為全新的磁制冷裝置，其原理圖如圖1所示。工質(zhì)浸泡在蓄冷液中，并與工質(zhì)盒固定在一起，靜止不動。當(dāng)磁體系統(tǒng)按箭頭所示方向運動，轉(zhuǎn)至工質(zhì)處時，使工質(zhì)磁化，產(chǎn)生熱量，同時工質(zhì)溫度升高，與其周圍蓄冷液換熱，蓄冷液(流體)受熱膨脹，密度減小，產(chǎn)生向上的浮升力，浮升力迫使該部分熱的流體向上運動，離開工質(zhì)區(qū)；同時周圍較冷的流體流來補(bǔ)充，形成流體循環(huán)運動。流體這樣運動，與工質(zhì)換熱，即所謂的自由運動換熱(自然對流換熱)。同理，當(dāng)磁體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動掠過工質(zhì)，工質(zhì)退磁時，工質(zhì)降溫，從流體中吸收熱量，使流體降溫，密度增加，導(dǎo)致該部分流體向下運動，離開工質(zhì)區(qū)。最終，工質(zhì)盒上部蓄冷液溫度逐漸升高，下部溫度逐漸降低。利用高溫端換熱器和低溫端換熱器，可將熱(冷)量取出至裝置以外。
從上述可知，當(dāng)工質(zhì)被磁化時，磁熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量，使流體向上運動，離開工質(zhì)區(qū)；退磁時，產(chǎn)生的冷量，使流體向下運動，同樣離開工質(zhì)區(qū)。其循環(huán)過程，可用下面四個過程來描述①工質(zhì)在T0溫度下開始磁化(磁體系統(tǒng)轉(zhuǎn)至工質(zhì)區(qū))，瞬間溫度升至T1(設(shè)室溫為T0)，磁熱效應(yīng)絕熱溫變?yōu)棣，則T1≈(T0+ΔT)。工質(zhì)向流體放熱。流體向上運動。②工質(zhì)在磁場中(等場強(qiáng))繼續(xù)向流體放熱，溫度由T1降至T2。T2≈T0。③磁體系統(tǒng)繼續(xù)轉(zhuǎn)動，離開工質(zhì)區(qū)，工質(zhì)退磁，溫度下降至T3，T3≈(T0-ΔT)，工質(zhì)吸收流體的熱量，使流體溫度降低，溫度低(密度大)的流體向下運動，離開工質(zhì)區(qū)。④工質(zhì)在低場下(零場下)，繼續(xù)與流體換熱，溫度又升至T0，完成一個循環(huán)。接著進(jìn)行下一次循環(huán)。
以上循環(huán)過程中，最關(guān)鍵的問題是磁熱效應(yīng)產(chǎn)生的絕熱溫度變化ΔT要足夠大(相應(yīng)受熱流體受到的浮升力也大)，能使受熱流體在等場過程的時間內(nèi)，向上運動到工質(zhì)區(qū)之上，離開工質(zhì)區(qū)。(否則，制冷效果就要差些)。這就要求磁體系統(tǒng)掃過工質(zhì)盒的時間足夠長；或者驅(qū)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速要足夠低(當(dāng)然采用磁場強(qiáng)化傳熱后，就不存在該問題了，詳細(xì)敘述見后)。
從上述過程可以看出，本發(fā)明的最大特點之一是整個循環(huán)過程中，磁熱效應(yīng)是主導(dǎo)因素，采用自然對流換熱，工質(zhì)與殼體之間沒有相對運動及機(jī)械摩擦發(fā)生，有助于提高效率。
本發(fā)明的特點之二是運行可靠，可靠性基本上取決于驅(qū)動電機(jī)的可靠性。
本發(fā)明的特點之三是可方便地用并聯(lián)的方法增大功率。當(dāng)轉(zhuǎn)速一定時，轉(zhuǎn)動軸上增加一對磁體，功率就提高一倍；增加工質(zhì)也是同樣的道理。
本發(fā)明的特點之四是巧妙地利用磁場強(qiáng)化自然對流換熱，是裝置的優(yōu)點更加突出。
發(fā)明還有一個特點結(jié)構(gòu)非常簡單，穩(wěn)態(tài)運行，不需要任何控制閥門、控制機(jī)構(gòu)和控制線路。這樣加工、制造也非常容易。發(fā)明的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及工作過程參見下一部分。
四

圖1為本發(fā)明的原理示意2為磁制冷裝置結(jié)構(gòu)示意3為裝置相關(guān)的磁體、驅(qū)動機(jī)構(gòu)、支架示意4為工質(zhì)組結(jié)構(gòu)示意5為工質(zhì)組的外觀示意6為磁場強(qiáng)化換熱工質(zhì)組示意圖五、結(jié)構(gòu)細(xì)則及工作過程下面結(jié)合附圖給出實施例并對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖2為該裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。釓片組成的工質(zhì)組3為產(chǎn)生磁熱效應(yīng)的工質(zhì)，它用螺釘固定在工質(zhì)盒7的中部。工質(zhì)盒裝滿蓄冷液6。蓄冷液可用水加乙醇或純水(當(dāng)要求制冷溫度高于攝氏零度時)，也就是說，工質(zhì)3浸泡在蓄冷液6中。在工質(zhì)3的上、下分別安放上導(dǎo)流管2和下導(dǎo)流管5。導(dǎo)流管的作用主要是使冷熱流體分開，加強(qiáng)液體的循環(huán)。在工質(zhì)盒7的上部有熱端換熱器1，管內(nèi)通冷卻水，可將熱端的熱量取出。工質(zhì)盒7下端有冷端換熱器8，換熱器回路有循環(huán)泵13，可通過管道將低溫流體送至用冷點(空調(diào)、冰箱等)。工質(zhì)磁化退磁產(chǎn)生磁熱效應(yīng)所用的磁體4是用釹-鐵-硼做成的。釹-鐵硼磁塊與磁軛12用螺釘10、11固定在軸9上(詳見后)。磁軛軸可用驅(qū)動調(diào)速機(jī)構(gòu)15驅(qū)動。以上這些零部件共同組成自然對流換熱式室溫磁制冷裝置。
驅(qū)動調(diào)速機(jī)構(gòu)15驅(qū)動轉(zhuǎn)軸9以箭頭所示方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)磁體4轉(zhuǎn)至工質(zhì)3時，工質(zhì)被磁化、發(fā)熱，溫度升高的工質(zhì)(釓片組)與其周圍的蓄冷液6進(jìn)行換熱，流體受熱后，由于密度減小，產(chǎn)生向上的浮升力而向上運動，離開工質(zhì)區(qū)，在導(dǎo)流管2內(nèi)部向上運動，直至上部熱端換熱器1。熱流體在導(dǎo)流管2內(nèi)向上運動的同時，在導(dǎo)流管2外的流體向下進(jìn)入工質(zhì)區(qū)，形成自然對流循環(huán)。通過這樣的循環(huán)，可將磁化時產(chǎn)生的熱量由工質(zhì)區(qū)輸送至熱端換熱器1，排至環(huán)境(冷卻水)。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸9繼續(xù)旋轉(zhuǎn)、帶動磁體4離開工質(zhì)區(qū)，工質(zhì)3退磁時，降溫、吸收周圍蓄冷液流體6的熱量，使蓄冷流體降溫、密度增加，導(dǎo)致流體6在導(dǎo)流管5內(nèi)向下運動、直至冷端換熱器8處。
隨著過程的進(jìn)行，上部溫度逐漸升高，下部溫度逐漸降低，上、下部之間的溫跨可以達(dá)到磁熱效應(yīng)絕熱溫變的六倍以上。當(dāng)下部達(dá)到所要求的低溫時，可啟動循環(huán)泵13，使冷端換熱器8內(nèi)的流體循環(huán)，接受冷端的冷負(fù)荷Qc。
為了使蓄冷液流體能更好地循環(huán)，導(dǎo)流管2、5與工質(zhì)盒7之間的配合尺寸很關(guān)鍵。導(dǎo)流管的長度要等于工質(zhì)盒內(nèi)空間的長度，而寬度方向要比工質(zhì)盒內(nèi)空間小一些，(工質(zhì)組的長、寬均比工質(zhì)盒內(nèi)空間小一些)，這樣才能保證熱流體均在上導(dǎo)流管2內(nèi)上升，而冷流體在下導(dǎo)流管5內(nèi)向下，同時導(dǎo)流管外部的流體由側(cè)面向下或向上，補(bǔ)充至工質(zhì)區(qū)。
冷熱端換熱器8可用紫銅管做成。循環(huán)泵采用具有小流量、高揚程的螺桿泵或齒輪泵均可。
本發(fā)明所用磁體是釹-鐵-硼永久磁鐵見圖3。磁體系統(tǒng)由磁體4和磁軛12兩部分構(gòu)成。磁軛12材料是軟鐵DT4，磁體材料是釹-鐵-硼，磁體4的尺寸為70×70×30，磁體4與磁軛12之間靠磁力將兩者吸在一起，不需要其它固定措施。磁軛12用固定螺釘10與支臂20固定在一起，而支臂20借助螺釘11與套筒21固定，套筒21用螺釘22固定在軸9上。軸9通過聯(lián)軸節(jié)23與驅(qū)動調(diào)速機(jī)構(gòu)15相連。
驅(qū)動調(diào)速機(jī)構(gòu)及驅(qū)動軸都放在機(jī)座24上。驅(qū)動調(diào)速機(jī)構(gòu)用螺釘25與機(jī)座24固定。與軸9相連的兩滾動軸承26放在機(jī)座上的軸承座27內(nèi)。
驅(qū)動調(diào)速機(jī)構(gòu)15(含電機(jī))為無級變速減速機(jī)，轉(zhuǎn)速可以在8～40轉(zhuǎn)/分之間任意調(diào)節(jié)。也就是說，本發(fā)明的功率調(diào)節(jié)是非常方便的。
本發(fā)明采用的工質(zhì)是純度99.5％的釓片。詳細(xì)結(jié)構(gòu)參見圖4。數(shù)個釓片組成工質(zhì)組3。釓片厚度為1mm，釓片間距也是1mm。具體有兩種結(jié)構(gòu)方式，A型和B型。A型結(jié)構(gòu)是用整塊釓切割出來的。B型結(jié)構(gòu)是將數(shù)片釓片固定在兩條環(huán)氧玻璃鋼條上，組成釓片組。具體的做法是在環(huán)氧玻璃鋼條上，刻有1mm寬，間距1mm的小槽，將釓片端部中間涂上環(huán)氧樹脂，插入槽中，待環(huán)氧樹脂固化后，即成為所需的釓片組。環(huán)氧樹脂膠結(jié)工藝及固化劑有很多種，這里用聚酰胺作固化劑。固化劑與環(huán)氧樹脂的比例為1∶1，或固化劑的比例稍少些。室溫固化約24小時即可應(yīng)用。工質(zhì)釓片組做成后，在工質(zhì)組兩端面的中心，要各打一個中心孔，中心孔最大直徑Φ6，錐角為60°。打中心孔的目的是要用螺釘14(圖2)把工質(zhì)組固定在工質(zhì)盒7上。螺釘14與工質(zhì)盒7之間，用液體密封膠密封。密封膠型號GF-12。也可用類似的密封膠，只要能密封液體就行。
本發(fā)明所用的工質(zhì)盒是壓制成型的薄壁塑料盒，其壁厚為0.5mm。但在盒的中部右側(cè)有一小法蘭16，其厚為5mm，如圖5。小法蘭中心有M6的螺孔17，以便用螺釘14(圖2)將工質(zhì)組3與工質(zhì)盒7固定在一起。小法蘭四個角有四個Φ6的小孔18，通過孔18用螺釘將工質(zhì)盒與機(jī)架24上的連接件28固定在一起。工質(zhì)盒7底部有冷端換熱器8，其換熱器穿過盒壁處，可用環(huán)氧樹脂密封。底部測溫用銅-康銅熱電偶19穿過盒壁處同樣用環(huán)氧樹脂密封。工質(zhì)盒7上部有熱端換熱器1與銅-康銅熱電偶(細(xì)節(jié)同前)，但上部不需要密封，用上蓋蓋上即可。
為進(jìn)一步提高制冷效率，突出裝置特點，本發(fā)明中采用磁場強(qiáng)化換熱，其強(qiáng)化所用的磁場就是利用裝置本身用來使工質(zhì)產(chǎn)生磁熱效應(yīng)的主磁場，而不需要另加磁場。只要在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，巧妙地把主磁場用起來就可。具體設(shè)計是先參考圖4的工質(zhì)結(jié)構(gòu)圖，在工質(zhì)的下平面固定一塊不銹鋼絲網(wǎng)29，在原來片狀工質(zhì)組中加入粒狀工質(zhì)30，裝入量為片間空隙體積的1/3，然后在片狀工質(zhì)組上端面再固定一塊不銹鋼絲網(wǎng)31，具體如圖6所示。圖6所示的工質(zhì)組與磁體系統(tǒng)一起就構(gòu)成了磁場強(qiáng)化自然對流換熱組件。該組件的實施有幾大優(yōu)點①粒狀工質(zhì)可以隨磁體的移動而移動，與固定不動的片狀工質(zhì)間有慢速的相對運動，從而沖刷、破壞片狀工質(zhì)表面的層流底層，使熱阻最大的熱邊界層受到破壞，增加換熱系數(shù)；②加入粒狀工質(zhì)，也使整個工質(zhì)量加大，對增加制冷功率和降低制冷溫度都有利；③當(dāng)粒狀工質(zhì)隨著磁體運動時，對換熱流體進(jìn)行攪動使之產(chǎn)生渦流，并帶動流體同時運動，因而在原來純自然對流換熱過程中，加入一項強(qiáng)制對流分量。這一特點更突出了強(qiáng)化措施的優(yōu)點。一般的強(qiáng)化傳熱措施(如擴(kuò)展表面、粗糙表面、管內(nèi)插入物等)，往往在傳熱強(qiáng)化的同時，要引起流動阻力的增加；而本發(fā)明的強(qiáng)化措施實施時，在傳熱強(qiáng)化的同時流動性更好了。具體實施方法參考圖1和圖6。
在系統(tǒng)未啟動之前，工質(zhì)組中粒狀工質(zhì)處在工質(zhì)組下部，如圖6a所示。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，磁體轉(zhuǎn)動至工質(zhì)組處，粒狀工質(zhì)隨著磁體的運動而向上運動，同時帶動流體向上(在該過程中工質(zhì)已被磁化而發(fā)熱，并將熱量傳給流體)，此時流體向上的力由兩部分組成，即自然流動和強(qiáng)制流動。當(dāng)磁體運動至工質(zhì)頂部時，由于上部絲網(wǎng)31的阻擋，粒狀工質(zhì)停在工質(zhì)組的上部，如圖6b所示。磁體繼續(xù)運動到完全脫離工質(zhì)區(qū)時，粒狀工質(zhì)在重力作用下自動下落到底部，恢復(fù)圖6a所示的情形。在粒狀工質(zhì)下落之前，部分工質(zhì)已處于退磁狀態(tài)，開始降溫吸收熱量；當(dāng)粒狀工質(zhì)下落時，全部工質(zhì)都處于退磁狀態(tài)，其溫度降低吸收流體熱量。溫度降低的流體的密度增加，自然向下流動，并在下落的粒狀工質(zhì)帶動下，加速向下運動。
從上述過程可看出，當(dāng)兩種工質(zhì)相對運動時，既可沖刷換熱表面，破壞層流底層及熱邊界層，又可磨蝕工質(zhì)表面的氧化層，同時粒狀工質(zhì)的運動能對流體進(jìn)行攪動，產(chǎn)生渦流，這些因素使原來的自然對流換熱得到大大強(qiáng)化。另外，粒狀工質(zhì)隨磁體運動時，在自然對流的基礎(chǔ)上附加了強(qiáng)迫流動分量，加強(qiáng)了流體的流動。總的說來，本發(fā)明的強(qiáng)化措施對換熱與流體的流動起到了雙雙強(qiáng)化的效果。
在本發(fā)明所設(shè)計的強(qiáng)化措施中，工質(zhì)上、下端面處采用了絲網(wǎng)29、31，在此需做進(jìn)一步說明。工質(zhì)所在的區(qū)域是自然對流換熱區(qū)，磁場強(qiáng)化主要是在這個區(qū)域強(qiáng)化換熱，并把受熱(冷)流體迅速送出工質(zhì)區(qū)；而在工質(zhì)區(qū)以外，是純粹的流體自然流動區(qū)。在流體自然流動區(qū)并不希望流體受更大的攪動，因為大的攪動會引起冷熱流體混合，無法在流體上、下端保持大的溫跨(Brown[23]的裝置存在的主要問題之一就是流體攪動使裝置的溫跨和功率受到限制)，要解決該問題，就得借助于絲網(wǎng)。因此使用絲網(wǎng)主要有兩種作用一是阻擋粒狀工質(zhì)，使其限制在片狀工質(zhì)之內(nèi)(如果據(jù)此來選擇絲網(wǎng)，只要絲網(wǎng)孔隙小于粒狀工質(zhì)的直徑即可)。二是減少工質(zhì)區(qū)流體的攪動對上、下自然流動區(qū)的影響，也就是說絲網(wǎng)要對流體有一定的阻力，網(wǎng)孔不能太大。實驗證明，在本實施例的具體條件下，選用100目的絲網(wǎng)(絲網(wǎng)孔隙中心距為0.25mm)是合適的。
上述對發(fā)明的介紹，只是作為例子，介紹了一種結(jié)構(gòu)或材料。在具體實施時，并不限于上述介紹的結(jié)構(gòu)和材料。
首先，如前述所用的磁體系統(tǒng)為“C”型永磁體系統(tǒng)，磁軛材料用DT4，磁塊材料為釹-鐵-硼。在實施時，磁軛材料可選用鐵鈷釩(FeCoV)等其它導(dǎo)磁材料；磁塊材料可選用釤鈷、鐵氧體等其它永磁材料。另外，除了采用永磁系統(tǒng)外，也可采用脈沖式的電磁鐵或超導(dǎo)磁體來提供磁場，這時候磁工質(zhì)與磁體系統(tǒng)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)給電磁鐵或超導(dǎo)磁體施加一脈沖電流時，就會產(chǎn)生磁場對工質(zhì)進(jìn)行磁化，而脈沖電流消失后，工質(zhì)就會退磁，這樣反復(fù)磁化、退磁，也可利用工質(zhì)的磁熱效應(yīng)制冷。
其次，除前述所介紹的磁工質(zhì)是釓?fù)猓磺衅渌m用于室溫范圍的磁工質(zhì)也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如GdSiGe系三元合金、GdSiGeSn四元合金、LaFeSi系合金、MnFePAs合金等。工質(zhì)片的尺寸及片間距不是固定不變的，只要能滿足工質(zhì)與流體之間傳熱的需要，再根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)情況選定工質(zhì)片的尺寸及片間距。另外，工質(zhì)組的結(jié)構(gòu)形式也不只是上述的片狀工質(zhì)組，采用顆粒狀的工質(zhì)填裝在工質(zhì)盒中也是可行的。這都包含在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
最后，在工質(zhì)片及工質(zhì)盒的膠結(jié)及固化工藝中，除采用環(huán)氧樹脂和聚酰胺固化劑外，其它一切膠結(jié)工藝及膠結(jié)固化材料包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及自然對流式和磁場強(qiáng)化自然對流式制冷裝置，裝置包含磁工質(zhì)、工質(zhì)盒、上下導(dǎo)流管、磁體系統(tǒng)及磁場強(qiáng)化傳熱措施在內(nèi)的整個制冷系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁制冷裝置，其特征在于當(dāng)磁體系統(tǒng)轉(zhuǎn)動至工質(zhì)區(qū)，工質(zhì)被磁化發(fā)熱時，工質(zhì)與流體自然對流換熱。熱流體在上導(dǎo)流管內(nèi)向上運動，上導(dǎo)流管外流體向下運動，實現(xiàn)換熱與循環(huán)的過程。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁制冷裝置，其特征在于當(dāng)磁體系統(tǒng)繼續(xù)向上轉(zhuǎn)動，離開工質(zhì)區(qū)，工質(zhì)退磁時，溫度降低，吸收流體熱量，與流體自然對流換熱。冷流體在下導(dǎo)流管內(nèi)向下運動，導(dǎo)流管外流體向上運動，實現(xiàn)換熱與循環(huán)的過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的磁制冷裝置，其特征在于所用的工質(zhì)組采用A型結(jié)構(gòu)，工質(zhì)片的厚度0.1mm≤δ≤2mm，片間距0.5mm≤t≤2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的磁制冷裝置，其特征在于所用的工質(zhì)組采用B型結(jié)構(gòu)，工質(zhì)片的厚度0.1mm≤δ≤2mm，片間距0.5mm≤t≤2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5所述的磁制冷裝置，其特征在于采用了實現(xiàn)自然對流流體循環(huán)不可缺少的導(dǎo)流管。導(dǎo)流管的形狀為平截四角錐體。底面長度等于工質(zhì)盒內(nèi)腔長度，寬度要比工質(zhì)盒內(nèi)腔寬度小一些，以保證工質(zhì)磁化時，熱流體均在上導(dǎo)流管內(nèi)向上運動；工質(zhì)退磁時，冷流體均在下導(dǎo)流管內(nèi)向下運動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的磁制冷裝置，其特征在于由粒狀工質(zhì)、片狀工質(zhì)組成的工質(zhì)組與磁體系統(tǒng)共同構(gòu)成“磁場強(qiáng)化自然對流換熱”的原理及組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、7所述的磁制冷裝置，片狀工質(zhì)與粒狀工質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)和形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、7、8所述的磁制冷裝置，其特征在于粒狀工質(zhì)為球形(也可為其它形狀)，球形顆粒的直徑在d在0.3t到0.8t之間(其中t為片間間隙)。
全文摘要
本發(fā)明描述一臺自然對流換熱式室溫磁制冷裝置。裝置采用釓片組作工質(zhì)，用釹－鐵－硼永久磁體提供磁化場。片狀工質(zhì)組放在蓄冷液中固定不動，磁體旋轉(zhuǎn)，使工質(zhì)釓反復(fù)磁化、退磁，利用工質(zhì)的磁熱效應(yīng)制冷。裝置的最大特點是采用自然對流換熱，工質(zhì)與殼體無相對運動、無機(jī)械摩擦，有助于提高制冷效率。另外，借助于磁場來強(qiáng)化自然對流換熱，使裝置優(yōu)點更加突出。
文檔編號F25B21/00GK1766463SQ20041004092
公開日2006年5月3日 申請日期2004年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
發(fā)明者陳云貴, 唐永柏, 涂銘旌, 王保木, 薛勤秀 申請人:四川大學(xué)