專利名稱：一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁制冷技術(shù)，具體地說是一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，制冷技術(shù)已廣泛應用工 業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防及人們?nèi)粘Ｉ畹阮I(lǐng)域，人們的生產(chǎn)和生活已與制冷技術(shù)息息相 關(guān)。而現(xiàn)在的制冷大多采用蒸汽壓縮制冷技術(shù)，存在制冷效率低和氟利昂制冷劑 易破壞大氣臭氧層等缺點。
磁制冷是利用磁熱效應制取冷量的，磁熱效應是指磁制冷材料在等溫磁化時 向外界放出熱量，而在絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量而制取冷量。磁制 冷技術(shù)是采用磁制冷材料的勵磁和去磁過程來獲得冷量的，而傳統(tǒng)的蒸汽壓縮制 冷技術(shù)是采用制冷劑的壓縮和膨脹過程來獲得冷量的。磁制冷材料采用的是固態(tài) 磁性材料，排除了因使用氟利昂、氨及碳氫化合物等制冷劑所帶來的破壞臭氧層、 有毒、易泄漏、易燃、易爆等有損環(huán)境的缺陷。磁制冷的效率可達到逆卡諾循環(huán) 的30%—60%，而氣體壓縮制冷一般僅為5%—10% ，磁制冷的效率一般要比蒸氣壓 縮式制冷高20%—30%，因而具有高效節(jié)能的特點。由于磁制冷材料是固體，其熵 密度要遠高于制冷劑氣體的熵密度，因而磁制冷系統(tǒng)易于做到小型化。由于磁制 冷無需壓縮機，運動部件少且轉(zhuǎn)速緩慢，可大幅降低系統(tǒng)振動與噪聲，因而系統(tǒng) 穩(wěn)定可靠、使用壽命長。
磁制冷是一種新型綠色環(huán)保制冷技術(shù)，國內(nèi)外都加大對其研發(fā)的投入，目前 室溫磁制冷技術(shù)仍處于實驗研究階段，還有一些實際問題需要解決，但可以預見 室溫磁制冷技術(shù)將具有廣闊的應用前景。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有制冷技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種室溫磁制冷循環(huán) 系統(tǒng)。該系統(tǒng)高效節(jié)能、對環(huán)境無破壞；它無需壓縮機、系統(tǒng)運動部件少且轉(zhuǎn)速 緩慢，可大幅降低系統(tǒng)振動與噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、使用壽命長。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于它包括第一磁體、第二磁體、第一磁制 冷材料填料床、第二磁制冷材料填料床、冷卻介質(zhì)循環(huán)泵、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵、冷 量換熱器、散熱冷卻器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、 第五電磁閥、第六電磁閥、第七電磁閥、第八電磁閥和連接管道第一磁體和第二磁體均固定設(shè)置；第一磁制冷材料填料床與傳動機構(gòu)連接并 在第一磁體構(gòu)成的空間內(nèi)作往復運動；第二磁制冷材料填料床與傳動機構(gòu)連接并 在第二磁體構(gòu)成的空間內(nèi)作往復運動；第一磁制冷材料填料床通過連接管道并聯(lián) 后， 一端分別與第一電磁閥、第二電磁閥連接，另一端分別與第五電磁閥、第八 電磁閥連接；
冷卻介質(zhì)循環(huán)泵的一端通過散熱冷卻器分別與第七電磁閥、第八電磁閥連 接，另一端分別與第三電磁閥、第四電磁閥連接；
冷媒介質(zhì)循環(huán)泵的一端通過冷量換熱器分別與第一電磁閥、第二電磁閥連 接，另一端分別與第五電磁閥、第六電磁閥連接；
第二磁制冷材料填料床通過連接管道并聯(lián)后， 一端分別與第一電磁閥、第四 電磁閾連接，另一端分別與第六電磁閥、第七電磁閥連接。
本發(fā)明中，所述的第一磁體和第二磁體均采用永磁體、鐵氧體或電磁體。
所述的磁制冷材料采用金屬軋或其它復合磁制冷材料。
所述的第一磁制冷材料填料床和第二磁制冷材料填料床采用圓柱形或矩形 結(jié)構(gòu)。第一磁制冷材料填料床和第二磁制冷材料填料床采用保溫隔熱結(jié)構(gòu)。第一 磁制冷材料填料床和第二磁制冷材料填料床的機械驅(qū)動機構(gòu)采用電機或步進電 機驅(qū)動。
所述的冷卻介質(zhì)采用水或其它無腐蝕的流體介質(zhì)。 所述的冷媒介質(zhì)采用水或其它無腐蝕的流體介質(zhì)。 所述的冷量換熱器采用風冷翅片管式、水冷殼管式、套管式或板式。 所述的散熱冷卻器采用風冷翅片管式、水冷殼管式、套管式或板式。 本發(fā)明在室溫磁制冷循環(huán)系統(tǒng)中，磁制冷材料被封裝在填料床內(nèi)，根據(jù)所需 制冷量的大小，磁制冷材料填料床并聯(lián)連接后組成一組。每個磁制冷材料填料床 可以由若干單元組成，同樣與每個磁制冷材料填料床相適配的每個磁體也由若干
單元組成。為了解決室溫磁制冷循環(huán)系統(tǒng)連續(xù)供冷問題，采用兩組磁制冷材料填 料床交替工作，當一組磁制冷材料進入磁場進行勵磁過程時，另一組磁制冷材料 則離開磁場進行去磁過程。磁制冷材料填料床具有多孔結(jié)構(gòu)，傳熱流體能夠通過 并能與磁制冷材料進行熱交換。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明其顯著優(yōu)點是-(1)該系統(tǒng)的制冷效率一般要比蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)高20%_30%，因而具 有高效節(jié)能的優(yōu)點。
5(2) 該系統(tǒng)制冷工質(zhì)采用固態(tài)磁性材料，具有安全、無毒、對大氣環(huán)境無破 壞的優(yōu)點。
(3) 由于該系統(tǒng)的磁制冷材料是固體，其熵密度遠高于制冷劑氣體的熵密度， 因而系統(tǒng)易于小型化，且系統(tǒng)無需承受制冷工質(zhì)的壓力。
(4)由于該系統(tǒng)無需壓縮機，運動部件少且轉(zhuǎn)速緩慢，可大幅降低系統(tǒng)的 振動與噪聲，因而該系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、使用壽命長的特點。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標記說明如下
11-第一磁體
21-第一磁制冷材料填料床 3-冷卻介質(zhì)循環(huán)泵 5-冷量換熱器 71-第一電磁閥 73-第三電磁閥 75-第五電磁閥 77-第七電磁閥 8-連接管道
具體實施例方式
圖l為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖中省略了電子控制部分。
磁體均固定不動，磁制冷材料填料床由機械傳動機構(gòu)驅(qū)動在磁體的空間內(nèi)作 往復運動。第一磁制冷材料填料床21通過連接管道8并聯(lián)后， 一端分別與第二 電磁閥72、第三電磁閥73連接，另一端分別與第五電磁閥71、第八電磁閥78 連接。冷卻介質(zhì)循環(huán)泵3的一端與散熱冷卻器6連接、另一端分別與第三電磁閥 73、第四電磁閥74連接。冷媒介質(zhì)循環(huán)泵4的一端與冷量換熱器5連接、另一 端分別與第五電磁閥75、第六電磁閥76連接。冷量換熱器5的一端與冷媒介質(zhì) 循環(huán)泵4連接、另一端分別與第一電磁閥71、第二電磁閥72連接。散熱冷卻器 6的一端與冷卻介質(zhì)循環(huán)泵3連接、另一端分別與第七電磁閥77、第八電磁閥 78連接；第二磁制冷材料填料床22通過連接管道8并聯(lián)后， 一端分別與第一電 磁閥71、第四電磁閥74連接，另一端分別與第六電磁閥76、第七電磁閥77連
12-第二磁體
22-第二磁制冷材料填料床
4-冷媒介質(zhì)循環(huán)泵
6-散熱冷卻器
72-第二電磁閥
74-第四電磁閥
76-第六電磁閥
78-第八電磁閥
6本發(fā)明的工作原理敘述如下
本發(fā)明所述的室溫磁制冷循環(huán)系統(tǒng)由兩組磁體和磁制冷材料填料床組成，而 且每組根據(jù)所需要的冷量大小由若干個磁體和磁制冷材料填料床并聯(lián)而成。當一 組磁制冷材料進入磁場進行勵磁過程時，另一組磁制冷材料則離開磁場進行去磁 過程。當一組磁制冷材料處在散熱冷卻過程時，另一組磁制冷材料則處在吸熱制 冷過程。兩組交替進行工作，使得冷量換熱器5處在連續(xù)制冷降溫過程、散熱冷 卻器6處在不斷散熱過程，冷卻介質(zhì)循環(huán)泵3和冷媒介質(zhì)循環(huán)泵4也處在連續(xù)工 作中，只有電磁閥71、 72、 73、 74、 75、 76、 77、 78根據(jù)需要由控制系統(tǒng)自動 控制其開啟和關(guān)閉。
本發(fā)明所述的室溫磁制冷循環(huán)系統(tǒng)由以下四個工作過程組成
(1) 磁制冷材料勵磁過程磁制冷材料填料床由機械傳動機構(gòu)驅(qū)動進入磁 場，此時電磁閥71、 72、 73、 74、 75、 76、 77、 78關(guān)閉，如圖中的第一磁制冷 材料填料床21則處在磁場的勵磁過程。
(2) 磁制冷材料放熱過程當?shù)谝淮胖评洳牧咸盍洗?1進入磁場后，電磁 閥73、 78開啟，電磁閥74、 75關(guān)閉，冷卻介質(zhì)由循環(huán)泵3驅(qū)動經(jīng)電磁閥73進 入磁制冷材料填料床內(nèi)、吸收磁制冷材料的熱量，使磁制冷材料的溫度降低，而 冷卻介質(zhì)因吸熱升溫后經(jīng)電磁閥78流入散熱冷卻器6，并將冷卻介質(zhì)熱量散入 周圍環(huán)境中。
(3) 磁制冷材料去磁過程磁制冷材料填料床由機械傳動機構(gòu)驅(qū)動退出磁 場，此時電磁閥71、 72、 73、 74、 75、 76、 77、 78關(guān)閉，如圖中的第二磁制冷 材料填料床22則處在磁場的去磁過程。
(4) 磁制冷材料吸熱過程當?shù)诙胖评洳牧咸盍洗?2退出磁場后，電磁 閥71、 76開啟，電磁閥72、 77關(guān)閉，冷媒介質(zhì)由循環(huán)泵4驅(qū)動經(jīng)電磁閥76進 入磁制冷材料填料床內(nèi)、磁制冷材料吸收冷媒介質(zhì)的熱量，使冷媒介質(zhì)的溫度降 低，降溫后的冷媒介質(zhì)經(jīng)電磁閥71流入冷量換熱器5，并將冷量傳入被冷卻空 間。
本發(fā)明高效節(jié)能、對環(huán)境無破壞；它無需壓縮機、系統(tǒng)運動部件少且轉(zhuǎn)速緩 慢，可大幅降低系統(tǒng)振動與噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、使用壽命長。
權(quán)利要求
1、一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于它包括第一磁體(11)、第二磁體(12)、第一磁制冷材料填料床(21)、第二磁制冷材料填料床(22)、冷卻介質(zhì)循環(huán)泵(3)、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵(4)、冷量換熱器(5)、散熱冷卻器(6)、第一電磁閥(71)、第二電磁閥(72)、第三電磁閥(73)、第四電磁閥(74)、第五電磁閥(75)、第六電磁閥(76)、第七電磁閥(77)、第八電磁閥(78)和連接管道(8)；第一磁體(11)和第二磁體(12)均固定設(shè)置；第一磁制冷材料填料床(21)與傳動機構(gòu)連接并在第一磁體(11)構(gòu)成的空間內(nèi)作往復運動；第二磁制冷材料填料床(22)與傳動機構(gòu)連接并在第二磁體(12)構(gòu)成的空間內(nèi)作往復運動；第一磁制冷材料填料床(21)通過連接管道(8)并聯(lián)后，一端分別與第一電磁閥(71)、第二電磁閥(72)連接，另一端分別與第五電磁閥(75)、第八電磁閥(78)連接；冷卻介質(zhì)循環(huán)泵(3)的一端通過散熱冷卻器(6)分別與第七電磁閥(77)、第八電磁閥(78)連接，另一端分別與第三電磁閥(73)、第四電磁閥(74)連接；冷媒介質(zhì)循環(huán)泵(4)的一端通過冷量換熱器(5)分別與第一電磁閥(71)、第二電磁閥(72)連接，另一端分別與第五電磁閥(75)、第六電磁閥(76)連接；第二磁制冷材料填料床(22)通過連接管道(8)并聯(lián)后，一端分別與第一電磁閥(71)、第四電磁閥(74)連接，另一端分別與第六電磁閥(76)、第七電磁閥(77)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述第一磁體(11)和第二磁體(12)采用永磁體或鐵氧體或電磁體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述第一磁制冷材料填料床(21)和第二磁制冷材料填料床(22)采用圓柱形或矩形結(jié)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述第一磁制冷材料填料床(21)和第二磁制冷材料填料床(22)采用保溫隔熱結(jié)構(gòu)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述第一磁制冷材料填料床(21)和第二磁制冷材料填料床(22)中的磁制冷材料采用金屬軋或復合磁制冷材料。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述第一磁制冷材料填料床(21)和第二磁制冷材料填料床(22)的機械驅(qū)動機構(gòu)采用電機或步進電機驅(qū)動。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻介質(zhì)采用水或無腐蝕性的流體。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述冷媒介質(zhì)采用水或無腐蝕性的流體。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述冷量換熱器(5)采用風冷翅片管式、水冷殼管式、套管式或板式。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述散熱冷卻器(6)采用風冷翅片管式、水冷殼管式、套管式或板式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁制冷循環(huán)系統(tǒng)，包括磁體、磁制冷材料填料床、冷卻介質(zhì)循環(huán)泵、冷媒介質(zhì)循環(huán)泵、冷量換熱器、散熱冷卻器、電磁閥和連接管道；磁體固定設(shè)置；磁制冷材料填料床與傳動機構(gòu)連接并在磁體構(gòu)成的空間內(nèi)作往復運動；磁制冷材料填料床通過連接管道并聯(lián)后與電磁閥連接；冷卻介質(zhì)循環(huán)泵通過散熱冷卻器分別與電磁閥連接；冷媒介質(zhì)循環(huán)泵通過冷量換熱器分別與電磁閥連接。本發(fā)明系統(tǒng)高效節(jié)能、對環(huán)境無破壞；它無需壓縮機、系統(tǒng)運動部件少且轉(zhuǎn)速緩慢，可大幅降低系統(tǒng)振動與噪聲，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、使用壽命長。
文檔編號F25B21/00GK101458008SQ20091002865
公開日2009年6月17日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者旭 劉, 張成亮, 方貴銀, 王敦輝, 都有為 申請人:南京大學