CN107300267B - 风冷式磁制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种风冷式磁制冷设备，包括保温箱体和磁制冷组件，所述保温箱体中设置有风道，所述风道中设置有第一风机，所述磁制冷组件包括磁场系统，所述磁制冷组件还包括热管式磁制冷床，所述热管式磁制冷床包括热管和磁工质，所述热管包括管体和设置在所述管体中的吸液芯，所述热管包括依次设置的冷凝管段、磁效应管段和蒸发管段，所述磁效应管段设置有所述磁工质；所述磁效应管段与所述冷凝管段和所述蒸发管段之间分别设置有可开关的阀门组件；所述冷凝管段设置在所述风道中并位于所述第一风机的出风侧，所述蒸发管段位于所述保温箱体的外部。实现提高磁制冷设备的传热效率以提高制冷效率。

Description

风冷式磁制冷设备
技术领域
本发明涉及制冷装置，尤其涉及一种风冷式磁制冷设备。
背景技术
目前，制冷设备（例如冰箱、冷柜、酒柜）是人们日常生活中常用的电器，制冷设备中通常具有制冷系统，一般情况下制冷系统由压缩机、冷凝器和蒸发器构成，能够实现较低温的制冷。然而，随着磁制冷技术的发展，采用磁制冷模块进行制冷的制冷设备也被广泛使用。现有技术中的磁制冷模块通常包括热端散热器、冷端散热器、热交换液驱动泵和磁制冷组件，而磁制冷组件包括磁体和磁制冷床，磁制冷床中填充中磁工质，通过磁体对磁制冷床进行励磁和消磁，以实现磁制冷床中的磁工质制冷和制热。其中，在实际使用过程中，磁制冷床产生的热量或冷量一般通过热交换液带出，例如：中国专利号201510932943.2公开了一种分离式热管室温磁制冷装置，具体为：溶液循环泵将磁制冷机中的热交换液输送至蓄冷器或蓄热器，然后，在通过热管将热量或冷量传递至外部。但是，在采用磁制冷技术进行制冷的过程中，均需要通过热交换液来进行热量传递，因此，需要额外配置溶液循环泵，这导致制冷系统管路结构复杂，并且，采用热交换液传递热量，将使得传热效率较低。如何设计一种传热效率高以提高制冷效率的磁制冷技术是本发明所要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种风冷式磁制冷设备，实现提高磁制冷设备的传热效率以提高制冷效率。
本发明提供的技术方案是，一种风冷式磁制冷设备，包括保温箱体和磁制冷组件，所述保温箱体中设置有风道，所述风道中设置有第一风机，所述磁制冷组件包括磁场系统，所述磁制冷组件还包括热管式磁制冷床，所述热管式磁制冷床包括热管和磁工质，所述热管包括管体和设置在所述管体中的吸液芯，所述热管包括依次设置的冷凝管段、磁效应管段和蒸发管段，所述磁效应管段设置有所述磁工质；所述磁效应管段与所述冷凝管段和所述蒸发管段之间分别设置有可开关的阀门组件；所述冷凝管段设置在所述风道中并位于所述第一风机的出风侧，所述蒸发管段位于所述保温箱体的外部。
进一步的，所述冷凝管段上设置有第一散热翅片，所述第一散热翅片的表面与所述第一风机的出风方向平行。
进一步的，所述磁工质与所述吸液芯为分体式结构，所述磁工质贴靠在所述吸液芯上。
进一步的，所述磁工质与所述吸液芯为一整体式结构。
进一步的，所述磁工质为片状结构，所述吸液芯包括多层吸液片，相邻两层所述吸液片之间设置有片状的所述磁工质。
进一步的，所述磁工质为颗粒状，所述磁工质嵌入在所述吸液芯中。
进一步的，所述磁工质为带状结构，所述磁工质贴在所述吸液芯上形成复合带，所述复合带卷绕设置在所述热管中。
进一步的，所述阀门组件包括插片、U型导轨槽架和用于驱动所述插片往复移动的驱动机构，所述插片滑动设置在所述U型导轨槽架中并与所述U型导轨槽架动密封连接；所述管体上位于所述磁效应管段两侧的部位分别开设有插口，所述U型导轨槽架密封插在对应的所述插口中。
进一步的，所述阀门组件包括可在所述管体中转动的阀片和设置在所述管体外部用于驱动所述阀片转动的驱动机构。
进一步的，所述蒸发管段上设置有第二散热翅片，所述保温箱体上设置有用于对所述蒸发管段吹风散热的第二风机。
本发明提供的上述技术方案，通过将磁工质设置集成设置在热管上，在热管中的磁工质在磁场中进行励磁和消磁处理，以实现热管中的磁工质制冷和制热，磁工质产生的冷量和热量能够快速的通过对应的冷凝管段和磁效应管段直接传递释放，从而无需采用热交换液进行热量的传递，实现提高磁制冷设备的传热效率以提高制冷效率；而由于无需配置溶液循环泵，可以有效的简化了制冷系统的管路结构，提高使用可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明热管组件的结构原理图一；
图2为本发明热管组件的结构原理图二；
图3为本发明热管组件的剖视图；
图4为本发明热管组件磁工质与吸液芯的局部结构示意图；
图5为热管的局部结构示意图一；
图6为阀门组件的结构原理图；
图7为热管的局部结构示意图二；
图8为本发明磁制冷设备的结构原理图一；
图9为本发明磁制冷设备的结构原理图二。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图4所示，本实施例具有磁制冷功能的热管组件，包括热管1，所述热管1包括管体101和设置在所述管体101中的吸液芯102，所述热管1包括依次设置的冷凝管段11、磁效应管段12和蒸发管段13，所述磁效应管段12设置有磁工质103；所述磁效应管段12与所述冷凝管段11和所述蒸发管段13之间分别设置有可开关的阀门组件2。
具体而言，通过在热管1中设置磁工质103，具有磁工质103的部分为磁效应管段12，在实际使用时，对应的将磁场系统3布置在磁效应管段12处，通过磁场系统3对磁效应管段12中的磁工质103进行励磁和消磁处理，在此过程中，磁工质103将对应的释放热量和冷量，而磁工质103进行励磁和消磁过程中，相对应的，磁效应管段12两端部的阀门组件2对应开启，实现冷凝管段11释放冷量，而蒸发管段13释放热量，具体过程如下：如图1所示，磁场系统3对磁工质103进行励磁作用下，磁工质103将释放热量，磁效应管段12与冷凝管段11之间的阀门组件2关闭，而磁效应管段12与蒸发管段13之间的阀门组件2打开，磁效应管段12与蒸发管段13连通，蒸发管段13中的介质能够进入到磁效应管段12中被加热，从而通过蒸发管段13释放热量，此时，由于磁效应管段12与冷凝管段11之间隔断，则冷凝管段11中的介质不受影响；如图2所示，磁场系统3对磁工质103进行消磁作用下，磁工质103将释放冷量，磁效应管段12与冷凝管段11之间的阀门组件2打开，而磁效应管段12与蒸发管段13之间的阀门组件2关闭，磁效应管段12与冷凝管段11连通，冷凝管段11中的介质能够进入到磁效应管段12中被制冷，从而通过冷凝管段11释放冷量，此时，由于磁效应管段12与蒸发管段13之间隔断，则蒸发管段13中的介质不受影响。由上可知，由于磁工质103在磁效应管段12直接加热或制冷热管1中的介质，可以实现磁工质103的冷量和热量直接有热管1进行传递而无需借助额外的热交换液，大大提高了传热的效率。优选的，为了确保磁工质103始终位于磁效应管段12中的吸液芯102中而不向外扩散，吸液芯102位于磁效应管段12中的部位的分别两端部设置有过滤网104，磁工质103位于两个所述过滤网104之间，过滤网104能够避免磁工质103在使用过程中受热管1内介质流动影响而向外扩散，提高使用可靠性。
进一步的，磁工质103设置在热管1上的方式有多种，例如：磁工质103可以设置在管体101的外部，优选的，磁工质103设置在所述磁效应管段12的内部，具体的，磁工质103与所述吸液芯102为分体式结构，所述磁工质103贴靠在所述吸液芯102上，吸液芯102和磁工质103可以为套筒结构，两者套在一起；或者，所述磁工质103与所述吸液芯102为一整体式结构，如：所述磁工质103为片状结构，所述吸液芯102包括多层吸液片，相邻两层所述吸液片之间设置有片状的所述磁工质103，或者，所述磁工质103为颗粒状，所述磁工质103嵌入在所述吸液芯102的空隙中，或者，所述磁工质103和吸液芯102为带状结构，所述磁工质103贴在所述吸液芯102上形成复合带，所述复合带卷绕设置在所述热管1中。
更进一步的，为了便于控制磁效应管段12两端部的阀门组件2开关操作，如图5-图6所示，阀门组件2包括插片21、U型导轨槽架22和用于驱动所述插片往复移动的驱动机构23，所述插片21滑动设置在所述U型导轨槽架22中并与所述U型导轨槽架22动密封连接；所述管体101上位于所述磁效应管段12两侧的部位分别开设有插口（未图示），所述U型导轨槽架22密封插在对应的所述插口中；阀门组件2的开关由驱动机构23带动插片21在U型导轨槽架22中往复移动实现，而为了确保热管1的密闭性，U型导轨槽架22密封设置在管体101中，同时，插片21与U型导轨槽架22动密封连接，以确保使用可靠性；而驱动机构23可以为电机、气缸、或直线电机等方式。或者，如图7所示，所述阀门组件2包括可在所述管体101中转动的阀片21和设置在所述管体101外部用于驱动所述阀片21转动的驱动机构22，具体的，阀片21通过转轴采用动密封连接的方式可转动的连接在管体101中，驱动机构22可以为电机，电机驱动转轴转动，以带动阀片21转动实现阀门组件2开关的目的。
其中，针对上述热管可以采用如下方法进行加工成型。本发明提供的一种具有磁制冷功能的热管组件的加工方法，包括：
步骤一、在吸液芯上设置磁工质，以形成一整体结构的复合芯体。具体的，对应磁工质的不同结构形式，步骤一的具体组装方式不同，例如：当磁工质为片状结构，所述吸液芯包括多层吸液，所述步骤一具体为：在相邻两层所述吸液片之间设置片状的所述磁工质；或者，当磁工质为颗粒状，所述步骤一具体为：将颗粒状的所述磁工质嵌入在所述吸液芯的孔隙中；或者，当磁工质为带状结构，所述步骤一具体为：所述磁工质缠绕在所述吸液芯上；或者，当磁工质为带状结构，所述吸液芯呈丝网结构，所述步骤一具体为：所述磁工质贴在所述吸液芯上形成复合带，所述复合带卷绕形成柱状结构。优选的，在所述复合芯体中设置两个相对布置的过滤网，使得所述磁工质位于两个所述过滤网之间，通过过滤网可以阻挡磁工质向外扩散而进入到冷凝管段或蒸发管段，以提高使用可靠性。
步骤二、将所述复合芯体组装到所述管体中。具体的，复合芯体组装到管体中后，便采用常规的热管抽真空和封口方式进行处理。优选的，磁效应管段与所述冷凝管段和所述蒸发管段之间分别设置有阀门组件，所述阀门组件包括插片和U型导轨槽架，所述插片滑动设置在所述U型导轨槽架中并与所述U型导轨槽架动密封连接；所述步骤二具体为：在将所述复合芯体插入所述管体中后 ，在所述管体上位于所述磁效应管段的两侧位置分别开设有插口，将所述密封导轨架密封插在对应的所述插口中，然后，再对管体抽真空处理并封口。
本发明还提供一种磁制冷设备，如图8所示，磁制冷设备包括保温箱体100和磁制冷组件200，所述磁制冷组件200包括用于励磁和消磁的磁场系统，磁制冷组件还包括上述具有磁制冷功能的热管组件，所述具有磁制冷功能的热管组件中的磁效应管段位于所述磁场系统中，所述具有磁制冷功能的热管组件中的冷凝管段11用于向所述保温箱体100释放冷量。具体的，磁效应管段中的磁工质产生的冷量通过冷凝管段11传递到保温箱体100中进行制冷，而磁工质产生的热量通过蒸发管段13释放到保温箱体100的外部。其中，磁制冷设备可以为直冷式制冷或风冷式制冷，如图8所示的为直冷式磁制冷设备，保温箱体100中设置有导热内胆（未图示），所述冷凝管段11贴靠在所述导热内胆的上，所述蒸发管段13位于所述保温箱体100的外部。如图9所示的为风冷式磁制冷设备，所述保温箱体100中设置有风道（未图示），所述风道中设置有第一风机，所述冷凝管段设置在所述风道中并位于所述第一风机的出风侧，所述蒸发管段位于所述保温箱体的外部，其中，风道和风机可以采用常规风冷式制冷设备的技术方案，在此不再赘述，而为了提高风冷效率，冷凝管段11上设置有第一散热翅片（未标记），所述第一散热翅片的表面与所述第一风机的出风方向平行。同样的，为了提高散热效率，所述蒸发管段13上设置有第二散热翅片（未标记），所述保温箱体100上设置有用于对所述蒸发管段13吹风散热的第二风机。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风冷式磁制冷设备，包括保温箱体和磁制冷组件，所述保温箱体中设置有风道，所述风道中设置有第一风机，所述磁制冷组件包括磁场系统，其特征在于，所述磁制冷组件还包括热管式磁制冷床，所述热管式磁制冷床包括热管和磁工质，所述热管包括管体和设置在所述管体中的吸液芯，所述热管包括依次设置的冷凝管段、磁效应管段和蒸发管段，所述磁效应管段设置有所述磁工质；所述磁效应管段与所述冷凝管段和所述蒸发管段之间分别设置有可开关的阀门组件；所述冷凝管段设置在所述风道中并位于所述第一风机的出风侧，所述蒸发管段位于所述保温箱体的外部；所述吸液芯位于磁效应管段中的部位的分别两端部设置有过滤网，所述磁工质位于两个所述过滤网之间。
2.根据权利要求1所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述冷凝管段上设置有第一散热翅片，所述第一散热翅片的表面与所述第一风机的出风方向平行。
3.根据权利要求1所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述磁工质与所述吸液芯为分体式结构，所述磁工质贴靠在所述吸液芯上。
4.根据权利要求1所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述磁工质与所述吸液芯为一整体式结构。
5.根据权利要求4所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述磁工质为片状结构，所述吸液芯包括多层吸液片，相邻两层所述吸液片之间设置有片状的所述磁工质。
6.根据权利要求4所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述磁工质为颗粒状，所述磁工质嵌入在所述吸液芯中。
7.根据权利要求4所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述磁工质为带状结构，所述磁工质贴在所述吸液芯上形成复合带，所述复合带卷绕设置在所述热管中。
8.根据权利要求1所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述阀门组件包括插片、U型导轨槽架和用于驱动所述插片往复移动的驱动机构，所述插片滑动设置在所述U型导轨槽架中并与所述U型导轨槽架动密封连接；所述管体上位于所述磁效应管段两侧的部位分别开设有插口，所述U型导轨槽架密封插在对应的所述插口中。
9.根据权利要求1所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述阀门组件包括可在所述管体中转动的阀片和设置在所述管体外部用于驱动所述阀片转动的驱动机构。
10.根据权利要求1所述的风冷式磁制冷设备，其特征在于，所述蒸发管段上设置有第二散热翅片，所述保温箱体上设置有用于对所述蒸发管段吹风散热的第二风机。
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