CN108844252B - 磁换热组件以及磁换热系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁换热组件以及磁换热系统，磁换热组件包括：磁热件，磁热件具有换热空腔；第一换热部，第一换热部包括相互独立的第一换热件和第二换热件，第一换热件与第二换热件分别与换热空腔可通断连接；第二换热部，第二换热部包括相互独立的第三换热件和第四换热件，第三换热件与第四换热件分别与换热空腔可通断连接；驱动部，用于驱动换热介质在第一换热部、第二换热部以及磁热件之间流动。通过本申请的技术方案，能够解决现有技术中的磁换热系统能量损失大的问题。

Description

磁换热组件以及磁换热系统

技术领域

本发明涉及磁换热技术领域，具体而言，涉及一种磁换热组件以及磁换热系统。

背景技术

磁换热技术是一种基于磁热效应的技术，而磁热效应是指磁热材料在磁场增强或减弱时放热或吸热的物理现象。当磁场给磁热材料加磁时，磁热材料变热；去掉磁场时，磁热材料变冷。磁换热就是利用磁热效应的现象实现制冷或制热。

但目前的磁换热系统管路复杂，系统中的冷换热介质与热换热介质在循环时会形成交汇，如此会造成能量损失。

发明内容

本发明提供一种磁换热组件以及磁换热系统，以解决现有技术中的磁换热系统能量损失大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种磁换热组件，磁换热组件包括：磁热件，磁热件具有换热空腔；第一换热部，第一换热部包括相互独立的第一换热件和第二换热件，第一换热件与第二换热件分别与换热空腔可通断连接；第二换热部，第二换热部包括相互独立的第三换热件和第四换热件，第三换热件与第四换热件分别与换热空腔可通断连接；驱动部，用于驱动换热介质在第一换热部、第二换热部以及磁热件之间流动。

进一步地，磁换热组件还包括：控制阀组件，设置在第一换热部与换热空腔连通的管路上和/或第二换热部与换热空腔连通的管路上。

进一步地，控制阀组件包括：第一控制阀，设置在第一换热件与换热空腔连通的管路上；第二控制阀，设置在第二换热件与换热空腔连通的管路上。

进一步地，控制阀组件包括：第三控制阀，设置在第三换热件与换热空腔连通的管路上；第四控制阀，设置在第四换热件与换热空腔连通的管路上。

进一步地，换热空腔包括第一空腔和第二空腔，第一空腔和第二空腔可通断连接，第一换热件和第二换热件分别与第一空腔连接，第三换热件和第四换热件分别与第二空腔连接。

进一步地，第一空腔与第二空腔连通的管路上设置有控制阀。

进一步地，第一换热件、第二换热件、第三换热件以及第四换热件的容积与换热空腔的容积相同。

进一步地，驱动部包括第一驱动件和第二驱动件，第一驱动件分别与第一换热件和第二换热件驱动连接，第二驱动件分别与第三换热件和第四换热件驱动连接。

进一步地，磁换热组件还包括：第五控制阀，设置在第一驱动件与第一换热件连通的管路上；第六控制阀，设置在第一驱动件与第二换热件连通的管路上；第七控制阀，设置在第二驱动件与第三换热件连通的管路上；第八控制阀，设置在第二驱动件与第四换热件连通的管路上。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁换热系统，磁换热系统包括：磁换热组件，磁换热组件为上述提供的磁换热组件；磁体组件，用于向磁换热组件中的磁热件进行加磁或去磁操作。

应用本发明的技术方案，该磁换热组件包括磁热件、第一换热部、第二换热部以及驱动部，其中第一换热部包括第一换热件和第二换热件，第二换热部包括第三换热件和第四换热件，将第一换热件和第二换热件分别与磁热件的换热空腔可通断连接，将第三换热件和第四换热件分别与换热空腔可通断连接，如此可利用第一换热部存储热换热介质，利用第二换热部存储冷换热介质。在通过磁热件对换热空腔内的换热介质进行加热或冷却时，可以阻断其它通路，这样，热换热介质与冷换热介质不会在流通过程中形成交汇，进而能够避免由于二者交汇造成能量损失。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的磁换热组件的结构示意图；

图2示出了图1中磁换热组件未工作时的示意图；

图3示出了图1中磁换热组件在第一状态下的示意图；

图4示出了图1中磁换热组件在第二状态下的示意图；

图5示出了图1中磁换热组件在第三状态下的示意图；

图6示出了图1中磁换热组件在第四状态下的示意图；

图7示出了图1中磁换热组件在第五状态下的示意图；

图8示出了图1中磁换热组件在第六状态下的示意图；

图9示出了图1中磁换热组件在第七状态下的示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、磁热件；11、第一空腔；12、第二空腔；21、第一换热件；22、第二换热件；31、第三换热件；32、第四换热件；41、第一控制阀；42、第二控制阀；43、第三控制阀；44、第四控制阀；45、第五控制阀；46、第六控制阀；47、第七控制阀；48、第八控制阀；49a、第九控制阀；49b、第十控制阀；51、第一驱动件；52、第二驱动件。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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所示，本发明实施例提供了一种磁换热组件，该磁换热组件包括：磁热件10、第一换热部、第二换热部以及驱动部。其中，磁热件10具有换热空腔，磁热件10通过磁热效应可对换热空腔内的换热介质进行冷却或加热。第一换热部包括相互独立的第一换热件21和第二换热件22，第一换热件21与第二换热件22分别与换热空腔可通断连接。第二换热部包括相互独立的第三换热件31和第四换热件32，第三换热件31与第四换热件32分别与换热空腔可通断连接。驱动部用于驱动换热介质在第一换热部、第二换热部以及磁热件之间流动。通过该磁换热组件，可利用磁热件10对换热介质进行加热或冷却，并将加热或冷却后的换热介质送入第一换热部或第二换热部中，进而通过第一换热部或第二换热部进行换热。具体的，在本实施例中，将第一换热部设置为热换热部，将第二换热部设置为冷换热部，磁热件10可将加热后的换热介质送入第一换热件21或第二换热件22内，将冷却后的换热介质对应送入第三换热件31或第四换热件32内。

在本实施例提供的磁换热组件中，该磁换热组件包括磁热件10、第一换热部、第二换热部以及驱动部，其中第一换热部包括第一换热件21和第二换热件22，第二换热部包括第三换热件31和第四换热件32，将第一换热件21和第二换热件22分别与磁热件10的换热空腔可通断连接，将第三换热件31和第四换热件32分别与换热空腔可通断连接，如此可利用第一换热部存储热换热介质，利用第二换热部存储冷换热介质。在通过磁热件10对换热空腔内的换热介质进行加热或冷却时，阻断其它通路。这样使得每条与换热空腔连接的通路都相互独立，热换热介质与冷换热介质不会在流动过程中形成交汇，进而能够避免由于二者交汇造成能量损失。并且，该磁换热组件结构简单，流路简单，简化了管路连接。

具体的，该磁换热组件还包括控制阀组件，控制阀组件可以设置在第一换热部与换热空腔连通的管路上，也可以设置在第二换热部与换热空腔连通的管路上，也可以分别设置在第一换热部与换热空腔连通的管路以及第二换热部与换热空腔连通的管路上。控制阀结构简单，可便于对管路进行通断操作。控制阀可以为二通阀、三通阀等。其中，第一换热件21、第二换热件22与换热空腔之间可通过三通阀实现三者的通断，第三换热件31、第四换热件32与换热空腔也可通过三通阀实现三者的通断。

在本实施例中，第一换热件21与换热空腔之间、第二换热件22与换热空腔之间通过独立管路连接，这样可保证管路连接的可靠性。该控制阀组件包括第一控制阀41和第二控制阀42，第一控制阀41设置在第一换热件21与换热空腔连通的管路上，通过第一控制阀41控制第一换热件21与换热空腔的通断。第二控制阀42设置在第二换热件22与换热空腔连通的管路上，通过第二控制阀42控制第二换热件22与换热空腔的通断。

相应的，将第三换热件31与换热空腔之间、第四换热件32与换热空腔之间也通过独立管路进行连接。该控制阀组件包括第三控制阀43和第四控制阀44。第三控制阀43设置在第三换热件31与换热空腔连通的管路上，通过第三控制阀43控制第三换热件31与换热空腔的通断。第四控制阀44设置在第四换热件32与换热空腔连通的管路上，通过第四控制阀44控制第四换热件32与换热空腔的通断。

其中，该换热空腔包括第一空腔11和第二空腔12，第一空腔11和第二空腔12可通断连接，第一换热件21和第二换热件22分别与第一空腔11连接，第三换热件31和第四换热件32分别与第二空腔12连接。如此设置可便于对称布置，并且能够放置在旋转式磁换热系统中。并且，通过将换热空腔分成多个可以提高加热或冷却效率。

如图1所示，为了便于控制，在第一空腔11与第二空腔12连通的管路上也设置有控制阀。并且，在本实施例中，第一空腔11与第二空腔12之间设置有两个独立的管路，每个管路上均设置有控制阀，即第九控制阀49a和第十控制阀49b。

具体的，第一换热件21、第二换热件22、第三换热件31以及第四换热件32的容积与换热空腔的容积相同。如此可在循环时，换热空腔内的换热介质刚好全部进入第一换热部或第二换热部中，充分利用换热件的换热面积，提升换热效率。

其中，驱动部可以设置第一驱动部上，也可设置在第二驱动部上，也可以设置在磁热件10上。在本实施例中，该驱动部包括第一驱动件51和第二驱动件52，第一驱动件51分别与第一换热件21和第二换热件22驱动连接，第二驱动件52分别与第三换热件31和第四换热件32驱动连接。如此设置方便第一驱动件51分别驱动第一换热件21和第二换热件22中的换热介质，第二驱动件52分别驱动第三换热件31和第四换热件32中的换热介质，以提高控制准确性。具体的，第一驱动件51和第二驱动件52为泵体结构。

在本实施例中，该磁换热组件还包括：第五控制阀45、第六控制阀46、第七控制阀47以及第八控制阀48。其中，第五控制阀45设置在第一驱动件51与第一换热件21连通的管路上。第六控制阀46设置在第一驱动件51与第二换热件22连通的管路上。第七控制阀47设置在第二驱动件52与第三换热件31连通的管路上。第八控制阀48设置在第二驱动件52与第四换热件32连通的管路上。以通过第五控制阀45、第六控制阀46、第七控制阀47以及第八控制阀48控制相应管路的通断。

为了便于理解本申请，将磁换热组件的具体工作过程介绍如下：

如图2所示，在磁换热组件未工作时，控制阀均处于关闭状态，换热介质分别位于第一换热件21、第二换热件22以及第四换热件32中，换热介质以图中的阴影表示。其中，第一换热件21和第二换热件22内用于存储热的换热介质，第三换热件31和第四换热件32中存储冷的换热介质。

开始工作时，将第三控制阀43、第七控制阀47、第六控制阀46以及第二控制阀42关闭，其它控制阀打开，启动第二驱动件52，将第一换热件21内的换热介质抽入第一空腔11和第二空腔12内，然后关闭全部阀门，待磁场去磁。此时换热介质的状态如图3所示。

当换热介质处于图3所示时，磁体组件对磁热件10内的磁工质进行去磁处理，磁工质温度变低，换热介质与磁工质进行热交换，去磁完成后换热介质温度下降。完成去磁后，打开第九控制阀49a、第十控制阀49b、第三控制阀43和第七控制阀47，并启动第二驱动件52，使第一空腔11和第二空腔12内的冷换热介质进入到第三换热件31中。待冷换热介质全部进入到第三换热件31时，立即关闭全部控制阀。此时换热介质的状态如图4所示。

然后再打开第四控制阀44、第九控制阀49a、第十控制阀49b、第二控制阀42以及第六控制阀46，启动第一驱动件51，将第四换热件32内的换热介质抽入至第一空腔11和第二空腔12内，然后关闭所有控制阀，进入到待加磁状态，此时换热介质的状态如图5所示。

当流体处于图5状态时，在磁热件10的磁工质经历加磁期间，磁工质温度升高，换热介质将磁工质热量吸收，换热介质温度升高。与此同时进行的是在第三换热件31的换热介质与环境进行热交换形成制冷，第三换热件31的换热介质温度接近常温，待进入下一个周期。换热介质在第一空腔11和第二空腔12内完成加磁后，打开第九控制阀49a、第十控制阀49b、第一控制阀41以及第五控制阀45，启动第一驱动件51，将第一空腔11和第二空腔12内的换热介质抽入第一换热件21内，关闭所有控制阀，此时换热介质的状态如图6所示。

然后打开第二控制阀42、第九控制阀49a、第十控制阀49b、第三控制阀43以及第七控制阀47，启动第二驱动件52，将第二换热件22中的换热介质抽入第一空腔11和第二空腔12中，然后关闭所有阀门，此时换热介质的状态如图7所示。

处于图7时，磁热件10处于去磁状态，换热介质与磁工质进行热交换，温度下降，与此同时进行的是第一换热件21与环境进行热交换，将热量散出。待去磁完成后，打开第九控制阀49a、第十控制阀49b、第四控制阀44以及第八控制阀48，启动第二驱动件52，将第一空腔11和第二空腔12内的换热介质抽入第四换热件32中，然后关闭所有控制阀，此时换热介质的状态如图8所示。

然后打开第九控制阀49a、第十控制阀49b、第五控制阀45、第一控制阀41以及第三控制阀43，启动第一驱动件51，将第三换热件31内的换热介质抽入至第一空腔11和第二空腔12中，然后关闭所有控制阀，此时换热介质的状态如图9所示。

在图9中，磁热件10处于加磁状态，换热介质吸收磁工质热量而温度上升，此期间第四换热件32中的换热介质吸收环境热量形成制冷。待加磁状态结束后，

打开第九控制阀49a、第十控制阀49b、第六控制阀46以及第二控制阀42，启动第一驱动件51，将第一空腔11和第二空腔12中的换热介质抽入第二换热件22中，随后关闭所有控制阀，热换热介质进入第二换热件22后进入散热状态，此时，换热介质的状态回归至图2中的初始状态，形成整个循环。

通过上述磁换热组件，可以带来以下效果：

a、整个循环过程经历了两个去磁区间和两个加磁区间，通过第一换热部和第二换热部的交替工作方式，从而不需要流体分配阀，分配流路等复杂结构。

b、简化了流路，避免不必要热量损失。

c、在加、去磁区间，流体均能与磁工质充分进行热交换，并且形成独立式、单股式的热交换，避免连续流动体的热量传导和冷热流体交汇造成的热量损失。

在本发明又一实施例中，提供了一种磁换热系统，该磁换热系统包括：磁换热组件和磁体组件。其中，磁换热组件为上述实施例提供的磁换热组件，磁体组件用于向磁换热组件中的磁热件进行加磁或去磁操作。当磁体组件向磁热件进行加磁操作时，换热介质在换热空腔内加热升温；当磁体组件向磁热件进行去磁操作时，换热介质在换热空腔内冷却降温。其中，磁换热系统内可设置多个磁换热组件，多个磁换热组件沿圆周排布，磁体组件可转动设置，以使磁体组件在转动过程中实现加磁或去磁操作。

通过本实施例提供的磁换热系统，可以达到如下效果：

1、采用单元式的流路设计方法，避免整体式流路的错综复杂的流路设计，单元间无流路连接，大大简化布管的复杂性，达到简单、有效、紧凑的目的。

2、每个单元对应着一个流路循环，每个单元的冷、热端各设计多个热交换器，利用热交换器的交替工作可以实现整个流路的循环，避免了复杂的流体联通、分配结构。

3、冷热流体分股式工作方法，当一股流体在磁热件完成吸热后，待吸热后的流体全部进入热端换热器后，第二股流体才进入磁热件去磁降温。如此循环，形成一股一股式的热量交换方式，保证了在磁热件内换热的充分性，避免了传统无间隙性、连续性的流体形成的复杂流路和冷热流体交汇带来的能量损失。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁换热组件，其特征在于，所述磁换热组件包括：

磁热件（10），所述磁热件（10）具有换热空腔；

第一换热部，所述第一换热部包括相互独立的第一换热件（21）和第二换热件（22），所述第一换热件（21）与所述第二换热件（22）分别与所述换热空腔可通断连接；

第二换热部，所述第二换热部包括相互独立的第三换热件（31）和第四换热件（32），所述第三换热件（31）与所述第四换热件（32）分别与所述换热空腔可通断连接；

驱动部，用于驱动换热介质在所述第一换热部、所述第二换热部以及所述磁热件之间流动；

其中，所述磁热件（10）能够对所述换热介质进行加热或冷却，所述第一换热部设置为热换热部，所述第一换热部能够存储热换热介质，所述第二换热部设置为冷换热部，所述第二换热部能够存储冷换热介质，所述磁热件（10）能够将加热后的换热介质送入所述第一换热件（21）或所述第二换热件（22）内，将冷却后的换热介质对应送入所述第三换热件（31）或所述第四换热件（32）内，进而通过所述第一换热部或所述第二换热部进行换热，在通过所述磁热件（10）对所述换热空腔内的换热介质进行加热或冷却时，阻断其它通路。

2.根据权利要求1所述的磁换热组件，其特征在于，所述磁换热组件还包括：

控制阀组件，设置在所述第一换热部与所述换热空腔连通的管路上和/或所述第二换热部与所述换热空腔连通的管路上。

3.根据权利要求2所述的磁换热组件，其特征在于，所述控制阀组件包括：

第一控制阀（41），设置在所述第一换热件（21）与所述换热空腔连通的管路上；

第二控制阀（42），设置在所述第二换热件（22）与所述换热空腔连通的管路上。

4.根据权利要求2所述的磁换热组件，其特征在于，所述控制阀组件包括：

第三控制阀（43），设置在所述第三换热件（31）与所述换热空腔连通的管路上；

第四控制阀（44），设置在所述第四换热件（32）与所述换热空腔连通的管路上。

5.根据权利要求1所述的磁换热组件，其特征在于，所述换热空腔包括第一空腔（11）和第二空腔（12），所述第一空腔（11）和所述第二空腔（12）可通断连接，所述第一换热件（21）和所述第二换热件（22）分别与所述第一空腔（11）连接，所述第三换热件（31）和所述第四换热件（32）分别与所述第二空腔（12）连接。

6.根据权利要求5所述的磁换热组件，其特征在于，所述第一空腔（11）与所述第二空腔（12）连通的管路上设置有控制阀。

7.根据权利要求1所述的磁换热组件，其特征在于，所述第一换热件（21）、所述第二换热件（22）、所述第三换热件（31）以及所述第四换热件（32）的容积与所述换热空腔的容积相同。

8.根据权利要求1所述的磁换热组件，其特征在于，所述驱动部包括第一驱动件（51）和第二驱动件（52），所述第一驱动件（51）分别与所述第一换热件（21）和所述第二换热件（22）驱动连接，所述第二驱动件（52）分别与所述第三换热件（31）和所述第四换热件（32）驱动连接。

9.根据权利要求8所述的磁换热组件，其特征在于，所述磁换热组件还包括：

第五控制阀（45），设置在所述第一驱动件（51）与所述第一换热件（21）连通的管路上；

第六控制阀（46），设置在所述第一驱动件（51）与所述第二换热件（22）连通的管路上；

第七控制阀（47），设置在所述第二驱动件（52）与所述第三换热件（31）连通的管路上；

第八控制阀（48），设置在所述第二驱动件（52）与所述第四换热件（32）连通的管路上。

10.一种磁换热系统，其特征在于，所述磁换热系统包括：

磁换热组件，所述磁换热组件为权利要求1至9中任一项所述的磁换热组件；

磁体组件，用于向所述磁换热组件中的磁热件进行加磁或去磁操作。