CN109210656A - 磁流体空调系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流体空调系统，包括室内机、室外机和以磁流体为介质的循环管路系统，室内外机包括线圈、散热管和铁芯，其中散热管按与线圈通电后产生的磁场垂直方向布置；磁流体循环管路包括与室内、外机散热管相连的上、下导管和冷辐射盘管，磁流体通过磁化和退磁过程的反复循环达到制冷目的。本发明采用磁流体换热，并采用控制电路控制空调系统，具有节能环保、低噪声、效率高和安装方便的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁制冷技术领域，特别涉及一种磁流体空调系统。
背景技术
目前，传统的以氟氯烃和氯氟烃等气体为工质的制冷技术已广泛应用于日常生活。传统气体压缩-膨胀制冷技术包括冷凝器、蒸发器、膨胀阀和压缩机。传统的制冷技术制冷工质一般为氟氯烃和氯氟烃等气体，会造成臭氧层空洞和温室效应；由于制冷介质密度的限制，现有的制冷装置体积较大；一般的制冷技术需应用压缩机，因此会产生较大的机械振动及噪声；传统的气体压缩-膨胀制冷循环一般只能达到卡诺循环的5％～10％，效率较低。
磁流体又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。是由直径为纳米量级即10纳米以下的磁性固体颗粒、基载液也叫媒体以及界面活性剂三者混合而成的一种稳定的胶状液体。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性。
随着人们对环保和效率的日益关注，传统制冷技术面临困境，而磁制冷技术是基于磁性材料的磁热效应、通过磁化和退磁过程的反复循环达到制冷目的的制冷技术，它无需破坏臭氧层和引起温室效应的工质，被称为是一种绿色环保的制冷技术，近年来倍受国内外学术和工程界的青睐。
发明内容
针对现有技术中结构上的不足，本发明提供一种磁流体空调系统，有利于解决传统空调系统的制冷工质非环境友好、制冷装置体积较大、机械振动噪声大以及效率较低等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种磁流体空调系统，包括室内机、室外机和冷辐射盘管、直流电源、第一电磁阀、第二电磁阀、室外机底座、室内机支架、PLC控制器和储存磁流体介质的循环管路系统等部件。所述室内机包括室内机外壳、室内机线圈、室内机散热管和室内机铁芯，所述室外机包括室外机外壳、室外机线圈、室外机散热管和室内机铁芯。所述循环管路系统包括磁流体管道、所述冷辐射盘管、室内机散热管、上导管、下导管和室外机散热管。所述室内机与所述室外机对称安装于所述墙体的内外两侧。
所述室外机固定安装于室外机支架上，所述室外机支架固定于所述墙体的外表面。所述室内机固定安装于所述室内机底座上，所述室内机底座固定于所述墙体内表面。所述上导管一端与所述室内机的磁流体进液管连接，另一端与所述室外机的磁流体出液管连接；所述下导管一端与所述室内机的磁流体出液管连接，另一端与所述室外机的磁流体进液管连接。
所述磁流体循环管道包括所述磁流体供液管、磁流体回液管和冷辐射盘管，进一步的，所述磁流体供液管与所述上导管连接，所述磁流体回液管与所述下导管连接。所述第三电磁阀安装在靠近于所述磁流体供液管与所述上导管连接处的一端，所述第四电磁阀安装在靠近于所述磁流体回液管与所述下导管连接处的一端。
所述室内机与室外机具有相同的内部结构，其中，所述室内机中的室内机线圈与所述室外机中的室外机线圈均为导线均匀缠绕在所述室内机铁芯和室外机铁芯上构成的，进一步的，所述室内机铁芯和室外机铁芯均为导磁性强的材料制成的。所述室内机散热管与所述室外机散热管分别按与所述室内机线圈和室外机线圈通电后产生的磁场垂直的方向布置。
本发明的有益效果是：
(1)本系统采用磁流体作为制冷介质，对臭氧层无破坏作用，无温室效应产生，而且磁性物质的磁熵密度比气体大，因此磁制冷装置易于小型化；
(2)本系统只需要电磁体或超导体甚至永久磁体提供所需的磁场，无需压缩机，没有运动部件的连接和磨损等问题，因此机械振动及噪声小，可靠性好，寿命长；
(3)热效率高，磁制冷可以达到卡诺循环的30％～60％，而依靠气体压缩-膨胀的制冷循环一般只能达到卡诺循环的5％～10％。
附图说明
图1是本发明磁流体空调系统的主视示意图；
图2是本发明磁流体空调系统的结构示意图；
图3是本发明磁流体空调系统的室内外机内部结构示意图；
图4是本发明磁流体空调系统的室内外机剖面示意图；
图5是本发明磁流体空调系统的电路连接示意图；
图6是本发明磁流体空调系统的控制流程示意图。
图中：
1、室内机 2、室外机 3、冷辐射盘管
4、直流电源 5、第一电磁阀 6、第二电磁阀
7、室内机底座 8、室外机支架 9、PLC控制器
10、第一驱动线圈 11、第二驱动线圈 12、室内机线圈
13、室外机线圈 14、室内机铁芯 15、室外机铁芯
16、墙体 17、天花板 18、灯具安装预留孔
19、室内机外壳 20、磁流体循环管道 21、室外机外壳
22、室内机散热管 23、室外机散热管 24、温度传感器
25、第三电磁阀 26、第四电磁阀 27、内磁流体汇集装置
28、内磁流体分流装置 29、上导管 30、下导管
31、外磁流体汇集装置 32、外磁流体分流装置 33、磁流体进液管
34、磁流体出液管 35、磁流体供液管 36、磁流体回液管
37、整流器
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明磁流体空调系统加以说明。
如图1至图4所示，磁流体空调系统，包括室内机1、室外机2、冷辐射盘管3、直流电源4、第一电磁阀5、第二电磁阀6、室外机底座7、室内机支架8、PLC控制器9和储存磁流体介质的循环管路系统等部件。所述室内机1包括室内机外壳19、室内机线圈12、室内机散热管22和室内机铁芯14，所述室外机2包括室外机外壳21、室外机线圈13、室外机散热管23和室内机铁芯15。循环管路系统包括磁流体循环管道20、室内机散热管22、上导管29、下导管30和室外机散热管23。所述室内机1与所述室外机2对称安装于所述墙体16的内外两侧。所述室外机2固定安装于室外机支架8上，所述室外机支架8通过螺栓固定于所述墙体16的外表面。所述室内机1固定安装于所述室内机底座7上，所述室内机底座7固定于所述墙体16内表面。所述上导管29一端与所述室内机1的磁流体进液管33连接，另一端与所述室外机2的磁流体出液管34连接；所述下导管30一端与所述室内机1的磁流体出液管34连接，另一端与所述室外机2的磁流体进液管33连接。所述上导管29靠近所述室内机1上的所述磁流体进液管33的一端设置有第一电磁阀5，所述下导管30靠近所述室内机1上的所述磁流体出液管34的一端设置有第二电磁阀6。所述第一驱动线圈10安装于所述室内机1的所述磁流体进液管33上，所述第二驱动线圈11安装于磁流体供液管20上。所述第一驱动线圈10与第二驱动线圈11均与PLC控制器9电连接，所述PLC控制器9与直流电源4连接。所述磁流体循环管道20包括所述磁流体供液管35、磁流体回液管36和冷辐射盘管3，进一步的，所述磁流体供液管35与所述上导管29连接，所述磁流体回液管36与所述下导管30连接。所述第三电磁阀25安装在靠近于所述磁流体供液管35与所述上导管29连接处的一端，所述第四电磁阀26安装在靠近于所述磁流体回液管36与所述下导管30连接处的一端。所述室内机1与室外机2具有相同的内部结构，其中，所述室内机1中的室内机线圈12与所述室外机2中的室外机线圈13均为导线均匀缠绕在所述室内机铁芯14和室外机铁芯15上构成的，进一步的，所述室内机铁芯14和室外机铁芯15均为导磁性强的材料制成的。所述室内机散热管22与所述室外机散热管23分别按与所述室内机线圈12和室外机线圈13通电后产生的磁场垂直的方向布置。所述直流电源4和所述PLC控制器9安装于所述室内机底座7的下部，所述直流电源4设置有充电口，并通过整流器37与市电连接。所述PLC控制器9与所述直流电源4电连接，所述第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀25、第四电磁阀26、室内机线圈12、室外机线圈13、第一驱动线圈10、第二驱动线圈11和温度传感器24均与所述PLC控制器9电连接。
图1和图2为磁流体空调系统的主视图和结构图，包括所述墙体16,、室内机1、室内机底座7,、室外机2、室外机支架8、冷辐射盘管3、第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀25、第四电磁阀26、第一驱动线圈10、第二驱动线圈11、上导管29、下导管30、磁流体供液管35、磁流体回液管36、直流电源4和PLC控制器9。
所述室内机1与所述室外机2对称安装在所述墙体16的内外两侧，进一步的，二者通过所述上导管29与所述下导管30穿墙连接，所述室内机1固定安装在所述室内机底座7上，所述室外机2固定安装于所述室外机支架8上，所述室外机支架8与所述室内机底座7通过螺栓固定在所述墙体16的两侧。所述直流电源4和PLC控制器9固定安装在所述室内机底座7的下部空间，进一步的，所述直流电源4上设有充电孔，可通过所述整流器37与市电连接为直流电源4充电。
所述冷辐射盘管3固定安装在天花板17上，所述灯具安装预留孔18位于天花板17的对称中心处。所述上导管29一端与所述室内机1的磁流体进液管33连接，另一端与所述室外机2的磁流体出液管34连接；所述下导管30一端与所述室内机1的磁流体出液管34连接，另一端与所述室外机2的磁流体进液管33连接。所述上导管29靠近所述室内机1上的所述磁流体进液管33的一端设置有第一电磁阀5，所述下导管30靠近所述室内机1上的所述出液管34的一端设置有第二电磁阀6。所述第一驱动线圈10安装于所述室内机1的所述磁流体进液管33上，所述第二驱动线圈11安装于磁流体供液管20上。所述第一驱动线圈10与第二驱动线圈11均与PLC控制器9电连接，所述PLC控制器9与直流电源4电连接。所述磁流体循环管道20包括所述磁流体供液管35、磁流体回液管36和冷辐射盘管3，进一步的，所述磁流体供液管35与所述上导管29连接，所述磁流体回液管36与所述下导管30连接。所述第三电磁阀25安装在靠近于所述磁流体供液管35与所述上导管29连接处的一端，所述第四电磁阀26安装在靠近于所述磁流体回液管36与所述下导管30连接处的一端。进一步的，上述所述第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀25和第四电磁阀26均为带有止回功能的电磁阀，防止磁流体回流对本系统造成一定的损害。
如图3和图4所示，为磁流体空调系统的室内外机内部结构图及剖面图，包括内磁流体汇集装置27、内磁流体分流装置28、外磁流体汇集装置31、外磁流体分流装置32、室内机散热管22、室外机散热管23、室内机线圈12、室内机铁芯14、室外机线圈13和室外机铁芯15。所述室内机散热管22与所述室外机散热管23的上端分别与所述内磁流体分流装置28和外磁流体汇集装置31固定连接，下端分别与所述内磁流体汇集装置和外磁流体分流装置32固定连接，连接处均用硅胶密封防止磁流体泄漏。所述室内机线圈12与室外机线圈13均与所述PLC控制器9电连接，当电路接通之后，所述室内机线圈12与室外机线圈13会产生磁场，进一步的，所述室内机铁芯14和室外机铁芯15均起到增强磁场力的作用，使得本空调系统的效率更高。为了进一步增强换热效果，所述室外机外壳21与室内机外壳19外表面设置有栅格。
如图5所示，为磁流体空调系统的电路连接示意图。所述直流电源4设置有充电口，并通过整流器37与市电连接，以防止电量不足时及时为其充电。所述PLC控制器9与所述直流电源4电连接，所述第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀25、第四电磁阀26、室内机线圈12、室外机线圈13、第一驱动线圈10、第二驱动线圈11和温度传感器24均与所述PLC控制器9电连接。
如图6所示，为磁流体空调系统的控制流程示意图。所述PLC控制器9设有人为控制系统，进一步的，用户可自行设定系统启动及停止的时间、室内温度等参数。优选地，用户可自行设定用冷期与供热期的月份跨度，未设置月份设为过渡期，过渡期设为系统不运行。当时间达到设定的用冷期时，即需要冷量时，所述PLC控制器9控制关闭第一电磁阀5、第二电磁阀6，打开第三电磁阀25、第四电磁阀26，并控制直流电源4为所述室外机线圈13和第二驱动线圈11供电，制冷模式开始运行。当磁流体经过由室外机线圈13产生的磁场时，由于磁热效应，磁流体的温度会升高，通过室外的自然对流，将磁流体温度降至低于磁流体进磁场前的温度，再通过所述第二驱动线圈11将温度较低的磁流体驱动至冷辐射盘管3中，进而达到制冷的目的。当所述温度传感器24感应室内温度到达或低于用户所设定温度时，所述PLC控制器9控制制冷系统停止运行；当时间达到设定的供热期时，即需要热量时，所述PLC控制器9控制关闭第三电磁阀25和第四电磁阀26，关闭第一电磁阀5和第二电磁阀6，为第一驱动线圈10和室内机线圈12通电，供热模式开启，磁流体经过室内机线圈12产生的磁场时，由于磁热效应温度会升高，通过自然对流将室内空气温度升高，进而达到供热的效果。当温度传感器24感应室内温度达到或高于用户所设定温度时，所述PLC控制器9控制供热系统停止运行。为达到较好的控制效果，所述PLC控制器9一般选择西门子、三菱和欧姆龙等品牌。
由于本系统中室内机1与室外机2均为自然对流，换热效率相对较低。因此可在室外机2安装位置的下侧设置风机，提高换热效率。但考虑到噪音及机械振动等问题，需为本实施例增设消声减震装置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种磁流体空调系统，包括室内机(1)、室外机(2)、循环管路系统和PLC控制器(9)，其特征是：所述室内机(1)包括室内机线圈(12)、室内机散热管(22)和室内机铁芯(14)；所述室外机(2)包括室外机线圈(13)、室外机散热管(23)和室内机铁芯(15)，所述室内机散热管(22)或室外机散热管(23)按与室内机线圈(12)或室外机线圈(13)通电后产生的磁场垂直方向布置；所述循环管路系统为磁流体循环管道(20)，包括与室内、外机散热管相连的上、下导管(29、30)和冷辐射盘管(3)，所述上导管(29)一端与室内机(1)的磁流体进液管(33)连通，另一端与室外机(2)的磁流体出液管(34)连通，所述下导管(30)一端与室内机(1)的磁流体出液管(34)连接，另一端与室外机(2)的磁流体进液管(33)连通，上导管(29)靠近磁流体进液管(33)的一端设置有第一电磁阀(5)，下导管(30)靠近磁流体出液管(34)的一端设置有第二电磁阀(6)，第一驱动线圈(10)与第二驱动线圈(11)均与PLC控制器(9)电连接，所述PLC控制器(9)与市电连接。
2.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述室内机(1)与室外机(2)对称安装于墙体(16)的内外两侧。
3.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述第二驱动线圈(11)安装于磁流体供液管(20)上。
4.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述第三电磁阀(25)安装在靠近于所述磁流体供液管(35)与所述上导管(29)连接处的一端，所述第四电磁阀(26)安装在靠近于所述磁流体回液管(36)与所述下导管(30)连接处的一端。
5.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述冷辐射盘管(3)平行地面布置于天花板(17)上，且进液一端与磁流体供液管(35)连通、出液端与磁流体回液管(36)连通。
6.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述室内机(1)中的室内机线圈(12)与室外机(2)中的室外机线圈(13)均为导线均匀缠绕在室内机铁芯(14)和室外机铁芯(15)上，所述室内机铁芯(14)和室外机铁芯(15)均为导磁性材料。
7.根据权利要求6所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述导磁性材料为硅钢。
8.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：直流电源(4)和所述PLC控制器(9)安装于所述室内机底座(7)的下部，所述直流电源(4)设置有充电口。
9.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：所述PLC控制器(9)分别与所述直流电源(4)电连接，所述第一电磁阀(5)、第二电磁阀(6)、第三电磁阀(25)、第四电磁阀(26)、室内机线圈(12)、室外机线圈(13)、第一驱动线圈(10)、第二驱动线圈(11)和温度传感器(24)电连接。
10.根据权利要求1所述的一种磁流体空调系统，其特征是：室内机散热管(22)或室外机散热管(23)分别设置有多根且首尾与内磁流体汇集装置(27)或外磁流体汇集装置(31)、内磁流体分流装置(28)或外磁流体分流装置(32)相连通。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112124120A (zh) * | 2020-09-28 | 2020-12-25 | 德清县丰润电光源有限公司 | 一种静音散热式新能源汽车充电桩 |
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2018
- 2018-10-18 CN CN201811213670.6A patent/CN109210656B/zh active Active
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