CN110207422A - 一种生物电磁场驱动的磁制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提了一种生物电磁场驱动的磁制冷系统，包括以下组件：绝热腔室，所述绝热腔室设置成不与外界环境发生热量交换；磁制冷介质，所述磁制冷介质位于与所述绝热腔室内，并在磁场的作用下温度发生改变；交换介质，所述交换介质分布于所述绝热腔室及外界环境之间，用于在所述绝热腔室及外界环境之间进行热交换；磁场发生装置，所述磁场发生装置在驱动时产生有利于生物体的生物电磁场，该电磁场同时作用于所述磁制冷材料，使得所述磁制冷材料产生温度的变化。

Description

一种生物电磁场驱动的磁制冷系统

技术领域

本发明涉及一种热量传输系统，特别地涉及一种生物电磁场驱动的磁制冷系统。

背景技术

逆向负波冷暖系统技术的原理是利用磁制冷效应(MCE)，即在外加磁场发生变化时，温度随之变化的效应。例如铁磁性材料进入磁场时温度升高，离开磁场时温度降低，这种磁场导致的温度变化与磁性材料的原晶格结构有关，最后通过导热液体(比如水)将磁性材料产生的低温传导出来，实现水箱制冷。

关于磁热效应的磁制冷是一种有希望替代传统的蒸汽循环制冷技术的方式，在磁热效应材料中，施加和除去一个外加磁场时磁动量排列和随机化会引起材料中温度的变化，这一变化能传递到环境空气中。我们实验中顺磁体绝热去磁过程中，其温度会降低，是因为机理上固体磁性物质(磁性离子构成的系统)在受磁场作用磁化时，系统磁材分子有序度加强(磁熵减小)，对外放出热量；反之去磁则磁矩无序(磁熵增大)，又要在环境空气中吸收热量。这种磁性离子系统在磁场施加与除去过程中所出现的热现象就是磁热效应(冷热磁效应)。由于利用磁制冷制热技术原理，逆向负波冷暖系统不用压缩机，所以具有噪声小、体积小、重量轻、低碳量排放等优点。

生物电磁场是对生物体产生较大影响的电磁场，对生物体有利的电磁场能够促进生物体的生长发展，相反，对生物体不利的电磁场阻碍甚至有害于生物体的生长发展。

现有技术中，不存在使用生物电磁场来驱动的磁制冷系统。

申请号为201780019146.2的中国发明专利申请文件公开了一种磁制冷装置，其包括磁场发生器和磁制冷再生器装置，该磁场发生器设置成提供变化的外部磁场。磁制冷再生器装置包括磁制冷元件，其中磁制冷元件包含磁制冷材料，并且其中磁制冷再生器装置设置成暴露于磁场发生器的变化的外部磁场。此外，本发明的特征在于磁制冷装置还包括绝缘装置，其中该绝缘装置设置成使得磁制冷再生器装置由绝缘装置密封地包围。

然而，该磁制冷装置并不是使用生物电磁场来驱动的，并且该文件并未公开磁制冷材料所使用的材料以及磁场强度，因此，该装置并不能促进生物体的生长发展，其工作效率也没有本发明所述的系统高。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了一种生物电磁场驱动的磁制冷系统。

首先，本发明提出一种生物电磁场驱动的磁制冷系统，包括以下组件：

绝热腔室，所述绝热腔室设置成不与外界环境发生热量交换；

磁制冷介质，所述磁制冷介质位于与所述绝热腔室内，并在磁场的作用下温度发生改变；

交换介质，所述交换介质分布于所述绝热腔室及外界环境之间，用于在所述绝热腔室及外界环境之间进行热交换；

磁场发生装置，所述磁场发生装置在驱动时产生有利于生物体的生物电磁场，该电磁场同时作用于所述磁制冷材料，使得所述磁制冷材料产生温度的变化。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述生物电磁场包括频率一定的基频电磁场及频率为所述基频电磁场整数倍的一个或多个频率的电磁场。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述基频为431.94MHz。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述磁场的强度为7T。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述磁制冷介质的材料为掺镓石榴石。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述交换介质包括以下介质中的至少一种：液体、气体、金属。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述磁场发生装置为电磁驱动电路。

优选地，在本发明提出的上述系统中，还包括：

壳体，所述壳体将所述磁制冷系统牢固地容纳在内；

散热件，所述散热件也容纳在所述壳体内，其用金属材料制成，用于将所述磁制冷系统所产生的热量导出到外界环境；

空气流通装置，所述空气流通装置用于将所述磁制冷系统所产生的热量加速导出到外界环境。

优选地，在本发明提出的上述系统中，所述散热件的材料为铜。

本发明的有益成果是，能够产生对生物体有利的生物电磁场，并采取独特的掺镓石榴石材料及相应的磁场强度，来达到有效制冷目的。

附图说明

图1所示为本发明提出的一种生物电磁场驱动的磁制冷系统第一实施例的系统立体图；

图2所示为本发明提出的一种生物电磁场驱动的磁制冷系统第一实施例的系统正视图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本申请中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本申请各组成部分的相互位置关系来说的。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本文及附图所描述的示例性实施例不应视为限制。在不脱离本文和权利要求的范围的情况下，可以进行各种机械的、组成的、结构的、电气的和操作性的变形，包括等同物。在某些情况下，未详细示出或描述公知的结构和技术，以免与本公开混淆。两幅或多幅图表中的相同的附图标记表示相同或类似的元件。此外，参考一个实施例所详细描述的元件及其相关特征，可以在任何可行的情况下包括在未具体示出或描述它们的其他实施例中。例如，如果参考一个实施例详细描述了某个元件，并且没有参考第二实施例描述该元件，则也可以主张包括该元件在第二实施例中。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本申请中可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”。

在本发明的实施例中，方法步骤可以按另一个顺序执行。本发明并不限于所述的方法步骤确定的顺序。

逆向负波冷暖系统技术的原理是利用磁致热效应(MCE)，即在外加磁场发生变化时，温度随之变化的效应。例如铁磁性材料进入磁场时温度升高，离开磁场时温度降低，这种磁场导致的温度变化与磁性材料的原晶格结构有关，最后通过导热液体(比如水)将磁性材料产生的低温传导出来，实现水箱制冷。

关于磁热效应的磁制冷是一种有希望替代传统的蒸汽循环制冷技术的方式，在磁热效应材料中，施加和除去一个外加磁场时磁动量排列和随机化会引起材料中温度的变化，这一变化能传递到环境空气中。我们实验中顺磁体绝热去磁过程中，其温度会降低，是因为机理上固体磁性物质(磁性离子构成的系统)在受磁场作用磁化时，系统磁材分子有序度加强(磁熵减小)，对外放出热量；反之去磁则磁矩无序(磁熵增大)，又要在环境空气中吸收热量。这种磁性离子系统在磁场施加与除去过程中所出现的热现象就是磁热效应(冷热磁效应)。由于利用磁制冷制热技术原理，逆向负波冷暖系统不用压缩机，所以具有噪声小、体积小、重量轻、低碳量排放等优点。

生物电磁场是对生物体产生较大影响的电磁场，对生物体有利的电磁场能够促进生物体的生长发展，相反，对生物体不利的电磁场阻碍甚至有害于生物体的生长发展。

优选地，在本发明的一个实施例中，本发明所提出的磁制冷系统优选地应用在空调。

优选地，本发明提出一种生物电磁场驱动的磁制冷系统的一个实施例中，所述的系统包括以下组件：

绝热腔室，所述绝热腔室设置成不与外界环境发生热量交换；

磁制冷介质，所述磁制冷介质位于与所述绝热腔室内，并在磁场的作用下温度发生改变；

交换介质，所述交换介质分布于所述绝热腔室及外界环境之间，用于在所述绝热腔室及外界环境之间进行热交换；

磁场发生装置，所述磁场发生装置在驱动时产生有利于生物体的生物电磁场，该电磁场同时作用于所述磁制冷材料，使得所述磁制冷材料产生温度的变化。

优选地，在本发明的又一个实施例中，所述生物电磁场包括频率一定的基频电磁场及频率为所述基频电磁场整数倍的一个或多个频率的电磁场。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述基频为431.94MHz。

根据磁介质系统麦克斯韦方程组，磁系统中H相当于气体压力，真空磁导率相当于体积，类似地引出了磁熵的理念，最大磁熵变会随着磁场增加向低温移动。因此，磁场强度的控制也是本系统的技术关键。优选地，在本发明的一个实施例中，所述磁场的强度为7T。

不同的磁介质产生的附加磁场情况不同。附加磁场与原磁场方向相同的磁介质为顺磁体(如铁、锰)；附加磁场与原磁场方向相反的磁介质为抗磁体(如铋、氢)，因此寻找合适的磁介质材料是本系统技术关键之一。优选地，在本发明的一个实施例中，所述磁制冷介质的材料为掺镓的石榴石。优选地，在本发明的一个实施例中，将所述的掺镓石榴石控制在20K温度内，结合电磁发生器产生强度7T内磁场极化掺镓石榴石，达到制冷(热)目的。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述交换介质包括以下介质中的至少一种：液体、气体、金属。具体地，在本发明的一个实施例中，所述的交换介质为水，其通过水泵的作用下，在绝热腔室以及外界环境中循环流动。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述磁场发生装置为电磁驱动电路，在。

优选地，在本发明的一个实施例中，还包括：

壳体，所述壳体将所述磁制冷系统牢固地容纳在内；具体地，在本发明的一个实施例中，该壳体以坚硬并且导热性好的材料制成，一方面，可以抵抗外界的冲击，保护容纳在壳体内部的零部件不受外力影响，另一方面，该壳体可有利于将其内部的零部件工作时所产生的热量有效排除到外界环境中，以避免零部件过热损坏。优选地，在本发明的一个实施例中，壳体还包括一系列分布于壳体周边的通孔或通气槽。优选地，在本发明的一个实施例中，壳体由金属材料制成。优选地，在本发明的一个实施例中，对壳体的其中一个外表面进行装饰以美化环境。

散热件，所述散热件也容纳在所述壳体内，其用金属材料制成，用于将所述磁制冷系统所产生的热量导出到外界环境；优选地，在本发明的一个实施例中，散热件为导热铜管。

空气流通装置，所述空气流通装置用于将所述磁制冷系统所产生的热量加速导出到外界环境。优选地，在本发明的一个实施例中，空气流通装置为风扇。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述散热件的材料为铜。具体地，在不违反本发明精神的前提下，散热件的材料还可以为其他导热性能好的材料，并不限制为金属或铜。

参照图1和图2，所示为本发明提出的一种生物电磁场驱动的磁制冷系统第一实施例的系统立体图以及第一实施例的正视图；在这两幅图中，附图标记表示以下的部件：

1 交换机壳体

2 水盒装配体

3 主机

4 散热铜管

5 支架

6 散热口

7 滚筒风扇

8 壳体面板

在本发明的一个实施例中，所提出的磁制冷系统用于制冷，随着科技的发展，空调的种类和分类也越来越多。我们知道目前通用的：有压缩机的空调机如传统分体式空调、中央空调、移动空调等，大部分都采用氟氯昂制冷，对大气造成污染较大，而且不但能耗比不高，工作时还常有浪涌电流，对电网产生影响同时也不节能，另外还要外置主机，不安全也不方便。针对这些问题，本发明提出的制冷装置，无外置主机，无需引接排水管，可减少噪音和安装的不便；安装成本低、维护方便；工作时无涌浪电流，电冷转换效率高，节能高效。

其具体优点体现在：

1、热惯性小，冷热随意切换。制冷制热时间非常快，通常在数秒内即可达到最大温差；

2、调节范围宽，冷热转换快。大温差环境，即使外界环境高达60度，散冷器表面依旧可以保持16～23度；

3、磁耦合子是换能组件，通过对其电流、电压控制可以很容易实现对箱体温度的精确控制。同时可用多组并串联使用，即使有一组失效，也不会影响制冷效果；

4、表面温度低于80度，无明火，对设备安全可靠。

在本发明的另一个实施例中，所提出的磁制冷系统还可用于制热，主要需要改变磁制冷介质，以及热量循环的方向。

应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作-根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。

进一步，该方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。

本文描述了本公开的实施例，包括发明人已知用于执行本发明的最佳模式。在阅读了上述描述后，这些所述实施例的变化对本领域的技术人员将变得明显。发明人希望技术人员视情况采用此类变型，并且发明人意图以不同于如本文具体描述的方式来实践本公开的实施例。因此，经适用的法律许可，本公开的范围包括在此所附的权利要求书中叙述的主题的所有修改和等效物。此外，本公开的范围涵盖其所有可能变型中的上述元素的任意组合，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。

尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

因此，应以说明性意义而不是限制性意义来理解本说明书和附图。然而，将明显的是：在不脱离如权利要求书中阐述的本申请的更宽广精神和范围的情况下，可以对本申请做出各种修改和改变。

其他变型在本申请的精神内。因此，尽管所公开的技术可容许各种修改和替代构造，但在附图中已示出并且在上文中详细描述所示的其某些实施例。然而，应当理解，并不意图将本申请局限于所公开的一种或多种具体形式；相反，其意图涵盖如所附权利要求书中所限定落在本申请的精神和范围内的所有修改、替代构造和等效物。

Claims (9)

1.一种生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，包括以下组件：

绝热腔室，所述绝热腔室设置成不与外界环境发生热量交换；

磁制冷介质，所述磁制冷介质位于所述绝热腔室内，并在磁场的作用下温度发生改变；

交换介质，所述交换介质分布于所述绝热腔室及外界环境之间，用于在所述绝热腔室及外界环境之间进行热交换；

磁场发生装置，所述磁场发生装置在驱动时产生有利于生物体的生物电磁场，该电磁场同时作用于所述磁制冷材料，使得所述磁制冷材料产生温度的变化。

2.根据权利要求1所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述生物电磁场包括频率一定的基频电磁场及频率为所述基频电磁场整数倍的一个或多个频率的电磁场。

3.根据权利要求2所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述基频为431.94MHz。

4.根据权利要求1所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述磁场的强度为7T。

5.根据权利要求1所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述磁制冷介质的材料为掺镓石榴石。

6.根据权利要求1所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述交换介质包括以下介质中的至少一种：液体、气体、金属。

7.根据权利要求1所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述磁场发生装置为电磁驱动电路。

8.根据权利要求1所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，还包括：

壳体，所述壳体将所述磁制冷系统牢固地容纳在内；

散热件，所述散热件也容纳在所述壳体内，其用金属材料制成，用于将所述磁制冷系统所产生的热量导出到外界环境；

空气流通装置，所述空气流通装置用于将所述磁制冷系统所产生的热量加速导出到外界环境。

9.根据权利要求8所述的生物电磁场驱动的磁制冷系统，其特征在于，所述散热件的材料为铜。