CN111174459B - 一种微元回热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微元回热系统，包括：沿圆周方向设置有多个第一通孔的中间盘，所述第一通孔内放置有导热润滑块；微元回热器，设置在中间盘的两端面且能相对中间盘转动，各所述微元回热器包括多个沿微元回热器的圆周方向布置的磁热性材料，所述磁热性材料和微元回热器之间设有驱使磁热性材料沿轴向方向移动的回热器床层自调节部件。本发明通过回热器床层自调节部件驱使磁热性材料沿轴向方向移动，使得微元回热系统在竖直安装运行的情况下，微元回热器内的磁热性材料能时刻与中间盘的导热润滑块紧密接触，保证回热效率。

Description

一种微元回热系统
技术领域
本发明涉及新型制冷技术领域，特别是涉及一种微元回热系统。
背景技术
磁制冷是一种基于磁热效应的高效节能的绿色环保技术。磁热效应是指磁性材料在磁场增强或减弱时放热或吸热的物理现象。具体原理为：当磁场增大时，位于磁场中的磁性材料磁有序度增大，磁熵减小，温度升高，向环境放热；磁场减小时，磁性材料磁有序度降低，磁熵增大，温度降低，从环境吸热。磁制冷技术就是以磁性材料作为工质，利用磁性材料的磁热效应实现制冷和制热的目的。与蒸汽压缩制冷技术相比，磁制冷循环的热效率可达卡诺循环的30％～60％，而传统蒸汽压缩循环的热效率仅为卡诺循环的5％～10％。由此可见，磁制冷技术可以以更高的效率实现原理上的理想循环。此外，固态磁制冷材料的熵密度远大于气体，制冷机体积较小，且没有压缩机等部件，运行安全可靠，同时磁性材料工质还有着对环境友好、噪声小和寿命长等优点。凭借磁制冷技术相对于传统制冷技术的优点，它具有良好的应用前景，各国的科研人员都对磁制冷技术展开了广泛的研究。
磁制冷技术需要根据磁热效应设计合理有效的制冷循环才能实现制冷的目的，此前已有专利《一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统》，专利申请公布号CN 106931688A，该专利发明了一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统，并详细阐述了该系统的主要部件、结构及运行方式。但该系统在竖直放置运行时存在相邻两层回热器模组内磁热性材料间“固-固”回热的接触问题，即如何保证该微元回热室温磁制冷系统的回热器模组在转动时，相邻回热器模组内磁热性材料能时刻与导热润滑块紧密接触。同时存在磁制冷机如何实现间歇旋转的问题。
发明内容
本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种微元回热系统，其能让磁热性材料在微元回热器运行时时刻与导热润滑块保持紧密接触。
根据本发明的第一方面实施例，提供一种微元回热系统，包括：
沿圆周方向设置有多个第一通孔的中间盘，所述第一通孔内放置有导热润滑块；
微元回热器，设置在中间盘的两端面且能相对中间盘转动，各所述微元回热器包括多个沿微元回热器的圆周方向布置的磁热性材料，所述磁热性材料和微元回热器之间设有驱使磁热性材料沿轴向方向移动的回热器床层自调节部件。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，各所述微元回热器包括回热器壳体和旋转传动盘，所述回热器壳体沿圆周方向设有用于安装磁热性材料的多个第二通孔，所述回热器床层自调节部件设置在旋转传动盘和磁热性材料之间。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，各所述第二通孔内设置有2～4个回热器床层自调节部件。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，所述回热器床层自调节部件为压缩弹簧。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，还包括驱动微元回热器转动的传动系统，所述传动系统包括驱动电机、安装在驱动电机输出端的传动轮、与微元回热器同轴安装的同步轮，所述传动轮和同步轮之间通过同步带连接。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，还包括用于固定驱动电机的外支撑板，所述微元回热器和同步轮之间通过中间主轴连接，所述外支撑板和同步轮之间设有回热器限位自调节部件。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，所述回热器限位自调节部件为压缩弹簧，所述回热器限位自调节部件套装在中间主轴上。
根据本发明第一方面实施例所述的微元回热系统，所述驱动电机为步进电机，还包括用于控制步进电机运行状态的步进电机驱动器。
本发明的有益效果是：本发明通过回热器床层自调节部件驱使磁热性材料沿轴向方向移动，使得微元回热系统在竖直安装运行的情况下，微元回热器内的磁热性材料能时刻与中间盘的导热润滑块紧密接触，保证回热效率。另外，本发明还通过设置回热器限位自调节部件驱使微元回热器沿轴向方向移动，回热器限位自调节部件配合回热器床层自调节部件，使得磁热性材料能时刻与中间盘的导热润滑块紧密接触，保证回热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例去掉外壳后结构示意图；
图3是本发明实施例中回热器床层自调节部件的安装示意图；
图4是本发明实施例中回热器限位自调节部件的安装示意图；
图5是本发明实施例中微元回热器的结构示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
参照图1～图5，一种微元回热系统，包括微元回热器14、中间盘16、连接所述微元回热器14吸热区的冷端换热器、连接所述微元回热器14放热区的热端换热器、永磁体15和传动系统，其中，中间盘16上沿圆周方向设置有多个第一通孔，所述第一通孔内放置有导热润滑块20；微元回热器14设置在中间盘16的两端面且能相对中间盘16转动，各所述微元回热器14包括多个沿微元回热器14的圆周方向布置的磁热性材料19，所述磁热性材料19和微元回热器14之间设有驱使磁热性材料19沿轴向方向移动的回热器床层自调节部件18。
微元回热器14由回热器壳体141、旋转传动盘140以及同步轮13装配而成。回热器壳体141、旋转传动盘140和同步轮13依次沿远离中间盘16的方向同轴布置。回热器壳体141由绝热材料加工而成，回热器壳体141沿圆周方向开设有若干扇形的第二通孔142，作为填充所述的磁热性材料19的床层。磁热性材料19的形状与第二通孔142相匹配。回热器壳体141靠近旋转传动盘140的一侧与磁热性材料19存在一定间隙，用于放置回热器床层自调节部件18。回热器床层自调节部件18为压缩弹簧，单个第二通孔142内回热器床层自调节部件18的个数为2～4个。第一通孔的数目与第二通孔142数目相同。导热润滑块20与第一通孔相匹配。其中，导热润滑块20呈扇形。
优选地，第二通孔142的深度约等于回热器床层自调节部件18的长度和磁热性材料长度的一半之和；即回热器床层自调节部件18和磁热性材料放进第二通孔142后，磁热性材料有一半露出微元回热器14外，并在安装过程中，磁热性材料与中间盘上的导热润滑块相接触。
传动系统包括驱动电机10、安装在驱动电机10输出端的传动轮，传动轮和同步轮13之间通过同步带连接。驱动电机10通过同步带带动微元回热器14上的同步轮13转动，进而实现微元回热器14的旋转运行。
永磁体15包括外磁体和内磁体，外磁体和内磁体分别为两个同心半圆环。外磁体和内磁体之间存在圆弧状高磁场间隙，该圆弧状高磁场间隙用于放置所述的微元回热器14。
在微元回热器14旋转运行期间，利用磁热性材料19进出磁场时的磁热效应进行制冷，同时相邻微元回热器14内的磁热性材料19通过中间盘16上的导热润滑块20进行回热，利用回热过程拉大冷热端温跨。磁制冷机产生的冷量/热量通过冷/热端换热器向外界释放。
通过回热器床层自调节部件18驱使磁热性材料19沿轴向方向移动，使得微元回热系统在竖直安装运行的情况下，微元回热器14内的磁热性材料19能时刻与中间盘16的导热润滑块20紧密接触，保证回热效率。回热器床层自调节部件18所用弹簧的尺寸、数量及劲度系数由具体情况而定，通过调整弹簧的尺寸、数量及劲度系数，使得弹簧提供的弹力满足回热器运行时磁热性材料与中间盘16扇形导热润滑块20紧密接触的需求，同时不会提供过大压力影响回热器的正常旋转运行。
在一些实施例中，还包括用于固定驱动电机10的外支撑板11，所述微元回热器14和同步轮13之间通过中间主轴12连接，所述外支撑板11和同步轮13之间设有回热器限位自调节部件17。外支撑板11、微元回热器14和所述的中间盘16依次装配在中间主轴12上。回热器限位自调节部件17驱使微元回热器14沿轴向方向移动，回热器限位自调节部件17配合回热器床层自调节部件18，使得磁热性材料19能时刻与中间盘16的导热润滑块20紧密接触，保证回热效率。外支撑板11上开设有圆形通孔，驱动电机10的传动轮通过圆形通孔，驱动电机10的外壳由螺钉固定在外支撑板11上。
具体的，中间主轴贯穿两个微元回热器14，即两个微元回热器14的旋转传动盘、中间盘16和同步轮13都是装配在一根中间主轴12上，中间主轴12是充当这些部件的支撑作用，中间盘16两侧的驱动电机10分别通过两个电机驱动器转动，只要磁制冷机运行时两个步进电机的转速相同且同时在运转即可，具体就是为了使中间盘16两侧的微元回热器14能以相同的转速运行，实现中间盘16两侧的微元回热器14之间的回热过程。
在一些实施例中，所述回热器限位自调节部件17为压缩弹簧，所述回热器限位自调节部件17套装在中间主轴12上。装配时回热器限位自调节部件17均向中间盘16压紧，回热器限位自调节部件17和回热器床层自调节部件18因为挤压产生弹力，使得微元回热器14和磁热性材料19始终存在向中间盘16压紧的趋势，从而使得磁热性材料与中间盘16上的导热润滑块20紧密接触，保证回热效率。
在一些实施例中，所述驱动电机10为步进电机，还包括用于控制步进电机运行状态的步进电机驱动器。步进电机通过同步带带动微元回热器14旋转，进而实现室温磁制冷机的运行，通过步进电机驱动器对步进电机的控制使得步进电机间歇运行以实现室温磁制冷机的间歇运行。
以上是对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种微元回热系统，其特征在于，包括：
沿圆周方向设置有多个第一通孔的中间盘，所述第一通孔内放置有导热润滑块；
微元回热器，设置在中间盘的两端面且能相对中间盘转动，所述微元回热器包括回热器壳体、旋转传动盘以及同步轮，所述回热器壳体、所述旋转传动盘和所述同步轮依次沿远离所述中间盘的方向同轴布置；
其中，各所述微元回热器包括多个沿微元回热器的圆周方向布置的磁热性材料，所述回热器壳体沿圆周方向设有用于安装磁热性材料的多个第二通孔，所述磁热性材料和微元回热器的旋转传动盘之间设有驱使磁热性材料沿轴向方向移动的回热器床层自调节部件，使得微元回热系统在竖直安装运行的情况下，所述微元回热器内的所述磁热性材料能与所述中间盘的所述导热润滑块保持接触。
2.根据权利要求1所述的微元回热系统，其特征在于：各所述第二通孔内设置有2～4个回热器床层自调节部件。
3.根据权利要求1或2所述的微元回热系统，其特征在于：所述回热器床层自调节部件为压缩弹簧。
4.根据权利要求3所述的微元回热系统，其特征在于：还包括驱动微元回热器转动的传动系统，所述传动系统包括驱动电机、安装在驱动电机输出端的传动轮，所述传动轮和同步轮之间通过同步带连接。
5.根据权利要求4所述的微元回热系统，其特征在于：还包括用于固定驱动电机的外支撑板，所述微元回热器和同步轮之间通过中间主轴连接，所述外支撑板和同步轮之间设有回热器限位自调节部件。
6.根据权利要求5所述的微元回热系统，其特征在于：所述回热器限位自调节部件为压缩弹簧，所述回热器限位自调节部件套装在中间主轴上。
7.根据权利要求4所述的微元回热系统，其特征在于：所述驱动电机为步进电机，还包括用于控制步进电机运行状态的步进电机驱动器。
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