CN216769843U - 带有安全阀的高效反作用式磁制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，包括：蠕动泵、安全阀、工质床、磁体、第一散热器、第一蓄冷器、控制器、第二散热器、第二蓄冷器；工质床安装在磁体内部的工作空间，工质床包括：第一工质床、第二工质床、隔热连接板，隔热连接板连接在第一工质床、第二工质床之间；磁体的底部连接有固定板，固定板设置有驱动机构；第一工质床、第一散热器、第一蓄冷器、蠕动泵、安全阀通过管路相串联；第二工质床、第二散热器、第二蓄冷器、蠕动泵、安全阀通过管路相串联；控制器通过控制线分别连接第一蠕动泵、第二蠕动泵、驱动机构的信号输入端。本实用新型提高了磁制冷工作效率，而且能够避免蠕动泵上软管突然炸裂。

Description

带有安全阀的高效反作用式磁制冷机

技术领域

本实用新型属于室温磁制冷技术领域，具体涉及一种带有安全阀的高效反作用式磁制冷机。

背景技术

目前，传统压缩制冷中使用的氟利昂制冷剂会对臭氧层会产生危害，会间接导致人类生存环境的变化。根据蒙特利尔协议和京都协议，气体压缩制冷采用无氟的制冷剂，例如R410A，R410A由两种准共沸的混合物而成，主要有氢，氟和碳元素组成，具有稳定、无毒、性能优越等特点。虽然新的制冷工质不再对臭氧产生不利影响，但是会导致温室效应，仍然会破坏自然环境。

由于在传统压缩气体制冷中，制冷剂被压缩机等熵压缩，再进入冷凝器冷却，进入节流阀，最后出节流阀，进入蒸发器，按照这样循环工作，整个热力学循环的四部分是在制冷剂经过不同机械部分完成的。

室温磁场制冷的热力学循环是在蓄热器中完成循环，制冷剂即磁工质不动，只是磁场强度变化，就能完成热力学循环，这种磁场制冷热流体循环系统大大提高了制冷工作效率。传统磁制冷方式存在机械结构复杂、磁工质退磁不完全、磁热效应不完整、噪音高等缺陷。

如图1所示，是现有技术中蠕动泵1的结构原理图。

蠕动泵1由三部分组成：驱动器11、泵头12和软管13。流体被隔离在软管13中，泵头12正传或者反转情况下，流体正向或者逆向在软管13中流动。软管13在泵头12长时间连续挤压下，很容易损坏，出现漏液现象，所以软管13需要频繁更换。如果蠕动泵1工作在压力较大环境下，带伤工作的软管13会突然炸裂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，提高了磁制冷工作效率，实现了磁热效应最大化，而且能够避免蠕动泵上软管突然炸裂。

为达到上述目的，本实用新型使用的技术解决方案是：

带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，包括：蠕动泵、安全阀、工质床、磁体、第一散热器、第一蓄冷器、控制器、第二散热器、第二蓄冷器；工质床内部装有磁工质，工质床安装在磁体内部的工作空间，工质床包括：第一工质床、第二工质床、隔热连接板，隔热连接板连接在第一工质床、第二工质床之间；磁体的底部连接有固定板，固定板设置有用于驱动固定板往复平移的驱动机构；第一工质床、第一散热器、第一蓄冷器、蠕动泵、安全阀通过管路相串联；第二工质床、第二散热器、第二蓄冷器、蠕动泵、安全阀通过管路相串联；控制器通过控制线分别连接第一蠕动泵、第二蠕动泵、驱动机构的信号输入端，第一蠕动泵、第二蠕动泵、控制器、驱动机构利用外部电源供电。

进一步，安全阀安装在蠕动泵的出口侧。

进一步，蠕动泵两侧分别连接有安全阀。

进一步，安全阀两端设置有连接法兰，安全阀两端的连接法兰分别连接硬质管道；蠕动泵的软管的进口和出口分别连接硬质管道，硬质管道、软管的连接处设置有管箍，硬质管道连接管路。

进一步，硬质管道插入软管内部，管箍安装在软管外部。

进一步，第一工质床、第二工质床分别包括两个工质床分体，在工质床分体连接端面上设置有密封槽和滤网槽，滤网槽位于密封槽内侧，密封槽内设置有O型密封圈，滤网槽内安装有过滤网。

进一步，磁体包括：第一磁体、第二磁体、固定板、驱动机构，第一磁体、第二磁体的磁场方向相同；第一磁体中部设置有第一工作空间，第二磁体中部设置有第二工作空间，第一工作空间、第二工作空间的开口处相对，第一工作空间、第二工作空间之间的分隔距离为分隔空间，第一工作空间、第二工作空间、分隔空间组成磁体的工作空间；第一磁体、第二磁体的底部连接在固定板上，固定板、驱动机构之间通过齿轮连接；固定板下部设置有滑道，滑道与底座滑动连接。

进一步，固定板下部设置有半导体制冷片、温度传感器，半导体制冷片、温度传感器分别通过控制线与控制器相连接。

进一步，隔热连接板、底座之间连接有支撑杆，通过支撑杆将工质床固定在底座上。

进一步，固定板下部设置有滑道，滑道、底座滑动连接，驱动机构包括：行星齿轮电机、齿条，行星齿轮电机固定在底座上，齿条固定在固定板下部，行星齿轮电机、齿条相啮合。

与现有技术相比，本实用新型技术效果包括：

本实用新型是针对现有传统磁制冷系统提出的，现有的传统磁制冷系统存在热力学循环系统复杂、效率低、磁工质退磁不完全、磁热效应低、噪音高等缺陷，为解决上述问题，本实用新型提出的一种高效反作用式磁制冷机及热交换方法，给工质床配套两套散热仓和蓄冷仓，通过磁热效应叠加实现了磁热效应最大化，大大提高了磁制冷工作效率，同时还简化了热力学循环系统。

本实用新型中，将现有技术中旋转式磁场改进为平移式磁场，极大限度的降低了噪音的产生。本实用新型通过双向蠕动泵改变转动方向，或者使用单向泵和换向阀的配合，来调节换热流体的流动方向，减少甚至不用阀门，进而降低了系统噪音。

连接双向蠕动泵的管道上设置了安全阀，当管道内压力超过额定值时，安全阀的开启能够避免双向蠕动泵内部的软管炸裂，从而避免事故出现。

附图说明

图1是现有技术中蠕动泵的结构原理图；

图2是本实用新型中蠕动泵、安全阀的连接示意图；

图3是本实用新型中工质床的结构示意图；

图4是本实用新型中第一工质床充磁升温散热的原理图；

图5是本实用新型中第一工质床退磁降温蓄冷的原理图；

图6是本实用新型中第二工质床充磁升温散热的原理图；

图7是本实用新型中第二工质床退磁降温蓄冷的原理图；

图8是本实用新型中磁体的结构示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图2所示，是本实用新型中蠕动泵1、安全阀2的连接示意图。

安全阀2通过硬质管道(不锈钢管)3连接蠕动泵1，安全阀2通常安装在蠕动泵1的出口侧，也可以在蠕动泵1两侧分别连接一个安全阀2。

安全阀2两端设置有连接法兰21，安全阀2两端的连接法兰21分别连接硬质管道3；蠕动泵1的软管13的进口和出口分别连接硬质管道3，硬质管道3、软管13的连接处设置有管箍22，硬质管道3插入软管13内部，管箍22安装在软管13外部，通过管箍22将硬质管道3、软管13的连接固定，避免换热流体泄露。

如图3所示，是本实用新型中工质床4的结构示意图。如图4所示，是本实用新型中第一工质床41充磁升温散热的原理图。如图5所示，是本实用新型中第一工质床41退磁降温蓄冷的原理图。

带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，包括：蠕动泵1、安全阀2、工质床4、磁体5、第一散热器6、第一蓄冷器7、控制器、第二散热器8、第二蓄冷器9。

工质床4安装在磁体5内部的工作空间，工质床4包括：第一工质床41、第二工质床42、隔热连接板43，隔热连接板43连接在第一工质床41、第二工质床42之间。

工质床4内部装有磁工质，磁工质为以金属Gd或LaFeSi为主的合金球颗粒，粒度约为20-60目。磁工质充磁时在磁热效应下温度升高，退磁时在磁热效应下产生温度降低。第一工质床41、第一散热器3、第一蓄冷器7，以及第二工质床42、第二散热器8、第二蓄冷器9之间的热力学循环是磁工质经过充磁-退磁完成。工质床4、磁体5相对位置的往复移动频率较快，移动时间为0.5秒-2秒；换热时间即进入或退出磁场停留时间，换热时间根据负载大小范围为1.5秒-1.8秒，换热流体的流速由于管径大小来确定，换热流体的流量根据换热时间和管径大小来确定。

第一工质床41、第二工质床42通过金属Cu增材制造而成，第一工质床41、第二工质床42包括两个工质床分体，在工质床分体连接端面上设置有密封槽和滤网槽，滤网槽位于密封槽内侧，密封槽内设置有O型密封圈，滤网槽内安装有过滤网。过滤网用于过滤在工质床4中流动的磁工质。换热流体采用H₂O和少量碳氢化合物的混合液。

第一工质床41、第一散热器6、第一蓄冷器7、蠕动泵1、安全阀2通过管路相串联连接。安全阀2、管路之间通过硬质管道3相连接。

控制器用于控制蠕动泵1的启停和转动方向，以控制换热流体的流动方向，蠕动泵1将加热或制冷后的换热流体输送到第一散热器6、第一蓄冷器7(或者第二散热器8、第二蓄冷器9)；控制器通过控制线连接蠕动泵1的信号输入端，蠕动泵1、控制器通过导线连接外部电源，利用外部电源供电。

如图6所示，是本实用新型中第二工质床42充磁升温散热的原理图。如图7所示，是本实用新型中第二工质床42退磁降温蓄冷的原理图。

第二工质床42、第二散热器8、第二蓄冷器9、蠕动泵1、安全阀2通过管路相串联。控制器用于控制蠕动泵1的启停和转动方向，以控制换热流体的流动方向；控制器通过控制线连接蠕动泵1的信号输入端。

蠕动泵1采用双向蠕动泵来调节换热流体的流向，蠕动泵制冷时正转，散热时反转(或制冷时反转，散热时正转)，或者使用单向泵增加换向阀。工质床4配置两套散热器和蓄冷器(第一工质床41配置第一散热器6、第一蓄冷器7，第二工质床42、第二散热器8配置第二蓄冷器9)，去向一致，均为散热仓和蓄冷仓，起到叠加加强效果。

如图8所示，是本实用新型中磁体5的结构示意图。

磁体5包括：第一磁体501、第二磁体502、固定板505、驱动机构，第一磁体501、第二磁体502的磁场方向相同。第一磁体501中部设置有第一工作空间503，第二磁体502中部设置有第二工作空间504，第一工作空间503、第二工作空间504的开口处相对，第一工作空间503、第二工作空间504之间的分隔距离为分隔空间，第一工作空间503、第二工作空间504、分隔空间组成磁体5的工作空间。

第一磁体501、第二磁体502的底部连接在固定板505上，固定板505、驱动机构之间通过齿轮连接，驱动机构用于驱动固定板505往复平移，进而带动第一磁体501、第二磁体502往复平移。

驱动机构通过控制线连接控制器，控制器用于控制驱动机构的行进方向和距离，使工质床4与磁体5形成相对位移，进而使第一工质床41、第二工质床42反复进出第一工作空间503、第二工作空间504的磁场。驱动机构通过导线连接外部电源，利用外部电源供电。

第一磁体501、第二磁体502的外形为正六面体结构。第一工作空间503、第二工作空间504为长方体空间。

固定板505下部设置有滑道506，滑道506、底座507滑动连接，驱动机构连接在底座507、滑道506之间，驱动机构带动固定板505往复移动，底座507下方设有滑轮508。驱动机构包括：行星齿轮电机、齿条，行星齿轮电机可以固定在底座507上，齿条固定在固定板505下部，行星齿轮电机、齿条相啮合，行星齿轮电机正反转，实现驱动机构带动固定板505往复移动。

固定板505下部设置有半导体制冷片、温度传感器，半导体制冷片、温度传感器分别通过控制线与控制器相连接，当超过工作温度15℃，半导体制冷片开始工作，给固定板505以及其上连接的第一磁体501、第二磁体502降温。

隔热连接板43、底座507之间连接有支撑杆，通过支撑杆将工质床4固定在底座507上。

第一工质床41、第二工质床42的制冷、制热的时机相反，即当第一工质床41制冷时，第二工质床42制热；反之第一工质床41制热时，第二工质床42制冷。当第一工质床41进入磁场时，第一工质床41内的磁工质升温，换热流体经第一工质床41流向第一散热器6；第一工质床41内的磁工质升温的同时，第二工质床42退出磁场，第二工质床42内的磁工质降温，换热流体经第二工质床42流向第二蓄冷器9。当第一工质床41退出磁场时，第一工质床41内的磁工质降温，换热流体经第一工质床41流向第一蓄冷器7；第一工质床41内的磁工质降温的同时，第二工质床42进入磁场，第二工质床42内的磁工质升温，换热流体经第二工质床42流向第二散热器8。

控制器采用可编程控制器，蠕动泵1采用隔膜泵；通过可编程控制器控制蠕动泵1的启停、转动方向、转动时间，驱动机构驱动带动磁体1给工质床4的充磁、退磁的时间，换热流体经过蠕动泵1的驱动使第一工质床41的换热流体反复经过磁工质流入第一散热器6、第一蓄冷器7，第二工质床42的换热流体经过磁工质反复流入第二散热器8、第二蓄冷器9，按照这样循环工作，整个热力学循环是在磁工质经过同时充磁-退磁完成，这种高效反作用式磁制冷机及热交换方法大大简化了磁制冷结构，提高磁制冷效率，使磁制冷效应得到充分利用，有效地缩短制冷时间。

带有安全阀的高效反作用式磁制冷机的热交换方法，步骤如下：

步骤1：第一工质床41进入磁场充磁，第一工质床41内的磁工质升温，升温的磁工质加热换热流体，加热后的换热流体送入第一散热器6制热；同时，第二工质床42退出磁场，第二工质床42内的磁工质降温，磁工质给换热流体降温，降温后的磁工质流入第二蓄冷器9制冷；

控制器发出指令启动驱动机构，驱动机构带动固定板505向第一工质床41方向移动，第一工质床41移动到第一磁体501的第一工作空间503内，第一工质床41的磁工质充磁并升温。第一工质床41进入第一工作空间503的同时，第二工质床42离开第二工作空间504，第二工质床42的磁工质退磁并降温。

步骤2：第一工质床41退磁，第一工质床41内的磁工质降温，磁工质给换热流体降温，降温后的换热流体送入第一蓄冷器7制冷；同时，第二工质床42进入磁场充磁，第二工质床42内的磁工质升温，升温的磁工质加热换热流体，升温后的磁工质流入第二散热器8制热。

控制器发出指令启动驱动机构，驱动机构带动固定板505向第二工质床42方向移动，第二工质床42移动到第二磁体502的第二工作空间504内，第二工质床42的磁工质充磁并升温。第二工质床42进入第二工作空间504的同时，第一工质床41离开第一工作空间503，第一工质床41的磁工质退磁并降温。

重复步骤1、步骤2，按照这样循环工作，第一工质床41反复充磁、退磁，并且第一工质床41通过换热流体在第一散热器6反复制热，在第一蓄冷器7反复制冷；第二工质床42反复充磁、退磁，第二工质床42通过换热流体在第二散热器8反复制热，在第二蓄冷器9反复制冷，这种高效反作用式磁制冷机及热交换方法简化了磁制冷运行方式，实现了磁工质完全充磁及退磁，使磁制冷机磁热效应得到充分的发挥，大大提高了磁制冷效率，使磁制冷效应得到充分利用，有效地缩短制冷时间，并改善了磁制冷机的工作方式，极大限度的降低了噪音的产生。

本实用新型所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，包括：蠕动泵、安全阀、工质床、磁体、第一散热器、第一蓄冷器、控制器、第二散热器、第二蓄冷器；工质床内部装有磁工质，工质床安装在磁体内部的工作空间，工质床包括：第一工质床、第二工质床、隔热连接板，隔热连接板连接在第一工质床、第二工质床之间；磁体的底部连接有固定板，固定板设置有用于驱动固定板往复平移的驱动机构；第一工质床、第一散热器、第一蓄冷器、蠕动泵、安全阀通过管路相串联；第二工质床、第二散热器、第二蓄冷器、蠕动泵、安全阀通过管路相串联；控制器通过控制线分别连接第一蠕动泵、第二蠕动泵、驱动机构的信号输入端，第一蠕动泵、第二蠕动泵、控制器、驱动机构利用外部电源供电。

2.如权利要求1所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，安全阀安装在蠕动泵的出口侧。

3.如权利要求1所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，蠕动泵两侧分别连接有安全阀。

4.如权利要求1所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，安全阀两端设置有连接法兰，安全阀两端的连接法兰分别连接硬质管道；蠕动泵的软管的进口和出口分别连接硬质管道，硬质管道、软管的连接处设置有管箍，硬质管道连接管路。

5.如权利要求4所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，硬质管道插入软管内部，管箍安装在软管外部。

6.如权利要求1所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，第一工质床、第二工质床分别包括两个工质床分体，在工质床分体连接端面上设置有密封槽和滤网槽，滤网槽位于密封槽内侧，密封槽内设置有O型密封圈，滤网槽内安装有过滤网。

7.如权利要求1所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，固定板下部设置有半导体制冷片、温度传感器，半导体制冷片、温度传感器分别通过控制线与控制器相连接。

8.如权利要求1所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，磁体包括：第一磁体、第二磁体、固定板、驱动机构，第一磁体、第二磁体的磁场方向相同；第一磁体中部设置有第一工作空间，第二磁体中部设置有第二工作空间，第一工作空间、第二工作空间的开口处相对，第一工作空间、第二工作空间之间的分隔距离为分隔空间，第一工作空间、第二工作空间、分隔空间组成磁体的工作空间；第一磁体、第二磁体的底部连接在固定板上，固定板、驱动机构之间通过齿轮连接；固定板下部设置有滑道，滑道与底座滑动连接。

9.如权利要求8所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，隔热连接板、底座之间连接有支撑杆，通过支撑杆将工质床固定在底座上。

10.如权利要求8所述的带有安全阀的高效反作用式磁制冷机，其特征在于，固定板下部设置有滑道，滑道、底座滑动连接，驱动机构包括：行星齿轮电机、齿条，行星齿轮电机固定在底座上，齿条固定在固定板下部，行星齿轮电机、齿条相啮合。

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