CN218210166U - 多级大功率磁制冷机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多级大功率磁制冷机，包括：固态制冷床组合、旋转磁体、蓄冷器、散热器、电磁阀组、循环泵；固态制冷床组合包括：至少四个固态制冷床单体，固态制冷床单体安装在旋转磁体的磁场空隙内；第一固态制冷床分组包括至少两个并联的固态制冷床单体，第二固态制冷床分组包括至少两个并联的固态制冷床单体；第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组通过管路并连接在蓄冷器、散热器之间，电磁阀组、循环泵设置在管路上，电磁阀组通过管路连接在固态制冷床组合与蓄冷器之间，或者通过管路连接在固态制冷床组合与散热器之间。本实用新型能够扩展磁热效应工作区间，并大大提高磁热效应功率。

Description

多级大功率磁制冷机

技术领域

本实用新型属于磁制冷装置，具体涉及一种多级大功率磁制冷机。

背景技术

目前，传统压缩制冷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R410。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。而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；传统磁制冷系统热力学循环系统简单、制冷效率低、制冷功率低、磁热效应小，限制了室温磁场制冷技术的推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多级大功率磁制冷机，能够扩展磁热效应工作区间，并大大提高磁热效应功率。

为达到上述目的，本实用新型使用的技术解决方案是：

多级大功率磁制冷机，包括：固态制冷床组合、旋转磁体、蓄冷器、散热器、电磁阀组、循环泵；旋转磁体包括：内磁体、外磁体，内磁体、外磁体为筒装结构，内磁体套装在外磁体内部，内磁体中部空间为磁场空隙；固态制冷床组合包括：多个固态制冷床单体，每个固态制冷床单体分别安装在不同旋转磁体的磁场空隙内；第一固态制冷床分组包括至少两个并联的固态制冷床单体，第二固态制冷床分组包括至少两个并联的固态制冷床单体；第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组通过管路并连在蓄冷器、散热器之间；电磁阀组、循环泵设置在管路上，电磁阀组通过管路连接在固态制冷床组合与蓄冷器之间，或者电磁阀组通过管路连接在固态制冷床组合与散热器之间；安装在第一固态制冷床分组上的内磁体、外磁体初始状态下的磁场方向相同；安装在第二固态制冷床分组上的内磁体、外磁体初始状态下的磁场方向相反。

进一步，蓄冷器的入口和出口通过管路分别连接第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组；散热器的入口和出口通过管路分别连接第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组。

进一步，电磁阀组包括：第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀；第一电磁阀、第三电磁阀通过管路串接在第二固态制冷床分组与散热器之间；第二电磁阀、第四电磁阀通过管路串接在第一固态制冷床分组与散热器之间；第五电磁阀一端连接在第一电磁阀、第二固态制冷床分组之间的管路上，另一端连接在第四电磁阀、散热器之间的管路上；第六电磁阀连接在第二电磁阀、第三电磁阀之间。

进一步，旋转磁体包括：内磁体、外磁体磁场强度相等。

进一步，内磁体、外磁体之间安装有滚珠或者轴承。

进一步，固态制冷床单体包括：制冷床本体、法兰、滤网；法兰连接在制冷床本体两端，位于旋转磁体外部，滤网固定在制冷床本体、法兰之间，法兰连接管路；制冷床本体、管路、蓄冷器、散热器组成密闭流道，流道内部充有防冻液。

进一步，法兰底部连接支撑板，通过支撑板连接并固定在底座上；内磁体两端连接在法兰上，外磁体下部设置有底座，底座设置有支撑辊，外磁体位于支撑辊上，支撑辊的转轴设置有电机，通过支撑辊带动外磁体旋转。

进一步，法兰底部连接支撑板，通过支撑板连接并固定在底座上；外磁体下部设置有底座、支撑板，外磁体通过支撑板固定在底座上；底座设置有侧板，电机固定在侧板上，内磁体端部通过齿轮连接电机的转轴，电机带动内磁体转动。

本实用新型技术效果包括：

本实用新型能够使固态制冷量增加，提高磁热效应利用率，实现磁制冷功率最大化，大大提高了磁制冷工作效率。

本实用新型通过并联的多个固态制冷床组合，能够扩展磁热效应工作区间，并大大提高磁热效应功率。

附图说明

图1是本实用新型中多级大功率磁制冷机的结构示意图；

图2是本实用新型中旋转磁体的剖面结构示意图；

图3是本实用新型中内磁体、外磁体磁场方向一致的示意图；

图4是本实用新型中内磁体、外磁体磁场方向相反的示意图。

图5是本实用新型中三个固态制冷床单体并联的示意图。

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1所示，是本实用新型中多级大功率磁制冷机的结构示意图。

多级大功率磁制冷机的结构包括：固态制冷床组合1、旋转磁体2、蓄冷器3、散热器4、电磁阀组、循环泵5；固态制冷床组合1包括：多个固态制冷床单体11，多个固态制冷床单体11分别安装在旋转磁体2的磁场空隙内；两个固态制冷床单体11通过管路相并联，形成第一固态制冷床分组；两个固态制冷床单体11通过管路相并联，形成第二固态制冷床分组；蓄冷器3通过管路分别连接第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组；散热器4通过管路分别连接第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组；电磁阀组、循环泵5设置在管路上，循环泵5用于给管路中流体提供动力，电磁阀组用于控制管路内流体的流向，电磁阀组通过管路连接在固态制冷床组合1与蓄冷器3之间，或者通过管路连接在固态制冷床组合1与散热器4之间。

第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组并连在蓄冷器3、散热器4之间。

安装在第一固态制冷床分组上的旋转磁体2的内磁体、外磁体的初始状态下的磁场方向相同；安装在第二固态制冷床分组上旋转磁体2的内磁体、外磁体的初始状态下的磁场方向相反。

本优选实施例中，电磁阀组位于固态制冷床组合1与散热器4之间，电磁阀组包括：第一电磁阀61、第二电磁阀62、第三电磁阀63、第四电磁阀64、第五电磁阀65、第六电磁阀66；第一电磁阀61、第三电磁阀63串接在第二固态制冷床分组与散热器4之间；第二电磁阀62、第四电磁阀64串接在第一固态制冷床分组与散热器4之间；第五电磁阀65一端连接在第一电磁阀61、第二固态制冷床分组之间的管路上，另一端连接在第四电磁阀64、散热器4之间的管路上；第六电磁阀66连接在第二电磁阀62、第三电磁阀63之间。

本优选实施例中，固态制冷床单体11包括：制冷床本体、法兰、滤网；法兰连接在制冷床本体两端，位于旋转磁体2外部，滤网固定在制冷床本体、法兰之间，法兰连接管路；制冷床本体为不导温材料，制冷床本体、管路、蓄冷器3、散热器4组成密闭流道，流道内部充有防冻液，通过循环泵5驱动防冻液流经蓄冷器3、固态制冷床组合1、电磁阀组、散热器4。法兰底部连接支撑板，通过支撑板连接并固定在底座上。

如图2所示，是本实用新型中旋转磁体2的剖面结构示意图。

旋转磁体2包括：内磁体A、外磁体B，内磁体A、外磁体B为筒装结构，内磁体A套装在外磁体B内部，内磁体A中部空间为磁场空隙。内磁体A、外磁体B磁场强度相等。

内磁体A、外磁体B相对旋转，可以在内磁体A、外磁体B之间安装滚珠、轴承之类的部件。如果内磁体A位置固定，可以将内磁体A两端连接在法兰上，外磁体B下部设置有底座，底座设置有支撑辊，外磁体B位于支撑辊上，支撑辊的转轴设置有电机，通过支撑辊带动外磁体B旋转。如果外磁体B位置固定，外磁体B下部设置有底座、支撑板，外磁体B通过支撑板固定在底座上；底座设置有侧板，电机固定在侧板上，内磁体A端部通过齿轮连接电机的转轴，电机带动内磁体A转动。

当然旋转磁体2也可以包括四对磁场强度不同的内磁体和外磁体，具体为：内磁体A、外磁体B、内磁体C、外磁体D、内磁体E、外磁体F、内磁体G、外磁体H；内磁体A、外磁体B、内磁体C、外磁体D、内磁体E、外磁体F、内磁体G、外磁体H为筒装结构；内磁体A套装在外磁体B内部，内磁体A、外磁体B磁场强度相同，内磁体A中部空间为磁场空隙；内磁体C套装在外磁体D内部，内磁体C、外磁体D磁场强度相同，内磁体C中部空间为磁场空隙；内磁体E套装在外磁体F内部，内磁体E、外磁体F磁场强度相同，内磁体E中部空间为磁场空隙；内磁体G套装在外磁体H内部，内磁体G、外磁体H磁场强度相同，内磁体G中部空间为磁场空隙。内磁体A、外磁体B磁场强度相等，内磁体C、外磁体D磁场强度相等，内磁体E、外磁体F磁场强度相等，内磁体G、外磁体H磁场强度相等。四个固态制冷床单体11分别套装在内磁体A、内磁体C、内磁体E、内磁体G四个磁体的磁场空隙内。

如图3所示，是本实用新型中内磁体A、外磁体B磁场方向一致的示意图；如图4所示，是本实用新型中内磁体A、外磁体B磁场方向相反的示意图。

以内磁体A、外磁体B为例，内磁体C、外磁体D、内磁体E、外磁体F、内磁体G、外磁体H原理相同。

内磁体A、外磁体B的磁场方向一致时，磁场空隙内磁场强度增强，固态制冷床组合1内磁热材料制热；内磁体A、外磁体B的磁场方向相反时，磁场空隙内磁场强度减弱，固态制冷床组合1内磁热材料制冷。

如图5所示，是本实用新型中三个固态制冷床单体11并联的示意图。

第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组分别并联有三个固态制冷床单体11，每个旋转磁体2的磁场空隙分别安装有一个固态制冷床单体。

多级大功率磁制冷机工作过程如下：

防冻液经过循环泵5的驱动使换热流体经过固态制冷床组合1，循环工作，整个热力学循环是在磁工质经过充磁-退磁-充磁-退磁完成的，内磁体A、外磁体B的磁场方向一致时充磁，防冻液流向散热器4；内磁体A、外磁体B的磁场方向相反时退磁，防冻液流向蓄冷器3。

以外磁体B、外磁体D、外磁体F、外磁体H旋转，内磁体A、内磁体C、内磁体E、内磁体G固定，大功率磁制冷装置的工作过程如下：

步骤1：第一电磁阀61、第三电磁阀63、第二电磁阀62、第四电磁阀64导通，第五电磁阀65、第六电磁阀66闭合；

第一固态制冷床分组一侧，电机带动支撑辊旋转，支撑辊带动外磁体B、外磁体D旋转，外磁体B、外磁体D向着与内磁体A、内磁体C的磁场方向相反方向旋转，磁场空隙内磁场强度逐渐减弱，两个固态制冷床单体11内磁热材料制冷；第二固态制冷床分组一侧，外磁体F、外磁体H向着与内磁体E、内磁体G的磁场方向相同方向旋转，磁场空隙内磁场强度逐渐增强，两个固态制冷床单体11内磁热材料制热；

循环泵5驱动第一固态制冷床分组内两个固态制冷床单体11内的防冻液流向蓄冷器3，防冻液在蓄冷器3内完成热量交换，热量交换后的防冻液继续进入第二固态制冷床分组的两个固态制冷床单体11；第二固态制冷床分组的两个固态制冷床单体11内的防冻液经第一电磁阀61、第三电磁阀63流向散热器4，防冻液在散热器4内完成热量交换，热量交换后的防冻液经第二电磁阀62、第四电磁阀64继续进入第一固态制冷床分组；

步骤2：第一电磁阀61闭合，第三电磁阀63导通，第二电磁阀62导通，第四电磁阀64闭合，第五电磁阀65导通，第六电磁阀66导通；

第一固态制冷床分组一侧，外磁体B、外磁体D向着与内磁体A、内磁体C的磁场方向相同方向旋转，磁场空隙内磁场强度逐渐增强，两个固态制冷床单体11内磁热材料制热；第二固态制冷床分组一侧，外磁体F、外磁体H向着与内磁体E、内磁体G的磁场方向相反方向旋转，磁场空隙内磁场强度逐渐减弱，两个固态制冷床单体11内磁热材料制冷；

循环泵5驱动第二固态制冷床分组一侧内的两个固态制冷床单体11内防冻液流向蓄冷器3，防冻液在蓄冷器3内完成热量交换，热量交换后的防冻液继续进入第一固态制冷床分组；第一固态制冷床分组的两个固态制冷床单体11内的防冻液经第二电磁阀62、第六电磁阀66、第三电磁阀63流向散热器4，防冻液在散热器4内完成热量交换，热量交换后的防冻液经第五电磁阀65继续进入第二固态制冷床分组。

外磁体B、外磁体D、外磁体F、外磁体H与内磁体A、内磁体C、内磁体E、内磁体G能够连续相对旋转，第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组连续不断制冷、制热，第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组配合并连续工作，能够有效提高制冷制热的效率，这种大功率磁制冷方法大大提高了磁制冷功率，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。

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 (8)

1.一种多级大功率磁制冷机，其特征在于，包括：固态制冷床组合、旋转磁体、蓄冷器、散热器、电磁阀组、循环泵；旋转磁体包括：内磁体、外磁体，内磁体、外磁体为筒装结构，内磁体套装在外磁体内部，内磁体中部空间为磁场空隙；固态制冷床组合包括：多个固态制冷床单体，每个固态制冷床单体分别安装在不同旋转磁体的磁场空隙内；第一固态制冷床分组包括至少两个并联的固态制冷床单体，第二固态制冷床分组包括至少两个并联的固态制冷床单体；第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组通过管路并连在蓄冷器、散热器之间；电磁阀组、循环泵设置在管路上，电磁阀组通过管路连接在固态制冷床组合与蓄冷器之间，或者电磁阀组通过管路连接在固态制冷床组合与散热器之间；安装在第一固态制冷床分组上的内磁体、外磁体初始状态下的磁场方向相同；安装在第二固态制冷床分组上的内磁体、外磁体初始状态下的磁场方向相反。

2.如权利要求1所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，蓄冷器的通过管路分别连接第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组；散热器通过管路分别连接第一固态制冷床分组、第二固态制冷床分组。

3.如权利要求1所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，电磁阀组包括：第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀；第一电磁阀、第三电磁阀通过管路串接在第二固态制冷床分组与散热器之间；第二电磁阀、第四电磁阀通过管路串接在第一固态制冷床分组与散热器之间；第五电磁阀一端连接在第一电磁阀、第二固态制冷床分组之间的管路上，另一端连接在第四电磁阀、散热器之间的管路上；第六电磁阀连接在第二电磁阀、第三电磁阀之间。

4.如权利要求1所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，旋转磁体包括：内磁体、外磁体磁场强度相等。

5.如权利要求1所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，内磁体、外磁体之间安装有滚珠或者轴承。

6.如权利要求1所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，固态制冷床单体包括：制冷床本体、法兰、滤网；法兰连接在制冷床本体两端，位于旋转磁体外部，滤网固定在制冷床本体、法兰之间，法兰连接管路；制冷床本体、管路、蓄冷器、散热器组成密闭流道，流道内部充有防冻液。

7.如权利要求6所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，法兰底部连接支撑板，通过支撑板连接并固定在底座上；内磁体两端连接在法兰上，外磁体下部设置有底座，底座设置有支撑辊，外磁体位于支撑辊上，支撑辊的转轴设置有电机，通过支撑辊带动外磁体旋转。

8.如权利要求6所述的多级大功率磁制冷机，其特征在于，法兰底部连接支撑板，通过支撑板连接并固定在底座上；外磁体下部设置有底座、支撑板，外磁体通过支撑板固定在底座上；底座设置有侧板，电机固定在侧板上，内磁体端部通过齿轮连接电机的转轴，电机带动内磁体转动。

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