一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备的制作方法

本实用新型涉及磁制冷技术领域，特别是一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备。

背景技术：

随着全球温室效应的加剧，全球变暖越来越引起人们的关注，人们也越来越重视环境保护。从1989年起，蒙特利尔协议的生效，以氟利昂为主的传统制冷剂因会破坏臭氧层，导致温室效应而逐渐被禁用。具有环境友好，高效率的新型制冷技术迅猛发展，如：半导体制冷，磁制冷，电制冷等。磁制冷技术是以磁性材料为工质，借助材料本身的磁热效应来制冷的一种绿色技术，制冷效率高达传统气体制冷的5～10倍，可以显著节省能源；而且固态磁制冷材料的熵密度远大于气体，制冷机体积较小，不需要大幅度的气体压缩运动，运行平稳可靠；更为重要的是该技术无氟利昂、氨等制冷剂，无环境污染。

技术实现要素：

以环境友好为前提，本实用新型基于磁热效应，开发了一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备。

具体的技术方案如下：

一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其特征在于，包括磁场发生装置、磁工质、换热通道和驱动组件；

所述换热通道：呈首尾相接的闭环状态，用于磁工质在其内循环运动，按功能可划分为多段，分别为吸热段、放热段以及连通吸热段和放热段两端的2个节流段；

所述磁工质：设置于换热通道内，数量为多个，并连续排列，在换热通道内循环运动；

所述驱动组件：设置于换热通道上，用于驱动磁工质在换热通道内循环运动；

所述磁场发生装置：用于发生磁场，安装于放热段外；

所述吸热段连通有第一介质管道，所述第一介质管道内流通有制冷介质，所述放热段连通有第二介质管道，所述第二介质管道内流通有吸热介质。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述磁工质为适合在换热通道中运动的多边体。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述磁工质呈球形。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述磁工质的边缘与吸热段内壁或放热段内壁之间留有供制冷介质或吸热介质流通的间隙；磁工质的边缘与节流段内壁契合，不留有间隙，即，磁工质的截面与节流段内通道截面相契合。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述驱动组件包括驱动轴和驱动器，所述驱动轴的一端延伸至换热通道内，并连接驱动叶片，其另一端位于换热通道外，并与驱动器连接，所述驱动器带动驱动轴转动，进而控制驱动叶片旋转，使磁工质在换热通道内循环运动。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述制冷介质在吸热段的流动方向与磁工质在吸热段的运动方向相反；所述吸热介质在放热段的流动方向与磁工质在放热段的运动方向相反。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，该一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备的工作方法如下：

(1)启动磁场发生装置和驱动组件，使放热段处生成外加磁场，并使磁工质在换热通道内循环运动；

(2)当磁工质运动至外加磁场处，在外加磁场作用下，磁矩有序度加强，磁熵减少，并放出热量，此时，流通在放热段内的吸热介质不断将磁工质放出的热量吸收并带走；

(3)当磁工质离开放热段，并经由节流段进入吸热段，此时，磁工质离开外加磁场，磁矩有序度减小，并吸收热量，此时，流通在吸热段内的制冷介质的热量不断将磁工质吸收并带走；

(4)随着磁工质的循环运动，制冷介质的热量不断在吸热段内不断转移至磁工质，再由磁工质携带到放热段处，被吸热段内流动的吸热介质吸收并带走。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述第一介质管道和第二介质管道上安装有泵和阀。

上述的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，所述第一介质管道上连接有制冷装置，所述第二介质管道上连接有散热装置。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型公开的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，包括磁场发生装置、磁工质、换热通道和驱动组件，换热通道划分为多段，分别为吸热段、放热段以及节流段，磁工质于换热通道内，驱动组件用于驱动磁工质在换热通道内循环运动，磁场发生装置用于发生磁场，本实用新型设计合理，原理简单，提供了一种新式磁制冷换热结构，基于磁热效应实现热量的转移，进而实现制冷或制热功能，本实施例的磁工质采用闭环式循环运动，不易损坏，维护成本低，磁工质运动方向与介质流动方向呈逆向对流，换热效率提高，单位时间的制冷或制热效率提升。

附图说明

图1为本实用新型示意图。

图2为换热通道和驱动组件立体图。

图3为换热通道和驱动组件正视图。

图4为放热段内部示意图。

图5为图3中，a-a方向截面图。

图6为图3中，b-b方向截面图。

图7为驱动组件示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本实用新型进行进一步描述，任何对本实用新型技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本实用新型保护范围。

实施例一

本实施例的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其特征在于，包括磁场发生装置1、磁工质2、换热通道3和驱动组件4；

所述换热通道3：呈首尾相接的闭环状态，用于磁工质2在其内循环运动，按功能可划分为多段，分别为吸热段31、放热段32以及连通吸热段31和放热段32两端的2个节流段33；

所述磁工质2：设置于换热通道3内，数量为多个，并连续排列，在换热通道3内循环运动；

所述驱动组件4：设置于换热通道3上，用于驱动磁工质2在换热通道3内循环运动；

所述磁场发生装置1：用于发生磁场，安装于放热段32外；

所述吸热段31连通有第一介质管道5，所述第一介质管道5内流通有制冷介质，所述放热段32连通有第二介质管道6，所述第二介质管道6内流通有吸热介质；

其中，所述磁工质2为适合在换热通道3中运动的多边体，或，所述磁工质2呈球形；

以球形的磁工质2为例；

其中，所述磁工质2的边缘与吸热段31内壁或放热段32内壁之间留有供制冷介质或吸热介质流通的间隙，便于热量的转移；磁工质2的边缘与节流段33内壁契合，不留有间隙，即，磁工质2的截面与节流段33内通道截面相契合，使吸热段和放热段不联通；

所述驱动组件4包括驱动轴41和驱动器42，所述驱动轴41的一端延伸至换热通道3内，并连接驱动叶片，其另一端位于换热通道3外，并与驱动器42连接，所述驱动器42带动驱动轴41转动，进而控制驱动叶片旋转43，使磁工质2在换热通道3内循环运动；

其中，所述制冷介质在吸热段31的流动方向与磁工质2在吸热段31的运动方向相反；所述吸热介质在放热段32的流动方向与磁工质2在放热段32的运动方向相反；

为控制制冷介质和吸热介质的流通状态，所述第一介质管道和第二介质管道上安装有泵和阀；同时，第一介质管道上连接有制冷装置，该制冷装置通过第一介质管道内流通的制冷介质进行制冷；第二介质管道上连接有散热装置，该散热装置通过第二介质管道内流通的吸热介质进行制热，或将第二介质管道内吸热介质的热量散出，便于循环吸热；

本实施例公开的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，提供了一种新式磁制冷换热结构，基于磁热效应实现热量的转移，进而实现制冷或制热功能，本实施例的磁工质采用闭环式循环运动，不易损坏，维护成本低，磁工质运动方向与介质流动方向呈逆向对流，换热效率提高，单位时间的制冷或制热效率提升。

实施例二

本实施例的一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备，其中，该一种基于磁热效应的绿色环保型磁制冷换热设备的工作方法如下：

(1)启动磁场发生装置和驱动组件，使放热段处生成外加磁场，并使磁工质在换热通道内循环运动；

(2)当磁工质运动至外加磁场处，在外加磁场作用下，磁矩有序度加强，磁熵减少，并放出热量，此时，流通在放热段内的吸热介质不断将磁工质放出的热量吸收并带走；

(3)当磁工质离开放热段，并经由节流段进入吸热段，此时，磁工质离开外加磁场，磁矩有序度减小，并吸收热量，此时，流通在吸热段内的制冷介质的热量不断将磁工质吸收并带走；

(4)随着磁工质的循环运动，制冷介质的热量不断在吸热段内不断转移至磁工质，再由磁工质携带到放热段处，被吸热段内流动的吸热介质吸收并带走；

当用于制热时，与放热段连通的第二介质管道引入室内，将磁工质发出的热量转移至室内；当用于制冷时，与吸热段连通的第一介质管道引入室内，制冷介质的热量不断将磁工质吸收并带走，并不断将室内热量排出。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。