[发明专利]一种旋转式磁制冷冷机及方法

说明书

本发明公开了一种旋转式磁制冷冷机及方法，一种旋转式磁制冷冷机，其特征其在于：所述磁制冷冷机包括相互组装的冷机上外壳和冷机下外壳；所述冷机上外壳和冷机下外壳的结合接触面之间对称固定有第一夹板和第二夹板，在第一夹板和第二夹板之间通过轴转动支撑安装有圆形磁工质组件，所述冷机上外壳的顶部外部套装有永磁体槽。解决现阶段磁制冷冷接的流道复杂、体阻力大、热量损失大的缺陷。

技术领域

本发明属于磁制冷技术领域，特别涉及一种无需蓄能的连续制冷的旋转式磁制冷冷机。

背景技术

磁制冷技术是一种新兴的制冷技术，有别于传统蒸汽压缩式制冷技术，磁制冷技术工艺更加简单，且无须使用有机工质。现阶段的高效制冷机组所使用的有机工质都有或大或小的破坏臭氧潜能值（ODP）和全球变暖潜能值（GWP）。根据“蒙特利尔议定书”大量传统有机工质将受到限制，这是磁制冷技术兴起的一方面原因。

磁制冷技术是利用某些材料的磁热效应来实现制冷或制热工艺。通常所用磁热材料在进入磁场时材料内部原子的磁矩从无序变为有序，材料的磁熵变低根据能量守恒磁热材料本身需要放热；磁热材料在离开磁场时材料吸热，材料内部原子的磁矩从有序变为无序。近来发现Gd和它的合金Gd5Si2Ge2的巨磁热效应，为磁制冷技术的发展奠定了基础。

为实现连续、稳定的磁制冷过程，需要施加于磁工质上的磁场发生周期行变化。电磁场可提供周期性变化磁场，但是为形成较大磁场电力系统电流较大会形成较高损失，相较而言目前永磁体磁场较为流行。根据磁体与磁工质的相对运动方式，磁制冷冷机分为旋转式和往复式两种主要形式。其中，由于旋转式冷机制冷工艺连续性较好受到广泛关注。

但为实现系统的冷热连续切换，冷机内部流道会较为复杂且管路较多，这就导致了热量损，能量失利用率低，并且复杂的流道结构使得冷机可靠性下降以及阻力变得较高。复杂的系统构造也是制约磁制冷系统放大的重要制约因素，因而磁制冷冷机的连续性和可靠性直接关系到磁制冷冷机商业应用以及推广的可能。

发明内容

本发明为解决现阶段磁制冷冷机的流道复杂、体阻力大、热量损失大的缺陷，提出了一种新型的旋转式磁制冷冷机。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种旋转式磁制冷冷机，所述磁制冷冷机包括相互组装的冷机上外壳和冷机下外壳；所述冷机上外壳和冷机下外壳的结合接触面之间对称固定有第一夹板和第二夹板，在第一夹板和第二夹板之间通过轴支撑安装有圆形磁工质组件并带动其旋转，所述冷机上外壳的顶部外部套装有永磁体槽，所述永磁体槽为圆形磁工质组件提供垂直于圆形磁工质组件平面的励磁磁场。

所述第一夹板和第二夹板的中间部位都分别加工有轴承安装孔，在第一夹板的轴承安装孔内部安装有第一轴承，在第二夹板的轴承安装孔内部安装有第二轴承，所述轴的两端分别支撑安装在第一轴承和第二轴承之间。

所述圆形磁工质组件包括骨架，所述骨架的间隙均布置固定安装有多块磁工质，所述磁工质的外缘通过圆箍固定。

所述骨架由硬质绝热塑料铸成星型结构；所述磁工质采用铸造成型并切割成所需的扇形。

所述第一夹板和第二夹板采用相同的结构，其截面都采用T型截面，其中T型截面的长条形肋夹紧设置在冷机上外壳和冷机下外壳之间，并将其固定；在T型截面的另一光滑面设置有一层用于和圆形磁工质组件相转动密封配合的硅胶层。

所述冷机上外壳、冷机下外壳、圆形磁工质组件、第一夹板和第二夹板组装完成之后将整个腔体分隔成为载冷腔体和载热腔体两个相对封闭的腔体。

所述载热腔体用于流通载热气体，并采用下进上出的布置方式，在其一侧下部设置载热流道进口，另一侧上部设置载热流道出口；在载热流道进口所在一侧的顶角位置安装有倾斜布置的隔板，以避免热流体在角落积累。