專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)磁體式磁致冷機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及磁致冷的領(lǐng)域，并且涉及主動(dòng)磁再生致冷設(shè)備。
背景技術(shù)：
使用磁致熱材料作為工作元件的磁致冷在解決使用氣體壓縮和膨脹的傳統(tǒng)致冷技術(shù)相關(guān)的重要限制方面具有一定的前景。磁致熱材料具有這樣的性質(zhì)，即當(dāng)所施加的磁場(chǎng)改變時(shí)其溫度也改變。當(dāng)材料在接近從鐵磁狀態(tài)到順磁狀態(tài)的轉(zhuǎn)變的情況下，當(dāng)該材料被磁化時(shí)材料溫度升高，而當(dāng)去磁時(shí)材料被冷卻。磁致冷可避免使用揮發(fā)性流體，例如損害環(huán)境的氯氟碳化合物(CFC)。磁致冷的能效好于傳統(tǒng)的致冷技術(shù)。磁致冷還可獲得非常低的溫度，這可例如以低成本的方式獲得用于運(yùn)輸和其它應(yīng)用的液氫。因此，長(zhǎng)期以來(lái)存在著發(fā)現(xiàn)一種用于磁致冷的高效設(shè)備的需求。
許多磁致冷機(jī)使用主動(dòng)磁再生作為運(yùn)行原理。術(shù)語(yǔ)“主動(dòng)”意味著磁場(chǎng)施加到磁致熱材料上并且隨后去除。再生器是這樣一種熱學(xué)裝置，其在再生循環(huán)的一個(gè)階段中將熱量傳遞給傳熱介質(zhì)，并且在再生循環(huán)的相反階段中將熱量從該傳熱介質(zhì)中傳遞出去。主動(dòng)磁再生指的是這樣的再生器，其將隨后時(shí)間變化的磁場(chǎng)和傳熱介質(zhì)的往復(fù)流動(dòng)施加給磁致熱材料的細(xì)長(zhǎng)容器，以便沿磁致熱材料的容器產(chǎn)生溫度梯度，并且使得熱量傳遞給傳熱介質(zhì)或從傳熱介質(zhì)傳遞出去。主動(dòng)磁再生可在磁致冷機(jī)中應(yīng)用，以便提供冷卻，或者在熱泵中應(yīng)用，以便提供供熱。
在典型的主動(dòng)磁再生器裝置中，對(duì)于傳熱介質(zhì)可滲透的磁致熱材料的床連接到兩個(gè)熱交換器上，其中設(shè)置這樣的機(jī)構(gòu)，其用于使得該床磁化和去磁并且實(shí)現(xiàn)流體從一個(gè)熱交換器到另一熱交換器經(jīng)過(guò)磁致熱材料床的往復(fù)流動(dòng)。典型的主動(dòng)磁再生器裝置通常執(zhí)行四個(gè)基本操作(1)床磁化，其使得磁致熱材料的溫度在該床中由于磁致熱效應(yīng)而升高；(2)沿冷側(cè)到熱側(cè)的方向的流體傳遞，其中加溫后的流體從床流入熱側(cè)熱交換器，在該熱交換器中熱量釋放；(3)床去磁，其使得磁致熱材料的溫度在該床中由于磁致熱效應(yīng)而降低；和(4)沿?zé)醾?cè)到冷側(cè)的方向的流體傳遞，其中冷卻后的流體從床流出并流入冷側(cè)熱交換器，在該熱交換器中熱量被吸收。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)本發(fā)明，磁致冷設(shè)備具有包含磁致熱材料的磁再生器床、磁體、和用于沿接近該磁再生器床的路徑移動(dòng)磁體的裝置，由此磁體的運(yùn)動(dòng)使得磁場(chǎng)強(qiáng)度在磁再生器床內(nèi)變化，這又導(dǎo)致磁致熱材料的溫度變化。
在本發(fā)明的一個(gè)方面中，磁再生器床包括多個(gè)布置成環(huán)的隔室，并且磁體裝接到旋轉(zhuǎn)組件上，該組件沿圍繞該環(huán)的路徑移動(dòng)該磁體。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種傳熱方法包括圍繞環(huán)形容器旋轉(zhuǎn)磁體，該環(huán)形容器包括包含磁致熱材料的磁再生器隔室。磁體的旋轉(zhuǎn)使得磁場(chǎng)強(qiáng)度在磁再生器隔室內(nèi)周期性變化。該磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化又導(dǎo)致磁致熱材料在磁再生器隔室內(nèi)的溫度周期性變化。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種傳熱設(shè)備包括環(huán)形容器，該環(huán)形容器包括多個(gè)磁再生器隔室；安裝成便于圍繞該環(huán)形容器的中心軸線旋轉(zhuǎn)的磁體；熱交換器；和閥。每一磁再生器隔室具有熱側(cè)和冷側(cè)，并且每一磁再生器隔室包含的磁致熱材料允許傳熱流體流經(jīng)該磁致熱材料。該閥具有軸向端口和多個(gè)徑向端口。該閥的該軸向端口由管連接到熱的熱交換器上，該閥的每一徑向端口由管連接到磁再生器隔室的熱側(cè)。磁體的旋轉(zhuǎn)使得磁場(chǎng)強(qiáng)度在磁再生器隔室內(nèi)周期性變化。該磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化又導(dǎo)致磁致熱材料在磁再生器隔室內(nèi)的溫度周期性變化。該閥用于使得傳熱流體在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻從磁再生器隔室流向熱交換器或從熱交換器中流出，以便利用磁致熱材料的溫度周期性變化，以便傳熱。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，一種傳熱設(shè)備包括多個(gè)磁再生器隔室的環(huán)形布置，該磁再生器隔室包括磁致熱材料；安裝成便于圍繞磁再生器隔室環(huán)形布置的中心軸線旋轉(zhuǎn)的磁體；和閥，該閥具有軸向端口、旋轉(zhuǎn)的內(nèi)組件、和多個(gè)徑向端口，其中該旋轉(zhuǎn)的內(nèi)組件與該磁體的旋轉(zhuǎn)同步地旋轉(zhuǎn)，以便在軸向端口和一個(gè)或多個(gè)徑向端口之間連接傳熱流體的流動(dòng)。
依據(jù)本發(fā)明的該優(yōu)選實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)磁體式磁致冷機(jī)具有多個(gè)所希望的特征。該裝置的功輸入借助于恒定速度的圓周運(yùn)動(dòng)。力經(jīng)過(guò)良好地平衡，以便使得凈驅(qū)動(dòng)力是對(duì)于驅(qū)動(dòng)該致冷過(guò)程而言是必需的力。對(duì)于磁致熱材料出現(xiàn)了往復(fù)流動(dòng)，這可實(shí)現(xiàn)再生循環(huán)，而且可使得在熱交換器中或在磁致熱材料和熱交換器之間的無(wú)用容積效應(yīng)減到最小程度。最后，用于閥的密封件具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且僅暴露于最小程度的磨損，只產(chǎn)生最小的摩擦。
參照附圖并結(jié)合以下的詳細(xì)描述可更好地理解本發(fā)明的其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)。


在附圖中圖1是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁體式磁致冷機(jī)的平面圖；圖2是包含磁致熱材料的示例性的隔室的平面圖；圖3是圖1所示的旋轉(zhuǎn)磁體式磁致冷機(jī)的平面圖，其中除去了傳熱流體部件；圖4是圖1所示的旋轉(zhuǎn)磁體式磁致冷機(jī)中的傳熱流體部件的平面圖；圖5是沿圖1的線5-5截取的磁致冷機(jī)的截面圖；圖6是用于圖1所示的磁致冷機(jī)的示例性的磁體的截面圖；和圖7是用于圖1所示的磁致冷機(jī)的示例性的閥的截面圖。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)磁體式致冷機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例由附圖標(biāo)記10總體上表示，其使用磁致熱材料12制成的靜止環(huán)形(環(huán)狀)容器11，該容器由徑向邊界14分隔成多個(gè)隔室13，如圖1-3所示，(在圖1中示出了12個(gè)隔室)。這些徑向邊界14阻礙熱量和流體的流動(dòng)。每一隔室13具有冷側(cè)15和熱側(cè)16，并且在其中的磁致熱材料12對(duì)于流體流動(dòng)而言是可滲透的，以便使得傳熱介質(zhì)17交替地從冷側(cè)15流向熱側(cè)16，或者從熱側(cè)16流向冷側(cè)15。
如圖2和4清晰所示，每一隔室13在其冷側(cè)15處具有一對(duì)流體進(jìn)入口和相關(guān)管路，其包括連接到冷側(cè)入口22上的冷側(cè)入口管21以及與冷側(cè)出口管24連接的冷側(cè)出口23，并且在其熱側(cè)16處還具有一對(duì)流體進(jìn)入口和相關(guān)管路，其包括熱側(cè)入口管31和熱側(cè)入口32以及熱側(cè)出口34和熱側(cè)出口管33。
一個(gè)或多個(gè)磁體40安裝成便于圓周運(yùn)動(dòng)，以便使得它們圍繞磁致熱材料12的靜止環(huán)形容器11沿圓周被驅(qū)動(dòng)。如圖5所示，每一磁體40安裝在旋轉(zhuǎn)磁體安裝件43上，該旋轉(zhuǎn)磁體安裝件43由馬達(dá)44驅(qū)動(dòng)的。如圖6所示，每一磁體40可具有相對(duì)的端面53，該端面會(huì)聚經(jīng)過(guò)包含磁致熱材料12的隔室13的磁通量。如圖5和6清晰所示，磁體40是永磁體，其包括一個(gè)或多個(gè)永磁化部段41和一個(gè)或多個(gè)鐵部段42。
如圖3清晰所示，磁體結(jié)構(gòu)是這樣的，經(jīng)過(guò)端面53來(lái)自磁體40的磁通量集中在一個(gè)或多個(gè)隔室13中，該隔室處于最接近磁體40的區(qū)域50中，而且?guī)缀鯖](méi)有磁通量進(jìn)入處于遠(yuǎn)離磁體40的區(qū)域51中的隔室13內(nèi)。中等程度的磁通量進(jìn)入處于距磁體40中等距離的區(qū)域52中的隔室13內(nèi)。磁體40的運(yùn)動(dòng)由此產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度在每一隔室13內(nèi)的周期變化，由于磁致熱效應(yīng)，這又導(dǎo)致磁致熱材料12的溫度的周期變化。當(dāng)給定時(shí)間時(shí)，處于區(qū)域51中的這些隔室13處于較強(qiáng)磁場(chǎng)，而在區(qū)域52中的隔室13處于中等強(qiáng)度的磁場(chǎng)。
如圖4清晰所示，可以以恒定速度運(yùn)行的傳熱流體泵60連接到流體流動(dòng)回路中，該流體流動(dòng)回路包括傳熱流體17、熱的熱交換器62、冷的熱交換器63、多個(gè)閥71-74、隔室13、和連接管路和端口，該傳熱流體充滿該回路。在圖1和4中僅示出了該管路和相關(guān)床的六分之一。
如圖5清晰所示，馬達(dá)44包括馬達(dá)軸45。泵驅(qū)動(dòng)滑輪裝接到馬達(dá)軸45上，并且泵驅(qū)動(dòng)帶61用于驅(qū)動(dòng)該傳熱流體泵60。包括減速軸48的減速器47也裝接到馬達(dá)軸45上。如圖1和5清晰所示，閥驅(qū)動(dòng)滑輪49裝接到減速軸48上，并且閥驅(qū)動(dòng)帶75可用于驅(qū)動(dòng)閥71-74。
如圖1和4清晰所示，當(dāng)磁體40置于位于區(qū)域50中的隔室13內(nèi)時(shí)，閥71-74設(shè)定為這樣的位置，即，使得經(jīng)軸向端口76進(jìn)入閥73的傳熱流體17由閥73經(jīng)徑向端口77引導(dǎo)到冷側(cè)入口管21和冷側(cè)入口22以便進(jìn)入位于處于強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域50中的隔室13內(nèi)，在該隔室內(nèi)傳熱流體17由磁致熱材料12加溫，隨后經(jīng)熱側(cè)出口34和熱側(cè)出口管33進(jìn)入閥71上的徑向端口77，從該處經(jīng)軸向端口76進(jìn)入管81流入流體泵60，隨后經(jīng)管85進(jìn)入熱的熱交換器62，在該熱交換器中熱量向環(huán)境釋放出。
如圖1和6清晰所示，傳熱流體離開(kāi)熱的熱交換器62并且隨后流經(jīng)管82進(jìn)入在閥72上的軸向端口76，在該閥中傳熱流體17經(jīng)徑向端口77引導(dǎo)到熱側(cè)入口管31和熱側(cè)入口32以便進(jìn)入位于處于弱磁場(chǎng)的區(qū)域51中的隔室13內(nèi)，在該隔室內(nèi)傳熱流體17被冷卻，并且隨后經(jīng)冷側(cè)出口24和冷側(cè)出口管23進(jìn)入在閥74上的徑向端口77，從該處經(jīng)軸向端口76和管84進(jìn)入冷的熱交換器63，在該熱交換器中熱負(fù)荷被冷卻。
當(dāng)磁體40圍繞靜止環(huán)形容器11移動(dòng)時(shí)，不同的隔室13暴露于強(qiáng)磁場(chǎng)和弱磁場(chǎng)下，并且可由此改變閥71-74的設(shè)定，且由此改變?cè)诠苈泛透羰?3內(nèi)的流動(dòng)。閥71-74如此設(shè)定，即，使得傳熱流體17在熱和冷的熱交換器62-63中以及在流體泵60、閥71-74、和熱交換器62-63之間的每一管路81-85中的流動(dòng)是沿單一方向的。而且，傳熱流體17在隔室13和熱交換器62-63之間的管路中的流動(dòng)如此設(shè)定，即，使得在每一管中的流動(dòng)是沿特定方向的或?yàn)榱恪?br> 通過(guò)閥71-74的正確設(shè)定，因此可通過(guò)確保在隔室13內(nèi)之外的任何位置處的單向流動(dòng)從而避免在熱交換器62-63或從管路到熱交換器62-63中的無(wú)用容積的影響，在隔室中可出現(xiàn)正確定時(shí)的逆向流動(dòng)。只有暴露于移動(dòng)表面并且由此可能產(chǎn)生摩擦熱的密封件78位于閥71-74中并且可能位于泵60中。這些密封件是緊湊的并且暴露于相對(duì)低的表面速率。
依據(jù)本發(fā)明的磁致冷設(shè)備的替代實(shí)施例還可以有多種變型。
在以上的實(shí)施例中，使用了兩個(gè)磁體40，并且來(lái)自冷的熱交換器63的流體流動(dòng)經(jīng)閥73的單個(gè)端口引導(dǎo)到位于處于強(qiáng)磁場(chǎng)的區(qū)域50中的單一一對(duì)隔室13內(nèi)，但這不是必需的。磁體40可以在給定時(shí)間在多于一對(duì)的隔室13上施加強(qiáng)磁場(chǎng)，在這種情況下，有利的是，來(lái)自冷的熱交換器63的流動(dòng)被同時(shí)引導(dǎo)到多于一對(duì)的隔室13。這可如上所述的通過(guò)改變閥71-74以使流體流動(dòng)同時(shí)經(jīng)過(guò)多個(gè)徑向端口77從而由同一管路來(lái)實(shí)現(xiàn)。閥71-74還可以這樣構(gòu)造，即，以便逐漸接通流向給定徑向端口77的流動(dòng)，這與在相應(yīng)隔室13處磁場(chǎng)的逐漸增強(qiáng)或減弱同步地出現(xiàn)。由相似的流動(dòng)系統(tǒng)而且不同結(jié)構(gòu)的閥和管路可如上所述地操控不同數(shù)量的磁體40或不同數(shù)量的隔室13。閥71-74可以是多位式閥、雙位式閥、或多位式閥和止回閥的組合。
盡管在優(yōu)選實(shí)施例中依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備用作磁致冷機(jī)，但是其它的應(yīng)用也是可行的。例如，該設(shè)備可作為熱泵來(lái)運(yùn)行，以便通過(guò)將熱的熱交換器62連接到被加熱的主體上并且將冷的熱交換器63連接到環(huán)境中從而可提供加熱。相似地，該設(shè)備可使用在空調(diào)裝置中，以便提供民用冷卻，或者可在使用傳熱來(lái)提供有用效果的應(yīng)用中采用。還可使用額外的流動(dòng)端口、熱交換器、或泵。
盡管在優(yōu)選實(shí)施例中帶有如上所述的端口的隔室13提供了沿圓周方向的流體流動(dòng)，如圖1、2、4清晰所示，但是這不是必需的?；蛘?，靜止環(huán)形容器11可具有構(gòu)造成用于徑向流動(dòng)或軸向流動(dòng)的隔室13。磁致熱材料12必須是流動(dòng)可透過(guò)的，而且其可以是顆粒、薄片、或其它大表面面積形狀的形式，包裝成簡(jiǎn)單的實(shí)體接觸或粘結(jié)在一起。如果使用未粘結(jié)的顆粒，則通過(guò)使用濾網(wǎng)或精細(xì)的孔板覆蓋入口和出口從而可防止顆粒從隔室中逃逸出去。
盡管在優(yōu)選實(shí)施例中液體用作傳熱流體，但是可使用其它介質(zhì)用于傳熱。例如，氣體可用作傳熱介質(zhì)，單獨(dú)使用或與液體組合使用。
盡管在優(yōu)選實(shí)施例中使用了分隔成多個(gè)隔室的磁致熱材料12的靜止環(huán)形(環(huán)狀)容器11，但是可使用其它結(jié)構(gòu)的磁致熱材料12。例如，磁致熱材料12的容器11可形成為無(wú)中心孔的盤(pán)?？删哂懈嗷蚋贁?shù)量的隔室13，在容器11中在包含磁致熱材料12的隔室13之間可具有間隙，或者具有不包含磁致熱材料12的容器部分。容器11可包括多個(gè)部段，或形成類(lèi)似于環(huán)形的多邊形。
盡管在優(yōu)選實(shí)施例中使用了包括多個(gè)磁體部段和多個(gè)鐵部段的兩個(gè)磁體，但是可使用其它磁體結(jié)構(gòu)。例如，可具有更多或更少數(shù)量的磁體部段，或者可具有更多或更少數(shù)量的鐵部段，或者可具有更多或更少數(shù)量的磁體。
盡管在優(yōu)選實(shí)施例中磁致熱材料接近鐵磁到順磁的過(guò)渡，在這種情況下，當(dāng)磁化時(shí)材料變熱并且當(dāng)去磁時(shí)冷卻，但是可使用其它形式的磁致熱材料，例如當(dāng)磁化時(shí)材料冷卻并且當(dāng)去磁時(shí)變熱。在后一種情況下，在磁化和去磁隔室中的流體流動(dòng)方向與上述情況相反。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于以上描述和示出的特定實(shí)施例，而是包括落入后附權(quán)利要求限定的范圍內(nèi)的所有形式。
權(quán)利要求
1.一種傳熱方法，其包括以下步驟(a)提供一具有中心的環(huán)形容器，該環(huán)形容器包括離開(kāi)該中心以選定半徑布置的磁再生器隔室，其中該磁再生器隔室具有熱側(cè)和冷側(cè)；(b)提供定位在該磁再生器隔室內(nèi)的磁致熱材料，其中該磁致熱材料構(gòu)形成便于流體流經(jīng)所述磁致熱材料；(c)提供可旋轉(zhuǎn)的磁體組件，該磁體組件包括位于該磁再生器隔室的一部分附近的磁體；(d)旋轉(zhuǎn)該磁體組件，以便當(dāng)該磁體組件旋轉(zhuǎn)時(shí)在磁再生器隔室內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度周期變化；(e)提供傳熱流體；和(f)使該傳熱流體流經(jīng)該磁再生器隔室。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使該傳熱流體流經(jīng)該磁再生器隔室的步驟包括以下步驟(a)當(dāng)在該磁再生器隔室內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱時(shí)，使該傳熱流體從該磁再生器隔室的該熱側(cè)到該冷側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室；和(b)當(dāng)在該磁再生器隔室內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，使該傳熱流體從該磁再生器隔室的該冷側(cè)到該熱側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每一磁再生器隔室的冷側(cè)靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使該傳熱流體流經(jīng)該磁再生器隔室的步驟包括當(dāng)在該磁再生器隔室內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度較弱時(shí)，使該傳熱流體從該磁再生器隔室的該熱側(cè)到該冷側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室，并且還包括以下步驟(a)提供熱的熱交換器；和(b)在使得該傳熱流體從該磁再生器隔室的該冷側(cè)到該熱側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室之后，使得該傳熱流體流經(jīng)該熱的熱交換器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使該傳熱流體流經(jīng)該磁再生器隔室的步驟包括當(dāng)在該磁再生器隔室內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度較強(qiáng)時(shí)，使該傳熱流體從該磁再生器隔室的該冷側(cè)到該熱側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室，并且還包括以下步驟(a)提供冷的熱交換器；和(b)在使得該傳熱流體從該磁再生器隔室的該熱側(cè)到該冷側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室之后，使得該傳熱流體流經(jīng)該冷的熱交換器。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使該傳熱流體流經(jīng)該磁再生器隔室的步驟包括當(dāng)該磁體靠近該磁再生器隔室時(shí)，使該傳熱流體從該磁再生器隔室的該冷側(cè)到該熱側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使該傳熱流體流經(jīng)該磁再生器隔室的步驟包括當(dāng)該磁體不靠近該磁再生器隔室時(shí)，使該傳熱流體從該磁再生器隔室的該熱側(cè)到該冷側(cè)流經(jīng)該磁再生器隔室。
8.一種傳熱設(shè)備，其包括(a)具有中心軸線的環(huán)形容器，該環(huán)形容器包括多個(gè)磁再生器隔室，包含磁致熱材料的每一磁再生器隔室允許傳熱流體流經(jīng)該磁致熱材料，并且每一磁再生器隔室具有熱側(cè)和冷側(cè)；(b)安裝成便于圍繞該環(huán)形容器的該中心軸線旋轉(zhuǎn)的磁體，該磁體提供一磁場(chǎng)，在第一旋轉(zhuǎn)位置該磁場(chǎng)使得較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)多個(gè)磁再生器隔室中的第一磁再生器隔室，并且使得較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)多個(gè)磁再生器隔室中的第二磁再生器隔室，其中在第二旋轉(zhuǎn)位置該磁場(chǎng)使得較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)該第一磁再生器隔室，并且使得較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)該第二磁再生器隔室；(c)熱的熱交換器；和(d)具有軸向端口、第一徑向端口、和第二徑向端口的閥，該閥的該軸向端口由第一管連接到該熱的熱交換器上，該閥的該第一徑向端口由第二管連接到該第二磁再生器隔室的熱側(cè)。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，該傳熱流體沿周向流經(jīng)該第二磁再生器隔室。
10.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于，在所述多個(gè)磁再生器隔室中具有偶數(shù)數(shù)量的磁再生器隔室。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室的冷側(cè)靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括冷側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的該冷側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的冷側(cè)入口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的冷側(cè)入口，以便流體流動(dòng)。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括冷側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的該冷側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的冷側(cè)出口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的冷側(cè)出口，以便流體流動(dòng)。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括熱側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的該熱側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)入口通向相鄰磁再生器隔室的熱側(cè)入口，以便流體流動(dòng)。
15.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括熱側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的該熱側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)出口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的熱側(cè)出口，以便流體流動(dòng)。
16.一種傳熱設(shè)備，其包括(a)具有中心軸線的環(huán)形容器，該環(huán)形容器包括多個(gè)磁再生器隔室，包含磁致熱材料的每一磁再生器隔室允許傳熱流體流經(jīng)該磁致熱材料，并且每一磁再生器隔室具有熱側(cè)和冷側(cè)；(b)安裝成便于圍繞該環(huán)形容器的該中心軸線旋轉(zhuǎn)的磁體，該磁體提供一磁場(chǎng)，在第一旋轉(zhuǎn)位置該磁場(chǎng)使得較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)多個(gè)磁再生器隔室中的第一磁再生器隔室，并且使得較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)多個(gè)磁再生器隔室中的第二磁再生器隔室，其中在第二旋轉(zhuǎn)位置該磁場(chǎng)使得較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)該第一磁再生器隔室，并且使得較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)該第二磁再生器隔室；(c)冷的熱交換器；和(d)具有軸向端口、第一徑向端口、和第二徑向端口的閥，該閥的該軸向端口由第一管連接到該冷的熱交換器上，該閥的該第一徑向端口由第二管連接到該第一磁再生器隔室的冷側(cè)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，該傳熱流體沿周向流經(jīng)該第一磁再生器隔室。
18.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，在所述多個(gè)磁再生器隔室中具有偶數(shù)數(shù)量的磁再生器隔室。
19.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室的冷側(cè)靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括冷側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的該冷側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的冷側(cè)入口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的冷側(cè)入口，以便流體流動(dòng)。
21.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括冷側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的該冷側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的冷側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的冷側(cè)出口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的冷側(cè)出口，以便流體流動(dòng)。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括熱側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的該熱側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)入口，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)入口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的熱側(cè)入口，以便流體流動(dòng)。
23.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于，每一磁再生器隔室還包括熱側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的該熱側(cè)入口靠近相鄰的磁再生器隔室的熱側(cè)出口，并且每一磁再生器隔室的熱側(cè)出口通向相鄰磁再生器隔室的相鄰的熱側(cè)出口，以便流體流動(dòng)。
24.一種傳熱設(shè)備，其包括(a)具有中心軸線的環(huán)形容器，該環(huán)形容器包括多個(gè)磁再生器隔室，包含磁致熱材料的每一磁再生器隔室允許傳熱流體流經(jīng)該磁致熱材料，并且每一磁再生器隔室具有熱側(cè)和冷側(cè)；(b)安裝成便于圍繞該環(huán)形容器的該中心軸線旋轉(zhuǎn)的磁體，該磁體提供一磁場(chǎng)，在第一旋轉(zhuǎn)位置該磁場(chǎng)使得較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)多個(gè)磁再生器隔室中的第一磁再生器隔室，并且使得較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)多個(gè)磁再生器隔室中的第二磁再生器隔室，其中在第二旋轉(zhuǎn)位置該磁場(chǎng)使得較弱的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)該第一磁再生器隔室，并且使得較強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度透過(guò)該第二磁再生器隔室；(c)具有軸向端口、旋轉(zhuǎn)的內(nèi)組件、和多個(gè)徑向端口的閥，其中，該旋轉(zhuǎn)的內(nèi)組件旋轉(zhuǎn)以便在該軸向端口和一個(gè)或多個(gè)所述徑向端口之間連接流體流動(dòng)。
25.如權(quán)利要求24所述制冷設(shè)備，其特征在于，該旋轉(zhuǎn)的內(nèi)組件與該磁體的旋轉(zhuǎn)同步地旋轉(zhuǎn)。
26.如權(quán)利要求24所述制冷設(shè)備，其特征在于，該磁體截面是C形的。
全文摘要
一種磁致冷設(shè)備(10)，其包括具有多個(gè)磁再生器隔室(13)的環(huán)形容器(11)，該磁再生器隔室包含磁致熱材料(12)；和安裝成便于圍繞該環(huán)形容器的該中心軸線旋轉(zhuǎn)的磁體(40)，其中磁體(40)的運(yùn)動(dòng)使得磁場(chǎng)強(qiáng)度在磁再生器隔室(13)內(nèi)變化，這又導(dǎo)致磁致熱材料(12)在磁再生器隔室(13)內(nèi)的溫度變化。傳熱流體(17)由泵(60)推進(jìn)，并由多個(gè)閥引導(dǎo)到磁再生器隔室以及熱和冷的熱交換器中或從其中引導(dǎo)出去。每一閥包括軸向端口和多個(gè)徑向端口。
文檔編號(hào)F25B21/00GK1605009SQ02824922
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月12日
發(fā)明者C·B·齊姆, A·斯泰恩伯格, A·G·亞斯特拉布, L·M·小勞頓, A·M·貝德?tīng)?申請(qǐng)人:美國(guó)宇航公司