專利名稱：真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)裝置，可應(yīng)用于制冷和制熱。
背景技術(shù)：
制冷技術(shù)是在近200年逐步發(fā)展和成熟起來的，給人類的生活帶來了舒適和享受，也給科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展提供了研究和使用平臺。人類能源有近三分之一消耗在制冷上，因此制冷技術(shù)的發(fā)展對人類的生存、環(huán)境的保護(hù)、新能源、新材料的研發(fā)和應(yīng)用、國防、可持續(xù)發(fā)展都極為重要?，F(xiàn)代制冷技術(shù)基本上都是基于氣體壓縮膨脹來實(shí)現(xiàn)的，這一過程是一個高能損耗的過程，制冷效率低，每年大約會消耗IO9千瓦時的電能。傳統(tǒng)制冷劑氟利昂對大氣臭氧層具有毀滅性的破壞作用。聯(lián)合國發(fā)布的最新報(bào)告顯示，氟利昂的過渡替代物的含氫氯氟烴(HCFCs)對氣候的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于C02。多邊基金預(yù)計(jì)，到2015年，HCFCs的生產(chǎn)和消費(fèi)量將是2006年的兩倍。聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署執(zhí)行主席阿希姆 施泰納說:“這表明在整個氣候變化挑戰(zhàn)中，有一個更需要采取進(jìn)一步行動的領(lǐng)域?！贝胖评涫乾F(xiàn)代新型的制冷技術(shù)，采用固體磁性材料作為制冷工質(zhì)，通過磁熱效應(yīng)進(jìn)行制冷，即固態(tài)磁制冷材料等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱退磁時從外界吸取熱量而達(dá)到制冷目的。與傳統(tǒng)氣體壓縮制冷相比，磁制冷具有如下競爭優(yōu)勢:(1)無環(huán)境污染。由于磁工質(zhì)本身為固體材料以及可用水溶液作為傳熱介質(zhì)，消除了因使用氟里昂、氨及碳?xì)浠衔锏戎评鋭┧鶐淼钠茐某粞鯇印厥覛怏w、有毒、易泄漏、易燃、易爆等損害環(huán)境的重大問題，是真正綠色環(huán)保的制冷技術(shù)；(2)高效節(jié)能。磁制冷的制冷效率可達(dá)到卡諾循環(huán)的30% 60%，而氣體壓 縮制冷一般僅為5% 10%，節(jié)能優(yōu)勢顯著；(3)制冷溫度低?，F(xiàn)代傳統(tǒng)氣體氟利昂壓縮膨脹制冷，制冷溫度最多達(dá)到負(fù)60-70度(190K-200K)，磁制冷可以達(dá)
到-270度以上(4K)，這為新能源(液氫制備)、新材料、國防、科研......等的研發(fā)和應(yīng)用
提供了無限的可能。(4)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。由于無需壓縮機(jī)，可做到無振動、無噪聲；結(jié)構(gòu)緊湊，沒有運(yùn)行部件，運(yùn)行安全、可靠性高，壽命長。很顯然，節(jié)能環(huán)保的磁制冷技術(shù)對社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都將有非常重要的意義，將給我們的社會生活帶來革命性的變化。從上世紀(jì)七十年代美國人發(fā)現(xiàn)稀土金屬釓(Ga)在室溫有磁熱效應(yīng)以來，全世界及國內(nèi)外科研單位、大專院校的科學(xué)家對室溫磁材料及磁制冷機(jī)都進(jìn)行了研究，特別是對室溫磁材料的研發(fā)，取得了很大的進(jìn)步和成果。磁制冷機(jī)要能達(dá)到制冷目的，必需滿足磁材料兩個必要條件，一個是強(qiáng)磁場的獲得，一個是高效的熱交換系統(tǒng)。目前國內(nèi)外已經(jīng)提出多種室溫磁制冷裝置的設(shè)計(jì)方案，這些設(shè)計(jì)方案:1、從磁場獲得方式來看，一般采用永磁場或超導(dǎo)磁場，永磁場磁場強(qiáng)度不高，必須要有運(yùn)動附屬設(shè)備才能滿足磁工質(zhì)對磁場有無變化的要求，整體設(shè)備體積大，實(shí)際應(yīng)用受到限制；超導(dǎo)磁場的磁場強(qiáng)度高，也可以滿足磁工質(zhì)對磁場有無變化的需求，但維持超導(dǎo)溫區(qū)設(shè)備復(fù)雜，價格極其昂貴，而且體積大，維持和運(yùn)行費(fèi)用極高，沒有實(shí)際應(yīng)用價值。2、從所采用熱交換導(dǎo)熱的設(shè)計(jì)方式來看，它們都有一個共性，即都是采用液體直接流過磁工質(zhì)進(jìn)行導(dǎo)熱，液體對設(shè)備管道有腐蝕作用，而且容易使小顆粒的固體磁工質(zhì)隨液體流動而造成管道堵塞，對于鐵基磁制冷材料還會引起材料氧化而破壞材料性能。且必需增加外部設(shè)備才能完成磁工質(zhì)的導(dǎo)熱過程，整機(jī)附屬設(shè)備多，體積大，運(yùn)行的安全性，可靠性及使用壽命低，不能實(shí)際應(yīng)用。為解決上述磁制冷裝置中存在的問題，本發(fā)明提供了一種實(shí)用磁制冷機(jī)制冷方法，其優(yōu)點(diǎn)是采用原創(chuàng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的真空熱管熱交換系統(tǒng)和電磁鐵磁場生成系統(tǒng)，整機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡潔、流暢、緊湊、體積小、無運(yùn)動部件；無污染、無排放、無噪聲；運(yùn)行安全、可靠性高、使用壽命長、價格合理；原型機(jī)可根據(jù)實(shí)際不同的應(yīng)用，對結(jié)構(gòu)大小、制冷量大小做隨意調(diào)整，實(shí)用性強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種真空熱管電磁場磁制冷方法。通過真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)裝置，根據(jù)不同的具體情況，可以使磁制冷在人們?nèi)粘Ｉ?、?jié)能減排、科學(xué)研究、新能源、新材料、國防......等領(lǐng)域得到廣泛、實(shí)際的應(yīng)用。本發(fā)明技術(shù)方案如下:一種真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)裝置，包括:磁工質(zhì)、真空熱管熱交換系統(tǒng)、電磁鐵磁場生成系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，其特征是:所述磁工質(zhì)采用固態(tài)磁制冷材料。所述固態(tài)磁制冷材料置于所述真空熱管熱交換系統(tǒng)磁腔中，所述磁腔放置于電磁鐵磁場生成系統(tǒng)磁場氣隙中。所述真空熱管熱交換系統(tǒng)，包括:真空熱管磁腔、真空熱管散熱器、真空熱管蓄冷器、真空熱管蓄冷器翅片、蓄冷介質(zhì)、蓄冷介質(zhì)密閉容器、真空熱管冷凝器、真空熱管連接裝置、導(dǎo)熱、導(dǎo)冷介質(zhì)。所述真空熱管，是采用鋁、銅及其它材料，外形為圓形、方形、矩形、橢圓形.....等形狀，中空，在中空部分抽真空，再注入導(dǎo)熱、導(dǎo)冷介質(zhì)做成。所述電磁鐵磁場生成系統(tǒng)，包括:電源、鐵芯、線圈、磁場氣隙、控制系統(tǒng)。


圖1真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)裝置構(gòu)造示意圖其中:1、真空熱管散熱器，2、風(fēng)扇，3、鐵芯，4、真空熱管連接裝置，5、線圈，6、真空熱管磁腔，7、真空熱管蓄冷器翅片，8、真空熱管蓄冷器密閉容器及蓄冷介質(zhì)，9、真空熱管冷凝器，10、真空熱管冷凝器翅片，11、冷凝器風(fēng)扇，12、真空熱管蓄冷器密閉容器絕熱層，13、負(fù)載空間，14、電源控制系統(tǒng)、15、連接線圈與電源控制系統(tǒng)連接線，16、連接輸入電源與電源控制系統(tǒng)連接線。
具體實(shí)施例方式磁工質(zhì)放入真空熱管磁腔中。真空熱管磁腔抽真空，注入導(dǎo)熱、導(dǎo)冷介質(zhì)。用真空熱管連接裝置連接磁腔與真空熱管散熱器、真空熱管蓄冷器、真空熱管冷凝器。在電磁鐵磁場生成系統(tǒng)中鐵芯上套上線圈。在磁場氣隙中放入真空熱管磁腔。真空熱管散熱器位于磁腔兩端上方，用真空熱管與磁腔兩端連接，散熱器上加裝風(fēng)扇空氣中散熱。真空熱管蓄冷器位于磁腔兩端下方，用真空熱管與磁腔兩端連接，真空熱管蓄冷器翅片放入充滿蓄冷介質(zhì)的密閉容器中。真空熱管蓄冷器與磁腔連接處到蓄冷介質(zhì)密閉容器外部，全部做絕熱處理。真空熱管冷凝器位于真空熱管蓄冷器蓄冷介質(zhì)密閉容器下方，用真空熱管與蓄冷介質(zhì)密閉容器連接，真空熱管冷凝器上安裝風(fēng)扇，置于負(fù)載空間內(nèi)部一側(cè)?？刂葡到y(tǒng)置于負(fù)載空間外部一側(cè)，接通電源，開啟電磁鐵磁場生成系統(tǒng)電源、真空熱管散熱器風(fēng)扇、真空熱管冷凝器風(fēng)扇就可對負(fù)載空間制冷。
權(quán)利要求
1.《真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)》全部裝置，包括:原創(chuàng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的真空熱管在磁制冷上的應(yīng)用，原型機(jī)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、真空熱管熱交換系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電磁鐵磁場生成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中真空熱管及真空熱管熱交換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為磁制冷上原創(chuàng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中原型機(jī)整體結(jié)構(gòu)包括:真空熱管熱交換系統(tǒng)、電磁鐵磁場生成系統(tǒng)、磁工質(zhì)、控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其中真空熱管熱交換系統(tǒng)包括:放置固態(tài)磁制冷材料磁工質(zhì)的真空熱管磁腔，真空熱管散熱器，真空熱管蓄冷器，真空熱管冷凝器，連接真空熱管磁腔與真空熱管散熱器，真空熱管蓄冷器，真空熱管冷凝器的真空熱管連接裝置，注入真空熱管中的導(dǎo)熱、導(dǎo)冷介質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其中所述真空熱管，是采用鋁、銅及其它材料，外形為圓形、方形、矩形、橢圓形......等形狀，中空，在中空部分抽真空，再注入導(dǎo)熱、導(dǎo)冷介質(zhì)做成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述裝置，其中所述真空熱管蓄冷器包括:真空熱管蓄冷器翅片、蓄冷介質(zhì)、蓄冷介質(zhì)密閉容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中電磁鐵磁場生成系統(tǒng)，包括:電源、鐵芯、線圈、磁場氣隙、控制系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述磁工質(zhì)采用固態(tài)磁制冷材料，所述固態(tài)磁制冷材料置于所述熱交換系統(tǒng)真空熱管磁腔中，所述真空熱管磁腔放置于電磁鐵磁場生成系統(tǒng)磁場氣隙中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種真空熱管電磁場磁制冷原型機(jī)裝置。本發(fā)明的目的，在于有效解決制約磁制冷發(fā)展的兩大難題，即高效熱交換系統(tǒng)的建立和強(qiáng)磁場的獲得。本發(fā)明目的通過原創(chuàng)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)的高效熱交換系統(tǒng)和突破設(shè)計(jì)的磁場生成系統(tǒng)兩個裝置來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明由磁工質(zhì)、高效熱交換系統(tǒng)、磁場生成系統(tǒng)、負(fù)載空間、控制系統(tǒng)等部分組成。其特征是結(jié)構(gòu)緊湊、無噪音、運(yùn)行穩(wěn)定、高效、使用壽命長。工作原理磁工質(zhì)放入磁腔中，磁腔兩端連接散熱器、蓄冷器、冷凝器。磁腔放入磁場氣隙中，通過注入磁腔的導(dǎo)熱、導(dǎo)冷介質(zhì)，即可導(dǎo)出磁工質(zhì)等溫磁化時向外界放出的熱量，絕熱退磁時從外界吸取的熱量，而達(dá)到制冷效果，重復(fù)以上過程，就能達(dá)到制冷的目的。
文檔編號F25B21/00GK103175343SQ20131011780
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月8日
發(fā)明者漆黎, 劉丹敏, 李武, 顧健, 左京生, 金遠(yuǎn)志 申請人:漆黎