具有連續(xù)泵的磁致熱裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及使用磁致熱材料與循環(huán)的傳熱流體進(jìn)行熱交換的熱泵系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)致冷技術(shù)通常使用依賴于壓縮和膨脹流體致冷劑的熱泵來以循環(huán)方式接收和排出熱量，從而提供所需的溫度變化，或者也就是說，將熱能從一個位置迀移到另一個位置。例如，此循環(huán)可用于從冷藏室接收熱量并且將此熱量排放到環(huán)境或者此冷藏室外部的某個位置中。其他應(yīng)用包括住宅或商業(yè)結(jié)構(gòu)的空氣調(diào)節(jié)。所屬領(lǐng)域中已開發(fā)出可與熱泵一起用于該類系統(tǒng)中的各種不同的流體致冷劑。
[0003]盡管已對該類依賴于壓縮流體致冷劑的熱泵系統(tǒng)做出各種改進(jìn)，但是這樣最多也只能以最大理論卡諾循環(huán)效率的約45%或以下工作。此外，已由于環(huán)境問題而停止使用一些流體致冷劑。對于某些地點(diǎn)而言，可能無法達(dá)到適于特定基于致冷劑的系統(tǒng)工作的環(huán)境溫度范圍。使用流體致冷劑的熱泵也存在其他問題。
[0004]磁致熱材料(MCM)-即，提供磁致熱效應(yīng)的材料-為熱泵應(yīng)用提供了流體致冷劑的一種潛在替代方案。通常，MCM的磁矩將在不斷增大的外加磁場下變得更為有序，從而致使MCM生熱。相反，減小外加磁場可使MCM的磁矩變得更加無序，從而致使MCM吸熱。一些MCM呈現(xiàn)相反特性，即，磁場移除時生熱(有時稱為“逆磁致熱材料”，但是這兩種類型的特性統(tǒng)一稱為磁致熱材料或MCM)?；贛CM的致冷循環(huán)的理論卡諾循環(huán)效率可以顯著高于基于流體致冷劑的可比致冷循環(huán)。因此，可有效使用MCM的熱泵系統(tǒng)較為實用。
[0005]但是問題在于如何實際、具備成本競爭力地使用MCM。除了開發(fā)適當(dāng)?shù)腗CM之外，仍然需要使用能夠有吸引力地使用MCM的設(shè)備。應(yīng)實現(xiàn)MCM的吸熱和排熱，優(yōu)選地以連續(xù)的方式進(jìn)行，從而設(shè)備不以低效的啟動和停止模式運(yùn)行?，F(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備可能需要相對較大且成本高昂的磁鐵，因此可能不適于用于致冷設(shè)備等應(yīng)用中，并且可能無法以符合資金成本的足夠高效率運(yùn)行。
[0006]此外，如上所述，熱泵所需的環(huán)境條件可能顯著不同。例如，對于置于車庫或位于非空調(diào)空間中的致冷設(shè)備而言，環(huán)境溫度可能在從冰點(diǎn)以下到90° F以上的范圍內(nèi)。相對于這些環(huán)境條件所能提供的溫度范圍而言，一些MCM只能在更窄的溫度范圍內(nèi)生熱和吸熱。
[0007]因此，需要使用能夠解決上述問題等特定挑戰(zhàn)的熱泵系統(tǒng)。同時還需要使用還可能用于致冷設(shè)備等應(yīng)用中的熱泵系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供了一種熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)具有置于連續(xù)旋轉(zhuǎn)的回?zé)崞髦械拇胖聼岵牧稀Ｋ龃胖聼岵牧戏旨壴O(shè)置，以便隨著所述回?zé)崞鞯男D(zhuǎn)，所述材料的一部分以連續(xù)方式循環(huán)地進(jìn)出磁場。傳熱流體同時地沿至少兩條通路循環(huán)穿過所述磁致熱材料，以便以循環(huán)方式與所述材料之間進(jìn)行傳熱。所述磁致熱材料可以包括多個區(qū)域，這些區(qū)域?qū)λ龃艌鲎龀鲰憫?yīng)的溫度范圍不同。本發(fā)明還提供了一種使用基于磁致熱材料的熱泵系統(tǒng)的設(shè)備。所述熱泵還可以用于加熱、冷卻或者這兩者的其他應(yīng)用中。以下說明將部分闡明本發(fā)明的其他方面和優(yōu)勢，或者，這些方面和優(yōu)勢在說明書中可能是顯而易見的，或者可通過實踐本發(fā)明習(xí)得。
[0009]在一個示例性實施例中，本發(fā)明提供了一種熱泵系統(tǒng)，所述熱泵系統(tǒng)包括回?zé)崞魍鈿?，所述回?zé)崞魍鈿は薅ㄖ芟虿⑶铱蓢@軸向旋轉(zhuǎn)，所述軸向延伸在所述回?zé)崞魍鈿さ牡谝欢伺c第二端之間。所述回?zé)崞魍鈿ぐǘ鄠€腔，每個腔沿所述軸向縱向延伸在一對開口之間。所述多個腔沿所述周向彼此鄰近地布置。提供了多個級，每個級包括磁致熱材料，所述磁致熱材料設(shè)置在所述多個腔中的一個腔內(nèi)并且沿所述軸向延伸。
[0010]此示例性實施例進(jìn)一步包括一對閥，其中第一閥附接到所述回?zé)崞魍鈿さ乃龅谝欢耍诙y附接到所述回?zé)崞魍鈿さ乃龅诙?。所述第一閥和第二閥各自包括多個小孔，所述小孔沿所述周向彼此隔開，每個小孔置于與所述多個腔中的一個腔的所述開口對中的一個開口相鄰的位置處。磁性元件置于所述回?zé)崞魍鈿じ浇⑶已厮鲚S向延伸。所述磁元件產(chǎn)生磁場并且設(shè)置成使所述多個級中的一部分級隨著所述回?zé)崞魍鈿@所述軸向的旋轉(zhuǎn)移進(jìn)和移出所述磁場。
[0011]此示例性系統(tǒng)還包括一對密封件，其中第一密封件設(shè)置成與所述第一閥相鄰并且第二密封件設(shè)置成與所述第二閥相鄰，以使所述回?zé)崞魍鈿ひ约八鲩y對能夠相對于所述密封件對旋轉(zhuǎn)。所述第一密封件和所述第二密封件各自包括以彼此相對的方式設(shè)置的一對進(jìn)出口，所述進(jìn)出口還設(shè)置成使得每個進(jìn)出口可以隨著所述回?zé)崞魍鈿@所述軸向旋轉(zhuǎn)，選擇性地與所述多個腔的所述開口對中的至少一個開口對齊。
[0012]在另一個示例性實施例中，本發(fā)明提供了一種致冷設(shè)備，其包括食品儲藏室；第一熱交換器，用于排出所述儲藏室的熱量；第二熱交換器，用于將通過所述第一熱交換器排出的熱量傳遞到所述儲藏室外部的位置；泵，用于在所述第一熱交換器與所述第二熱交換器之間循環(huán)傳熱流體；以及熱泵，所述熱泵與所述泵流體連通。所述熱泵還通過第一入口和第一出口與所述第一熱交換器流體連通，并且通過第二入口和第二出口與所述第二熱交換器流體連通。
[0013]對于此示例性實施例中，所述熱泵進(jìn)一步包括回?zé)崞魍鈿?，所述回?zé)崞魍鈿は薅ㄖ芟虿⑶铱蓢@軸向旋轉(zhuǎn)，所述軸向延伸在所述回?zé)崞魍鈿さ牡谝欢伺c第二端之間。所述回?zé)崞魍鈿ぐǘ鄠€腔，每個腔沿所述軸向縱向延伸在一對開口之間。所述多個腔沿所述周向彼此鄰近地布置。
[0014]提供了多個級，每個級包括磁致熱材料，所述磁致熱材料設(shè)置在所述多個腔中的一個腔內(nèi)并且沿所述軸向延伸。提供了一對閥，包括附接到所述回?zé)崞魍鈿さ乃龅谝欢说牡谝婚y以及附接到所述回?zé)崞魍鈿さ乃龅诙说牡诙y。所述第一閥和第二閥各自包括多個小孔，所述小孔沿所述周向彼此隔開，每個小孔置于與所述多個腔中的一個腔的所述開口對中的一個開口相鄰的位置處。磁性元件置于所述回?zé)崞魍鈿じ浇⑶已厮鲚S向延伸。所述磁性元件產(chǎn)生磁場。所述磁性元件設(shè)置成使所述多個級中的一部分級隨著回?zé)崞魍鈿@所述軸向旋轉(zhuǎn)移進(jìn)所述磁場內(nèi)。
[0015]提供了一對密封件，其中第一密封件設(shè)置成與所述第一閥相鄰并且第二密封件設(shè)置成與所述第二閥相鄰，以使所述回?zé)崞魍鈿ひ约八鲩y對能夠相對于所述密封件對旋轉(zhuǎn)。所述第一密封件包括第一入口和第一出口。所述第二密封件包括第二入口和第二出口。所述第一入口和所述第一出口以彼此相對的方式圍繞所述第一密封件設(shè)置，所述第二入口和所述第二出口以彼此相對的方式圍繞所述第二密封件設(shè)置。所述第一入口和所述第二出口設(shè)置成在所述回?zé)崞魍鈿@所述軸向旋轉(zhuǎn)時與至少一個腔的所述開口對流體連通，以便來自所述第一熱交換器的傳熱流體可以從位于所述至少一個腔內(nèi)的磁致熱材料的級吸熱。所述第二入口和所述第一出口設(shè)置成在所述回?zé)崞魍鈿@所述軸向旋轉(zhuǎn)時與至少一個其他腔的所述開口對流體連通，以便來自所述第二熱交換器的傳熱流體可以將熱量傳遞到位于所述至少一個其他腔內(nèi)的所述磁致熱材料。
[0016]參考以下具體說明和隨附權(quán)利要求書將更好地理解本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)勢。附圖并入本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，展示了本發(fā)明的各個實施例，并與具體說明一起解釋本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0017]本說明書參考附圖，針對所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，完整且可實現(xiàn)地公開了本發(fā)明，包括其最佳模式，其中:
[0018]圖1示出了本發(fā)明的致冷設(shè)備的示例性實施例。
[0019]圖2是本發(fā)明的示例性熱泵系統(tǒng)的示意圖，所述熱泵設(shè)置在具有機(jī)械室和冷藏室的示例性致冷器中。
[0020]圖3提供了本發(fā)明的示例性熱泵的透視圖。
[0021]圖4是圖3