[發明專利]主動式磁制冷機

無效

• 申請號: 200680051755.8
• 申請日: 2006-11-10
• 公開（公告）號: CN101336356A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 申承勛;李東棺
• 申請（專利權）人: 大宇電子株式會社
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本發明涉及一種主動式磁制冷機，該磁制冷機包括單獨的熱換熱單元和冷換熱單元。

背景技術

在美國專利No.6,826,915中公開了一種傳統的主動式磁制冷機。如圖1所示，(a)其上被施加有磁場的磁制冷材料的溫度隨著磁體向右運動而從虛線增大到實線。(b)磁制冷材料的溫度隨著冷側的傳熱流體向熱側運動而從虛線下降到實線，并且該傳熱流體被逐漸加熱以在右出口處變熱，從而通過與熱側進行熱交換來散熱。(c)磁場已消除的磁制冷材料的溫度隨著磁體向左運動而從虛線進一步下降到實線。(d)由于傳熱流體從熱側向冷側的運動，磁制冷材料被從虛線的溫度加熱至實線的溫度，并且傳熱流體被相對冷卻以在左出口處變冷，從而從冷側吸熱來對冷側進行冷卻。

如圖2和圖3所示，根據包括上述循環的傳統梭型主動式磁制冷機，在磁場中在第一換熱單元10A中被加熱的傳熱流體的溫度通過熱側換熱器70下降到大氣溫度，該傳熱流體然后通過第二換熱單元10B。同時，由于第二換熱單元10B位于磁場外部，磁制冷材料16具有較低的溫度，所以在經過磁制冷材料層16的同時傳熱流體的溫度下降。低溫傳熱流體經過冷側換熱器60，然后進入第一換熱單元10A以被加熱。傳熱流體然后流向熱側換熱器70、第二換熱單元10B和冷側換熱器60，從而完成一次循環。

相反，當第二換熱單元10B通過可移動機構24運動到磁路22時，通道開關30使傳熱流體反向流動，從而產生逆循環。

傳統梭型主動式磁制冷機的缺點在于，單個傳熱流體流通兩個磁換熱單元10A和10B以同時用作熱側和冷側流體，使得熱交換效率下降。例如，當磁路22從第一磁換熱單元10A切換到第二磁換熱單元10B時，通道開關30操作。同時，第一磁換熱單元10A從磁場運動出，從而使磁熱材料16的溫度迅速下降。當溫度下降時，經過熱側換熱器70的具有大氣溫度的冷卻劑應經過第一磁換熱單元10A以實現快速冷卻的溫度。但是，沒有經過熱側換熱器70的高溫傳熱流體通過通道開關30而逆向流通以返回AMR床10。因此，難以實現冷卻效果。

如圖3所示，由于磁換熱單元10包括傳熱流體的入口18a和出口18b，所以當通道開關30操作時，磁換熱單元中的高溫傳熱流體由于逆向流通而不能被用完，從而使熱交換效率下降。

另外，由于傳統的主動式磁制冷機采用單個傳熱流體，因此不能控制經過熱側的傳熱流體的量，從而不能迅速地冷卻磁熱材料16的熱，導致熱交換效率下降。

另外，由于為了防止出現粉末狀的磁熱材料16由于傳熱流體(冷卻劑)而損失的問題，而在出口處使用細篩網16，這導致冷卻劑不能順利流通。

而且，由于冷卻劑在相同的位置處持續經過磁熱材料16，因此難以實現平穩的熱交換。

另外，具有顯微尺寸的磁熱材料16在冷卻劑進出磁換熱單元10時可能會發生損失。

美國專利No.6,668,560公開了一種傳統的旋轉式磁制冷機。如圖4和圖5所示，根據該傳統的旋轉式磁制冷機，當通過冷側入口管21進入冷側入口22的傳熱流體17流向熱側出口34時，傳熱流體17吸收由施加有磁場的磁熱材料12的磁熱效應產生的熱并通過熱側出口34而離開熱側出口管33，以冷卻磁熱材料12。熱側流體順序地經過熱側出口管33、閥71、泵60和熱換熱器62，并流入磁換熱室13。在熱側入口管31中，熱側流體被分到熱側入口管31和冷側出口23中，并在冷側出口管24處與冷側流體匯合并前進至閥74。當熱側流體從熱側入口32向冷側出口管24運動時，該熱側流體通過經過使已被熱側流體冷卻的磁熱材料12而被冷卻。已經過閥74的冷側流體經過冷換熱器63并流向管83和21，從而重復循環(省略詳細的描述，省略的附圖標記請參見美國專利No.6,668,560)。

發明內容

技術問題

如上所述，由于傳統的旋轉式磁制冷機包括12個磁換熱室，4個閥71、72、73和74以及多于24根的管，因此傳統的磁制冷機很難制造。

而且，由于單個傳熱流體循環以同時用作熱側流體和冷側流體。如圖5所示，傳熱流體通過熱側入口32進入熱側并通過經過冷卻的磁熱材料而被冷卻，以通過冷側入口24離開，這導致熱交換效率下降。此時，當溫度低于被注入到熱側入口32中的熱側流體的溫度的傳熱流體進入熱側入口32并經過冷卻的磁熱材料時，可在冷側入口24處獲得低溫傳熱流體，這可以提高熱交換效率。