[發明專利]室溫磁流體制冷裝置

無效

• 申請號: 200910097317.0
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN101532752A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 王瑞金;陳冰;劉淑蓮
• 申請（專利權）人: 浙江科技學院
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;F25B49/00
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所
• 代理人: 陳 輝

技術領域

本發明涉及是一種磁流體應用于室溫制冷的裝置。

背景技術

首先，社會經濟的可持續發展要求人們對發展和環境的關系進行深入的思考，從而提出了諸如“綠色GDP”等概念，以破壞環境、過分消耗資源等發展經濟的模式受到了極大的挑戰，進而人們提出了保護好環境的前提下發展經濟的可持續發展計劃。其次，磁性功能材料、納米技術、巨磁熱效應等的發現和發展為磁制冷技術產生和發展、磁冰箱的設計等提供了技術基礎。第三，近年來的“電荒”和世界的“能源大戰”讓人們意識到節能和節能產品的重要性。

納米磁流體制冷技術是利用磁性材料在磁場作用下的磁熵變，使磁性材料溫度升高或降低，而把熱量從一個地方轉移到另外一個地方，產生制冷效果的，而不是象傳統的壓縮機制冷，利用制冷劑的相變進行吸熱產生制冷效果，這樣制冷的能耗大大降低，同時也避免了傳統含氟制冷劑對大氣臭氧層的破壞。另外納米磁性功能材料的巨磁熱效應和不同的循環方式(斯特林磁循環代替傳統的卡諾循環)提高了室溫磁制冷的效率，也降低了能耗。

納米磁流體制冷原理顯示出磁制冷技術的巨大優點：1)不用CFC(氟里昂)，不會對大氣環境產生污染；2)噪聲小(工作狀態時為40db)；3)因為是用可逆的磁熱效應，效率達到Carnot極限的60％，(傳統制冷方式最高40％)，具有高熱力學效率；4)由于采用強化的磁制冷介質，所以制冷機的結構十分緊湊，5)同樣的制冷量下的能量消耗小于傳統壓縮機制冷的30％。

納米磁流體制冷技術對社會經濟將：1)顯露新的市場和社會機遇；2)潛在的低運行成本和資金成本；3)降低能源消耗。

很明顯，這種節能、環保的磁流體制冷技術對社會、經濟和環境都將有十分重要的意義。

2、國內外研究現狀和發展趨勢

早在1881年Warburg就發現了磁熱效應，1926?Debyeand?Giauque將磁熱效應應用與低溫磁制冷，并在實驗室低于1K溫度的制冷中應用超過了60年；1949年Giauquefor由于磁制冷技術方面的成就而獲得Nobel獎，1978年LosAlamos?DOE實驗室“AMR”磁制冷機獲得美國專利，美國航天部1991年研制成功了40K高效“AMR”，1997年又研制了大功率NRT“AMR”，Ames?DOE實驗室在2000年發現了巨磁熱效應合金，2001年美國航天部制造了永磁式旋轉式“AMR”。

納米磁流體制冷是一種利用鐵磁性制冷工質進出磁場引起溫度變化而在室溫范圍進行制冷的新方法。納米磁流體制冷技術是最近一些年才發展起來的，其基礎是居里點接近室溫的具有巨磁熱效應的新材料的發現。

2.1目前國內外的研究主要集中在：

1)尋找合適的磁材料(工質)。它應具有的特點是：離子磁矩大、居里點接近室溫、以較小磁場(例如1T)作用與除去作用時能夠引起足夠大的磁熵變(即磁熱效應顯著)。現已研制出一系列稀土化合物作磁制冷材料，還有復合型磁制冷物質(居里點不同的幾種材料組成)，其中最典型的是Gd₅Si₂Ge₂、MnFeP_0.45As_0.55和LaFe_11.2Co_0.7Si_1.1三種。

2)提高外磁場。需采用高磁通密度的Nd-Fe-B永磁體。

3)研究最合適的磁循環并解決實現循環所涉及的熱交換問題。

2.2我國在室溫磁制冷領域取得了重大進展：

1)首先在世界上發現了鈣鈦礦結構的氧化物具有超過金屬釓的磁熱效應。

2)2001年6月研制出使用永磁體的室溫磁制冷實驗機，溫降達到8度。

3)2001年12月四磁體耦合的室溫磁制冷機研制成功，溫降達到16度。

4)2002年3月，使用圓柱型磁體的室溫磁制冷機研制成功，使用的是平均1.5T的磁場，往復式氣驅動，主動式磁蓄冷循環，以釓為磁制冷工質，獲得了25度的溫差，并在12度溫差時實現了的24瓦制冷量的輸出。

5)南京大學還率先將釓硅鍺合金用到室溫磁制冷樣機上試驗，獲得了可以跟釓相比的結果。

6)目前我們正在進行旋轉式室溫磁制冷市場樣機的研究，在強化傳熱上已經獲得了進展，這將大大提高室溫磁制冷的制冷功率和制冷效率。

2.3目前研制的磁制冷樣機主要存在以下問題：