[發明專利]具有旋轉熱交換器的磁熱熱二極管組件

有效

• 申請號: 201980048116.3
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN112437859B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: M·G·施羅德
• 申請（專利權）人: 青島海爾電冰箱有限公司;海爾智家股份有限公司;海爾美國電器解決方案有限公司
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00
• 代理公司: 北京智匯東方知識產權代理事務所(普通合伙) 11391
• 代理人: 張依凡

一種磁熱熱二極管組件包括磁熱圓柱體。多個熱級沿軸向方向堆疊在冷側和熱側之間。熱交換器包括圓柱形定子，該圓柱形定子定位在多個熱級的冷側或熱側處并與之熱連通。圓柱形轉子與圓柱形定子間隔一圓柱形間隙。圓柱形轉子被配置為相對于圓柱形定子圍繞旋轉軸線旋轉。當圓柱形間隙填充有液體時，在圓柱形定子的面對圓柱形間隙的表面和圓柱形轉子的面對圓柱形間隙的表面之間限定有剪切液區域。

技術領域

本主題總體上涉及熱泵(諸如磁熱熱泵)以及用于熱泵的熱交換器。

背景技術

傳統的制冷技術通常利用熱泵，該熱泵依賴于液體制冷劑的壓縮和膨脹以循環的方式接收和排出熱量，以便實現期望的溫度變化或將熱能從一個位置傳遞到另一個位置。這種循環可用于從冷藏室接收熱量并將這些熱量排到環境或在該隔室外部的位置。其他應用包括住宅或商業建筑的空氣調節。已經開發出可以在這種系統中與熱泵一起使用的各種不同的液體制冷劑。

盡管已經對依賴于液體制冷劑的壓縮的這種熱泵系統進行了改進，但充其量仍只能以最大理論卡諾循環效率的約百分之四十五或更少來進行操作。而且，由于對環境的關注，一些液體制冷劑已經停止使用。對于某些位置，某些基于制冷劑的系統可以進行操作的環境溫度范圍可能不切實際。使用液體制冷劑的熱泵也面臨其他挑戰。

磁熱材料(MCM)，即表現出磁熱效應的材料，為熱泵應用的液體制冷劑提供了潛在的替代選擇。通常，在外部施加的磁場增大的情況下，MCM的磁矩變得更有序，并導致MCM生成熱量。相反，減小外部施加的磁場會使MCM的磁矩變得更加無序，并使MCM吸收熱量。一些MCM表現出相反的行為，即，當移除磁場時生成熱量(有時被稱為順磁熱材料，但是在本文中將這兩種類型統稱為磁熱材料或MCM)。基于MCM的制冷循環的理論卡諾循環效率可以顯著高于基于液體制冷劑的可比制冷循環的理論卡諾循環效率。這樣，可以有效地使用MCM的熱泵系統將是有用的。

然而，對于MCM的實際且有成本競爭力的使用存在挑戰。除了開發合適的MCM外，仍然需要可以吸引人利用MCM的設備。當前提出的設備可能需要相對較大且昂貴的磁體，在例如設備制冷中使用可能不切實際，并且在其他方面可能無法以足夠的效率進行操作以證明資金成本合理。

因此，可以解決諸如上述確定的某些挑戰的熱泵系統將是有用的。也可以在冰箱設備中使用的這種熱泵系統將同樣是有用的。

發明內容

本發明的方面和優點將在下面的描述中部分地闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過本發明的實踐獲知。

在示例實施例中，一種磁熱熱二極管組件包括磁熱圓柱體。多個熱級沿軸向方向堆疊在冷側和熱側之間。所述多個熱級中的每個包括多個磁體和非磁性環。在所述多個熱級中的每個中，所述多個磁體在所述非磁性環內沿周向方向分布。所述多個熱級和所述磁熱圓柱體被配置為在所述多個熱級和所述磁熱圓柱體之間相對旋轉。熱交換器包括圓柱形定子，所述圓柱形定子定位在所述多個熱級的所述冷側或所述熱側處并與之熱連通。圓柱形轉子與所述圓柱形定子間隔一圓柱形間隙。所述圓柱形轉子被配置為相對于所述圓柱形定子圍繞旋轉軸線旋轉。當所述圓柱形間隙填充有液體時，在所述圓柱形定子的面對所述圓柱形間隙的表面和所述圓柱形轉子的面對所述圓柱形間隙的表面之間限定有剪切液區域。

參考下面的描述和所附權利要求，本發明的這些和其他特征、方面和優點將變得更好理解。結合在本說明書中并構成本說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且與說明書一起用于解釋本發明的原理。

附圖說明

參考附圖，在說明書中闡述了針對本領域普通技術人員的本發明的完整并且能夠實現的公開，包括其最佳模式。

圖1是根據本公開的示例實施例的冰箱設備。

圖2是定位在圖1的示例冰箱設備中的熱泵系統的某些部件的示意圖。

圖3是根據本主題的示例實施例的磁熱熱二極管的透視圖。