[發明專利]一種用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統及制冷方法

在審

• 申請號: 202010030856.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111174458A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 巫江虹;張堯康
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;F25B40/06;F28D15/02
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 黃國亮

1.一種用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于，包括電機與傳動裝置、徑向微元回熱裝置、連接徑向微元回熱裝置吸熱區的冷端換熱器和連接徑向微元回熱裝置放熱區的熱端換熱器，其中，徑向微元回熱裝置包括：

中間潤滑導熱模塊，具有圓柱環導軌和沿圓柱環導軌均勻分布的導熱塊，所述導熱塊貫穿圓柱環導軌的內圈和外圈；

外磁制冷回熱器，安裝在圓柱環導軌外圈且能相對圓柱環導軌轉動，所述外磁制冷回熱器的內圈均勻設有能與導熱塊接觸的外磁熱性工質；

內磁制冷回熱器，安裝在圓柱環導軌內圈且能相對圓柱環導軌轉動，所述內磁制冷回熱器的外圈上均勻布置有能與導熱塊接觸的內磁熱性工質，所述內磁制冷回熱器的轉向與外磁制冷回熱器的轉向相反；

外磁鐵組，具有兩個固定設置的半環狀外磁鐵，兩個外磁鐵相對設置在外磁制冷回熱器上端面和下端面；

內磁鐵組，具有兩個固定設置的半環狀內磁鐵，兩個內磁鐵相對設置在內磁制冷回熱器上端面和下端面；

所述外磁體的內表面與所述內磁體的內表面相對布置，外磁鐵組和內磁鐵組的交疊區形成徑向微元回熱裝置的放熱區，外磁鐵組和內磁鐵組的無交疊區形成徑向微元回熱裝置的吸熱區。

2.根據權利要求1所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述外磁制冷回熱器包括外磁制冷回熱器動盤，外磁制冷回熱器動盤的外圈設置有用于與傳動裝置連接的外齒，外磁制冷回熱器動盤在圓周方向上均勻布滿若干用于裝配外磁熱性工質的外扇形通孔，相鄰兩個外扇形通孔設有絕熱隔板，所述外扇形通孔連通至外磁制冷回熱器動盤的內圈。

3.根據權利要求2所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述外扇形通孔在外磁制冷回熱器軸向方向上的高度為8mm～40mm。

4.根據權利要求2所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述圓柱環導軌中部位置上開設多個圓環扇形通孔，圓環扇形通孔連通所述的圓柱環導軌的內圈和外圈，所述圓環扇形通孔的數目等于外扇形通孔的數目。

5.根據權利要求1所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述內磁制冷回熱器包括內磁制冷回熱器動盤，內磁制冷回熱器動盤的內圈設置有用于與傳動裝置連接的內齒，內磁制冷回熱器動盤在圓周方向上均勻布滿若干用于裝配內磁熱性工質的內扇形通孔，相鄰兩個內扇形通孔設有絕熱隔板，所述內扇形通孔連通至內磁制冷回熱器動盤的外圈。

6.根據權利要求1所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述外磁熱性工質的內端面與導熱塊的外端面的形狀一樣，所述內磁熱性工質的外端面與導熱塊的內端面的形狀一樣。

7.根據權利要求1所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述導熱塊為熱管換熱器、銅塊、石墨烯塊或者熱開關。

8.根據權利要求1所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：所述外磁鐵組和內磁鐵組的交疊區所對應的圓心角的范圍為10～170°。

9.根據權利要求1所述的用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統，其特征在于：兩個外磁鐵之間的間隙為10mm～50mm，兩個內磁鐵之間的間隙為10mm～50mm。

10.一種用于室溫磁制冷的徑向微元回熱系統的制冷方法，其特征在于：外磁制冷回熱器繞軸向方向逆時針旋轉，內磁制冷回熱器繞軸向方向順時針旋轉，外磁制冷回熱器與內磁制冷回熱器的轉速相同，徑向微元回熱裝置一側的外磁熱性工質和內磁熱性工質反向進入外磁鐵組和內磁體組的交疊區進行加磁升溫，徑向微元回熱裝置另一側的外磁熱性工質和內磁熱性工質反向進入外磁鐵組和內磁體組的無交疊區進行去磁降溫，在其他區域，位于外磁鐵組內的外磁熱性工質通過導熱塊沿徑向向位于內磁鐵組外的內磁熱性工質放熱，位于外磁鐵組外的外磁熱性工質通過導熱塊沿徑向從位于內磁鐵組內的內磁熱性工質吸熱，形成微元回熱磁性冷循環。