一种蓄冷床和磁制冷装置的制作方法

本实用新型属于磁制冷技术领域，具体涉及一种蓄冷床和磁制冷装置。

背景技术：

磁制冷技术是一种基于磁热效应的新型制冷技术，而磁热效应是指磁热材料在磁场增强或减弱时放热或吸热的物理现象。当磁场给磁热材料加磁时，磁热材料磁熵变低，放出热量；去掉磁场时，磁热材料磁熵变高，吸收热量。磁制冷就是利用磁热效应的现象可以实现制冷的目的。

旋转式磁制冷机因其结构紧凑、运行频率高、制冷效果好而成了研究的重点。但是在旋转式磁制冷系统中，因为蓄冷床在加去磁期间中间歇地变冷或变热，使得蓄冷床热出口突然又变成冷出口，或冷出口突然变成热出口，因此造成需要非常复杂的管路系统，同时还会经常出现冷热流体混流的情况，严重影响磁制冷效果。

由于现有技术中的磁制冷系统中存在由于蓄冷床在加去磁期间中间歇地变冷或变热，使得蓄冷床热出口突然变成冷出口，或冷出口突然变成热出口，因此造成需要非常复杂的管路系统，同时还会经常出现冷热流体混流的情况，严重影响磁制冷效果等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种蓄冷床和磁制冷装置。

技术实现要素：

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的磁制冷系统存在蓄冷床热出口和冷出口交替变换而造成需要非常复杂的管路系统的缺陷，从而提供一种蓄冷床和磁制冷装置。

本实用新型提供一种蓄冷床，其包括：

工作部分和预备部分，所述工作部分内部容置有磁工质、且所述工作部分能与磁体相对运动而使得所述磁工质被加磁或去磁，所述工作部分与所述预备部分的内部相通、且换热流体能被驱动从所述预备部分进入到所述工作部分中，所述工作部分连接设置有工作出口，所述工作出口能够分别流出被加磁后的磁工质升温或降温的换热流体或被去磁后的磁工质降温或升温的换热流体。

优选地，

所述工作出口处还连通设置有第一换向阀，所述第一换向阀的一端与所述工作出口连通、另一端设置有包括热出口和冷出口的两个出口、所述热出口和所述冷出口能选择性地与所述工作出口连通，当所述工作出口流出热流体时接通所述热出口、当所述工作出口流出冷流体时接通所述冷出口。

优选地，

所述预备部分连通设置有预备进口，所述预备进口能够接入经冷交换器或热交换器换热后的流体进入所述预备部分中。

优选地，

所述预备部分的所述预备进口处还连通设置有泵，所述泵能够泵送经换热后的换热流体进入所述预备部分中。

优选地，

所述预备部分的所述预备进口处还连通设置有第二换向阀，所述第二换向阀包括位于其一端的第二阀口、和位于其另一端的热进口和冷进口，所述第二阀口与所述预备进口连通，所述热进口能够与所述热交换器连通、所述冷进口能够与所述冷交换器连通。

优选地，

当包括泵时，所述泵设置于所述预备进口和所述第二换向阀之间。

优选地，

所述工作部分与所述预备部分连接、且二者一体转动，所述预备部分位于所述工作部分旋转方向的径向外侧，所述预备部分和所述工作部分相接的位置设置有连通通道。

优选地，

所述工作部分的横截面形状为扇环形结构，所述预备部分的横截面形状为扇环形结构。

本实用新型还提供一种磁制冷装置，其包括前任一项所述的蓄冷床，还包括磁体，所述磁体具有容纳所述工作部分运动穿入或穿出的容纳槽。

优选地，

所述磁制冷装置包括热交换器、所述热交换器上设置有分别与其内部连通的热进口端和热出口端，所述磁制冷装置还包括与所述热进口端连通的热进口管路和与所述热出口端连通的热出口管路，

当所述蓄冷床还包括第一换向阀时，所述热进口管路的另一端还与所述第一换向阀的热出口连通；当所述蓄冷床还包括第二换向阀时，所述热出口管路的另一端与所述第二换向阀的热进口相连通。

优选地，

所述磁制冷装置包括冷交换器、所述冷交换器上设置有分别与其内部连通的冷进口端和冷出口端，还包括与所述冷进口端连通的冷进口管路和与所述冷出口端连通的冷出口管路，

当所述蓄冷床还包括第一换向阀时，所述冷进口管路的另一端还与所述第一换向阀的冷出口连通；当所述蓄冷床还包括第二换向阀时，所述冷出口管路的另一端还与所述第二换向阀的冷进口相连通。

优选地，

当同时包括热交换器和冷交换器时，所述热交换器设置于所述磁体的一侧，所述冷交换器设置于所述磁体的另一侧；和/或所述磁体为永磁体。

优选地，

当同时还包括冷进口端、冷出口端、冷进口管路和冷出口管路时：

一个所述蓄冷床、一个所述磁体、一个所述热进口端、一个所述热出口端、一个所述冷进口端、一个所述冷出口端、一个所述热进口管路、一个所述热出口管路、一个所述冷进口管路和一个所述冷出口管路组成一个循环单元的部分结构，且所述磁制冷装置包括两个以上的循环单元。

优选地，

两个以上的所述循环单元包括两个以上的所述蓄冷床、两个以上的磁体，所述热交换器包括两个以上的热进口端和两个以上的所述热出口端，所述热进口管路也为两个以上、且与所述热进口端一一对应设置，所述热出口管路也为两个以上、且与所述热出口端一一对应设置。

所述冷交换器包括两个以上的所述冷进口端和两个以上的所述冷出口端，所述冷进口管路也为两个以上、且与所述冷进口端一一对应设置，所述冷出口管路也为两个以上、且与所述冷出口端一一对应设置。

本实用新型提供的一种蓄冷床和磁制冷装置具有如下有益效果：

1.本实用新型通过在蓄冷床中设置包括工作部分和预备部分的两部分结构，且工作部分内部设置磁工质、能在磁体的磁场中运动而被完成加磁和去磁、以完成对换热流体的加热或降温的作用，并通过预备部分、预备部分中不设磁工质，换热流体能在其中流通、但不换热，因此在预备部分中形成了对换热后的换热流体进行预储存的功能、并将储存的换热流体再导入工作部分中，从而能够使得工作部分中经过换热后的换热流体被完全导出后再从预备部分中通入换热流体，有效防止蓄冷床中的冷热流体之间发生混流的情况，提高了换热效果，工作出口始终为一个、或者供经升温后的换热流体流出或者供经降温后的换热流体流出，有效避免蓄冷床冷热出口要循环更替的情况，进一步提高了换热效果，更有利于换热；并且通过上述结构有效地简化了磁制冷机系统以及管路结构，解决了原有磁制冷机管路复杂，管路结构臃肿的问题；

2.本实用新型通过设置第一换向阀、其一端与所述工作出口连通，另一端的热出口和所述冷出口能选择性地与所述工作出口连通，能够在加去磁周期中都能将冷热流体分成两股不干涉的流体分别流至冷、热交换器上进行热交换；换向阀中的热出口永远为热出口，冷出口永远为冷出口，不会出现冷热流体出口循环更替而造成流体混流及影响热交换效果的情况，大大提升换热效率。

附图说明

图1是本实用新型的蓄冷床的结构示意图；

图2是本实用新型的蓄冷床与磁体组合的结构示意图；

图3是图2中蓄冷床与磁体组合时加去磁的原理示意图；

图4是本实用新型的磁制冷装置中一个循环单元的结构示意图；

图5是本实用新型的磁制冷装置的整机结构示意图。

图中附图标记表示为：

1、蓄冷床；11、工作部分；12、预备部分；13、工作出口；14预备进口；2、第一换向阀；21、热出口；22、冷出口；3、泵；4、磁体；41、容纳槽；51、热进口管路；52、冷进口管路；53、热出口管路；54、冷出口管路；6、热交换器；61、热进口端；62、热出口端；7、冷交换器；71、冷进口端；72、冷出口端；8、第二换向阀；81、第二阀口；82、热进口；83、冷进口。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型提供一种蓄冷床，其包括：

工作部分11和预备部分12，所述工作部分11内部容置有磁工质、且所述工作部分11能与磁体4相对运动而使得所述磁工质被加磁或去磁，所述工作部分11与所述预备部分12的内部相通、且换热流体被驱动从所述预备部分12进入到所述工作部分11中，所述工作部分11连接设置有工作出口13，所述工作出口13能够分别流出经加磁后的磁工质升温或降温的换热流体或经去磁后的磁工质降温或升温的换热流体。

通过在蓄冷床中设置包括工作部分和预备部分的两部分结构，且工作部分内部设置磁工质、能在磁体的磁场中运动而被完成加磁和去磁、以完成对换热流体的加热或降温的作用，并通过预备部分、预备部分中不设磁工质，换热流体能在其中流通、但不换热，因此在预备部分中形成了对换热后的换热流体进行预储存的功能、并将储存的换热流体再导入工作部分中，从而能够使得工作部分中经过换热后的换热流体被完全导出后再从预备部分中通入换热流体，有效防止蓄冷床中的冷热流体之间发生混流的情况，提高了换热效果，工作出口始终为一个、或者供经升温后的换热流体流出或者供经降温后的换热流体流出，有效避免蓄冷床冷热出口要循环更替的情况，进一步提高了换热效果，更有利于换热；并且通过上述结构有效地简化了磁制冷机系统以及管路结构，解决了原有磁制冷机管路复杂，管路结构臃肿的问题。本实用新型将提供一种磁制冷系统及结构方案，使得蓄冷床热出口处始终为热出口，冷出口始终为冷出口，从而泾渭分明地将冷热流体分流。

蓄冷床1具有两部分结构，分别为工作部分11和预备部分12，工作部分11内装有磁工质，图中未示出。当蓄冷床进入磁体加磁区域或进入去磁区域时会产生升温或降温效应。预备部分12为为下回合的工作做准备。

优选地，

所述工作出口13处还连通设置有第一换向阀2，所述第一换向阀2的一端与所述工作出口13连通、另一端设置有包括热出口21和冷出口22的两个出口、所述热出口21和所述冷出口22能选择性地(分别)与所述工作出口13连通，且当所述工作出口13流出热流体时接通所述热出口21、当所述工作出口13流出冷流体时接通所述冷出口22。

通过设置第一换向阀、其一端与所述工作出口连通，另一端的热出口和所述冷出口能选择性地与所述工作出口连通，能够在加去磁周期中都能将冷热流体分成两股不干涉的流体分别流至冷、热交换器上进行热交换；换向阀中的热出口永远为热出口，冷出口永远为冷出口，不会出现冷热流体出口循环更替而造成流体混流及影响热交换效果的情况，大大提升换热效率。

工作出口13连接有第一换向阀2，换向阀有两个出口，分别为热出口21和冷出口22，可选择性地切换至热出口21和冷出口22的任意出口。泵3是磁制冷机流体循环的动力，实现将流体从工作部分抽走，经过循环后在流入至预备部分的整个循环过程。

每个蓄冷床连接的泵、换向阀等结构组成一个独立单元体，此独立单元体可实现独立的流体循环。

优选地，

所述预备部分12连通设置有预备进口14，所述预备进口14能够接入经冷交换器7或热交换器6换热后的流体进入所述预备部分12中。这是本实用新型的预备部分的优选结构形式，通过预备进口、其只能允许流体进入(无论是冷交换器的冷出口还是热交换器的热出口)，不会出现冷热流体出口循环更替而造成流体混流及影响热交换效果的情况，大大提升换热效率。

优选地，

所述预备部分12的所述预备进口14处还连通设置有泵3，所述泵3能够泵送经换热后的换热流体进入所述预备部分12中。通过泵的设置能够为流体流动提供动力，促使流体进入预备部分中、进而进入工作部分中。

优选地，

所述预备部分12的所述预备进口14处还连通设置有第二换向阀8，所述第二换向阀8包括位于其一端的第二阀口81、和位于其另一端的热进口82和冷进口83，所述第二阀口81与所述预备进口14连通，所述热进口82能够与所述热交换器6连通、所述冷进口83能够与所述冷交换器7连通。通过设置第二换向阀、其一端与所述预备出口连通，另一端的热进口和所述冷进口能选择性地与所述预备出口连通，能够从冷、热交换器中分别流出的两股不干涉的流体在第二换向阀中选择性地流进预备部分中；换向阀中的热进口永远为热进口，冷进口永远为冷进口，不会出现冷热流体出口循环更替而造成流体混流及影响热交换效果的情况，大大提升换热效率。

优选地，

当包括泵3时，所述泵3设置于所述预备进口14和所述第二换向阀8之间。这是本实用新型的泵和第二换向阀的优选连接方式。

优选地，

所述工作部分11与所述预备部分12连接、且二者一体转动，所述预备部分12位于所述工作部分11旋转方向的径向外侧，所述预备部分12和所述工作部分11相接的位置设置有连通通道(未示出)。这是本实用新型的工作部分和预备部分的优选连接形式，如图1和2所示，二者一体转动，通过连通通道将预备部分中的流体导通至工作部分中。

优选地，

所述工作部分11的横截面形状为扇环形结构，所述预备部分12的横截面形状为扇环形结构。这是本实用新型的工作部分和预备部分的优选结构形式，能够使得该部分扇环形结构形成一个循环单元，而一个圆周上可以分布多个该循环单元，多个单元同时或分布工作而提高磁制冷或制热效率。

如图4-5所示，本实用新型还提供一种磁制冷装置，其包括前任一项所述的蓄冷床1，还包括磁体4，所述磁体4具有容纳所述工作部分11运动穿入或穿出的容纳槽41。

本实用新型通过预备部分形成对换热后的换热流体进行预储存的功能、并将储存的换热流体再导入工作部分中，从而能够使得工作部分中经过换热后的换热流体被完全导出后再从预备部分中通入换热流体，有效防止蓄冷床中的冷热流体之间发生混流的情况，提高了换热效果，工作出口始终为一个、或者供经升温后的换热流体流出或者供经降温后的换热流体流出，有效避免蓄冷床冷热出口要循环更替的情况，进一步提高了换热效果，更有利于换热；并且通过上述结构有效地简化了磁制冷机系统以及管路结构，解决了原有磁制冷机管路复杂，管路结构臃肿的问题。

如图3，蓄冷床相对于永磁体组件做顺时针运动(或逆时针)，当蓄冷床工作部分进入磁体气隙即进入加磁区域时，磁工质加磁，伴随有升温效应，当蓄冷床远离磁体气隙时即进入去磁区域，磁工质伴随有降温效应。

优选地，

所述磁制冷装置包括热交换器6、所述热交换器6上设置有分别与其内部连通的热进口端61和热出口端62，所述磁制冷装置还包括与所述热进口端61连通的热进口管路51和与所述热出口端62连通的热出口管路53，

当所述蓄冷床还包括第一换向阀2时，所述热进口管路51的另一端还与所述第一换向阀2的热出口21连通；当所述蓄冷床还包括第二换向阀8时，所述热出口管路53的另一端与所述第二换向阀8的热进口82相连通。

这是本实用新型的磁制冷装置的优选结构形式，通过热交换器以及其上设置的热进口端、热出口端以及热进口管路和热出口管路，能够形成对热交换器的一个循环热流路的连接方式，即从第一换向阀的热出口21流出热流体，经热进口管路51、热进口端61进入热交换器中，进行放热，然后再经由热出口端62、热出口管路53进入第二换向阀的热进口82中，完成对外制热(放出热量)的目的。

优选地，

所述磁制冷装置包括冷交换器7、所述冷交换器7上设置有分别与其内部连通的冷进口端71和冷出口端72，还包括与所述冷进口端71连通的冷进口管路52和与所述冷出口端72连通的冷出口管路54，

当所述蓄冷床还包括第一换向阀2时，所述冷进口管路52的另一端还与所述第一换向阀2的冷出口22连通；当所述蓄冷床还包括第二换向阀8时，所述冷出口管路54的另一端还与所述第二换向阀8的冷进口83相连通。

这是本实用新型的磁制冷装置的优选结构形式，通过冷交换器以及其上设置的冷进口端、冷出口端以及冷进口管路和冷出口管路，能够形成对冷交换器的一个循环冷流路的连接方式，即从第一换向阀的冷出口22流出冷流体，经冷进口管路52、冷进口端71进入冷交换器中，进行吸热，然后再经由冷出口端72、冷出口管路54进入第二换向阀的冷进口83中，完成对外制冷(放出冷量)的目的。

优选地，

当同时包括热交换器6和冷交换器7时，所述热交换器6设置于所述磁体4的一侧，所述冷交换器7设置于所述磁体4的另一侧；和/或所述磁体4为永磁体。这是本实用新型的热交换器、冷交换器以及磁体之间的优选位置关系，以及磁体的优选结构形式，进一步优选热交换器6位于磁体上方，如图4和5所示，冷交换器7位于磁体下方。

优选地，

当同时还包括冷进口端71、冷出口端72、冷进口管路52和冷出口管路54时：

一个所述蓄冷床1、一个所述磁体4、一个所述热进口端61、一个所述热出口端62、一个所述冷进口端71、一个所述冷出口端72、一个所述热进口管路51、一个所述热出口管路53、一个所述冷进口管路52和一个所述冷出口管路54组成一个循环单元的部分结构，且所述磁制冷装置包括两个以上的循环单元。通过上述的一个循环单元能够完成单独的制热、制冷的功能和效果。

优选地，

两个以上的所述循环单元包括两个以上的所述蓄冷床1、两个以上的磁体4，所述热交换器6包括两个以上的热进口端61和两个以上的所述热出口端62，所述热进口管路51也为两个以上、且与所述热进口端61一一对应设置，所述热出口管路53也为两个以上、且与所述热出口端62一一对应设置；

所述冷交换器7包括两个以上的所述冷进口端71和两个以上的所述冷出口端72，所述冷进口管路52也为两个以上、且与所述冷进口端71一一对应设置，所述冷出口管路54也为两个以上、且与所述冷出口端72一一对应设置。

如图4，蓄冷床1处于加磁状态，蓄冷床内的流体为热流体，此时泵3开启，将蓄冷床内工作部分的流体经过第一换向阀2中的热出口沿着热进口管路51抽至热交换器6上(换向阀每次只能单独导通一个出口，因此此时冷出口处于关闭状态)，热交换器6上的流体换热后变成常温流体，经热出口管路53流至泵3后流入到蓄冷床1的预备部分。在接下来的去磁周期里，蓄冷床内预备部分的常温流体将抽至蓄冷床工作部分，进行去磁后，流体温度低于常温，此时泵3将冷流体经第一换向阀2(此时换向阀的冷出口导通，热出口关闭)的冷出口后经冷进口管路52流入冷交换器7中，冷交换器7中的流体经过热交换后变成常温流体，再经冷出口管路54流至蓄冷床1的预备部分。

从而，在加去磁周期中都能将冷热流体分成两股不干涉的流体分别流至冷、热交换器上进行热交换。换向阀中的热出口永远为热出口，冷出口永远为冷出口，不会出现冷热流体出口循环更替而造成流体混流及影响热交换效果的情况，大大提升换热效率。

如图5所示，每一个蓄冷床连接的都是一个单元，如上所述，通过多个蓄冷床各自的单元构成整机的流路及结构系统。从而实现本专利所述的有益效果。

本实用新型：1.蓄冷床具有两部分结构，一部分安装磁工质，称为工作部分结构，一部分用以盛放预备流体，成为预备部分结构。当蓄冷床工作流体被泵抽走后，预备流体则进入工作部分结构，同时系统中完成换热的流体被抽至预备部分结构，形成新的预备结构。

2.蓄冷床工作部分及预备部分各有一进出口，每个进出口都与换向阀连接，根据工作需求控制第一换向阀的流路走向。当蓄冷床在加磁周期时，第一换向阀切换至热交换器一侧流路，当蓄冷床在去磁周期时，第一换向阀切换至冷交换器一侧流路。每个蓄冷床及其泵、换向阀等结构组成一个单元体，可独立地完成流体的循环。

3.泵可设置在预备一侧出口，当泵启动时，根据工作需求选择性地从热交换器或冷交换器中的流体抽至蓄冷床预备部分结构，同时将原预备部分流体抽至工作部分，从而形成循环，源源不断地工作。

具有以下有益效果：

1.避免冷热流体混流的情况，提升换热效果。

2.避免蓄冷床冷热出口循环更替，实现冷、热单一出口，利于冷热流体分流。

3.简化了磁制冷机系统及管路结构。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。