室温磁制冷机用换流阀及其室温磁制冷机的制作方法

本发明涉及一种室温磁制冷技术，具体是，涉及一种室温磁制冷机用换流阀及其室温磁制冷机。

背景技术：

磁制冷是利用磁性材料的磁热效应原理研制而成的，即磁性材料在变化的磁场中会产生熵变，并伴随着自身温度的变化。当磁性材料外加磁场增大时，磁熵减小，对外放热；当磁性材料外加磁场减小时，磁熵增大，吸收热量。磁制冷相对于气体压缩制冷具有以下几个明显优势：

(1)节能：磁制冷的循环效率高达50％，比气体压缩制冷高出20％，因此节能效果非常明显。

(2)环保：磁制冷所用的原料及热交换流体(水)没有任何污染，更不会排放气体破坏大气臭氧层或引起温室效应，是一种比较理想的绿色制冷技术。

目前复合式室温磁制冷机的流体交换系统是由5个电磁阀组成的，电磁阀在开启和关闭的时候一方面会产生较大噪音；另一方面长期运行的电磁阀会产生大量热量，该热量会逐渐传递到流过电磁阀的换热流体中，进而直接进入两侧的制冷床中，中和产生的制冷量，降低磁制冷机的温跨。同时由5个电磁阀构成的换流系统体积庞大，可靠性低。由于流体交换系统结构复杂、体积大，并且电磁阀的开关产生较大的噪音及热量，不利于磁制冷机的集成化、小型化、轻量化及静音的设计。这成为室温磁制冷机民用化的一大制约因素，急需解决。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题是提供一种室温磁制冷机用换流阀及其室温磁制冷机，具有结构简单、体积小、集成化程度高、换流过程无噪音等优点，并且在运行过程中基本不产生热量，间接保证了磁制冷机的大温跨优势。

技术方案如下：

一种室温磁制冷机用换流阀，包括：阀芯和两个阀体，阀体的内侧端面设置有密封槽和多个连接通孔，密封槽位于连接孔的内侧，密封槽内装有密封圈；密封槽内侧设置有阀芯凹台，阀芯凹台设置有多个流体通孔，阀芯凹台在轴心处设置有中心通孔，阀芯凹台的形状为环形；阀芯包括阀芯杆和阀芯盘，阀芯盘上设置有2个阀芯通孔，两个阀芯杆的端部分别连接在阀芯盘两侧，并位于同一轴线上；两个阀体闭合后，两个阀芯杆分别套装在两个中心通孔内，阀芯盘位于两个阀芯凹台内；螺栓穿过连接通孔将两个阀体连接固定。

进一步，2个阀芯通孔关于阀芯盘的盘心对称。

进一步，多个流体通孔位于同一个圆上。

进一步，阀芯凹台设置有8个流体通孔，流体通孔在圆周上间隔45°。

进一步，两个阀体中，一个阀体的连接通孔的内壁上设置有内螺纹。

进一步，两个阀体的高度不同。

进一步，第一阀芯凹台、第二阀芯凹台的深度为阀芯盘厚度的一半。

进一步，阀体、阀芯的材质为陶瓷，陶瓷材料为氮化铝、氮化硅或者氮化硼中的一种或几种。

进一步，阀体的外形为圆柱形。

一种室温磁制冷机，包括：制冷床、散热器、换流阀，换流阀包括：阀芯和两个阀体，阀体的内侧端面设置有密封槽和多个连接通孔，密封槽位于连接孔的内侧，密封槽内装有密封圈；密封槽内侧设置有阀芯凹台，阀芯凹台设置有多个流体通孔，阀芯凹台在轴心处设置有中心通孔，阀芯凹台的形状为环形；阀芯包括阀芯杆和阀芯盘，阀芯盘上设置有2个阀芯通孔，两个阀芯杆的端部分别连接在阀芯盘两侧，并位于同一轴线上；两个阀体闭合后，两个阀芯杆分别套装在两个中心通孔内，阀芯盘位于两个阀芯凹台内；螺栓穿过连接通孔将两个阀体连接固定；两个流体通孔通过管路分别连接制冷床和散热器。

本发明技术效果包括：

本发明将多个电磁阀的功能集成在一个旋转阀中，阀芯在传动齿轮的带动下旋转，实现了多个电磁阀的启闭功能；具有结构简单、体积小、集成化程度高、换流过程无噪音等优点，并且在运行过程中基本不产生热量，间接保证了磁制冷机的大温跨优势。

附图说明

图1是本发明中室温磁制冷机用换流阀的结构分解图；

图2是本发明中室温磁制冷机用换流阀的使用状态图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，是本发明中室温磁制冷机用换流阀的结构分解图。

室温磁制冷机用换流阀的结构包括：第一阀体1、阀芯2、第二阀体3。

第一阀体1的外形为圆柱形，阀体1的内侧端面设置有第一密封槽和6个均布的连接螺纹孔12，第一密封槽位于连接螺纹孔12的内侧，第一密封槽内装有密封圈11；第一密封槽内侧设置有第一阀芯凹台，第一阀芯凹台设置有8个均布的第一流体通孔13，第一阀芯凹台在轴心处设置有第一中心通孔，第一阀芯凹台的形状为环形。8个(四对)均布的第一流体通孔13位于同一个圆上，第一流体通孔13在圆周上间隔45°。

阀芯2包括阀芯杆21和阀芯盘22，阀芯盘22上设置有2个阀芯通孔23，两个阀芯杆21的端部分别连接在阀芯盘22两侧，并位于同一轴线上。一个阀芯杆21套装在第一中心通孔上，另一个阀芯杆21套装在第二中心通孔33上，阀芯盘22的前部端面嵌入第一阀芯凹台内。阀芯2盘两侧的阀芯杆21的长度相等。2个阀芯通孔23关于盘心对称。

第二阀体3的外观为圆柱形，在轴心处设置有第二中心通孔33；第二阀体3的内侧端面设置有第二密封槽，第二阀体3上设置有6个均布的螺栓通孔32、8个均布的第二流体通孔31、第二中心通孔33，第二中心通孔33位于第二阀体3的轴心处，第二流体通孔31位于第二中心通孔33外侧，螺栓通孔32位于第二流体通孔31的外侧；螺栓通孔32的位置与连接螺纹孔12的位置相对应，第二流体通孔31与第一流体通孔13的位置相对应；第二阀体3内侧端面设置有第二阀芯凹台，阀芯盘22的后端面嵌入第二阀芯凹台内。第一阀体1、第二阀体3闭合后，密封圈11位于第一密封槽、第二密封槽内，形成对阀芯2的密封，阀芯盘22位于第一阀芯凹台、第二阀芯凹台围成的空间内，螺栓穿过螺栓通孔32连接在连接螺纹孔12上。8个均布的第二流体通孔31位于同一个圆上，第二流体通孔31在圆周上间隔45°。

螺纹孔12、螺栓通孔32除外，第一阀体1与第二阀体3的其余结构完全一样，只是第一阀体1的高度大于第二阀体3的高度。当然，也可以将螺纹孔12、螺栓通孔32采用没有螺纹的连接通孔，此时第一阀体1与第二阀体3结构完全相同。

第一阀芯凹台、第二阀芯凹台深度分别为阀芯盘22厚度的一半。第一阀体1、阀芯2及第二阀体3的材质为陶瓷，陶瓷材料为氮化铝、氮化硅或者氮化硼中的一种或几种。

阀芯杆21连接传动部件，阀芯盘22旋转过程中，阀芯通孔23依次接通不同位置的第二流体通孔31和第一流体通孔13，使得不同位置的第二流体通孔31和第一流体通孔13在间隔时间内导通。本优选实施例中，四对(8个)第二流体通孔31充当四个电磁阀，四个电磁阀在间隔时间内依次开启或者闭合。

如图2所示，是本发明中室温磁制冷机用换流阀的使用状态图。

流体通孔(第二流体通孔31和第一流体通孔13)用于流体的流入和流出。

第一阀体1的流体通孔的编号为：1、2、3、4、5、6、7、8。第一阀体1上，1和6号流体通孔并联后与e侧的制冷床的入口连接，3和8号流体通孔并联后通过管路与f侧制冷床的入口相连，2、4号流体通孔并联后通过管路5和7号流体通孔并联之后串联。

第二阀体3的流体通孔的编号为：1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#、8#。第二阀体3上，1#、2#、3#、4#号流体通孔并联后通过管路与泵的出水口连接，5#，6#，7#，8#号流体通孔并联后通过管路与散热器的入水口相连。散热器与泵在同一个回路中。

阀芯2旋转的过程中，2个阀芯通孔23将两侧阀体(第一阀体1、第二阀体3)上的对应流体通孔依次接通。

当e侧的磁场减小，制冷床制冷时，第一阀体1在齿轮的带动下旋转，使得阀芯2上的两个阀芯通孔23与两侧阀体上的1和1#、8和8#两对流道对齐，第一阀体1、第二阀体3导通。此时，热交换液体在泵的作用下，由1和1#流体通孔流经第一阀体1(1号流体通孔与6号流体通孔并联，但由于6号流体通孔此时在第一阀体1上没有对应通口，所以该路水流不能返回)，进入e侧制冷床，然后流经冷室和f侧制冷床，再通过8#号流体通孔(与其并联的3出口情况与6口一样，流路不通)进入散热器回到泵的入水口，形成一个循环。该循环结束后，根据制冷需要，有段时间热交换液不需要进入制冷床，阀芯2旋转到2和2#号流体通孔、7和7#号流体通孔对齐，使得这两对流体通孔导通，热交换液通过2和2#号流体通孔通道进入，又经过7和7#号流体通孔直接回流进入散热器，返回到泵的入水口。

当f侧制冷床制冷时，情况基本与e侧类似，3和3#号流体通孔导通，6和6#号流体通孔导通，泵的水由3和3#号流体通孔进入阀体，流经f侧制冷床、冷室及e侧制冷床，通过6和6#号流体通孔流入到散热器内。同样，该循环结束后同样有一段时间液体不进入制冷床，此时由4和4#号流体通孔进入，再由5和5#号流体通孔流出并进入散热器完成循环。

本发明在功能上能够完全替代现有的由5个电磁阀构成的换流系统，使得换流系统大大简化，并且从根本上解除了电磁阀在启闭时产生的噪音，提高了磁制冷机的实用性。

本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。