磁致冷机.pdf

本发明涉及致冷装置。
    现有致冷装置大都采用压缩机使工质循环，通过工质的膨胀蒸发和冷凝将致冷空间的热量传至环境空间，达到降温致冷的目的。利用半导体材料的致冷特性研制的半导体电子式致冷装置也见报导。但是，压缩式致冷装置，无论是采用往复式压缩机还是转子式压缩机，其噪声和功耗都较高，影响推广使用。

    本发明的目的是提供一种依据磁热力学原理，具有低噪声、节能、高效之优点的致冷装置。

    为完成发明目的而提出的技术方案根据热力学之磁热效应，即磁场使铁磁盐类充磁，然后绝热退磁，可使物体的温度降低从而达到热交换即致冷的目的。本发明磁致冷装置的主体是由可控致冷磁体和电磁热阀组成的驱动元件以及置于可控致冷磁体磁场中的顺磁盐，顺磁盐可选用铁铵钒、铬钾钒或含铁且居里温度较低的明矾。顺磁盐一端通往与致冷空间相连的冷腔、顺磁盐另一端经电磁热阀与冷剂容器相通、冷剂容器有散热元件置于环境空间。磁致冷装置的壳体为具有无磁屏蔽作用的双层壳，可采用铜、铝、玻璃、不锈钢或其它透磁率高的合金。双层壳层间充填冷剂饱和蒸汽。冷剂可采用无毒、无污染的液态氩、氦或氮等。致冷磁体可使用硅钢片，但以使用超导磁体为最好，以产生足够高的磁场强度（0.5-2T）。

    以下结合附图实施例详细描述本发明。

    图1为本发明实施例磁致冷装置示意图。

    如图1所示，磁致冷装置一端是内有蓄冷块2的冷腔19，冷腔19及蓄冷块2通过吸热板1与致冷空间20连接。置于可控致冷磁体6磁场中的冷盐8盛放在冷盐盒7与冷盐盒盖9之中，一侧经过电磁热阀5通冷腔19，另一侧经过电磁热阀11通冷剂容器15。电磁热阀5由磁体4控制，电磁热阀11由磁体10控制。致冷装置由外壳13和内壳12组成双层壳体，外壳13和内壳12之间充填液氮饱和蒸汽3，使装置内与外界隔热，防止外界热量导入而降低致冷效率。冷剂容器15内有饱和蒸汽嘴14与电磁热阀11相连，有灌液氮嘴16穿过内壳12和外壳13再穿过散热板17后被灌液氮嘴盖18封闭。磁致冷装置启动后，如传感器测得致冷空间20之温度高于所需温度，控制器则通过磁体10开通电磁热阀11，通过磁体4关闭电磁热阀5，同时导通可控致冷磁体6，冷盐盒7内地冷盐被磁化，产生磁化热，磁化热经开通的电磁热阀11传入冷剂容器15，延时一段时间后，控制器通过磁体10关闭电磁热阀11，同时切断可控致冷磁体6，进行绝热退磁，冷盐8的温度大大降低。此过程延时一段时间后，控制器导通电磁热阀5，继续绝热退磁，使冷腔19内的热量几乎等温地经电磁热阀5抽入冷盐8。延时一段时间后，控制器再将电磁热阀5关闭，同时导通可控致冷磁体6，将冷盐8磁体升温至起始温度。如此循环，使致冷空间20的热量导入冷剂容器15，再经散热片17导入环境空间，达到使致冷空间降温的目的。本发明磁致冷装置的磁化和退磁时间由控制器操纵，控制器可以是机械或电子定时器，也可用单片机进行逻辑控制。

    磁致冷装置可用于电冰箱、空调器等各种致冷机械，具有不污染环境，无噪声（仅为40分贝）的优点。特别是磁致冷装置的耗电仅为对顺磁冷盐的磁化和电磁热阀的吸合瞬间。此一时间宽度很窄，且较绝热退磁时间宽度小很多，即所谓占空比很小，因此节电效果尤为明显，其成本价格亦明显低于现有压缩式致冷装置。