一種復合式室溫磁制冷系統及其方向控制閥技術方案

本實用新型專利技術公開了復合式室溫磁制冷系統及其方向控制閥，該方向控制閥包括相對轉動地閥體和閥芯；閥體具有沿回轉軸線方向相向延伸的閥體泵孔和閥體熱端孔，以及沿周向錯開設置的閥體儲液箱孔、閥體順轉磁孔和閥體逆轉磁孔；閥芯具有沿周向錯開設置的閥芯泵流道和閥芯熱端流道；制冷系統位于第一換熱模式，閥體泵孔通過閥芯泵流道與閥體順轉磁孔連通，閥體熱端孔通過閥芯熱端流道與閥體逆轉磁孔連通；位于第二換熱模式，閥體泵孔與閥體逆轉磁孔連通，閥體熱端孔與閥體順轉磁孔連通；位于第一、二非換熱模式，閥體泵孔與閥體儲液箱孔連通。該方向控制閥在滿足制冷機各項性能技術指標的基礎上有效減少額外功耗，提高制冷機效率，使整體結構緊湊、噪音低。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及復合式室溫磁制冷系統內換熱介質流向切換控制
，特別涉及一種復合式室溫磁制冷系統及其方向控制閥。
技術介紹
制冷技術廣泛地應用在人們的日常生活及工業、農業等各個領域。制冷業耗能巨大，目前使用的氣體壓縮制冷技術存在一些諸如耗能大、效率低、排放氣體破壞大氣臭氧層、引起溫室效應等缺點。制冷業是耗能、污染大戶，是需要節能減排的項目之一。因此，研發一種新型的耗能低、無污染的制冷技術是當今制冷界迫切需要解決的問題。磁制冷與傳統的氣體壓縮制冷技術相比具有效率高、耗能低、環境友好等優點而倍受人們關注，磁制冷的循環效率可以高達50％，而且所用的原料、循環介質沒有污染，是一種比較理想的制冷技術。近年來，世界各國都在重視節能減排，而磁制冷正是節能減排項目，因而引起了世界各國、特別是歐美日等國的高度重視，有20多個國家已在開展這方面的研發工作。圖1示出了一種復合式室溫磁制冷系統，該制冷系統包括兩個蓄冷器1′及對應的兩個磁場系統、冷端換熱器2′、熱端換熱器4′、存儲箱6、一個工作泵5′和多個電磁截止閥。其中，每個磁場系統包括由內向外依次套設的內磁體11′、外磁體12′和外殼13′，內磁體11′可繞自身中心線相對于外磁體12′和外殼13′作回轉運動，并開設有沿其回轉中心延伸的介質流道。該介質流道內填充有磁工質14′，內磁體11′相對于外磁體12′回轉一周，其內磁工質14′恰能經歷由勵磁至退磁的循環過程。勵磁過程中，磁工質14′放熱，放出的熱量由流經的傳熱流體吸收，使得傳熱流體溫度升高；反之，退磁過程中，磁工質14′吸熱，吸收流經的傳熱流體的熱量使之溫度降低。可見，磁場系統的內磁體11′一個回轉周期內將會在勵磁的某個角度范圍內出現較大溫度梯度，同理在退磁的某個角度范圍內出現較大的溫度梯度，將這兩個角度范圍分別稱為第一換熱區和第二換熱區，其他角度范圍內溫度梯度較小基本可忽略故而稱為第一非換熱區和第二非換熱區，詳見圖2，該圖示出了圖1所示的復合式室溫磁制冷系統的兩個蓄冷器的內磁體11′同步反向旋轉時形成的換熱區和非換熱區角度示意圖。為了能充分利用蓄冷器1′在一個周期內吸放熱的能量變化，圖1中磁制冷機包括兩個蓄冷器1′，且每個蓄冷器1′所對應的磁場系統的內磁體11′在驅動電機及齒輪傳系驅動作用下同步反向轉動。為了便于清楚理解技術方案，本文中依據蓄冷器1′所對應的磁場系統的內磁體11′的轉動方向將兩個蓄冷器1′分別稱為順轉蓄冷器1′和逆轉蓄冷器1′，即順轉蓄冷器1′是指該蓄冷器所對應的磁場系統的內磁體11′順時針轉動，逆轉蓄冷器1′是指該蓄冷器所對應的磁場系統的內磁體11′逆時針轉動，如此，在一個回轉周期內，順轉蓄冷器1′和逆轉蓄冷器1′兩者中一者放熱另一者則吸熱。順轉蓄冷器1′和逆轉蓄冷器1′兩者的一工作口通過冷端換熱器2′連通，泵5′的工作介質入口端與儲液箱6′連通，熱端換熱器4′的一端口也與儲液箱6′連通，泵5′的介質出口端、熱端換熱器4′的另一端口以及順轉蓄冷器1′和逆轉蓄冷器1′兩者的另一工作端口間設置有多個電磁截止閥。多個電磁截止閥的作用在于，切換復合式室溫磁制冷系統的換熱介質的流向，以滿足復合式室溫磁制冷系統順次在第一換熱模式、第一非換熱模式、第二換熱模式和第二非換熱模式循環。其中，第一換熱模式中換熱介質的流向為：儲液箱6′→泵5′→順轉蓄冷器1′→冷端換熱器2′→逆轉蓄冷器1′→熱端換熱器4′→儲液箱6′；第二換熱模式中換熱介質的流向為：儲液箱6′→泵5′→逆轉蓄冷器1′→冷端換熱器2′→順轉蓄冷器1′→熱端換熱器4′→儲液箱6′；第一非換熱模式和第二非換熱模式中換熱介質的流向為：儲液箱6′→泵5′→儲液箱6′。然而，在實際應用中，傳統復合式室溫磁制冷系統采用多個電磁截止閥控制換熱介質流向切換，電磁閥需要額外供電，而且電磁閥體積較大，開關存在噪音。因此，傳統的復合式室溫磁制冷系統存在能耗大、噪音大以及使整體結構繁瑣的問題。有鑒于此，本領域技術人員亟待開發一種低能耗、低噪音且結構簡單的產品來替代多個電磁閥，達到控制復合式室溫磁制冷系統內換熱介質流向的目的。
技術實現思路
為了實現上述目的，本技術提供一種低能耗、低噪音且結構簡單的方向控制閥。在此基礎上，本技術還提供一種包括該方向控制閥的復合式室溫磁制冷系統。該方向控制閥包括閥體和閥芯，所述閥芯可轉動地設置于所述閥體內；所述閥體具有沿所述閥芯的回轉軸線方向相向延伸的閥體泵孔和閥體熱端孔，以及沿周向錯開設置的閥體儲液箱孔、閥體順轉磁孔和閥體逆轉磁孔，所述閥芯具有沿周向錯開設置的閥芯泵流道和閥芯熱端流道；所述復合式室溫磁制冷系統位于第一換熱模式，所述閥體泵孔通過所述閥芯泵流道與所述閥體順轉磁孔連通，所述閥體熱端孔通過所述閥芯熱端流道與所述閥體逆轉磁孔連通；所述復合式室溫磁制冷系統位于第二換熱模式，所述閥體泵孔通過所述閥芯泵流道與所述閥體逆轉磁孔連通，所述閥體熱端孔通過所述閥芯熱端流道與所述閥體順轉磁孔連通；所述復合式室溫磁制冷系統位于第一、二非換熱模式，所述閥體泵孔通過所述閥芯泵流道與所述閥體儲液箱孔連通。本技術中的新型方向控制閥替代復合式室溫磁制冷系統現有管路系統中的多個電磁閥，在滿足制冷機各項性能技術指標的基礎上有效減少額外功耗，提高制冷機效率，使整體結構更加緊湊、美觀、噪音更低。可選地，所述閥芯泵流道包括沿所述閥芯的回轉軸線向上延伸的閥芯泵孔，和與所述閥芯泵孔連通并沿軸線依次設置的閥芯儲液箱孔、第一閥芯順轉磁孔和第二閥芯逆轉磁孔，且所述第一閥芯順轉磁孔和所述第二閥芯逆轉磁孔兩者與所述閥芯儲液箱孔在周向錯開設置；所述閥芯熱端流道包括沿所述閥體軸線向下延伸的閥芯熱端孔，和與所述閥芯熱端孔連通并沿軸線依次設置的第二閥芯順轉磁孔和第一閥芯逆轉磁孔；所述閥體順轉磁孔包括沿所述閥芯的回轉軸線方向依次設置的第一閥體順轉磁孔和第二閥體順轉磁孔，所述閥體逆轉磁孔包括沿所述閥芯的回轉軸線方向依次設置的第一閥體逆轉磁孔和第二閥體逆轉磁孔；其中，所述第一閥體順轉磁孔和所述第一閥芯順轉磁孔兩者、所述第二閥體順轉磁孔和所述第二閥芯順轉磁孔兩者、所述第一閥體逆轉磁孔和所述第一閥芯逆轉磁孔兩者、第二閥體逆轉磁孔和第二閥芯逆轉磁孔兩者以及所述閥體儲液箱孔和所述閥芯儲液箱孔兩者各自位于同一徑向截面內。可選地，所述閥芯儲液箱孔包括與所述閥芯泵孔連通的第一閥芯儲液箱孔和第二閥芯儲液箱孔，所述第一閥芯儲液箱孔、所述第一閥芯順轉磁孔、所述第二閥芯儲液箱孔和所述第一閥芯逆轉磁孔四者沿周向上順次設置。可選地，在徑向截面內，所述第一閥芯儲液箱孔、所述第二閥芯儲液箱孔、所述第一閥芯順轉磁孔、第一閥芯逆轉磁孔、第二閥芯順轉磁孔和第二閥芯逆轉磁孔的截面形狀均為以所述閥芯泵孔的軸線為圓心的扇形；且，所述第一閥芯儲液箱孔和所述第二閥芯儲液箱孔兩者的扇形的圓心角分別與所述復合式室溫磁制冷系統的第一非換熱區和第二非換熱區的夾角相等，所述第一閥芯順轉磁孔和所述第一閥芯逆轉磁孔兩者的扇形圓心角相等與所述復合式室溫磁制冷系統的的第一換熱區的夾角相等，所述第二閥芯順轉磁孔和所述第二閥芯逆轉磁孔兩者的扇形圓心角相等與所述復合式室溫磁制冷系統的的第二換熱區的夾角相等。可選地，所述閥體包括閥體主體、頂蓋和底本文檔來自技高網...

【技術保護點】
復合式室溫磁制冷系統的方向控制閥，其特征在于，包括閥體(vb)和閥芯(s)，所述閥芯(s)可轉動地設置于所述閥體(vb)內；所述閥體(vb)具有沿所述閥芯(s)的回轉軸線方向相向延伸的閥體泵孔(vb21)和閥體熱端孔(vb31)，以及沿周向錯開設置的閥體儲液箱孔(vb11)、閥體順轉磁孔和閥體逆轉磁孔，所述閥芯(s)具有沿周向錯開設置的閥芯泵流道和閥芯熱端流道；所述復合式室溫磁制冷系統位于第一換熱模式，所述閥體泵孔(vb21)通過所述閥芯泵流道與所述閥體順轉磁孔連通，所述閥體熱端孔(vb31)通過所述閥芯熱端流道與所述閥體逆轉磁孔連通；所述復合式室溫磁制冷系統位于第二換熱模式，所述閥體泵孔(vb21)通過所述閥芯泵流道與所述閥體逆轉磁孔連通，所述閥體熱端孔(vb31)通過所述閥芯熱端流道與所述閥體順轉磁孔連通；所述復合式室溫磁制冷系統位于第一、二非換熱模式，所述閥體泵孔(vb21)通過所述閥芯泵流道與所述閥體儲液箱孔(vb11)連通。

【技術特征摘要】
2016.01.18 CN 20162005038191.復合式室溫磁制冷系統的方向控制閥，其特征在于，包括閥體(vb)和閥芯(s)，所述閥芯(s)可轉動地設置于所述閥體(vb)內；所述閥體(vb)具有沿所述閥芯(s)的回轉軸線方向相向延伸的閥體泵孔(vb21)和閥體熱端孔(vb31)，以及沿周向錯開設置的閥體儲液箱孔(vb11)、閥體順轉磁孔和閥體逆轉磁孔，所述閥芯(s)具有沿周向錯開設置的閥芯泵流道和閥芯熱端流道；所述復合式室溫磁制冷系統位于第一換熱模式，所述閥體泵孔(vb21)通過所述閥芯泵流道與所述閥體順轉磁孔連通，所述閥體熱端孔(vb31)通過所述閥芯熱端流道與所述閥體逆轉磁孔連通；所述復合式室溫磁制冷系統位于第二換熱模式，所述閥體泵孔(vb21)通過所述閥芯泵流道與所述閥體逆轉磁孔連通，所述閥體熱端孔(vb31)通過所述閥芯熱端流道與所述閥體順轉磁孔連通；所述復合式室溫磁制冷系統位于第一、二非換熱模式，所述閥體泵孔(vb21)通過所述閥芯泵流道與所述閥體儲液箱孔(vb11)連通。2.如權利要求1所述的方向控制閥，其特征在于，所述閥芯泵流道包括沿所述閥芯(s)的回轉軸線向上延伸的閥芯泵孔(s1)，和與所述閥芯泵孔(s1)連通并沿軸線依次設置的閥芯儲液箱孔、第一閥芯順轉磁孔(s3)和第二閥芯逆轉磁孔(s6)，且所述第一閥芯順轉磁孔(s3)和所述第二閥芯逆轉磁孔(s6)兩者與所述閥芯儲液箱孔在周向錯開設置；所述閥芯熱端流道包括沿所述閥芯(s)的轉動軸線向下延伸的閥芯熱端孔(s2)，和與所述閥芯熱端孔(s2)連通并沿軸線依次設置的第二閥芯順轉磁孔(s5)和第一閥芯逆轉磁孔(s4)；所述閥體順轉磁孔包括沿所述閥芯(s)的回轉軸線方向依次設置的第一閥體順轉磁孔(vb12)和第二閥體順轉磁孔(vb13)，所述閥體逆轉磁孔包括沿所述閥芯(s)的回轉軸線方向依次設置的第一閥體逆轉磁孔(vb14)和第二閥體逆轉磁孔(vb15)；其中，所述第一閥體順轉磁孔(vb12)和所述第一閥芯順轉磁孔(s3)兩者、所述第二閥體順轉磁孔(vb13)和所述第二閥芯順轉磁孔(s5)兩者、所述第一閥體逆轉磁孔(vb14)和所述第一閥芯逆轉磁孔(s4)兩者、第二閥體逆轉磁孔(vb15)和第二閥芯逆轉磁孔(s6)兩者以及所述閥體儲液箱孔(vb11)和所述閥芯儲液箱孔兩者各自位于同一徑向截面內。3.如權利要求2所述的方向控制閥，其特征在于，所述閥芯儲液箱孔包括與所述閥芯泵孔(s1)連通的第一閥芯儲液箱孔(s7)和第二閥芯儲液箱孔(s8)，所述第一閥芯儲液箱孔(s7)、所述第一閥芯順轉磁孔(s3)、所述第二閥芯儲液箱孔(s8)和所述第一閥芯逆轉磁孔(s4...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李晨辰，黃焦宏，金培育，王強，張成，劉翠蘭，張英德，程娟，李兆杰，
申請(專利權)人：包頭稀土研究院，
類型：新型
國別省市：內蒙古;15