磁冷却装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及使用磁热效应的冷却装置。
【背景技术】
[0002]利用制冷剂诸如氯氟烃(CFC)或氢氯氟烃(HCFC)与在制冷剂的冷凝和蒸发期间产生的空气之间的热交换的冷却装置已经被广泛地用于家庭和工业领域。然而，这样的制冷剂引起环境问题，诸如臭氧层的破坏和全球变暖。因此，代替使用制冷剂的冷却装置的各种新型冷却装置目前在研究中。
[0003]代替使用制冷剂的冷却装置的典型冷却装置是磁冷却装置。磁冷却装置是利用磁热效应的冷却装置。具体地，磁冷却装置利用磁性材料与由于磁场变化产生的空气之间的热交换。
[0004]在常规磁冷却装置中，包括磁性材料的至少一个磁蓄冷器(magneticregenerator)在磁体的内部和外部之间旋转或往复运动，导致磁蓄冷器中包括的磁性材料的温度变化。此外，电机用于使磁蓄冷器旋转或往复运动。
[0005]然而，可能难以最小化利用电机作为电源的磁冷却装置的尺寸并且磁冷却装置具有低能量效率。
[0006]此外，在常规磁冷却装置中，在热传递流体在包括高温侧热交换器、低温侧热交换器和磁蓄冷器的磁冷却装置中循环期间产生热损失。
【发明内容】
[0007]技术问题
[0008]本发明的一方面是提供一种磁冷却装置，在该磁冷却装置中磁蓄冷器往复运动或旋转而没有附加电源诸如电机，并且在热传递流体在磁冷却装置中的循环期间产生的热损失被最小化。
[0009]本发明的额外方面将在以下的描述中部分地阐述，且部分将自该描述明显或者可以通过本发明的实践而习知。
[0010]针对该问题的方案
[0011 ]根据本发明的一方面，一种磁冷却装置包括:多个磁蓄冷器，包括在磁化时散发热并且在去磁时吸收热的多种磁热材料，该磁蓄冷器可旋转地设置在具有预定半径的圆周上；至少一个线圈，设置在圆周上并且被联接到磁蓄冷器；以及多个永磁体，设置在圆周的内部和外部以产生磁场从而使磁蓄冷器磁化或去磁，其中所述至少一个线圈与由永磁体产生的磁场相互作用以旋转磁蓄冷器。
[0012]在其中磁蓄冷器基于所述磁场而旋转的方向上定位的线圈可以产生与所述磁场具有相反方向的磁场。
[0013]当磁蓄冷器旋转预定角度时，在磁蓄冷器基于所述磁场而旋转的方向上定位的线圈可以产生与所述磁场具有相同方向的磁场。
[0014]在与其中磁蓄冷器基于所述磁场而旋转的方向相反的方向上定位的线圈可以产生与所述磁场具有相同方向的磁场。
[0015]当磁蓄冷器旋转预定角度时，在与磁蓄冷器基于所述磁场而旋转的方向相反的方向上定位的线圈可以产生与所述磁场具有相反方向的磁场。
[0016]磁冷却装置还可以包括:至少一个第一通道转换阀，在所述圆周的轴向方向上联接到磁蓄冷器的一个端部以将从去磁的磁蓄冷器释放的热传递材料引导到磁化的磁蓄冷器;热交换器，热传递材料在其中从磁化的磁蓄冷器吸收热能；以及至少一个第二通道转换阀，在所述圆周的轴向方向上联接到磁蓄冷器的其他端部以将从磁化的磁蓄冷器释放的热传递材料引导到热交换器并且将从热交换器释放的热传递材料引导到去磁的磁蓄冷器。
[0017]第一通道转换阀可以包括旋转单元和固定单元，该旋转单元包括连接到磁化的磁蓄冷器的第一通道和连接到去磁的磁蓄冷器的第二通道，旋转单元与磁蓄冷器一起旋转，该固定单元包括连接在第一通道和第二通道之间的连接通道，该固定单元可旋转地支撑旋转单元。
[00?8]已传递热能到去磁的磁蓄冷器的热传递材料可以从固定单元吸收热能。
[0019]根据本发明的另一方面，磁冷却装置包括:产生磁场的磁场产生构件；磁蓄冷构件，包括在通过磁场磁化时散发热能并且在去磁时吸收热能的多个磁蓄冷器以及利用与所述磁场的相互作用移动磁蓄冷器的至少一个线圈；以及通道转换构件，将已穿过去磁的磁蓄冷器的热传递材料引导到磁化的磁蓄冷器，其中已穿过去磁的磁蓄冷器的热传递材料冷却通道转换构件。
[0020]在其中磁蓄冷构件基于所述磁场而移动的方向上定位的至少一个线圈可以产生与所述磁场具有相反方向的磁场。
[0021]在与其中磁蓄冷构件基于所述磁场而移动的方向相反的方向上定位的至少一个线圈可以产生与所述磁场具有相同方向的磁场。
[0022]离开所述磁场的至少一个线圈可以不产生磁场。
[0023]磁蓄冷器可以设置在相同平面上并且所述至少一个线圈可以设置在磁蓄冷器的外部。
[0024]磁蓄冷构件可以产生垂直于所述平面的磁场。
[0025]磁蓄冷构件可以在垂直于由磁场产生构件产生的磁场的方向上往复运动。
[0026]磁蓄冷器可以设置在圆柱体的圆周上并且所述至少一个线圈可以设置在磁蓄冷器之间。
[0027 ]磁场产生构件可以产生在圆柱体的径向方向上的磁场。
[0028]磁蓄冷构件可以在垂直于由磁场产生构件产生的磁场的方向上旋转。
[0029]根据本发明的另一方面，一种磁冷却装置包括:产生磁场的磁场产生构件;磁蓄冷构件，包括在进入磁场时散发热能并且在离开磁场时吸收热能的磁蓄冷器以及利用与磁场的相互作用移动磁蓄冷器的至少一个线圈；位置检测单元，检测磁蓄冷构件的位置;驱动单元，将用于产生可变磁场的驱动电流供给到所述至少一个线圈；以及控制器，基于位置检测单元的检测结果控制驱动单元，使得磁蓄冷器进入或离开由磁场产生构件产生的磁场。
[0030]产生与由磁场产生构件产生的磁场具有相反方向的磁场的驱动电流可以被供给到在其中磁蓄冷构件基于所述磁场而移动的方向上定位的线圈。
[0031]当磁蓄冷构件移动预定距离时，用于产生与由磁场产生构件产生的磁场具有相同方向的磁场的驱动电流可以被供给到在其中磁蓄冷构件移动的方向上定位的线圈。
[0032]用于产生与由磁场产生构件产生的磁场具有相同方向的磁场的驱动电流可以被供给到在与其中磁蓄冷构件基于所述磁场而移动的方向相反的方向上定位的线圈。
[0033]当磁蓄冷构件移动预定距离时，用于产生与由磁场产生构件产生的磁场具有相反方向的磁场的驱动电流可以被供给到在与其中磁蓄冷构件移动的方向相反的方向上定位的线圈。
[0034]有益效果
[0035]根据一个或多个示例性实施方式的方面，可以小型化磁冷却装置并且最小化热损失。
【附图说明】
[0036]通过结合附图对实施方式的以下描述，本发明的这些和/或其它方面将变得显然且更易于理解，在附图中:
[0037]图1a和Ib是示意性地显示根据实施方式的磁冷却装置的视图；
[0038]图2是根据实施方式的磁性热交换器的控制方框图示；
[0039]图3是示出根据实施方式的磁性热交换器的热交换循环的视图；
[0040]图4是显示根据实施方式的磁蓄冷器驱动器件中包括的驱动单元的示例的视图；
[0041]图5是示出图4中显示的驱动单元的操作的视图；
[0042]图6是显示根据实施方式的往复运动型磁性热交换器的视图；
[0043]图7是沿图6的线A-A’截取的视图；
[0044]图8a和Sb是示出根据实施方式的往复运动型磁蓄冷构件的往复运动的视图；
[0045]图9a_9d是显示当根据实施方式的往复运动型磁蓄冷构件往复运动时被供给驱动电流的线圈的视图；
[0046]图1Oa-1Of是显示当根据实施方式的往复运动型磁蓄冷构件向左移动时流入线圈中的电流的视图；
[0047]图1la-1lf是显示当根据实施方式的往复运动型磁蓄冷构件向右移动时流入线圈中的电流的视图；
[0048]图12是显示根据另一实施方式的往复运动型磁性热交换器的视图；
[0049]图13是沿图12的线E-E’截取的视图；
[0050]图14a和14b是示出根据另一实施方式的往复运动型磁蓄冷构件的往复运动的视图；
[0051 ]图15是显示根据实施方式的旋转型磁性热交换器的视图；
[0052]图16a和16b是显示图15的线F-F’上的磁场的强度的视图以及沿图15的线F-F’截取的磁蓄冷构件的截面图；
[0053]图17a_17d和18a_18d是示出根据实施方式的旋转型磁蓄冷构件的顺时针旋转的视图；
[0054]图19a_19f、图20a_20c和图21a_21c是示出根据实施方式的旋转型磁蓄冷构件的往复旋转的视图；
[0055]图22是显示根据另一实施方式的磁冷却装置的视图；
[0056]图23是沿图22的线Ι-Γ截取的视图；
[0057]图24是沿图22的线ΙΙ-ΙΓ截取的视图，显示了第一通道转换阀的通道转换结构；
[0058]图25是沿图22的线ΙΙΙ-ΙΙΓ截取的视图，显示了第二通道转换阀的通道转换结构；
[0059]图26是沿图22的线IV-1V’截取的视图，显示了第二通道转换阀的通道转换结构；以及
[0060]图27和28是显示流入根据实施方式的磁冷却装置中的热传递流体的流动的视图。
【具体实施方式】
[0061]现在将更详细参考本发明的实施方式，其示例在附图中示出，其中相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0062]在本说明书中描述的实施方式以及在附图中显示的结构仅是所公开的发明的优选示例，应该理解的是，在提交本申请时，存在代替本说明书和附图的实施方式的各种变形。
[0063]图1a和Ib是示意性地显示根据实施方式的磁冷却装置的视图，图2是根据实施方式的磁性热交换器的控制方框图示，图3是示出根据实施方式的磁性热交换器的热交换循环的视图，图4是显示根据实施方式的磁蓄冷器驱动器件中包括的驱动单元的示例的视图，图5是示出图4中显示的驱动单元的操作的视图。
[0064]参考图1和图2，磁冷却装置I包括引导热传递流体的传输管11、设置在传输管11上以进行高温单元H和热传递流体之间的热交换的高温侧热交换器13、设置在传输管21上以进行低温单元L和热传递流体之间的热交换的低温侧热交换器23、设置在传输管11处以循环其中的热传递流体的栗15、设置在传输管21处以循环其中的热传递流体的栗25、以及与热传递流体交换热的磁性热交换器100。
[0065]热传递流体可以是可流入传输管11的流体。热传递流体从低温单元L吸收热能并且将所吸收的热能传递到磁性热交换器100。此外，热传递流体从磁性热交换器100吸收热能，并且将所吸收的热能传递到高温单元H。水、酒精、防冻液诸如乙二醇、氦气或其混合物可以被用作热传递流体。
[0066]高温侧热交换器13设置在高温单元H中，使得热传递流体发送热能到高温单元H。低温侧热交换器23设置在低温单元L中，使得热传递流体从低温单元L吸收热能。高温侧热交换器13和低温侧热交换器23可以包括热交换鳍(未示出)以提高热交换效率。
[0067]栗15使传输管11中的热传递流体循环。在图1中，栗15使传输管11中的热传递流体在逆时针方向上循环。然而，本发明的实施方式不限于此。例如，栗15可以使传输管11中的热传递流体在顺时针方向上循环。
[0068]磁性热交换器100包括产生磁场B的磁场产生构件(未示出)、在进入或离开磁场B的同时与热传递流体交换热的磁蓄冷构件200、转换热传递流体的流动方向的通道转换构件150、检测磁蓄冷构件200的位置的位置检测单元110、将驱动电流供给到磁蓄冷构件200的驱动单元130、以及基于位置检测单元110的检测结果控制驱动单元130的控制器120。
[0069]磁蓄冷构件200包括在进入或离开磁场B的同时与热传递流体交换热的磁蓄冷器210以及利用与磁场B的交互作用移动磁蓄冷构件200的线圈220。
[0070]通孔(未示出)形成在磁蓄冷器210中。通孔(未示出)用磁热材料填充。磁热材料可以是在磁场B内被磁化并且在磁场B外被去磁的磁性材料。具体地，磁热材料表现出在磁化时发热并且在去磁时吸热的