专利名称：一种磁制冷的便携冰箱及制冷方法
技术领域：
本发明属于家用电器设备领域，具体涉及一种磁制冷的便携冰箱及制冷方法。
背景技术：
冰箱在人们的日常生活中发挥着重要的作用，它的使用已经基本普及到了每个普通家庭。传统家用冰箱制冷都是通过利用压缩机反复压缩和膨胀气体或液体制冷剂来制冷，若所用制冷剂为氟利昂等有污染性的气体，其泄漏还会对环境产生巨大的影响，压缩机工作时具有较大的噪音，而且在压缩循环系统中涉及的机械部件较多，容易损坏。为此，已经利用磁制冷技术制成了磁制冷冰箱。在目前已有的磁制冷冰箱中，主要通过圆环状磁工质在外加强磁场中不断旋转进出磁场获得冰箱制冷效果。此类磁制冷冰箱运动结构复杂，需要占用较大的空间，所以主要集中在大型的制冷样机。同时，旋转进出磁场的磁工质转盘多由颗粒状磁制冷材料填充床组成，磁制冷填充料颗粒直径较小，填充困难。提供强磁场的永磁体形状结构较复杂，充磁方向不规则，造成永磁体加工困难，所剩余料多，不利于充分利用永磁材料。磁工质与永磁体的运动结构相对复杂，需要留有较大的间隙，会产生较大的磁泄漏，影响磁制冷环制冷效果，并且永磁体的磁屏蔽措施有所欠缺，会产生磁场泄漏现象,对除永磁体以外的其他零部件产生磁干扰,不利于磁制冷冰箱整体结构的运动。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种磁制冷的便携冰箱及制冷方法。本发明的技术方案是这样实现的一种磁制冷的便携冰箱，包括壳体、壳体内的储物箱和磁制冷机构，所述磁制冷机构包括永磁体组、磁工质、磁工质外壳、凹形滑道、滚珠、管道、微型水泵、电磁换向阀、冷端换热器、热端换热器和直线导轨；所述永磁体组为永磁体、聚磁体和磁屏蔽体的组装结构，所述永磁体是由每一个长方体永磁块和每两个直角三角形永磁块交替拼接而成的筒状结构，该筒状结构中心有一个通孔，该通孔的内表面上、下设置有聚磁体，所述永磁体的外周包裹有多层筒状磁屏蔽体，内层为导磁性能较差的内层磁屏蔽体，外层为导磁性能较好的外层磁屏蔽体；所述磁工质为带有多个通孔的一体结构，且该磁工质被紧密地套装在磁工质外壳里面，该磁工质外壳的两端与管道密封连接，所述磁工质外壳上、下设有供磁工质外壳在永磁体通孔内来回滑动的内置滚珠的凹形滑道；所述直线导轨位于永磁体组的下方，该永磁体组固定在直线导轨的滑块上。作为优选，所述两个直角三角形永磁块直角边所在的矩形面相连接，所述直角三角形斜边所在的矩形面与长方体永磁块相连接。作为优选，所述磁工质上的通孔在加工条件允许的情况下尽量设置得密而多。 作为优选，所述管道外部设置保温层。本发明进行制冷的方法具体包括以下步骤
步骤1:磁工质固定不动,永磁体由电机驱动直线导轨带动沿永磁体轴向相对磁 工质做往复直线运动，使磁工质反复进出磁场；
步骤2 :当磁工质进入磁场时，由于磁工质具有磁热效应，磁工质放出热量，放出 的热量被传热流体吸收；
步骤3 :此时电磁换向阀打开热端换热器所在循环管道，吸收了热量的传热流体 在该循环管道中循环流动，通过热端换热器与外部环境进行热量交换将热量散出，使得传 热流体的温度降低至室温；
步骤4 :当磁工质离开磁场时，由于磁工质具有磁热效应，磁工质从传热流体吸收 热量，使得传热流体的温度降低；
步骤5 :此时电磁换向阀打开冷端换热器所在循环管道，降温后的低温传热流体 在该循环管道中循环流动，通过冷端换热器从储物箱内部吸收热量，使储物箱内部温度降 低；
步骤6 :如此重复上述过程便可实现冰箱制冷的目的。
有益效果
1、本发明的磁制冷便携冰箱改变了已有的磁制冷冰箱采用旋转式工质盘进出磁 场实现制冷的工作方式，采用将磁工质固定不动，永磁体固定连接于直线导轨的滑块上，用 直线导轨带动永磁体沿轴向做往复直线运动的方法，实现了磁工质外部磁场的不断变化， 达到制冷目的。这种磁工质与永磁体的相对运动方法操作简便，运动相对平稳，实现方式易 于进行控制。
2、本发明的磁制冷便携冰箱中磁工质被紧密地套装在磁工质外壳里面，且该磁工 质外壳上、下设有凹形滑道，凹形滑道内设有滚珠，磁工质外壳能被相对其作往复直线运动 的永磁体的通孔穿过,且穿过时磁工质外壳上的滚珠与永磁体通孔内聚磁体的两个相对面 接触滚动滑过。这种磁工质外壳设有滚珠滑道的方法保证了磁工质与永磁体运动相对稳 定，不易出现因运动偏差而导致永磁体外壳与磁工质间因相对滑动产生的磨损现象。
3、本发明的磁制冷便携冰箱中磁工质为带有多个通孔的一体结构，解决了因填充 床而带来的填充料加工制作困难，填充料间的相互间隙难以保证等问题。
4、本发明的磁制冷便携冰箱中永磁体组由永磁体、聚磁体和磁屏蔽体组装而成， 该永磁体设计成长方体永磁块和直角三角形永磁块拼接而成，永磁块结构简单，加工方便， 可实现无废料加工，大大节约了加工制作成本。
图1为本发明一种实施方式的整体结构图2为本发明一种实施方式永磁体组结构主视图3为本发明一种实施方式磁工质的结构示意图4为本发明一种实施方式磁工质通孔布局的主视图5为本发明一种实施方式磁工质进入磁场时的结构不意图6为本发明一种实施方式工作原理图7为本发明一种实施方式磁制冷的便携冰箱制冷方法流程图中I一把手，2—冷端换热器，3—储物箱，4一壳体，5—永磁体组，6—电磁换向阀，7一热端换热器，8一微型水泵，9一管道,10一直线导轨，11 一磁工质外壳，12一带状金属，13—外层磁屏蔽体，14 一内层磁屏蔽体，15—长方体永磁块，16—直角三角形永磁块，17—聚磁体，18一磁工质，19一通孔,20一滚珠,21—凹形滑道。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细说明如图1和图5所示，一种磁制冷的便携冰箱，包括把手1、冷端换热器2、壳体4、壳体4内的储物箱3、永磁体组5、电磁换向阀6、热端换热器7、微型水泵8、管道9、直线导轨
10、套装磁工质18的磁工质外壳11、带状金属12，微型水泵8驱动传热流体在管道9内循环流动，为使传热流体流动时减少传热流体与外界的热量交换达到更好的制冷效果，管道9的外部可设置保温层。如图2所示，永磁体组5为永磁体、聚磁体和磁屏蔽体的组装结构，本实施方式中，所述永磁体为中心有一个通孔的筒状体，该通孔的内表面上、下设置有梯形聚磁体17，所述永磁体是由每一个长方体永磁块15和每两个直角三角形永磁块16交替拼接而成；该永磁体的外围包裹有多层环状磁屏蔽体，内层为导磁性能较差的内层磁屏蔽体14，外层为导磁性能较好的外层磁屏蔽体13，本实施方式中，所述两个直角三角形永磁块16直角边所在的矩形面相连接，所述直角三角形斜边所在的矩形面与长方体永磁块15相连接，长方体永磁块15和直角三角形永磁块16均选为N52钕铁硼永磁块，内层磁屏蔽体14取招合金材料，外层磁屏蔽体13取电工纯铁材料，聚磁体17取电工纯铁材料。构成永磁体组5的永磁块结构简单，加工方便，可实现无废料加工，大大节约了加工制作成本。永磁体组5外围包裹有多层环状磁屏蔽体可预防磁场泄漏现象，对永磁体外的其他零部件产生磁干扰做到了有效的防护。如图3所示，磁工质18为带有多个通孔19的柱体，本实施方式中，磁工质18取稀土金属钆。磁工质18的结构设计解决了因填充床而带来的填充料加工制作困难，填充料间的相互间隙难以保证等问题。如图4所示，通孔19以其所在端面中心为圆心，呈圆环形布置，通孔19的排布应尽量密而多。如图5所示，磁工质18被紧密地套装在磁工质外壳11里面。如图1所示，磁工质外壳11两端与管道9密封连接，使传热流体在管道9和磁工质18的通孔19里循环流动，这样就会使传热流体与磁工质18充分接触，实现热量交换的最大化，磁工质18被管道9连接后，为了使磁工质18得到稳固的支撑，可在其两端设置固定支架。如图5所示，磁工质外壳11上、下各设有5排凹形滑道21，凹形滑道21内设有滚珠20。磁工质18能被相对其作往复直线运动的永磁体组5的通孔穿过，且穿过时磁工质外壳11上的滚珠20与永磁体组5通孔内的聚磁体17的两个相对面接触滚动滑过。这种磁工质外壳11设有滚珠滑道的方法保证了磁工质18与永磁体运动相对稳定，不易出现因运动偏差而导致永磁体与磁工质外壳11间因相对滑动产生的磨损现象。如图1所示，直线导轨10位于永磁体组5的下方，永磁体组5通过套在其外圆周的带状金属12固定在直线导轨10的滑块上，这样永磁体就能由直线导轨10驱动沿永磁体轴向相对磁工质18做往复直线运动，使磁工质18反复进出磁场，使得磁工质18外部的强磁场不断变化，实现励磁和退磁的过程。当电磁换向阀6在导通热端换热器7所在循环管道时冷端换热器2所在循环管道关闭，当电磁换向阀6在导通冷端换热器2所在循环管道时热端换热器7所在循环管道关闭，可编程控制器控制直线导轨10和电磁换向阀6，使直线 导轨10驱动永磁体往复运动的同时，电磁换向阀6使传热流体切换到不同的循环管道。
本发明一种实施方式磁制冷的便携冰箱工作原理如下
如图6所示，微型水泵8驱动传热流体在管道9内循环流动。磁工质18不动，直 线导轨10带动永磁体组5相对磁工质18做往复直线运动，当直线导轨10带动永磁体组5 通过磁工质18时，即实现磁工质18进入磁场时，磁工质18放出热量，放出的热量由传热流 体吸收，使得传热流体温度升高。此时电磁换向阀6将安装有热端换热器7的管路接通，使 得传热流体的热量在流经热端换热器7时散出，温度降低至室温。当直线导轨10带动永磁 体组5离开磁工质18，即实现磁工质18退出磁场时，磁工质18从传热流体吸收热量，使得 传热流体温度降低，此时电磁换向阀6将装有冷端换热器2的管路接通，传热流体在通过冷 端换热器2时从储物箱3内部吸收热量，使得储物箱3内部温度降低。如此往复循环即可 实现冰箱制冷的效果。
本发明一种实施方式磁制冷的便携冰箱制冷方法，如图7所示，具体包括以下步 骤
步骤1:磁工质固定不动，永磁体由电机驱动直线导轨带动沿永磁体轴向相对磁 工质做往复直线运动，使磁工质反复进出磁场；
步骤2 :当磁工质进入磁场时，由于磁工质具有磁热效应，磁工质放出热量，放出 的热量被传热流体吸收；
步骤3 :此时电磁换向阀打开热端换热器所在循环管道，吸收了热量的传热流体 在该循环管道中循环流动，通过热端换热器与外部环境进行热量交换将热量散出，使得传 热流体的温度降低至室温；
步骤4 :当磁工质离开磁场时，由于磁工质具有磁热效应，磁工质从传热流体吸收 热量，使得传热流体的温度降低；
步骤5 :此时电磁换向阀打开冷端换热器所在循环管道，降温后的低温传热流体 在该循环管道中循环流动，通过冷端换热器从储物箱内部吸收热量，使储物箱内部温度降 低；
步骤6 :如此重复上述过程便可实现冰箱制冷的目的。
权利要求
1.一种磁制冷的便携冰箱，包括壳体、壳体内的储物箱和磁制冷机构，所述磁制冷机构包括永磁体组、磁工质、磁工质外壳、凹形滑道、滚珠、管道、微型水泵、电磁换向阀、冷端换热器和热端换热器，其特征在于还包括永磁体组、磁工质和直线导轨；所述永磁体组为永磁体、聚磁体和磁屏蔽体的组装结构，所述永磁体是由每一个长方体永磁块和每两个直角三角形永磁块交替拼接而成的筒状结构,该筒状结构中心有一个通孔，该通孔的内表面上、下设置有聚磁体，所述永磁体的外周包裹有多层筒状磁屏蔽体，内层为导磁性能较差的内层磁屏蔽体，外层为导磁性能较好的外层磁屏蔽体；所述磁工质为带有多个通孔的一体结构，且该磁工质被紧密地套装在磁工质外壳里面，该磁工质外壳的两端与管道密封连接，所述磁工质外壳上、下设有供磁工质外壳在永磁体通孔内来回滑动的内置滚珠的凹形滑道；所述直线导轨位于永磁体组的下方，该永磁体组固定在直线导轨的滑块上。
2.根据权利要求1所述的磁制冷便携冰箱，其特征在于所述两个直角三角形永磁块直角边所在的矩形面相连接，所述直角三角形斜边所在的矩形面与长方体永磁块相连接。
3.根据权利要求1所述的磁制冷便携冰箱，其特征在于所述磁工质上的通孔在加工条件允许的情况下尽量设置得密而多。
4.根据权利要求1所述的磁制冷便携冰箱，其特征在于所述管道外部设置保温层。
5.采用权利要求1所述的磁制冷便携冰箱进行制冷的方法，其特征在于具体包括以下步骤步骤1:磁工质固定不动，永磁体由电机驱动直线导轨带动沿永磁体轴向相对磁工质做往复直线运动，使磁工质反复进出磁场；步骤2 :当磁工质进入磁场时，由于磁工质具有磁热效应，磁工质放出热量，放出的热量被传热流体吸收；步骤3 :此时电磁换向阀打开热端换热器所在循环管道，吸收了热量的传热流体在该循环管道中循环流动，通过热端换热器与外部环境进行热量交换将热量散出，使得传热流体的温度降低至室温；步骤4 :当磁工质离开磁场时，由于磁工质具有磁热效应，磁工质从传热流体吸收热量，使得传热流体的温度降低；步骤5 :此时电磁换向阀打开冷端换热器所在循环管道，降温后的低温传热流体在该循环管道中循环流动，通过冷端换热器从储物箱内部吸收热量，使储物箱内部温度降低；步骤6 :如此重复上述过程便可实现冰箱制冷的目的。
全文摘要
一种磁制冷的便携冰箱及制冷方法。一种磁制冷的便携冰箱，属于家用电器设备领域，包括壳体、壳体内的储物箱、永磁体组、磁工质等，永磁体组为中心有一个通孔的筒状体，磁工质有多个通孔且被紧密套装在设置有凹形滑道的磁工质外壳内，磁制冷便携冰箱功能的实现是将磁工质固定不动，直线导轨带动永磁体相对磁工质做往复直线运动，使磁工质实现励磁和退磁的过程，从而实现冰箱的制冷。这种磁工质与永磁体的相对运动方法操作简便，运动相对平稳，实现方式易于进行控制。磁工质的结构解决了填充料加工制作困难，填充料之间的间隙难以保证等问题。永磁体的结构简单，加工方便，可实现无废料加工，大大节约了加工制作成本。
文档编号F25D11/00GK103062973SQ201310039420
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者孔祥伟, 礼宾, 庄秀丽, 曹博俊, 赵秀杰, 樊绪新 申请人:东北大学