[發明專利]一種復疊式室溫磁制冷系統

有效

• 申請號: 201810315735.1
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108679874B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 沈俊;李振興;李珂;戴巍;高新強;郭小惠
• 申請（專利權）人: 中科磁凌（北京）科技有限公司
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛安樂

本發明提供一種復疊式室溫磁制冷系統，包括高溫級磁制冷系統、至少一級的低溫級磁制冷系統、磁回熱器層、中間換熱器、主軸、磁體組層；所述制冷系統之間通過中間換熱器連接；所述高溫級和低溫級磁制冷系統中的磁回熱器層為中空圓環狀，與復疊式室溫磁制冷系統固定安裝；所述磁體組層位于相鄰兩級磁回熱器層之間；所述主軸貫穿磁回熱器層中空部和磁體組層中心位置，主軸與磁體組層固定連接。所述主軸能夠旋轉帶動磁體組層相應旋轉，為磁回熱器層中的回熱器勵磁和去磁提供可控變磁場。復疊式室溫磁制冷系統是利用中間換熱器完成冷量傳遞，實現寬溫區工況運行，獲得更低的制冷溫度。

技術領域：

本發明屬于制冷與低溫工程領域，特別是涉及一種室溫磁制冷系統。

背景技術：

近年來，壓縮機制冷技術發展日趨完善，復疊式壓縮機制冷通常由兩個單獨的制冷系統組成，分別稱為高溫級及低溫級部分。高溫部分使用中溫制冷劑，低溫部分使用低溫制冷劑。高溫部分系統中制冷劑的蒸發是用來使低溫部分系統中制冷劑冷凝，用一個冷凝蒸發器將兩部分聯系起來，它既是高溫部分的蒸發器，又是低溫部分的冷凝器。低溫部分的制冷劑在蒸發器內向被冷卻對象吸取熱量，并將此熱量傳給高溫部分制冷劑，然后再由高溫部分制冷劑將熱量傳給冷卻介質。復疊式壓縮機制冷的優點是冷熱介質的平均溫度較大，熱換器的面積小，且制冷循環各自獨立，相互影響小，操作穩定，適應性強，技術成熟，但是，復疊式壓縮機制冷存在著污染環境和高耗能問題。

目前，人類社會對傳統蒸汽壓縮式制冷技術在環保、能效等方面提出了更高要求，發展環境友好、節能高效的新型制冷技術成為有效的解決手段之一。

室溫磁制冷技術作為一種新型制冷方式，具有高效能、無污染、無噪音、安全可靠等優點，它不需要使用導致大氣臭氧層破壞和加劇全球變暖的氣體制冷劑，而只需依靠磁性材料的磁熱效應，通過磁化和去磁過程的反復循環達到制冷目的。因此，磁制冷技術被公認為是一種綠色環保的制冷技術，受到了包括美國、日本、歐洲、亞洲在內全世界數十個國家許多研究機構的廣泛關注。

磁熱效應是一種變化磁場下磁性材料磁矩有序度發生變化而導致的熱現象。在磁性材料被磁化時，磁矩有序度增加，磁熵減小，溫度上升，向外界放出熱量；退磁時，磁性材料磁矩有序度減少，磁熵增加，溫度下降，自外界吸收熱量。

但是，目前的室溫磁制冷技術的發展，集中在構建多層主動磁回熱器和工質熱工性能方面，受到回熱器和工質性能的限制，常規的室溫制冷系統無法滿足寬溫區、大制冷量的需求。

發明內容：

本發明提供一種復疊式室溫磁制冷系統，通過對磁制冷系統的流程優化設計，解決了制冷系統中的污染、高耗能、溫跨窄的問題，能夠實現節能、環保、寬溫區、大制冷量的制冷目的。

被發明解決技術問題采取的技術方案是：一種復疊式室溫磁制冷系統，包括高溫級磁制冷系統、低溫級磁制冷系統、中間換熱器、主軸、磁體組層，所述高溫級磁制冷系統包括高溫換熱器、流體泵、磁回熱器層、流路通道；所述低溫級磁制冷系統包括低溫換熱器、流體泵、磁回熱器層、流路通道；所述高溫級磁制冷系統和低溫級磁制冷系統通過中間換熱器連接；所述高溫級磁制冷系統中的流路通道將高溫換熱器、流體泵、磁回熱器層、中間換熱器閉合管路連接；所述低溫級磁制冷系統中的流路通道將低溫換熱器、流體泵、磁回熱器層、中間換熱器閉合管路連接；所述磁回熱器層為中空圓環狀，與復疊式室溫磁制冷系統固定安裝；所述磁體組層位于高溫級和低溫級的磁回熱器層之間；所述主軸貫穿磁回熱器層中空部和磁體組層中心位置，主軸與磁體組層固定連接；所述主軸能夠旋轉帶動磁體組層相應旋轉，為磁回熱器層中的回熱器勵磁和去磁提供可控變磁場。

上述低溫級磁制冷系統至少為一級，所述每級低溫磁制冷系統對應的中間換熱器為上一級的低溫換熱器，所述每級低溫磁制冷系統與對應的中間換熱器通過流路通道閉合管路連接；所述相鄰兩級的磁回熱器層之間設置一個磁體組層。