[發明專利]雙列多級串聯式磁制冷機及其熱交換方法

在審

• 申請號: 202011636850.2
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112594961A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李兆杰;劉翠蘭;黃焦宏;張英德;程娟;金培育;王強;戴默涵
• 申請（專利權）人: 包頭稀土研究院;瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

1.一種雙列多級串聯式磁制冷機，其特征在于，包括：制冷倉、循環系統、換熱系統、動力裝置，制冷倉包括：磁場系統、工質床、動力裝置，磁場系統括：多個磁場單體，磁場單體之間留有間隙，磁場單體分成兩組分別安裝在第一工質床和第二工質床的外側；兩組磁場單體分別固定在兩個底座上，底座設有齒輪槽；工質床為密閉結構，包括第一工質床和第二工質床，多個磁工質分為兩組分別固定在第一工質床和第二工質床內部，磁工質之間留有間隙；動力裝置包括：電機、減速機和齒輪，齒輪與齒輪槽相嚙合，用于帶動底座移動；換熱系統包括：換熱器、蓄冷器；循環系統包括：可編程控制器、隔膜水泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥；第一電磁閥、第三電磁閥相串聯，兩端通過管路分別連接第一工質床、第二工質床；第二電磁閥、第四電磁閥相串聯，兩端通過管路分別連接第一工質床、第二工質床；隔膜水泵、第五電磁閥相串聯，兩端分別連接在換熱器一端，換熱器的另一端連接在第一電磁閥、第三電磁閥之間的管路上；第二電磁閥、第四電磁閥之間的連接管路與隔膜水泵、第五電磁閥之間的連接管路通過管路相連接；蓄冷器兩端通過管路分別連接第一工質床、第二工質床。

2.如權利要求1所述的雙列多級串聯式磁制冷機，其特征在于，工質床兩端焊接有法蘭，法蘭安裝有過濾網，法蘭的外側連接有支撐板，支撐板的底部固定在制冷倉上。

3.如權利要求1所述的雙列多級串聯式磁制冷機，其特征在于，磁工質為稀土金屬絲或者稀土金屬合金絲，直徑為0.1mm-1mm；制冷倉內設置有二極管制冷片。

4.如權利要求1所述的雙列多級串聯式磁制冷機，其特征在于，制冷倉內部設置有用于控制制冷倉的起始溫度的二極管制冷片，二極管制冷片帶有溫度傳感器；換熱器、蓄冷器設置有薄膜鉑電阻，薄膜鉑電阻用于記錄溫度變化。

5.如權利要求1所述的雙列多級串聯式磁制冷機，其特征在于，管路上設置有真空壓力表，工質床、管路、換熱器、蓄冷器充滿換熱流體，蓄冷器外部設置有制冷箱體。

6.如權利要求1所述的雙列多級串聯式磁制冷機，其特征在于，可編程控制器分別通過信號線連接隔膜水泵、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥，用于控制啟停；可編程控制器通過導線連接電機，用于控制電機的轉動方向和動作頻率，以控制磁工質進入或者退出磁場的時機；換熱器、蓄冷器設置有薄膜鉑電阻，可編程控制器通過導線連接真空壓力表、溫度傳感器、薄膜鉑電阻，用于采集數據。

7.如權利要求1～6任一項所述的雙列多級串聯式磁制冷機的熱交換方法，包括：

當第二工質床制冷，第一工質床制熱時，可編程控制器控制第一工質床、第二工質床對應的電機啟動，減速機和齒輪配合，減速機和齒輪配合，帶動第二工質床外側磁場單體移動，第二工質床的磁工質的相對位置由磁場位置移動到間隙位置，在退磁作用下磁工質溫度降低；第一工質床的磁工質的相對位置由間隙位置移動到磁場位置，在充磁作用下，磁工質溫度升高；

可編程控制器啟動隔膜水泵，將第一電磁閥和第四電磁閥打開，第二電磁閥、第三電磁閥和第五電磁閥閥關閉；換熱流體經過隔膜泵的驅動，使換熱流體從第四電磁閥進入第二工質床；降溫后的換熱流體進入第一工質床，加熱后的換熱流體經第一電磁閥進入換熱器，換熱流體回流到隔膜泵，完成熱交換。

8.如權利要求7所述的雙列多級串聯式磁制冷機的熱交換方法，其特征在于，當第二工質床制熱，第一工質床制冷時，第二工質床的磁工質的相對位置由間隙位置移動到磁場位置，在充磁作用下，磁工質溫度升高；第一工質床的磁工質的相對位置由磁場位置移動到間隙位置，在退磁作用下磁工質溫度降低；打開第二電磁閥和第三電磁閥，第一電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥關閉；換熱流體經過隔膜泵的驅動，使換熱流體從第二電磁閥進入第一工質床；降溫后的換熱流體進入第二工質床，加熱后的換熱流體經第三電磁閥進入換熱器，換熱流體回流到隔膜泵，完成熱交換。