[發(fā)明專利]雙列多級(jí)串聯(lián)式磁制冷機(jī)及其熱交換方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011636850.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN112594961A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李兆杰;劉翠蘭;黃焦宏;張英德;程娟;金培育;王強(qiáng);戴默涵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 包頭稀土研究院;瑞科稀土冶金及功能材料國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): F25B21/00
• 分類號(hào): F25B21/00
• 代理公司: 北京康盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11331
• 代理人: 張宇峰

本發(fā)明公開了一種雙列多級(jí)串聯(lián)式磁制冷機(jī)，包括：制冷倉(cāng)、循環(huán)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、動(dòng)力裝置，制冷倉(cāng)包括：磁場(chǎng)系統(tǒng)、工質(zhì)床、動(dòng)力裝置，磁場(chǎng)系統(tǒng)括：多個(gè)磁場(chǎng)單體，磁場(chǎng)單體分成兩組分別安裝在第一工質(zhì)床和第二工質(zhì)床的外側(cè)；兩組磁場(chǎng)單體分別固定在兩個(gè)底座上，底座設(shè)有齒輪槽；工質(zhì)床包括第一工質(zhì)床和第二工質(zhì)床；動(dòng)力裝置包括：電機(jī)、減速機(jī)和齒輪；換熱系統(tǒng)包括：換熱器、蓄冷器，循環(huán)系統(tǒng)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。本發(fā)明還公開了一種雙列多級(jí)串聯(lián)式磁制冷機(jī)的熱交換方法。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了磁熱效應(yīng)最大化，大大提高了磁制冷工作效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及室溫磁制冷領(lǐng)域，具體涉及一種雙列多級(jí)串聯(lián)式磁制冷機(jī)及其熱交換方法。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)壓縮制冷對(duì)臭氧層會(huì)產(chǎn)生危害，會(huì)間接導(dǎo)致人類生存環(huán)境的變化。根據(jù)蒙特利爾協(xié)議和京都協(xié)議，氣體壓縮制冷采用無(wú)氟的制冷劑，例如R410。雖然新的制冷工質(zhì)不再對(duì)臭氧產(chǎn)生不利影響，但是會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)，仍然會(huì)破壞自然環(huán)境。

由于在傳統(tǒng)壓縮氣體制冷中，制冷劑被壓縮機(jī)等熵壓縮，再進(jìn)入冷凝器冷卻，進(jìn)入節(jié)流閥，最后出節(jié)流閥，進(jìn)入蒸發(fā)器，按照這樣循環(huán)工作，整個(gè)熱力學(xué)循環(huán)的四部分是在制冷劑經(jīng)過(guò)不同機(jī)械部分完成的。而室溫磁場(chǎng)制冷的熱力學(xué)循環(huán)是在蓄熱器中完成循環(huán)，制冷劑即磁工質(zhì)不動(dòng)，只是磁場(chǎng)強(qiáng)度變化，就能完成熱力學(xué)循環(huán)，這種磁場(chǎng)制冷熱流體循環(huán)系統(tǒng)大大提高了制冷工作效率。

但是傳統(tǒng)磁制冷方式機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，室溫磁場(chǎng)制冷中磁工質(zhì)退磁不完全，磁熱效應(yīng)不完整。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙列多級(jí)串聯(lián)式磁制冷機(jī)及其熱交換方法，實(shí)現(xiàn)了磁熱效應(yīng)最大化，大大提高了磁制冷工作效率。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明使用的技術(shù)解決方案是：

雙列多級(jí)串聯(lián)式磁制冷機(jī)，包括：制冷倉(cāng)、循環(huán)系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、動(dòng)力裝置，制冷倉(cāng)包括：磁場(chǎng)系統(tǒng)、工質(zhì)床、動(dòng)力裝置，磁場(chǎng)系統(tǒng)括：多個(gè)磁場(chǎng)單體，磁場(chǎng)單體之間留有間隙，磁場(chǎng)單體分成兩組分別安裝在第一工質(zhì)床和第二工質(zhì)床的外側(cè)；兩組磁場(chǎng)單體分別固定在兩個(gè)底座上，底座設(shè)有齒輪槽；工質(zhì)床為密閉結(jié)構(gòu)，包括第一工質(zhì)床和第二工質(zhì)床，多個(gè)磁工質(zhì)分為兩組分別固定在第一工質(zhì)床和第二工質(zhì)床內(nèi)部，磁工質(zhì)之間留有間隙；動(dòng)力裝置包括：電機(jī)、減速機(jī)和齒輪，齒輪與齒輪槽相嚙合，用于帶動(dòng)底座移動(dòng)；換熱系統(tǒng)包括：換熱器、蓄冷器；循環(huán)系統(tǒng)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(lián)，兩端通過(guò)管路分別連接第一工質(zhì)床、第二工質(zhì)床；第二電磁閥、第四電磁閥相串聯(lián)，兩端通過(guò)管路分別連接第一工質(zhì)床、第二工質(zhì)床；隔膜水泵、第五電磁閥相串聯(lián)，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(guò)管路相連接；蓄冷器兩端通過(guò)管路分別連接第一工質(zhì)床、第二工質(zhì)床。

進(jìn)一步，工質(zhì)床兩端焊接有法蘭，法蘭安裝有過(guò)濾網(wǎng)，法蘭的外側(cè)連接有支撐板，支撐板的底部固定在制冷倉(cāng)上。

進(jìn)一步，磁工質(zhì)為稀土金屬絲或者稀土金屬合金絲，直徑為0.1mm-1mm；制冷倉(cāng)內(nèi)設(shè)置有二極管制冷片。

進(jìn)一步，制冷倉(cāng)內(nèi)部設(shè)置有用于控制制冷倉(cāng)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(shè)置有薄膜鉑電阻，薄膜鉑電阻用于記錄溫度變化。

進(jìn)一步，管路上設(shè)置有真空壓力表，工質(zhì)床、管路、換熱器、蓄冷器充滿換熱流體，蓄冷器外部設(shè)置有制冷箱體。

進(jìn)一步，可編程控制器分別通過(guò)信號(hào)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(guò)導(dǎo)線連接電機(jī)，用于控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和動(dòng)作頻率，以控制磁工質(zhì)進(jìn)入或者退出磁場(chǎng)的時(shí)機(jī)；換熱器、蓄冷器設(shè)置有薄膜鉑電阻，可編程控制器通過(guò)導(dǎo)線連接真空壓力表、溫度傳感器、薄膜鉑電阻，用于采集數(shù)據(jù)。