[發明專利]一種回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統及方法

有效

• 申請號: 202210384801.7
• 申請日: 2022-04-13
• 公開（公告）號: CN114909817B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 錢蘇昕;袁麗芬
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F25B21/00
• 分類號: F25B21/00;F25B40/06;F25B49/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統，其特征在于，包括：

回熱式熱磁開關，由幾種具有不同居里溫度的熱磁材料填充構成，并且從熱端到冷端熱磁材料的居里溫度依次由高到低設置；

回熱式制冷床，由一種磁熱材料或幾種具有不同居里溫度的磁熱材料填充構成，采用幾種具有不同居里溫度的磁熱材料填充時從熱端到冷端居里溫度依次由高到低設置；

永磁體，用于作為磁通的來源；

磁軛組件，用于連接永磁體、回熱式熱磁開關以及回熱式制冷床構成磁路系統；

高溫熱源，溫度高于回熱式熱磁開關熱端材料的居里溫度；

常溫熱匯，溫度低于回熱式熱磁開關冷端材料的居里溫度；

低溫熱源，由回熱式制冷床為其提供冷量；

流體驅動裝置，用于使熱交換流體周期性的在回熱式熱磁開關與回熱式制冷床之間流動，使回熱式熱磁開關被周期性的加熱和冷卻，回熱式制冷床被周期性的磁化和退磁；

所述回熱式熱磁開關的熱端與高溫熱源連接，回熱式熱磁開關的冷端與常溫熱匯連接；所述回熱式制冷床的熱端與常溫熱匯連接，回熱式制冷床的冷端與低溫熱源連接；

所述的磁路系統包括相位差為180°的兩套磁路系統，當其中一套磁路系統導通時，另一套磁路系統斷開。

2.根據權利要求1所述的回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統，其特征在于，所述的回熱式熱磁開關以及回熱式制冷床設置兩組，通過流體驅動裝置驅動熱交換流體往復地在兩組回熱式熱磁開關以及回熱式制冷床的冷熱兩端流動，使得兩套磁路系統交替完成制冷；通過管道將兩個回熱式熱磁開關的熱端與高溫熱源連接，兩個回熱式熱磁開關的冷端與常溫熱匯連接，兩個回熱式制冷床的熱端與常溫熱匯連接，兩個回熱式制冷床的冷端與低溫熱源連接。

3.根據權利要求2所述的回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統，其特征在于，所述兩套磁路系統中的第一磁路系統（1）為由第一回熱式熱磁開關（101-1）、第一磁軛組件（104-1）、永磁體、第二磁軛組件（104-2）、第一回熱式制冷床（102-1）以及第三磁軛組件（104-3）端部依次相接形成的一個回路；第二磁路系統（2）為由第二回熱式熱磁開關（101-2）、第四磁軛組件（104-4）、第二回熱式制冷床（102-2）、第二磁軛組件（104-2）、永磁體以及第一磁軛組件（104-1）端部依次相接形成的另一個回路；所述的永磁體、第一磁軛組件（104-1）以及第二磁軛組件（104-2）為兩套磁路系統共有。

4.根據權利要求3所述的回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統，其特征在于，當所述的第一回熱式熱磁開關（101-1）被加熱，第一回熱式制冷床（102-1）被退磁的同時，第二回熱式熱磁開關（101-2）被冷卻，第二回熱式制冷床（102-2）被磁化，在此過程中，所述的第一磁路系統（1）完成制冷工作；當所述的第一回熱式熱磁開關（101-1）被冷卻，第一回熱式制冷床（102-1）被磁化的同時，第二回熱式熱磁開關（101-2）被加熱，第二回熱式制冷床（102-2）被退磁，在此過程中，所述的第二磁路系統（2）完成制冷工作。

5.根據權利要求3所述的回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統，其特征在于，所述的永磁體為一個永磁體或并聯的多個永磁體，所述的磁軛組件采用軟磁材料制成。

6.根據權利要求1所述的回熱式熱磁-磁熱耦合制冷系統，其特征在于，所述的流體驅動裝置包括雙向泵以及采用單管設計的管道系統，通過兩個雙向泵驅動熱交換流體在回熱式熱磁開關、回熱式制冷床的冷熱兩端往復流動，通過雙向泵的流路切換使得兩套磁路系統交替完成制冷工作，熱交換流體在兩套磁路系統分別完成制冷工作時流向相反。