[发明专利]磁制冷机及其载冷剂流量控制方法和控制装置

说明书

技术领域

本发明属于磁制冷技术领域，具体地说，是涉及磁制冷机及其载冷剂流量控制方法和控制装置。

背景技术

磁制冷机是采用磁热效应进行制冷的制冷设备。磁热效应是磁性材料在磁化和退磁过程中由于内部磁熵变化而引起材料吸放热的一种性质，是材料的固有特性，磁制冷就是通过材料的磁热效应来实现制冷目的的。磁制冷机包括有磁场系统、设置在磁场系统内部的磁制冷床、填充在磁制冷床中的磁工质、冷端换热器、热端换热器、在磁制冷机中流动的载冷剂及为载冷剂提供动力的驱动装置。磁制冷床具有与冷端换热器连接的冷端和与热端换热器连接的热端。磁工质在磁场变化时发生热量或冷量的变化，驱动装置驱动载冷剂流过磁工质，带走这些热量或冷量。冷端流出的载冷剂进入到冷端换热器中，实现对冷端换热器周围的降温。热端流出的载冷剂进入到热端换热器，释放热量，从而可以利用冷端换热器实现制冷的目的。

现有磁制冷机中的载冷剂是通过驱动装置提供动力在整个设备中循环，载冷剂的流量对换热效率和换热能力起着决定性的作用。如果流量太小，磁工质放热或吸热周期过大，导致系统制冷量降低，影响制冷能力。若流量过大，未及时放完热量的载冷剂再回到冷端换热器中，则会提高冷端温度，使得制冷效率大大降低。

目前，主要是通过手动改变载冷剂的流量来观察冷端流出的载冷剂的温度，从而确定最佳的流量。但这样做，不仅耗时耗力，且调节精确度和调节效率均较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁制冷机及其载冷剂流量控制方法和控制装置，以实现对磁制冷机中载冷剂流量的自动、快速、准确控制。

为实现上述发明目的，本发明提供的载冷剂流量控制方法采用下述技术方案予以实现：

一种磁制冷机的载冷剂流量控制方法，所述磁制冷机包括有磁场系统、设置在所述磁场系统内部的磁制冷床、填充在所述磁制冷床中的磁工质、冷端换热器、热端换热器、在磁制冷机中流动的载冷剂及为载冷剂提供动力的驱动装置，所述冷端换热器和所述热端换热器分别与所述磁工质的冷端和热端连接，所述方法包括下述步骤：

对磁制冷机冷端载冷剂的温度进行实时采样，获得温度采样值；

根据所述温度采样值计算温度的变化；

将所述温度的变化乘以比例系数，作为载冷剂速度的变化；

将所述速度的变化与速度修正值相加，获得实际速度；

控制所述载冷剂驱动装置以所述实际速度旋转，驱动载冷剂流动，实现对载冷剂流量的控制；

其中，所述比例系数和所述速度修正值为常数。

如上所述的控制方法，所述温度的变化可以为所述温度采样值与室温之间的温差。或者，所述温度的变化为采样时间内的温度变化率，所述速度的变化为所述采样时间内的速度变化率。

如上所述的控制方法，在检测冷端载冷剂温度时，优选在所述冷端换热器上设置温度传感器，将所述温度传感器检测的温度作为所述冷端载冷剂的温度。

优选的，所述温度传感器为红外温度传感器。

更优选的，所述红外温度传感器为多个，分散设置在所述冷端换热器上；而且，所述冷端载冷剂的温度为多个所述红外温度传感器所检测的温度值的加权平均值。

为实现前述发明目的，本发明提供的流量控制装置采用下述技术方案予以实现：

一种磁制冷机的载冷剂流量控制装置，所述磁制冷机包括有磁场系统、设置在所述磁场系统内部的磁制冷床、填充在所述磁制冷床中的磁工质、冷端换热器、热端换热器、在磁制冷机中流动的载冷剂及为载冷剂提供动力的驱动装置，所述冷端换热器和所述热端换热器分别与所述磁工质的冷端和热端连接，所述装置还包括：

温度采集单元，用于对磁制冷机冷端载冷剂的温度进行实时采样，获得温度采样值；

温度变化计算单元，与所述温度采集单元相连接，用于根据所述温度采样值计算温度的变化；

载冷剂实际速度计算单元，与所述温度变化计算单元相连接，用于将所述温度的变化乘以比例系数，作为载冷剂速度的变化，并将所述速度的变化与速度修正值相加，获得实际速度；

速度控制单元，与所述载冷剂实际速度计算单元及所述载冷剂驱动装置相连接，用于控制所述载冷剂驱动装置以所述实际速度旋转，驱动载冷剂流动。

如上所述的控制装置，所述温度的变化为所述温度采样值与室温之间的温差；或者，所述温度的变化为采样时间内的温度变化率，此时，所述速度的变化为所述采样时间内的速度变化率。