[发明专利]一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统

说明书

本发明公开了一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统，包括电机、传动装置、磁制冷回热器、连接磁制冷回热器吸热区的冷端导热换热器、连接磁制冷回热器放热区的热端导热换热器，磁制冷回热器包括设置有高温区导热孔及低温区导热孔的上盖板和下盖板，上盖板和下盖板之间同轴的叠加设置有至少两层相互呈180度分布且旋向相反的旋转式磁制冷回热器模组，相邻磁制冷回热器模组之间还设置有层间润滑导热模块。本发明有效减少回热器内部的回热损失，避免工质与换热流体接触所产生的腐蚀以及减少换热流体泵送耗功等问题；通过多层回热器模组并联连接，增大系统单位时间内的磁热性材料磁处理质量和增加床层间的传热速率，系统制冷量能得到进一步提升。

技术领域

本发明专利涉新型制冷技术领域，具体涉及一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统。

背景技术

能源是人类赖以生存的基础，随着世界一次能源消费量的不断增加，降低能耗、利用自然能源已成为科学研究的重要方向。随着人们生活水平的提高，制冷技术已经走进千家万户。制冷技术主要有蒸汽压缩制冷、热电制冷、热声制冷、涡流管制冷、吸附式制冷、磁制冷等。室温磁制冷技术是以磁热性材料在室温区的巨磁热效应（MagnetocaloricEffect, MCE）为基础的一种新型的制冷技术。与传统的蒸汽压缩式制冷相比，磁制冷凭借其环保、高效的优势，被视为最有潜力替代传统蒸汽压缩制冷循环的技术之一。从机械可靠性和紧凑性来说，磁制冷采用永磁体提供磁场且运转频率低，机械震动少、工作噪音小、机械可靠性高，寿命长。并且由于磁熵密度比气体大，所以制冷装置的结构能变得更加紧凑、安全。从能源利用率方面考虑，传统蒸汽压缩机的热效率仅能达到卡诺循环的5%~10%，而磁制冷循环却能达到30%~60%，节能效果显著。因此，室温磁制冷技术有相当良好的应用前景。各国的科研人员都对磁制冷技术开展了广泛的研究。

受限于现阶段磁热性材料在有限的永磁体场强下的磁热效应不足的情况下，现阶段主要使用的主动式回热器在换热流体通过强制对流的方式带出磁热性材料产生热量和冷量的过程中，让磁热性充当回热材料，储存和释放循环过程中的晶格熵。从而实现在外场一定的情况下，大大增大磁熵的可用量。主动式回热器中温度经过多次累积，形成一定温度梯度，从而扩宽热端和冷端之间的温跨，从而实现向一定温度下的环境提供冷量。但是，在实际使用的过程中，尤其是冷热端温跨增大后，载冷流体和磁热性工质会使冷端和热端之间的热短路，从而造成制冷量或者制热量有所损失；另外，主动式回热器内每一个微元复叠循环回热效率下降，使得现行的室温磁制冷系统在大温跨下系统制冷功率小。因此，设计出更为高效的主动式回热器系统，使得室温磁制冷技术在大温跨下仍然保留有较大的制冷量和制热量的工作具有实质性意义。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是根据磁热效应原理和室温磁制冷回热循环，提供一种在温差自驱动下主动回热的室温磁制冷的并联微元回热系统。

本发明采用如下技术方案实现：

一种用于室温磁制冷的并联微元回热系统，包括电机、传动装置、磁制冷回热器、连接所述磁制冷回热器吸热区的冷端导热换热器、连接所述磁制冷回热器放热区的热端导热换热器，所述磁制冷回热器包括设置有高温区导热孔及低温区导热孔的圆形上盖板和下盖板，所述的上盖板和下盖板之间同轴的叠加设置有至少两层相互呈180度分布且旋向相反的旋转式磁制冷回热器模组，相邻磁制冷回热器模组之间还设置有层间润滑导热模块。

进一步地，所述的旋转式磁制冷回热器模组包括固定不动的弧形永磁体磁场、旋转并穿过永磁体磁场的回热器动盘、均匀嵌入在所述回热器动盘上的磁热性工质填充床层。

进一步地，所述的永磁体磁场包括外磁体和内磁铁，所述外磁体和内磁体分别为两个同心半圆环，内磁体的外圆弧表面与外磁体的内圆弧表面相对，形成与所述回热器动盘间隙配合的弧形高磁场区域间隙。

进一步地，所述的弧形高磁场区域间隙的宽度为10mm-40mm。