[发明专利]一种串联式磁制冷系统

说明书

本发明提供的串联式磁制冷系统，包括：n个磁体、与任意一个所述磁体对应设置的n个磁回热器、设置于相邻磁回热器之间的电磁阀、低温端换热器、高温端换热器及水力活塞泵，n为大于1的整数，本发明提供的串联式磁制冷系统通过磁制冷系统的分级启动，用较少种类的磁热工质达到所需要的较大温跨且减少了磁热工质材料数量，减少磁热工质填充层数，减低磁热工质生产工艺难度，节约了成本，增加了可靠性；此外，当多层磁热工质的居里温度差值较大时，居里温度偏离环境温度较大的磁热工质层能够发挥磁热效应，产生冷量，并且不会作为热容负载。

技术领域

本发明涉及磁制冷技术领域，特别涉及一种串联式磁制冷系统。

背景技术

磁制冷系统作为一种新型的固态制冷技术，由于其绿色环保，潜在高效的特点逐渐受到人们的关注。

磁热效应是磁热工质在进入磁场过程中温度升高，移出磁场过程中温度降低的一种热效应。具有这种热效应的材料称为磁热工质，通常磁热工质在其居里温度附近具有最强的磁热效应。居里温度是指磁性材料中自发磁化强度降到零时的温度，是铁磁性或亚铁磁性物质转变成顺磁性物质的临界点。研究表明在居里温度附近的磁热效应最大，有利于发挥材料的制冷潜力。当单层工质填充技术满足不了制冷性能的需求时，通过元素调节和掺杂能够获得了可调节居里温度点的磁性材料，如镧铁硅基化合物等，进而加大磁制冷系统的温跨。

在磁制冷系统中，当对磁热工质施加磁场，磁热工质被磁化温度升高，换热流体从低温端换热器流经磁回热器至高温端换热器并放出热量，将磁热工质移出磁场，磁热工质被去磁温度降低，换热流体从热端换热器流经回热器至冷端换热器吸收热量，在冷端产生冷量。如此多次循环，在冷端换热器和热端换热器之间形成了稳定的温度梯度分布，并在低温端产生恒定制冷量。同时，磁回热器中磁热工质的居里温度在低温端换热器和高温端换热器的温度之间，经过多次循环，磁回热器中磁热工质的平均温度会接近其居里温度。

在磁制冷系统中，磁回热器是核心部件。在磁回热器中设置多层不同居里温度的磁热工质，能够充分发挥磁热工质的磁热效应，相比于单层居里温度的磁热工质，能够使磁制冷系统形成更大温跨，产生更大的冷量。但是，在磁回热器中设置多层不同居里温度的磁热工质，一般要求在磁回热器内部各层居里温度的差值是比较小的，因为如果温度差值太大，则导致启动时，居里温度偏离环境温度较大的磁热工质层无法发挥磁热效应，不能产生冷量，而只能作为热容负载。这样的结果会造成系统无法达到需要的温跨，制冷失败。当磁回热器中各层的居里温度间隔很小时，填充的层数又过多，工艺上增加很多困难，同时需要更多种类居里温度不同的磁热工质，增加了成本，材料的加工也更加费时。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种由于在磁制冷系统中，多层磁热工质的居里温度差值较大时，居里温度偏离环境温度较大的磁热工质层无法发挥磁热效应，导致多层磁回热器无法直接启动，不能产生冷量的技术问题的串联式磁制冷系统。

一种串联式磁制冷系统，包括：n个磁体、与任意一个所述磁体对应设置的n个磁回热器、设置于相邻磁回热器之间的电磁阀、低温端换热器、高温端换热器及水力活塞泵，n为大于1的整数，其中：

任意一所述磁体用于提供可控变磁场；

任意一所述磁回热器包括壳体和磁热工质，所述壳体包裹在磁热工质外部，当其中一所述磁体对对应的所述磁回热器励磁时，产生的磁场会通过所述壳体对所述磁热工质进行励磁，所述磁热工质温度升高；当其中一所述磁体对对应的所述磁回热器去磁时，产生的磁场对所述磁热工质进行去磁，磁热工质温度降低；每个所述磁回热器中的磁热工质的居里温度各不相同且按照其居里温度的高低顺序排列；

n个所述磁回热器中磁热工质居里温度最低的磁回热器通过流路通道与所述低温端换热器一端连接，其他所述磁回热器分别通过流路通道与所述低温端换热器连接，所述低温端换热器的另一端通过流路通道与所述水力活塞泵一端连接；