[发明专利]单列多级串联式磁制冷机及其热交换方法

说明书

本发明公开了一种单列多级串联式磁制冷机，包括：制冷仓、循环系统、换热系统；制冷仓包括：磁场系统、工质床、动力装置；磁场系统包括：至少一对磁场单体和磁工质，工质床为密闭结构，磁工质固定在工质床内部；磁场单体设置在工质床外侧，动力装置用于带动磁场单体进出磁场单体的磁场；换热系统包括：换热器、蓄冷器，循环系统包括：隔膜水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；工质床一端通过管路连接在第一电磁阀、第三电磁阀之间，另一端通过管路连接在第二电磁阀、第四电磁阀之间。本发明还公开了一种单列多级串联式磁制冷机的热交换方法。本发明实现了磁热效应最大化，大大提高了磁制冷工作效率。

技术领域

本发明涉及室温磁制冷领域，具体涉及一种单列多级串联式磁制冷机及其热交换方法。

背景技术

目前，传统压缩制冷对臭氧层会产生危害，会间接导致人类生存环境的变化。根据蒙特利尔协议和京都协议，气体压缩制冷采用无氟的制冷剂，例如R410。虽然新的制冷工质不再对臭氧产生不利影响，但是会导致温室效应，仍然会破坏自然环境。

由于在传统压缩气体制冷中，制冷剂被压缩机等熵压缩，再进入冷凝器冷却，进入节流阀，最后出节流阀，进入蒸发器，按照这样循环工作，整个热力学循环的四部分是在制冷剂经过不同机械部分完成的。而室温磁场制冷的热力学循环是在蓄热器中完成循环，制冷剂即磁工质不动，只是磁场强度变化，就能完成热力学循环，这种磁场制冷热流体循环系统大大提高了制冷工作效率。

但是传统磁制冷方式机械结构复杂，室温磁场制冷中磁工质退磁不完全，磁热效应不完整。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单列多级串联式磁制冷机及其热交换方法，实现了磁热效应最大化，大大提高了磁制冷工作效率。

为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

单列多级串联式磁制冷机，包括：制冷仓、循环系统、换热系统；制冷仓包括：磁场系统、工质床、动力装置；磁场系统包括：至少一对磁场单体和磁工质，工质床为密闭结构，磁工质固定在工质床内部；磁场单体设置在工质床外侧，动力装置用于带动磁场单体进出磁场单体的磁场；换热系统包括：换热器、蓄冷器，循环系统包括：隔膜水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；第一电磁阀、第三电磁阀、隔膜水泵串联在管路上，第二电磁阀、第四电磁阀、隔膜水泵串联在管路上，分别以并联形式分别连接在换热器、蓄冷器之间；工质床一端通过管路连接在第一电磁阀、第三电磁阀之间，另一端通过管路连接在第二电磁阀、第四电磁阀之间。

进一步，磁场系统包括至少两对磁场单体和磁工质，磁场单体之间留有间隙，磁场单体的磁场大小相同方向一致；磁工质固定在工质床内部，磁工质之间留有间隙。

进一步，磁场单体固定在底座上，底座设有齿轮槽；动力装置包括：电机、减速机和齿轮，齿轮与齿轮槽相啮合，用于带动底座移动；电机给减速机提供动力，减速机带动齿轮转动，齿轮带动齿轮槽往复移动，齿轮槽带动磁场单体的往复移动，使磁工质反复充磁/退磁；电机通过信号线连接可编程控制器，可编程控制器用于控制电机的启停和转动方向。

进一步，工质床两端焊接有法兰，法兰安装有过滤网，法兰的外侧连接有支撑板，支撑板的底部固定在制冷仓上。

进一步，磁工质为稀土金属丝或者稀土金属合金丝，直径为0.1mm-1mm；制冷仓内设置有二极管制冷片。

进一步，制冷仓内部设置有用于控制制冷仓的起始温度的二极管制冷片，二极管制冷片带有温度传感器；换热器、蓄冷器设置有薄膜铂电阻，薄膜铂电阻用于记录温度变化。

进一步，管路上设置有真空压力表，循环系统还包括可编程控制器，真空压力表、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀通过外部电源供电；可编程控制器分别通过信号线连接真空压力表、隔膜水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀；工质床、管路、换热器、蓄冷器充满换热流体，蓄冷器外部设置有制冷箱体。