一种复叠式室温磁制冷系统技术方案

本发明专利技术提供一种复叠式室温磁制冷系统，包括高温级磁制冷系统、至少一级的低温级磁制冷系统、磁回热器层、中间换热器、主轴、磁体组层；所述制冷系统之间通过中间换热器连接；所述高温级和低温级磁制冷系统中的磁回热器层为中空圆环状，与复叠式室温磁制冷系统固定安装；所述磁体组层位于相邻两级磁回热器层之间；所述主轴贯穿磁回热器层中空部和磁体组层中心位置，主轴与磁体组层固定连接。所述主轴能够旋转带动磁体组层相应旋转，为磁回热器层中的回热器励磁和去磁提供可控变磁场。复叠式室温磁制冷系统是利用中间换热器完成冷量传递，实现宽温区工况运行，获得更低的制冷温度。

【技术实现步骤摘要】
一种复叠式室温磁制冷系统
：本专利技术属于制冷与低温工程领域，特别是涉及一种室温磁制冷系统。
技术介绍
：近年来，压缩机制冷技术发展日趋完善，复叠式压缩机制冷通常由两个单独的制冷系统组成，分别称为高温级及低温级部分。高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷凝，用一个冷凝蒸发器将两部分联系起来，它既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸取热量，并将此热量传给高温部分制冷剂，然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质。复叠式压缩机制冷的优点是冷热介质的平均温度较大，热换器的面积小，且制冷循环各自独立，相互影响小，操作稳定，适应性强，技术成熟，但是，复叠式压缩机制冷存在着污染环境和高耗能问题。目前，人类社会对传统蒸汽压缩式制冷技术在环保、能效等方面提出了更高要求，发展环境友好、节能高效的新型制冷技术成为有效的解决手段之一。室温磁制冷技术作为一种新型制冷方式，具有高效能、无污染、无噪音、安全可靠等优点，它不需要使用导致大气臭氧层破坏和加剧全球变暖的气体制冷剂，而只需依靠磁性材料的磁热效应，通过磁化和去磁过程的反复循环达到制冷目的。因此，磁制冷技术被公认为是一种绿色环保的制冷技术，受到了包括美国、日本、欧洲、亚洲在内全世界数十个国家许多研究机构的广泛关注。磁热效应是一种变化磁场下磁性材料磁矩有序度发生变化而导致的热现象。在磁性材料被磁化时，磁矩有序度增加，磁熵减小，温度上升，向外界放出热量；退磁时，磁性材料磁矩有序度减少，磁熵增加，温度下降，自外界吸收热量。但是，目前的室温磁制冷技术的发展，集中在构建多层主动磁回热器和工质热工性能方面，受到回热器和工质性能的限制，常规的室温制冷系统无法满足宽温区、大制冷量的需求。
技术实现思路
：本专利技术提供一种复叠式室温磁制冷系统，通过对磁制冷系统的流程优化设计，解决了制冷系统中的污染、高耗能、温跨窄的问题，能够实现节能、环保、宽温区、大制冷量的制冷目的。被专利技术解决技术问题采取的技术方案是：一种复叠式室温磁制冷系统，包括高温级磁制冷系统、低温级磁制冷系统、中间换热器、主轴、磁体组层，所述高温级磁制冷系统包括高温换热器、流体泵、磁回热器层、流路通道；所述低温级磁制冷系统包括低温换热器、流体泵、磁回热器层、流路通道；所述高温级磁制冷系统和低温级磁制冷系统通过中间换热器连接；所述高温级磁制冷系统中的流路通道将高温换热器、流体泵、磁回热器层、中间换热器闭合管路连接；所述低温级磁制冷系统中的流路通道将低温换热器、流体泵、磁回热器层、中间换热器闭合管路连接；所述磁回热器层为中空圆环状，与复叠式室温磁制冷系统固定安装；所述磁体组层位于高温级和低温级的磁回热器层之间；所述主轴贯穿磁回热器层中空部和磁体组层中心位置，主轴与磁体组层固定连接；所述主轴能够旋转带动磁体组层相应旋转，为磁回热器层中的回热器励磁和去磁提供可控变磁场。上述低温级磁制冷系统至少为一级，所述每级低温磁制冷系统对应的中间换热器为上一级的低温换热器，所述每级低温磁制冷系统与对应的中间换热器通过流路通道闭合管路连接；所述相邻两级的磁回热器层之间设置一个磁体组层。上述高温级磁制冷系统的流路通道将流体泵出口端与磁回热器层第一入口管路连接，所述磁回热器层第一出口与中间换热器入口端管路连接，所述中间换热器出口端与磁回热器层的第二入口管路连接，所述磁回热器层的第二出口与高温换热器管路连接，所述高温换热器出口端与流体泵入口端管路连接。上述低温级磁制冷系统的流路通道将流体泵出口端与磁回热器层第一入口管路连接，所述磁回热器层第一出口与低温换热器入口端管路连接，所述低温换热器出口端与磁回热器层的第二入口管路连接，所述磁回热器层的第二出口与中间换热器管路连接，所述中间换热器出口端与流体泵入口端管路连接。上述磁回热器层包括磁回热器基板和m个磁回热器，m为大于1的偶数，所述m个磁回热器均匀固定安装在磁回热器基板上；所述磁回热器由一种或多种不同居里温度的磁制冷工质填充；所述高温级磁制冷系统和最末级低温级磁制冷系统中的磁回热器基板由软磁材料制成，在高温级磁制冷系统和最末级低温级磁制冷系统之间的其他级低温级磁制冷系统的磁回热器基板由非导磁材料制成。上述磁回热器层中每一个回热器具有双流路通道，每条流路通道上设有一个切换阀,利用切换阀的开关，控制通过回热器的换热流体的流动方向；所述通过每个磁回热器的一条流路通道一端并入本级磁回热器层的第一入口，另一端并入本级磁回热器层的第一出口；所述通过每个磁回热器的第二条流路通道一端并入本级磁回热器层的第二入口，另一端并入本级磁回热器层的第二出口。上述的复叠式室温磁制冷系统，包括凸轮，所述凸轮的数量与磁回热器层的数量相同；所述凸轮与主轴连接，位于相应磁回热器层的中空腔内；所述凸轮的工作面为凸台和凹槽结构，凸台和凹槽的数量都与凸轮对应磁回热器层中的磁回热器数量相同，利用凸轮的凸轮和凹槽结构控制相应磁回热器层中每个磁回热器配置的两个切换阀的开关，进而控制换热流体的流动方向。所述固定于主轴的凸轮，有效地利用了回热器层中空部空间，同时通过旋转的凸轮曲线以启闭流路切换阀，有利于流路和磁路的耦合。上述磁体组层包括两个磁体组和非导磁材料；所述非导磁材料为圆盘形，所述主轴穿过圆盘形非导磁材料中点，并与圆盘形非导磁材料固定连接；所述磁体组为两个扇环体形状，所述两个磁体组内弧面对称连接在圆盘形非导磁材料两侧，形成以圆盘形非导磁材料的中心点为中心的对称形状。所述磁体组由钕铁硼材料粘接制成；所述同一磁体组层的两个磁体组的磁极相反设置。本专利技术的有益效果是：所述的复叠式磁制冷系统，采用高温级磁制冷系统和至少一级低温级磁制冷系统复叠，利用中间换热器完成冷量传递，克服常规磁制冷系统运行温跨窄、结构复杂的特点，实现宽温区工况运行，获得更低的制冷温度。实现高温级磁制冷系统和每一级低温级磁制冷系统都单独运行，磁路结构紧凑，磁性材料少、结构设计简单，便于加工制作。附图说明：图1复叠双层回热器层室温磁制冷系统结构示意图图2磁体层结构示意图图3单个磁体组粘接结构图图4复叠双层回热器层室温磁制冷系统剖面图图5复叠双层回热器层室温磁制冷系统换热流体流路图具体实施方式：为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供一种复叠式室温磁制冷系统，包括高温级磁制冷系统1和低温级磁制冷系统2，所述高温级磁制冷系统1和低温级磁制冷系统2通过中间换热器I1连接。所述高温级磁制冷系统的各个装置和中间换热器I1通过流路通道闭合管路连接。所述低温级磁制冷系统至少为一级，每级低温磁制冷系统对应的中间换热器为上一级的低温换热器，所述每级低温磁制冷系统的各个装置与对应的中间换热器通过流路通道闭合管路连接。下面以一种复叠式室温磁制冷系统中的一级低温级磁制冷系统为例，结合附图1-5进行详细说明。复叠式室温磁制冷系统中的高温级磁制冷系统1包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复叠式室温磁制冷系统，包括高温级磁制冷系统和低温级磁制冷系统，所述高温级磁制冷系统包括高温换热器、流体泵、磁回热器层、流路通道；所述低温级磁制冷系统包括低温换热器、流体泵、磁回热器层、流路通道；其特征在于：包括中间换热器、主轴、磁体组层，所述高温级磁制冷系统和低温级磁制冷系统通过中间换热器连接；所述高温级磁制冷系统中的流路通道将高温换热器、流体泵、磁回热器层、中间换热器闭合管路连接；所述低温级磁制冷系统中的流路通道将低温换热器、流体泵、磁回热器层、中间换热器闭合管路连接；所述磁回热器层为中空圆环状，与复叠式室温磁制冷系统固定安装；所述磁体组层位于高温级和低温级的磁回热器层之间；所述主轴贯穿磁回热器层中空部和磁体组层中心位置，主轴与磁体组层固定连接；所述主轴能够旋转带动磁体组层相应旋转，为磁回热器层中的回热器励磁和去磁提供可控变磁场。

【技术特征摘要】
1.一种复叠式室温磁制冷系统，包括高温级磁制冷系统和低温级磁制冷系统，所述高温级磁制冷系统包括高温换热器、流体泵、磁回热器层、流路通道；所述低温级磁制冷系统包括低温换热器、流体泵、磁回热器层、流路通道；其特征在于：包括中间换热器、主轴、磁体组层，所述高温级磁制冷系统和低温级磁制冷系统通过中间换热器连接；所述高温级磁制冷系统中的流路通道将高温换热器、流体泵、磁回热器层、中间换热器闭合管路连接；所述低温级磁制冷系统中的流路通道将低温换热器、流体泵、磁回热器层、中间换热器闭合管路连接；所述磁回热器层为中空圆环状，与复叠式室温磁制冷系统固定安装；所述磁体组层位于高温级和低温级的磁回热器层之间；所述主轴贯穿磁回热器层中空部和磁体组层中心位置，主轴与磁体组层固定连接；所述主轴能够旋转带动磁体组层相应旋转，为磁回热器层中的回热器励磁和去磁提供可控变磁场。2.根据权利要求1所述的一种复叠式室温磁制冷系统，其特征在于：所述低温级磁制冷系统至少为一级，所述每级低温磁制冷系统对应的中间换热器为上一级的低温换热器，所述每级低温磁制冷系统与对应的中间换热器通过流路通道闭合管路连接；所述相邻两级的磁回热器层之间设置一个磁体组层。3.根据权利要求2所述的一种复叠式室温磁制冷系统，其特征在于：所述高温级磁制冷系统的流路通道将流体泵出口端与磁回热器层第一入口管路连接，所述磁回热器层第一出口与中间换热器入口端管路连接，所述中间换热器出口端与磁回热器层的第二入口管路连接，所述磁回热器层的第二出口与高温换热器管路连接，所述高温换热器出口端与流体泵入口端管路连接；所述低温级磁制冷系统的流路通道将流体泵出口端与磁回热器层第一入口管路连接，所述磁回热器层第一出口与低温换热器入口端管路连接，所述低温换热器出口端与磁回热器层的第二入口管路连接，所述磁回热器层的第二出口与中间换热器管路连接，所述中间换热器出口端与流体泵入口端管路连接。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈俊，李振兴，李珂，戴巍，高新强，郭小惠，
申请(专利权)人：中科磁凌北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11