磁制冷系统的制作方法

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种磁制冷系统。

背景技术：

目前，制冷设备的制冷系统基本都是基于蒸汽压缩膨胀实现的，该系统需要压缩机，压缩机运行噪音大，能耗高；该过程采用的制冷工质大多为氟利昂，该工质会破坏大气臭氧层，加重温室效应。

相比于传统压缩制冷而言，磁制冷技术所用工质是环境友好型物质，对环境无污染。磁制冷的效率是卡诺循环的30％～60％，而气体压缩制冷仅为5％～10％，因而具有高效节能的特点。磁制冷无需压缩机，运动部件少，可大幅度降低系统振动与噪声，因而系统稳定可靠、使用寿命长。

目前的单套磁制冷系统，需要交替进行磁化与去磁过程，无法实现连续制冷，使用方面受到限制，因此，有必要提出一种能够持续制冷的磁制冷系统。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种磁制冷系统。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种磁制冷系统，其特征在于，所述磁制冷系统包括磁制冷装置，所述磁制冷装置具有去磁过程和磁化过程，去磁过程中，所述磁制冷装置制冷，磁化过程中，所述磁制冷装置制热，所述磁制冷装置包括第一磁制冷装置和第二磁制冷装置；

所述磁制冷系统还包括蒸发管及自蒸发管延伸的第一回路及第二回路，所述第一磁制冷装置和第二磁制冷装置分别靠近第一回路和第二回路设置；

所述第一磁制冷装置处于去磁过程时，所述第一回路工作，所述第二磁制冷装置处于去磁过程时，所述第二回路工作。

作为本发明的进一步改进，所述磁制冷系统还包括冷凝管及自冷凝管延伸的第三回路及第四回路，所述第三回路和第四回路分别靠近第一磁制冷装置和第二磁制冷装置设置；

所述第一磁制冷装置处于磁化过程时，所述第三回路工作，所述第二磁制冷装置处于磁化过程时，所述第四回路工作。

作为本发明的进一步改进，在所述第一磁制冷装置处于去磁过程时，所述第二磁制冷装置处于磁化过程，所述第一回路和第四回路工作，所述第二回路和第三回路断开；当所述第一磁制冷装置处于磁化过程时，所述第二磁制冷装置处于去磁过程，所述第二回路和第三回路工作，所述第一回路和第四回路断开。

作为本发明的进一步改进，所述磁制冷系统还包括分别用以控制所述第一回路、第二回路、第三回路和第四回路工作或断开的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀。

作为本发明的进一步改进，所述第一回路与所述第二回路具有重合的第一共用段，所述第一回路包括一端连通于所述第一共用段的第一支段，所述第二回路包括一端连通于所述第一共用段的第二支段，所述第一支段和第二支段的另一端相互连通；所述第一电磁阀设于所述第一支段，所述第二电磁阀设于所述第二支段，所述第一电磁阀和第二电磁阀中至多只有一组处于连通状态。

作为本发明的进一步改进，所述第一磁制冷装置连通于所述第一回路内，所述第二磁制冷装置连通于所述第二回路内；所述第一回路还包括将所述第一磁制冷装置并联连接在第二支段上的第一连通段，所述磁制冷系统还包括设置于第一连通段上的第一关断阀；所述第二回路还包括将所述第二磁制冷装置并联连接在第一支段上的第二连通段，所述磁制冷系统还包括设置于第二连通段上的第二关断阀，所述第一关断阀和第二关断阀至多只有一组处于连通状态。

作为本发明的进一步改进，所述第一关断阀设置有两个且分别设置于所述第一磁制冷装置的两端；所述第二关断阀设置有两个且分别设置于所述第二磁制冷装置的两端。

作为本发明的进一步改进，所述第三回路与所述第四回路具有重合的第二共用段，所述第三回路包括一端连通于所述第二共用段的第三支段，所述第四回路包括一端连通于所述第一共用段的第四支段，所述第三支段和第四支段的另一端相互连通；所述第三电磁阀设于所述第三支段，所述第四电磁阀设于所述第四支段，所述第三电磁阀和第四电磁阀中至多只有一组处于连通状态。

作为本发明的进一步改进，所述第一磁制冷装置连通于所述第三回路内，所述第二磁制冷装置连通于所述第四回路内；所述第三回路还包括将所述第一磁制冷装置并联连接在第四支段上的第三连通段，所述磁制冷系统还包括设置于第三连通段上的第三关断阀；所述第四回路还包括将所述第二磁制冷装置并联连接在第三支段上的第四连通段，所述磁制冷系统还包括设置于第四连通段上的第四关断阀，所述第三关断阀和第四关断阀至多只有一组处于连通状态。

作为本发明的进一步改进，所述第三关断阀设置有两个且分别设置于所述第一磁制冷装置的两端；所述第四关断阀设置有两个且分别设置于所述第二磁制冷装置的两端。

作为本发明的进一步改进，所述第一回路、第二回路、第三回路和第四回路均采用热管进行热传递。

本发明的有益效果是：本发明提出了一种磁制冷系统，将磁制冷与热管组合，该系统由两个磁制冷装置及多个电磁阀组成，两个磁制冷装置交替进行去磁与磁化过程，使得蒸发管持续制冷，避免了单套磁制冷系统磁化、去磁过程无法实现连续制冷的局限性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明中磁制冷系统的流程图。

其中，100——磁制冷系统，1——第一磁制冷装置，2——第二磁制冷装置，3——蒸发管，4——冷凝管，10——第一回路，11——第一共用段，12——第一支段，13——第一连通段，20——第二回路，21——第二支段，22——第二连通段，30——第三回路，31——第二共用段，32——第三支段，33——第三连通段，40——第四回路，41——第四支段，42——第四连通段，5——第一电磁阀，6——第二电磁阀，7——第三电磁阀，8——第四电磁阀，51——第一关断阀，61——第二关断阀，71——第三关断阀，81——第四关断阀，50——第一储液罐，60——第二储液罐，70——循环泵，301——第一进口，302——第一出口，401——第二进口，402——第二出口。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供了一种磁制冷系统100，所述磁制冷系统100包括磁制冷装置，所述磁制冷装置具有去磁过程和磁化过程，去磁过程中，所述磁制冷装置制冷，磁化过程中，所述磁制冷装置制热，所述磁制冷装置包括第一磁制冷装置1和第二磁制冷装置2；

所述磁制冷系统100还包括蒸发管3及自蒸发管3延伸的第一回路10及第二回路20，所述第一磁制冷装置1和第二磁制冷装置2分别靠近第一回路10和第二回路20设置；

所述第一磁制冷装置1处于去磁过程时，所述第一回路10工作，所述第二磁制冷装置2处于去磁过程时，所述第二回路20工作，从而在第一回路10或第二回路20工作时，所述蒸发管3同时进行工作以对制冷设备进行制冷。

所述磁制冷系统100还包括冷凝管4及自冷凝管4延伸的第三回路30及第四回路40，所述第三回路30和第四回路40分别靠近第一磁制冷装置1和第二磁制冷装置2设置；

所述第一磁制冷装置1处于磁化过程时，所述第三回路30工作，所述第二磁制冷装置2处于磁化过程时，所述第四回路40工作，从而在第三回路30或第四回路40工作时，所述冷凝管4同时进行工作以将热量释放至外界。

具体的，在所述第一磁制冷装置1处于去磁过程时，所述第二磁制冷装置2处于磁化过程，所述第一回路10和第四回路40工作，所述第二回路20和第三回路30断开；当所述第一磁制冷装置1处于磁化过程时，所述第二磁制冷装置2处于去磁过程，所述第二回路20和第三回路30工作，所述第一回路10和第四回路40断开，从而整个制冷系统在进行制冷的同时，将产生的热量同时释放。

通过第一磁制冷装置1和第二磁制冷装置2的交替去磁和磁化过程，使得在第一回路10与第二回路20交替工作与断开，从而所述蒸发管3能够持续工作，对制冷设备持续进行制冷；同样的，第三回路30与第四回路40交替工作与断开，所述冷凝管4持续工作，将热量持续释放至外界。

在本发明具体实施方式中，所述磁制冷系统100还包括分别用以控制所述第一回路10、第二回路20、第三回路30和第四回路40工作或断开的第一电磁阀5、第二电磁阀6、第三电磁阀7和第四电磁阀8，通过电磁阀的设置使得四条回路的工作或断开得到很好的控制。

具体的，如图1所示，所述第一回路10与所述第二回路20具有重合的第一共用段11，所述第一回路10包括一端连通于所述第一共用段11的第一支段12，所述第二回路20包括一端连通于所述第一共用段11的第二支段21，所述第一支段12和第二支段21的另一端相互连通；所述第一电磁阀5设于所述第一支段12，所述第二电磁阀6设于所述第二支段21，所述第一电磁阀5和第二电磁阀6中至多只有一组处于连通状态，所述电磁阀均以一组为单位，在本发明具体实施方式中，一组中仅设有一个电磁阀，且在同一时间内，当所述第一电磁阀5打开时，第二电磁阀6关闭；当所述第二电磁阀6打开时，第一电磁阀5关闭；在制冷装置达到关机点停止制冷时，两组电磁阀均关闭。

所述第一磁制冷装置1连通于所述第一回路10内，所述第二磁制冷装置2连通于所述第二回路20内；所述第一回路10还包括将所述第一磁制冷装置1并联连接在第二支段21上的第一连通段13，所述磁制冷系统100还包括设置于第一连通段13上的第一关断阀51；所述第二回路20还包括将所述第二磁制冷装置2并联连接在第一支段12上的第二连通段22，所述磁制冷系统100还包括设置于第二连通段22上的第二关断阀61，所述第一关断阀51和第二关断阀61至多只有一组处于连通状态，所述第一关断阀51和第二关断阀61均为电磁阀，所述电磁阀均以一组为单位，在本发明具体实施方式中，一组中设有两个电磁阀，每一组中的两个电磁阀均设置为同时打开或者同时关闭；且在同一时间内，当所述第一关断阀51打开时，第二关断阀61关闭；当所述第二关断阀61打开时，第一关断阀51关闭；在制冷装置达到关机点停止制冷时，两组电磁阀均关闭。

所述第一关断阀51设置有两个且分别设置于所述第一磁制冷装置1的两端；所述第二关断阀61设置有两个且分别设置于所述第二磁制冷装置2的两端；

所述第三回路30与所述第四回路40具有重合的第二共用段31，所述第三回路30包括一端连通于所述第二共用段31的第三支段32，所述第四回路40包括一端连通于所述第二共用段31的第四支段41，所述第三支段32和第四支段41的另一端相互连通；所述第三电磁阀7设于所述第三支段32，所述第四电磁阀8设于所述第四支段41，所述第三电磁阀7和第四电磁阀8中至多只有一组处于连通状态，所述电磁阀均以一组为单位，在本发明具体实施方式中，一组中仅设有一个电磁阀，且在同一时间内，当所述第三电磁阀7打开时，第四电磁阀8关闭；当所述第四电磁阀8打开时，第三电磁阀7关闭；在制冷装置达到关机点停止制冷时，两组电磁阀均关闭。

所述第一磁制冷装置1连通于所述第三回路30内，所述第二磁制冷装置2连通于所述第四回路40内；所述第三回路30还包括将所述第一磁制冷装置1并联连接在第四支段41上的第三连通段33，所述磁制冷系统100还包括设置于第三连通段33上的第三关断阀71；所述第四回路40还包括将所述第二磁制冷装置2并联连接在第三支段32上的第四连通段42，所述磁制冷系统100还包括设置于第四连通段42上的第四关断阀81，所述第三关断阀71和第四关断阀81至多只有一组处于连通状态，所述第三关断阀71和第四关断阀81均为电磁阀，所述电磁阀均以一组为单位，在本发明具体实施方式中，一组中设有两个电磁阀，每一组中的两个电磁阀均设置为同时打开或者同时关闭；且在同一时间内，当所述第三关断阀71打开时，第四关断阀81关闭；当所述第四关断阀81打开时，第三关断阀71关闭；在制冷装置达到关机点停止制冷时，两组电磁阀均关闭。

所述第三关断阀71设置有两个且分别设置于所述第一磁制冷装置1的两端；所述第四关断阀81设置有两个且分别设置于所述第二磁制冷装置2的两端。所述第一磁制冷装置1和所述第二磁制冷装置2均包括有流进端和流出端，在本实施方式中，所述第一连通段13和所述第三连通段33分别连接于两个独立的流进端与流出端，当然，若所述第一连通段13和所述第三连通段33连接于同一流进端和流出端，同样可以达到本发明的目的；同样的，在本实施方式中，所述第二连通段22和所述第四连通段42分别连接于两个独立的流进端与流出端，当然，若所述第二连通段22和所述第四连通段42连接于同一流进端和流出端，同样可以达到本发明的目的。

如上所述，本发明的磁制冷系统100具体工作流程为：第一磁制冷装置1处于去磁过程，同时第二磁制冷装置2处于磁化过程，此时第一回路10的第一电磁阀5、两个第一关断阀51开启，第三回路30的第三电磁阀7、两个第三关断阀71关闭；第四回路40的第四电磁阀8、两个第四关断阀81开启，第二回路20的第二电磁阀6、两个第二关断阀61关闭，第一磁制冷装置1通过第一回路10使得蒸发管3对制冷设备进行制冷，第二磁制冷装置2通过第四回路40使得冷凝管4对外界释放热量；

一定时间后，第一磁制冷装置1去磁完成，开始处于磁化过程，同时第二磁制冷装置2即处于去磁过程，此时第二回路20的第二电磁阀6、两个第二关断阀61开启，第四回路40的第四电磁阀8、两个第四关断阀81关闭；第三回路30的第三电磁阀7、两个第三关断阀71开启，第一回路10的第一电磁阀5、两个第一关断阀51关闭；第二磁制冷装置2通过第二回路20使得蒸发管3对制冷设备进行制冷，第一磁制冷装置1通过第三回路30使得冷凝管4对外界释放热量，从而达到持续制冷的效果。

另外，目前磁制冷大都采用普通热交换器进行热量传递，普通热交换器的换热效率相对较低。热管是一种高密度、低能耗的冷热能量输运系统，在本发明具体实施方式中，所述第一回路10、第二回路20、第三回路30和第四回路40均采用热管进行热传递。

具体的，所述热管内部填充有相变工质，所述相变工质吸热时由液相转变为气液两相流，所述相变工质在放热时由气液两相流转变为液相工质。

所述蒸发管3包括使得相变工质流进的第一进口301和使得相变工质流出的第一出口302，所述冷凝管4包括使得相变工质流进的第二进口401和使得相变工质流出的第二出口402，所述磁制冷系统100还包括用以存储所述液相工质的储液罐，所述储液罐包括设置于第一共用段11上的的第一储液罐50和设置于第二共用段31上的第二储液罐60，所述第一储液罐50与所述第一进口301连通，所述第二储液罐60与所述第二出口402连通，所述磁制冷系统100还包括用以抽取所述储液罐中液体工质的循环泵70。

如上所述，在所述磁制冷系统100的制冷过程中，热管中相变工质在制冷系统中的流动过程具体为：第一磁制冷装置1处于去磁过程，同时第二磁制冷装置2处于磁化过程，此时所述循环泵70从第一储液罐50中抽取液相工质，提升压力后的液相工质进入第一共用段11中并从第一进口301流入所述蒸发管3，在蒸发管3中的液相工质吸收热量，发生液-气相变过程，转化为气液两相流后从第一出口302流出，经过第一连通段13后流入第一磁制冷装置1，由于第一磁制冷装置1进行制冷工作，从而气液两相流在第一磁制冷装置1中放热后冷凝成液相工质流出，再经过第一连通段13和第一支段12后流回所述第一储液罐50中，继而第一储液罐50中的液相工质再次被循环泵70抽出进行热量传递；

一定时间后，第一磁制冷装置1去磁完成，开始处于磁化过程，同时第二磁制冷装置2即处于去磁过程，此时所述循环泵70从第一储液罐50中抽取液相工质，提升压力后的液相工质进入第一共用段11中并从第一进口301流入所述蒸发管3，在蒸发管3中的液相工质吸收热量，发生液-气相变过程，转化为气液两相流后从第一出口302流出，经过第二支段21后流入第二磁制冷装置2，由于第二磁制冷装置2进行制冷工作，从而气液两相流在第二磁制冷装置2中放热后冷凝成液相工质流出，再经过第二连通段22和第一共用段11后流回所述第一储液罐50中，继而第一储液罐50中的液相工质再次被循环泵70抽出进行热量传递，从而实现蒸发管3的持续制冷。

相应的，在所述磁制冷系统100制冷时同时放热，在放热过程中，热管中相变工质在制冷系统中的流动过程具体为：第一磁制冷装置1处于去磁过程，同时第二磁制冷装置2处于磁化过程，此时所述循环泵70从第二储液罐60中抽取液相工质，提升压力后的液相工质进入第二共用段31中并流入第二磁制冷装置2，由于第二磁制冷装置2进行放热工作，从而液相工质吸收第二磁制冷装置2放出的热量，发生液-气相变过程，转化为气液两相流后流出，再经过第四支段41和第二共用段31从第二进口401流入冷凝管4中，在冷凝管4中冷凝成液相工质后从第二出口402流出，经由第二共用段31流回第二储液罐60中，继而第二储液罐60中的液相工质再次被循环泵70抽出进行热量传递；

一定时间后，第一磁制冷装置1去磁完成，开始处于磁化过程，同时第二磁制冷装置2即处于去磁过程，此时所述循环泵70从第二储液罐60中抽取液相工质，提升压力后的液相工质进入第二共用段31中，再经过第三支段32和第三连通段33后流入第一磁制冷装置1，由于第一磁制冷装置1进行放热工作，从而液相工质吸收第一磁制冷装置1放出的热量，发生液-气相变过程，转化为气液两相流后流出，再经过第三连通段33和第二共用段31从第二进口401流入冷凝管4中，在冷凝管4中冷凝成液相工质后从第二出口402流出，经由第二共用段31流回第二储液罐60中，继而第二储液罐60中的液相工质再次被循环泵70抽出进行热量传递，从而使得冷凝管4持续放热；

采用热管进行热传递的优势有：热管中的工质依靠相变换热输运能量，需要的制冷剂量比较少，结构可以非常紧凑，单位体积换热面积非常大；导热性好，相变换热温度变化很小，传热系数较高。无论从高效性还是从节能性角度考虑，都优于普通换热器，而且运行稳定可靠，不易损坏，使用寿命长，维护成本相对较低。

因此，综上所述，本发明提出了一种磁制冷系统100，将磁制冷与热管组合，该系统由两个磁制冷装置、热管及多个电磁阀组成，去磁过程中，所述磁制冷装置制冷，磁化过程中，所述磁制冷装置制热，两个磁制冷装置交替进行去磁与磁化过程，通过控制电磁阀的开启与关闭，使蒸发管3持续制冷，从而实现给制冷设备的制冷；热量持续传递给冷凝管4，从而将热量释放到环境中。该系统可以实现连续性制冷，避免了单套磁制冷系统100磁化、去磁过程无法实现连续制冷的局限性；采用磁制冷装置代替传统压缩机系统，节能省电、噪音少；采用热管进行热传递，传热效率高。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。