紧凑型室温磁制冷机及其制冷方法与流程

本发明属于室温磁制冷，具体涉及一种紧凑型室温磁制冷机及其制冷方法。

背景技术：

1、室温磁制冷是一种固态制冷技术，是一种新型制冷技术。随着新材料新技术的发展，最近十几年，室温磁制冷技术开发受到普遍重视，并且取得长足进展。室温磁制冷技术符合当今可持续发展的时代要求，被认为是一种有希望取代传统制冷技术的绿色制冷技术。

2、室温磁制冷技术是利用磁制冷材料的磁热效应实现制冷的技术。根据磁热效应原理，磁制冷材料在变化的磁场作用下，会产生升温或降温的现象。目前室温磁制冷机通常采用主动式再生回热(amr)技术实现制冷，该技术要求换热流体分别在填充磁制冷材料的回热器磁化和退磁时进行正向和反向流经其中，以在回热器内部磁制冷工质中形成一定的温度梯度，这样在回热器两端形成高温端和低温端，两端形成较大的温差，同时使换热流体在两端也形成较大温差，可以实现制冷。

3、室温磁制冷机通常由磁场系统、回热器、热交换器、换热流体及驱动器等组成，其中回热器是室温磁制冷机的关键部件之一。通过磁场对回热器周期性磁化与退磁并配合换热流体往复流动，在回热器内部形成温度梯度，在回热器两端形成高温端和低温端，实现制冷。目前，室温磁制冷机通常采用amr技术提高回热器两端温跨，要求换热流体随着回热器磁化和退磁往复流经回热器，在回热器两端形成温度梯度。因此通常要求泵作为流体驱动器，以及流体分配器作为流体切换器。通常在室温磁制冷机中，磁场驱动器、流体驱动器和流体分配器是基本配置，在一些大型的室温磁制冷机中流体分配器设计制作都很复杂，造成密封困难、机械损耗加大等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种紧凑型室温磁制冷机及其制冷方法，采用单一驱动源实现工字型磁体的驱动和换热流体的驱动及换向，实现室温磁制冷机所要求的amr循环。

2、为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

3、紧凑型室温磁制冷机，包括：冷端换热器、左侧回热器、工字型磁体、左侧热端换热器、左侧波纹储液罐、左侧缓冲加压器、延长杆、右侧缓冲加压器、右侧波纹储液罐、右侧热端换热器、右侧回热器；冷端换热器的左侧端口、左侧热端换热器的上端口通过管路分别连接在左侧回热器两端，左侧热端换热器的下端口通过管路连接右侧波纹储液罐；冷端换热器的右侧端口、右侧热端换热器的上端口通过管路分别连接在右侧回热器两端，右侧热端换热器的的下端口通过管路连接左侧波纹储液罐；工字型磁体位于左侧回热器、右侧回热器之间，工字型磁体在两侧分别设置有左侧磁体开口、右侧磁体开口，工字型磁体安装在驱动部件上，工字型磁体的下部连接有延长杆；左侧波纹储液罐、右侧波纹储液罐位于延长杆下部左右两侧，左侧缓冲加压器两端分别连接在延长杆、左侧波纹储液罐之间，右侧缓冲加压器两端分别连接在延长杆、右侧波纹储液罐之间。

4、进一步，左侧回热器、右侧回热器的内腔分别填充有磁制冷工质，左侧磁体开口对正左侧回热器，右侧磁体开口对正右侧回热器，冷端换热器放置在冷室内。

5、进一步，驱动部件包括：滑轨、滑块、电机、摇臂，工字型磁体固定在滑块上，滑块安装在滑轨的滑槽内，电机固定在滑轨侧部，电机的转轴端部设置有铰接盘，铰接盘的侧边与摇臂一端铰接，摇臂另一端与滑块铰接。

6、进一步，驱动部件包括：左侧缓冲加压器、右侧缓冲加压器包括：弹簧、推板，两个弹簧的内侧端部分别连接在延长杆两侧，两个弹簧的外侧端部分别连接有推板。

7、进一步，工字型磁体包括：连接件、软磁材料框架，连接件、多个永磁体，多个永磁体固定在软磁材料框架上下两侧，连接件连接在上下两侧的永磁体之间，连接件两侧形成左侧磁体开口、右侧磁体开口。

8、进一步，左侧磁体开口上下两侧的永磁体的磁场方向相同，右侧磁体开口上下两侧的永磁体的磁场方向相同。

9、紧凑型室温磁制冷机的制冷方法，包括：

10、工字型磁体向左侧移动，带动延长杆向左侧移动，延长杆挤压左侧缓冲加压器，左侧缓冲加压器挤压左侧波纹储液罐收缩；左侧回热器进入左侧磁体开口，左侧回热器磁化并加热换热流体，右侧回热器离开右侧磁体开口，右侧回热器退磁并降温换热流体；

11、左侧缓冲加压器压缩左侧波纹储液罐，左侧波纹储液罐中换热流体被挤出，流经右侧热端换热器进入右侧回热器降温，降温后换热流体进入冷端换热器换热，换热后进入左侧回热器进行加热，加热后换热流体进入左侧热端换热器换热，换热后的换热流体进入右侧波纹储液罐；

12、工字型磁体向右侧移动，带动延长杆向右侧移动，延长杆挤压右侧缓冲加压器，右侧缓冲加压器挤压右侧波纹储液罐收缩；右侧回热器进入右侧磁体开口，右侧回热器磁化并加热换热流体，左侧回热器离开左侧磁体开口，左侧回热器退磁并降温换热流体；

13、右侧缓冲加压器压缩右侧波纹储液罐，右侧波纹储液罐中换热流体被挤出，流经左侧热端换热器进入左侧回热器降温，降温后换热流体进入冷端换热器换热，换热后进入右侧回热器进行加热，加热后换热流体进入右侧热端换热器换热，换热后的换热流体进入左侧波纹储液罐。

14、优选的，随着工字型磁体周期性往复移动，在左侧回热器、右侧回热器内部逐渐形成上低下高的温度梯度，换热流体在流经冷端换热器时将冷室的热量带走，实现制冷；下端的高温流体经过左侧热端换热器、右侧热端换热器时将热量排出。

15、优选的，电机的转轴带动铰接盘旋转，铰接盘通过摇臂带动滑块在滑轨上左右往复移动，滑块带动工字型磁体左右往复移动，使得左侧回热器左右往复进出左侧磁体开口，右侧回热器左右往复进出右侧磁体开口，实现左侧回热器、右侧回热器反复周期性充磁或者退磁。

16、本发明技术效果包括：

17、本发明采用单一驱动源实现工字型磁体的驱动和换热流体的驱动及换向，实现室温磁制冷机所要求的amr循环。

技术特征：

1.一种紧凑型室温磁制冷机，其特征在于，包括：冷端换热器、左侧回热器、工字型磁体、左侧热端换热器、左侧波纹储液罐、左侧缓冲加压器、延长杆、右侧缓冲加压器、右侧波纹储液罐、右侧热端换热器、右侧回热器；冷端换热器的左侧端口、左侧热端换热器的上端口通过管路分别连接在左侧回热器两端，左侧热端换热器的下端口通过管路连接右侧波纹储液罐；冷端换热器的右侧端口、右侧热端换热器的上端口通过管路分别连接在右侧回热器两端，右侧热端换热器的的下端口通过管路连接左侧波纹储液罐；工字型磁体位于左侧回热器、右侧回热器之间，工字型磁体在两侧分别设置有左侧磁体开口、右侧磁体开口，工字型磁体安装在驱动部件上，工字型磁体的下部连接有延长杆；左侧波纹储液罐、右侧波纹储液罐位于延长杆下部左右两侧，左侧缓冲加压器两端分别连接在延长杆、左侧波纹储液罐之间，右侧缓冲加压器两端分别连接在延长杆、右侧波纹储液罐之间。

2.如权利要求1所述的紧凑型室温磁制冷机，其特征在于，左侧回热器、右侧回热器的内腔分别填充有磁制冷工质，左侧磁体开口对正左侧回热器，右侧磁体开口对正右侧回热器，冷端换热器放置在冷室内。

3.如权利要求1所述的紧凑型室温磁制冷机，其特征在于，驱动部件包括：滑轨、滑块、电机、摇臂，工字型磁体固定在滑块上，滑块安装在滑轨的滑槽内，电机固定在滑轨侧部，电机的转轴端部设置有铰接盘，铰接盘的侧边与摇臂一端铰接，摇臂另一端与滑块铰接。

4.如权利要求1所述的紧凑型室温磁制冷机，其特征在于，驱动部件包括：左侧缓冲加压器、右侧缓冲加压器包括：弹簧、推板，两个弹簧的内侧端部分别连接在延长杆两侧，两个弹簧的外侧端部分别连接有推板。

5.如权利要求1所述的紧凑型室温磁制冷机，其特征在于，工字型磁体包括：连接件、软磁材料框架，连接件、多个永磁体，多个永磁体固定在软磁材料框架上下两侧，连接件连接在上下两侧的永磁体之间，连接件两侧形成左侧磁体开口、右侧磁体开口。

6.如权利要求5所述的紧凑型室温磁制冷机，其特征在于，左侧磁体开口上下两侧的永磁体的磁场方向相同，右侧磁体开口上下两侧的永磁体的磁场方向相同。

7.如权利要求1所述的紧凑型室温磁制冷机的制冷方法，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的紧凑型室温磁制冷机的制冷方法，其特征在于，随着工字型磁体周期性往复移动，在左侧回热器、右侧回热器内部逐渐形成上低下高的温度梯度，换热流体在流经冷端换热器时将冷室的热量带走，实现制冷；下端的高温流体经过左侧热端换热器、右侧热端换热器时将热量排出。

9.如权利要求7所述的紧凑型室温磁制冷机的制冷方法，其特征在于，电机的转轴带动铰接盘旋转，铰接盘通过摇臂带动滑块在滑轨上左右往复移动，滑块带动工字型磁体左右往复移动，使得左侧回热器左右往复进出左侧磁体开口，右侧回热器左右往复进出右侧磁体开口，实现左侧回热器、右侧回热器反复周期性充磁或者退磁。

技术总结
本发明公开了一种紧凑型室温磁制冷机，包括：冷端换热器、左侧回热器、工字型磁体、左侧热端换热器、左侧波纹储液罐、左侧缓冲加压器、延长杆、右侧缓冲加压器、右侧波纹储液罐、右侧热端换热器、右侧回热器。本发明还公开了一种紧凑型室温磁制冷机的制冷方法。本发明采用单一驱动源实现工字型磁体的驱动和换热流体的驱动及换向，实现室温磁制冷机所要求的AMR循环。

技术研发人员：金培育,黄焦宏,刘翠兰,张英德,程娟,李兆杰,戴默涵,王强,郭亚茹,高磊,王鹏宇
受保护的技术使用者：包头稀土研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12