[发明专利]一种多制冷温区的室温磁制冷系统

说明书

本发明提供一种多制冷温区的室温磁制冷系统，所述低温换热器与回热器层数量相同，为n个，n为大于1的整数；所述回热器层与磁体层交替设置，所述交替设置的第一级和最末级为回热器层；所述回热器层为中空的圆环状，与室温磁制冷系统固定安装；所述主轴贯穿全部磁体层和回热器层的中空部，并与每个磁体层固定连接，所述主轴能够旋转带动每个磁体层相应旋转，形成可控变磁场；所述流路通道将高温换热器、液压泵、低温换热器、回热器层串联闭合管路连接。所述的多制冷温区的室温磁制冷系统每级回热器层对应设置低温换热器，将制冷量梯级利用，实现“一机多温区”用途，可有效减少系统投入成本。

技术领域:

本发明涉及制冷与低温工程领域，尤其是一种室温磁制冷系统。

背景技术：

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。

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。

近年来，各国研究机构都投入了较多的人力和物力进行室温磁制冷装置的研究，搭建的装置结构呈多样化。根据运转形式的不同将磁制冷系统分为往复磁体式、往复回热器式、旋转磁体式和旋转回热器式。

目前，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以期望提高磁制冷系统的制冷性能，如更大的工作温区与制冷量。其中，多层主动磁回热器原理是采用不同居里温度点的磁热工质依次填充至回热器中，沿回热器轴向形成多种工质接力作用，达到提高系统制冷性能的目的。

虽然现有的磁制冷系统可以在单一温区获得良好的制冷性能，但只能作用于某单一用冷空间，存在无法实现不同温区的多个用冷空间同时使用的问题。

发明内容：

本发明提供一种多制冷温区的室温磁制冷系统，实现不同温区的多个用冷空间同时使用。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：一种多制冷温区的室温磁制冷系统，包括高温换热器、低温换热器、液压泵、流路通道、磁体层、回热器层、主轴，所述流路通道为闭合回路；所述液压泵设置在流路通道上，驱动流路通道内换热流体流动；所述低温换热器与回热器层数量相同，为n个，n为大于1的整数；所述回热器层与磁体层交替设置，所述交替设置的第一级和最末级为回热器层；所述回热器层为中空的圆环状，与室温磁制冷系统固定安装；所述主轴贯穿全部磁体层和回热器层的中空部，并与每个磁体层固定连接；所述主轴能够旋转带动每个磁体层相应旋转，形成可控变磁场；所述流路通道将高温换热器、液压泵、低温换热器、回热器层串联闭合管路连接。

上述流路通道包括第一流路通道和第二流路通道，所述第一流路通道从高温换热器出口端开始，依次管路连接液压泵、第一级回热器层、第一级低温换热器、第二级回热器层、第二级低温换热器，直至连接到最末级低温换热器入口端结束；所述第二流路通道从最末级低温换热器出口端开始，依次连接有最末级回热器层、第n-1级回热器层，直至通过第一级回热器层，连接到高温换热器入口端结束。