[发明专利]基于旋转式磁制冷机的立式风冷多温区冰箱及其控制方法

说明书

基于旋转式磁制冷机的立式风冷多温区冰箱及其控制方法，多温区冰箱包含冷藏室和冷冻室，冷藏室和冷冻室内置感温包，工作在正常制冷模式时，位于机仓的旋转式磁制冷机能够交替地通过热交换流体和三通阀向冷藏室、冷冻室供冷，同时通过高温换热器向环境散热，控制器通过间室温度与用户设定温度的差值动态调节电机转速控制器和驱动泵转速控制器，实现自动高效控温。当用户选择速冷模式时，电机转速设定为最大转速，保证冷藏室、冷冻室尽快达到设定温度。当风冷冰箱运行过程中结霜恶化制冷性能时，控制器可自动判定进入化霜模式，利用回风化霜对冷藏室化霜，利用逆循环方式对冷冻室化霜。

技术领域

本发明涉及制冷技术，具体涉及一种基于旋转式磁制冷机的立式风冷多温区冰箱及其控制方法，能够应用磁制冷技术实现冰箱多温区控制以及自动高效化霜。

背景技术

蒸气压缩循环是目前全球采用最为广泛的制冷技术，大量应用于空调、冰箱以及冰柜机组等。自20世纪初以来，蒸气压缩循环中的压缩机、换热器等核心部件已历经数代发展，目前最优秀的蒸气压缩制冷系统，其制冷效率已经能接近40％-45％逆卡诺循环的理论效率。但是蒸气压缩制冷系统大量使用对环境及气候变化不利的氟氯烃、氟代烃等制冷剂，这些制冷剂的温室气体效应大多为CO₂的1000倍以上，在国际组织的约束下正在被逐渐替代。

室温磁制冷技术是利用加磁和退磁使磁工质内部的磁畴进行有序和无序转化，涉及到磁工质内部的相变，对应的熵变及潜热即可用于制冷或热泵，是一种替代蒸气压缩制冷的新型绿色技术。在交变磁场作用下产生熵变、潜热的磁工质包括但不限于稀土金属单质(例如钆)，稀土元素与轻金属的二元合金(例如铒钴合金、钆铝合金、铽钛合金)，稀土元素与轻金属的三元合金(例如钆铽铝合金)，稀土元素与过渡元素的二元或三元化合物(例如钆硅锗)，无稀土元素的锰砷基二元、三元或四元化合物(例如锰砷、锰铁磷砷)，哈斯勒合金体系(例如镍锰镓)，镧铁硅体系及其氢化物等。相关研究指出，磁制冷能够实现30％-60％的逆卡诺循环效率，因此具有较好的应用前景。目前，主流的磁制冷机中的磁工质床均采用专利US 4332135 A中公开的回热式磁工质床(Active Magnetocaloric Regenerator)技术方案。为了提升磁制冷机运行频率及紧凑性，新型磁制冷机普遍采用专利US 6668560B2、US 6526759 B2、US 2010/0146989 A1、Int.J.Refrigeration 2015(58):14-21中公开的旋转式磁制冷机设计方案，即回热式磁工质床在圆周方向上分布，磁体或磁工质床的相对旋转可产生周期性变化的磁场激发磁工质的磁热效应，热交换流体通过磁工质床两侧的流量分配阀将回热式磁工质床内产生的热量传递至高温侧换热器，将回热式磁工质床产生的冷量传递至低温侧(制冷)换热器。

此前，CN 103062973 A、CN 203274395 U公开了便携式磁制冷冰箱的技术方案，但基于的是US 5934078中公开的往复式磁制冷机技术。CN 105823298 A虽然公开了应用模块化磁制冷机的酒柜技术方案，但其侧重点在单冷藏温区酒柜和磁制冷机的结构特征。

目前尚没有应用于多温区冰箱的旋转式磁制冷机系统及其高效控温与智能化霜方案。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种基于旋转式磁制冷机的立式风冷多温区冰箱及其控制方法，能够实现多温区自动控温及智能化霜，并能满足用户速冷需求。