[发明专利]一种磁制冷系统及控制方法

说明书

一种磁制冷系统及其控制方法，磁制冷系统包括N个基础流路，每个基础流路为包括磁蓄冷器的换热回路，每个基础流路的换热循环包括热流动时间和冷流动时间，基础流路的循环周期为T，N个基础流路并联连接，N个基础流路相邻两个基础流路的相位差为T/N,每个基础流路中热流动时间t1和冷流动时间t2满足关系式t1:t2＝(N‑1):1,其中N>＝2，其为自然数。采用本发明可以稳定的实现制冷，可以实现制冷系统的稳定制冷，相同的磁制冷结构实现更大的温跨制冷。

技术领域

本发明涉及一种制冷系统及控制方法，具体而言，涉及一种磁制冷系统及控制方法。

背景技术

制冷系统广泛地应用于家庭和工业领域，制冷系统在冷凝和蒸发期间利用制冷剂与其它介质如空气产生热交换，常用的制冷剂如氯氟烃或氢氯氟烃。然而，这样的制冷剂会引起环境问题，诸如臭氧层的破坏和全球变暖。

磁冷却装置是目前替代制冷剂冷却装置的最佳选择。磁冷却装置是利用磁热效应的冷却装置。具体地，磁冷却装置利用磁性材料由于磁场变化产生的吸热或放热过程，进而完成与空气之间的热交换。

在常规磁冷却装置中，包括磁性材料的至少一个磁蓄冷器在磁体产生的磁场的内部和外部之间旋转或往复运动，导致磁蓄冷器中包括的磁性材料的温度变化。由于磁性材料的冷热交替变化，那么仅仅一个蓄冷器无法实现制冷的连续性。由此，多个蓄冷器交替工作实现制冷的连续性为目前急需解决的问题。

中国专利文献CN 109780751A，公开了一种磁制冷系统，尽管该文献声称采用其控制方案实现了系统的连续制冷，但仔细分析不难发现，该文献仅仅实现了蓄冷液/冷却液的连续流动而非冷却液吸热过程的连续性。其方案是单个基础流路中磁化+热流动和去磁+冷流动在整个控制周期类各占一半，这在磁制冷系统上是不合理的，其方案必然导致制冷不稳定、制冷效率低、制冷温跨小。

中国专利文献CN105452783A，公开了一种磁制冷装置。该文献通过永磁体旋转方式实现多个蓄冷器轮流制冷，通过阀体切换流路实现连续制冷。但分析其方案不难发现，其流路切换周期必然是其一个制冷周期的1/2处。其存在的问题同上一个中国专利文献。

磁制冷系统要想达到制冷的稳定和大的温跨，必须要有回冷/回热过程。蓄冷器吸热过程中，长时间的冷却液流动会增加制冷端的热负荷，降低制冷系统的效率。研究表明，一个制冷周期中，蓄冷器吸热时间占 30％左右为合理状态。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种磁制冷系统及其控制方法，可以稳定的连续制冷。具体地：

一种磁制冷系统的控制方法，所述磁制冷系统包括N个基础流路，每个基础流路为包括磁蓄冷器的换热回路，每个基础流路的循环周期为 T，每个循环周期T内包括热流动时间t1和冷流动时间t2，N个基础流路并联连接，还包括如下步骤：

磁制冷系统换热时：控制N个基础流路相邻两个基础流路的相位差为T/N；控制每个基础流路中热流动时间t1和冷流动时间t2满足关系式t1:t2＝(N-1):1,其中N>＝2，其为自然数。

优选地，每个基础流路还包括：与磁蓄冷器相连通的第一热交换器、与磁蓄冷器相连通的第二热交换器。

优选地，N个基础流路并联连接的方式为：各个基础流路中的磁蓄冷器并联连接后与第一热交换器、第二热交换器分别连接，各个基础流路共用所述第一热交换器和第二热交换器。

优选地，N为3，各个基础流路中的磁蓄冷器并联连接后通过四通管与第一热交换器、第二热交换器分别连接。

优选地，通过四通管的切换实现不同基础流路之间的循环切换。

优选地，N个基础流路换热时：第N个基础流路的相位减去第N-1 个基础流路的相位差为T/N；或者，第N-1个基础流路的相位减去第N 个基础流路的相位差为T/N。