【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁制冷，尤其涉及一种磁制冷装置。
技术介绍
1、磁制冷技术，作为一种新兴的固态制冷方法，因其高效、环保、低噪音和低振动等特点，被认为是一种具有广阔应用前景的制冷技术。这种技术利用磁性材料在外加磁场变化时伴随的磁热效应(mce)，通过磁化和退磁过程实现热量的吸收和释放，从而达到制冷目的。与传统的蒸汽压缩式制冷技术相比，磁制冷技术在理论上能够更接近卡诺循环的效率极限，且无需使用对环境有害的制冷剂，展现出其在可持续发展中的重要作用。
2、尽管磁制冷技术具有显著的潜力和优势，但其在许多商业化应用仍面临多个关键技术难题，具体地说：
3、现有的磁制冷装置往往体积庞大、重量较重，限制了其在便携式和小型化设备中的应用。磁制冷系统中的热交换器主要为颗粒填充和板材结构两种，这两种结构通常存在较大的压降和热损失，导致制冷效率不高。特别是磁制冷过程中，为了让冷却流体及时将蓄冷床的热量和冷量带走，会设置比较复杂的流体管路和换热器，导致流体温度和制冷温度都比较难控制；同时，磁制冷材料在磁化和退磁过程中的磁滞后现象会导致额外的能量损失，影响制冷效率。
技术实现思路
1、基于磁制冷系统存在的上述技术问题，本专利技术提供一种新型高效的磁制冷装置，提高了磁制冷系统的热交换效率和制冷效率，降低了压降、热损失和制造成本，简化了系统结构，能够适应于各种应用场景。
2、解决上述技术问题采用的一些实施方案包括：
3、一种磁制冷装置，包括制冷模组以及磁场发生器，所述磁
4、作为本专利技术的优选方案之一，所述蓄冷区的多孔磁换热单元采用三维多孔螺旋gyroid结构型式，多孔磁换热单元还包括贯穿多孔磁填充层的螺旋流道，所述冷却介质在螺旋流道中与多孔磁填充层内的磁制冷介质直接接触换热。
5、作为本专利技术的优选方案之一，所述制冷模组包括多级环形换热装置，所述多级环形换热装置由多个环形换热装置构成，其中一个环形换热装置的蓄冷区接触吸热面，另一个环形换热装置的蓄热区接触散热面；相邻两级环形换热装置的蓄热区与蓄冷区相对设置；所述制冷模组的吸热面处的热量被多级环形换热装置吸收并逐级传递至制冷模组的散热面。
6、作为本专利技术的优选方案之一，所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换热装置之间通过冷却管道串联，冷却介质在多级环形换热装置中依次流动，并将热量逐级传递至制冷模组的散热面。
7、作为本专利技术的优选方案之一，所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换热装置的蓄热区与蓄冷区之间设有导热硅胶，该相邻的两个环形换热装置通过导热硅胶进行换热。
8、作为本专利技术的优选方案之一，所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换热装置的蓄热区与蓄冷区交叉设置。
9、作为本专利技术的优选方案之一，所述制冷模组包括至少两组并排设置的多级环形换热装置。
10、作为本专利技术的优选方案之一，所述磁场发生器包括电磁铁和p id控制器，所述pid控制器通过改变电流来控制磁场的强度和变化速率，以使蓄冷区内的磁制冷介质持续处于吸热状态。
11、作为本专利技术的优选方案之一，所述制冷模组还包括微型驱动器，微型驱动器与环形换热通道相连，用于驱动冷却介质的循环流动。
12、作为本专利技术的优选方案之一，所述吸热面处设有温度传感器，所述吸热面和或散热面设有风机；所述pid控制器还根据所述温度传感器监测到的温度参数控制所述微型驱动器和风机的工作；所述pid控制器内集成有智能学习模块、远程故障诊断模块、多用户管理模块和能量分析模块。
13、相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：
14、本专利技术所述磁制冷装置仅在蓄冷区内设置多孔磁介质换热结构，蓄热区采用多孔微通道换热结构，冷却流体在环形换热通道中循环流动，即可与多孔磁填充层内的磁制冷介质充分换热，并在多孔微通道换热结构中将热量散发至外界，结构简单，提高了磁制冷系统的热交换效率和制冷效率。
15、本专利技术所述磁制冷装置中，多孔磁换热单元采用的是三维多孔螺旋gyroid结构型式，多孔磁填充层内填加磁制冷介质，流道呈现多孔螺旋gyroid结构，具有连续曲面、高度对称性和大比表面积，能够在有限的空间内创造出最大的比表面积，从而提高热交换效率。
16、本专利技术所述磁制冷装置采用pid控制器来动态控制磁场发生器和微型驱动器的启动和功率幅度等，可使蓄冷区内的磁制冷介质持续处于吸热状态，不会因加加磁导致反向加热现象对制冷效果的影响。
17、本专利技术所述磁制冷装置采用多级环形换热装置逐级散热，可以依靠时间差和热量差，就可以让最上层与吸热面接触的蓄冷区内的磁制冷介质从加磁放热状态快速回到吸热状态，保持其持续吸热的能力，避免对待制冷区域降温造成不稳定的影响。
18、本专利技术的磁制冷装置在保持小型化的同时，也实现了高效制冷，为磁制冷技术的实际应用提供了新的可能性。
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1.一种磁制冷装置，其特征在于：包括制冷模组以及磁场发生器，所述磁场发生器的两极分别位于所述制冷模组的两侧；
2.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其特征在于：所述蓄冷区的多孔磁换热单元采用三维多孔螺旋Gyroid结构型式，多孔磁换热单元还包括贯穿多孔磁填充层的螺旋流道，所述冷却介质在螺旋流道中与多孔磁填充层内的磁制冷介质直接接触换热。
3.根据权利要求2所述的磁制冷装置，其特征在于：所述制冷模组包括多级环形换热装置，所述多级环形换热装置由多个环形换热装置构成，其中一个环形换热装置的蓄冷区接触吸热面，另一个环形换热装置的蓄热区接触散热面；相邻两级环形换热装置的蓄热区与蓄冷区相对设置；所述制冷模组的吸热面处的热量被多级环形换热装置吸收并逐级传递至制冷模组的散热面。
4.根据权利要求3所述的磁制冷装置，其特征在于：所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换热装置之间通过冷却管道串联，冷却介质在多级环形换热装置中依次流动，并将热量逐级传递至制冷模组的散热面。
5.根据权利要求3所述的磁制冷装置，其特征在于：所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换
6.根据权利要求3所述的磁制冷装置，其特征在于：所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换热装置的蓄热区与蓄冷区交叉设置。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的磁制冷装置，其特征在于：所述制冷模组包括至少两组并排设置的多级环形换热装置。
8.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其特征在于：所述磁场发生器包括电磁铁和PID控制器，所述PID控制器通过改变电流来控制磁场的强度和变化速率，以使蓄冷区内的磁制冷介质持续处于吸热状态。
9.根据权利要求8所述的磁制冷装置，其特征在于：所述制冷模组还包括微型驱动器，微型驱动器与环形换热通道相连，用于驱动冷却介质的循环流动。
10.根据权利要求9所述的磁制冷装置，其特征在于：所述吸热面处设有温度传感器，所述吸热面和或散热面设有风机；所述PID控制器还根据所述温度传感器监测到的温度参数控制所述微型驱动器和风机的工作；所述PID控制器内集成有智能学习模块、远程故障诊断模块、多用户管理模块和能量分析模块。
...【技术特征摘要】
1.一种磁制冷装置，其特征在于：包括制冷模组以及磁场发生器，所述磁场发生器的两极分别位于所述制冷模组的两侧；
2.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其特征在于：所述蓄冷区的多孔磁换热单元采用三维多孔螺旋gyroid结构型式，多孔磁换热单元还包括贯穿多孔磁填充层的螺旋流道，所述冷却介质在螺旋流道中与多孔磁填充层内的磁制冷介质直接接触换热。
3.根据权利要求2所述的磁制冷装置，其特征在于：所述制冷模组包括多级环形换热装置，所述多级环形换热装置由多个环形换热装置构成，其中一个环形换热装置的蓄冷区接触吸热面，另一个环形换热装置的蓄热区接触散热面；相邻两级环形换热装置的蓄热区与蓄冷区相对设置；所述制冷模组的吸热面处的热量被多级环形换热装置吸收并逐级传递至制冷模组的散热面。
4.根据权利要求3所述的磁制冷装置，其特征在于：所述多级环形换热装置中，相邻两级环形换热装置之间通过冷却管道串联，冷却介质在多级环形换热装置中依次流动，并将热量逐级传递至制冷模组的散热面。
5.根据权利要求3所述的磁制冷装置，其特征在于：所述多级环形换热装置中，相邻两级环...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕春旺，王伟超，陆毅，贾贞健，周伟星，张豪剑，吴江飞，孙亚文，郑超强，孙晓伟，
申请(专利权)人：哈工大郑州研究院，
类型：发明
国别省市：
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