磁制冷機(jī)及其載冷劑流量控制方法和控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁制冷技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及磁制冷機(jī)及其載冷劑流量控制方法和控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]磁制冷機(jī)是采用磁熱效應(yīng)進(jìn)行制冷的制冷設(shè)備。磁熱效應(yīng)是磁性材料在磁化和退磁過程中由于內(nèi)部磁熵變化而引起材料吸放熱的一種性質(zhì)，是材料的固有特性，磁制冷就是通過材料的磁熱效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)制冷目的的。磁制冷機(jī)包括有磁場系統(tǒng)、設(shè)置在磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床、填充在磁制冷床中的磁工質(zhì)、冷端換熱器、熱端換熱器、在磁制冷機(jī)中流動的載冷劑及為載冷劑提供動力的驅(qū)動裝置。磁制冷床具有與冷端換熱器連接的冷端和與熱端換熱器連接的熱端。磁工質(zhì)在磁場變化時(shí)發(fā)生熱量或冷量的變化，驅(qū)動裝置驅(qū)動載冷劑流過磁工質(zhì)，帶走這些熱量或冷量。冷端流出的載冷劑進(jìn)入到冷端換熱器中，實(shí)現(xiàn)對冷端換熱器周圍的降溫。熱端流出的載冷劑進(jìn)入到熱端換熱器，釋放熱量，從而可以利用冷端換熱器實(shí)現(xiàn)制冷的目的。
[0003]現(xiàn)有磁制冷機(jī)中的載冷劑是通過驅(qū)動裝置提供動力在整個(gè)設(shè)備中循環(huán)，載冷劑的流量對換熱效率和換熱能力起著決定性的作用。如果流量太小，磁工質(zhì)放熱或吸熱周期過大，導(dǎo)致系統(tǒng)制冷量降低，影響制冷能力。若流量過大，未及時(shí)放完熱量的載冷劑再回到冷端換熱器中，則會提高冷端溫度，使得制冷效率大大降低。
[0004]目前，主要是通過手動改變載冷劑的流量來觀察冷端流出的載冷劑的溫度，從而確定最佳的流量。但這樣做，不僅耗時(shí)耗力，且調(diào)節(jié)精確度和調(diào)節(jié)效率均較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種磁制冷機(jī)及其載冷劑流量控制方法和控制裝置，以實(shí)現(xiàn)對磁制冷機(jī)中載冷劑流量的自動、快速、準(zhǔn)確控制。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的載冷劑流量控制方法采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種磁制冷機(jī)的載冷劑流量控制方法，所述磁制冷機(jī)包括有磁場系統(tǒng)、設(shè)置在所述磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床、填充在所述磁制冷床中的磁工質(zhì)、冷端換熱器、熱端換熱器、在磁制冷機(jī)中流動的載冷劑及為載冷劑提供動力的驅(qū)動裝置，所述冷端換熱器和所述熱端換熱器分別與所述磁工質(zhì)的冷端和熱端連接，所述方法包括下述步驟:
對磁制冷機(jī)冷端載冷劑的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，獲得溫度采樣值；
根據(jù)所述溫度采樣值計(jì)算溫度的變化；
將所述溫度的變化乘以比例系數(shù)，作為載冷劑速度的變化；
將所述速度的變化與速度修正值相加，獲得實(shí)際速度；
控制所述載冷劑驅(qū)動裝置以所述實(shí)際速度旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動載冷劑流動，實(shí)現(xiàn)對載冷劑流量的控制； 其中，所述比例系數(shù)和所述速度修訂值為常數(shù)。
[0007]如上所述的控制方法，所述溫度的變化可以為所述溫度采樣值與室溫之間的溫差?；蛘撸鰷囟鹊淖兓癁椴蓸訒r(shí)間內(nèi)的溫差變化率，所述速度的變化為所述采樣時(shí)間內(nèi)的速度變化率。
[0008]如上所述的控制方法，在檢測冷端載冷劑溫度時(shí)，優(yōu)選在所述冷端換熱器上設(shè)置溫度傳感器，將所述溫度傳感器檢測的溫度作為所述冷端載冷劑的溫度。
[0009]優(yōu)選的，所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器。
[0010]更優(yōu)選的，所述紅外溫度傳感器為多個(gè)，分散設(shè)置在所述冷端換熱器上；而且，所述冷端載冷劑的溫度為多個(gè)所述紅外溫度傳感器所檢測的溫度值的加權(quán)平均值。
[0011]為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的流量控制裝置采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn): 一種磁制冷機(jī)的載冷劑流量控制裝置，所述磁制冷機(jī)包括有磁場系統(tǒng)、設(shè)置在所述磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床、填充在所述磁制冷床中的磁工質(zhì)、冷端換熱器、熱端換熱器、在磁制冷機(jī)中流動的載冷劑及為載冷劑提供動力的驅(qū)動裝置，所述冷端換熱器和所述熱端換熱器分別與所述磁工質(zhì)的冷端和熱端連接，所述裝置還包括:
溫度采集單元，用于對磁制冷機(jī)冷端載冷劑的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，獲得溫度采樣值；溫度變化計(jì)算單元，與所述溫度采集單元相連接，用于根據(jù)所述溫度采樣值計(jì)算溫度的變化；
載冷劑實(shí)際速度計(jì)算單元，與所述溫度變化計(jì)算單元相連接，用于將所述溫度的變化乘以比例系數(shù)，作為載冷劑速度的變化，并將所述速度的變化與速度修正值相加，獲得實(shí)際速度；
速度控制單元，與所述載冷劑實(shí)際速度計(jì)算單元及所述載冷劑驅(qū)動裝置相連接，用于控制所述載冷劑驅(qū)動裝置以所述實(shí)際速度旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動載冷劑流動。
[0012]如上所述的控制裝置，所述溫度的變化為所述溫度采樣值與室溫之間的溫差；或者，所述溫度的變化為采樣時(shí)間內(nèi)的溫差變化率，此時(shí)，所述速度的變化為所述采用時(shí)間內(nèi)的速度變化率。
[0013]優(yōu)選的，所述溫度采集單元為設(shè)置在所述冷端換熱器上的溫度傳感器；所述溫度傳感器包括有多個(gè)分散設(shè)置在所述冷端換熱器上的紅外溫度傳感器。
[0014]為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的磁制冷設(shè)備采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種磁制冷機(jī)，包括有磁場系統(tǒng)、設(shè)置在所述磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床、填充在所述磁制冷床中的磁工質(zhì)、冷端換熱器、熱端換熱器、在磁制冷機(jī)中流動的載冷劑及為載冷劑提供動力的驅(qū)動裝置，所述冷端換熱器和所述熱端換熱器分別與所述磁工質(zhì)的冷端和熱端連接，其特征在于，所述磁制冷機(jī)還包括有上述權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的控制裝置。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明通過采集磁制冷機(jī)冷端載冷劑的溫度、根據(jù)溫度的變化計(jì)算出載冷劑的實(shí)際速度，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際速度對驅(qū)動裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，實(shí)現(xiàn)對載冷劑流量的控制，能夠獲得磁制冷機(jī)運(yùn)行過程中的最佳載冷劑流量，保證磁制冷機(jī)的制冷量和制冷效率。而且，整個(gè)過程可以自動完成，無需人工參與，自動化程度高，提高了流量控制效率。
[0016]結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】后，本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清
λ.Μ
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【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明磁制冷機(jī)一個(gè)實(shí)施例的原理框圖；
圖2是圖1實(shí)施例中載冷劑流量控制裝置一個(gè)實(shí)施例的原理框圖；
圖3是本發(fā)明載冷劑流量控制方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019]請參見圖1，該圖所示為本發(fā)明磁制冷機(jī)一個(gè)實(shí)施例的原理框圖。
[0020]如圖1所示，該實(shí)施例的磁制冷機(jī)包括有磁場系統(tǒng)和設(shè)置在磁場系統(tǒng)內(nèi)部的磁制冷床。具體來說，磁場系統(tǒng)包括有第一磁場系統(tǒng)11和第二磁場系統(tǒng)13,在第一磁場系統(tǒng)11內(nèi)設(shè)置有第一磁制冷床12,在第二磁場系統(tǒng)13內(nèi)設(shè)置有第二磁制冷床14。在第一磁制冷床12和第二磁制冷床14內(nèi)均填充有磁工質(zhì)(圖中未示出)。此外，磁制冷機(jī)還包括有冷端換熱器15、驅(qū)動裝置16和熱端換熱器17。具體的，冷端換熱器15與磁工質(zhì)的冷端相連接，熱端換熱器17與磁工質(zhì)的熱端相連接。驅(qū)動裝置16與在磁制冷機(jī)中流動的載冷劑連通，用于為載冷劑提供流動的動力。
[0021]為對磁制冷機(jī)中的載冷劑進(jìn)行流量控制，該實(shí)施例的磁制冷機(jī)還設(shè)置有控制裝置18。具體而言，控制裝置18通過檢測冷端載冷劑的溫度(具體來說，是圖1中虛線框所示位置的溫度)，獲得驅(qū)動裝置17的控制參數(shù)，具體來說是指驅(qū)動裝置17中泵的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而通過控制驅(qū)動裝置17實(shí)現(xiàn)對載冷劑流量的控制。控制裝置18的具體結(jié)構(gòu)可以參考圖2所示。
[0022]該實(shí)施例的磁制冷機(jī)的工作過程簡述如下:
當(dāng)磁制冷機(jī)的第二磁場系統(tǒng)13發(fā)生變化，使得其內(nèi)的磁工質(zhì)處于退磁狀態(tài)，磁工質(zhì)吸熱。同時(shí)，第一磁場系統(tǒng)11發(fā)生反向變化，使得其內(nèi)的磁工質(zhì)處于磁化狀態(tài)，磁工質(zhì)放熱。此時(shí)，驅(qū)動裝置17驅(qū)動載冷劑從右往左逆時(shí)針流動，使得載冷劑從熱端換熱器16進(jìn)入到第二磁制冷床14。在第二磁制冷床14中,磁工質(zhì)吸熱,載冷劑被冷卻,然后從冷端進(jìn)入到冷端換熱器15中，對冷端換熱器15周圍進(jìn)行降溫制冷。載冷劑繼續(xù)流動，從冷端換熱器15進(jìn)入到第一磁制冷床12。此時(shí)，第一磁制冷床12中的磁工質(zhì)處于放熱狀態(tài)，載冷劑吸熱。此后，載冷劑在驅(qū)動裝置17的作用下繼續(xù)流動，進(jìn)入到熱端換熱器16中散熱。
[0023]此后，在第一磁場系統(tǒng)11和第二磁場系統(tǒng)13發(fā)生反向變化時(shí)，載冷劑在驅(qū)動裝置17的驅(qū)動下順時(shí)針轉(zhuǎn)動，繼續(xù)對冷端換熱器15周圍進(jìn)行降溫。經(jīng)過多次循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)冷端換熱器15周圍溫度的逐漸降溫制冷。
[0024]其中，控制裝置18的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)可參見圖2的原理框圖所示。
[0025]如圖2所示，控制裝置12包括有依次連接的溫度采集單元181、溫度變化計(jì)算單元182、載冷劑實(shí)際速度計(jì)算單元183及速度控制單元184。各單元的功能簡述如下:
溫度采集單元181，用于對磁制冷機(jī)冷端載冷劑的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，獲得溫度采樣值。具體來說，溫度采集單元181可以選用能夠檢測到圖1中虛線框所示位置處的載冷劑溫度的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的，溫度采集單元181為設(shè)置在冷端換熱器15上的溫度傳感器，通過檢測冷端換熱器溫度，來近似其內(nèi)流動的載冷劑溫度。而且，溫度傳感器優(yōu)選為紅外溫度傳感器。如此設(shè)置，可以避免采用在管壁內(nèi)部設(shè)置與載冷劑直接接觸的接觸式傳感器所引起的溫度采集速度慢、增大管壁內(nèi)載冷劑流動阻力的問題。并且，優(yōu)選在冷端溫度傳感器上分散布設(shè)多個(gè)紅外溫度傳感器，以提高溫度檢測準(zhǔn)確性。
[0026]溫度變化計(jì)算單元182，與溫度采集單元