[发明专利]具有不等吹的磁制冷系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请主张在2014年12月11日提交的美国专利申请序列号14/567,835的优先权，所述美国专利申请主张在2014年9月15日提交的美国临时专利申请序列号62/050,284的权益，所述两个申请的全文通过引用的方式并入本文中。

联邦政府资助声明

本发明在政府支持下，根据美国能源部授予的DE-AR0000128进行。美国政府对本发明具有某些权利。

背景技术

磁制冷(MR)大体是指利用某些磁热材料的磁热效应的制冷系统。磁热效应部分是指由于磁热材料暴露到变化的磁场所产生的磁热材料的温度变化。现代的室温磁制冷(MR)系统可采用主动式磁回热器(AMR)循环来执行冷却。

发明内容

磁制冷系统包括一个或多个磁热材料床，每个磁热材料床具有热侧和冷侧，以及被配置成向所述一个或多个床施加在高状态和低状态中的时变磁场的磁体。所述系统可进一步包括热传递流体、热侧热交换器(HHEX)、冷侧热交换器(CHEX)和被配置成通过所述一个或多个床、所述HHEX和所述CHEX循环所述热传递流体的泵。所述系统也可以包括阀，其被配置成当施加于所述相应床的所述时变磁场在所述高状态中时，控制在持续时间Δt_H内从所述一个或多个床的所述冷侧到所述相应床的所述热侧并通过所述HHEX的平均流速为Φ_H的所述热传递流体的流动。所述阀可以另外被配置成当施加于所述相应床的所述时变磁场在所述低状态中时，控制在持续时间Δt_C内从所述一个或多个床的所述热侧到所述相应床的所述冷侧并通过所述CHEX的平均流速为Φ_C的所述热传递流体的流动。所述流速和所述持续时间的关系可以包括Δt_C＞Δt_H，Φ_C＜Φ_H，以及Δt_HΦ_H＝Δt_CΦ_C。

磁制冷设备可以包括多个磁热材料床，每个磁热材料床具有热侧和冷侧，以及被配置成向所述多个床施加在高状态和低状态中的时变磁场的磁体。所述设备可以进一步包括热传递流体、热侧热交换器(HHEX)、冷侧热交换器(CHEX)和被配置成通过所述多个床、所述HHEX和所述CHEX循环所述热传递流体的泵。所述设备也可以包括第一入口阀、第一出口阀、第二入口阀和第二出口阀，所述第一入口阀包括具有一系列孔的第一部件和具有流体连接至所述CHEX的槽的第二部件，每个孔被连接至所述多个床中的床的所述冷侧，所述第一出口阀包括具有一系列孔的第一部件和具有流体连接至所述HHEX的槽的第二部件，每个孔被连接至所述多个床中的床的所述热侧，所述第二入口阀包括具有一系列孔的第一部件和具有流体连接至所述HHEX的槽的第二部件，每个孔被连接至所述多个床中的床的所述热侧，所述第二出口阀包括具有一系列孔的第一部件和具有流体连接至所述CHEX的槽的第二部件，每个孔被连接至所述多个床中的床的冷侧。在所述第一入口阀中的所述槽和在所述第一出口阀中的所述槽可以被配置成当施加于所述相应床的所述磁场在所述高状态中时，允许在持续时间Δt_H内从所述床中的每者的所述冷侧到所述床中的每者的所述热侧的平均流速为Φ_H的热传递流体的流动。在所述第二入口阀中的所述槽和在所述第二出口阀中的所述槽可以被配置成当施加于所述相应床的所述磁场在所述低状态中时，允许在持续时间Δt_C内从所述床中的每者的所述热侧到所述床中的每者的所述冷侧的平均流速为Φ_C的热传递流体的流动。所述流速和所述持续时间的关系可以包括Δt_C＞Δt_H，Φ_C＜Φ_H，以及Δt_HΦ_H＝Δt_CΦ_C。