CN106662373A - 具有分离的入口和出口流的磁制冷系统 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备，其可包含具有第一末端和第二末端的至少一个AMR床以及具有第一末端和第二末端的第一热交换器(HEX)。所述AMR制冷器还可包含将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第一管路，以及将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第二管路。所述第一管路可划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路。所述第二管路可划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路。所述第一管路和所述第二管路的所述子通路可在所述AMR床处交错。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年7月28日提交的第62/029697号美国临时专利申请的权益，所述美国临时专利申请以全文引用的方式并入本文。
联邦资金声明
本发明是在美国能源部颁布的DE-AR0000128下由美国政府支持而得出。美国政府在本发明中有一定的权利。
背景技术
磁制冷(MR)大体上指代利用某些磁热材料的磁热效应的制冷系统。磁热效应部分地指代由于磁热材料暴露于改变的磁场而发生的磁热材料的温度改变。现代室温磁制冷(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
本文公开的标的物涉及AMR床与其热源(冷侧热交换器(CHEX))或散热器(热侧热交换器(HHEX))之间的热传递流体的递送。一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备可包含具有第一末端和第二末端的至少一个AMR床以及具有第一末端和第二末端的第一热交换器(HEX)。所述AMR制冷器还可包含将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第一管路，以及将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第二管路。所述第一管路可划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路。所述第二管路可划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路。所述第一管路和所述第二管路的所述子通路可在所述AMR床处交错。
一种主动式磁回热(AMR)制冷器可包含具有第一末端和第二末端的至少一个AMR床、具有第一末端和第二末端的第一热交换器(HEX)，以及热传递流体。所述AMR制冷器可进一步包含将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第一管路，以及将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第二管路。所述AMR制冷器还可包含泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述第一HEX，以及所述AMR床的孔。所述第一管路可向外扩展到所述AMR床的所述第一末端处的第一区中，且所述第二管路可向外扩展到所述AMR床的所述第一末端与所述第一区之间的第二区中的第二子通路中。所述第一区可通过所述第二区中的所述第二子通路之间向外扩展的第一子通路而流体连接到所述AMR床的所述第一末端。
一种主动式磁回热(AMR)制冷器可包含具有第一末端和第二末端的至少一个AMR床、热交换器(HEX)，以及热传递流体。所述AMR制冷器可进一步包含将所述HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第一管路，以及将所述HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端的第二管路。所述AMR制冷器还可包含泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述HEX，以及所述AMR床的孔。所述第一管路可连接到在所述AMR床的所述第一末端的第一部分上延伸的第一通道，且所述第二管路可连接到在所述AMR床的所述第一末端的第二部分上延伸的第二通道。所述第一通道可通过在所述第二通道的一部分下方延伸的形成于所述第一通道的下部壁中的狭槽而流体连接到所述AMR床。所述第二通道可通过在所述第一通道的一部分下方延伸的形成于所述第二通道的下部壁中的狭槽而流体连接到所述AMR床。
一种主动式磁回热(AMR)制冷器可包含具有第一末端和第二末端的至少一个AMR床、热交换器(HEX)，以及热传递流体。所述AMR制冷器可进一步包含将所述HEX连接到所述AMR床的所述第一末端的第一管路。所述第一管路可被配置成在第一操作模式中在单向流中引导所述热传递流体。所述第一管路可进一步被配置成在第二操作模式中在第二单向流中引导所述热传递流体。所述AMR制冷器可进一步包含泵，其被配置成在所述第一单向流和所述第二单向流中驱动所述热传递流体。
一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备可包含具有冷端和热端的第一AMR床。所述第一AMR床可包括磁热材料。所述AMR制冷器设备可进一步包含：磁体，其被配置成在高状态和低状态中将时变磁场施加于所述第一AMR床；冷的热交换器(CHEX)，其具有入口末端和出口末端；热的热交换器(HHEX)，其具有入口末端和出口末端；以及热传递流体。所述AMR制冷器设备还可包含阀，其被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述高状态中时将所述热传递流体的流从所述第一AMR床的所述冷端引导通过所述第一AMR床且到达所述第一AMR床的所述热端。所述阀可进一步被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述低状态中时将所述热传递流体的流从所述HHEX引导到所述第一AMR床的所述热端，通过所述第一AMR床，到达所述第一AMR床的所述冷端，且通过所述CHEX。所述AMR制冷器设备可进一步包含第一管路，其将所述CHEX的所述入口末端流体连接到所述第一AMR床的所述冷端。所述第一管路可划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路。所述AMR制冷器设备还可包含第二管路，其将所述CHEX的所述出口末端流体连接到所述第一AMR床的所述冷端。所述第二管路可划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路。所述AMR制冷器设备可包含第三管路，其将所述HHEX的所述入口末端流体连接到所述第一AMR床的所述热端。所述第三管路可划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路。所述AMR制冷器设备可进一步包含第四管路，其将所述HHEX的所述出口末端流体连接到所述第一AMR床的所述热端。所述第四管路可划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路。另外，所述AMR制冷器设备可包含泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一AMR床、所述CHEX、所述HHEX、所述阀、所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路。
一种方法可包含将热传递流体通过第一管路从第一热交换器(HEX)的第一末端泵送到主动式磁回热(AMR)床的第一末端。所述第一管路可划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路。所述方法还可包含将所述热传递流体通过第二管路从所述AMR床的所述第一末端泵送到所述第一HEX的第二末端。所述第二管路可划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路。所述第一管路和所述第二管路的所述子通路可在所述AMR床处交错。
一种方法可包括：在第一操作模式中将时变磁场施加于主动式磁回热(AMR)床；以及在第二操作模式中将所述时变磁场施加于所述AMR床。所述方法可包含：当所述时变磁场处于所述第一操作模式中时在单向流中将热传递流体泵送通过第一管路，所述第一管路将热交换器(HEX)连接到所述AMR床的第一末端；以及在第二操作模式中在第二单向流中将所述热传递流体泵送通过所述第一管路。所述第一单向流和所述第二单向流可彼此相反。
附图说明
图1a、1b、1c和1d示出了使用AMR循环的磁制冷器系统。
图2a是图示了在具有处于周期性运动且处于第一位置中的磁体的两床磁制冷系统中的AMR模式操作的图。
图2b是图示了在具有处于周期性运动且处于第二位置中的磁体的两床磁制冷系统中的AMR模式操作的图。
图3a是图示了根据说明性实施例在管路中具有单向流且具有处于周期性运动且处于第一位置中的磁体的两床磁制冷系统中的AMR模式操作的图。
图3b是图示了根据说明性实施例在管路中具有单向流且具有处于周期性运动且处于第二位置中的磁体的两床磁制冷系统中的AMR模式操作的图。
图4是图示了根据说明性实施例的旋转床主动式磁回热器制冷器的图，其中流体流是通过由床轮的旋转激活的阀来控制。
图5示出了根据说明性实施例的在每一末端处具有气室区的AMR床，其中每一气室携载入口流和出口流两者。
图6示出了根据说明性实施例的具有流分隔件以确保入口和出口流的分离的AMR床。
图7示出了根据说明性实施例的图6的AMR床中的流的模拟的结果。
图8示出了根据说明性实施例的具有流分隔件以及错开的入口和出口的AMR床。
图9示出了根据说明性实施例的图8的AMR床中的流的模拟的结果。
图10示出了根据说明性实施例的具有流分隔件的AMR床，其中每一入口和出口划分为交错的十一个子通路以更均匀地分布流。
图11示出了根据说明性实施例的类似于图10的配置的AMR床中的流的模拟的结果。
图12a、12b和12c示出了根据说明性实施例的AMR床，其中入口和出口管路划分为交错的多个子通路管路。
图13a、13b和13c示出了根据说明性实施例的AMR床，其具有连接到交错的子通路指状物的入口通道和出口通道。
图14a、14b和14c示出了根据说明性实施例的AMR床，其具有在AMR床附近的划分为交错的纵向子通路狭槽的入口和出口管路。
图15a、15b和15c示出了根据说明性实施例的AMR床，其具有连接到具有通过下部入口区的多个子通路管路的AMR床的上部入口区。
具体实施方式
本文描述用于AMR床与其热源(或冷侧热交换器(CHEX))或散热器(或热侧热交换器(HHEX))之间的热传递流体的递送的改进系统。在说明性实施例中，实施AMR循环的一种方式是将磁热材料的扇区形床布置于轮组合件中，且使用扇区形磁体对所述轮的扇区形区段施加磁场。磁热材料床对流体流来说是多孔的。携载流体流的床中的孔可以呈许多不同的形式，包含实心基质中的连接的孔隙或通道，或者颗粒、板或筛之间的连接的间隙。
在说明性实施例中，设置一组阀和一个泵以使得能够通过床在任一方向上发送流。所述泵可能是伴随有时序阀的连续动作泵，或者所述泵可以是伴随有单向阀的往复移位器，或者在替代实施例中，可以使用其它布置。对于AMR操作，所述轮旋转或者所述磁体旋转。此旋转产生床上的改变的磁场，且流被引导通过所述床，其中流动方向与所述轮或磁体的位置同步地由阀切换。
AMR循环的早期实施方案可参见第4,332,135号美国专利，其全部公开内容以引用的方式并入本文。AMR循环具有四个阶段，如图1a到1d中示意性示出。图1a到1d中的MR系统包含磁热材料(MCM)的多孔床190以及热传递流体，在MCM流过MCM床190时所述热传递流体与MCM交换热。在图1a到1d中，床的左侧是冷侧，而热侧在右边。在替代实施例中，热侧和冷侧可以颠倒。流体流的时序和方向(热到冷或者冷到热)可以与磁场的施加和移除进行协调。作为说明性实例，磁场可以由永久磁体、电磁体或超导磁体提供。
在AMR循环的说明性实例图1a(循环的第一阶段)中，磁化发生。在MCM床190中的流体停滞时，将磁场192施加到MCM床190，从而在MCM的温度接近于铁磁相转变的温度的情况下致使其加热。在图1a的磁化阶段中，四个阀全部关闭，从而防止流体流通过MCM床190。所述四个阀包含冷入口阀182、冷出口阀184、热出口阀186以及热入口阀188。在图1b循环的第二阶段中，冷到热流动发生。维持MCM床190上的磁场192，且将处于温度TCi(冷入口温度)的流体从冷侧通过MCM床190泵送到热侧。冷入口阀182和热出口阀186在此阶段期间打开以促进流体移动通过MCM床190。冷出口阀184和热入口阀188在此阶段期间关闭。流体从MCM床190的每一区段移除热，在其传递到MCM床190的下一区段时冷却MCM床190和加温流体，在所述下一区段处过程以较高温度继续。流体最终达到温度THo(热出口温度)，在此其通过热出口阀186退出MCM床190。通常，此流体循环通过热侧热交换器(HHEX)194，在此其将其热排放到周围环境。在图1c中，去磁化的第三阶段发生。当冷入口阀182和热出口阀186关闭且移除磁场192时流体流终止。冷出口阀184和热入口阀188在此阶段期间也关闭。这造成MCM床190进一步冷却。在图1d循环的最终阶段中，热到冷流动发生。在此最后阶段期间，在磁场192的继续不存在的情况下从热侧通过MCM床190将处于温度THi(热入口温度)的流体泵送到冷侧。而且在此阶段中，冷出口阀184和热入口阀188打开，而冷入口阀182和热出口阀186关闭。流体对MCM床190的每一区段增加热，在其传递到MCM床190的下一区段时加温MCM床190和冷却流体，在所述下一区段处过程以较低温度继续。流体最终达到温度TCo(冷出口温度)，其为在循环中流体达到的最冷温度。通常，此较冷流体循环通过冷侧热交换器(CHEX)196，在此其从经制冷系统拾取热，从而允许此系统维持其冷温度。
AMR循环的主要优点在K.L.Engelbrecht、G.F Nellis、S.A Klein和C.B.Zimm的《室温主动式磁回热制冷的最近发展(Recent Developments in Room TemperatureActive Magnetic Regenerative Refrigeration)》(HVAC&R Research，13(2007)525-542页(下文称为“Engelbrecht等人”))中说明，其全部公开内容以引用的方式并入本文。优点在于跨度(排放热的温度减去吸收热的温度)可以比当施加磁场时磁热材料的温度改变(绝热温度改变Delta-Tad)的绝对值大得多。
完成AMR循环的四个阶段的执行花费的时间称为循环时间，且其倒数称为循环频率。MR系统的温度跨度定义为THi-TCi，其为入口流体温度的差。AMR循环类似于蒸气压缩循环，其中气体压缩(造成气体加热)起到磁化的作用，且其中气体的自由膨胀(使气体温度下降)起到去磁化的作用。在蒸气压缩循环中，热传递流体在CHEX和HHEX中改变相以辅助热传递。此相变不需要在AMR循环的CHEX和HHEX中发生，但可使用具有高单相热传递系数的流体，例如水。虽然图1a到1d图示了单床MR系统的操作，但在替代实施例中，各自经历相同AMR循环的多个床可以在单个系统中组合以增加冷却功率，减小系统大小，或另外改善AMR循环的实施。
图2a和2b示出了具有两个AMR床的AMR循环的说明性实施例。在图2a和2b中还假定MCM的温度接近于顺磁到铁磁转变，在此情况下MCM将在施加磁场时加温，且在移除磁场时冷却。还有可能在接近于反铁磁转变的温度下使用MCM，在此情况下AMR循环将以类似方式操作，但MCM将在施加磁场时冷却，且在移除磁场时加温。
在图2a中，泵1将处于热出口温度Tho的热传递流体(HTF)驱动通过热侧热交换器(HHEX)2，其中HTF将热释放到环境且冷却到热入口温度Thi。HTF进入热入口阀3。热入口阀3通过管路15和18将HTF引导到在磁体9外部的位置11旁边的处于去磁状态的磁热材料(MCM)的多孔床4的热端。HTF在其流动通过MCM床4时冷却到冷出口温度Tco，且通过管路22被引导到冷侧热交换器(CHEX)6，在此HTF从载荷吸收热，从而将其加温到冷入口温度Tci。流体通过管路24被引导到在磁体9内部的处于磁化状态的MCM的多孔床8的冷端。MCM床8在当前由磁体9占据的位置20旁边处于磁化状态。HTF在其流动通过MCM床8时加温到温度Tho，且通过管路26和13被引导到热出口阀10，从而完成流体循环。在时间周期Tb之后，从MCM床8和位置20移除磁体9，且移动到MCM床4且进入位置11，且切换阀10和3，从而产生图2b中所示的情形。再次，泵1将处于温度Th。的热传递流体(HTF)驱动通过HHEX 2，其中HTF将热释放到环境且冷却到温度Thi。HTF进入热入口阀3。热入口阀3通过管路17和26将HTF引导到在磁体9外部的位置20旁边的处于去磁状态的MCM床8的热端。HTF在其流动通过MCM床8时冷却到温度Tco，且通过管路24被引导到CHEX 6，在此HTF从载荷吸收热，从而将其加温到温度Tci。HTF随后通过管路22被引导到当前占据位置11的在磁体9内部处于磁化状态的MCM床4的冷端。HTF在其流动通过MCM床4时加温到温度Tho，且通过管路18和19被引导到热出口阀10，从而完成流体循环。在时间周期Tb之后，从位置11和MCM床4再次移除磁体9，且返回到位置20和MCM床8，且切换阀10和3，从而再次产生图2a中所示的情形。
图2a和2b中描绘的两个流动周期连同阀的切换和磁体9从MCM床8到MCM床4的移动及再次回到MCM床8构成了一个AMR循环。
AMR循环作为在实质温度跨度上输送热的制冷器的有效操作要求在两个方向上的流贯穿MCM材料是平衡的，即，在循环中的总冷到热流动与后续的总热到冷流动量值相同。通常呈对流体流多孔的床(AMR床)的形式的MCM必须经受磁场的大改变以产生实质磁热效应。大的磁场可由一个或多个昂贵的高场磁体产生。与磁化床连接的任何HEX应当位于磁体气隙的外部，以便不消耗太多高磁场区。HEX可随后由到AMR床的某一长度的管路链接。关于热源和散热器相对于AMR的位置的实践考虑可涉及非常长的管路延伸。实例是大建筑物的空气调节器，其中HHEX可在建筑物的屋顶，且多个CHEX可位于整个建筑物中。
用于描述AMR型磁制冷器中的流体流的有用参数是利用比率，其为在二分之一循环中流动通过AMR床的流体的热容量与AMR床中的MCM的热容量的比率。对于流体质量流率f、二分之一循环中的流动时间T、MCM质量m、MCM平均比热容Cpm、流体比热容Cpf，利用比率为：
等式1：U＝(f T Cpf)/(m Cpb)
如果利用比率比2大得多，那么充当回热器的AMR床将不能支持大的温度跨度。相反，如果利用比率比0.1小得多，那么每循环的冷却载荷将相对低，且与改变磁场和反转流动相关联的摩擦损失将用掉AMR床的潜在冷却载荷的大部分。
如果使用低密度气态热传递流体，那么在二分之一循环中移动通过AMR床的流体的体积(扫掠体积)可比处于合适利用因数的AMR床的体积大得多，因为低密度气态热传递流体的体积热容比固体磁热材料的体积热容小得多。如果需要实质冷却功率，那么使热传递流体的所需高体积移动通过AMR床时的流动损失将较大，从而大大降低AMR的效率。对此问题的解决方案是使用具有高体积热容的液体热传递流体，例如水。然而，在此情况下，处于合适利用因数的扫掠体积将变为与AMR床的体积相同的数量级，且也与将AMR床连接到HEX的管路的体积相同的数量级。
当扫掠体积未比管路的体积大得多，且具有双向流动的单个管路将HEX链接到AMR床时，在管路中流动的大部分流体将不会实质暴露于HEX和AMR床两者，且因此将不会在AMR床与HEX之间有效地传递热。此类型的损失通常称为穿梭损失或死体积损失。举例来说，如果在图2a中扫掠体积小于管路24的体积，那么当床8磁化时最初在CHEX 6中的流体在流体流动周期结束之前将不会到达床8，且因此不会向床8传递热。减少管路死体积的不利影响的方法在第5,934,078号美国专利(《往复主动式磁回热器制冷设备(Reciprocatingactive magnetic regenerator refrigeration apparatus)》)以及在关于基于所述专利的装置的论文(C.Zimm、A.Jastrab、A.Sternberg、V.Pecharsky、K.Gschneidner，Jr.、M.Osborne和I.Anderson，《近室温磁制冷器的描述和性能(Description and Performanceof a Near-Room Temperature Magnetic Refrigerator)》(Advances in CryogenicEngineering，43，1759-1766页(1998)，下文称为Zimm、Jastrab等人))中论述。关于所述概念的进一步精炼在第6,526,759号美国专利(《旋转床磁制冷设备(Rotating bed magneticrefrigeration apparatus)》)以及在关于基于所述专利的装置的论文(C.Zimm、A.Boeder、J.Chell、A.Sternberg、A.Fujita、S.Fujieda和K.Fukamichi，《永久磁体旋转制冷器的设计和性能(Design and Performance of a Permanent Magnet Rotary Refrigerator)》(International Journal of Refrigeration，第29卷，1302-1306页(2006)，下文称为Zimm、Boeder等人))中描述。所述方法是在AMR床的一端与HEX之间提供两个管路，且使用阀或其它组件致使第一管路中的流体仅在从HEX出口到AMR床的单个方向上流动，且第二管路中的流体仅在从AMR床到HEX入口的单个方向上流动。在此单向管路流动情况下，通过HEX的所有流体将最终也通过第一管路且到达AMR床，且在到HEX途中退出AMR床的所有流体将通过第二管路和HEX。
图3a和3b示出了具有两个AMR床的AMR循环以及管路中的单向流动的说明性实施例。在图3a中，泵1将处于热出口温度Tho的热传递流体(HTF)驱动通过热侧热交换器(HHEX)2，其中HTF将热释放到环境且冷却到热入口温度Thi。HTF进入热入口阀3。热入口阀3通过管路15将HTF引导到在磁体9外部的位置11旁边的处于去磁状态的磁热材料(MCM)的多孔床4的热端。HTF在其流动通过MCM床4时冷却到冷出口温度Tco，且通过管路23被引导到冷出口阀5。冷出口阀5将HTF引导到冷侧热交换器(CHEX)6，在此HTF从载荷吸收热，从而将其加温到冷入口温度Tci。流体进入冷入口阀7，且通过管路25被引导到在磁体9内部的处于磁化状态的MCM的多孔床8的冷端。MCM床8在当前由磁体9占据的位置20旁边处于磁化状态。HTF在其流动通过MCM床8时加温到温度Tho，且通过管路13被引导到热出口阀10，从而完成流体循环。在时间周期Tb之后，从MCM床8和位置20移除磁体9，且移动到MCM床4且进入位置11，且切换阀10、3、5和7，从而产生图3b中所示的情形。再次，泵1将处于温度Tho的热传递流体(HTF)驱动通过HHEX 2，其中HTF将热释放到环境且冷却到温度Thi。HTF进入热入口阀3。热入口阀3通过管路17将HTF引导到在磁体9外部的位置20旁边的处于去磁状态的MCM床8的热端。HTF在其流动通过MCM床8时冷却到温度Tco，且通过管路29被引导到冷出口阀5。冷出口阀5将HTF引导到CHEX 6，在此HTF从载荷吸收热，从而将其加温到温度Tci。HTF进入冷入口阀7，且通过管路27被引导到当前占据位置11的在磁体9内部处于磁化状态的MCM床4的冷端。HTF在其流动通过MCM床4时加温到温度Tho，且通过管路19被引导到热出口阀10，从而完成流体循环。在时间周期Tb之后，从位置11和MCM床4再次移除磁体9，且返回到位置20和MCM床8，且切换阀10和3，从而再次产生图3a中所示的情形。对于图3a和3b中图示的管路13、15、17、19、23、25、27和29中的每一者，流动在仅一个方向上发生。
在从热交换器到床的管路中的单向流动与在AMR床中的双向流动之间出现过渡区。在第5,934,078号美国专利中，从热交换器的单向管路由四个区段组成，其在环形床的内部半径处具有中心内腔(第5,934,078号美国专利的图4和6)。从单向流动到双向流动的转变仅在AMR床外部发生。此布置具有低死体积，但来自冷HEX的大多数流与稍后退出床而到达冷HEX的流在不同的位置处进入床。类似地，来自热HEX的大多数流与稍后退出床而到达热HEX的流在不同的位置处进入床。结果是AMR床的在入口和出口端口附近的部分暴露于仅一个方向上的流。经受仅一个方向上的流的AMR床的区未正确地经历AMR循环，且因此不贡献于装置的冷却功率。第二个问题是在床的末端附近在每一方向上的单向流仅集中于床的末端附近的区的部分中，且因此以每单位横截面积较高的流率流动，且因此产生高得多的压降损失，从而降低装置的效率。
在第6,526,759号美国专利中，用于流动的分配区添加到一对单向冷流动管路与床的冷端之间的过渡区(第6,526,759号美国专利的图2的项目41)。下文称为气室的流动分配区的引入确保了从冷HEX接收流体的床的入口区与将流体供应到冷HEX的床的出口区相同。此布置允许贯穿AMR床的双向流动，且减少床的末端区中的压降，但在装置的气室中产生死体积。
解决第5,934,078号和第6,526,759号美国专利中所示的死体积问题的方法折中了死体积的大小与经受单向流动的AMR床的区的大小。在这些专利中描述的早期装置中，每一AMR床内部的总流动路径相对长：对于第5,934,078号美国专利中描述的装置为10cm，且对于第6,526,759号美国专利中描述的装置为6cm。在两种情况下，床中的流动路径的长度大于床的宽度。床中的流动路径的长度与床的宽度的比率(纵横比)对于两个装置都大于2。因此，床内部的单向流动的区的大小或者在床的入口处的气室的大小在这些过去的装置中可能相对较小。获得每单位质量磁热材料具有较高冷却功率(较高比冷却功率)的更具成本效益的AMR装置将涉及AMR床中的较高流率和较短流动路径，这将使AMR床中的死体积和单向流动区两者的不利影响更严重。因此，先前方法可能不足以用于未来的高比冷却功率AMR装置。
在说明性实例中，图4示出了AMR循环的实施例，其中MCM材料的床布置于通过磁场旋转的轮组合件中。磁制冷器93包含含有磁热材料72的旋转床71。在床71旋转到磁体73的间隙中时，施加磁场。泵70驱动热传递流体74的流通过热的热交换器75且进入热定子圆盘77上的内部狭槽76中。流体随后通过旋转热圆盘79中的一组内部孔洞78进入热流体入口管路80，所述管路将流体携载到在磁体73外部且处于低磁场的床71的部分。流体在其通过处于低磁场的磁热材料72的部分时冷却，且随后通过将流体携载到旋转冷圆盘83中的内部孔洞82的冷出口管路81退出床。流体随后通过冷定子圆盘85中的内部狭槽84，且流动通过冷的热交换器86到冷定子圆盘85中的外部狭槽87。流体随后流动通过冷旋转圆盘83中的外部孔洞88到冷入口管路89，所述管路将流体携载到处于高磁场的在磁体73中的床71的部分。流体在其通过处于高磁场的磁热材料72的部分时加温，且随后通过将流体携载到旋转热圆盘79中的外部孔洞91的热出口管路90退出床。流体随后通过热定子圆盘77中的外部狭槽92且流动到泵70。
与磁场的改变同步地通过床的流的周期性反转是实现AMR循环的热泵送能力的原因。在场的存在下来自床的冷到热侧的流将热驱动到HHEX，而在场不存在的情况下来自床的热到冷侧的流从CHEX移除热。磁场的改变由磁体提供，所述磁体的质量与其必须提供的高磁场的区的体积成比例(参考S.L.Russek和C.B.Zimm的《具成本效益的磁热空气调节系统的可能(Potential for cost effective magnetocaloric air conditioningsystems)》(International Journal of Refrigeration，第29卷第8期，2006年12月，1366-1373页(下文称为“Russek等人”)))。AMR型磁制冷器的预计成本由磁体控制，所述磁体的成本与其质量成比例(Russek等人)。AMR床通过磁体的高场区以便经历AMR循环。然而，为了使高场区的体积和磁体的成本最小化，使CHEX和HHEX定位于高磁场区外部是有利的。如果热交换器位于磁场外部且床通过磁场，那么采用管路在床与HEX之间携载流体。举例来说，在图4中，提供管路80、81、89和90以在磁热床与HEX之间携载流体。
图5示出了类似于图4的配置的AMR循环的实施例的MCM床和相关联管路的额外细节。热入口管路80从上方下来，且在连接到AMR床71的顶侧的顶部气室102中终止。在一个实施例中，AMR床71具有小于0.2的平均纵横比(流动长度除以宽度)。热出口管路90也连接到顶部气室且从其上升。冷入口管路89从下方上升，且在连接到AMR床71的底侧的底部气室106中终止。冷出口管路81也连接到底部气室106且从底部气室106下降。如果顶部气室102和底部气室106具有足够深度，那么来自管路80的入口流和来自管路81的出口流将在热到冷流动的周期期间在AMR床71的整个顶部和底部面上分布，且因此AMR床71将经历相当均匀的热到冷流动。类似地，当流动反转时，来自管路89和90的流将在AMR床的整个底部和顶部面上分布，且因此AMR床71将经历相当均匀的冷到热流动。然而，在热到冷流动结束时在底部气室106中留下的流体将不通过冷HEX且吸收热。而是，所述流体将在冷到热流动期间被直接向上推动到AMR床71中，或者与离开冷HEX的流体混合且随后被向上推动到AMR床71。类似地，在冷到热流动结束时在顶部气室102中留下的流体将不通过热HEX。而是，所述流体将在热到冷流动期间被向下推动到AMR床71中，或者与离开热HEX的流体混合且随后被向下推动到AMR床71。取决于调整何种系统参数以补偿死体积效应，此死体积效应将减小制冷功率或温度跨度或AMR系统的效率。当床的纵横比较低时，死体积区与扫掠体积相比将为相对高的，如图5中的组合件的情况，且因此死体积效应严重影响低纵横比AMR系统的性能。
图6是类似于图5的几何结构，但将障壁零件111和112插入到顶部和底部气室中从而将气室中的每一者划分为两个单独通道。热入口管路80从上方下来，且在连接到AMR床71的左上侧的热入口通道114中终止。冷出口通道116连接到AMR床71的左下侧且还连接到冷出口通道116下方的冷出口管路81。冷入口管路89从下方上升，且在连接到AMR床71的右下侧的冷入口通道119中终止。热出口通道110连接到AMR床71的右上侧且还连接到从热出口通道110上升的热出口管路90。
从图6的几何结构构造有限元流体流模型，且确定根据针对具有水的粘度和密度的不可压缩流体的纳维-斯托克斯方程应当发生的流体流。图7示出了在右下侧进入冷入口管路、流动通过14mm高度的AMR床且在右上侧退出热出口管路的流动情况的计算的结果。示出了在床内部越过两个平面的流的强度，一个平面在床的顶部下方2mm，另一平面在床的底部上方2mm。在替代实施例中，可使用不同的尺寸。通过将顶部和底部气室划分为入口和出口区，大大减少死体积效应。然而，在检查图7中的床内部的流的强度时，显然床的右侧经历大多数冷到热流动，且相应地在下一二分之一循环中，床的左侧将经历大多数热到冷流动。床的不靠近延伸通过图6的障壁零件111和112的中心平面的部分未经历执行AMR循环所需的正确平衡的双向流动。当床的长度小于床的宽度时此效应最严重，且将导致并入有所述床的AMR系统的性能(冷却功率或温度跨度或效率，这取决于调整何种系统参数以进行补偿)的较大降低。另外，接近于在仅一个方向上展示流动的入口和出口的区也经历较高的峰值流动，因为流集中于较小面积上，且因此将经受较高的压降。
图8也是类似于图5的几何结构，其中将障壁零件111和112插入到顶部和底部气室中从而将气室中的每一者划分为两个单独通道。在此情况下，入口和出口错开以与床的侧相对。热入口管路80从上方下来，且在连接到AMR床71的右上侧的热入口通道114中终止。冷出口通道116连接到AMR床71的左下侧且还连接到冷出口通道116下方的冷出口管路81。冷入口管路89从下方上升，且在连接到AMR床71的右下侧的冷入口通道119中终止。热出口通道110连接到AMR床71的左上侧且还连接到从热出口通道110上升的热出口管路90。
从图8的几何结构构造有限元流体流模型，且确定根据针对具有水的粘度和密度的不可压缩流体的纳维-斯托克斯方程应当发生的流体流。图9示出了针对在右上方进入热入口管路、流动通过AMR床且在左下方退出冷出口管路的流动情况对于两个水平平面的高度14mm的床的计算的结果，一个平面距顶部2mm，且另一平面距底部2mm。在替代实施例中，可使用不同的尺寸。
在比较图7和9中的流动区时，显然入口和出口区的错开以与床的侧相对增大了经历正确平衡的AMR流的区，这将增加床的性能超过未错开情况的性能。然而，显著的流动不均匀性仍发生，其中图8中的床的障壁零件111和122附近的床的区在图9中示出比床的左上侧和右下侧附近的区更多的流。当流动在反向方向上发生时，类似的流过量将在床中接近于障壁零件111和122而出现，且流不足将在床的右上侧和左下侧上出现。床的示出大体上仅一个方向上的流的那些区将不恰当地执行AMR循环，且因此将对装置的性能具有减少的贡献。另外，床的入口和出口附近示出集中于较小面积上的较高峰值流的区将经受较高压降。然而，障壁零件111和112对入口和出口流的分离确实大体上减少死体积效应。进入入口通道的大多数流来自HEX，且将随后进入AMR床。离开AMR床到出口通道的大多数流将随后到达HEX。
图10示出了类似于图5、6和8的流布置，但每一入口和出口通道划分为子通路且在十一个单独狭槽中连接到AMR床71。在替代实施例中，可使用不同数目的狭槽。流的分离和分配由流嵌件122、123实现，所述流嵌件取代了图6和8中已使用的障壁零件。AMR床71的顶部上的十一个入口狭槽124和十一个出口狭槽125交错，且床71的底部上的十一个入口狭槽126和十一个出口狭槽127也交错。每一狭槽在床71的右侧和左侧上延伸。热入口管路80从上方下来，且在热入口通道114中终止，所述热入口通道在AMR床71的右部分上延伸且连接到十一个狭槽124，所述狭槽通过入口通道114的下部壁连接到AMR床71的右上侧且通过热出口通道110下方的狭槽的延续而连接到AMR床71的左侧。冷出口通道116经由十一个狭槽127通过出口通道116的上部壁连接到AMR床71的右下部分，且通过冷入口通道112下方的狭槽的延续而连接到AMR床71的左侧，且还连接到冷出口通道116下方的冷出口管路81。冷入口管路89从下方上升，且在冷入口通道112中终止，所述冷入口通道在AMR床71的左部分下方延伸且经由通道112的上部壁中的十一个狭槽126连接到AMR床71的左下部分，且通过冷出口通道116下方的狭槽的延续而连接到AMR床71的右下部分。热出口通道110经由在通道110的下部壁中切出的十一个狭槽125连接到AMR床71的左上侧，且通过热入口通道114下方的狭槽125的延续而连接到AMR床71的右上侧，且还连接到从热出口通道110上升的热出口管路90。
从具有类似于图10的交错狭槽配置的几何结构构造有限元流体流模型，且确定根据针对具有水的粘度和密度的不可压缩流体的纳维-斯托克斯方程应当发生的流体流。图11示出了针对对应于进入热入口管路(图10中的80)、流动通过长度14mm的AMR床71且退出冷出口管路81的流的情况的越过两个水平平面的流的强度的计算的结果，一个平面距顶部2mm，且另一平面距床的底部2mm。
对于图11的情况，将预期床的极接近于多个冷入口狭槽或多个热出口狭槽的区将经历仅一个方向(即从热到冷)的稍微较大的流。然而，在床的末端与示出流动的平面之间的2mm距离中，流变化的量已经衰减到极小的差异。从床的在大体上仅一个方向上示出流动的区的性能损失将是极小的，因为这些区具有极小的体积。另外，将存在压降的极小增加，因为入口和出口狭槽附近的集中流的区在深度方面极为有限。而且，流嵌件零件122和123对入口和出口流的分离减少了死体积效应。进入入口狭槽的大多数流来自HEX，且将随后进入AMR床。离开AMR床到出口狭槽的大多数流将随后到达HEX。
具有12个AMR床的AMR型磁制冷器使用图4中所示的配置来构造，其具有图5中所示的AMR床入口和出口几何结构。在CHEX与HHEX之间的管路中的流是大体上单向的，但入口和出口流可以在图5中所示的上部气室102和下部气室106中混合。在每分钟15升的流体流率下，制冷器在24.2C的跨度下产生499.8瓦特的冷却功率。随后将流分隔件插入到气室102和106中以产生图10中所示的入口和出口几何结构。流嵌件122和123被设计成分离入口和出口流。在每分钟15升的相同流体流率以及24.4C的大体上相同温度跨度下，冷却功率增加22％达到611.7瓦特。
图10示出了接近于AMR床的入口和出口管路的实例，所述管路划分为具有入口和出口流的分离的两个或更多个交错子通路。入口和出口流的分离防止死体积损失，且多个交错的子通路通过使集中或单向流的区最小化而允许AMR床中的更好流分布。存在配置入口和出口几何结构以实现恰当流分离和恰当流分布的多种方式。下文更详细论述其它实例。对于下文的图12、13、14和15，仅示出在AMR床的一个末端(例如热端)处的结构。在AMR床的另一末端(例如冷端)处应当放置类似结构。
图12a、12b和12c示出了具有入口和出口流的分离的在AMR床附近的入口和出口管路的第二实例。图12a是透明侧视图，图12b是立体侧视图，且图12c是在图12a中所示的平面A-A处截取的横截面。将流从HEX携载到AMR床的主入口管路131划分为呈子管路132的形式的若干较小的子通路，其中每一者连接到AMR床133。将流从AMR床携载到HEX的主出口管路134划分为呈子管路135的形式的若干较小的子通路，其中每一者连接到AMR床133。任选地，子管路132和135在连接到AMR床133之前可以进一步再分为多个较小子管路。入口子管路132和出口子管路135交错以分配流，使得在AMR床133的几乎全部上形成双向流。管路和子管路的布置可以接近分形几何以获得最佳流分布以及最低压降。
图13a和13b示出了具有入口和出口流的分离的在AMR床附近的入口和出口管路的第三实例。图13a是俯视图，且图13b是在图13a中所示的平面A-A处截取的横截面。入口管路141连接到左侧上的入口通道142，其连接到呈大体上垂直于入口通道142和入口管路141的入口指状物143的形式的子通路。出口管路144连接到右侧上的出口通道145，其连接到呈出口指状物146的形式的子通路。入口指状物143和出口指状物146交错以分配流，使得在AMR床147的几乎全部上形成双向流。
由于磁体间隙中的空间很宝贵，因此使AMR床盖板和含有流分离器的气室区两者所需的体积最小化是有益的。在图13c中，将指状物状的流动通路切割为均质的盖板148，其覆盖多个扇区形AMR床150。入口管路141连接到入口通道142，其连接到呈入口指状物143的形式的子通路。出口管路144连接到出口通道145，其连接到呈出口指状物146的形式的子通路。所述组合件用于结构功能和流功能，其中流分布由盖板148中的缓释子通路143和146提供。终止盖板的平面平坦表面既定直接搁置于扇区形MCM床150下方，且圆化的通路用作用于流的有效导管。内部压力将由于流体流而形成于流通路中，这可能导致携载流的管路和子通路的变形。在缓释流子通路143与146之间留下的流划分障壁149用于以带肋的结构典型的方式针对变形而加强盖板148的额外目的。
图14a、14b和14c示出了具有入口和出口流的分离的在AMR床附近的入口和出口管路的第四实例。图14a是在上部水平处截取的俯视图，图14b是在下部水平处截取的俯视图，且图14c是在图14b中所示的平面A-A处截取的横截面。入口管路151连接到侧向主入口通道152以及AMR床154上方的呈入口指状物153的形式的纵向子通路。指状物153连接到AMR床154的上部侧。出口管路155连接到入口通道152上方及AMR床154上方的侧向主出口通道156。出口通道156连接到呈在入口指状物153之间通过且连接到AMR床154的上部侧的出口指状物157的形式的纵向通路。指状物153将流携载到床154中，且指状物157将流携载出AMR床154。入口指状物153和出口指状物157在床154处交错以分配流，使得在AMR床154的几乎全部上形成双向流。
图15a、15b和15c示出了具有入口和出口流的分离的在AMR床附近的入口和出口管路的第五实例。出口管路161向外扩展到在AMR床163附近的上部出口气室162中，且入口管路164向外扩展到在AMR床163与入口气室162之间的下部入口气室165中。出口气室162通过呈在出口气室162的下表面上向外扩展且通过入口气室165的多个管路166的形式的子通路连接到床163。入口气室165在来自入口气室162的管路166之间的区域167中的子通路中连接到AMR床163的冷端。入口区166和出口区167交错以分配流，使得在AMR床163的几乎全部上形成双向流。
污染颗粒的累积可能在具有分离的入口和出口流的延伸操作期间在AMR床的表面上发生。已经找到对此问题的解决方案，其为在到床的入口处观察AMR系统中的压力，且在压力增加时，在短时间周期中反转流动方向且将来自AMR床的流引导到过滤器。变为停留于AMR床的入口表面上的颗粒可通过反转的流而被移走，且可由过滤器移除。可能当正常方向压降已增加超过其初始值20％时实施流动方向反转，且可能继续达100个AMR流动循环。
虽然文本使用术语“管路”且一些图式示出了在本发明的组件之间携载流体流的管路，但可能使用在所述组件之间携载流体的任何合适的导管。举例来说，所述导管可能是注射模制组合件中的流体通路，或所述导管可能是通过加性制造制作的组合件中的流体通路，或所述导管可能是常规管路。
已经使用一个或多个流程图和/或框图来描述示范性实施例。任何流程图的使用并非有意关于所执行操作的次序而为限制性的。已经出于图示和描述的目的而呈现前文对示范性实施例的描述。不希望其关于所公开的精确形式为详尽的或限制性的，且鉴于以上教示，修改和变化是可能的，或者可以从所公开实施例的实践获取。希望本发明的范围由本发明所附的权利要求书及其等效物来界定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
第一热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
第一管路，其将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；
第二管路，其将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；且
其中所述第一管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，
其中所述第二管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第一管路和所述第二管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括泵，所述泵被配置成驱动热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述第一HEX，以及所述AMR床的孔。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一管路的所述子通路是在大体上垂直于所述第一管路的方向上所述第一管路的延伸部。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述子通路通过狭槽流体连接到所述AMR床。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
第二热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
第三管路，其将所述第二HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；
第四管路，其将所述第二HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；且
其中所述第三管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，
其中所述第四管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第三管路和所述第四管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
6.一种主动式磁回热(AMR)制冷器，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
第一热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
热传递流体；
第一管路，其将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；
第二管路，其将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；以及
泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述第一HEX，以及所述AMR床的孔，
其中所述第一管路向外扩展到所述AMR床的所述第一末端处的第一区中，且所述第二管路向外扩展到所述AMR床的所述第一末端与所述第一区之间的第二区中的第二子通路中，其中所述第一区通过所述第二区中的所述第二子通路之间向外扩展的第一子通路而流体连接到所述AMR床的所述第一末端。
7.根据权利要求6所述的AMR制冷器，其中所述第二区在所述第一子通路之间的区域中流体连接到所述AMR床的所述第一末端。
8.根据权利要求6所述的AMR制冷器，其进一步包括：
第二热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
第三管路，其将所述第二HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；
第四管路，其将所述第二HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；且
其中所述第三管路向外扩展到所述AMR床的所述第二末端处的第三区中，且所述第四管路向外扩展到所述AMR床的所述第二末端与所述第三区之间的第四区中的第四子通路中，其中所述第三区通过所述第四区中的所述第四子通路之间向外扩展的第三子通路而流体连接到所述AMR床的所述第二末端。
9.一种主动式磁回热(AMR)制冷器，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
热交换器(HEX)；
热传递流体；
第一管路，其将所述HEX的第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；
第二管路，其将所述HEX的第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；以及
泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述HEX，以及所述AMR床的孔，
其中所述第一管路连接到在所述AMR床的所述第一末端的第一部分上延伸的第一通道，且所述第二管路连接到在所述AMR床的所述第一末端的第二部分上延伸的第二通道，其中所述第一通道通过在所述第二通道的一部分下方延伸的形成于所述第一通道的下部壁中的狭槽而流体连接到所述AMR床，且其中所述第二通道通过在所述第一通道的一部分下方延伸的形成于所述第二通道的下部壁中的狭槽而流体连接到所述AMR床。
10.一种主动式磁回热(AMR)制冷器，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
热交换器(HEX)；
热传递流体；
第一管路，其将所述HEX连接到所述AMR床的所述第一末端，其中所述第一管路被配置成在第一操作模式中在单向流中引导所述热传递流体，且其中所述第一管路进一步被配置成在第二操作模式中在第二单向流中引导所述热传递流体；以及
泵，其被配置成在所述第一单向流和所述第二单向流中驱动所述热传递流体。
11.根据权利要求10所述的AMR制冷器，其中所述第二单向流与所述第一单向流相反，且所述第二单向流被配置成从所述AMR床的所述第一末端排出累积的污染颗粒。
12.一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备，其包括：
第一AMR床，其具有冷端和热端，其中所述第一AMR床包括磁热材料；
磁体，其被配置成在高状态和低状态中将时变磁场施加于所述第一AMR床；
冷的热交换器(CHEX)，其具有入口末端和出口末端；
热的热交换器(HHEX)，其具有入口末端和出口末端；
热传递流体；
阀，其被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述高状态中时将所述热传递流体的流从所述第一AMR床的所述冷端引导通过所述第一AMR床且到达所述第一AMR床的所述热端，其中所述阀进一步被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述低状态中时将所述热传递流体的流从所述HHEX引导到所述第一AMR床的所述热端，通过所述第一AMR床，到达所述第一AMR床的所述冷端，且通过所述CHEX；
第一管路，其将所述CHEX的所述入口末端流体连接到所述第一AMR床的所述冷端，其中所述第一管路划分为所述第一AMR床外部的两个或更多个子通路；
第二管路，其将所述CHEX的所述出口末端流体连接到所述第一AMR床的所述冷端，其中所述第二管路划分为所述第一AMR床外部的两个或更多个子通路；
第三管路，其将所述HHEX的所述入口末端流体连接到所述第一AMR床的所述热端，其中所述第三管路划分为所述第一AMR床外部的两个或更多个子通路；
第四管路，其将所述HHEX的所述出口末端流体连接到所述第一AMR床的所述热端，其中所述第四管路划分为所述第一AMR床外部的两个或更多个子通路；以及
泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一AMR床、所述CHEX、所述HHEX、所述阀、所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一管路的所述子通路以及所述第二管路的所述子通路在所述第一AMR床处交错，且其中所述第三管路的所述子通路以及所述第四管路的所述子通路在所述第一AMR床处交错。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路的所述子通路中的所述热传递流体的流是大体上单向的，且所述第一AMR床中的所述热传递流体的流是大体上双向的。
15.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括第二AMR床，其具有冷端和热端，其中所述第二AMR床包括磁热材料，
其中所述磁体进一步被配置成在高状态和低状态中将时变磁场施加于所述第二AMR床，
其中所述阀进一步被配置成当施加于所述第二AMR床的所述时变磁场处于所述高状态中时将所述热传递流体的流从所述第二AMR床的所述冷端引导通过所述第二AMR床且到达所述第二AMR床的所述热端，且其中所述阀被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述低状态中时将所述热传递流体的流从所述HHEX引导到所述第二AMR床的所述热端，通过所述第二AMR床，到达所述第二AMR床的所述冷端，且通过所述CHEX，且
其中所述泵进一步被配置成驱动所述热传递流体通过所述第二AMR床。
16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包括：
第五管路，其将所述CHEX的所述入口末端连接到所述第二AMR床的所述冷端，其中所述第五管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路；
第六管路，其将所述CHEX的所述出口末端连接到所述第二AMR床的所述冷端，其中所述第六管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路；
第七管路，其将所述HHEX的所述入口末端连接到所述第二AMR床的所述热端，其中所述第七管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路；以及
第八管路，其将所述HHEX的所述出口末端连接到所述第二AMR床的所述热端，其中所述第八管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路，
其中所述泵进一步被配置成驱动所述热传递流体通过所述第五管路、所述第六管路、所述第七管路以及所述第八管路。
17.根据权利要求15所述的设备，其中施加于所述第一AMR床的所述时变磁场与施加于所述第二AMR床的所述时变磁场偏离。
18.一种方法，其包括：
将热传递流体通过第一管路从第一热交换器(HEX)的第一末端泵送到主动式磁回热(AMR)床的第一末端，其中所述第一管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路；以及
将所述热传递流体通过第二管路从所述AMR床的所述第一末端泵送到所述第一HEX的第二末端，其中所述第二管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第一管路和所述第二管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
将所述热传递流体通过第三管路从第二HEX的第一末端泵送到所述AMR床的第二末端，其中所述第三管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路；以及
将所述热传递流体通过第四管路从所述AMR床的所述第二末端泵送到所述第二HEX的第二末端，其中所述第四管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第三管路和所述第四管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
20.一种方法，其包括：
在第一操作模式中将时变磁场施加于主动式磁回热(AMR)床；
在第二操作模式中将所述时变磁场施加于所述AMR床；
当所述时变磁场处于所述第一操作模式中时在单向流中将热传递流体泵送通过第一管路，所述第一管路将热交换器(HEX)连接到所述AMR床的第一末端；以及
在第二操作模式中在第二单向流中将所述热传递流体泵送通过所述第一管路，
其中所述第一单向流和所述第二单向流彼此相反。
Claims (20)
1.一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
第一热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
第一管路，其将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；
第二管路，其将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；且
其中所述第一管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，
其中所述第二管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第一管路和所述第二管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
2.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括泵，所述泵被配置成驱动热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述第一HEX，以及所述AMR床的孔。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一管路的所述子通路是在大体上垂直于所述第一管路的方向上所述第一管路的延伸部。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述子通路通过狭槽流体连接到所述AMR床。
5.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：
第二热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
第三管路，其将所述第二HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；
第四管路，其将所述第二HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；且
其中所述第三管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，
其中所述第四管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第三管路和所述第四管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
6.一种主动式磁回热(AMR)制冷器，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
第一热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
热传递流体；
第一管路，其将所述第一HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；
第二管路，其将所述第一HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；以及
泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述第一HEX，以及所述AMR床的孔，
其中所述第一管路向外扩展到所述AMR床的所述第一末端处的第一区中，且所述第二管路向外扩展到所述AMR床的所述第一末端与所述第一区之间的第二区中的第二子通路中，其中所述第一区通过所述第二区中的所述第二子通路之间向外扩展的第一子通路而流体连接到所述AMR床的所述第一末端。
7.根据权利要求6所述的AMR制冷器，其中所述第二区在所述第一子通路之间的区域中流体连接到所述AMR床的所述第一末端。
8.根据权利要求6所述的AMR制冷器，其进一步包括：
第二热交换器(HEX)，其具有第一末端和第二末端；
第三管路，其将所述第二HEX的所述第一末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；
第四管路，其将所述第二HEX的所述第二末端流体连接到所述AMR床的所述第二末端；且
其中所述第三管路向外扩展到所述AMR床的所述第二末端处的第三区中，且所述第四管路向外扩展到所述AMR床的所述第二末端与所述第三区之间的第四区中的第四子通路中，其中所述第三区通过所述第四区中的所述第四子通路之间向外扩展的第三子通路而流体连接到所述AMR床的所述第二末端。
9.一种主动式磁回热(AMR)制冷器，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
热交换器(HEX)；
热传递流体；
第一管路，其将所述HEX的第一末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；
第二管路，其将所述HEX的第二末端流体连接到所述AMR床的所述第一末端；以及
泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一管路、所述第二管路、所述HEX，以及所述AMR床的孔，
其中所述第一管路连接到在所述AMR床的所述第一末端的第一部分上延伸的第一通道，且所述第二管路连接到在所述AMR床的所述第一末端的第二部分上延伸的第二通道，其中所述第一通道通过在所述第二通道的一部分下方延伸的形成于所述第一通道的下部壁中的狭槽而流体连接到所述AMR床，且其中所述第二通道通过在所述第一通道的一部分下方延伸的形成于所述第二通道的下部壁中的狭槽而流体连接到所述AMR床。
10.一种主动式磁回热(AMR)制冷器，其包括：
至少一个AMR床，其具有第一末端和第二末端；
热交换器(HEX)；
热传递流体；
第一管路，其将所述HEX连接到所述AMR床的所述第一末端，其中所述第一管路被配置成在第一操作模式中在单向流中引导所述热传递流体，且其中所述第一管路进一步被配置成在第二操作模式中在第二单向流中引导所述热传递流体；以及
泵，其被配置成在所述第一单向流和所述第二单向流中驱动所述热传递流体。
11.根据权利要求10所述的AMR制冷器，其中所述第二单向流与所述第一单向流相反，且所述第二单向流被配置成从所述AMR床的所述第一末端排出累积的污染颗粒。
12.一种主动式磁回热(AMR)制冷器设备，其包括：
第一AMR床，其具有冷端和热端，其中所述第一AMR床包括磁热材料；
磁体，其被配置成在高状态和低状态中将时变磁场施加于所述第一AMR床；
冷的热交换器(CHEX)，其具有入口末端和出口末端；
热的热交换器(HHEX)，其具有入口末端和出口末端；
热传递流体；
阀，其被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述高状态中时将所述热传递流体的流从所述第一AMR床的所述冷端引导通过所述第一AMR床且到达所述第一AMR床的所述热端，其中所述阀进一步被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述低状态中时将所述热传递流体的流从所述HHEX引导到所述第一AMR床的所述热端，通过所述第一AMR床，到达所述第一AMR床的所述冷端，且通过所述CHEX；
第一管路，其将所述CHEX的所述入口末端流体连接到所述第一AMR床的所述冷端，其中所述第一管路划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路；
第二管路，其将所述CHEX的所述出口末端流体连接到所述第一AMR床的所述冷端，其中所述第二管路划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路；
第三管路，其将所述HHEX的所述入口末端流体连接到所述第一AMR床的所述热端，其中所述第三管路划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路；
第四管路，其将所述HHEX的所述出口末端流体连接到所述第一AMR床的所述热端，其中所述第四管路划分为所述第一AMR床处的两个或更多个子通路；以及
泵，其被配置成驱动所述热传递流体通过所述第一AMR床、所述CHEX、所述HHEX、所述阀、所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一管路的所述子通路以及所述第二管路的所述子通路在所述第一AMR床处交错，且其中所述第三管路的所述子通路以及所述第四管路的所述子通路在所述第一AMR床处交错。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路以及所述第四管路的所述子通路中的所述热传递流体的流是大体上单向的，且所述第一AMR床中的所述热传递流体的流是大体上双向的。
15.根据权利要求12所述的设备，其进一步包括第二AMR床，其具有冷端和热端，其中所述第二AMR床包括磁热材料，
其中所述磁体进一步被配置成在高状态和低状态中将时变磁场施加于所述第二AMR床，
其中所述阀进一步被配置成当施加于所述第二AMR床的所述时变磁场处于所述高状态中时将所述热传递流体的流从所述第二AMR床的所述冷端引导通过所述第二AMR床且到达所述第二AMR床的所述热端，且其中所述阀被配置成当施加于所述第一AMR床的所述时变磁场处于所述低状态中时将所述热传递流体的流从所述HHEX引导到所述第二AMR床的所述热端，通过所述第二AMR床，到达所述第二AMR床的所述冷端，且通过所述CHEX，且
其中所述泵进一步被配置成驱动所述热传递流体通过所述第二AMR床。
16.根据权利要求15所述的设备，其进一步包括：
第五管路，其将所述CHEX的所述入口末端连接到所述第二AMR床的所述冷端，其中所述第五管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路；
第六管路，其将所述CHEX的所述出口末端连接到所述第二AMR床的所述冷端，其中所述第六管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路；
第七管路，其将所述HHEX的所述入口末端连接到所述第二AMR床的所述热端，其中所述第七管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路；以及
第八管路，其将所述HHEX的所述出口末端连接到所述第二AMR床的所述热端，其中所述第八管路划分为所述第二AMR床处的两个或更多个子通路，
其中所述泵进一步被配置成驱动所述热传递流体通过所述第五管路、所述第六管路、所述第七管路以及所述第八管路。
17.根据权利要求15所述的设备，其中施加于所述第一AMR床的所述时变磁场与施加于所述第二AMR床的所述时变磁场偏离。
18.一种方法，其包括：
将热传递流体通过第一管路从第一热交换器(HEX)的第一末端泵送到主动式磁回热(AMR)床的第一末端，其中所述第一管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路；以及
将所述热传递流体通过第二管路从所述AMR床的所述第一末端泵送到所述第一HEX的第二末端，其中所述第二管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第一管路和所述第二管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
19.根据权利要求18所述的方法，其进一步包括：
将所述热传递流体通过第三管路从第二HEX的第一末端泵送到所述AMR床的第二末端，其中所述第三管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路；以及
将所述热传递流体通过第四管路从所述AMR床的所述第二末端泵送到所述第二HEX的第二末端，其中所述第四管路划分为所述AMR床处的两个或更多个子通路，且
其中所述第三管路和所述第四管路的所述子通路在所述AMR床处交错。
20.一种方法，其包括：
在第一操作模式中将时变磁场施加于主动式磁回热(AMR)床；
在第二操作模式中将所述时变磁场施加于所述AMR床；
当所述时变磁场处于所述第一操作模式中时在单向流中将热传递流体泵送通过第一管路，所述第一管路将热交换器(HEX)连接到所述AMR床的第一末端；以及
在第二操作模式中在第二单向流中将所述热传递流体泵送通过所述第一管路，
其中所述第一单向流和所述第二单向流彼此相反。
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