CN112361644B - 磁蓄冷组件、蓄冷器、磁制冷系统和磁制冷机 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种磁蓄冷组件、蓄冷器、磁制冷系统和磁制冷机。所述磁蓄冷组件包括：蓄冷壳体，具有蓄冷空间及与所述蓄冷空间连通的壳体进出口；和一个或多个蓄冷单元，所述蓄冷单元设置于所述蓄冷空间内，包括具有容纳腔的蓄冷盒和设置于所述容纳腔内的磁热材料，所述蓄冷单元具有所述容纳腔与所述壳体进出口连通的第一工作位置，并且其中至少一个所述蓄冷单元为可动蓄冷单元，所述可动蓄冷单元还具有所述容纳腔与所述壳体进出口断开第二工作位置。蓄冷器、磁制冷系统和磁制冷机包括所述磁蓄冷组件。
Description
技术领域
本公开涉及磁制冷技术领域，特别涉及一种磁蓄冷组件、蓄冷器、磁制冷系统和磁制冷机。
背景技术
磁制冷技术是一种绿色环保的新型制冷技术。与传统蒸汽压缩式制冷相比，磁制冷技术采用磁热材料作为制冷工质，对臭氧层无破坏作用，无温室效应，近年来得到了较快地发展。
磁制冷技术是一种利用磁热材料的磁热效应(Magnetocaloric Effect，MCE，也称磁卡效应)实现制冷的新制冷技术。磁热效应是指外加磁场发生变化时磁热材料的磁矩有序排列发生变化，即磁熵改变，导致材料自身发生吸、放热的现象。在无外加磁场时，磁热材料内磁矩的方向是杂乱无章的，表现为材料的磁熵较大；有外加磁场时，材料内磁矩的取向逐渐趋于一致，表现为材料的磁熵较小。在加磁的过程中，磁热材料的磁矩沿磁场方向由无序到有序，磁熵减小，此时磁热材料向外放热；在去磁的过程中，磁热材料的磁矩沿磁场方向由有序到无序，磁熵增大，此时磁热材料从外部吸热。
磁制冷不像传统的制冷技术那样依靠气体压缩和膨胀使工质发生相的改变来实现制冷，也不需要容易导致大气臭氧层破坏的物质以及应用结构复杂的气体压缩机等设备，而只要借助磁热材料的可逆磁热效应，即磁热材料磁化时向外界放出热量，退磁时温度降低从外界吸取热量，即可达到制冷目的。
主动磁制冷循环是基于主动磁回热原理形成的制冷技术，其由磁制冷基本循环与主动式磁蓄冷器(activemagnetic regenerator，AMR，也称主动式磁回热器)原理相结合而发展出的制冷循环。通常，气体回热式制冷机中固体填料起回热作用，气体的热力学循环是冷量产生的原因。主动磁制冷循环中，磁蓄冷器中磁热材料的热力学循环是冷量产生的原因，循环回路中的传热流体发挥了回热作用。主动磁制冷循环通过磁热效应与回热过程的结合，显著增加了循环温度范围。
磁制冷系统的一个完整主动磁制冷循环包括四个过程：(1)加磁：装有磁热材料的磁蓄冷器进入磁场空间；(2)热流动：传热流体在活塞驱动下，从冷端换热器流过磁蓄冷器吸热，然后流到热端换热器放出热量；(3)去磁：装有磁热材料的磁蓄冷器退出磁场空间；(4)冷流动：传热流体从热端换热器流过磁蓄冷器放热，然后流到冷端换热器吸收热量。连续上述过程就可以实现制冷。
发明内容
本公开第一方面提供一种磁蓄冷组件，包括：
蓄冷壳体，具有蓄冷空间及与所述蓄冷空间连通的壳体进出口；和
一个或多个蓄冷单元，所述蓄冷单元设置于所述蓄冷空间内，包括具有容纳腔的蓄冷盒和设置于所述容纳腔内的磁热材料，所述蓄冷单元具有所述容纳腔与所述壳体进出口连通的第一工作位置，并且其中至少一个所述蓄冷单元为可动蓄冷单元，所述可动蓄冷单元还具有所述容纳腔与所述壳体进出口断开第二工作位置。
在一些实施例中，还包括致动装置，所述致动装置与所述可动蓄冷单元驱动连接，被配置为驱动所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
在一些实施例中，所述蓄冷壳体还包括安装空间，所述致动装置位于所述安装空间内。
在一些实施例中，
所述磁蓄冷组件包括多个所述可动蓄冷单元；
所述致动装置包括独立输出动力的多个致动部，所述多个致动部与所述多个可动蓄冷单元一一对应地或分组对应地设置，各所述致动部驱动对应的所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
在一些实施例中，所述蓄冷壳体上设置有第一缓冲腔，所述壳体进出口通过所述第一缓冲腔与所述蓄冷空间连通。
在一些实施例中，至少一个所述蓄冷单元为固定于所述第一工作位置的固定蓄冷单元。
在一些实施例中，所述磁蓄冷组件包括多个所述蓄冷单元，至少两个所述蓄冷单元的所述容纳腔内的所述磁热材料种类不同和/或质量不同。
在一些实施例中，所述可动蓄冷单元还包括与所述容纳腔并联的流体旁通通道，在所述第二工作位置，所述壳体进出口与所述流体旁通通道连通。
在一些实施例中，所述流体旁通通道设置于所述蓄冷盒内。
在一些实施例中，所述蓄冷单元还包括位于所述流体旁通通道的端口处的第二缓冲腔，所述流体旁通通道通过所述第二缓冲腔与所述壳体进出口连通。
在一些实施例中，所述第二缓冲腔设置于所述蓄冷盒上。
在一些实施例中，所述磁蓄冷组件还包括导向部，所述导向部被配置为所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换时限制所述可动蓄冷单元的运动方向。
在一些实施例中，所述导向部包括：
导轨，设置于所述蓄冷壳体和所述可动蓄冷单元中的一个上；和
导向配合结构，设置于所述蓄冷壳体和所述可动蓄冷单元的另一个上，与所述导轨配合以使所述可动蓄冷单元沿所述导轨的延伸方向可移动地设置。
本公开第二方面提供一种蓄冷器，包括本公开第一方面所述的磁蓄冷组件。
本公开第三方面提供一种磁制冷系统，包括所述循环回路，所述循环回路内循环传热流体，并包括通过连接管路依次连接的冷端换热器、第一蓄冷床、热端换热器和第二蓄冷床以及被配置为控制所述循环回路内的所述传热流体的流动方向的方向控制阀组，其中，所述第一蓄冷床和所述第二蓄冷床均包括本公开第一方面所述的磁蓄冷组件，所述连接管路与所述磁蓄冷组件的所述壳体进出口连通。
在一些实施例中，磁制冷系统还包括：
加磁装置，包括按加磁周期为所述第一工作位置的所述蓄冷单元的磁热材料加磁的加磁部；
温度传感装置，被配置为获取所述磁制冷系统的工作温度；和
控制装置，与所述温度传感装置和所述致动装置信号连接，被配置为根据所述工作温度控制所述致动装置动作以选择处于所述第一工作位置的所述可动蓄冷单元。
在一些实施例中，所述控制装置与所述加磁装置信号连接，被配置为根据所述工作温度调节所述加磁周期。
在一些实施例中，
所述温度传感装置包括第一温度传感器，所述第一温度传感器被配置为检测所述磁制冷系统的室外温度，所述控制装置与所述第一温度传感器信号连接，所述工作温度包括所述室外温度；和/或
所述温度传感装置包括第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置为检测所述磁制冷系统的室内温度，所述控制装置与所述第二温度传感器信号连接，所述工作温度包括所述室内温度。
在一些实施例中，
所述磁制冷系统还包括流量传感器，所述流量传感器被配置为检测所述循环回路中所述传热流体流量；
所述控制装置与所述流量传感器和所述泵信号连接。
在一些实施例中，
所述循环回路包括泵，所述泵被配置为驱动所述传热流体在所述循环回路内流动；
所述控制装置与所述泵信号连接，所述控制装置被配置为根据所述工作温度调节所述泵的输出流量。
在一些实施例中，所述控制装置与所述方向控制阀组信号连接，所述控制装置被配置为根据所述工作温度操纵所述方向控制阀组动作以控制所述传热流体在所述循环回路中的流动方向。
本公开第四方面提供一种磁制冷机，包括：
本公开第一方面所述的磁蓄冷组件；或者
本公开第二方面所述的蓄冷器；或者
本公开第三方面所述的磁制冷系统。
基于本公开提供的磁蓄冷组件或包括该磁蓄冷组件的蓄冷器应用于磁制冷系统或磁制冷机时，可以通过切换磁蓄冷组件的可动蓄冷单元的工作位置使得部分可动蓄冷单元的磁热材料从循环回路中切除，即可以调节与循环回路的传热流体换热的磁热材料的配置，利于降低循环回路的压阻，利于提高磁制冷系统的运行性能。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本公开一实施例的磁制冷系统的原理图。
图2为本公开一实施例的磁制冷系统的磁蓄冷组件和加磁装置的组合结构的立体结构示意图。
图3为图2所示的组合结构的俯视结构示意图。
图4为图2所示的组合结构的部分结构示意图。
图5为图2所示的组合结构中磁蓄冷组件的部分结构示意图，其中未示出蓄冷壳体的盖。
图6为图2所示的组合结构中磁蓄冷组件的剖视结构示意图。
图7为图2所示的组合结构中磁蓄冷组件的蓄冷单元的蓄冷盒的结构示意图。
图8为本公开一实施例的磁制冷系统的磁蓄冷组件和加磁装置的组合结构的立体分解结构示意图。
图9为图8所示的组合结构的部分结构示意图，其中未示出蓄冷壳体的盖。
图10为图8所示的组合结构中磁蓄冷组件的蓄冷壳体的下壳体的结构示意图。
图11为图8所示的组合结构中磁蓄冷组件的局部剖视结构示意图。
图12为图8所示的组合结构中磁蓄冷组件的蓄冷单元的蓄冷盒的结构示意图。
图13为本公开一实施例的磁制冷系统的一个控制方法示例的流程图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在实现本公开的过程中，发明人发现，磁蓄冷器中填充大量的磁热材料，这些磁热材料形状一般为颗粒状或片状。传热流体流经磁蓄冷器时，需流过磁蓄冷器中的磁热材料，产生的压损较大，尤其是传热流体流过颗粒状磁热材料时，压损很大，这会增大传热流体的耗功，降低磁制冷系统系统的能效。磁蓄冷器中传热流体流过的磁热材料的质量与磁制冷系统设定的温度范围及运行条件相关，而且传热流体流过磁热材料压损大，活塞耗功大，当传热流体流过的磁热材料占用的区域的长度越长时，压损越大，活塞耗功越大，传热流体的能效越低。
为缓解上述的因传热流体流经磁热材料引起传热流体的能效较低的问题，本公开提出了在磁制冷系统运行时，根据磁制冷系统的温度范围及运行条件确定合适的磁热材料的技术方案。
本公开实施例提供一种磁蓄冷组件，包括蓄冷壳体以及一个或多个蓄冷单元。蓄冷壳体具有蓄冷空间及与所述蓄冷空间连通的壳体进出口。所述蓄冷单元设置于所述蓄冷空间内，包括具有容纳腔的蓄冷盒和设置于所述容纳腔内的磁热材料所述蓄冷单元具有所述容纳腔与所述壳体进出口连通的第一工作位置并且其中至少一个所述蓄冷单元为可动蓄冷单元所述可动蓄冷单元还具有所述容纳腔与所述壳体进出口断开第二工作位置。
在一些实施例中，磁蓄冷组件还包括致动装置，所述致动装置与所述可动蓄冷单元驱动连接，被配置为驱动所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
本公开还提供一种蓄冷器，包括本公开实施例所述的磁蓄冷组件。
本公开还提供一种磁制冷系统，包括所述循环回路，所述循环回路内循环传热流体，并包括通过连接管路依次连接的冷端换热器、第一蓄冷床、热端换热器和第二蓄冷床以及被配置为控制所述循环回路内的所述传热流体的流动方向的方向控制阀组，其中，所述第一蓄冷床和所述第二蓄冷床均包括本公开第一方面所述的磁蓄冷组件，所述连接管路与所述磁蓄冷组件的所述壳体进出口连通。
本公开实施例还提供一种磁制冷机，包括：本公开实施例的磁蓄冷组件；或者本公开实施例的蓄冷器；或者本公开实施例的磁制冷系统。
基于本公开实施例提供的磁蓄冷组件或包括该磁蓄冷组件的蓄冷器应用于磁制冷系统或磁制冷机时，可以通过切换磁蓄冷组件的可动蓄冷单元的工作位置使得部分可动蓄冷单元的磁热材料从循环回路中切除，即可以调节与循环回路的传热流体换热的磁热材料的配置，利于降低循环回路的压阻，利于提高磁制冷系统的运行性能。
以下结合如图1至图13对本公开实施例的磁制冷系统及其磁蓄冷组件进行详细说明，为了更好地理解本公开，还提供了磁制冷系统的控制方法。
本公开实施例提供的磁制冷系统主要包括循环回路、加磁装置110、温度传感装置和控制装置113。
循环回路内部流通传热流体，包括连接管路和磁蓄冷组件。磁蓄冷组件包括一个或多个蓄冷单元和致动装置。
蓄冷单元包括具有容纳腔的蓄冷盒和设置于容纳腔内的磁热材料。蓄冷单元具有第一工作位置，在第一工作位置，容纳腔与连接管路连通。其中至少一个蓄冷单元为可动蓄冷单元。可动蓄冷单元还具有第二工作位置，在第二工作位置，可动蓄冷单元的容纳腔与连接管路断开。
致动装置与可动蓄冷单元驱动连接，被配置为驱动可动蓄冷单元在第一工作位置和第二工作位置之间切换。
加磁装置110包括按加磁周期为第一工作位置的蓄冷单元的磁热材料加磁的加磁部。
温度传感装置被配置为获取磁制冷系统的工作温度。
控制装置113与温度传感装置和致动装置信号连接，被配置为根据工作温度控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的可动蓄冷单元。
磁热材料是磁制冷系统的核心组成部分。在相关技术的磁制冷系统中，由于不同居里温度的磁热材料具有不同的最佳工作温度，这使得具有多种居里温度的磁热材料的磁制冷系统中的部分磁热材料处在较差的工作状态，导致系统运行性能降低。
但是，相关技术的磁制冷系统在运行过程中，只对作为加磁部的磁体的转速、传热流体流量等运行参数进行计算和设定，而参与换热的磁热材料始终保持不变，这使得磁制冷系统难以始终处在较佳的运行状态。
通过本公开实施例提供的磁制冷系统，可以通过切换可动蓄冷单元的工作位置使得处在较差工作状态的可动蓄冷单元的磁热材料从循环回路中切除，即可以调节与循环回路的传热流体换热的磁热材料的配置，利于降低循环回路的压阻，利于提高磁制冷系统的运行性能。
以下结合图1至图7详细说明本公开一实施例的磁制冷系统及其磁蓄冷组件。
图1为本公开一实施例的磁制冷系统的原理图。如图1所示，本公开实施例的磁制冷系统包括循环回路、加磁装置110、温度传感装置和控制装置113。
循环回路内部流通传热流体，包括通过连接管路依次连接并构成主回路的冷端换热器101、泵102、第一蓄冷床104、热端换热器105和第二蓄冷床106。
其中，第一蓄冷床104和第二蓄冷床106均包括本公开实施例的磁蓄冷组件530。磁蓄冷组件530包括多个可动蓄冷单元531和致动装置532。
可动蓄冷单元531包括具有容纳腔5311的蓄冷盒5310和设置于容纳腔5311内的磁热材料5316。各可动蓄冷单元531具有第一工作位置和第二工作位置。在第一工作位置，容纳腔与连接管路连通。在第二工作位置，可动蓄冷单元的容纳腔与连接管路断开。致动装置532与可动蓄冷单元531驱动连接，被配置为驱动可动蓄冷单元531在第一工作位置和第二工作位置之间切换。
加磁装置110被配置为按加磁周期为第一工作位置的可动蓄冷单元531的磁热材料5316加磁。
需要说明的是本公开附图对应的磁蓄冷组件530(如图1至图7所示)和磁蓄冷组件630(如图8至图12所示)仅是本公开的磁蓄冷组件的两个实施例，在一些未图示的实施例中，磁蓄冷组件还可以在包括至少一个可动蓄冷单元之外，还包括至少一个固定蓄冷单元，固定蓄冷单元的结构可以设置得与可动蓄冷单元大致相同，但其始终处于第一工作位置，即其容纳腔始终与循环回路的连接管路连通，从而固定蓄冷单元的换热材料始终与循环回路中的传热流体换热。本公开中，将可动蓄冷单元和固定蓄冷单元统称为蓄冷单元。
温度传感装置被配置为获取磁制冷系统的工作温度。控制装置113与温度传感装置和致动装置信号连接，被配置为根据工作温度控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的可动蓄冷单元。如图1所示，控制装置113通过致动装置控制器117与致动装置信号连接，并通过致动装置控制器117控制致动装置动作。
如图1所示，温度传感装置包括第一温度传感装置111和第二温度传感器115。第一温度传感装置111用于检测热端换热器105的温度，第一温度传感装置111的检测温度可以作为后述的室外温度使用。第二温度传感装置115用于检测冷端换热器101的温度，第二温度传感装置115的检测温度可以作为后述的室内温度使用。图1所示的实施例中，控制装置113与第一温度传感器111和第二温度传感器115信号连接，工作温度包括室外温度和室内温度。
泵102被配置为驱动传热流体在循环回路内流动。控制装置113与泵102通过泵转速控制器114信号连接，控制装置113被配置为根据工作温度调节泵102的输出流量。
如图1所示，磁制冷系统还包括流量传感器116，流量传感器116被配置为检测循环回路中传热流体流量。控制装置113与流量传感器116信号连接。如图1所示，流量传感器116的检测点设置于泵102和冷端换热器102之间的连接管路上，用于检测泵102的入口的流量，也即检测循环回路中传热流体流量。控制装置113被配置为通过调节泵102的转速调节循环回路中传热流体流量。其中，流量检测传感器116检测的流量可以作为控制装置113调节泵102的输出流量时的反馈参数。
磁制冷系统还包括方向控制阀组，方向控制阀组被配置为控制传热流体在循环回路中的流动方向。控制装置113与方向控制阀组信号连接，控制装置113被配置为根据工作温度操纵方向控制阀组动作以控制传热流体在循环回路中的流动方向。
如图1所示，在一些实施例中，方向控制阀组包括第一电磁阀103、第二电磁阀107、第三电磁阀108和第四电磁阀109。第一电磁阀103串接于泵102和第一蓄冷床104之间的连接管路中。第二电磁阀107串接于第二蓄冷床和冷端换热器101之间的连接管路中。第三电磁阀108的一端与第一电磁阀103和泵102之间的连接管路连接，另一端与第二电磁阀107和第二蓄冷床106之间的连接管路连接。第四电磁阀109的一端与第一电磁阀103和第一蓄冷床104之间的连接管路连接，另一端与第二电磁阀107和冷端换热器101之间的连接管路连接。
该磁制冷系统的每个制冷周期包括第一工作过程和第二工作过程两个工作过程。
第一工作过程中，第一电磁阀103和第二电磁阀107处于打开状态，第三电磁阀108和第四电磁阀109处于断开状态。第一蓄冷床104加磁，第二蓄冷床106去磁。泵102驱动传热流体流动，传热流体经过电磁阀103流入第一蓄冷床104并吸热，之后流入热端换热器105向热端换热器105放热，之后传热流体流向第二蓄冷床106放热，然后经电磁阀107流入冷端换热器101吸热，然后流回泵102。
在第一工作过程中，第一蓄冷床104处于加磁装置110的加磁部的磁场中，其中的磁热材料释放热量，在第一蓄冷床104中流通的传热流体吸热，第二蓄冷床106处于加磁装置110的磁场外，其中的磁热材料吸收热量，在第二蓄冷床106中流通的传热流体放热。
在第二工作过程中，第一电磁阀103和第二电磁阀107处于断开状态，第三电磁阀108和第四电磁阀109处于打开状态。第一蓄冷床104去磁，第二蓄冷床106加磁。泵102推动传热流体流动，传热流体经过第三电磁阀108流入第二蓄冷床106并吸热，之后流入热端换热器105向热端换热器105放热，之后传热流体流向第一蓄冷床104放热，然后经第四电磁阀109流入冷端换热器101吸热，然后流回泵102。
在第二工作过程中，第二蓄冷床106处于加磁装置110的加磁部的磁场中，其中的磁热材料释放热量，在第二蓄冷床106中流通的传热流体吸热，第一蓄冷床104处于加磁装置110的磁场外，其中的磁热材料吸收热量，在第一蓄冷床104中流通的传热流体放热。
前述第一工作过程和第二工作过程不断循环发生，可以实现热端换热器持续放热及冷端换热器持续吸热，从而实现冷端换热器所在制冷空间的制冷或实现热端换热器所在制热空间的制热。
由于磁热材料的材料特性，即不同居里温度的磁热材料在不同的工作温度下具有不同的磁热效应，要想使磁制冷系统形成较大的温度范围，可以在磁蓄冷组件中填充多种不同居里温度的磁热材料，以形成逐级加热或逐级冷却的效果。而在不同的工作条件下，磁制冷系统所需要的最佳磁热材料质量、加磁周期和传热流体流量是不同的。
本公开实施例的磁制冷系统通过磁蓄冷组件530中可动蓄冷单元531及致动装置532的设置，可以通过致动装置532驱动可动蓄冷单元在第一工作位置和第二工作位置之间切换，从而实现对磁热材料质量的调节，利于其在用户设定的不同的目标温度下统筹磁热材料质量、加磁周期和传热流体流量、方向控制阀组的工作周期等参数使其在最佳参数下工作，从而利于磁制冷系统处于最佳工作状态。
另外，如果不同的蓄冷单元中添加的磁热材料种类不同，不同的磁热材料种类一般具有不同的居里温度，以上设置还可以适当调节参与换热的磁热材料种类，使居里温度更适合当前工作温度的磁热材料参与换热，从而更加利于磁制冷系统处于最佳工作状态。
其中，加磁装置110可以包括周期运动的加磁部和与加磁部驱动连接的驱动部。加磁部在运动的过程中具有为处于第一工作位置的蓄冷单元的磁热材料加磁的加磁位置和不为处于第一工作位置的蓄冷单元的磁热材料加磁的去磁位置。驱动部用于驱动加磁部在加磁位置和去磁位置之间周期运动。控制装置113被配置通过调节加磁部的运动速度调节加磁周期。
如图2至图4所示，在一些实施例中，加磁装置110包括可转动的加磁部，控制装置113被配置为通过调节加磁部的转速调节加磁周期。此时驱动部例如可以为旋转电机。
如图1所示，为了控制旋转电机的转速，磁制冷系统还包括电机速度控制器112，控制装置113通过电机速度控制器112与旋转电机信号连接，以通过电机速度控制器112控制旋转电机的转速，从而控制加磁周期。
如图2至图4所示，在一些实施例中，加磁部520包括第一磁体组件521、第二次磁体组件522和第三磁体组件523。第一磁体组件521包括中空柱形磁体，中空柱形磁体中空部可以用于连接旋转电机的输出轴。第二磁体组件522包括绕中空柱形磁体的外周均匀间隔设置的两块第一磁体。第三磁体组件523包括绕中空柱形磁体的外周均匀间隔设置的两块第二磁体。两块第一磁体和两块第二磁体的形状和周向位置对应相同，且对应的第一磁体和第二磁体沿中空柱形磁体的轴向间隔设置。从而，第一磁体组件521、第二次磁体组件522和第三磁体组件523按照磁路原理形成磁场。
如图2和图3所示，在一些实施例中，四个磁蓄冷组件530与前述加磁部520配合使用。四个磁蓄冷组件530沿加磁部520的周向均布于中空柱形磁体的外周，且在轴向上位于第二磁体组件522和第三磁体组件530之间。
另外，还设置了安装支架510。安装支架510设置于中空柱形磁体的外周，包括沿中空柱形磁体的周向均匀设置的四个安装口，四个磁蓄冷组件530分别安装于对应的安装口内。安装支架510利于维持磁蓄冷组件530彼此之间和与加磁部520之间的安装位置，从而利于磁场稳定地为磁蓄冷组件530的磁热材料加磁和去磁。如图4所示，当一磁蓄冷组件530在加磁部的轴向上位于第二磁体组件522和第三磁体组件530之间时，相对于该磁蓄冷组件530而言，加磁部520处于加磁位置；当一磁蓄冷组件530在轴向第二磁体组件522和第三磁体组件523之外时，相对于该磁蓄冷组件530而言，加磁部520处于去磁位置。
对应于图3的实施例，即加磁部520于分布于图中左右两侧的两个磁蓄冷组件530(作为一组磁蓄冷组件)而言处于加磁位置，同时于分布于图中上下两侧的两个磁蓄冷组件530(作为另一组磁蓄冷组件)而言处于去磁位置，因此，同一加磁部520可以为两组磁蓄冷组件530分时加磁去磁。以上布置方式中，两组磁蓄冷组件530可以分别作为第一蓄冷床104和第二蓄冷床106使用，无需专门控制即可使第一蓄冷床104和第二蓄冷床106中的一个加磁时，另一个去磁，磁制冷装置的结构紧凑，控制方便。
以上布置使得各磁蓄冷组件530安装在加磁部520所形成的磁场的运动区域内，当加磁部520在旋转电机的驱动下进行旋转运动时，其磁场将周期性交替作用于磁蓄冷组件530，进而对磁蓄冷组件530内的磁热材料进行加磁、去磁。在加磁、去磁的过程中，传热流体流入磁蓄冷组件530内，与磁热材料发生热交换，将磁热材料产生的冷量和热量带走。
以下对本公开一些实施例的磁蓄冷组件530进行详细描述。
如图5所示，磁蓄冷组件530包括蓄冷壳体534、多个或动蓄冷单元531和致动装置532。蓄冷壳体534具有蓄冷空间5341及与蓄冷空间5341连通的壳体进出口5342。循环回路的连接管路与壳体进出口5342连通。多个可动蓄冷单元531沿传热流体的流动方向相邻地布置在蓄冷壳体534的蓄冷空间5341内。
如图6所示，可动蓄冷单元531还包括设置于蓄冷壳体534上的第一缓冲腔5344。壳体进出口5342通过第一缓冲腔5344与蓄冷空间5341连通。
第一缓冲腔5344的作用在于，当其与一个可动蓄冷单元531的端面5312接触时，将从连接管路中流入的传热流体分散后，传热流体流入可动蓄冷单元531的端面5312的各个开口中，或者将端面5312上各个开口流出的传热流体进行汇集，再流入连接管路中。
如图5所示，可动蓄冷单元5341的数量为五个。
在一些未图示的实施例中，可以设置更多的或更少的蓄冷单元，例如一个、三个、四个、六个、九个等。
蓄冷盒5310的容纳腔5311的两端面设置有具有若干开口的端面5312，其中每个端面5312上的全部开口构成换热流体的盒体进出口。
如图5所示实施例中，靠近蓄冷壳体534外侧的可动蓄冷单元531处于第一工作位置，共四个，位于蓄冷壳体534中部的可动蓄冷单元531处于第二位置，共一个。
与如图5所示，致动装置532与各可动蓄冷单元531驱动连接，被配置为驱动可动蓄冷单元531在其第一工作位置和第二工作位置之间切换。
如图5所示，蓄冷壳体534还包括安装空间，致动装置532位于安装空间内。该设置使得磁蓄冷组件530更加紧凑，利于实现模块化。
如图5所示，致动装置532包括独立输出动力的多个致动部533，本实施例中，多个致动部533与多个可动蓄冷单元531一一对应地设置。各致动部533驱动对应的可动蓄冷单元531在第一工作位置和第二工作位置之间切换。致动装置532例如可以包括与多个可动蓄冷单元531的数量一致的直线电机，致动部533例如包括直线电机和传动杆。传动杆分别与直线电机和蓄冷单元531的蓄冷盒5310连接。
在一些未图示的实施例中，可以使多个致动部与多个可动蓄冷单元分组对应地设置，例如其中一个致动部可同时驱动两个可动蓄冷单元切换工作位置。
通过致动装置532驱动可动蓄冷单元531在第一工作位置和第二工作位置之间切换可以实现可动蓄冷单元531内磁热材料接入或脱离循环回路。致动装置532包括多个独立的致动部533，可以对对应可动蓄冷单元531进行独立驱动，以使接入循环回路内的可动蓄冷单元531的调节更加灵活。
加磁装置的加磁部可以仅为处于第一工作位置的蓄冷单元的磁热材料加磁。当然，加磁装置110还可以同时为处于第二工作位置的可动蓄冷单元加磁，只是处于第二工作位置的可动蓄冷单元不与循环回路中的传热流体换热。
在一些实施例中，磁蓄冷组件530的至少两个可动蓄冷单元531的容纳腔5311内的磁热材料5316种类不同和/或质量不同。当然，本公开的磁制冷系统及磁蓄冷组件并不排除可以设置为全部蓄冷单元的容纳腔内的磁热材料种类和/或数量相同的情形。
可动蓄冷单元531还包括与容纳腔5311并联的流体旁通通道5313，在第二工作位置，循环回路的连接管路与流体旁通通道5313连通。流体旁通通道5313可以单独设置于蓄冷盒5310外部，也可以设置于蓄冷盒5310内。如图7所示，流体旁通通道5313为设置于蓄冷盒5310内的与容纳腔5311并排沿传热流体的流动方向直通的通孔。
另外，在一些实施例中，可动蓄冷单元531还包括设置于蓄冷盒5310上流体旁通通道的端口处的第二缓冲腔5314，流体旁通通道5313通过第二缓冲腔5314与壳体进出口5342连通。
第二缓冲腔5314的作用在于，当其与另一个蓄冷单元531的端面5312接触时，将端面5312上各个开口流出的传热流体进行汇集，再进入流体旁通通道5313中；或者将从流体旁通通道5313中流出的传热流体分散到第二缓冲腔5314中，再流入端面5312的各个开口中。
在一些实施例中，磁蓄冷组件还包括导向部，导向部被配置为可动蓄冷单元在第一工作位置和第二工作位置之间切换时限制可动蓄冷单元的运动方向。
导向部例如可以包括导轨和导向配合结构。导轨设置于蓄冷壳体和可动蓄冷单元中的一个上。导向配合结构设置于蓄冷壳体和可动蓄冷单元的另一个上，被配置为与导轨配合以使可动蓄冷单元沿导轨的延伸方向可移动。
导向配合结构例如可以为与导轨配合的导向孔、滑槽、滑块、滚轮等。
设置导向结构利于可动蓄冷单元531在第一工作位置和第二工作位置之间顺利、稳定地切换。
如图5所示，在蓄冷壳体534底部设置有滑槽5343，如图7所示，在蓄冷盒5310的底部设置导轨5315，在致动装置532的作用下可动蓄冷单元531可以沿滑槽5343滑动。
传热流体进入磁蓄冷组件530内进行换热的流动过程如图6所示。传热流体通过蓄冷壳体534一端的壳体进出口5342沿方向501流入磁蓄冷组件530，经过磁蓄冷组件530内左侧的内部流道5345及第一缓冲腔5344后依次流过由多个蓄冷单元531所形成的流道504，在此过程中与处于第一工作位置的蓄冷单元531中的磁热材料发生热交换，然后通过磁蓄冷组件530右侧的第一缓冲腔5344及内部流道5345及壳体进出口5342沿方向502流出。
如图6所示，可动蓄冷单元531在致动装置532的驱动下沿图6中的上下方向滑动。一个可动蓄冷单元531具有两个独立的流道，即含有磁热材料的第一流道和无磁热材料的第二流道。第一流道由端面5312和容纳腔5311及其内的磁热材料5316形成，第二流道由第二缓冲腔5314及流体旁通流道5313形成。当蓄冷单元531处于第一工作位置时，其第一流道与图6所示的流道504重合，传热流体流过其中的磁热材料5316，并与其换热。当蓄冷单元531处于第二工作位置时，第二流道与图6所示的流道504重合，则传热流体不与其内的磁热材料5316换热。
如图8至图12所示，提供了本公开一实施例的磁制冷系统的蓄冷单元及加磁装置的组合结构。与前述实施例的磁制冷系统不同的是，该实施例的磁制冷系统中蓄冷单元及加磁装置的组合结构有所差别。图8至图12所示的实施例中，加磁装置110包括可往复运动的加磁部620，控制装置113被配置调节加磁部620的往复运动速度调节加磁周期。
以下仅就本实施例与前述实施例的不同之处进行说明，其它未说明的部分均可参考前述实施例的相关内容。
如图8至图12所示，磁蓄冷组件630包括蓄冷壳体、多个可动蓄冷单元631和致动装置(未图示)。与蓄冷壳体蓄冷壳体634配合设置有壳盖635，用于封闭蓄冷壳体634的蓄冷空间6341。
可动蓄冷单元631包括蓄冷盒6310和设置在蓄冷盒6310的容纳腔6311内的磁热材料6316，还可包括与蓄冷盒6310配合的盒盖6317，盒盖6317用于封闭容纳腔6311。蓄冷盒6310盒盖6317该磁蓄冷组件630内安装的多个可动蓄冷单元631的蓄冷盒内填充的磁热材料6316的居里温度可以相同，也可以不同。
多个可动蓄冷单元631设置于蓄冷壳体634的蓄冷空间6341内，并沿传热流体的流动方向相邻布置。加磁装置的加磁部620包括方形框架状的方形框架磁体，方形框架磁体套设在蓄冷壳体634外侧，并可沿垂直于传热流体的流动方向的运动方向(箭头a所示的方向)往复直线运动。加磁装置110的驱动装置可以是驱动方形框架磁体往复直线运动的直线致动装置。该直线致动装置与控制装置113信号连接，可以根据控制装置113的控制指令改变方形框架磁体的运动速度，从而调节对可动蓄冷单元631内的磁热材料6316加磁的加磁周期。
该磁蓄冷组件630的装配顺序如下：
将磁热材料6316填充到蓄冷盒6310的容纳腔6311内，再安装盒盖6317。
蓄冷壳体634蓄冷盒6310的底部设有导轨6315，将填充有磁热材料6316的各可动蓄冷单元631安装到蓄冷壳体634的蓄冷空间6341内的滑槽6343并使导轨6315位于滑槽6343上，并将各蓄冷盒6310与致动装置的对应的致动部(图中未示出)组装在一起，再安装壳盖635。
方形框架磁体可在直线致动装置的作用下按照图9中的箭头a所示的方向及范围运动，当方形框架磁体从磁蓄冷组件630侧面移动到中间位置时，其将对磁蓄冷组件630内的处于第一工作位置的可动蓄冷单元631的磁热材料6316加磁，使其产生热量；而当方形框架磁体从磁蓄冷组件630中间移动到侧面时，则磁蓄冷组件630内的处于第一工作位置的可动蓄冷单元631的磁热材料6316去磁，产生冷量。在加磁、去磁的过程中，换热流体流入磁蓄冷组件630内，与处于第一工作位置的可动蓄冷单元631的磁热材料6316发生热交换，将磁热材料6316的冷量和热量带走。图9所示实施例的磁蓄冷组件630包括五个可动蓄冷单元631，其中，四个相邻的可动蓄冷单元631处于第一工作位置，一个可动蓄冷单元631处于第二工作位置。
可动蓄冷单元631可在致动装置(未示出)的作用下沿蓄冷壳体634上的滑槽6343进行横向(图9中箭头a所示的方向)移动，当可动蓄冷单元631内的磁热材料6316位于蓄冷壳体634的侧面时，其处于第二工作位置，传热流体将从蓄冷壳体634内的流体旁通流道6313通过，而不流经其内的磁热材料6316，从而利于磁制冷系统调节参与换热的磁热材料的质量和种类，减小压阻。而磁蓄冷组件630内的各可动蓄冷单元631可以根据磁制冷系统的控制装置113的指令进行移动，从而使得处在第一工作位置的各个可动蓄冷单元631内的磁热材料6316工作在更佳状态。
蓄冷壳体634的结构如图10所示。在该蓄冷壳体634内设有容纳可动蓄冷单元631的蓄冷空间6341、用于安装可动蓄冷单元631及对可动蓄冷单元631进行导向的滑槽6343，用于传热流体进出的壳体进出口6342。
如图11所示，蓄冷壳体634上还设置有第一缓冲腔6344，蓄冷壳体634的壳体进出口6342通过第一缓冲腔6344与蓄冷空间6341连通。如图10和图11所示，第一缓冲腔6344设置在蓄冷壳体634的端壁上，通过设置于蓄冷壳体634的壳壁内的内部流道6345与对应的壳体进出口6342连通。
在磁制冷系统工作时，换热流体从蓄冷壳体634一端的壳体进出口6342进入磁蓄冷组件630并沿蓄冷壳体634的壳壁的内部流道6345进入第一缓冲腔6344内，之后顺次流入处于第一工作位置的各可动蓄冷单元631的容纳腔6311内，与其内的磁热材料6316进行换热，然后进入蓄冷壳体634另一端的第一缓冲腔6344，再沿蓄冷壳体634的壳壁内的内部流道6345到达另一端的壳体进出口6342后流出。
图11为该磁蓄冷组件的部分剖视结构示意图。当传热流体流入处于第一工作位置的可动蓄冷单元631的容纳腔6311内并与其内的磁热材料6316进行换热后，传热流体从蓄冷盒6310的包括多个开口的端面6312流入蓄冷壳体634端部的缓冲腔6344内，然后再从对应一端的壳体进出口6342流出。
蓄冷盒6310的结构如图12所示。蓄冷盒6310具有用于容纳磁热材料6316的容纳腔6311、具有若干开口的端面6312、流体旁通流道6313、第二缓冲腔6314和导轨6315。传热流体在可动蓄冷单元631内的流动方式有两种。当可动蓄冷单元631处于第一工作位置时，其内的磁热材料6316处于传热流体的流动路径上，传热流体从蓄冷盒6310的一端的端面6312流入，进入容纳腔6311内与磁热材料6316进行热交换，然后从另一端的端面6312流出。当可动蓄冷单元631处于第二工作位置时，其内的磁热材料6316离开传热流体的流动路径，传热流体从蓄冷盒6310一端的第二缓冲腔6314流入流体旁通流道6313，然后从蓄冷盒6310另一端的第二缓冲腔6314流出。
蓄冷盒6310底部的导轨6315与蓄冷壳体634底部的滑槽6343相配合，导轨6315和滑槽6343滑动配合，在可动蓄冷单元631在蓄冷壳体634内滑移时起到导向作用。
本实施例的致动装置可通过动力传输机构作用于蓄冷壳体634中的蓄冷盒6310，以使可动蓄冷单元631沿导轨6315的延伸方向上滑动。该致动装置例如可以是：
直线式致动装置与动力传输机构配合。例如直线电机与传动杆配合。传动杆分别与直线电机的输出端和蓄冷壳体内的蓄冷盒连接，控制装置可通过控制直线电机的运动而控制可动蓄冷单元运动。
旋转式致动装置与动力传输机构配合。例如旋转电机与齿轮齿条传动机构配合。旋转电机通过动力传输机构与蓄冷壳体内的蓄冷盒连接，控制装置可通过控制旋转电机的运动而控制可动蓄冷单元运动。
致动装置可以设置在蓄冷壳体的侧面、底面、顶部及内部，均可实现对可动蓄冷单元的驱动。
致动装置可以包括多个独立的致动部，多个致动部可以与多个可动蓄冷单元一一对应地或分组对应的设置。每个致动部例如包括一个直线电机。一个直线电机可以只与一个蓄冷单元相连接，此时，可以进行磁蓄冷组件内的可动蓄冷单元的任意搭配方式的切换，一个直线电机也可以与多个蓄冷单元连接，此时可以进行预设的蓄冷单元的组合搭配的切换。
前述控制装置113可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
本公开实施例的磁制冷系统可以降低磁致冷系统的压损，改善磁制冷系统的运行状态。
选择处于第一工作位置的可动蓄冷单元，可以调节参与换热的磁热材料的配置方式，包括通过控制处于第一工作位置的可动蓄冷单元的数量或选择具有适合质量的磁热材料的可动蓄冷单元(如果不同的可动蓄冷单元具有不同的质量)，调节参与换热的磁热材料的种类和所处的位置(如果不同的可动蓄冷单元具有不同的磁热材料)，从而通过选择处于第一工作位置的蓄冷单元可以对参与换热的磁热材料的质量、不同磁热材料的质量搭配、不同居里温度的磁热材料的搭配进行更优的配置，从而提高磁制冷系统的工作性能。为实现磁制冷系统在更佳状态下运行，如图13所示，本公开实施例还提供一种前述的磁制冷系统的控制方法。
磁制冷系统的控制方法主要包括：
温度传感装置获取磁制冷系统的工作温度；和
控制装置113根据工作温度控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的蓄冷单元。
如图13所示，在一些实施例中，该磁制冷系统的控制方法还包括控制装置113根据工作温度调节加磁周期。
如图13所示，在一些实施例中，该磁制冷系统的控制方法还包括控制装置113根据工作温度调节循环回路的泵102的输出流量。例如通过调节泵102的转速以调节其输出流量。
如图13所示，在一些实施例中，该磁制冷系统的控制方法还包括控制装置113根据工作温度操纵循环回路的方向控制阀组动作以控制传热流体在循环回路中的流动方向。
如图13所示，在一些实施例中，工作温度包括磁制冷系统的室内温度。在一些实施例中，工作温度还包括磁制冷系统的室外温度。
如图13所示，在一些实施例中，该磁制冷系统的控制方法控制装置113根据工作温度控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的蓄冷单元包括：
以前室内温度为初始温度；
控制装置根据初始温度与预设的目标温度的差值的绝对值控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的蓄冷单元。
如图13所示，在一些实施例中，前述控制装置根据初始温度与预设的目标温度的差值的绝对值控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的蓄冷单元包括：
初始温度与目标温度的差值的绝对值小于第一阈值时，控制装置控制致动装置动作以使处于第一工作位置的蓄冷单元的数量小于蓄冷单元的总量的一半；
初始温度与目标温度的差值的绝对值大于等于第一阈值且小于等于一大于第一阈值的第二阈值时，控制装置控制致动装置动作以使处于第一工作位置的蓄冷单元的数量大于等于蓄冷单元的总量的一半；
初始温度与目标温度的差值的绝对值大于第二阈值时，控制装置控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的蓄冷单元等于蓄冷单元的总量。
如图13所示，在一些实施例中，该磁制冷系统的控制方法还包括：以最大制冷量为目标计算根据工作温度计算处于第一工作位置的蓄冷单元、循环回路中传热流体流量、加磁周期和循环回路的方向控制阀组的工作周期的最优值；和以最优值为目标控制致动装置、泵、加磁装置和方向控制阀组动作。
如图13所示，在一些实施例中，该磁制冷系统的控制方法还包括：
每隔预设时间段重新检测一次当前室外温度和当前室内温度，并判断磁制冷系统的调节空间温度(制冷空间或制热空间)是否稳定；
磁制冷系统的调节空间温度稳定后，控制方法还包括：
如果当前室内温度与目标温度的差值的绝对值小于或等于第三阈值，维持处于第一工作位置的蓄冷单元的数量、循环回路中传热流体流量、加磁周期和方向控制阀组的工作周期不变。
如果当前室内温度与目标温度的差值的绝对值大于第三阈值，则判断当前室外温度与前次室外温度的差值的绝对值是否小于或等于第四阈值。
其中，如果当前室外温度与前次室外温度的差值的绝对值小于或等于第四阈值，返回执行如下步骤：以最大制冷量为目标根据工作温度计算处于第一工作位置的蓄冷单元、循环回路中传热流体流量、加磁周期和方向控制阀组的工作周期的最优值；以最优值为目标控制致动装置、泵、加磁装置和循环回路的方向控制阀组动作。
如果当前室外温度与前次室外温度的差值的绝对值大于第四阈值，则返回执行如下步骤：以当前室内温度作为初始温度；控制装置根据初始温度与目标温度的差值的绝对值控制致动装置动作以选择处于第一工作位置的蓄冷单元。
以下结合图1至图7所示的实施例的磁制冷系统及图13所示的流程图进一步说明本公开一实施例的磁制冷系统的控制方法。在该实施例的控制方法中，设置初始温度时，以当前室内温度作为初始温度。
如图1所示，控制装置113与第一温度传感器111、电机速度控制器112、泵转速控制器114、第二温度传感器115、流量传感器116、致动装置控制器117，及第一至第四电磁阀103、107、108和109信号连接。其中图1未示出控制装置113与第一于第四电磁阀103、107、108和109的信号连接关系。第一至第四电磁阀103、107、108和109的工作周期，即工作频率，受到控制装置113的控制。
控制装置113通过电机速度控制器112控制加磁装置110的旋转电机的转速，从而调节加磁部520的转速，进而调节加磁周期。控制装置113通过泵转速控制器114调节泵102的流量，从而控制循环回路中传热流体流量。致动装置控制器117控制致动装置使对应的可动蓄冷单元531发生运动，以调整磁蓄冷组件530中与传热流体进行换热的蓄冷单元。第一温度传感器111测量热端换热器105的温度作为室外温度TH，温度传感器115测量冷端换热器101的温度作为室内温度TC。流量传感器116检测循环回路中传热流体流量。第一温度传感器111、第二温度传感器115和流量传感器116与控制装置113的输入端相连接，控制装置113接受这些传感器的检测值。电机速度控制器112、泵转速控制器114、致动装置控制器117与控制装置113的输出端相连接，这三个控制器接受控制装置113的控制。
第一温度传感器111、第二温度传感器115和流量传感器116将室外温度、室内温度和传热流体流量传入控制装置113，控制装置113接受这些数据之后，计算出处于第一工作位置的可动蓄冷单元531数量、最佳的加磁部转速、传热流体流量、各电磁阀的工作频率的最佳值，然后控制装置113根据这些最佳值通过致动装置控制器117控制致动装置使磁蓄冷组件530中的可动蓄冷单元531发生相应的移动，通过电机速度控制器112控制旋转电机的转速从而调节加磁周期，通过泵转速控制器114控制泵102的转速从而调节传热流体流量。控制装置113同时控制第一至第四电磁阀103、107、108和109的工作频率，也即方向控制阀组的工作周期。在第一工作过程中第一电磁阀103和第二电磁阀107处于打开状态，第三电磁阀108和第四电磁阀109断开，在第二工作过程中第三电磁阀108和第四电磁阀109处于打开状态，第一电磁阀103和第二电磁阀107处于断开状态。
在图1所示的磁致冷系统中，四个电磁阀103、107、108和109的工作周期相同，且四个电磁阀103、107、108和109的工作周期与加磁周期保持同步变化。
图13为磁制冷系统的一控制方法的控制流程图，在图13中，TC0为首次检测的当前室内温度；TC(i)为当前室内温度，其中i为自然数，代表重复检测室内温度的次数；TH0为首次检测的当前室外温度；TH(j)为当前室外温度，其中j为自然数，代表重复检测室外温度的次数；TG为目标温度；Δt为重复检测时间隔的时间段；a为第一阈值；b为第二阈值；c为第三阈值；d为第四阈值。
如图13所示，磁制冷系统处于开机后，用户根据需求选择工作模式，如选择制冷模式或制热模式或除湿模式，之后第一温度传感器111和第二温度传感器115将当前室外温度和当前室内温度传递给控制装置113。控制装置113可将当前室内温度传递给一显示装置，通过显示装置显示当前室内温度。之后用户设定要制冷或制热的目标温度TG。
然后控制装置113以首次检测的当前室内温度TC0作为初始温度。计算出|TC0-TG|即首次检测的当前室内温度TC0与目标温度TG的差值的绝对值。当差值的绝对值小于第一阈值a时，如a为5℃时，此时可以初步控制磁蓄冷组件中与传热流体换热的蓄冷单元(即处于第一工作位置的蓄冷单元)的数量小于蓄冷单元总量的1/2。当差值的绝对值介于第一阈值a与第二阈值b之间时，其中第二阈值b大于第一阈值a，例如为8℃，此时磁蓄冷组件530中与传热流体换热的蓄冷单元的数量介于蓄冷单元的总量的1/2与1之间；当差值的绝对值大于第二阈值b时，此时磁蓄冷组件中的与传热流体换热的蓄冷单元个数为蓄冷单元的总量，即磁蓄冷组件的全部蓄冷单元均与传热流体的换热。
进行初步调节后，控制装置113将首次检测的当前室内温度TC0、首次检测的当前室外温度TH0、目标温度TG、当前与传热流体换热的蓄冷单元531带入到内置的磁制冷换热优化模型。磁制冷优化模型的基本方程可以为传热流体与磁热材料的换热方程，通过换热方程可求出磁制冷系统温度调节空间的稳定温度，系统功耗，稳定运行时间等。磁制冷优化模型例如可以以最大制冷量为设计目标、循环回路的传热流体流量、处于第一工作位置的蓄冷单元的磁热材料参数，以稳定运行时间为目标函数，以系统功耗、温度调节空间的稳定温度为约束条件。
磁制冷换热优化模型计算出到达目标温度TG的最小时间下的加磁周期、传热流体流量、磁蓄冷组件中处于第一工作位置的蓄冷单元及各电磁阀的工作周期作为最优值。然后控制装置113以流量传感器116检测的流量作为反馈值，利用负反馈调节方法通过泵转速控制器114调节泵102流量至最优值，通过电机速度控制器112调节旋转电机转速从而使加磁部的转速至最优值从而调节加磁周期，通过致动装置控制器117调节对应可动蓄冷单元531的移动从而达到蓄冷单元的最优配置，控制第一至第四电磁阀103、107、108、109的工作周期达到最优值。
加磁部的转速，其代表加磁周期，与传热流体流量稳定之后，每隔时间段Δt，Δt的值例如在30s-5min之间，第一温度传感器111和第二温度传感器115将当前室内温度TC(i)和当前室外温度TH(j)值传递给控制装置113，控制装置113判定调节空间温度是否稳定。
控制装置113判定温度调节空间的温度是否稳定的判断方法例如可以为：前次室内温度TC(i-1)与前两次室内温度TC(i-2)的差值，当前室内温度TC(i)与前次室内温度TC(i-1)的差值均在设定的温度范围之内，例如在±0.2℃范围之内，即认为调节空间温度稳定。
当调节空间温度稳定后，将当前室内温度TC(i)与目标温度TG相比较，判定|TC(i)-TG|是否小于等于第三阈值c，c例如为0.5℃。
差值的绝对值小于等于第三阈值c时，处于第一工作位置的蓄冷单元的数量代表磁热材料的配置方式、传热流体流量、加磁周期表现为加磁部转速和第一至第四电磁阀的工作周期即方向控制阀组的工作周期均维持之前的值不变。
当差值的绝对值大于第三阈值c时，将当前室外温度TH(j)与前次室外温度TH(j-1)相比较，判定并判定|TH(j)-TH(j-1)|是否小于等于第四阈值d，如第四阈值d例如为1℃，|TH(j)-TH(j-1)|大于第四阈值d时重新获取首次检测的当前室外温度TH0与首次检测的当前室内温度TC0，进行下一循环，|TH(j)-TH(j-1)|小于等于第四阈值d时控制装置113根据室外温度、室内温度、目标温度相应的调节运行参数及磁热材料配置方式。
控制装置113计算得到某一室外温度、室内温度、目标温度下的传热流体流量、磁体转速(对应加磁周期)、处于第一工作位置的蓄冷单元、方向控制阀组的工作周期的最优值。控制装置113可以挑选出所需的参与换热的磁热材料的性质或质量及沿传热流体的流动方向的位置适合的可动蓄冷单元使其处于第一工作位置，例如，在某种工况下，如所需处于第一工作位置的蓄冷单元的配置数量为3个，分别为沿传热流体的流动方向的第一个可动蓄冷单元531、第三个可动蓄冷单元531和第五个可动蓄冷单元531。则控制装置113可驱动致动装置的相应的致动部将第一个可动蓄冷单元531、第三个可动蓄冷单元531和第五个可动蓄冷单元531移动至或保持在第一工作位置，将第二个可动蓄冷单元531和第四个可动蓄冷单元531移动到或保持在第二工作位置。
类似的，在磁蓄冷组件具有更多的或更少的可动蓄冷单元时，也可以从中挑选磁热材料质量、性能及位置更合适的可动蓄冷单元参与换热。
在以上的说明中，第一阈值a、第二阈值b、第三阈值c、第四阈值d及第五阈值e仅以具体数值为例进行说明，但各阈值的取值不限于此，而是可以在各自的合适的取值范围内取值，例如第一阈值a的取值范围可以是2℃～6℃；第二阈值b的取值范围可以是6℃～10℃、第三阈值c的取值范围可以是0.3℃～0.8℃、第四阈值d的取值范围可以是0.8℃～1.2℃。
以上实施例的控制方法仅提供了本公开的磁制冷系统的控制方法的一些实施例，本领域技术人员可以根据以上控制方法作出各种变形。
例如，前述实施例中，设置了根据初始温度调节位于第一工作位置的可动蓄冷元件的数量的初步调节环节。但是，在一些未图示的实施例中，该环节并不是必须的，而是可以根据工作温度直接计算需要处于第一工作位置的可动蓄冷元件，并根据计算结果直接控制致动装置进行调节。
又例如，前述实施例中，在根据初始温度进行初步调节后，设置了计算最优值并根据最优值进行精细调节的环节，在一些未图示的实施例中，也可以采用其它环节替代计算最优值并根据最优值进行精细调节的环节，例如在初步调节后，还可以根据初步调节结果和/或工作温度逐渐增加或逐渐减少参与换热的可动蓄冷元件，直至满足所需的目标温度。
本公开实施例提供的磁制冷系统的控制方法，控制装置接收室外温度、室内温度、目标温度、传热流体流量，通过控制装置内的磁制冷换热仿真程序确定磁热材料在不同条件下最佳的加磁部运动速度(代表加磁周期)、传热流体流量、磁热材料的居里温度、磁热材料的质量等，再将磁制冷系统各对应的参数设定为程序输出的参数组合，使磁制冷系统在相应工作条件下的较佳的工作状态下工作，从而利于提高磁制冷系统的工作性能。
根据以上描述可知，本公开实施例提供的磁制冷系统及其控制方法，使至少部分磁热材料可以发生移动而移出循环回路，不与循环回路的传热流体发生换热，减小了压力损失。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。
Claims (22)
1.一种磁蓄冷组件，其特征在于，包括：
蓄冷壳体，具有蓄冷空间及与所述蓄冷空间连通的壳体进出口；和
多个蓄冷单元，所述蓄冷单元设置于所述蓄冷空间内，包括具有容纳腔的蓄冷盒和设置于所述容纳腔内的磁热材料，所述蓄冷单元具有所述容纳腔与所述壳体进出口连通的第一工作位置，并且其中至少一个所述蓄冷单元为可动蓄冷单元，所述可动蓄冷单元还具有所述容纳腔与所述壳体进出口断开的第二工作位置，所述可动蓄冷单元被配置为在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
2.根据权利要求1所述的磁蓄冷组件，其特征在于，还包括致动装置，所述致动装置与所述可动蓄冷单元驱动连接，被配置为驱动所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
3.根据权利要求2所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述蓄冷壳体还包括安装空间，所述致动装置位于所述安装空间内。
4.根据权利要求2所述的磁蓄冷组件，其特征在于，
所述磁蓄冷组件包括多个所述可动蓄冷单元；
所述致动装置包括独立输出动力的多个致动部，所述多个致动部与多个所述 可动蓄冷单元一一对应地或分组对应地设置，各所述致动部驱动对应的所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
5.根据权利要求1所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述蓄冷壳体上设置有第一缓冲腔，所述壳体进出口通过所述第一缓冲腔与所述蓄冷空间连通。
6.根据权利要求1所述的磁蓄冷组件，其特征在于，至少一个所述蓄冷单元为固定于所述第一工作位置的固定蓄冷单元。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述磁蓄冷组件包括多个所述蓄冷单元，至少两个所述蓄冷单元的所述容纳腔内的所述磁热材料种类不同和/或质量不同。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述可动蓄冷单元还包括与所述容纳腔并联的流体旁通通道，在所述第二工作位置，所述壳体进出口与所述流体旁通通道连通。
9.根据权利要求8所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述流体旁通通道设置于所述蓄冷盒内。
10.根据权利要求8所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述蓄冷单元还包括位于所述流体旁通通道的端口处的第二缓冲腔，所述流体旁通通道通过所述第二缓冲腔与所述壳体进出口连通。
11.根据权利要求10所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述第二缓冲腔设置于所述蓄冷盒上。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述磁蓄冷组件还包括导向部，所述导向部被配置为所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换时限制所述可动蓄冷单元的运动方向。
13.根据权利要求12所述的磁蓄冷组件，其特征在于，所述导向部包括：
导轨，设置于所述蓄冷壳体和所述可动蓄冷单元中的一个上；和
导向配合结构，设置于所述蓄冷壳体和所述可动蓄冷单元的另一个上，与所述导轨配合以使所述可动蓄冷单元沿所述导轨的延伸方向可移动地设置。
14.一种蓄冷器，其特征在于，包括权利要求1至13中任一项所述的磁蓄冷组件。
15.一种磁制冷系统，包括循环回路，所述循环回路内循环传热流体，并包括通过连接管路依次连接的冷端换热器(101)、第一蓄冷床(104)、热端换热器(105)和第二蓄冷床(106)以及被配置为控制所述循环回路内的所述传热流体的流动方向的方向控制阀组，其特征在于，
所述第一蓄冷床(104)和所述第二蓄冷床(106)均包括权利要求1至13中任一项所述磁蓄冷组件；
所述连接管路与所述磁蓄冷组件的所述壳体进出口连通。
16.根据权利要求15所述的磁制冷系统，其特征在于，还包括：
加磁装置(110)，包括按加磁周期为所述第一工作位置的所述蓄冷单元的磁热材料加磁的加磁部；
温度传感装置，被配置为获取所述磁制冷系统的工作温度；和
控制装置(113)，与所述温度传感装置和所述磁蓄冷组件的致动装置信号连接，被配置为根据所述工作温度控制所述致动装置动作以选择处于所述第一工作位置的所述可动蓄冷单元，其中，所述致动装置与所述可动蓄冷单元驱动连接，被配置为驱动所述可动蓄冷单元在所述第一工作位置和所述第二工作位置之间切换。
17.根据权利要求16所述的磁制冷系统，其特征在于，所述控制装置(113)与所述加磁装置(110)信号连接，被配置为根据所述工作温度调节所述加磁周期。
18.根据权利要求16所述的磁制冷系统，其特征在于，
所述温度传感装置包括第一温度传感器(111)，所述第一温度传感器(111)被配置为检测所述磁制冷系统的室外温度，所述控制装置(113)与所述第一温度传感器(111)信号连接，所述工作温度包括所述室外温度；和/或
所述温度传感装置包括第二温度传感器(115)，所述第二温度传感器(115)被配置为检测所述磁制冷系统的室内温度，所述控制装置(113)与所述第二温度传感器(115)信号连接，所述工作温度包括所述室内温度。
19.根据权利要求16所述的磁制冷系统，其特征在于，
所述磁制冷系统还包括流量传感器(116)，所述流量传感器(116)被配置为检测所述循环回路中所述传热流体流量；
所述控制装置(113)与所述流量传感器(116)和所述循环回路的泵(102)信号连接，其中，所述泵(102)被配置为驱动所述传热流体在所述循环回路内流动。
20.根据权利要求16所述的磁制冷系统，其特征在于，
所述循环回路包括泵(102)，所述泵(102)被配置为驱动所述传热流体在所述循环回路内流动；
所述控制装置(113)与所述泵(102)信号连接，所述控制装置(113)被配置为根据所述工作温度调节所述泵(102)的输出流量。
21.根据权利要求16所述的磁制冷系统，其特征在于，所述控制装置(113)与所述方向控制阀组信号连接，所述控制装置(113)被配置为根据所述工作温度操纵所述方向控制阀组动作以控制所述传热流体在所述循环回路中的流动方向。
22.一种磁制冷机，其特征在于，包括：
权利要求1至13中任一项所述的磁蓄冷组件；或者
权利要求14所述的蓄冷器；或者
权利要求15至权利要求21中任一项所述的磁制冷系统。
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