CN219348208U - 小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置，包括：热端模块、冷端模块和总控模块，冷端模块包括：保温室、均温对流器、热补偿器、第一温度传感器、第三温度传感器，均温对流器、可调功率的热补偿器、第一温度传感器设置在保温室内，第三温度传感器设置在保温室外部；热端模块包括：恒温水浴、第二温度传感器，第二温度传感器设置在恒温水浴内部。本实用新型采用热平衡法测量室温磁制冷机的制冷功率，有效避免了常规方法不易测量制冷功率的问题。

Description

小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置

技术领域

本实用新型属于室温磁制冷领域，具体涉及一种小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置。

背景技术

室温磁制冷是一种固态制冷技术，是一种新型制冷技术。随着新材料新技术的发展，最近十几年，室温磁制冷技术开发受到各国普遍重视，并且取得长足进展。该项技术符合当今可持续发展的时代要求，被认为是一种有希望取代传统制冷技术的绿色制冷技术。室温磁制冷技术是利用磁制冷材料的磁热效应实现制冷的技术。根据磁热效应原理，磁制冷材料在变化的磁场作用下，会产生升温或降温的现象。目前室温磁制冷机通常采用主动式再生回热(AMR)技术实现制冷，该技术要求换热流体分别在填充磁制冷材料的回热器磁化和退磁时进行正向和反向流经其中，以在回热器内部磁制冷工质中形成一定的温度梯度，这样在回热器两端形成高温端和低温端，两端形成较大的温差，同时使换热流体在两端也形成较大温差，可以实现制冷。

制冷功率通常可以采用热容法测量，即通过测量换热器入口、出口的温度以及流量可以计算出单位时间的换热量，以计算出制冷功率。

室温磁制冷机属于固态制冷设备，需要换热流体与磁制冷工质进行热交换，由换热流体在冷热端换热器进行换热。室温磁制冷机通常采用AMR技术实现制冷，换热流体随回热器磁化和退磁过程在其中往复流动，在回热器两端产生较大温跨。由此，许多室温磁制冷机的换热流体在冷端换热器中也呈现出往复流动状态，这样，按常规制冷功率测量方法不易测出其制冷功率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置，采用热平衡法测量室温磁制冷机的制冷功率，有效避免了常规方法不易测量制冷功率的问题。

为达到上述目的，本实用新型使用的技术解决方案是：

小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置，包括：总控模块、保温室、均温对流器、热补偿器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、恒温水浴，保温室是盒体结构，均温对流器、热补偿器、第一温度传感器设置在保温室内，第三温度传感器设置在保温室外部；均温对流器设置有风扇，通过信号线、电源线分别连接总控模块的信号端口、电源输出端口；热补偿器通过电源线分别连接总控模块的电源输出端口；第一温度传感器、第三温度传感器通过信号线分别连接总控模块的信号端口；第二温度传感器设置在恒温水浴内部，通过信号线连接总控模块的信号端口。

进一步，总控模块设置有PID控制器和电源模块、电源输出端口、信号端口，电源模块连接电源输出端口，信号端口连接PID控制器。

进一步，保温室包括六块保温板，六块保温板通过榫卯嵌合组合而成，底部和前部的保温板内壁上分别设置有斜向布置的导流板。

本实用新型技术效果包括：

本实用新型采用热平衡法测量室温磁制冷机的制冷功率，有效避免了常规方法不易测量制冷功率的问题。

保温室是可拆式的箱体结构，由六块保温板通过榫卯嵌合组合而成，方便检查、检修，体积小巧；导风板能够促进恒温空气均匀全覆盖流通，实现全空间温度均衡稳定。

附图说明

图1是本实用新型中小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置的结构示意图；

图2是本实用新型中底部保温板的结构示意图。

具体实施方式

以下描述充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。

如图1所示，是本实用新型中小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置的结构示意图。

小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置采用小型模块化设计，以实现室温磁制冷机功率测试，包括：热端模块、冷端模块和总控模块。

冷端模块包括：保温室11、均温对流器12、可调功率的热补偿器13、第一温度传感器14、第三温度传感器15，保温室11是密闭盒体结构，均温对流器12、可调功率的热补偿器13、第一温度传感器14设置在保温室11内；均温对流器12设置有风扇，通过信号线、电源线分别连接总控模块31的信号端口、电源输出端口，用于在保温室11内形成空气强制对流；热补偿器13通过电源线分别连接总控模块31的电源输出端口；第一温度传感器14通过信号线连接总控模块31的信号端口，用于测量保温室11内的温度，并且将温度信号发送给总控模块31；第三温度传感器15设置在保温室11外部，通过信号线连接总控模块31的信号端口，第三温度传感器15用于测量保温室11外的温度，并且将温度信号发送给总控模块31。热补偿器13的加热功率连续可调，可以补偿室温磁制冷机4的冷端换热器42带走的热量，使保温室11内温度保持恒定，均温对流器12使保温室11内温度均衡。

热端模块包括：恒温水浴21、第二温度传感器22，恒温水浴21用于提供恒定温度环境，第二温度传感器22设置在恒温水浴21内部，通过信号线连接总控模块31的信号端口，并且将恒温水浴21内水环境的温度信号发送给总控模块31。

恒温水浴21使室温磁制冷机4的热端换热器41保持恒定温度。恒温水浴21设置有电热管、加热指示灯，第二温度传感器22低于设定温度，恒温水浴21的加热指示灯亮，电热管的电源接通，电热管加热恒温水浴21内盛放的水；当第二温度传感器22内水温到达设定的温度时，电热管停止加热。

总控模块31用于设置测试条件，发出控制指令给均温对流器12、热补偿器13，收集第一温度传感器14、第二温度传感器22、第三温度传感器15的温度数据，实现整机控制。总控模块31设置有PID控制器和电源模块、电源输出端口、信号端口，电源模块连接电源输出端口，信号端口连接PID控制器。

室温磁制冷机4的热端换热器41浸入在恒温水浴21中，采用恒温水浴21保持磁制冷机4的热端换热器41的温度恒定。室温磁制冷机4的冷端换热器42布置在保温室11内，可以带走保温室11内热量。

测量时，在总控模块31上设置测试条件后，启动热端模块的恒温水浴21，启动保温室11内的均温对流器12，启动室温磁制冷机4，由总控模块31通过热补偿器13自动持续调节保温室11内的热补偿功率，达到与制冷功率平衡，可以实现制冷功率测量。

本实用新型采用热平衡法测量室温磁制冷机的制冷功率，避免常规方法不易测量的问题。热平衡法采用热补偿的方法实现，在一定条件下，在保温室11内，当加热功率与制冷功率相等时，保温室11内温度达到恒定，此时认为加热功率等于制冷功率，实现制冷功率测量。

如图2所示，是本实用新型中底部保温板16的结构示意图。

采用热平衡法测试制冷功率要求保温室11内部和外部温度保持长期恒定，内外温度一致表明不存在保温室11的外壁传导热量，在这种情况下内部温度由磁制冷机4的冷端换热器42和热补偿器13动态调节，当达到长期平衡时，补偿加热总功率和制冷功率相等。保温室11外部温度由环境温度控制，只有内外温度保持一致才能保证测量结果准确。

保温室11是可拆式的箱体结构，由六块保温板16通过榫卯嵌合组合而成，其中底部和前部的保温板16内壁上分别设置有斜向布置的导流板17。导流板可以使单向流动的空气向两侧扩散流动，起到空气向三个方向均匀流动的作用，使整个保温室11的空间温度均衡。风扇置于底部的保温板16上，风机出口空气温度接近恒温水浴水温。

小型室温磁制冷机用制冷功率测试方法，具体步骤如下：

1.测试时在总控模块31上设定测试条件，设置热端恒定温度T1，保温室温度T2等条件；

2.启动恒温水浴21使其达到预定温度T1；

3.启动保温室11内的均温对流器12；

4.启动室温磁制冷机4；

5.保持保温室11外温度恒定在T2温度；

6.总控模块31收集第一温度传感器14、第三温度传感器15的温度数据，根据持保温室11内温度偏离T2的程度，总控模块31通过PID控制器调节热补偿器13的功率，使保温室11内温度达到T2温度，并使保温室11内外长时间保持T2温度恒定，此时所施加的热补偿功率和均温对流器12功率之和就是当前条件下室温磁制冷机4的制冷功率。

7.根据室温磁制冷机4的输入总功率、制冷功率可以计算出室温磁制冷机4的性能系数(COP)。

性能系数＝制冷功率/输入总功率，性能系数值越高，说明空调制热越强劲，耗电量越小。

本实用新型所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置，其特征在于，包括：总控模块、保温室、均温对流器、热补偿器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、恒温水浴，保温室是盒体结构，均温对流器、热补偿器、第一温度传感器设置在保温室内，第三温度传感器设置在保温室外部；均温对流器设置有风扇，通过信号线、电源线分别连接总控模块的信号端口、电源输出端口；热补偿器通过电源线分别连接总控模块的电源输出端口；第一温度传感器、第三温度传感器通过信号线分别连接总控模块的信号端口；第二温度传感器设置在恒温水浴内部，通过信号线连接总控模块的信号端口。

2.如权利要求1所述的小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置，其特征在于，总控模块设置有PID控制器和电源模块、电源输出端口、信号端口，电源模块连接电源输出端口，信号端口连接PID控制器。

3.如权利要求1所述的小型室温磁制冷机用制冷功率测试装置，其特征在于，保温室包括六块保温板，六块保温板通过榫卯嵌合组合而成，底部和前部的保温板内壁上分别设置有斜向布置的导流板。

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