CN220083360U - 一种复合制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的一种复合制冷系统，该系统包括：磁回热器、压卡制冷装置、第一换热器、活塞泵，所述磁回热器的一端与所述第一换热器的一端通过管道连接相通，所述磁回热器、第一换热器的另一端分别与所述活塞泵的两端通过管道连接相通，所述压卡制冷装置设置在所述磁回热器内并与所述磁回热器耦合，所述压卡制冷装置内设有温度传感器。本实用新型能使磁回热器稳定在居里温度附近运行，具备制冷效率高、能耗低、污染低、的特点。

Description

一种复合制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷系统领域，具体涉及一种复合制冷系统。

背景技术

目前我国渔船制冷系统几乎全部使用蒸汽压缩膨胀系统，使用的制冷剂以第二代制冷剂R22为主，其对臭氧层具有破坏作用，消耗臭氧潜能值(ODP)为0.05。渔船制冷系统需要使用大量的制冷剂，这对环境将造成巨大的潜在影响和破坏，因而我们需要对渔船制冷系统提出一种新的制冷系统，不采用这些制冷剂，减少对环境的污染。

磁制冷技术是一种基于磁热效应的固态制冷技术，采用水等环保介质作为传热流体，具有零GWP、零ODP、低噪音与低振动等特点，当磁热材料在被磁化时，温度上升，向外界放出热量；退磁时，温度下降，向外界吸收热量。

但目前磁制冷系统仍存在制冷温跨大时制冷效率不高的情况，这是由于磁热材料无法在磁回热器中稳定在居里温度附近运行。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出一种复合制冷系统，该制冷系统可以使磁回热器稳定在居里温度附近运行，具备制冷效率高、能耗低、污染低的特点。

为达到上述目的，本实用新型的一种复合制冷系统，该制冷系统包括：磁回热器、压卡制冷装置、第一换热器、活塞泵，所述磁回热器的一端与所述第一换热器的一端通过管道连接相通，所述磁回热器、第一换热器的另一端分别与所述活塞泵的两端通过管道连接相通，所述压卡制冷装置设置在所述磁回热器内并与所述磁回热器耦合，用于调节磁回热器的工作温度，所述压卡制冷装置内设有温度传感器用于实时监测磁回热器的工作温度。

本实用新型在所述磁回热器内耦合有吸热和放热的压卡制冷装置，所述压卡制冷装置在所述磁回热器内进行吸热或放热，以调节所述磁回热器的工作温度，同时利用温度传感器对工作温度实时监测，从而使所述磁回热器保持在居里温度附近工作，极大提升了所述磁回热器的制冷效率，随后所述磁回热器开始制冷，所述活塞泵将所述磁回热器制冷产生的冷却流体推至所述第一换热器以实现对制冷空间的高效制冷。

作为一种优选方案，所述压卡制冷装置设有多个，所述压卡制冷装置包括：压缩机构、压卡材料，所述压卡材料设于所述压缩机构的压缩腔内，所述压缩机构对所述压卡材料进行压缩，以使所述压卡材料放热或吸热，所述压卡制冷装置利用了压卡材料的压卡效应，当所述压卡材料压缩时放热，当所述压卡材料卸压时吸热。

作为一种优选方案，为了实现压卡制冷装置的压缩功能，所以所述压缩机构包括：导热筒体、压缩气缸，所述导热筒体内设有供所述压卡材料放置的内腔，所述压卡材料设于该内腔中，所述压缩气缸的压缩轴沿所述导热筒体的轴向做伸缩运动，对所述压卡材料压缩或卸压。

作为一种优选方案，为了更准确的调节所述磁回热器的工作温度，所以所述温度传感器设于所述导热筒体上，所述温度传感器测量磁回热器的工作温度来判断是否在居里温度附近，从而控制所述压缩气缸的压缩轴压缩所述压卡材料或缩回使所述压卡材料卸压。

作为一种优选方案，为了给所述压缩气缸提供气源动力，所以所述压缩气缸的进气管连接有空气压缩机。

作为一种优选方案，为了进一步吸收所述磁回热器在工作时所释放的热量，所以所述磁回热器和所述活塞泵之间还连接有蓄冷器，所述蓄冷器内设有第一导热通道，所述第一导热通道的外壁周侧填充有冰水化合物，所述磁回热器和所述活塞泵分别通过管道与所述第一导热通道的两端串联相通。

作为一种优选方案，为了给所述蓄冷器提供冷却流体，以保持所述蓄冷器内的冰水化合物的状态，所以所述蓄冷器内还设有第二导热通道，所述第二导热通道的外壁被所述冰水化合物包裹，所述第二导热通道连接有用于为所述蓄冷器提供冷却流体的吸附式制冷装置。

作为一种优选方案，所述吸附式制冷装置包括：吸附床、冷凝器，所述第二导热通道、吸附床、冷凝器依次通过管道串联相通形成循环回路，所述吸附床与所述冷凝器之间连接有第一单向阀，以使所述制冷剂只能从所述吸附床流向所述冷凝器，所述蓄冷器与所述吸附床之间连接有第二单向阀，以使流体只能从所述蓄冷器流向所述吸附床，所述冷凝器与所述蓄冷器之间连接有节流阀，所述第一单向阀和第二单向阀使流体只能在所述蓄冷器的第二导热通道、吸附床、冷凝器形成的回路中单向流动，所述节流阀用于将流体形成高压低温状态进入所述蓄冷器的第二导热通道。

作为一种优选方案，为了对所述吸附床进行升温和降温，所以所述吸附式制冷装置还设有集热器、冷水塔，所述集热器与所述吸附床通过管道连接相通，用于加热吸附床，所述冷水塔的两端分别通过管道与所述吸附床和所述冷凝器连接相通用于冷却所述吸附床和所述冷凝器，所述冷凝器与所述冷水塔之间连接有第一电磁阀，所述冷水塔与所述吸附床之间连接有第二电磁阀，所述集热器与所述吸附床之间连接有第三电磁阀。

作为一种优选方案，为了提供更多热量给集热器，所以所述集热器的另一端通过管道连接有热源，所述集热器与所述热源之间连接有第四电磁阀。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、通过在所述磁回热器内耦合具备吸热和放热功能的压卡制冷装置来调节所述磁回热器的工作温度，使所述磁回热器可以在居里温度附近工作，极大提升了所述磁回热器的制冷效率，实现高效制冷。

2、本实用新型主要通过磁回热器的磁制冷给制冷空间提供冷却流体，能耗低、污染低。

附图说明

图1是本实用新型的一种复合式制冷系统的结构示意图；

图2是增加蓄冷器和吸附式制冷装置后的复合式制冷系统的结构示意图；

图3是磁回热器的结构示意图；

图中：磁回热器1；压卡制冷装置2；压卡材料201；压缩气缸202；导热筒体203；第一换热器3；活塞泵4；蓄冷器5；第一导热通道501；第二导热通道502；吸附床6；冷凝器7；集热器8；热源9；冷水塔10；第一单向阀11；第二单向阀12；节流阀13；第一电磁阀14；第二电磁阀15；第三电磁阀16；第四电磁阀17；空气压缩机18；高压储气罐19；第五电磁阀20。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”

“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：

如图1、3所示提供了一种复合制冷系统，该系统包括：磁回热器1、压卡制冷装置2、第一换热器3、活塞泵4，所述磁回热器1与所述第一换热器3通过管道连接相通用于提供冷却流体，所述第一换热器3与制冷空间进行热量交换，可以提供30K的制冷温降，将环境降低至243K以满足渔船的制冷需求，所述活塞泵4的两端分别与所述磁回热器1和所述第一换热器3通过管道连接相通，所述活塞泵4用于推动流体流动，多个所述压卡制冷装置2设置在所述磁回热器1内并与所述磁回热器1耦合，用于调节磁回热器1的工作温度。

具体的，所述压卡制冷装置2包括：压缩机构、压卡材料201，所述压卡材料201设于所述压缩机构的压缩腔内，所述压缩机构对所述压卡材料201进行压缩，以使所述压卡材料201放热或吸热。

具体的，所述压缩机构包括：导热筒体203、压缩气缸202，所述导热筒体203内设有供所述压卡材料201放置的内腔，所述压卡材料201设置在所述导热筒体203的内腔，所述压缩气缸202的压缩轴沿所述导热筒体203的轴向做压缩运动，本实施例中，所述导热筒体203为导热性能良好的金属管。

具体的，所述导热筒体203上设有温度传感器用于监测所述磁回热器1内的工作温度。

在本实施例中，所述压卡材料201是具有压卡效应的一种材料，为有机塑晶材料或无机塑晶材料，所述压卡材料201被压缩时释放热量，温度升高，当压卡材料201被卸载时吸收热量，温度降低，所述磁回热器1利用了磁热效应实现制冷，所述磁回热器1内设有磁热材料，该磁热材料为Gd基材、MnFePAs系列化合物、LaFeSi基材料中的一种或多种组合而成的材料，所述磁回热器1内还含有往复式永磁体，该永磁体在所述磁回热器1内做往复运动，使磁热材料实现励磁和去磁过程，由于磁热材料在磁回热器1内的温度总是呈现出一定的温度梯度，为了让磁热材料在其居里温度点附近工作，所以所述压卡制冷装置2在磁回热器1内运作时，根据温度感应器反馈的磁热材料温度进行联动。

本实施例复合制冷系统的工作过程如下：

温度传感器实时监测磁回热器1的工作温度，当磁回热器1的工作温度低于居里温度时，压卡制冷装置2对压卡材料201进行压缩并对磁回热器1进行放热，使磁回热器1的工作温度上升至居里温度，当磁回热器1的工作温度高于居里温度时，压卡制冷装置2对压卡材料201进行卸压并对磁回热器1进行吸热，使磁回热器1的工作温度下降至居里温度，进而最大化提升磁回热器1的制冷效率。

与此同时，磁回热器1开始制冷，磁回热器1的制冷将经历四个阶段，励磁阶段，永磁体移动并靠近磁热材料，磁热材料由于磁热效应励磁并释放热量，使磁回热器1内部温度升高；热吹阶段，永磁体停止移动，驱动活塞泵4向右运动，推动管道内的流体流经第一换热器3后进入磁回热器1中吸收热量，并通过磁回热器1的散热系统放出热量；去磁阶段，永磁体移动并远离磁热材料，磁热材料去磁并吸收热量，磁回热器1内的温度降低；冷吹阶段，永磁体停止移动，驱动活塞泵4向左运动，推动流体流经磁回热器1放热冷却，流体温度降低，随后流入第一换热器3中，通过第一换热器3将冷却流体释放至制冷空间，如此反复这四个阶段实现制冷。

实施例2：

本实施例与实施例1相似，所不同之处在于，本实施例中，如图2所示，所述压卡制冷装置2通过管道连接有空气压缩机18，所述空气压缩机18与所述压卡制冷装置2还通过管道串联有高压储气罐19，所述空气压缩机18由风力驱动，压缩空气进入高压储气罐19中，再通过所述高压储气罐19放出高压气体驱动所述压卡制冷装置2的压缩气缸202工作，使压卡制冷装置2的工作过程节能环保。

具体的，所述压卡制冷装置2上还设有多个第五电磁阀20，所述第五电磁阀20与所述压缩气缸202的气缸接口连接相通，且所述第五电磁阀20与所述温度传感器进行联动，当温度传感器检测到磁回热器1的工作温度低于居里温度时，控制第五电磁阀20使压缩气缸202对压卡材料201进行压缩并对磁回热器1进行放热，当温度传感器检测到磁回热器1的工作温度高于居里温度时，控制第五电磁阀20使压缩气缸202对压卡材料201进行卸压并对磁回热器1进行吸热。

实施例3：

本实施例与实施例1相似，所不同之处在于，本实施例中，如图2所示，所述磁回热器1和所述活塞泵4之间还连接有蓄冷器5，所述蓄冷器5内设有第一导热通道501、第二导热通道502，所述磁回热器1和所述活塞泵4分别通过管道与所述第一导热通道501的两端串联相通，所述第二导热通道502连接有用于为所述蓄冷器5提供冷却流体的吸附式制冷装置，所述第一导热通道501和所述第二导热通道502的外壁周侧填充有冰水化合物用于热量交换。

在本实施例中，所述蓄冷器5为管壳式换热器，所述第一导热通道501和第二导热通道502贯穿于所述蓄冷器5的内部，冰水混合物置于所述蓄冷器5内。

具体的，所述吸附式制冷装置包括：吸附床6、冷凝器7，所述第二导热通道502、吸附床6、冷凝器7通过管道依次串联相通形成循环回路，所述吸附床6内设有制冷剂，所述吸附床6与所述冷凝器7之间连接有第一单向阀11，所述蓄冷器5与所述吸附床6之间连接有第二单向阀12，所述冷凝器7与所述蓄冷器5之间连接有节流阀13。

具体的，所述吸附式制冷装置还设有集热器8、热源9、冷水塔10，所述集热器8与所述吸附床6通过管道连接相通，所述热源9与所述集热器8通过管道连接相通，所述冷水塔10的两端分别通过管道与所述吸附床6和所述冷凝器7连接。

具体的，所述冷凝器7与所述冷水塔10之间连接有第一电磁阀14，所述冷水塔10与所述吸附床6之间连接有第二电磁阀15，所述集热器8与所述吸附床6之间连接有第三电磁阀16，所述集热器8与所述热源9之间连接有第四电磁阀17。

在本实施例中，所述热源9内设有第二换热器，所述第二换热器与船上的发动机连接，用于吸收发动机排烟的余热。

本实施例中吸附式制冷装置的工作过程如下：

热源9内的流体吸收发动机排烟余热后温度升高，打开第四电磁阀17使高温流体流入集热器8中储存，随后打开第一电磁阀14、第三电磁阀16，使高温流体从集热器8流入吸附床6，随后吸附床6加热并解析制冷剂，吸附床6内压力增大，制冷剂通过第一单向阀11流入冷凝器7中，同时冷水塔10通过管道对冷凝器7进行冷却，使制冷剂在冷凝器2中冷凝成液体，随后制冷剂通过节流阀13流向蓄冷器5中的第二导热通道502，接着关闭第一电磁阀14、第三电磁阀16，并打开第二电磁阀15，集热器8停止对吸附床6输送高温流体，冷水塔10输送低温流体对吸附床6进行冷却，吸附床6温度减低，且吸附床6吸收制冷剂蒸汽，内部压力降低形成压力差，使第二导热通道502中更多的制冷剂吸收蓄冷器5中的热量汽化，最后通过第二单向阀12流入吸附床6中，如此循环上述步骤，吸附式制冷装置便可以一直为蓄冷器5提供冷却流体，使其保持在273K的温度。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合制冷系统，其特征在于，包括：磁回热器(1)、压卡制冷装置(2)、第一换热器(3)、活塞泵(4)，所述磁回热器(1)的一端与所述第一换热器(3)的一端通过管道连接相通，所述磁回热器(1)、第一换热器(3)的另一端分别与所述活塞泵(4)的两端通过管道连接相通，所述压卡制冷装置(2)设置在所述磁回热器(1)内并与所述磁回热器(1)耦合，所述压卡制冷装置(2)内设有温度传感器。

2.根据权利要求1所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述压卡制冷装置(2)设有多个，所述压卡制冷装置(2)包括：压缩机构、压卡材料(201)，所述压卡材料(201)设于所述压缩机构的压缩腔内，所述压缩机构对所述压卡材料(201)进行压缩，以使所述压卡材料(201)放热或吸热。

3.根据权利要求2所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述压缩机构包括：导热筒体(203)、压缩气缸(202)，所述导热筒体(203)内设有供所述压卡材料(201)放置的内腔，所述压卡材料(201)设于该内腔中，所述压缩气缸(202)的压缩轴沿所述导热筒体(203)的轴向做压缩运动，以对所述压卡材料(201)进行压缩，令其通过导热筒体(203)对磁回热器(1)的内部进行放热或吸热，调节磁回热器(1)的工作温度。

4.根据权利要求3所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述温度传感器设于所述导热筒体(203)上。

5.根据权利要求3所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述压缩气缸(202)的进气管连接有空气压缩机(18)。

6.根据权利要求1所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述磁回热器(1)和所述活塞泵(4)之间还连接有蓄冷器(5)，所述蓄冷器(5)内设有第一导热通道(501)，所述第一导热通道(501)的外壁周侧填充有冰水化合物，所述磁回热器(1)和所述活塞泵(4)分别通过管道与所述第一导热通道(501)的两端串联相通。

7.根据权利要求6所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述蓄冷器(5)内还设有第二导热通道(502)，所述第二导热通道(502)的外壁被所述冰水化合物包裹，所述第二导热通道(502)连接有用于为所述蓄冷器(5)提供冷却流体的吸附式制冷装置。

8.根据权利要求7所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述吸附式制冷装置包括：吸附床(6)、冷凝器(7)，所述第二导热通道(502)、吸附床(6)、冷凝器(7)通过管道依次串联相通形成循环回路，所述吸附床(6)与所述冷凝器(7)之间连接有第一单向阀(11)，所述蓄冷器(5)与所述吸附床(6)之间连接有第二单向阀(12)，所述冷凝器(7)与所述蓄冷器(5)之间连接有节流阀(13)。

9.根据权利要求8所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述吸附式制冷装置还设有集热器(8)、冷水塔(10)，所述集热器(8)的一端与所述吸附床(6)通过管道连接相通，所述冷水塔(10)的两端分别通过管道与所述吸附床(6)和所述冷凝器(7)连接，用于为所述吸附床(6)和所述冷凝器(7)输入冷却介质，所述冷凝器(7)与所述冷水塔(10)之间连接有第一电磁阀(14)，所述冷水塔(10)与所述吸附床(6)之间连接有第二电磁阀(15)，所述集热器(8)与所述吸附床(6)之间连接有第三电磁阀(16)。

10.根据权利要求9所述的一种复合制冷系统，其特征在于，所述集热器(8)的另一端通过管道连接有热源(9)，所述集热器(8)与所述热源(9)之间连接有第四电磁阀(17)。