磁制冷控制系統以及方法技術方案

一種磁致冷控制系統，包括：第一磁熱床；冷卻管，穿過第一磁熱床；冷卻液，于冷卻管中流動；泵，以一泵速率驅動上述冷卻液；調整閥，調整冷卻液于冷卻管流動的流動周期；磁化模塊，在加磁周期期間內提供遞增磁場至第一磁熱床，以及在去磁周期期間內提供遞減磁場至第一磁熱床；傳感器，檢測冷卻液于冷卻管的流體壓力，外部熱交換機的溫度，以及冷卻液于冷卻管的流動速率；以及控制器，實時地根據溫度，流體壓力以及流動速率調整流動周期，泵速率，加磁周期以及去磁周期。此外，亦提供一種磁致冷控制方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術主要涉及一種磁制冷技術，特別涉及以較佳冷卻效能控制的一磁制冷控制系統。
技術介紹
過去的制冷技術，舉例來說，冰箱，制冰機，房間空調，熱泵等等，主要利用氣體壓縮/膨脹循環。然而，根據氣體壓縮/膨脹循環的制冷技術中，釋放至環境中的氟氯烷氣體造成了嚴重的環境污染問題。目前，磁制冷技術已經被采用作為高效率且對環境友善的冷卻技術。磁制冷技術使用磁熱材料的磁熱效果來實現制冷循環。目前，以磁熱材料為基礎的磁制冷系統的操作頻率為固定的。例如，對磁熱材料加磁或去磁的頻率或周期為固定。但是，冷卻環境相當多變化因素，因此，對于此種磁制冷系統來說，在許多冷卻的狀況或需求下，相當難達到最佳的效能。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，可根據使用者的需求或設計來決定對磁熱材料加磁或去磁的周期。根據本專利技術一實施例所述的磁致冷控制系統，用以冷卻一外部熱交換機，包括:一第一磁熱床；一冷卻管，穿過上述第一磁熱床；一冷卻液，于上述冷卻管中流動；一泵，以一泵速率驅動上述冷卻液；一調整閥，調整上述冷卻液于上述冷卻管流動的一流動周期；一磁化模塊，在一加磁周期期間內提供一遞增磁場至上述第一磁熱床，以及在一去磁周期期間內提供一遞減磁場至上述第一磁熱床；一傳感器，檢測上述冷卻液于上述冷卻管的一流體壓力，上述外部熱交換機的一溫度，以及上述冷卻液于上述冷卻管的一流動速率；以及一控制器，實時地根據上述溫度，上述流體壓力以及上述流動速率調整率調整上述流動周期、上述泵速率、上述加磁周期以及上述去磁周期。根據本專利技術一實施例所述的磁致冷控制方法，用以冷卻一外部熱交換機，其步驟包括:提供一磁致冷控制系統，其中上述磁致冷控制系統包括一第一磁熱床，穿過上述第一磁熱床中的一冷卻管，以及于上述冷卻管中流動的一冷卻液；以一泵速率驅動上述冷卻液；調整上述冷卻液于上述冷卻管流動的一流動周期；在一加磁周期期間內提供一遞增磁場至上述第一磁熱床；在一去磁周期期間內提供一遞減磁場至上述第一磁熱床；檢測上述冷卻液于上述冷卻管的一流體壓力，上述外部熱交換機的一溫度，以及上述冷卻液于上述冷卻管的一流動速率；以及實時地根據上述溫度，上述流體壓力以及上述流動速率調整上述流動周期，上述泵速率，上述加磁周期以及上述去磁周期，其中，上述外部熱交換機的上述溫度由上述泵速率、上述流動周期，上述加磁周期以及上述去磁周期決定。由閱讀以下詳細說明及配合所附圖式的舉例，可更完整地了解本專利技術所揭露如下。附圖說明圖1為根據本專利技術一實施例所述的磁致冷控制系統的示意圖；以及圖2A-2C為根據本專利技術一實施例所述用以提供磁場至圖1所示的磁致冷控制系統的磁熱床的磁化模塊示意圖。其中，附圖標記說明如下:100 磁致冷控制系統；110 控制器；120 泵；122 調整閥；124 冷卻液；126 冷卻管；130 磁化模塊；132、202、204、206、208 磁熱床；140 傳感器；150 ;外部熱交換機；210 磁鐵；220 驅動構件；C 軸心；P 磁極；V 向量。具體實施方式以下敘述顯示許多通過本專利技術完成的實施例。其敘述用以說明本專利技術的基本概念并不帶有限定的含意。本專利技術的范圍在后附的申請專利范圍中有最佳的界定。圖1為根據本專利技術一實施例所述的磁制冷控制系統的示意圖。磁制冷控制系統100包括至少一控制器110，一泵120，一調整閥122，一冷卻液124，一冷卻管126，一磁化模塊130，一磁熱床132，一傳感器140以及一外部熱冷卻機150。泵120以及調整閥122通過冷卻管126互相連接，且冷卻液124在冷卻管126中流動。為了使冷卻液124循環流動，作為舉例，冷卻管126以循環的管線來構成。泵120驅動冷卻液124的流動，而調整閥122用以調整冷卻液124流動的持續期間與冷卻液124的流動速率。此外，冷卻管126設置于磁熱床132以及外部熱交換機150之間。因此，磁熱床132以及外部熱交換機150可通過冷卻管126中流動的冷卻液124進行熱交換。磁熱床132包含磁熱材料(magnetocaloric materials或MCM)。在一些實施例中，當提供磁場或是遞增的磁場至磁熱材料時，磁熱材料的溫度會上升。在磁場維持固定時，冷卻液124將磁熱材料所產生的熱能帶走。一旦磁熱材料充分的冷卻后，再將磁場移除或是快速的遞減。最后，由于磁熱效應(magnetocaloric effect或MCE)的性質，磁熱材料的溫度會下降。另一方面，當磁熱材料的溫度下降時，冷卻液124亦將外部熱交換機150的熱量帶走。通過上述這些特性，進而可實現磁制冷。外部熱交換機可為具有如上述冷卻液124或其它熱交換媒介的吸熱器或是可進行熱交換的相似裝置。在本專利技術一實施例中，泵120、調整閥122以及磁化模塊130的操作通過控制器110來控制。舉例來說，控制器110可以調整泵120的泵速率，可開關調整閥122，以及可調整磁化模塊130所提供的磁場強度或是磁場持續的周期。應了解到，磁制冷系統的冷卻效能以及冷卻溫度梯度(S卩，溫度的散布速度)相關于在磁熱床132的磁熱材料,提供遞增磁場至磁熱床132的持續期間,提供遞減磁場至磁熱床132的持續期間，提供至磁熱床132的磁場變化，冷卻管126中冷卻液124的流體壓力，以及冷卻管126中冷卻液124的流動速率等等。為了完成較佳的冷卻功率或是建立較快的冷卻溫度梯度，在一些實施例中，傳感器140檢測工作及/或環境因子，例如，冷卻管126中冷卻液124的流體壓力，冷卻管126中冷卻液124的流動速率，以及外部熱交換機150的溫度。接著，控制器110根據這些參數調整泵120的泵速率，調整閥122的開啟持續期間，磁化模塊130所產生并提供至磁熱床132的遞增磁場的持續周期，以及磁化模塊130所產生并提供至磁熱床132的遞增磁場的持續周期。舉例來說，其中這些參數為傳感器140所取得的溫度，流體壓力，以及流動速率。實時地通過從傳感器140將這些參數反饋至控制器110，控制器110可提升冷卻功率以及產生更快地溫度梯度。應了解到，泵120的泵速率，調整閥122的開啟持續期間，磁化模塊130所產生并提供至磁熱床132的遞增磁場的持續周期，以及磁化模塊130所產生并提供至磁熱床132的遞增磁場的持續周期，這些調整幅度可根據使用者的需求或設計來決定。磁制冷控制系統已通過上述例子作為一簡單的實施例說明，但應了解到磁致冷控制系統可具有不只一個泵，調整閥，冷卻管，磁熱床，外部熱交換機，及/或磁化模塊，磁制冷控制系統仍可依據需求以及設計來設置。此外，泵，調整閥，冷卻管，磁熱床，外部熱交換機，及/或磁化模塊的排列設置方式并非限制于上述實施例的方式。圖2A-2C為根據本專利技術一實施例所述用以提供磁場至圖1所示的磁致冷控制系統的磁熱床的磁化模塊示意圖。參考圖1、2A、2B及2C，磁化模塊130包括磁鐵210以及驅動構件220，而驅動構件220由控制器110所控制。磁鐵210的軸心C連接至驅動構件220。因此，驅動構件220通過控制器110所提供的電源驅動磁鐵210旋轉。上述磁鐵210可為一永久磁鐵，一超導體磁鐵，或具有一外部電子電路的電線圈，而在此實施例中，磁鐵210以永久磁鐵作為舉例，然而本專利技術并非限制于此。在此實施例中，具有設置于磁鐵本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁致冷控制系統，用以冷卻一外部熱交換機，包括：一第一磁熱床；一冷卻管，穿過上述第一磁熱床；一冷卻液，于上述冷卻管中流動；一泵，以一泵速率驅動上述冷卻液；一調整閥，調整上述冷卻液于上述冷卻管流動的一流動周期；一磁化模塊，在一加磁周期期間內提供一遞增磁場至上述第一磁熱床，以及在一去磁周期期間內提供一遞減磁場至上述第一磁熱床；一傳感器，檢測上述冷卻液于上述冷卻管的一流體壓力，上述外部熱交換機的一溫度，以及上述冷卻液于上述冷卻管的一流動速率；以及一控制器，實時地根據上述溫度，上述流體壓力以及上述流動速率調整上述流動周期、上述泵速率、上述加磁周期以及上述去磁周期。

【技術特征摘要】
2012.01.20 US 13/355,3131.一種磁致冷控制系統，用以冷卻一外部熱交換機，包括: 一第一磁熱床; 一冷卻管，穿過上述第一磁熱床； 一冷卻液，于上述冷卻管中流動； 一泵，以一泵速率驅動上述冷卻液； 一調整閥，調整上述冷卻液于上述冷卻管流動的一流動周期； 一磁化模塊，在一加磁周期期間內提供一遞增磁場至上述第一磁熱床，以及在一去磁周期期間內提供一遞減磁場至上述第一磁熱床； 一傳感器，檢測上述冷卻液于上述冷卻管的一流體壓力，上述外部熱交換機的一溫度，以及上述冷卻液于上述冷卻管的一流動速率；以及 一控制器，實時地根據上述溫度，上述流體壓力以及上述流動速率調整上述流動周期、上述泵速率、上述加磁周期以及上述去磁周期。2.如權利要求1所述的磁致冷控制系統，其中，磁化模塊具有一磁鐵以及通過上述控制器所控制的一驅動構件，其中上述驅動構件將上述磁鐵移向上述第一磁熱床，以提供上述遞增磁場至上述第一磁熱床，以及上述驅動構件將上述磁鐵移離上述第一磁熱床，以提供上述遞減磁場至上述第一磁熱床。3.如權利要求2所述的磁致冷控制系統，其中該磁致冷控制系統還包括一第二磁熱床，上述控制器提供一電源至上述驅動構件，上述驅動構件通過上述電源將上述磁鐵移至一位置，且上述位置與上述第一磁熱床的距離大于上述位置與上述第二磁熱床的距離，其中當上述磁鐵到達上述位置時，上述控制器切斷或減少提供至上述驅動構件的上述電源。4.如權利要求3所述的磁致冷控制系統，其中，上述第一磁熱床以及上述第二磁熱床包括磁熱材料，當提供上述遞增磁場時，上述磁熱材料升溫，而當提供上述遞減磁場時，上述磁熱材料降溫。5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：史承彥，吳調原，陳祈澈，
申請(專利權)人：臺達電子工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：