[发明专利]磁性换热制品及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明是有关于一种磁性换热制品及制造磁性换热制品的方法。

【背景技术】

磁热效应(Magnetocaloric Effect)是指磁致熵变(Magnetically InducedEntropy Change)对吸热或放热的绝热转化(Adiabatic Conversion)。将一磁场施加于一磁热材料，并通过诱导熵变从而导致磁热材料吸热或放热。这种磁热效应能够被用来实现制冷及/或制热。

近几年来，很多材料，例如La(Fel-aSia)13、Gd5(Si，Ge)4、Mn(As，Sb)及MnFe(P，As)，已经发展到其居里温度(Curie Temperature，Tc)是在室温或接近室温，其中居里温度是指材料在磁性换热系统中的操作温度。因此，这些材料适合应用于如建筑环境控制、家庭与工业用冰箱及冷冻室，同样也能够应用于自动环境控制。

磁性换热技术的优点是：理论上，磁性换热器相较于气体压缩循环/膨胀系统更能节省能源。此外，因为磁性换热器不需要使用可以破坏大气臭氧层的化学物质如氟氯化碳(CFC)，所以磁性换热器是环保的。

因此，为了能实际利用由该新型磁热材料提供的优点，磁性换热系统正在被发展。如美国专利6,672,772公开的磁性换热器，其主要包括一个泵式再循环系统、一个热交换介质如冷却液、一个充满磁制冷工作材料的颗粒以形成磁热效应的腔室，以及一能够将一磁场施加于该腔室的装置。

然而，还需要进一步的改善使得磁性换热技术的应用能够更为广泛。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种磁性换热制品及其制造方法，该磁性换热制品能被可靠制造、且费用低廉。

本发明的上述目的是由独立权利要求的主题解决的，而进一步的有利的改善是通过从属权利要求实现的。

上述目的已由独立权利要求的主题解决，进一步的有益的改进可参照从属权利要求。

为达成上述目的，本发明提供一种磁性换热制品，该制品沿着一第一方向及一垂直于该第一方向的第二方向延伸，并包括有至少一磁热活性相。依据本发明，该制品的平均热传导率是各向异性的。

该制品可被用作一磁性换热系统的磁致冷或磁工作介质，给该制品提供各向异性平均热传导率能够使得在该制品内由于磁热效应产生的热量被各向异性引导至该制品的表面。在该制品与一围绕该制品的冷却介质之间的热交换也可以是各向异性的。

该制品可以被设置于该磁性换热系统中，因此沿垂直于该冷却液流的方向出现最有效的热传送，而沿该冷却液流的方向则出现最小效率的热传送。这种布置能产生较有效的热交换。在该制品内由该磁热效应产生的热量能够被有效地沿着垂直于该冷却液流的方向引导该制品表面，在该制品表面，热量被传送至冷却液并被该冷却介质沿着该冷却液流的方向带离该制品。

该制品沿该冷却液流方向的较差的热传导性能可以阻止最初被引导离开该制品的热量沿着与该冷却液流方向相反的方向传送回该制品内。总之，通过给该制品提供各向异性平均热传导率能够改善该磁性换热制品的冷却效率。

此处，一磁热活性材料被界定为一种能够在磁场条件下发生熵变的材料。例如，该熵变可以是一种铁磁状态到顺磁状态的变化结果。在一温度范围的仅一部分，该磁热活性材料可以出现一拐点(an inflection point)，在该拐点，有关一外加磁场的磁化的二阶导数(the second derivative of magnetization)的符号从正的变化为负的。

此处，一磁热被动材料被界定为一种在磁场条件下不会出现重大熵变的材料。

在一实施例中，该制品沿该第一方向的平均热传导率小于该制品沿该第二方向的热传导率。在操作中，该制品是被设置为沿基本平行于该冷却液流的该第一方向，以产生最有效的热传递。

在一实施例中，该制品包括有一沿该第一方向的第一长度及一沿该第二方向的横截面区域，该横截面区域具有一第二长度，其中沿该制品的第一长度所测得的平均热传导率小于沿该制品的第二长度(亦即在该横截面区域的平面上)所测得的平均热传导率。此外，在操作中，该制品的该第一长度是被设置为基本平行于该第一方向，而该第二方向基本垂直于该冷却介质的液流方向。

该制品的各向异性平均热传导率能够通过很多方法提供，在一些实施例中，该制品进一步包括一磁热被动相，其热传导率大于该磁热活性相的热传导率。