[发明专利]磁工质组件、磁工质床及磁制冷机

说明书

本发明提供了一种磁工质组件、磁工质床及磁制冷机，其中，磁制冷机的磁工质组件包括：基芯；磁工质层，包覆在基芯的周向外侧，其中，磁工质层能够随所处环境的磁场强度大小变化吸收或者释放热量，基芯的强度大于磁工质层的强度。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中磁工质易碎导致流体通道堵塞，进而影响换热效率的问题。

技术领域

本发明涉及制冷领域，具体而言，涉及一种磁工质组件、磁工质床及磁制冷机。

背景技术

主动磁回热技术或者称为AMR(active magnetic regenerator)技术，是由Seyter首先提出的，并在1982年申请的专利(US4332135(A))中作了介绍。AMR循环的主要优点是制冷温跨(排出热时温度与吸收热时温差)可以远大于磁热材料在施加磁场是的温度变化的绝对值(绝热温变ΔTad)。例如，钆在1.5T磁场下产生的绝热温变仅为4K。采用主动式回热器磁循环(AMR Cycle)不仅可以克服这一限制，在磁性材料的两端产生高出ΔTad数倍的温跨，同时还使得换热更加高效，磁制冷机的结构更加紧凑。

主动式磁回热AMR循环中的磁性材料既是磁性工质又是回热材料，换热流体既是热力循环的载冷剂又是回热器蓄冷液。传热发生在呈多孔或者间隙等形式固体磁热材料与流动穿过的传热流体之间。为了有效进行传热，磁热材料应具有大的用于与传热流体接触的表面积，同时间隙构成的流体通道必须具有低的对流体流动的阻碍。即工质形貌、几何构型影响换热效率和压降。

磁工质材料性质一般比较脆、强度小(如钆Gd)，在1.5T强磁场中受到磁场力可达8个大气压左右，受该力的作用容易相互挤压导致磁工质破碎。

目前，AMR的磁工质床一般是球状颗粒或者片状叠层等形式组成。这些结构形式，出于以下几方面综合考虑，受制于材料物性及构型特性，无法进一步提高性能。一方面提高换热效率的考虑，增加用于传热流体接触的表面积，需要缩小几何特征值(厚度、直径等)，增加磁工质量(降低孔隙率)；一方面为了避免工质破碎，导致破碎物填塞原有磁工质间空隙，造成制冷床孔隙率下降，流体通道堵塞，需要增加几何特征值；再一方面增加换热流量提高制冷输出量，需要减小流阻，增大孔隙率。

发明内容

本发明旨在提供一种磁工质组件、磁工质床及磁制冷机，以解决现有技术中磁工质易碎导致流体通道堵塞，进而影响换热效率的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁制冷机的磁工质组件，包括：基芯；磁工质层，包覆在基芯的周向外侧，其中，磁工质层能够随所处环境的磁场强度大小变化吸收或者释放热量，基芯的强度大于磁工质层的强度。

进一步地，基芯的直径与磁工质组件的直径的比值在0.1至0.5之间。

进一步地，磁工质组件的直径小于或者等于3.5mm。

进一步地，基芯呈丝状或片状。

进一步地，磁工质层通过热浸镀法、包覆法、电镀法、水平连铸法或热轧法包覆在基芯的周向外侧。

进一步地，磁工质层的材质为Gd、La(Fe，Si)13Hy或La((Fe，Co)，Si)13。

进一步地，基芯的横截面为圆形、椭圆形、矩形或菱形。

进一步地，基芯的外表面上还设置有向外凸出的肋片，磁工质层包覆在基芯和肋片上。

进一步地，肋片为针肋、直肋或环肋中的一种或几种。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁工质床，包括磁工质组件，磁工质组件为上述的磁工质组件。

进一步的，磁工质床具有相对设置的两个底板，两个底板上设置有通孔，磁工质组件穿设在通孔中。