CN103363715A - 磁性制冷设备和磁性制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁性制冷设备和磁性制冷系统，在磁性制冷设备中，具有磁致热效应的磁体和具有蓄热效果的固体的蓄热构件（3，3A，3B）交替地排列，它们之间带有间隙（4）。磁场施加单元（6A，6B）开始和停止向磁体施加磁场。接触机构使磁体中的每一个都与跟每一磁体（2）相邻的固体的蓄热构件（3，3A，3B）中的一个接触。可另选地，接触机构使固体的蓄热构件（3，3A，3B）中的每一个与跟每一固体的蓄热构件（3，3A，3B）相邻的磁体中的一个接触。

Description

磁性制冷设备和磁性制冷系统

对相关申请的交叉引用

本申请基于2012年3月29日提出的日本专利申请No.2012-076718，并要求它的优先权，该专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

此处所描述的各实施例一般涉及磁性制冷设备和磁性制冷系统。

背景技术

近年来，对作为一种高制冷效率的制冷技术的磁性制冷的需求越来越大，并且现在已经增强了针对室温的磁性制冷技术的研究与开发。

作为磁性制冷技术之一，已经提出了活性磁性制冷（AMR）系统。在AMR系统中，积极地使用被视为对于在室温下的磁性制冷的阻碍的组态熵，以及执行磁性制冷的功能和蓄积由磁性制冷所生成的冷的能量的功能被给予磁性物质。

典型的AMR设备具有这样的结构，其中使诸如水之类的热交换流体在充满，例如，磁粉的磁性容器中流动，并与向磁性容器施加/去除磁场同步地来回移动。结果，实现了制冷循环。

在AMR周期中，不需要压缩机，因此，要求少量的活动能量。因此，预计AMR周期提供比使用氯氟烃的基于常规制冷系统的压缩循环提供更高的制冷效率。

然而，为提高用于小型化设备或更高的输出的磁性制冷循环的速率，需要使热交换流体在磁性容器中以更高的速率流动。这可能涉及高液压损耗，从而降低制冷效率。

发明内容

目标是通过其中包括高输出紧凑磁性制冷设备，提供高输出的紧凑磁性制冷设备和高输出的紧凑磁性制冷系统。

根据一个实施例，提供一种磁性制冷设备，包括：

多个彼此平行地排列的固定构件，在所述固定构件的相邻的固定构件之间定义了间隙，所述固定构件的每一个都由具有磁致热效应的磁体，以及具有蓄热效果的固体的蓄热构件中的一个构成，所述固定构件中的相邻的固定构件彼此相对；

多个彼此平行地排列的可移动构件，它们被允许与相应的间隙内的所述相邻的固定构件进行接触，并热连接到所述相邻的固定构件，所述可移动构件的每一个都由所述磁体以及所述固体的蓄热构件中的另一个构成；

被配置成开始和停止向磁体施加磁场的磁场施加单元；以及

被配置成与所述磁场施加单元施加磁场的开始和停止同步地、有选择地使所述可移动构件与所述对应的固定构件接触的移动机构。

根据另一实施例，还提供了一种磁性制冷系统，包括：

基本上沿着一个圈排列的多个磁性制冷设备，每一磁性制冷设备都包括：

多个彼此平行地排列的固定构件，在所述固定构件的相邻的固定构件之间定义了间隙，所述固定构件的每一个都由具有磁致热效应的磁体，以及具有蓄热效果的固体的蓄热构件中的一个构成，所述固定构件中的相邻的固定构件彼此相对；以及

多个彼此平行地排列的可移动构件，它们被允许与相应的间隙内的所述相邻的固定构件进行接触，并热连接到所述相邻的固定构件，所述可移动构件中的每一个都由所述磁体以及所述固体的蓄热构件中的另一个构成；

沿着所述圈在所述多个磁性制冷设备上方或下方提供并被配置成开始和停止向所述磁体施加磁场的至少一个磁场施加单元；以及

被配置成与所述磁场施加单元施加磁场的开始和停止同步地、有选择地使所述可移动构件与所述对应的固定构件接触的移动机构。

根据实施例，可以通过在其中包括高输出紧凑磁性制冷设备，实现高输出的紧凑磁性制冷设备和高输出的紧凑磁性制冷系统。

附图说明

图1是示出了根据第一实施例的磁性制冷设备的示意截面图；

图2A是示出了图1所示出的带有灵活性的另一种磁性物质的示意截面图；

图2B是示出了图1所示出的带有灵活性的再一种磁性物质的示意截面图；

图2C是示出了图1所示出的带有灵活性的再一种磁性物质的示意截面图；

图3A是说明了图1所示出的磁性制冷设备的操作的示意截面图；

图3B是说明了图1所示出的磁性制冷设备的操作的另一个示意截面图；

图4是说明了根据第二实施例的磁性制冷设备的操作的示意截面图；

图5是示出了根据第三实施例的磁性制冷设备的单元结构的示意截面图；

图6是示出了根据第四实施例的磁性制冷设备的示意截面图；

图7是说明了图6所示出的磁性制冷设备的操作的示意截面图；

图8是另一个说明了图6所示出的磁性制冷设备的操作的另一个示意截面图；

图9是示出了根据第四实施例的修改方案的磁性制冷设备的示意截面图；

图10A是示出了根据第四实施例的另一个修改方案的磁性制冷设备中的单元结构的操作的示意截面图；

图10B是示出了根据第四实施例的再一种修改方案的磁性制冷设备中的单元结构的操作的示意截面图；

图10C是示出了根据第四实施例的再一种修改方案的磁性制冷设备中的单元结构的操作的示意截面图；

图11是示出了根据第五实施例的磁性制冷设备的示意截面图；

图12是示出了根据第六实施例的磁性制冷系统的示意透视图；

图13是示出了根据第七实施例的磁性制冷系统的元件的配置的平面示意图；以及

图14是示出了根据第八实施例的磁性制冷系统的元件的配置的平面示意图。

具体实施方式

参考各个附图，将描述根据各实施例的磁性制冷设备以及包括磁性制冷设备的磁性制冷系统。

（第一实施例）

图1示出了根据第一实施例的磁性制冷系统。此磁性制冷系统包括磁性制冷设备1。磁性制冷设备1具有下列结构：彼此平行排列了多个板形固体的蓄热构件3，它们具有蓄热功能，并形成为刚性的。固体的蓄热构件3是作为固定构件提供的。在相应的相邻的固体的蓄热构件的对之间定义了空间4。具有磁致热效应的并且柔软的板形磁体2被提供于在相应的相邻的固体的蓄热构件3的对之间所定义的空间4中，并彼此平行地排列。磁体2是作为可移动构件提供的。可以使磁体与相邻的固体的蓄热构件3热接触。固体的蓄热构件3和磁体2交替地排列。在相邻的固体的蓄热构件3之间提供了定义空间4的间隔件5，以便它们支撑磁体2中的每一个的相对的尾端。

每一板形磁体2都具有与两个固体的蓄热构件3中的、与所述每一磁体2相邻的一个蓄热构件的一个内表面3-1保持接触的第一表面2-1，还具有与两个固体的蓄热构件3中的另一个蓄热构的一个表面3-2相对的第二表面2-2。磁性制冷系统还包括能够相对于固体的蓄热构件3沿方向N移动板形磁体2的接触驱动单元10。接触驱动单元10例如由用于静电地驱动板形磁体2的电压驱动机构构成。

在静电驱动机构中，从外部向板形磁体2和固体的蓄热构件3有选择地施加第一和第二电压。当向板形磁体2和固体的蓄热构件3施加第一电压时，使如前所述的一个固体的蓄热构件3的内表面3-1与所述每一板形磁体2的第一表面2-1进行接触。如果施加的电压从第一电压切换到第二电压，则所述每一板形磁体2朝向另一固体的蓄热构件3的内表面3-2变形，以由此使所述每一磁体2的第二表面2-2与内表面3-2接触。然后，如果施加的电压从第二电压切换到第一电压，则所述每一板形磁体2朝向一个固体的蓄热构件3的内表面3-1变形，以由此使第一表面2-1与内表面3-1接触。

现在将详细描述磁性制冷设备1的操作。当每一磁体2发热时，使其第一表面2-1使与一个固体的蓄热构件3的内表面3-1进行接触。结果，热被从所述每一磁体2传导到一个固体的蓄热构件3，以由此提高一个固体的蓄热构件3的温度。进一步地，如下文详细地描述的，当每一磁体2吸收热时，使其第二表面2-2与另一固体的蓄热构件3的内表面3-2进行接触，结果，另一固体的蓄热构件3的热被所述每一磁体2所吸收，并因此被冷却。

位于磁性制冷设备1的一个最外侧的固体的蓄热构件3保持与高温侧热交换器7热接触，而位于磁性制冷设备1的另一最外侧的固体的蓄热构件3保持与低温侧热交换器8热接触。当磁性制冷设备1执行如上文所描述的热吸收/消散时，热被从低温侧热交换器8侧传导到高温侧热交换器7侧，从而，低温侧热交换器8的热大部分被吸收，以及高温侧热交换器7的温度被极大地提高。结果，交换器8被冷却，以及交换器7的热向外部消散。

沿着磁性制冷设备1的纵向轴，提供磁场施加单元6A和6B，以便它们可以沿平行于纵向轴的方向M移动。当磁场施加单元6A和6B沿方向M移动时，它们向磁体2施加磁场。另一方面，当磁场施加单元6A和6B沿与方向M相反的方向移动时，施加的磁场逐渐消失。与磁场施加单元6A和6B施加和去除磁场同步地，接触驱动单元10被操作，以使每一磁体2与对应的相邻的固体的蓄热构件3中的一个蓄热构件接触。结果，在磁性制冷设备1中，热通过在磁体2中发生的热吸收或热消散传导，从而，低温侧热交换器8被冷却，高温侧热交换器7发散热。

如上文所描述的，第一实施例的磁性制冷设备不要求用于移动制冷剂的诸如泵之类的动力源，因此，可以提高制冷循环的速率。相应地，可以使第一实施例的磁性制冷设备紧凑，并使其具有高输出。进一步地，如果第一实施例的磁性制冷设备用于磁性制冷系统中，可以使系统紧凑，并使其具有高输出。

虽然在图1所示出的磁性制冷设备1中，磁体2是作为具有灵活性的可移动构件形成的，但是，可以修改磁性制冷设备1，以便磁体2具有刚性，并被不可移动地固定到位，相反，固体的蓄热构件3是作为具有灵活性的可移动构件形成的。即，在图1所示出的磁性制冷设备1中，固体的蓄热构件3可以作为具有灵活性的可移动（可变形的）构件形成，以便它们沿方向N可移动（可变形）。在此情况下，每一固体的蓄热构件3被变形，并使其与彼此相对的对应的刚性磁体2进行接触。

进一步地，虽然在图1所示出的磁性制冷设备1中，作为可移动构件的磁体2具有这样的结构：它们由在它们的邻近的尾端具有可变形的灵活性的单一材料构成，它们各自都可以具有如图2A所示的结构，该结构包括接触部分2A以使其与作为固定构件的对应的固体的蓄热构件3以及支撑接触部分2A的支撑部分2B进行接触。例如，支撑构件2B可以优选地具有由诸如铁之类的具有高耐疲劳强度的材料构成，因为它们将反复地接收压力。

此外，为防止疲劳断裂，磁体2可以采取如图2B所示的那样的结构。在此情况下，作为可移动构件的磁体2的支撑部分2B不是固定的，而是可沿着代替间隔件6使用的并沿着设备1的纵向轴延伸（即，平行于方向N延伸）的导轨9滑动。沿着导轨9，使磁体2与固体的蓄热构件3进行接触。可另选地，作为可移动构件的每一磁体2可以采取如图2C所示的那样的结构，以便它不固定在其任何部分，并在对应的间隙4中的对应的间隔件5上沿方向N可平稳地移动。

如果固体的蓄热构件3形成为柔软的而不是如上文所提及的磁体2，则它们可以具有图2A到2C的结构，就像图2A到2C所示出的磁体2那样。

根据第一实施例的具有磁致热效应的磁体2在材料方面不受限制。磁体表现出磁致热效应就足够了。例如，磁体可以由Gd（钆）、混合了各种元素的Gd化合物、包括各种稀土元素和过渡金属元素的金属间化合物、Ni₂MnGa合金、基于GdGeSi的化合物、基于LaFe₁₃的化合物、基于LaFe₁₃H的化合物等等构成。进一步地，磁体不限于板形形状，而是也可以具有其他形状，诸如薄片或如前所述的柔软的形状。

第一实施例的固体的蓄热构件3在材料方面不受限制，而是可以由诸如Al（铝）、Cu（铜）、Fe（铁）或不锈钢之类的金属、或诸如硅或碳之类的非金属材料，或诸如A1N（氮化铝）、SiC（碳化硅）、氧化铝之类的陶瓷，或这些材料的合成物构成。然而，鉴于磁性制冷循环的加速，优选地，选择高热导率的材料。进一步地，固体的蓄热构件3不限于板形形状，而是也可以具有其他形状，诸如薄片或如前所述的柔软的形状。

考虑到导热性，磁体2和固体的蓄热构件3可以优选地形成为具有厚度和面积，以便它们具有基本上相同的热容量。

磁场施加单元6A和6B被安置在磁性制冷设备1外面，设备1被插入在它们之间，从而形成磁路。磁场施加单元6A和6B可以由永磁体或电磁体构成。

磁场施加单元6A和6B可以通过移动机构（未示出）沿由图1中的箭头N所指出的方向移动。如上文所提及的，通过移动磁场施加单元6A和6B，可以实现磁场对磁体2的施加和从磁体2去除。

当磁场施加单元6A和6B由电磁体构成时，可以简单地通过准许/中断电流通过磁体的流动来实现磁场对磁体2的施加和从磁体2去除，而无需移动单元6A和6B。如此，在此情况下，不需要移动机构。

现在参考图3A和3B，将比较详细地描述磁性制冷设备1中的基本热传导的原理。

图3A示出了磁场施加单元6A和6B向磁体2施加磁场的状态。当磁场施加单元6A和6B向磁体2施加磁场时，磁体2的温度由于磁致热效应上升。此时，磁体2与固体的蓄热构件3A接触，而所产生的热被传导到固体的蓄热构件3A。随后，如图3B所示，磁场施加单元6A和6B移动或停以产生磁场止，从而导致磁场消失。结果，磁体的温度由于磁致热效应而降低。随着磁体的温度的降低，磁体2与固体的蓄热构件3B进行接触，从而热从固体的蓄热构件3B传导到磁体2。如果在绝热状态下重复此操作，热从固体的蓄热构件3B传导到固体的蓄热构件3A，从而，由于蓄热构件3A和3B之间的蓄热效应将产生温度差。

图1所示出的磁性制冷设备1具有其中层叠了类似于图3A中所示出的那些的多个单元结构的层叠结构。在此结构中，由单元结构所引起的温度差被保持。如此，在磁性制冷设备1中，在设备的相对的尾端获得大的温度差。

进一步地，在磁性制冷设备1中，被传导到层叠结构末端的热通过高温侧热交换器7发散到外面。相比之下，在较低温度端，通过低温侧热交换器8从外面吸收热。高温侧热交换器7和低温侧热交换器8例如由高导热性的Cu（铜）构成。

（第二实施例）

参考图4，将描述根据第二实施例的磁性制冷系统。在图4所示出的磁性制冷系统中，使磁性制冷设备1中的每一磁体2（可移动构件）保持远离对应的固体的蓄热构件3中的一个蓄热构件并通过由外部磁场施加的磁性吸引力与另一固体的蓄热构件3（固定构件）保持接触。即，基于由外部磁场施加的磁性吸引力，通过驱动力实现磁性构件对的切换。

在包含在图4所示出的第二实施例的磁性制冷系统中的磁性制冷设备1中，磁体2被构建为可移动构件。通过移动磁场施加单元6A和6B，实现磁场对磁体2的施加和从磁体2的去除，从而，作为磁致热效应的结果，磁体2的温度被提高或降低。同时，在磁场施加单元6A和6B和磁体2之间施加磁性吸引力。相应地，当磁场施加单元6A和6B在图4中向右移动时，磁场施加单元6A和6B向其移动的作为可移动构件的磁体2的温度提高。同时，磁体2的邻近的尾端依次被磁场施加单元6A和6B的磁性吸引力吸引和变形。结果，每一磁体2本身被向左移动，并与对应的固体的蓄热构件3的右表面进行接触，如由箭头L所指示的，以将其热量传导到表面。当磁场施加单元6A和6B从所述每一磁体2处离开时，作为可移动构件的所述每一磁体2的温度降低。同时，所述每一磁体2通过磁场施加单元6A和6B的磁性吸引力向右移动并与对应的固体的蓄热构件3的左表面进行接触，如由箭头R所指出的，由此吸收其热量。作为上文所提及的操作系列的结果，热从低温侧热交换器8向高温侧热交换器7传导，以及由于位于设备1的相对尾端的固体的蓄热构件3之间的热累积效应而产生温度差。

（第三实施例）

参考图5，将描述根据第三实施例的磁性制冷系统。在包含在图5所示出的磁性制冷系统中的磁性制冷设备1中，作为静电力提供用于驱动磁体2（可移动构件）的力，从而在两个固体的蓄热构件3之间切换磁体2与其接触的固体的蓄热构件3（固定构件）。

图5示出了磁性制冷设备1的单元结构。在此设备中，磁体2或者固体的蓄热构件3被设置为可移动构件就足够了。在图5所示出的第二实施例中，磁体2被设置为可移动构件。在磁体2和固体的蓄热构件3A和3B中的每一个之间施加用于在它们之间生成静电力的电压。固体的蓄热构件3A和3B由可以充当电极的导电材料构成。进一步地，在与磁体2相对的固体的蓄热构件3A和3B中的每一个蓄热构件的表面上提供绝缘层（介电层）9。充当驱动电路并能够切换磁体2或固体的蓄热构件3A和3B的电压极性的切换电路12被连接到磁性制冷设备1。

在图5所示出的电路中，电压源13的正极和负极连接到切换电路14的第一端子，而电压源13的正极还连接到磁体2。切换电路14的第二端子连接到固体的蓄热构件3A和3B。进一步地，切换电路14具有固定于第一端子并可彼此同时移动的开关元件。开关元件中的每一个都有选择地连接到对应的两个第二端子。凭借此结构，当电压源13的正极连接到固体的蓄热构件3A和3B中的一个时，电压源13的负极连接到固体的蓄热构件3A和3B中的另一个。相比之下，当电压源13的正极连接到固体的蓄热构件3A和3B中的所述另一个时，电压源13的负极连接到固体的蓄热构件3A和3B中的所述一个。在图5的示例中，切换电路14的开关元件连接到第二端子，以便向磁体2和所述另一固体的蓄热构件3B施加正偏压，而向所述一个固体的蓄热构件3A施加负偏压。在此状态下，在磁体2和固体的蓄热构件3B之间施加排斥（静电）力，以及在磁体2和固体的蓄热构件3A之间施加吸引（静电）力，结果，作为可移动构件的磁体2与固体的蓄热构件3A进行接触。相比之下，当切换电路14的开关元件被切换以连接到其他两个第二端子时，向磁体2和一个固体的蓄热构件3A施加正偏压，而向另一固体的蓄热构件3B施加负偏压，结果，磁体2与固体的蓄热构件3B进行接触。

通过使用静电力如此将作为可移动构件的磁体2的操作与磁场的施加和去除同步，如图3和4所示出的，实现磁性制冷循环。

虽然在图5所示出的第三实施例的磁性制冷设备1中，在固体的蓄热构件3A和3B的表面上提供绝缘层（介电层）9，但它们可以被在磁体2的表面上和/或固体的蓄热构件3A和3B的表面上提供。通过整体地在磁体和/或固体的蓄热构件的整个表面上形成绝缘层9，可以降低热阻。优选地，形成高导热性的材料的绝缘层9，如类似于金刚石的碳。

（第四实施例）

参考图6，将描述根据第四实施例的磁性制冷系统。在包含在图6所示出的磁性制冷系统中的磁性制冷设备1中，作为静电力提供磁体2（可移动构件）的驱动力，以及在一个固体的蓄热构件3（固定构件）和另一个固体的蓄热构件3（固定构件）之间切换每一磁体2与其接触的固体的蓄热构件（可移动构件）。

图6所示出的磁性制冷设备被构建为包括类似于图5所示出的基本单元的多个层叠的基本单元的设备。在图6的单元层叠的磁性制冷设备中，沿由箭头N所指出的一个方向或另一方向同时操作作为可移动构件的磁体2。图7和8示出了图6的设备的操作示例。更具体而言，图7示出了通过磁场施加单元6A和6B向磁性制冷设备1施加磁场的状态。在图7的状态中，磁体2的温度由于磁致热效应而上升，并通过静电力与对应的左侧固体的蓄热构件3进行接触，从而磁体2向固体的蓄热构件3发散热。图8示出了消除了通过磁场施加单元6A和6B向磁性制冷设备1施加的磁场的状态（磁场消除状态）。在磁场消除状态中，磁体2的温度由于磁致热效应而下降，并通过静电力与对应的右侧固体的蓄热构件3进行接触，从而固体的蓄热构件3从磁体2吸收热。通过上文所提及的一系列操作，热从低温侧热交换器8向高温侧热交换器7传导，并且由于磁致热效应，在固体的蓄热构件3的相对固体的蓄热构件3之间产生温度差。

现在将描述第四实施例的修改方案，其中，根据磁场施加单元6A和6B的移动，控制磁性制冷设备1中的作为可移动构件的磁体2中的每一个。在此情况下，如图9所示，通过形成作为固定构件的固体的蓄热构件3中的每一个以具有包括第一和第二固定构件3A和3B的双层结构，磁体2（可移动构件）可以彼此独立地操作。可以通过配置切换电路12以便可以彼此独立地向电路施加正的或负的极性电压，实现作为第一和第二固定构件的固定构件3A和3B。当向固体的蓄热构件3A和3B施加正偏压时，向其施加正偏压的磁体2从作为第一和第二固定构件的固体的蓄热构件3A和3B处离开。相比之下，当向固体的蓄热构件3A和3B施加负偏压时，磁体2与作为第一和第二固定构件的构件3A和3B进行接触。

可另选地，可以使用在第二和第三实施例中所描述的磁性吸引力和静电吸引力来有效地移动作为可移动构件的磁体2。图10A、10B和10C是用于说明作为可移动构件的磁体2如何通过磁性吸引力和静电吸引力移动的视图。向磁性制冷设备1施加偏压，以便沿磁场施加单元6A和6B的前向方向M施加静电吸引力，如图10A所示。更具体而言，沿前向方向M向位于磁体2和磁场施加单元6A和6B的上游的固体的蓄热构件3A（在图10A到10C中，左侧的固体的蓄热构件3A）施加正电势，沿前向方向M向位于磁体2和磁场施加单元6A和6B的下游的固体的蓄热构件3B（在图10A到10C中，右侧的固体的蓄热构件3B）施加负电势。相应地，在磁体2和左侧的固体的蓄热构件3A之间施加静电排斥力，而在磁体2和右侧的固体的蓄热构件3B之间施加静电吸引力。结果，磁体2与右侧的固体的蓄热构件3B进行接触。由磁场施加单元6A和6B所生成的磁性吸引力各自都被设计为高于静电吸引力。因此，在此磁性制冷设备中，当磁场施加单元6A和6B接近磁体2时，向磁体2施加磁场，以导致磁体2发热。进一步地，此时，由于磁性吸引力大于静电吸引力，与右侧的固体的蓄热构件3B接触的磁体2向磁场施加单元6A和6B方向移动（沿箭头L所指出的方向），然后，与左侧的固体的蓄热构件3A进行接触。当磁场施加单元6A和6B移动并且向磁体2施加的磁场被弱化时，磁体2的温度降低，静电吸引力变得大于磁性吸引力。结果，磁体2沿磁场施加单元6A和6B的前向方向移动（沿箭头R所指出的方向），然后，与右侧的固体的蓄热构件3B进行接触，如图10C所示出的。重复上面的操作导致热从低温侧热交换器8传导到高温侧热交换器7。

虽然在图10A到10C的实施例中，描述了其中磁场施加单元6A和6B沿着磁体2在一个方向移动的系统，但是，也可以使用其中磁场施加单元6A和6B沿着磁体2往复运动的另一个系统。

（第五实施例）

在根据第五实施例的磁性制冷系统中，磁性制冷设备1的每一空间4中的压力被保持得较低。由于磁性制冷设备1中的每一空间4的压力下降，因此，其中的热阻增大，从而抑制热从高温侧到低温侧的反向流，即，增强导热性效率。

第五实施例的磁性制冷系统通过在密封的减压容器21中包含磁性制冷设备1来实现，如图11所示。

减压容器21由非磁性材料（例如，诸如塑料之类的树脂）构成。可另选地，减压容器21可以由诸如铝之类的金属构成，以增强其强度。然而，考虑到由于磁场的去除所造成的涡流的出现的抑制，或考虑到绝热性能，希望形成具有高电阻的树脂的减压容器21。

可以作为诸如图12所示的磁性制冷系统来实现图1到11所示出的磁性制冷设备。

图12是示出了第五实施例的磁性制冷系统的示意透视图。沿着第一圈提供了具有图1所示出的结构的四个磁性制冷设备1，而沿着在第一圈上方和下方同轴定义的第二和第三圈提供两对磁场施加单元6A和6B。作为一个示例，两个磁场施加单元6A被固定到定义第二圈的上部旋转板30A，而两个磁场施加单元6B被固定到定义第三圈的下部旋转板30B。四个磁性制冷设备1被构建为包括固体的蓄热构件3和磁体2并排除了接触驱动单元10和磁场施加单元6A和6B的磁性制冷设备单元。

上下部旋转板30A和30B被固定到位于沿着其提供了制冷设备1的第一圈的中心的旋转轴32。围绕旋转轴32，上下部旋转板30A和30B彼此同步地旋转。旋转轴32例如由马达（未示出）旋转。随着旋转，使磁场施加单元6A和6B反复地并同时地接近每一磁性制冷设备1并从那里离开。反复的接近磁性制冷设备1和从那里离开导致设备1中的热传导，如上文所提及的。

进一步地，虽然在第五实施例的系统中，在旋转板30A和30B上提供了两对磁场施加单元6A和6B，但是，也可以提供一对，或三对或更多对磁场施加单元6A和6B。考虑到稳定旋转板30A和30B的旋转，希望放置相对于旋转轴32点对称的磁场施加单元6A和6B的对。

进一步地，虽然在第五实施例的系统中，沿着同一个圈提供了四个磁性制冷设备1，但是，也可以提供一到三个磁性制冷设备1，或五个或更多磁性制冷设备1。

图13是示出了根据第六实施例的磁性制冷系统的配置的平面示意图。如图13所示，沿着同一个圈在上下部旋转板30A和30B之间提供了四个磁性制冷设备1-1、1-2、1-3和1-4。

如图所示，对应于四个磁性制冷设备1-1，1-2，1-3和1-4的高温侧热交换器7-1，7-2，7-3和7-4彼此热平行地连接到热消散单元34。类似地，对应于四个磁性制冷设备1-1，1-2，1-3和1-4的低温温侧热交换器8-1，8-2，8-3和8-4彼此热平行地连接到热吸收单元36。

在高温侧热交换器7-1，7-2，7-3和7-4处由磁性制冷循环所产生的热例如通过热交换器37-1，37-2，37-3和37-4被传导到热消散单元34。另一方面，在低温侧热交换器8-1，8-2，8-3和8-4处由磁性制冷循环所产生的冷的能量例如通过热交换器38-1，38-2，38-3和38-4被传导到热吸收单元36。

使用已知的热交换气体或液体，或使用固体的热传导，可以实现由图13中的实线和虚线所指出的热和冷的能量向热消散单元34和热吸收单元36的传导。

图14是示出了根据第七实施例的磁性制冷系统的结构的平面示意图。在图14所示出的第七实施例中，与图13所示出的第六实施例不同，四个磁性制冷设备1-1，1-2，1-3和1-4热串行地连接。

磁性制冷设备1-1，1-2，1-3和1-4的相邻的尾端通过导热体40-1、40-2和40-3彼此连接。高温侧热交换器7作为四个磁性制冷设备1-1，1-2，1-3和1-4中的末端设备，耦合到磁性制冷设备1-1的另一端，并通过导热体42-1连接到热消散单元34。类似地，低温侧热交换器8作为另一端设备，耦合到磁性制冷设备1-4的另一端，并通过导热体42-2连接到热吸收单元36。

进一步地，带有高温侧热交换器7的磁性制冷设备1-1的磁体的磁性转变温度被设置得高于带有低温侧热交换器8的磁性制冷设备1-4的磁体的磁性转变温度。例如，磁性转变温度按照从带有高温侧热交换器7的磁性制冷设备1-1的磁体，通过相邻的磁性制冷设备1-2和1-3的磁体，到带有低温侧热交换器8的最后的磁性制冷设备1-4的磁体的顺序逐步下降。如此，最后的磁性制冷设备1-4的磁体具有最低的磁性转变温度。

在图14所示出的第七实施例的磁性制冷系统中，如上构建的磁性制冷设备的高温侧热交换器7被热连接到热消散单元34，而低温侧热交换器8被热连接到热吸收单元36。

由于在图14的实施例中，带有具有不同的磁性转变温度的磁体的磁性制冷设备串行地连接，因此，可以获取高磁性制冷温度差。

上文所描述的各实施例只是示例，各实施例的元件可以适当地组合。

进一步地，虽然在上面的各实施例中，磁场施加/消除机构的磁场施加单元被旋转，但是，它们可以相对于磁性制冷设备往复运动。在此情况下，优选地，使用用于将旋转运动转换为线性运动的线性驱动装置或凸轮机构。此外，磁场施加单元和磁性制冷设备的相对运动可以手动来实现，或使用车辆的驱动力的一部分，或使用诸如风力、波力或水力之类的天然能量来实现。

虽然在上面的各实施例中，还没有描述可以被包含在磁性制冷设备或系统中的元件，但是，可以适当地选择并使用磁性制冷设备或系统所需的元件。

如上文所描述的，各实施例的磁性制冷设备不要求制冷剂，因此，可以实现高速制冷循环。相应地，可以提供高输出的紧凑的磁性制冷设备。进一步地，还可以通过在其中包括高输出的紧凑磁性制冷设备来提供高输出的紧凑磁性制冷系统。

如此，提供了高制冷效率的紧凑、高输出磁性制冷设备和系统。

尽管已描述了某些实施例，但是，这些实施例是只作为示例呈现的，而不打算限制本发明的范围。实际上，可以以各种其他形式实现此处所描述的新颖的实施例；此外，在不偏离本发明的精神的情况下，可以作出此处所描述的各实施例的形式的各种省略、替换和变化。所附带的权利要求书以及它们的等效内容旨在涵盖这样的形式或修改方案，它们都将落在本发明的范围和精神内。

Claims (8)

1.一种磁性制冷设备，其特征在于包括：

多个彼此平行地排列的固定构件，在所述固定构件的相邻的固定构件之间定义了间隙（4），所述固定构件的每一个都由具有磁致热效应的磁体（2），以及具有蓄热效果的固体的蓄热构件（3、3A、3B）中的一个构成，所述固定构件中的相邻的固定构件彼此相对；

多个彼此平行地排列的可移动构件，它们被允许与相应的间隙（4）内的所述相邻的固定构件进行接触，并热连接到所述相邻的固定构件，所述可移动构件中的每一个都由所述磁体（2）以及所述固体的蓄热构件（3，3A，3B）中的另一个构成；

被配置成开始和停止向所述磁体（2）施加磁场的磁场施加单元（6A，6B）；以及

被配置成与所述磁场施加单元（6A，6B）施加磁场的开始和停止同步地、有选择地使所述可移动构件与所述对应的固定构件接触的移动机构。

2.根据权利要求1所述的磁性制冷设备，其特征在于，所述移动机构（10）包括被配置成使用外部磁吸力来驱动可移动构件的驱动单元。

3.根据权利要求1所述的磁性制冷设备，其特征在于，所述移动机构包括被配置成使用静电力来驱动可移动构件的驱动单元。

4.根据权利要求3所述的磁性制冷设备，其特征在于，利用所述对应的间隙，在彼此相对的固定构件和可移动构件中的至少一个上形成绝缘层（9）。

5.根据权利要求1所述的磁性制冷设备，其特征在于，还包括用于以减少的压力维持每一个间隙（4）的密封装置（21）。

6.一种磁性制冷系统，其特征在于包括如权利要求1所述的磁性制冷设备。

7.一种磁性制冷系统，其特征在于包括：

基本上沿着一个圈排列的多个磁性制冷设备（1-1、1-2、1-3、1-4），每一磁性制冷设备都包括：

多个彼此平行地排列的固定构件，在所述固定构件的相邻的固定构件之间定义了间隙（4），所述固定构件的每一个都由具有磁致热效应的磁体（2），以及具有蓄热效果的固体的蓄热构件（3、3A、3B）中的一个构成，所述固定构件中的相邻的固定构件彼此相对；以及

多个彼此平行地排列的可移动构件，它们被允许与相应的间隙（4）内的所述相邻的固定构件进行接触，并热连接到所述相邻的固定构件，所述可移动构件中的每一个都由所述磁体（2）以及所述固体的蓄热构件（3，3A，3B）中的另一个构成；

沿着所述圈在所述多个磁性制冷设备（1-1，1-2，1-3，1-4）上方或下方提供并被配置成开始和停止向所述磁体（2）施加磁场的至少一个磁场施加单元（6A，6B）；以及

被配置成与所述磁场施加单元（6A，6B）施加磁场的开始和停止同步地、有选择地使所述可移动构件与所述对应的固定构件接触的移动机构。

8.根据权利要求7所述的磁性制冷系统，其特征在于，所述多个磁性制冷设备（1-1，1-2，1-3，1-4）串行地或并行地彼此热连接。

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