CN108007013B - 磁制冷组件及具有其的磁制冷机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁制冷组件及具有其的磁制冷机，其中，磁制冷组件包括：磁工质床，磁工质床包括基体以及沿基体的周向布置的多个磁工质腔，多个磁工质腔用以容纳磁工质，多个磁工质腔中的一部分串联形成第一流道，多个磁工质腔中的其余部分串联形成第二流道，第一流道和第二流道相互独立；磁体，可转动地设置在磁工质床上，磁体包括磁体主体和磁体支干，磁体支干从磁体主体的中心向远离中心的方向延伸，磁体支干具有与形成第一流道的多个磁工质腔重合的第一重合位置以及与形成第二流道的多个磁工质腔重合的第二重合位置。本发明的技术方案有效地解决了现有技术中磁制冷机的各流路换热流体不均进而造成冷量损失的问题。

Description

磁制冷组件及具有其的磁制冷机

技术领域

本发明涉及制冷领域，具体而言，涉及一种磁制冷组件及具有其的磁制冷机。

背景技术

磁制冷是一种绿色环保的制冷技术，其理论卡诺循环效率可达60％，在环境友好、节约能源方面较蒸气压缩式制冷更具发展潜力。其原理是利用磁制冷材料的磁热效应(Magnetocaloric effect，MCE)：外磁场的变化会引发材料自身磁熵的改变并伴随吸热和放热现象。具体来讲磁热效应在磁制冷材料的居里温度附近最为显著，当作用外磁场时材料的磁熵值降低并放出热量；当无外磁场时材料的磁熵值增加并吸收热量。如果在此吸热、放热之间，用适当的过程加以连接，不断地将热量排出、冷量取出，就形成了磁制冷循环，可以持续输出冷量。

自1976年美国NASA Lewis研究中心G.V.Brown研制出世界第一台室温磁制冷样机以来，国内外研究者、机构也分别研制出各式磁制冷样机。根据提供磁化场的磁体与磁工质的相对运动关系，磁制冷机可以分为静止式、往复式、旋转式三类；根据磁场源的提供方式，可分为电磁铁、超导体、永磁体等。其中旋转永磁式磁制冷样机具有运行频率高、结构紧凑、磁场利用率高、制冷效率高、运行成本低等优点，更有利于走向商业化。

但已有的技术中，旋转永磁式磁制冷机的流体流路和运行控制的设计较为复杂。例如文献《Development of a rotary magnetic refrigerator》中公开了一种旋转永磁式磁制冷样机，此样机磁工质床上共接出16根进出管，采用多个流体换向阀控制换热流体流向。当各进出管中换热流体不均时容易造成冷量损失，因此此样机通过四个分配器分别连接冷端和热端，却又导致换热流体流路和运行控制复杂。

发明内容

本发明旨在提供一种磁制冷组件及具有其的磁制冷机，以解决现有技术中磁制冷机的各流路换热流体不均进而造成冷量损失的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种磁制冷组件，包括：磁工质床，磁工质床包括基体以及沿基体的周向布置的多个磁工质腔，多个磁工质腔用以容纳磁工质，多个磁工质腔中的一部分串联形成第一流道，多个磁工质腔中的其余部分串联形成第二流道，第一流道和第二流道相互独立；磁体，可转动地设置在磁工质床上，磁体包括磁体主体和磁体支干，磁体支干从磁体主体的中心向远离中心的方向延伸，磁体支干具有与形成第一流道的多个磁工质腔重合的第一重合位置以及与形成第二流道的多个磁工质腔重合的第二重合位置。

进一步地，相邻的两个形成第一流道的多个磁工质腔之间设置有一个形成第二流道的多个磁工质腔。

进一步地，磁体支干还具有与形成第一流道的多个磁工质腔和形成第二流道的多个磁工质腔均不重叠的分离位置。

进一步地，第一流道具有第一端口和第二端口，形成第一流道的多个磁工质腔包括第一磁工质腔和第二磁工质腔，第一磁工质腔内设置有隔板，第一端口和第二端口均设置在第一磁工质腔的外端并位于隔板的两侧，第二磁工质腔内设置有第一折流板以使第二磁工质腔内形成第一折流通道，形成第一流道的多个磁工质腔之间还设置有第一连通通道，第一连通通道沿基体的周向延伸并位于磁工质腔的周向内侧。

进一步地，第二流道具有第三端口和第四端口，形成第二流道的多个磁工质腔内设置有第二折流板以使该磁工质腔内形成第二折流通道，形成第二流道的多个磁工质腔之间还设置有第二连通通道，第二连通通道沿基体的周向延伸并位于磁工质腔的周向外侧，第三端口和第四端口分别设置在形成第二流道的两个磁工质腔。

进一步地，第一端口设置在第三端口和第四端口之间，第二端口设置在第一端口和第四端口之间，第一流道的磁工质腔中磁工质的居里温度从第一端口向第二端口逐渐升高地设置，第二流道的磁工质腔中磁工质的居里温度从第三端口向第四端口逐渐升高地设置。

进一步地，磁体主体与磁工质床同轴设置。

进一步地，磁体为相对设置的两个，磁工质床设置在两个磁体之间，各磁体的磁体支干一一对应的设置。

进一步地，两个磁体之间的距离H满足：10mm≤H≤30mm。

进一步地，磁工质腔以及磁体支干均呈扇形，磁体支干的圆心角α与磁工质腔的圆心角β之间满足：α＞β。

进一步地，磁体支干的圆心角α与磁工质腔的圆心角β之间还满足：2β＝K(α-β)，其中K为常数。

进一步地，磁体支干为N个，形成第一流道的磁工质腔、形成第二流道的磁工质腔以及磁体支干的数量相同，磁体支干的圆心角α与磁工质腔的圆心角β之间还满足：α+β＝360°/2N，其中N为正整数。

进一步地，磁工质呈颗粒状，颗粒状的磁工质的直径在0.4mm至0.5mm之间。

进一步地，磁工质呈片状，片状的磁工质的厚度在0.3mm至0.4mm之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种磁制冷机，包括磁制冷组件，磁制冷组件为上述的磁制冷组件。

进一步地，磁制冷机还包括冷端换热器，冷端换热器与磁制冷组件的第一端口和第三端口相连，磁制冷机还包括切换组件，切换组件的第一接口通过泵体与集液箱相连，切换组件的第二接口与集液箱相连，切换组件的第三接口通过第一热端换热器与磁制冷组件的第二端口相连，切换组件的第四接口通过第二热端换热器与磁制冷组件的第四端口相连。

进一步地，磁制冷机具有第一运行模式，磁制冷机处于第一运行模式时，第一接口与第三接口连通，第二接口与第三接口阻断，第二接口与第四接口连通，第一接口与第四接口阻断。

进一步地，磁制冷机还具有第二运行模式，磁制冷机处于第二运行模式时，第一接口与第三接口阻断，第二接口与第三接口阻断，第二接口与第四接口阻断，第一接口与第四接口阻断。

进一步地，磁制冷机还具有第三运行模式，磁制冷机处于第三运行模式时，第一接口与第三接口阻断，第二接口与第三接口连通，第二接口与第四接口阻断，第一接口与第四接口连通。

进一步地，泵体和切换组件之间还设置有旁通管路，旁通管路上设置有阀。

应用本发明的技术方案，在磁工质床的基体内设置多个空腔形成多个磁工质腔，其中部分磁工质腔串联形成第一流道，其余部分磁工质腔串联形成第二流道，并将磁工质设置在多个磁工质腔中。在磁工质床内部设置的换热流体管路将相应的磁工质区域串联起来，使磁工质床外部能够通过单一流道连接冷、热端换热器，简化了磁制冷机的结构，避免了连接磁工质腔的多根管路相互交错，导致此制冷机结构复杂。同时，串联设置的第一流道和第二流道不会出现各磁工质腔流体分配不均的问题，无需设置流体分配器，也不会因流体分配不均造成冷量损失。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的磁制冷组件的实施例的磁工质床的剖视结构示意图；

图2示出了图1的磁工质床的俯视结构示意图；

图3示出了图1的磁工质床的第三磁工质腔的结构示意图；

图4示出了根据本发明的磁制冷组件的实施例的磁体的正视结构示意图；

图5示出了图4的磁体的俯视结构示意图；

图6示出了根据本发明的磁制冷组件的实施例的俯视结构示意图；

图7示出了根据本发明的磁制冷机的实施例在第一运行模式下的结构示意图；

图8示出了图7的磁制冷机在第二运行模式下的结构示意图；以及

图9示出了图7的磁制冷机在第三运行模式下的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、磁工质床；11、基体；111、第一端口；112、第二端口；113、第三端口；114、第四端口；12、第一流道；121、第一磁工质腔；122、第二磁工质腔；123、隔板；124、第一折流板；125、第一连通通道；13、第二流道；131、第三磁工质腔；132、第二折流板；133、第二连通通道；134、第一进出口；135、第二进出口；136、过滤网；20、磁体；21、磁体主体；22、磁体支干；30、冷端换热器；40、切换组件；41、第一接口；42、第二接口；43、第三接口；44、第四接口；50、泵体；60、集液箱；71、第一热端换热器；72、第二热端换热器；80、旁通管路；90、驱动电机。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1和图4所示，本实施例的磁制冷组件包括磁工质床10和磁体20。其中，磁工质床10包括基体11以及沿基体11的周向布置的多个磁工质腔，多个磁工质腔用以容纳磁工质。多个磁工质腔中的一部分串联形成第一流道12，多个磁工质腔中的其余部分串联形成第二流道13，第一流道12和第二流道13相互独立。磁体20可转动地设置在磁工质床10上，磁体20包括磁体主体21和磁体支干22，磁体支干22从磁体主体21的中心向远离中心的方向延伸，磁体支干22具有与形成第一流道12的多个磁工质腔重合的第一重合位置以及与形成第二流道13的多个磁工质腔重合的第二重合位置。

应用本实施例的技术方案，在磁工质床10的基体11内设置多个空腔形成多个磁工质腔，其中部分磁工质腔串联形成第一流道12，其余部分磁工质腔串联形成第二流道13，并将磁工质设置在多个磁工质腔中。在磁工质床内部设置的换热流体管路将相应的磁工质区域串联起来，使磁工质床外部能够通过单一流道连接冷、热端换热器，简化了磁制冷机的结构，避免了连接磁工质腔的多根管路相互交错，导致此制冷机结构复杂。同时，串联设置的第一流道12和第二流道13不会出现各磁工质腔流体分配不均的问题，无需设置流体分配器，也不会因流体分配不均造成冷量损失。

磁工质床优选用无磁性、导磁效果好、高强度易加工的材料，例如本实施例的磁工质床10采用了工程塑料。

进一步地，如图1所示，在本实施例中，相邻的两个形成第一流道12的多个磁工质腔之间设置有一个形成第二流道13的多个磁工质腔。根据AMR(Active MagneticRegeneration主动式磁蓄冷)的工作原理，磁制冷机运行一个周期包括4个阶段:(1)励磁；(2)保持磁场，过冷流；(3)退磁；(4)保持无磁场，过热流。第一流道12和第二流道13的磁工质腔交替设置，有利于工作循环的形成。磁体支干22从第一重合位置向第二重合位置再向下一个第一重合位置移动即可完成一个运行周期。

更进一步地，如图1所示，本实施例的磁体支干22还具有与形成第一流道12的多个磁工质腔和形成第二流道13的多个磁工质腔均不重叠的分离位置。多个第一重合位置和第二重合位置交替设置，多个分离位置在相邻的第一重合位置和第二重合位置之间。以一个磁体支干为例，在随磁体主体转动时回循环经过第一重合位置、第一个分离位置、第二重合位置、第二个分离位置，然后再进入下一个循环。

具体地，如图1和图2所示，本实施例的第一流道12具有第一端口111和第二端口112，形成第一流道12的多个磁工质腔包括第一磁工质腔121和第二磁工质腔122，第一磁工质腔121内设置有隔板123，第一端口111和第二端口112均设置在第一磁工质腔121的外端并位于隔板123的两侧，第二磁工质腔122内设置有第一折流板124以使第二磁工质腔122内形成第一折流通道，形成第一流道12的多个磁工质腔之间还设置有第一连通通道125，第一连通通道125沿基体11的周向延伸并位于磁工质腔的周向内侧。第二流道13具有第三端口113和第四端口114，形成第二流道13的多个第三磁工质腔131内设置有第二折流板132以使该磁工质腔内形成第二折流通道，形成第二流道13的多个磁工质腔之间还设置有第二连通通道133，第二连通通道133沿基体11的周向延伸并位于磁工质腔的周向外侧，第三端口113和第四端口114分别设置在形成第二流道13的两个磁工质腔。第一折流板124使第一流道12的各磁工质腔的进出口保持在朝向外周的一侧，进而便于第一连通通道125布置在基体11的周向外侧。同理，第二折流板132第二流道13的各磁工质腔的进出口保持在朝向圆心的一侧，进而便于第二连通通道133布置在基体11的周向内侧。上述结构避免了第一连通通道125和第二连通通道133相互交错缠绕，有利于换热流体在第一流道12和第二流道13中流通换热。第一连通通道125和第二连通通道133沿基体11的周向布置，提高了磁工质床的空间利用率，使磁工质床结构紧凑，同时避免了分液不均带来的冷量降低的问题。

进一步地，如图4至图6所示，本实施例的磁体主体21与磁工质床10同轴设置，使磁制冷组件重量分布均匀。

更进一步地，如图6所示，本实施例的磁体20为相对设置的两个，磁工质床10设置在两个磁体20之间，各磁体20的磁体支干22一一对应的设置。两个磁体20之间形成气隙，气隙中磁场线处处平行。优选地，两个磁体20之间的距离H满足：10mm≤H≤30mm。

如图3和图4所示，本实施例的磁工质腔以及磁体支干22均呈扇形，以图3的第三磁工质腔131为例，第三磁工质腔131呈扇形，其圆心角为β，折流板从远端向圆心延伸使换热流体从外周端的第一进出口134向圆心端流入再经过折流板从外周端第二进出口135流出。优选地，磁工质腔的进出口处设置过滤网136，以避免磁工质从磁工质腔中漏出以及杂质进入磁工质腔。第一磁工质腔和第二磁工质腔的形状与第三磁工质腔相近，折流板和过滤网的具体布置方式根据实际结构和流体流动方式适应性地调整，在此不再赘述。

进一步优选地，本实施例的磁体支干22的圆心角α与磁工质腔的圆心角β之间满足：α＞β。α＞β能够充分利用磁工质，使磁工质与换热流体充分换热。从磁工质腔的投影完全进入磁体支干22至将要伸出磁体支干22，磁工质腔中磁场大小不变，此过程的时间比重取决于α与β之间的大小关系。本实施例的磁体支干22的圆心角α与磁工质腔的圆心角β之间还满足：2β＝K(α-β)①，其中K为常数。根据本磁制冷组件的实际运行环境，通过调整α和β的值能够得到不同的励/退磁过程和等磁过程时间的比值K。优选地，本实施例的K约取1。

进一步地，磁体支干22为N个，形成第一流道12的磁工质腔、形成第二流道13的磁工质腔以及磁体支干22的数量相同，磁体支干22的圆心角α与磁工质腔的圆心角β之间还满足：α+β＝360°/2N②，其中N为正整数。具体地，本实施例的N为4，联立①和②可得本实施例的α和β的优选范围：α在33～36°之间，β在9～12°之间。当β值较小，如图1所示，磁工质腔的两个侧边趋近于平行，此时磁工质腔的形状可近似地认为是矩形，便于计算和加工。根据实际需要，N的取值可以适应性地调整。

另外，由于本实施例的磁工质腔串联形成第一流道12和第二流道13，换热流体在流道中的温度在各磁工质腔中的温度不同，并呈逐渐升高或降低的趋势。因此优选地，在本实施例中，如图1、图6至图9所示，本实施例的第一端口111设置在第三端口113和第四端口114之间，第二端口112设置在第一端口111和第四端口114之间，第一流道12的磁工质腔中磁工质的居里温度从第一端口111向第二端口112逐渐升高地设置，第二流道13的磁工质腔中磁工质的居里温度从第三端口113向第四端口114逐渐升高地设置。以使各磁工质腔中磁工质的居里温度能够与腔内流体的温度对应，提高磁热效应。

可选地，本实施例的的磁工质呈颗粒状，颗粒状的磁工质的直径在0.4mm至0.5mm之间。颗粒状磁工质能够保证较大的接触面积。

可替换地，在其他实施方式中，磁工质呈片状，片状的磁工质的厚度在0.3mm至0.4mm之间。片状的磁工质能够有效地降低流体的流动阻力。

本发明还提供了一种磁制冷机，如图7至图9所示，本实施例的磁制冷机包括磁制冷组件，磁制冷组件为上述的磁制冷组件。本实施例的磁制冷机具有结构紧凑、冷量损失少、制冷效率高的优点。

进一步地，本实施例的磁制冷机还包括冷端换热器30，冷端换热器30与磁工质床10的第一端口111和第三端口113相连，磁制冷机还包括切换组件40，切换组件40的第一接口41通过泵体50与集液箱60相连，切换组件40的第二接口42与集液箱60相连，切换组件40的第三接口43通过第一热端换热器71与第二端口112相连，切换组件40的第四接口44通过第二热端换热器72与第四端口114相连。切换组件40能够改变换热流体在磁制冷机中的流向，使在冷端换热器30流动的换热流体保持较低的温度，进而保证冷端换热器30的制冷效率，实现制冷效果。

具体地，本实施例磁制冷机的磁工质床10相对静止，磁体20受驱动电机90控制相对磁工质床10转动，进而使磁体支干22规律性地经过磁工质腔，实现对磁工质腔中磁工质的励磁、退磁过程，达到磁工质腔中换热流体与磁工质换热的效果。磁工质床10相对静止，使各换热器与磁工质床10的各端口连接的管路在磁制冷机运行时保持相对静止，能够有效地防止磁制冷机在运转过程中出现管路相互缠绕等情况发生。

根据磁体支干22与磁工质腔之间的相对运动关系，本实施例的磁制冷机具有四种运行模式。如图7至图9所示，本实施例的磁体支架为4个，形成第一流道和第二流道的磁工质腔均为4个。切换组件40包括设置在第一接口41和第三接口43之间的阀C、设置在第二接口42和第三接口43之间的阀A、设置在第二接口42和第四接口44之间的阀B以及设置在第一接口41和第四接口44之间的阀D，上述三种运行模式的切换可以通过四个阀的通断进行控制。

具体地，如图7所示，形成第一流道的第一磁工质腔和第二磁工质腔的投影在磁体支干内，此时第一磁工质腔和第二磁工质腔中的磁工质所在磁场大小不变、第一流道中的换热流体刚经过励磁升温温度较高，处于“保持磁场，过冷流”阶段；相应地，形成第二流道的第三磁工质腔的投影在磁体支干外，第三磁工质腔中的磁工质不受磁场影响，第二流道中的换热流体刚经过退磁降温温度较低，处于“保持无磁场，过热流”阶段。此时磁制冷机处于第一运行模式，切换组件40中阀B、阀C打开、阀A、阀D关闭使第一接口41与第三接口43连通，第二接口42与第三接口43阻断，第二接口42与第四接口44连通，第一接口41与第四接口44阻断。集液箱60中的换热流体经泵体50先经过第一热端换热器71尽可能将换热流体的多余热量及管路和阀产生的热量散发出去后从第四端口114流入，再经过第二流道并将第二流道中的低温换热流体压入冷端换热器30实现制冷，最后从冷端换热器30吸热后的换热流体流入第一流道并将第一流道中的高温换热流体从第二端口112压出，换热流体在第二热端换热器72释放一定热量后流入集液箱60。

进一步地，如图8所示，随磁体20继续逆时针转动一定角度，形成第一流道的第一磁工质腔和第二磁工质腔的投影逐渐离开磁体支干，此时第一磁工质腔和第二磁工质腔中的磁工质所在磁场减小，处于“退磁”阶段，磁工质磁熵增加并从换热流体吸收热量。当磁工质腔和磁体支干的圆心角满足上文所述的α+β＝360°/2N，即本实施例中α+β＝45°时，形成第二流道的第三磁工质腔的投影恰好逐渐进入磁体支干，第三磁工质腔中的磁工质所在磁场增大，处于“励磁”阶段，磁工质磁熵减少并向换热流体释放热量。此时磁制冷机处于第二运行模式，切换组件40中阀A、阀B、阀C及阀D均关闭使第一接口41与第三接口43阻断，第二接口42与第三接口43阻断，第二接口42与第四接口44阻断，第一接口41与第四接口44阻断以使换热流体能够保持相对静止状态在第一流道和第二流道中换热。

进一步地，本实施例的泵体50和切换组件40之间还设置有旁通管路80，旁通管路80上设置有阀E。在第二运行模式中仅打开阀E，使泵体50在第二运行模式中仍能保持运转，避免泵体50频繁开关机影响泵体50的使用寿命。

进一步地，如图9所示，磁体20继续逆时针转动一定角度后，形成第一流道的第一磁工质腔和第二磁工质腔的投影在磁体支干外，此时第一磁工质腔和第二磁工质腔中的磁工质所在磁场大小不变、第一流道中的换热流体刚经过退磁降温温度较低，处于“保持无磁场，过热流”阶段；相应地，形成第二流道的第三磁工质腔的投影在磁体支干内，第三磁工质腔中的磁工质不受磁场影响，第二流道中的换热流体刚经过励磁升温温度较高，处于“保持磁场，过冷流”阶段。此时磁制冷机处于第三运行模式，切换组件40中阀B、阀C关闭、阀A、阀D打开使第一接口41与第三接口43阻断，第二接口42与第三接口43连通，第二接口42与第四接口44阻断，第一接口41与第四接口44连通。集液箱60中的换热流体经泵体50先经过第二热端换热器72尽可能将换热流体的多余热量及管路和阀产生的热量散发出去后从第二端口112流入，再经过第一流道并将第一流道中的低温换热流体压入冷端换热器30实现制冷，最后从冷端换热器30吸热后的换热流体流入第二流道并将第二流道中的高温换热流体从第四端口114压出，换热流体在第一热端换热器71释放一定热量后流入集液箱60。

第四运行模式与第二运行模式相似，只是形成第一流道的各磁工质腔处于“励磁”阶段，形成第二流道的各磁工质腔处于“退磁”阶段，原理与第二运行模式相近，在此不再赘述。由此，磁制冷机运行时驱动电机和泵体持续运转并通过控制切换组件的状态实现制冷效果，降低了控制和运行难度。在磁体旋转一周的过程中，每个磁工质腔均能经历完整的AMR循环的四个阶段。在本实施例的磁制冷机中，磁体旋转一周同时完成了四个AMR循环，大大地提高了磁制冷机的制冷效率。

本实施例的上述三种运行模式的切换可以通过四个阀的通断进行控制。在其他实施方式中，切换组件也可以选用三位四通阀实现各接口之间的通断。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

在磁工质床的基体内设置多个空腔形成多个磁工质腔，其中部分磁工质腔串联形成第一流道，其余部分磁工质腔串联形成第二流道，并将磁工质设置在多个磁工质腔中。在磁工质床内部设置的换热流体管路将相应的磁工质区域串联起来，使磁工质床外部能够通过单一流道连接冷、热端换热器，简化了磁制冷机的结构，避免了连接磁工质腔的多根管路相互交错，导致此制冷机结构复杂。同时，串联设置的第一流道和第二流道不会出现各磁工质腔流体分配不均的问题，无需设置流体分配器，也不会因流体分配不均造成冷量损失。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转80度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种磁制冷组件，其特征在于，包括：

磁工质床（10），所述磁工质床（10）包括基体（11）以及沿所述基体（11）的周向布置的多个磁工质腔，多个所述磁工质腔用以容纳磁工质，多个所述磁工质腔中的一部分串联形成第一流道（12），多个所述磁工质腔中的其余部分串联形成第二流道（13），所述第一流道（12）和所述第二流道（13）相互独立；

磁体（20），可转动地设置在所述磁工质床（10）上，所述磁体（20）包括磁体主体（21）和磁体支干（22），所述磁体支干（22）从所述磁体主体（21）的中心向远离所述中心的方向延伸，所述磁体支干（22）具有与形成所述第一流道（12）的多个所述磁工质腔重合的第一重合位置以及与形成所述第二流道（13）的多个所述磁工质腔重合的第二重合位置。

2.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，相邻的两个形成所述第一流道（12）的多个磁工质腔之间设置有一个形成所述第二流道（13）的多个磁工质腔。

3.根据权利要求2所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁体支干（22）还具有与形成所述第一流道（12）的多个磁工质腔和形成所述第二流道（13）的多个磁工质腔均不重叠的分离位置。

4.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，所述第一流道（12）具有第一端口（111）和第二端口（112），形成所述第一流道（12）的多个磁工质腔包括第一磁工质腔（121）和第二磁工质腔（122），所述第一磁工质腔（121）内设置有隔板（123），所述第一端口（111）和所述第二端口（112）均设置在所述第一磁工质腔（121）的外端并位于所述隔板（123）的两侧，所述第二磁工质腔（122）内设置有第一折流板（124）以使所述第二磁工质腔（122）内形成第一折流通道，形成所述第一流道（12）的多个磁工质腔之间还设置有第一连通通道（125），所述第一连通通道（125）沿所述基体（11）的周向延伸并位于所述磁工质腔的周向内侧。

5.根据权利要求4所述的磁制冷组件，其特征在于，所述第二流道（13）具有第三端口（113）和第四端口（114），形成所述第二流道（13）的多个磁工质腔内设置有第二折流板（132）以使该磁工质腔内形成第二折流通道，形成所述第二流道（13）的多个磁工质腔之间还设置有第二连通通道（133），所述第二连通通道（133）沿所述基体（11）的周向延伸并位于所述磁工质腔的周向外侧，所述第三端口（113）和第四端口（114）分别设置在形成所述第二流道（13）的两个磁工质腔。

6.根据权利要求5所述的磁制冷组件，其特征在于，所述第一端口（111）设置在所述第三端口（113）和所述第四端口（114）之间，所述第二端口（112）设置在所述第一端口（111）和所述第四端口（114）之间，所述第一流道（12）的磁工质腔中磁工质的居里温度从所述第一端口（111）向所述第二端口（112）逐渐升高地设置，所述第二流道（13）的磁工质腔中磁工质的居里温度从所述第三端口（113）向所述第四端口（114）逐渐升高地设置。

7.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁体主体（21）与所述磁工质床（10）同轴设置。

8.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁体（20）为相对设置的两个，所述磁工质床（10）设置在两个所述磁体（20）之间，各所述磁体（20）的磁体支干（22）一一对应的设置。

9.根据权利要求8所述的磁制冷组件，其特征在于，两个所述磁体（20）之间的距离H满足：10mm≤H≤30mm。

10.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁工质腔以及所述磁体支干（22）均呈扇形，所述磁体支干（22）的圆心角α与所述磁工质腔的圆心角β之间满足：α＞β。

11.根据权利要求10所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁体支干（22）的圆心角α与所述磁工质腔的圆心角β之间还满足：2β=K(α-β)，其中K为常数。

12.根据权利要求10或11所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁体支干（22）为N个，形成所述第一流道（12）的磁工质腔、形成所述第二流道（13）的磁工质腔以及所述磁体支干（22）的数量相同，所述磁体支干（22）的圆心角α与所述磁工质腔的圆心角β之间还满足：α+β=360°/2N，其中N为正整数。

13.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁工质呈颗粒状，颗粒状的所述磁工质的直径在0.4mm至0.5mm之间。

14.根据权利要求1所述的磁制冷组件，其特征在于，所述磁工质呈片状，片状的所述磁工质的厚度在0.3mm至0.4mm之间。

15.一种磁制冷机，包括磁制冷组件，其特征在于，所述磁制冷组件为权利要求1至14中任一项所述的磁制冷组件。

16.根据权利要求15所述的磁制冷机，其特征在于，磁制冷组件为权利要求5的磁制冷组件，所述磁制冷机还包括冷端换热器（30），所述冷端换热器（30）与所述磁制冷组件的第一端口（111）和第三端口（113）相连，所述磁制冷机还包括切换组件（40），所述切换组件（40）的第一接口（41）通过泵体（50）与集液箱（60）相连，所述切换组件（40）的第二接口（42）与所述集液箱（60）相连，所述切换组件（40）的第三接口（43）通过第一热端换热器（71）与所述磁制冷组件的第二端口（112）相连，所述切换组件（40）的第四接口（44）通过第二热端换热器（72）与所述磁制冷组件的第四端口（114）相连。

17.根据权利要求16所述的磁制冷机，其特征在于，所述磁制冷机具有第一运行模式，所述磁制冷机处于第一运行模式时，所述第一接口（41）与所述第三接口（43）连通，所述第二接口（42）与所述第三接口（43）阻断，所述第二接口（42）与所述第四接口（44）连通，所述第一接口（41）与所述第四接口（44）阻断。

18.根据权利要求16所述的磁制冷机，其特征在于，所述磁制冷机还具有第二运行模式，所述磁制冷机处于第二运行模式时，所述第一接口（41）与所述第三接口（43）阻断，所述第二接口（42）与所述第三接口（43）阻断，所述第二接口（42）与所述第四接口（44）阻断，所述第一接口（41）与所述第四接口（44）阻断。

19.根据权利要求16所述的磁制冷机，其特征在于，所述磁制冷机还具有第三运行模式，所述磁制冷机处于第三运行模式时，所述第一接口（41）与所述第三接口（43）阻断，所述第二接口（42）与所述第三接口（43）连通，所述第二接口（42）与所述第四接口（44）阻断，所述第一接口（41）与所述第四接口（44）连通。

20.根据权利要求16所述的磁制冷机，其特征在于，所述泵体（50）和所述切换组件（40）之间还设置有旁通管路（80），所述旁通管路（80）上设置有阀。