专利名称：磁制冷结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁制冷结构。
背景技术：
近年来，超导技术发展迅速，随着其应用领域的扩大，发展小型、高性能冷冻机就 成为必然趋势，此种小型冷冻机要求重量轻、小型、热效率高，正在各种应用领域推广使用。前述冷冻机内包括多个传统磁制冷结构及工作流体。然而，传统磁制冷结构有易 碎、易阻碍工作流体流动路径、可靠度低、热传比差以及易氧化等问题，故传统具有磁制冷 结构的冷冻机有许多使用上限制且易损坏。
发明内容
因此，为解决上述问题，本发明提出一种磁制冷结构，可以大幅度提高可靠度及使 用寿命。为此，本发明提供一种磁制冷结构，包括一磁制冷材料及至少一保护层。前述磁制 冷材料为条状或板状。前述保护层设于前述磁制冷材料上。本发明另提供一种磁制冷结构，包括一磁制冷材料及至少一保护层。前述保护层 设于前述磁制冷材料上，为具物理抗性材料或具化学抗性材料。前述磁制冷材料可以是条 状、板状或颗粒状。前述磁制冷结构中，前述保护层材料为金属、有机金属复合材料、无机金属复合材 料、含碳化合物或导热佳且导磁不佳的材料。前述保护层可以为薄膜或薄片。前述磁制冷结构中，还包括至少一凹凸结构，设于前述磁制冷材料及/或前述 保护层上。前述凹凸结构为多边形、曲形或不规则形。前述凹凸结构为不规则排列、规 则排列、条列或阵列方式设置。前述保护层形成方法为化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition ；CVD)或物理气相沉积(Physical VaporDeposition ；PVD)。前述保护层材料粒 径是3微米(μπι)以下或1微米(ym)以下。前述磁制冷结构中，前述磁制冷材料至少包括锰(Mn)、铁(Fe)、磷⑵或砷 (As)等元素。前述磁制冷材料是MnFeP1VVsy,且y值是0. 1≤y≤0. 9,0. 2≤y≤0. 8、 0. 275 ≤ y ≤ 0. 725,0. 3 ≤ y ≤ 0. 7 或 y = 0. 5。在本发明磁制冷结构因呈特殊形状或具有保护层，故耐撞击力、吸热面积、抗氧 化、可靠度及使用寿命等均被大幅提高，甚至不会有阻碍工作流体流动路径的情形发生。为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施 例，并配合所附附图，作详细说明如下
图1是本发明磁制冷结构一实例的局部剖面示意图；图2是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意 图3是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意图；图4是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意图；图5是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意图；图6是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意图；图7是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意图；图8是本发明磁制冷结构另一实例的局部剖面示意图。主要元件符号说明100、200、300、400 磁制冷材料500、600、700、800:磁制冷材料102、202、302、402、502、602、702、802 保护层406、506、706、806 凹凸结构
具体实施例方式本发明磁制冷结构，包括磁制冷材料及至少一保护层。磁制冷材料可以是条状、板状或颗粒状。当磁制冷材料为条状或板状时，磁制冷结
构具有较佳的防撞击力且可靠度也会提升。此外，磁制冷结构上还可以有一个或一个以上的凹凸结构，具体而言凹凸结构是 设于磁制冷材料上及/或保护层上。前述凹凸结构为多个时，可以仅设于前述磁制冷结构 单一表面或分设于前述磁制冷结构多个表面。当前述凹凸结构数量为三个以上时，前述凹 凸结构可以用不规则排列方式设置，也可以用规则排列方式设置，也可以用条列方式设置， 也可以用阵列方式设置。前述凹凸结构形状可以是三角形、四边形等多边形，也可以是圆弧 形、椭圆弧形、抛物曲形等曲形，也可以是不规则形状。前述凹凸结构可以进一步增加磁制 冷结构与外界接触的表面积(亦即吸热面积)或增加磁制冷结构的强度，进而提高磁制冷 结构的热传效能比。磁制冷材料组成至少包括锰(Mn)、铁(Fe)、磷(P)或砷(As)等元素，其中磷砷符 合PhAsy的关系。磁制冷材料具体组成实例是MnFePhAsyt5前述y值可以是0. 1≤y≤0. 9， 较佳是0. 2≤y≤0. 8，更佳是0. 275， y ， 0. 725，更佳是0. 3≤y≤0. 7，最佳是y = 0.5。当y值在前述范围内时，磁制冷材料具有较佳的磁熵变(magnetic entropy change ； MEC)而有较佳的磁制冷效果。保护层设于前述磁制冷材料上，甚至包覆前述磁制冷材料，以在不阻碍磁制冷材 料热传效能的情形下，提高前述磁制冷材料对物理作用或化学作用的抗性。保护层材料可 以是具物理抗性材料，也可以是具化学抗性材料。具体而言，保护层材料是金属、有机金属 复合材料、无机金属复合材料、含碳化合物或其他导热佳且导磁不佳的材料。而且，保护层 可以为薄膜或薄片。保护层形成方法为电镀法、溅镀法、化学气相沉积或物理气相沉积。保 护层材料粒径较佳是3微米(μ m)以下，更佳是1微米以下。保护层的形状可以与磁制冷 材料一致，也可以不同。保护层功能为导热、耐冲击等耐物理作用、耐腐蚀等耐化学作用或 延长磁制冷材料使用寿命。在本发明磁制冷结构因具有保护层，甚至具有特殊形状，故耐撞击力、吸热面积、 耐化学作用、可靠度及使用寿命等均可依需求大幅提高，甚至不会有阻碍工作流体流动路径的情形发生。本发明磁制冷结构具体形状例如是如图1所示具剖面为圆或椭圆的块状或条状 磁制冷材料102及在磁制冷材料102表面设有保护层104的磁制冷结构100、如图2所示具 剖面为多边形的块状或条状磁制冷材料202及在磁制冷材料202表面设有保护层204的磁 制冷结构200、如图3所示具剖面为不规则形的块状或条状磁制冷材料302及在磁制冷材料 302表面设有保护层304的磁制冷结构300、如图6所示具板状磁制冷材料602及在磁制冷 材料602表面设有保护层604的磁制冷结构600。在如图4所示磁制冷结构400中，块状或条状磁制冷材料402及设磁制冷材料402 表面的保护层404可以同时形成凹凸结构406。在如图5所示磁制冷结构500中，仅在块状 或条状磁制冷材料502或设磁制冷材料502表面的保护层504形成凹凸结构506。在如图 7所示磁制冷结构700中，板状磁制冷材料702及设磁制冷材料702表面的保护层704可 以同时在一侧面形成凹凸结构706。在如图8所示磁制冷结构800中，板状磁制冷材料802 及设磁制冷材料802表面的保护层804可以同时在二侧面形成凹凸结构806。本发明磁制冷结构甚至凹凸结构因有上述各种变化形式，因而可以具有较佳的耐 冲击强度、热传效能比等。虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉 此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范 围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种磁制冷结构，包括磁制冷材料，该磁制冷材料为条状或板状；以及至少一保护层，设于该磁制冷材料上。
2.如权利要求1所述的磁制冷结构，其中该保护层材料为金属、有机金属复合材料、无 机金属复合材料或含碳化合物。
3.如权利要求1所述的磁制冷结构，其中该保护层为薄膜或薄片。
4.如权利要求1所述的磁制冷结构，还包括至少一凹凸结构，设于该磁制冷材料及/或 该保护层上。
5.如权利要求4所述的磁制冷结构，其中该凹凸结构为多边形、曲形或不规则形。
6.如权利要求4所述的磁制冷结构，其中该凹凸结构为不规则排列、规则排列、条列或 阵列方式设置。
7.如权利要求1所述的磁制冷结构，其中该磁制冷材料至少包括锰(Mn)、铁0 )、磷 (P)或砷(As)等元素。
8.如权利要求7所述的磁制冷结构，其中该磁制冷材料是Mni^VyAsy,且y值是 0. 1 ^ y ^ 0. 9,0. 2 ^ y ^ 0. 8,0. 275 彡 y 彡 0. 725,0. 3 彡 y 彡 0. 7 或 y = 0. 5。
9.如权利要求1所述的磁制冷结构，其中该保护层材料粒径是3微米(μπι)以下或1 微米(μπι)以下。
10.一种磁制冷结构，包括磁制冷材料；以及至少一保护层，设于该磁制冷材料上，该保护层为具物理抗性材料或具化学抗性材料。
11.如权利要求10所述的磁制冷结构，其中该保护层材料为金属、有机金属复合材料、 无机金属复合材料或含碳化合物。
12.如权利要求10所述的磁制冷结构，其中该保护层为薄膜或薄片。
13.如权利要求10所述的磁制冷结构，还包括至少一凹凸结构，设于该磁制冷材料及/ 或该保护层上。
14.如权利要求13所述的磁制冷结构，其中该凹凸结构为多边形、曲形或不规则形。
15.如权利要求13所述的磁制冷结构，其中该凹凸结构为不规则排列、规则排列、条列 或阵列方式设置。
16.如权利要求10所述的磁制冷结构，其中该磁制冷材料至少包括锰(Mn)、铁0 )、磷 (P)或砷(As)等元素。
17.如权利要求16所述的磁制冷结构，其中该磁制冷材料是Mni^VyAsy,且y值是 0. 1 ^ y ^ 0. 9,0. 2 ^ y ^ 0. 8,0. 275 彡 y 彡 0. 725,0. 3 彡 y 彡 0. 7 或 y = 0. 5。
18.如权利要求10所述的磁制冷结构，其中该磁制冷材料是条状、板状或颗粒状。
全文摘要
本发明公开一种磁制冷结构，其包括一磁制冷材料及至少一保护层。前述磁制冷材料为条状或板状。前述保护层设于前述磁制冷材料上。本发明磁制冷结构因呈特殊形状或具有保护层，故耐撞击力、吸热面积、抗氧化、可靠度及使用寿命等均被大幅提高，甚至不会有阻碍工作流体流动路径的情形发生，本发明可以大幅度提高可靠度及使用寿命。
文档编号F25B21/00GK102032707SQ20101028759
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者孟世平, 张力, 温惠玲, 郭钟荣 申请人:台达电子工业股份有限公司