机。用
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钆（
&’
）制成直径约为
"() **
的
多孔转盘
+
采用与转盘转向相反方向流动的强制
水流进行热交换。当高低磁场差为
""! ,
、冷热端
温差为
- .
时
+
获得了
()) /
的制冷量。该系统
效率高，但是所能获得的最大温度跨度仅为
0 .
。
（
#
）
12**
磁制冷机
"003
年
+
美 国 宇 航 公 司 的
4567 12**
采 用
8659:;<
循环研制 的 往 复 式 结 构 磁 制 冷 机 使 室 温
磁制冷技术取得了突破性进展。该系统采用
=>,2
超导磁体产生磁场（最大
( ,
），以
# $%
的
&5
为
制冷工质，水（加防冻剂）为传热介质。实验结果表
明：在
( ,
的磁场强度下，
4?@
最大可达
"(
，效率
接近卡诺循环的
3)A
，最大制冷量可达
3)) /
。
（
B
）
C*DE
磁制冷机
美国依阿华州州立大学
C*DE
实验室和美国
宇 航 公 司 联 合 研 制 成 功 首 台 采 用 永 磁 体 作 为 磁
场的回转式磁制冷样机。该装置利用了具有高磁
熵变的
&5FG2F&D
合金的巨磁热效应
+
磁场强度是
常规永磁体的
!
倍
+
粉末状的金属
&5
填入环形蓄
冷器中
+
蓄冷器在驱动器的作用下回转运动
+
经历
磁化、退磁和吸热放热过程。
!
开发磁制冷技术需解决的问题
作为具有巨大潜力的制冷技术，磁制冷取代
传统的蒸汽压缩式制冷还有很多问题要解决。
（
"
）开发高性能的磁制冷材料
目前应用的磁性物质主要是钆、钆硅锗合金
以 及 类 钙 钛 矿 物 质 ，其 温 度 跨 度 比 较 窄 ，磁 热 效
应还不能达到室温制冷的要求。针对应用前景看
好的室温磁制冷，大力开发具有巨磁热效应的磁
制冷材料已成为当今磁制冷研究的主流。另外，
可 以 依 靠 磁 制 冷 这 一“绿 色 ”制 冷 技 术 得 到 绿 色
能源氢，所以氢液化温度范围内的磁制冷材料的
研究也应得到重视。
（
!
）磁体及磁场结构的设计
目前普遍采用永磁体、电磁体及超导磁体为
磁制冷供应磁场。永磁体结构简单、来源广泛、适
用性强，但一般只能提供
"H( ,
左右的磁场；超导
磁体及电磁体可提供
(I- ,
左右的磁场，但其结
构复杂且成本昂贵。另外，研究发现磁体极内表
面的平整程度对磁场的影响很大，所以磁体的加
工制造工艺也是很重要的。
（
#
）磁制冷循环
在极低温下，可以用卡诺循环及
J62KEE;<
循
环达到较高的制冷效果，但对于室温来说，则应考
虑采用
G:262<%
、
J62KEE;<
、
8659:;<
等循环。
（
B
）蓄冷及换热技术
在极低温区，可以不考虑蓄冷的问题。但在中
温及高温区，磁制冷的晶格熵的取出必须依靠蓄
冷器，所以蓄冷材料的选择以及蓄冷器的设计就
显得尤为重要。另外，由于整个磁制冷系统的实际
效率主要取决于蓄冷器及换热器性能的优劣，必
须使得磁热效应产生的冷量尽快尽多地带走，就
需要对蓄冷器以及换热器进行优化设计。
总之，由于磁制冷在节能及环保方面的卓越
品质，不愧为一种极有发展潜力的绿色制冷方式，
但是要得到真正意义上的广泛应用，还有待各种
相关学科的发展及突破。
参考文献：
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磁 制 冷 发 展 现 状 及 趋 势
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低 温 工 程
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研 究 与 试 验
可再生能源
!))BHB
（总第
""3
期）