熱流的產生方法以及磁熱式熱發生器技術

本發明專利技術涉及從至少一個熱力組件（1）產生熱流的方法，所述熱力組件包括至少兩個磁熱元件（21，22，23，24），所述磁熱元件兩兩地流體連接、被載熱流體穿過且經受可變磁場，所述載熱流體與磁場變化同步地同時流經所述磁熱元件（21，22，23，24），所述方法的特征在于，其還包括：使所述磁熱元件（21，22，23，24）交替地經受相反變化的磁場；使所述載熱流體在所述磁熱元件（21，22，23，24）中沿兩個相反方向同時流通，以便一方面，在加熱階段結束后，從所述磁熱元件（21，23；22）中的一個磁熱元件流出的載熱流體在下一個磁化階段期間，在經受加熱的下一個磁熱元件（22，24；23）中流通，另一方面，在冷卻階段結束后，從所述磁熱元件（22，24；23）中的一個磁熱元件流出的載熱流體在下一個磁化階段期間，在經受冷卻的下一個磁熱元件（21，23；22）中流通，反之亦然；以及，在兩個相反的磁化階段之間，使載熱流體貯存在一個中間接納區域（81，82，83，91，92，93）中。本發明專利技術還涉及一種用于實施所述方法的熱發生器。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種從至少一個熱力組件產生熱流的方法，所述熱力組件包括至少兩個磁熱元件，所述磁熱元件兩兩地流體連接、被載熱流體穿過且經受可變磁場，所述可變磁場在每個磁熱元件中交替地產生一個不同的磁化階段，所述不同的磁化階段相應于相繼的一個加熱階段和一個冷卻階段，載熱流體與磁場變化同步地同時流經所述磁熱元件。本專利技術的目的還在于一種用于實施所述方法的熱發生器，所述熱發生器包括至少一個熱力組件，所述熱力組件包括至少兩個相關聯的磁熱元件，所述磁熱元件彼此流體連接、設置成被載熱流體穿過；用于使每個磁熱元件經受可變磁場的磁化裝置，所述可變磁場在每個磁熱元件中交替地產生兩個相繼的磁化階段，所述兩個相繼的磁化階段相應于一個加熱階段和一個冷卻階段，載熱流體流經所述磁熱元件通過與磁場變化同步的循環部件實施。
技術介紹
環境溫度下的磁冷卻技術二十多年來是公知的，已知其在生態學和可持續發展方面具有優點。也已知，在其有效熱功率及其效率方面也有其局限性。因此，在該領域所進行的研究完全趨向于利用不同的參數，例如磁化功率、磁熱元件的性能、載熱流體和磁熱元件之間的熱交換面積、熱交換器的性能等等，來提高這種發生器的性能。磁熱材料的選擇決定和直接影響磁熱式熱發生器的性能。為了改進這些性能，一個技術方案在于連接多種具有不同居里溫度的磁熱材料，以增大該組合件的端部之間的溫度梯度。因此，公知的熱發生器包括至少一個例如圖IA和IB所示的熱力組件M，并且包括并列布置的對齊的磁熱材料、載熱流體循環部件例如活塞P，用于在磁熱材料MC的兩側，在磁熱材料MC的組合件(assemblage)的冷端F和熱端C之間，與磁場變化(未示出)同步地，驅動載熱流體按照往復運動流經磁熱材料組MC。如圖IA和IB所示，這些活塞P布置在磁熱材料MC的組合件的兩側，交替地先沿一個方向然后沿另一個方向移動，圖IA和IB示出活塞處于其兩個極限位置。如圖IA和IB所示，流體或者當磁熱材料經受一個加熱周期時，沿一個方向朝熱端C的方向移動(載熱流體的移動方向用虛線箭頭示出，見圖1A)，或者當磁熱材料經受一個冷卻周期時，沿另一個方向朝冷端F的方向移動(載熱流體的移動方向用實線箭頭示出，見圖 1B)。該熱力組件M具有缺陷，因為為了到達一個溫度梯度，必須使載熱流體流經所有材料。使用多個磁熱元件MC會增加由所述載熱流體經過的材料的長度。因此，為了不減少周期數量(一個周期由磁熱元件的加熱和冷卻限定)，必須提高載熱流體的速度。不過，速度提高的結果是壓力增大，從而增大壓力損失，降低載熱流體和磁熱元件之間的熱交換效能，引起磁熱式發生器的熱效率降低。也公知地，為了提高磁熱式發生器的熱功率，一種可能性在于增加每秒的周期數量。不過，其結果是速度增大，也會導致前述缺陷。由于所用材料的多樣性，包括例如圖IA和IB所示的熱力組件M的發生器需要不可忽視的準備工作時間，以便在兩個端部之間達到可利用的溫度梯度。本申請人在尚未公開的專利申請FR08/05901中提出一種磁熱式熱發生器，其可以相同量或相同長度的材料提高公知的發生器的熱效率。本申請人在專利申請W02007/026062和W02008/012411中也提出具有組塊結構的磁熱式熱發生器，其具有與磁熱材料接觸的兩個不同的熱回路和冷回路。專利技術目的本專利技術旨在彌補現有技 術中的前述缺陷，或者作為專利申請FR08/05901的主題的變型，提出一種產生熱流的方法，其易于由磁熱式熱發生器實施，具有提高的熱效率，也可在所述發生器的熱端和冷端之間快速達到較大的溫度梯度，以便對于相同數量或相同長度的磁熱材料來說提高其效能。為此，本專利技術涉及一種前序部分所述類型的方法，其特征在于，其還包括-通過兩個不同的流體回路使磁熱元件兩兩地連接，-使所述磁熱元件交替地經受相反變化的磁場，以便在每個磁熱元件中同時產生相反的磁化階段，-使載熱流體同時在兩兩的所述磁熱元件中沿兩個相反方向同時流通，以便一方面，在磁化加熱階段結束后，從所述磁熱元件中的一個磁熱元件流出的流經所述流體回路中的一個流體回路的一定量的載熱流體在下一個磁化階段期間，在然后經受磁化加熱階段的下一個磁熱元件中流通；另一方面，在磁化冷卻階段結束后，從所述磁熱元件中的一個磁熱元件流出的流經所述流體回路的另一個流體回路的一定量的載熱流體在下一個磁化階段期間，在經受磁化冷卻階段的下一個磁熱元件中流通，反之亦然，以及-在兩個相反的磁化階段之間，使從所述磁熱元件中的一個磁熱元件流出的載熱流體貯存在一個中間接納區域中。本專利技術的目的還在于例如前面部分所述的熱發生器，其特征在于，所述磁熱元件通過不同的兩個流體回路兩兩地流體連接，每個流體回路包括至少一個隔間，所述至少一個隔間能夠在磁化階段期間接納從所述磁熱元件的一個磁熱元件流出的一限定量的載熱流體，且能夠在下一個磁化階段期間向下一個磁熱元件輸送所述限定量的載熱流體。本專利技術的方法尤其在于，使載熱流體同時朝所述熱力組件的稱為冷端的第一端部的方向流經每個經受冷卻階段的磁熱元件，和朝所述熱力組件的稱為熱端的第二端部的方向流經每個經受加熱階段的磁熱元件。本專利技術的方法還在于使磁熱元件通過不同的兩個回路兩兩地流體連接，所述兩個回路分別為一個稱為冷回路的冷卻流體回路和一個稱為熱回路的加熱流體回路，所述兩個回路每個都包括形成一個中間接納區域的一個隔間，所述隔間布置在兩個相鄰的磁熱元件之間，設置用于接納從磁熱元件流出的載熱流體，所述載熱流體再注入到下一個磁熱元件中。為了增大其使用的溫度范圍(例如-25°C至+65°C)，本專利技術的方法可在于，按照朝磁熱元件朝熱力組件的熱端的方向逐漸增大的居里溫度，在所述熱力組件中布置磁熱元件，每個磁熱元件都具有不同的居里溫度。在這種布置中，所述方法也在于，由多種磁熱材料實施所述磁熱元件，所述磁熱材料按照朝所述熱力組件的熱端的方向逐漸增大的居里溫度被設置。在用于實施本專利技術的方法的熱發生器中，所述循環部件可在每個隔間中包括一個活塞，所述活塞用于抽吸和壓送所述限定量的載熱流體。此外，所述磁熱元件可通過不同的并聯的兩個回路彼此流體連接，所述兩個回路分別為一個稱為冷回路的冷卻流體回路，和一個稱為熱回路的加熱流體回路，這兩個回路配有控制載熱流體的流通方向的控制部件，以使得所述載熱流體在所述回路中的流通在相反方向上進行。附圖說明在以下參照附圖對作為非限制性實施例給出的一個實施方式的說明中，本專利技術及其優點將得到更好的理解，在附圖中 圖IA和IB是現有技術中的熱力組件的示意圖；圖2A至2C是由四個磁熱元件構成的一個熱力組件分別處于本專利技術的方法的三個相繼階段的示意圖，示出載熱流體流經所述四個磁熱元件；圖3是本專利技術的熱力組件的一個實施方式的透視圖；圖4是圖3所示的熱力組件的一部分的正視圖；圖5A和5B是圖3所示的熱力組件分別沿圖4中的平面C-C和D-D的剖面圖，示出熱力組件處于第一磁化階段；圖6是圖3所示的與圖4相同的熱力組件的一部分的正視圖；以及圖7A和7B是圖3所示的熱力組件分別沿圖6中的平面A-A和B-B的剖面圖，示出熱力組件處于第二磁化階段。具體實施例方式在所示的實施例中，相同的構件或部件具有相同的附圖標記。圖2至7所示的熱力組件I包括四個磁熱元件21、22、23、24，其限定位于附圖左側的一本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：JC·埃茨勒，C·米勒，
申請(專利權)人：制冷技術應用股份有限公司，
類型：
國別省市：