[发明专利]热流的产生方法以及磁热式热发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种从至少一个热力组件产生热流的方法，所述热力组件包括至少两个磁热元件，所述磁热元件两两地流体连接、被载热流体穿过且经受可变磁场，所述可变磁场在每个磁热元件中交替地产生一个不同的磁化阶段，所述不同的磁化阶段相应于相继的一个加热阶段和一个冷却阶段，载热流体与磁场变化同步地同时流经所述磁热元件。

本发明的目的还在于一种用于实施所述方法的热发生器，所述热发生器包括：至少一个热力组件，所述热力组件包括至少两个相关联的磁热元件，所述磁热元件彼此流体连接、设置成被载热流体穿过；用于使每个磁热元件经受可变磁场的磁化装置，所述可变磁场在每个磁热元件中交替地产生两个相继的磁化阶段，所述两个相继的磁化阶段相应于一个加热阶段和一个冷却阶段，载热流体流经所述磁热元件通过与磁场变化同步的循环部件实施。

背景技术

环境温度下的磁冷却技术二十多年来是公知的，已知其在生态学和可持续发展方面具有优点。也已知，在其有效热功率及其效率方面也有其局限性。因此，在该领域所进行的研究完全趋向于利用不同的参数，例如磁化功率、磁热元件的性能、载热流体和磁热元件之间的热交换面积、热交换器的性能等等，来提高这种发生器的性能。

磁热材料的选择决定和直接影响磁热式热发生器的性能。为了改进这些性能，一个技术方案在于连接多种具有不同居里温度的磁热材料，以增大该组合件的端部之间的温度梯度。

因此，公知的热发生器包括至少一个例如图1A和1B所示的热力组件M，并且包括并列布置的对齐的磁热材料、载热流体循环部件例如活塞P，用于在磁热材料MC的两侧，在磁热材料MC的组合件（assemblage）的冷端F和热端C之间，与磁场变化（未示出）同步地，驱动载热流体按照往复运动流经磁热材料组MC。如图1A和1B所示，这些活塞P布置在磁热材料MC的组合件的两侧，交替地先沿一个方向然后沿另一个方向移动，图1A和1B示出活塞处于其两个极限位置。

如图1A和1B所示，流体或者当磁热材料经受一个加热周期时，沿一个方向朝热端C的方向移动（载热流体的移动方向用虚线箭头示出，见图1A），或者当磁热材料经受一个冷却周期时，沿另一个方向朝冷端F的方向移动（载热流体的移动方向用实线箭头示出，见图1B）。

该热力组件M具有缺陷，因为为了到达一个温度梯度，必须使载热流体流经所有材料。使用多个磁热元件MC会增加由所述载热流体经过的材料的长度。因此，为了不减少周期数量（一个周期由磁热元件的加热和冷却限定），必须提高载热流体的速度。不过，速度提高的结果是压力增大，从而增大压力损失，降低载热流体和磁热元件之间的热交换效能，引起磁热式发生器的热效率降低。

也公知地，为了提高磁热式发生器的热功率，一种可能性在于增加每秒的周期数量。不过，其结果是速度增大，也会导致前述缺陷。

由于所用材料的多样性，包括例如图1A和1B所示的热力组件M的发生器需要不可忽视的准备工作时间，以便在两个端部之间达到可利用的温度梯度。

本申请人在尚未公开的专利申请FR08/05901中提出一种磁热式热发生器，其可以相同量或相同长度的材料提高公知的发生器的热效率。

本申请人在专利申请WO2007/026062和WO2008/012411中也提出具有组块结构的磁热式热发生器，其具有与磁热材料接触的两个不同的热回路和冷回路。

发明目的

本发明旨在弥补现有技术中的前述缺陷，或者作为专利申请FR08/05901的主题的变型，提出一种产生热流的方法，其易于由磁热式热发生器实施，具有提高的热效率，也可在所述发生器的热端和冷端之间快速达到较大的温度梯度，以便对于相同数量或相同长度的磁热材料来说提高其效能。

为此，本发明涉及一种前序部分所述类型的方法，其特征在于，其还包括：

-通过两个不同的流体回路使磁热元件两两地连接，

-使所述磁热元件交替地经受相反变化的磁场，以便在每个磁热元件中同时产生相反的磁化阶段，

-使载热流体同时在两两的所述磁热元件中沿两个相反方向同时流通，以便一方面，在磁化加热阶段结束后，从所述磁热元件中的一个磁热元件流出的流经所述流体回路中的一个流体回路的一定量的载热流体在下一个磁化阶段期间，在然后经受磁化加热阶段的下一个磁热元件中流通；另一方面，在磁化冷却阶段结束后，从所述磁热元件中的一个磁热元件流出的流经所述流体回路的另一个流体回路的一定量的载热流体在下一个磁化阶段期间，在经受磁化冷却阶段的下一个磁热元件中流通，反之亦然，以及