整体磁热元件制造方法、获得的磁热元件以及包括至少一个这种磁热元件的热设备技术

本发明专利技术涉及一种用于制造整体的磁热元件的制造方法，其中由至少一种机械耐压材料制造至少一个支承件(S1)，由至少一种具有磁热效果的磁热材料至少部分地覆盖所述支承件(S1)。覆盖工序在于将磁热材料机械地甚至紧密地连结至所述支承件，以便制造呈整体构件形式的磁热元件。获得的磁热元件因此包括向所述磁热元件确保机械强度的机械芯体以及向所述磁热元件确保待实施磁热效果的能力的热表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】整体磁热元件制造方法、获得的磁热元件以及包括至少一个这种磁热元件的热设备
本专利技术涉及一种用于制造整体的磁热元件的制造方法。本专利技术还涉及一种如此获得的磁热元件。本专利技术又涉及至少一个磁热元件在一热设备中的使用以及包括至少一个这种磁热元件的所述热设备。
技术介绍
磁冷技术基于某些材料的磁热效果(EMC)，其包括在磁热材料经受磁场时磁热材料的温度变化。因此只要使这些磁热材料经受一系列磁化和消磁循环以及利用载热流体实施热变化以达到最大可能的温度变化就可以了。作为示例，这种磁制冷循环的效率超过传统制冷循环的效率大约30％，这使得这种技术特别有利于室内空气调节或制冷应用。然而，这种技术可应用于非常多的热领域，如加热、温度调节、冻结、致冷等。当材料的温度接近其居里温度时，磁热效果(EMC)是最大的，居里温度(Tc)是材料丢失其自发磁化时的温度。在该温度以上，材料处于所谓顺磁的无规律状态。某些磁性材料如钆、镧或某些锰-铁(MnFe)型合金具有特别适于前述应用的磁热性能。在这些合金中，特别是硅(Si)基的合金，已知根据寻求的居里温度使用镧-铁-硅-钴LaFeSiCo基的合金或具有氢的镧-铁-硅-钴LaFeSi(H)基的合金，在这些合金中将轻原子如氢或钴插入化合物LaFeSi中是一种增加和/或适应居里温度同时将材料的EMC效果保持在高水平的有效方法。这些材料是特别有意义的，因为它们的磁热性能结合减少的制造成本，允许利用对于其天然的磁热效果公知的材料如钆获得的材料成本和环保影响方面更有利地大量应用。通常，对于开发利用磁热材料的热性能，磁冷技术基于利用载热流体这些材料的交互作用，载热流体经常由优选水溶的液体构成。因此，在开发利用磁热效果的热设备中，使用能够使应用于磁热材料的磁场的强度变化的磁系统。在这些磁场强度变化的作用下，当磁热材料置于磁场中时或磁热材料经受增加的磁场强度几乎瞬时加热，以及当磁热材料从磁场取出时或当磁热材料经受减小的磁场强度时根据相同的热动力冷却。在这些磁相中，磁热材料被所谓载热流体流经，所谓载热流体在磁热材料磁化时沿着一方向移动以及在磁热材料消磁时沿着相反的方向移动，用以在载热流体中回收磁热材料的热量(用于加热应用)或将来自通过在所述磁热材料中建立温度梯度的热变化的热量带给磁热材料(用于制冷应用)。因此，磁循环包括：-磁化相位(磁化状态＝1)；-消磁相位(磁化状态＝0)其由在每一相位可自由使用的热能表现出来。该磁循环重复直到多赫兹频率。当频率增加时，由磁热热设备输出的热功率(例如：制冷)也增加。为了该热功率以与频率的增加成比例地增加，需要在允许增加该热流的磁热材料和载热流体之间产生热交换特征。由一种或多种磁热材料制成的构件的几何形状因此对于确保在所述构件和与该构件接触流动的载热流体之间的优化热交换是必需的。然而，该几何形状由磁热材料决定和限制。实际上，天然的磁热材料或磁热材料合金根据其成分，具有延展性特征、机械强度特征等，这些特征是天然的磁热材料或磁热材料合金所固有的并限制了实施成特定形状以使得能够在磁热热设备中开发利用的能力。这些限制条件解释了目前由易于轧制或焙烧的磁热材料合金制成的板的主要发展(marché)所遇到的问题。这些板因此定位成例如在热设备中通过垫片彼此平行间隔开，以形成允许载热流体流动的笔直管道。还遇到通过烧结或焙烧方法由载热材料粉末、载热材料珠或载热材料球制成的多孔的载热材料块的问题。公布文献EP2541167A2和WO2014/019941A1公开了通过磁热材料的压制成型的制造方法，所述制造方法不能根据适于目的应用的复杂的变化的几何形状制造磁热构件。公布文献EP2762801A1、US2005/0241134、WO2008/099235A1公开了设置将呈粉末或珠形的磁热材料圈闭在金属围壳中的其它制造方法。该围壳必需具有非常高的导热率，用以允许在磁热材料和在围壳外部流动的载热流体之间的热交换。但是，金属围壳的存在在磁场的作用下会生成傅科电流，产生将干扰发电机的热性能的热量。金属围壳的存在还会产生将增加在磁热构件的热端和冷端之间沿着磁热构件的纵向方向的导热率的热流，具有使温度梯度下降的技术效果。磁热材料的优点是具有小的导热率，金属围壳的存在因此与所寻求的结果相抵触，即在磁热构件的相对端之间会产生温度梯度。因此，存在能够布置具有磁热效果的磁热元件的需求，磁热元件的形状可以自由地选择并容易地适应磁热元件用于布置于其中的热设备，同时磁热元件允许实施简单且经济的制造方法以及确保在磁热元件的整个使用寿命循环期间的机械强度和耐用性。
技术实现思路
在本文中，本专利技术的目的在于满足上述的限制条件以及提出了一种用于制造磁热元件的制造方法，所述制造方法允许容易地且减少成本地赋予磁热元件适于需要的形状，而该形状既不被磁热元件所包括的具有磁热效果的材料的物理和机械限制条件决定也不被其限制。为此，本专利技术涉及一种前面提及的类型的制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括以下工序：i)由至少一种机械耐压材料制造至少一个支承件的制造工序，用以形成向所述磁热元件确保机械强度的机械芯体，以及ii)由至少一种具有磁热效果的磁热材料至少部分地覆盖所述至少一个支承件的覆盖工序，用以形成向所述磁热元件确保待实施磁热效果的热表面，其特征在于，所述覆盖工序ii)在于将所述至少一种具有磁热效果的材料紧密地连结至所述支承件，用以形成整体的磁热元件，在所述磁热元件中所述至少一个支承件和所述至少一种磁热材料是不能分离的，并且，所述至少一种机械耐压材料的导热率小于所述至少一种具有磁热效果的材料的导热率。覆盖工序在于将载热材料机械连结甚至紧密连结接至支承件，以便制造呈整体构件形式的磁热元件。有利地，这种整体的磁热元件因此包括确保机械强度的芯体和确保待实施的EMC的能力的热表面。在目前的陈述中，磁热材料指的是通常具有磁热效果的材料，这些材料可以是相同的或不同的，即具有相同的或不同的居里温度。特别是可以产生具有不同的居里温度的磁热材料的相邻区域，用于沿着载热流体在磁热元件上流动的方向增加或降低的温度梯度。所述制造方法可以在于以下面构型之一制造支承件:线性的构型、两维的构型、三维的构型；以及根据以下形式之一制造支承件:实心板、网格、钻孔板、织物、画布、线缠结物、材料带、网状物、柱体。支承件可以包括一平表面或两个平行且相对的平表面。在这种情况下，覆盖工序可以在于由一层所述至少一种磁热材料部分或全部地覆盖所述支承件的平表面之一或两个平表面。制造方法还可以包括这样一工序：将制造盖有磁热材料的多个支承件，在这多个支承件之间设置至少一个用于载热流体的通道，以及如此形成准备用于安装在热设备中的热元件。在实施变型中，制造方法还可以包括这样一工序：将覆盖有磁热材料的所述支承件折叠，以便在每个褶中形成至少一个用于载热流体的通道。根据本专利技术的制造方法可以在于通过选自以下方法的方法之一来实施覆盖工序ii)：电解、催化、烧结、静电作用、丝网印刷、2D或3D印刷。这允许实施支承件和磁热材料之间的紧密连结，磁热材料施用在支承件上以形成整体的磁热元件。在实施变型中，制造方法在于通过在所述支承件上喷撒磁热材料粉末和通过将所述支承件浸没在磁热材料粉末浴中来实施覆盖工序ii)。所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造整体的磁热元件(E1、E2、E3、E4)的制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括以下工序:i)由至少一种机械耐压材料制造至少一个支承件(S1)的制造工序，用以形成向所述磁热元件确保机械强度的机械芯体，以及ii)由具有磁热效果的至少一种磁热材料至少部分地覆盖所述至少一个支承件(S1)覆盖工序，用以形成向所述磁热元件确保待实施磁热效果的能力的热表面，所述覆盖工序ii)在于将具有磁热效果的所述至少一种磁热材料紧密地连结至所述至少一个支承件，用以形成整体的磁热元件，在所述磁热元件中所述至少一个支承件和所述至少一种磁热材料是不能分离的，并且，所述至少一种机械耐压材料的导热率小于具有磁热效果的所述至少一种磁热材料的导热率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.11 FR 15585091.一种用于制造整体的磁热元件(E1、E2、E3、E4)的制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括以下工序:i)由至少一种机械耐压材料制造至少一个支承件(S1)的制造工序，用以形成向所述磁热元件确保机械强度的机械芯体，以及ii)由具有磁热效果的至少一种磁热材料至少部分地覆盖所述至少一个支承件(S1)覆盖工序，用以形成向所述磁热元件确保待实施磁热效果的能力的热表面，所述覆盖工序ii)在于将具有磁热效果的所述至少一种磁热材料紧密地连结至所述至少一个支承件，用以形成整体的磁热元件，在所述磁热元件中所述至少一个支承件和所述至少一种磁热材料是不能分离的，并且，所述至少一种机械耐压材料的导热率小于具有磁热效果的所述至少一种磁热材料的导热率。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在于以下面构型之一制造所述至少一个支承件(S1):线性的构型、两维的构型、三维的构型。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在于根据以下形式之一制造所述至少一个支承件(S1):实心板、网格、栅格、钻孔板、织物、画布、线缠结物、材料带、网状物、柱体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个支承件(S1)包括一平表面；并且，所述覆盖工序ii)在于使所述平表面部分或全部地覆盖有一层所述至少一种磁热材料。5.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述至少一个支承件(S1)包括两个平行且相对的平表面；并且，所述覆盖工序ii)在于使每个平表面部分或全部地覆盖有一层所述至少一种磁热材料。6.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在于制造覆盖有磁热材料的多个支承件(S1)，在这多个支承件之间设置至少一个用于载热流体的通道。7.根据权利要求1至3中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括这样一工序：将覆盖有磁热材料的所述支承件折叠，以便在每个褶中形成至少一个用于载热流体的通道。8.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在于通过选自以下方法的方法之一来实施覆盖工序ii)：电解、催化、烧结、静电作用、丝网印刷、2D或3D打印。9.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在于通过在所述支承件(S1)上喷撒磁热材料粉末(1)来实施覆盖工序ii)。10.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法在于通过将所述支承件(S1)浸没在磁热材料粉末浴中来实施覆盖工序ii)。11.根据权利要求9或10所述的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括在喷撒或浸没之前实施的一工序：在所述支承件上至少部分地沉积一层选自胶水、树脂、粘附剂的粘结剂。12.根据权利要求1至7中任一项所述的制造方法，其特征在于，覆盖工序ii)在于沉积粘结剂和磁热材料粉末的混合物。13.根据权利要求1至12中任一项所述的制造方法，其特征在于，覆盖工序ii)在于沉积至少两种具有不同的居里温度的不同的磁热材料，用以在所述支承件上产生至少两个相邻区域，在所述至少两个相邻区域中不同的居里温度升高或降低。14.根据前述权利要求中任一项所述的制造方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM·加蒂，
申请(专利权)人：制冷技术应用公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR