带有磁热材料的热发生器制造技术

本发明专利技术涉及热发生器（１），其特征在于，具有至少一个热模块（１０），热模块具有Ｎ个相邻的磁热元件（２），这些元件围绕中心轴（Ａ）呈圆形布置并经受磁装置（３）产生的磁场变化，以改变它们的温度。磁热元件（２）与Ｎ个活塞（４０）相连，活塞由控制凸轮（７０）带动进行交替的往复运动，以使热模块（１０）中的载热流体同时在两个相反方向上移动，使得载热流体的第一部分穿过经受加热循环的磁热元件（２）朝向热交换室（５）循环，载热流体的第二部分穿过经受冷却循环的磁热元件（２）朝向冷交换室（６）循环，反之亦然。交换室（５、６）与外部的耗热和耗冷回路连接，如加热回路、空调回路等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种热发生器，其具有一些磁热元件；磁装置，用于交替地使所述磁 热元件经受磁场变化，并交替地在每个磁热元件中产生加热循环和冷却循环；至少一种载 热流体，用于收集所述磁热元件在加热循环和冷却循环过程中产生的热量和/或冷量；至 少一个热交换室和冷交换室，分别设在所述发生器的热端和冷端；以及在所述磁热元件与 所述交换室之间的载热流体的循环装置。所述发生器具有至少一个热模块，该模块具有至 少一组N个磁热元件。
技术介绍
二十多年来，磁制冷技术已为人所知，并且人们知道它在生态和可持续发展方面 带来的优点。人们也了解它在有效热功率和效率方面的局限性。从此，在该领域进行的研 究在于改进发生器的性能，调整不同的参数，如磁化功率、磁热元件的性能、载热流体与磁 热元件之间的交换面积、热交换器的性能等。文件US4829770尤其涉及磁热元件的成分，并且描述了使用这种元件并基于 Stirling马达原理运行的热发生器。载热气体、特别是氮穿过固定的磁热元件，其整体装在 一个容箱中，容箱进行与磁场变化同步的交替平移运动。含氦的热交换器与容箱的热端和 冷端连接，以便把载热气体收集的热量和冷量传递给外部回路。磁热元件呈叠放在容箱中 的带孔盘的形状，并根据选择的实施例互相分开，以限定多个室，或者互相连接，以只限定 两个室。容箱的每次运动对应于一个冷循环或一个热循环，并导致载热气体只在一个方向 循环。因此产热和产冷的循环交替，而不是同时。另外，气体的载热能力显然低于液体。载 热气体与磁热元件之间的交换面积也是非常有限的。鉴于非常低的运行温度，约为-200°C， 这种热发生器的使用限于实验室应用。总之，该热发生器的发热量太低，不足以用于工业应 用或民用。文件WO 2005/093343描述了磁热热发生器的原理，该发生器使用汽车的加热或 冷却空气作为载热流体。该方法设置为，在启动阶段，制冷系统以闭合回路运行，空气由带 有活塞和平衡器的系统带动、在热容箱与冷容箱之间穿过磁热元件往复运动，直至达到希 望的温度梯度。和前面的例子一样，活塞的每次运动对应于一个冷循环或一个热循环，并且 使空气流只在一个方向循环。因此，产热循环和产冷循环交替，而不是同时。另外，空气与 磁热元件之间的交换面积非常小，同样由于载热流体不是液体而是气体，因此不能达到足 以用于工业应用或民用的发热量。属于申请人的文件WO 2007/026062描述了具有两个不同收集回路、即热收集回 路和冷收集回路的磁热发生器，两个回路互相液密封，并且每个回路与作为排热或排冷装 置的热交换器连接。载热流体在收集回路中以闭环的形式循环，收集回路具有位于发生器 外的部分，并且需要至少一个泵、与磁场变化同步的转换装置、管道和接头。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决该问题，提出经济上有效益的磁热材料的热发生器的工业方案，并且发生器模块化，以便很容易根据在工业和民用应用范围内给出的招标细则进行配置。 本专利技术的目的还在于，通过取消一个或多个水力系统，简化载热流体的循环，并使其合理化。为此，本专利技术涉及前言中指出的热发生器，其特征在于，所述循环装置与磁场的变 化同步，并且用于使所述载热流体在所述热模块内、同时在两个相反方向上穿过所述磁热 元件在热交换室与冷交换室之间以往复运动进行交替移动，使得载热流体的第一部分穿过 经受加热循环的所述磁热元件朝向热交换室循环，载热流体的第二部分穿过经受冷却循环 的所述磁热元件朝向冷交换室循环，反之亦然，并且循环装置具有至少一组N个与磁热元 件相对的活塞，活塞由驱动机构带动进行交替的平移运动，驱动机构具有至少一个由启动 器带动的控制凸轮。这样，得到N个同时平行运行的微型热发生器，可以使与载热流体的交换面积增 加N倍，并因此增加该发生器的发热量。而且，每个磁循环得到最佳利用，因为载热流体在 两个循环方向的移动可以同时收集由经受磁场增加(加热循环)的磁热元件产生的热量和 由经受磁场减少(冷却循环)的磁热元件产生的冷量。热交换室和冷交换室形成发生器产生的热能的回收室，并且可以实现来自一方面 是对于热室的加热循环、另一方面是对于冷室的冷却循环的载热流体的混合。最好，磁热元件具有穿透的流体通道，这些流体通道由孔隙、管道、沟槽或这些的 组合形成。在一优选实施例中，循环装置具有两组N个活塞，位于磁热元件的每一侧，用于使 载热流体在两个循环方向上移动。控制凸轮可以具有基本为正弦曲线形的凸轮轮廓，其幅度决定所述活塞的行程， 其正弦曲线相位大体对应所述磁热元件的一个加热循环和一个冷却循环。磁装置可以在所述磁热元件附近具有至少一个磁布置，由交替的磁化区和非磁化 区形成，所述磁布置与一个启动器联接，以便可以相对所述磁热元件活动。这些磁装置最好具有与所述磁布置相对的磁场封闭装置，以封闭由所述磁化区穿 过所述磁热元件产生的磁通。所述磁布置的由一个磁化区和一个非磁化区形成的每一对有利地在总体对应于 所述凸轮轮廓的正弦曲线的一个距离上延伸。在优选实施例中，每个磁化区具有至少两个极性相反的永久磁铁，组装在具有高 导磁性的铁心上，以便使所述磁铁的磁通朝向磁热元件集中。热模块可以有利地具有圆形结构，磁热元件在其中围绕中心轴呈圆形布置，控制 凸轮以及磁布置与该中心轴同心，并且围绕所述中心轴被旋转驱动。作为实施变型，热模块也可具有线性结构，磁热元件排列其中，控制凸轮以及磁布 置沿所述磁热元件交替地被平移驱动。热发生器可有利地具有数量为X的叠置的热模块，以便形成X级的热发生器，所述 热模块可以通过中间室两两组装在一起。在这种情况下，相邻的两个热模块的活塞有利地 是共用的。这样，通过叠置多个热模块，载热流体的加热和冷却分级进行，这样可以根据需要增加所述发生器的冷端与热端之间的温度梯度。中间室可以与所述活塞连通，并形成在相邻的两个热模块之间的载热流体混合室。中间室也可以不与所述活塞连通，载热流体通过磁热元件从一个热模块到另一个 热模块。每个热交换室和冷交换室可以与一个外部回路连接，该外部回路配有只在相关的 所述交换室内达到预定的温度后才允许进行热交换的装置。附图说明通过下面参照附图对作为非限定例子的两个实施例的描述，本专利技术及其优点将更 加清楚，图中-图1是本专利技术热发生器的第一实施例的局部分解立体图；-图2是图1发生器的一部分的立体图；-图3是图1发生器的平面图；-图4是图3发生器的轴向剖视图；-图5-8分别是图3发生器的沿V-V、VI_VI、VII-VII和VIII-VIII剖面的径向剖 视图；-图9是本专利技术热发生器的第二实施例的局部分解立体图；-图10是图9的细节X的放大图；-图11是图9发生器的轴向剖视图。具体实施例方式参照图1-8，特别是图4，本专利技术的热发生器1具有一个热模块10，该模块包括N个 以邻接方式、围绕中心轴A成圆形的磁热元件2，形成环形的柱形结构。该实施例只是一个 例子，热发生器1也可以具有线性结构。该热发生器1具有能够使磁热元件2交替地经受磁场变化的磁装置3，以便使元 件的温度根据卡诺循环进行变化，并在每个磁热元件2中交替地产生一个加热循环和一个 冷却循环。该发生器含有载热流体，载热流体由循环装置4带动在所述热模块10内运动， 以便收集磁热元件在相继的加热和冷却循环过程中产生的热量本文档来自技高网...

【技术保护点】
热发生器（１、１００），具有：磁热元件（２）；磁装置（３），用于使所述磁热元件（２）交替地经受磁场变化并交替地在每个磁热元件（２）中产生一个加热循环和一个冷却循环；至少一载热流体，用于收集所述磁热元件（２）在加热和冷却循环过程中产生的热量和／或冷量；至少一个热交换室（５）和冷交换室（６），分别设在所述发生器（１、１００）的热端和冷端；及在所述磁热元件（２）与所述交换室（５、６）之间的载热流体的循环装置（４）；所述发生器具有至少一个热模块（１０－１３），热模块具有至少一组Ｎ个邻接的磁热元件（２）；发生器的特征在于，所述循环装置（４）与磁场的变化同步，并且用于使所述载热流体在所述热模块（１０－１３）内、同时在两个相反方向上穿过所述磁热元件（２）在热交换室（５）和冷交换室（６）之间按照往复运动进行交替移动，使得载热流体的第一部分穿过经受加热循环的所述磁热元件（２）朝向热交换室（５）循环，载热流体的第二部分穿过经受冷却循环的所述磁热元件（２）朝向冷交换室（６）循环，反之亦然，并且所述循环装置（４）具有至少一组Ｎ个与所述磁热元件（２）相对的活塞（４０），并且活塞由驱动机构（７）带动进行交替的平移运动，驱动机构具有至少一个由启动器带动的控制凸轮（７０）。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-10-30 0707612热发生器(1、100)，具有磁热元件(2)；磁装置(3)，用于使所述磁热元件(2)交替地经受磁场变化并交替地在每个磁热元件(2)中产生一个加热循环和一个冷却循环；至少一载热流体，用于收集所述磁热元件(2)在加热和冷却循环过程中产生的热量和/或冷量；至少一个热交换室(5)和冷交换室(6)，分别设在所述发生器(1、100)的热端和冷端；及在所述磁热元件(2)与所述交换室(5、6)之间的载热流体的循环装置(4)；所述发生器具有至少一个热模块(10-13)，热模块具有至少一组N个邻接的磁热元件(2)；发生器的特征在于，所述循环装置(4)与磁场的变化同步，并且用于使所述载热流体在所述热模块(10-13)内、同时在两个相反方向上穿过所述磁热元件(2)在热交换室(5)和冷交换室(6)之间按照往复运动进行交替移动，使得载热流体的第一部分穿过经受加热循环的所述磁热元件(2)朝向热交换室(5)循环，载热流体的第二部分穿过经受冷却循环的所述磁热元件(2)朝向冷交换室(6)循环，反之亦然，并且所述循环装置(4)具有至少一组N个与所述磁热元件(2)相对的活塞(40)，并且活塞由驱动机构(7)带动进行交替的平移运动，驱动机构具有至少一个由启动器带动的控制凸轮(70)。2.如权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述控制凸轮(70)具有基本正弦曲线形 的凸轮轮廓(71)，其幅度决定所述活塞(40)的行程，其正弦曲线相位总体上对应所述磁热 元件(2)的加热循环和冷却循环。3.如上述权利要求之一所述的发生器，其特征在于，所述循环装置(4)具有两组N个活 塞(40)，位于所述磁热元件(2)的每一侧。4.如上述权利要求之一所述的发生器，其特征在于，磁热元件(2)具有穿透的流体通 道，这些流体通道由孔隙、管道或它们的组合形成。5.如权利要求1所述的发生器，其特征在于，所述磁装置(3)在所述磁热元件(2)附近 具有至少一个磁布置(30)，由交替的磁化区(Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：JC海茨勒，C穆勒，
申请(专利权)人：制冷技术应用股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]