[發(fā)明專利]磁熱式熱發(fā)生器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280057577.5
• 申請(qǐng)日: 2012-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN103946649A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·穆勒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 制冷技術(shù)應(yīng)用股份有限公司
• 主分類號(hào): F25B21/00
• 分類號(hào): F25B21/00
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 劉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁熱式熱發(fā)生器，所述磁熱式熱發(fā)生器包括至少兩個(gè)磁熱模塊的至少一組合件，通過(guò)驅(qū)動(dòng)部件置于循環(huán)的一載熱流體穿過(guò)這至少兩個(gè)磁熱模塊。

背景技術(shù)

室溫磁致冷技術(shù)從近二十多年以來(lái)是已知的并且已知曉所述室溫磁致冷技術(shù)在環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展方面所提供的優(yōu)點(diǎn)。還已知曉所述室溫磁致冷技術(shù)受限于有效產(chǎn)熱功率和效率。自此，在該領(lǐng)域中所進(jìn)行的研究都趨于通過(guò)作用于不同的參數(shù)來(lái)改進(jìn)磁熱式熱發(fā)生器的性能，所述參數(shù)如磁化功率、磁熱材料的性能、在載熱流體和磁熱材料之間的交換面積、熱交換器的性能等。

磁熱式熱發(fā)生器包括磁熱材料，磁熱材料具有在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)熱的能力和當(dāng)磁場(chǎng)被去除或減弱時(shí)冷卻的能力。這種被稱為磁熱效應(yīng)的效應(yīng)被應(yīng)用以在熱發(fā)生器的兩端部——稱為熱端部和冷端部——之間實(shí)施一熱梯度。為此，使一載熱流體當(dāng)應(yīng)用或增強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)在第一方向(朝向發(fā)生器的熱端部)上和當(dāng)磁場(chǎng)被去除或減弱時(shí)在相反的方向(朝向冷端部)上交替地流過(guò)磁熱材料。

不過(guò)，實(shí)施與呈加熱系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)等形式的外部應(yīng)用設(shè)施的熱交換具有降低和限制在磁熱材料內(nèi)的熱梯度的作用，這引起在發(fā)生器內(nèi)的熱能損耗。實(shí)際上，需要使用所產(chǎn)生的熱能的一部分來(lái)重建熱梯度，這將減少可用的有效熱功率。這參照?qǐng)D1A和圖1B示出，圖1A和圖1B示出一磁熱組件，所述磁熱組件包括兩磁熱層M1和M2，并且其冷端部與稱為冷式交換器EF的一熱交換器和與一活塞P2熱地流體連接，并且熱端部與稱為熱式交換器EC的一熱交換器和與一活塞P1連接。另一活塞P3在兩磁熱層之間安裝。在磁熱循環(huán)的過(guò)程中，在源自通過(guò)磁體A應(yīng)用磁場(chǎng)的磁熱層M1的產(chǎn)熱階段結(jié)束時(shí)，僅僅考慮位于熱側(cè)的磁熱層M1，從磁熱層M1流出的具有20℃的溫度的流體，穿過(guò)熱交換器EC并且在在熱交換器EC中實(shí)施的熱交換后以例如18℃的溫度到達(dá)活塞P1(見圖1A)。磁場(chǎng)繼而被倒向，以及流體的流動(dòng)方向被倒向，以使得在下一冷卻階段結(jié)束時(shí)，流體首先穿過(guò)熱交換器EC，和因此以16℃的溫度——源自在熱交換器EC中的新的熱交換——到達(dá)磁熱層M1中(見圖1B)。不過(guò)，流體的溫度(16℃)小于構(gòu)成磁熱層M1(18℃)的端部的材料的溫度，存在一種熱交換：當(dāng)流體到達(dá)磁熱層M1中時(shí)實(shí)施所述熱交換。這種熱交換使在磁熱層M1中的熱梯度降低，和產(chǎn)生熱損耗，因此減少對(duì)應(yīng)的熱發(fā)生器的有效熱能。同樣的證明適用于冷側(cè)。

這類構(gòu)型的另一弊端涉及：用于移動(dòng)載熱流體所需的活塞或驅(qū)動(dòng)部件的數(shù)目很多，這導(dǎo)致體積尺寸很大和需要大量的能量來(lái)進(jìn)行啟動(dòng)。

在圖2上示出用以減小該體積尺寸的已知的一技術(shù)方案。該技術(shù)方案在于集合圖1A和圖1B的三個(gè)活塞的三個(gè)腔室和在于實(shí)施單一的啟動(dòng)。因此，當(dāng)該特定活塞的熱腔室和冷腔室填滿時(shí)，中間腔室排空，和反之亦然。然而，在該技術(shù)方案中，熱腔室、冷腔室和中間腔室中一個(gè)在另一個(gè)附近進(jìn)行定位和具有熱橋，這會(huì)引起在不同腔室之間的熱交換，且因此磁熱式熱發(fā)生器的效率會(huì)失效。

在C.Muller的文章《réfrigération?magnétique，une?révolution?pour?demain？》(Revue?pratique?du?froid?et?du?conditionnement?d’air，PYC?Edition?SA，Paris，F(xiàn)rance，no.924du01/04/2004，pages59-63)和在文獻(xiàn)US4,704,871中，熱發(fā)生器包括兩個(gè)磁熱模塊，所述兩個(gè)磁熱模塊在包括熱交換器和載熱流體的循環(huán)泵的載熱流體的封閉回路中串聯(lián)連接，每個(gè)模塊被限定于一磁熱材料層，不允許達(dá)到高的溫度梯度。

因此，存在對(duì)磁熱式熱發(fā)生器的體積尺寸和其與一個(gè)或多個(gè)外部應(yīng)用設(shè)施進(jìn)行的熱交換進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化的需要。

此外，能夠在磁熱式熱發(fā)生器中進(jìn)行改進(jìn)的另一方面涉及運(yùn)行磁熱式熱發(fā)生器所需的總能量，以對(duì)所述發(fā)生器的效率進(jìn)行改進(jìn)。

最后，在應(yīng)具有可運(yùn)營(yíng)的能量效率之外，磁熱式熱發(fā)生器還應(yīng)具有允許例如將其集成在家用裝置、機(jī)動(dòng)車等中的較小的尺寸大小或體積大小。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于回應(yīng)前述的限制和提出一種磁熱式熱發(fā)生器，所述磁熱式熱發(fā)生器的熱效率增強(qiáng)。