磁热材料式热流发生设备制造技术

本发明专利技术涉及一种磁热材料式热流发生设备。它没有污染、高效、可靠、设计、使用简单、经济、体积小，可大规模应用于工业、家庭设施。该设备（３）用磁热材料发生热流，它包括两个彼此相邻安置的热流发生单元（３０），并且其每个热能构件（３１）都包括一个磁热元件，并按由平直的框架（３０６）支承的两列排直线布置。热能构件（３１）交替地处于Ｕ型磁性部件（３０３）产生的磁场中，其交错地布置可交替平移运动的两根棒体（３０４）在两侧。热能构件（３１）中穿过一载热流体管，并连接一个或多个个载热流体回路。根据磁场的有无，热能构件（３１）的温度上升或下降至比初始温度低的温度。由热能构件（３１）发出的热量和冷量由载热体收集，以便由热交换器带走。应用：加温、冷却、加热、保温，干燥、调温。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一磁热材料式热流发生设备，它包括至少一个热流发生单元，该热流发生单元配设有至少有两个热能构件，每个热能构件包含至少一个磁热元件；磁性装置，其设计用于发出至少一磁场；移动装置，其与所述磁性装置联接，用于使它们相对于所述磁热元件移动，以使它们经受磁场的变化或取消，从而使它们的温度发生变化；和收集装置，其收集由磁热元件发出的热量和/或冷度。
技术介绍
常规的致冷设备一般包括一压缩机，用于压缩一制冷流体，以便提高其温度；和降压装置，用于使该制冷流体减压，以便以绝热的方式使之冷却。这些常规设备导致多种不便利。实际上，通常用作为致冷流体的气体如氯氟碳(CFC)极具污染性，并且，它们的使用招致污染大气和破坏臭氧层的高风险。为此，这些气体不再满足现行规定，在环境问题上也不满足许多国家的规定。并且，由于常规设备是带压运行，安装和维修都必须由合格的有资格人员进行，且应遵守强制程序，干预时间长而反复。最后，这些常规设备噪音大，振动大，体积大，结构又复杂，耗电也严重。所以，这些常规设备并不能令人满意。多年的研究使得可以识别出磁热材料，其可用于加热和/或冷却设备。磁热效应是某些材料具有的特性其在磁场作用下能够发热，在磁场消失或变化后自冷却至一低于初始温度。使用大型的超导磁性组装体的第一技术是用于实验室和核研究领域，以便获得接近绝对零度的温度。尤其是已公知US-A-4 674 288号专利，它记载一氦液化设施，该设施包括一可磁化物质，其可在由一超导线圈产生的磁场中运动；和一贮存设备，其容纳氦，并与所述超导线圈进行热传导。可磁化物质的平移产生冷度，该冷度通过传导元件传递给氦。使用超导材料需要液氮冷却设备，它体积大，价格贵，并要用到棘手的维修操作。这些设备复杂，且仅使用于有限的应用。所以，此解决方法并不理想。FR-A-2 525 748旨在公开一磁致冷设备，它包括一可磁化材料、一可变磁场生成系统，和冷量和热量的传输装置，该传输装置具有一充满饱和液态制冷剂的腔室。在第一位置，所述可磁化材料制冷，并且冷量传输装置通过冷凝制冷剂取走所述可磁化材料的冷量。在第二位置，可磁化材料产生热量，热传输装置通过沸腾或加热另一制冷剂取走所述可磁化材料的热量。这些系统的总体效率极低，且在效能方面不能与当前的致冷系统匹敌。因而，这种方案在经济上难尽人意。由美国进行的研究实现了另一种新颖的热流发生方法，它使用一种磁热材料。在经过磁场时，磁热材料的磁矩排齐，这导致原子重新排列，热磁材料因此发热。在离开磁场时，过程与此相反，磁热材料发冷，直至达到低于其初始温度的温度。以钆为基础的早期的材料得以开必。此材料在环境温度下有效，但价格昂贵，且对该应用而言难于制备。较为价廉、且易于制备的合金目前正在研制之中。美国的一个研究团队研制出一种原型机，其可实现对钆的理论研究成果。此原型机有一个圆盘，由包含钆合金的扇形段形成。此圆盘绕其轴被旋转引导，使扇形段在固定永磁体产生的磁场中行进。此永磁体跨坐圆盘的扇形段落。对于永磁体而言，圆盘在一传热单元中经过，此传热单元具有一载热流体回路，用于传输由钆合金交替处于磁场的有无中所产生的热量和/或冷量。传热单元可按两种方法设计。按第一种实施形式，传热单元叫做“盲单元”，且所述回路穿过它，是在载热流体没有与圆盘直接接触的情况下。在第一种情况，热交换率很低，且此设备就能量利用而言是不划算的。根据第二实施形式，传热单元具有通向转动圆盘的进出口，且让载热流体得以与圆盘接触。在第二种情况，即便使用旋转接头，也很难在不损失设备的总体效率的情况下保证圆盘与传热单元间的密封性。所以，这种方案也不令人满意。WO-A-03/050156公开文本也记述了一种类似的磁热材料式的磁致冷设备，它使用两个永磁体。此设备具有一单块环形内腔，界定出十二个由垫圈分隔的磁热隔间，并且每个隔间都以孔形体的方式接纳钆。每个室配有最少四个孔，其中一入口孔和一出口孔连接至一热回路，且一入口孔一出口孔连接至一冷回路。两块永磁体都赋予一连续旋转运动，从而，它们连续扫描各个固定磁热隔间，同时使它们相继处于各个磁场中。各个隔间的钆产生的热量和/或冷量由载热流体的热回路和冷回路导向热交换器，而各隔间通过旋转接头相继连接至热回路和冷回路，所述旋转接头的转动由一条或若干条传动带连接至两块磁体的连续旋转驱动轴。因此，穿过固定磁热室的载热流体管道由旋转接头相继连接至热回路和冷回路。此设备模拟液体环的工作，其要求连续转动，且要精确同步各旋转接头和永磁体，因此，使其实现起来技术困难，价格昂贵。其连续运行原理使其技术革新前景非常有限。另外，这种设备的结构在不导致它经济上不划算、技术上不可靠的情况下，不允许使用超大量磁热隔室。最后，使用旋转接头不能保证良好的密封性，并且降低了设备的使用寿命。FR-A-2 601 440的公开文本记述一种使用磁热物质的磁致冷设施与方法，其具有一磁热盘的形式，相对一产生磁场的磁环旋转运动。由于磁热盘旋转，很难保证载热流体管道与被固定的外部热回路和冷回路间的密封性。题为《旋转回收的磁热泵》的XP 002047554的公开文本记载一种热泵，其包括一固定磁隆转子和极薄的活动磁热盘，此盘包括一磁热材料，如钆。磁场的变化是由磁热盘连续或交替旋转得到的。这样，工作大致同前，不过也有同样的不便。
技术实现思路
本专利技术旨在消除这些缺陷，提出一热流发生设备，它无污染、效率高、可靠性好、设计简单，并可接受大量的热能构件，且可扩展，较灵活，积木式，价格不贵，其安装与维修作业可由非专业资格人员进行，耗电低，体积小，效率高，需磁热材料少，既可大规模工业应用，也可小规模家庭应用。为此，本专利技术涉及如前所述的一磁热流发生设备，其特征在于，所述移动装置是交替的，并设置用于相对于所述磁热元件按一交替运动方式移动所述磁性装置，所述交替运动在如下的组类中选择——该组类至少包括一个枢轴转动，一组合一平动的枢轴转动，该平动例如是非曲直螺旋运动、一直线平动、一圆形平动、正弦曲线平动、或其它各种合适的路线。根据一优选实施方式，所述回收装置包括至少一个载热流体回路，在所述回路中的所述载热流体的循环装置，和由所述载热流体回收的热量和/或冷量的排出装置；所述回路包括至少两个传输区，每个传输区在所述磁热元件中的一个的就近环境中，并设置成使所述载热流体至少部分地回收由所述相应的磁热元件产生的热量和/或冷量。所述回收装置包括换向装置，所述换向装置使在所述载热流体回路中的所述载热流体的循环反向。优选地，所述回收装置包括至少两个回路，其中，至少一个用于热量的“热回路”和至少一个用于冷量的“冷回路”；和通断装置，其设置用于将每个传输区交替连接至所述回路中的一个或另一个。有利地，所述设备包括同步装置，该同步装置设置用于使所述交替的移动装置与所述通断装置同步，从而，根据每个磁热元件置于其中的磁场的变化，所述相应的传输区被连接至所述回路中的一个或另一个。所述磁热元件至少包括一种从如下组类中选择的磁热材料，该组类至少包括钆(Gd)；和钆合金，其至少包括一种从如下组类中选择的材料——该组类至少包括硅(Si)、锗(Ge)、铁(Fe)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)；所述磁热材料具有从如下组类中选择的形态块体、颗粒、粉体和团聚块本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁热材料式热流发生设备（１－４），其包括：至少一个热流发生单元（１０、３０），该热流发生单元（１０、３０）至少有两个热能构件（１１、２１、３１、４１ａ、４１ｂ），每个热能构件包含至少一个磁热元件（１２、２２、３２）；磁性装置（１０３、２０３、３０３、４０３），其设置用于发射至少一个磁场；移动装置，其与所述磁性装置（１０３、２０３、３０３、４０３）联接，用于相对于所述磁热元件（１２、２２、３２）移动所述磁性装置（１０３、２０３、３０３、４０３），从而使所述磁性装置经受一磁场的变化，进而使其温度变化；回收装置，其回收由所述磁热元件（１２、２２、３２）发生的热量和／或冷量；其特征在于，所述移动装置是交替的，并设置用于相对于所述磁热元件（１２、２２、３２）按一交替运动方式移动所述磁性装置（１０３、２０３、３０３ 、４０３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C米勒，JL迪潘，JC埃茨莱，
申请(专利权)人：制冷技术应用公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]