[发明专利]磁热热发生器

说明书

技术领域

本发明涉及包括至少一个热模块的热发生器，所述热模块包括布置用于被载热流体穿过的至少两个相邻的磁热元件、与载热流体的流通部件相关联并使所述相邻的磁热元件彼此间流体连通的分配公共室、和两个还与流通部件相关联并分别与位于所述热模块的称为热端和冷端的端部的磁热元件流体连通的端部室；和磁装置，其用于使每个磁热元件经受可变磁场，从而在每个磁热元件中交替地产生加热周期和冷却周期，通过所述流通部件与磁场变化同步地实现载热流体穿过所述磁热元件的流动。

背景技术

超过二十来年来已知道磁致冷技术，并且了解这种技术带来的在生态和可持续发展方面的优点。对它的有效热功率和其效率方面的局限性也有所了解。自此，在该领域中进行的研究全都趋向于通过调整不同参数如磁化功率、磁热元件的性能、载热流体与磁热元件之间的热交换面积、热交换器的性能等，来提高这种发生器的性能。

磁热材料的选择是决定性的，直接影响磁热热发生器的性能。为了提高这些性能，一种解决办案是结合具有不同的居里温度的多种磁热材料，以增加在组合件的端部之间的温度梯度。

因此已知这样的热发生器：其包括至少一个热模块M和载热流体的流通部件，热模块如在图1A和图1B中所示的并具有并排布置并排成直线的磁热材料MC，而流通部件如活塞P，用于驱动载热流体与磁场变化同步地、按往复运动在磁热材料MC的组合件的冷端F和热端C之间、于磁热材料的两侧穿过所有磁热材料MC。如在图1A和图1B中所示，这些活塞P位于磁热材料MC的组合件的两侧，并在一个方向上、随后在另一个方向上交替地移动，图1A和图1B表示在其两个极端位置的活塞。

从图1A和图1B可以看出，或者，当磁热材料承受加热周期时，流体在一方向上朝热端C的方向(参见图1A，用虚线箭头表示载热流体的移动方向)移动，或者，当磁热材料承受冷却周期时，流体则在另一方向上朝冷端F的方向(参见图1B，用实线箭头表示载热流体的移动方向)移动。

该热模块M具有由以下事实造成的缺点：为达到温度梯度，需要使载热流体流经过所有材料。使用多个磁热元件MC导致载热流体需通过的材料长度增加。因此，为了不减少周期数(磁热元件的一次加热和一次冷却就确定一个周期)，就必须提高载热流体的速度。而加大速度会导致压力增大，这就加重了压头损失并减弱了载热流体与磁热元件之间的热交换的效率，这导致降低了磁热热发生器的热效率。

还知道的是，为增大磁热热发生器的热功率，一种可能性在于增加循环周期数。但这因此就引起速度增大，并导致上述的缺点。

包括如图1A和图1B中所示的热模块M的热发生器，由于使用的多个磁热材料而需要较长的预先运行时间以在两个端部之间达到可用的温度梯度。

发明内容

本发明旨在提供一种容易实施的磁热热发生器以克服这些缺点，与已知的热发生器相比，其热效率得到改善，而这利用了同样的磁热材料数量或长度。

为此，本发明涉及在前言中所指类型的一种热发生器，其特征在于，与所述分配公共室相关联的所述流通部件使载热流体同时通过相邻两个磁热元件在不同的流动方向上移动。

磁装置优选能够使所述相邻磁热元件恒定地处于两个不同的周期中，而且与所述公共室相关联的所述流通部件能够使载热流体同时地在向着热端的方向穿过经受加热周期的磁热元件移动、和向着所述热模块冷端的方向穿过处于冷却周期的磁热元件移动。

所述热模块另外可包括至少三个磁热元件，与所述公共室相关联的所述流通部件可使载热流体交替地朝相邻两个磁热元件的方向、然后在相反方向上移动到所述相邻热模块的出口，并且反之亦然，相继的两个分配公共室的两个流通部件可以恒定地使载热流体向着两个相反的方向移动，而且与所述端部室相关联的流通部件可使载热流体向着与端部室相邻的公共室的方向相反的方向移动。

该热发生器优选可包括偶数个磁热元件。按照这样的方式，在任何时刻，每个热模块具有的在加热周期的磁热元件与在冷却周期的磁热元件同样多。

为了增大热发生器的运行温度范围(比如在-25℃和+65℃之间)，每个磁热元件均可具有不同的居里温度，向着所述热模块的热端方向按其递增的居里温度以相邻方式布置这些磁热元件。

在该构型中，每个磁热元件还可以包括多种磁热材料，所述多种磁热材料在所述热模块热端的方向上按其递增的居里温度的方式设置。

按照一种特征性的方式，由与端部室相关联的流通部件移动的载热流体量，可以相当于由与公共室相关联的流通部件移动的载热流体量的一半。