[发明专利]用于逆转磁热材料退化的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年7月19日递交的第61,509,381号美国临时专利申请的优先权，其全部公开内容在此通过以全文引用的方式并入本文。

背景技术

提供以下的描述以帮助读者理解。提供的信息或者引用的参考文献都不被看作是现有技术。

铁磁材料（例如，铁）与所施加的磁场的强相互作用源于材料结构中的原子自旋一致地将其本身与所施加的磁场排齐的能力。高于特定的温度（该特定温度是磁性材料的特征并且被称为居里温度），热扰动阻止这种一致自旋排列，与所施加的磁场的相互作用变得很弱。高于居里温度，该材料是顺磁性的而不是铁磁性的。接近居里温度，原子自旋在所施加的磁场中的一致排列导致该材料磁熵减小。如果该材料被隔热使得其总熵是守恒的，则这种磁熵的减小通过其热熵的增大而补偿，然后其温度升高。暴露于磁场时的温度升高被称为磁热效应。当所施加的磁场被移除时，磁熵升高，热熵减小，使该材料的温度降低。

发明内容

一个示例性方法包括识别磁冷却系统中的磁热材料的至少部分退化，其中，该磁热材料具有居里温度。该方法还包括：通过在再生温度下保持该磁热材料而再生该磁热材料，其中，该再生温度不同于该磁热材料的居里温度。

另一个示例性方法包括形成磁冷却系统的至少一个床，其中，该至少一个床包括磁热材料，其中，该磁热材料具有居里温度，且其中，传热流体被配置成传热到在该至少一个床中的磁热材料或者从该至少一个床中的磁热材料传热。该方法还包括形成该磁冷却系统的至少一个阀门以控制该传热流体通过该至少一个床和加热器或换热器的流动，其中，该传热流体在该至少一个床和该加热器之间的流动通过在再生温度下保持该磁热材料来再生该磁热材料，其中，该再生温度不同于该磁热材料的居里温度。

一个示例性装置包括传热流体和床，该床包括具有居里温度的磁热材料。该床被配置成允许该传热流体传热到该磁热材料或从该磁热材料传热。该装置还包括加热器，该加热器被配置成在再生温度下保持该磁热材料且持续一时间量以再生该磁热材料，其中，该再生温度不同于该磁热材料的居里温度。

一个示例性系统包括第一子系统和第二子系统。第一子系统包括第一传热流体和具有第一磁热材料的第一床，其中，该第一磁热材料具有第一居里温度。该第一子系统还包括第一阀门，该第一阀门被配置成控制第一子系统在再生模式或冷却模式下工作。第二子系统包括第二传热流体和具有第二磁热材料的第二床，其中，该第二磁热材料具有第二居里温度。该第二子系统还包括第二阀门，该第二阀门被配置成控制该第二子系统在再生模式或冷却模式下工作。

附图说明

结合附图，根据以下描述和所附权利要求书，本公开的前述特征和其它特征将变得更清楚。应当理解，这些图仅仅描绘根据本公开的多个实施方式，并且因此不视作限制其范围，本公开将通过使用附图描述额外特性和细节。

图1是示出根据示例性实施方式的在钆（Gd）中的磁热效应的图。

图2是示出根据示例性实施方式的主动式磁蓄冷器循环的阶段的图。

图3示出根据示例性实施方式的LaFeSiH和Gd在1.0特斯拉的磁场中的等温熵变（左图）和热容（右图）之间的比较。

图4示出根据示例性实施方式的根据在磁性制冷床中的位置在制冷循环中的最小流体温度和最大流体温度。

图5是示出与具有单层Gd床的磁制冷样机相比，根据示例性实施方式的具有5层LaFeSiH床的磁制冷样机的性能的图。

图6示出根据示例性实施方式的LaFeSiH的全新样品的差示扫描量热法（DSC）迹线。

图7代表根据示例性实施方式的与图6中相同的材料被保持在接近其居里温度超过一年以后的DSC迹线。

图8是示出根据示例性实施方式的通过暴露于升高的温度下恢复老化分裂的LaFeSiH的图。

图9是示出根据示例性实施方式的通过暴露于降低的温度下恢复老化分裂的LaFeSiH的图。

图10是根据示例性实施方式的工作在冷却模式下的主动式磁蓄冷器型制冷机的图。

图11是根据示例性实施方式的工作在恢复模式下的主动式磁蓄冷器型制冷机的图。

图12是根据第一示例性实施方式的具有两个双段子系统的主动式磁蓄冷器冷却系统的图。

图13是根据第二示例性实施方式的具有两个双段子系统的主动式磁蓄冷器冷却系统的图。

具体实施方式