[发明专利]包括具有包含铁和硅和至少一种镧系元素的合金的磁致热材料的整体部件和用于制造所述整体部件的方法有效
申请号: | 201380046812.3 | 申请日: | 2013-07-25 |
公开(公告)号: | CN104736946B | 公开(公告)日: | 2017-11-10 |
发明(设计)人: | C·米勒;P·维克纳;A·迪布雷 | 申请(专利权)人: | 制冷技术应用股份有限公司 |
主分类号: | F25B21/00 | 分类号: | F25B21/00;F28F3/04 |
代理公司: | 北京戈程知识产权代理有限公司11314 | 代理人: | 程伟,王锦阳 |
地址: | 法国霍*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 包括 具有 包含 至少 一种 元素 合金 磁致热 材料 整体 部件 用于 制造 方法 | ||
技术领域
本发明的领域为热设备领域,更具体地为磁冷发生器领域。
背景技术
一般而言,尽管基于气体压缩和膨胀的常规制冷技术的效率仍然不足的事实,冷加工解决了不断变化的需要并且目前占据了特别用于调节空气和食品储存的世界电力消耗的较大比例。
最早的制冷剂例如氨、二氧化硫、二氧化碳或氯甲烷对于人类和环境来说非常具有毒性。这些物质曾经被含氯氟烃替代,所述含氯氟烃本身由于其对温室效应的贡献和对臭氧层的破坏而在新千禧年的前几年被禁止。由于目前使用的氢氯氟烃以较小比例持续具有与之前的制冷剂相同的破坏作用,该问题仍然存在。
在本文中,因此在开发新型冷加工技术的过程中存在能量方面和环境方面的双重优点,所述新型冷加工技术使得一方面消除制冷剂气体而另一方面改进能量效率成为可能。可以特别引用的替代技术包括:热声制冷、热电制冷或甚至是磁制冷。
磁制冷依靠的是某些材料的磁致热效应(EMC),所述磁致热效应(EMC)由当所述材料经受磁场时的温度变化而构成。因此使这些材料经受一系列磁化和退磁循环并且与传热流体进行换热足以获得最宽的可能温度变化。所述磁制冷循环的效率超过常规制冷循环的效率约30%。
可以通过磁制冷实现的这种能量节约对于家用或工业空气调节或制冷应用来说是特别令人感兴趣的。
当材料的温度接近其居里温度时磁致热效应(EMC)达到最大,居里温度(Tc)为材料失去其自发磁化的温度。高于该温度,材料处于被称为顺磁状态的无序状态。
一些磁性材料例如钆、砷或某些MnFe型合金具有特别适合于上述应用的磁致热性质。
在这些合金(特别是基于Si的合金)中,根据所寻求的居里温度,已知的实践是能够使用基于LaFeSiCo或基于LaFeSi(H)的合金。在LaFeSi化合物中插入轻原子(例如氢或钴)可能是增加居里温度同时保持材料的高EMC效应的有效方式。由于所述材料的磁致热性质连同允许进行批量市场应用的生产成本(所述生产成本比诸如钆的材料的生产成本更有利),所述材料是特别令人感兴趣的。
一般而言,为了利用所述磁致热材料的性质,磁冷技术依靠的是这些材料与可能基于水的传热液体的相互作用。
当将材料置于磁场中时所述材料几乎即刻加热,而当将材料从磁场中移除时所述材料以相似的热动力学冷却。
在这些磁变相位期间,材料通过被称为传热液体的液体,所述液体在所谓的磁化相位的过程中要么通过与材料接触而加热,要么在所谓的退磁相位的过程中通过与材料接触而冷却。
常规地,传热流体在存在于磁致热材料中的直线通道或出射孔中循环,该循环对应于流体的层流液压流模式,从而获得最大的交换表面积和最小的液压压头损失。
因此,循环包括:
-磁化相位(磁性状态=1);
-退磁相位(磁性状态=0)
其通过每个相位中可用的能量反映。
重复该循环直至数赫兹的频率。当频率增加时,通过装置传递的热功率(例如:冷却)也得到增加。
为了使该功率随着频率的增加而成比例地增加,需要在材料和液体之间具有能够增加该热流的换热特征。
由磁致热材料制成的部件的几何形状因此是保证所述部件和传热流体之间的最佳换热的重要条件,所述传热流体循环并且与所述部件接触。
已知的实践是使用层状结构的磁致热材料,所述层状结构的磁致热材料允许流体在所述叶片之间循环并且因此增加与传热流体的交换表面积。
因此需要可再现地、不断地和非常精确地计量材料的所述叶片之间的距离从而最佳地控制换热过程。这需要使用共同叶片,所述共同叶片定位元件同时保证获得令人满意的换热特征所需的几何参数的控制。
发明内容
在本文中,本发明提出由磁致热材料制成的优化的部件结构和能够制备所述部件的方法,而目前展开的常规技术不能实现优化换热所需的形状比,因为在批量部件中要实现过小的尺寸。
更具体地,本发明的主题是整体部件(即由整块制成的部件),所述整体部件基于至少一种由包含铁和硅和至少一种镧系元素的合金制成的磁致热材料,其特征在于:
-所述整体部件包括基部和一组N个单元叶片La,i,所述基部设置在由第一方向Dx和第二方向Dy限定的第一平面中,所述第二方向Dy与所述第一方向Dx成直角,所述叶片La,i固定至所述基部;
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