CN100436967C - 使用磁热材料产生热卡的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用磁热材料产生热卡的装置,该装置耗能少、可扩展、设计简单、工作安全可靠,可有经济效益地产生热卡,而完全消除热液体泄漏的危险性,且限制机械零件的数量。使用磁热材料的热卡产生装置(1a)具有:一磁元件(2a),其连接于一电源(3a);一磁热元件(4a);一载热流体回路(5),一种或多种载热流体通过循环部件(6)在其中循环;以及两个热交换器(7,8)。电源(3a)用于产生电脉冲,以形成一脉冲磁场,使磁热元件(4a)从而使载热流体加热和冷却。本发明用作进行冷却、取暖、空调和温度调节的热交换器。
Description
技术领域
[01]本发明涉及用磁热材料产生热卡的装置,其具有:至少一磁元件,用于产生一磁场;至少一磁热元件,用于交替地经受所述磁场,以产生卡路里和负大卡;至少一载热流体回路,其至少一部分布置在所述磁热元件的直接环境中,以便回收它所放出的至少一部分卡路里和/或负大卡,所述回路连接于载热流体循环部件,且连接于至少一热交换器,所述热交换器布置成传输至少一部分由所述载热流体回收的卡路里和/或负大卡。本发明也涉及使用所述装置产生热卡的方法。
背景技术
[02]公知的是,磁热材料式热发生器具有固定的磁性部件和连接于移动部件的可动的磁热元件,反之亦然。因此,所述磁热元件交替地经受和不经受磁场,且交替地产生卡路里和负大卡。热卡由载热流体回收,所述载热流体穿过所述磁热元件,连接于“热”回路和“冷”回路,所述“热”回路和“冷”回路具有热交换器,以使例如周围环境、房间、场所、容器内部进行取暖和/或冷却和/或温度调节和/或空气调节。
[03]在所述磁热元件相对于所述磁性部件可动的情况下,很难确保穿过所述磁热元件的管段和所述“热”和“冷”回路之间的良好密封,泄漏现象是常见的。
[04]所述磁性部件一般具有一磁性组件、一永久磁铁、一电磁铁、一超导磁铁、一超导电磁铁、一超导体。就磁功率而言,所述永久磁铁不能获得令人满意的效果。相对于该标准来说,较好的效果由电磁铁和超导电磁铁获得。可惜,电磁铁耗电很多,从而使之使用起来成本高。另外,电磁铁快速发热,其卡路里的排出使热发生器的结构复杂化。此外,超导电磁铁的技术成本很高。
[05]另一方面,使用电磁铁,可在供给其可变电流时,改变其磁场。这种解决方案的优越性是,磁热元件和磁性部件之间去除任何相对运动。FR-A-2 574 913、EP-A-0 104 713和USB-6 595 004述及可变电流电源的实施例,某些实施例限于与本发明不兼容的超导电磁铁。同样,就能量消耗和成本而言,可变电流电源不能获得令人满意的效果。
[06]因此,现有的解决方案不令人满意。
发明内容
[07]本发明旨在弥补这些缺陷,提出一种耗能少、可扩展、设计简单、工作安全可靠的磁热材料式热卡产生装置,可有经济效益地产生热卡,而完全消除热液体泄漏的危险性,且限制机械零件的数量。
[08]为此,本发明涉及前序部分所述类型的热卡产生装置,其特征在于,所述磁元件是一电磁铁,通过至少一控制部件连接于至少一伺服电源,所述控制部件布置成产生电脉冲,以形成一脉冲磁场,具有强度I、持续时间t和频率T的电脉冲,根据至少一预定的脉冲参数释放,所述装置具有至少一热传感器,其布置成确定所述载热流体的温度,这种流体温度限定至少一脉冲参数。
[09]所述回收部件优选地具有至少两个热交换器,其串联地、并联地或根据一串联/并联组合连接于回路。
[10]优选地,所述回收部件具有至少一布置成传输卡路里的卡路里热交换器,以及至少一布置成传输负大卡的负大卡热交换器,这些热交换器通过一控制部件连接于伺服转换部件,所述控制部件布置成根据至少一预定的转换参数,使每个热交换器相继连接于所述磁热元件。
[11]所述控制部件可布置成频率T为60秒至1/150秒,优选地小于2秒。
[12]所述控制部件也可布置成T/t之比为10至100000,优选地大于1000。
[13]最后,所述控制部件可布置成,强度I在所述磁元件中产生的磁场为0.05特斯拉至10特斯拉,优选地大于2特斯拉。
[14]根据一优选实施例,所述控制部件具有调节部件,用于对以下电脉冲参数中的至少一个参数进行调节:持续时间t、频率T、强度I。
[15]根据一优选实施例,所述控制部件具有延时部件,所述延时部件布置成确定从转换和/或前一个电脉冲起的时间间隔,该时间间隔限定至少一个转换参数和/或脉冲参数。
[16]为此,所述控制部件可具有对预定的的转换参数和/或脉冲参数进行调节的调节部件。
[17]所述回收部件优选地具有至少一个“混合式”交换器,其布置成将卡路里和负大卡传输到例如周围环境中。
[18]所述装置优选地具有至少两个串联地、并联地或根据一串联/并联组合彼此连接的磁热元件,所述磁热元件可具有不同的磁热特性。
[19]优选地,所述装置具有至少两个电磁铁,每个电磁铁连接于一磁热元件和至少两个电源,所述电源布置成分开地向所述电磁铁供电。
[20]优选地,所述电磁铁的铁芯用高剩磁磁性材料制成。
[21]所述磁元件和所述磁热元件优选地一个相对于另一个加以固定。
[22]本发明也涉及热卡的产生方法,在此过程中,使用前述的装置。
[23]采用该方法时,可使用至少两个磁热元件——每个磁热元件连接于一电磁铁——和至少两个电源,并且,在相继的阶段,首先仅使用一第一磁热元件,然后同时使用一第一和一第二磁热元件,最后仅使用所述第二磁热元件,以便组合所述第一和第二磁热元件的磁热特性。
附图说明
[24]在以下参照作为非限制性实施例给出的附图对多个实施方式的说明中,本发明及其优越性将得到更好的理解,附图如下:
[25]图1是本发明的装置的示意图;
[26]图2A和2B是曲线图,示出图1所示的装置分别根据冷却方式和加热方式的工作情况;
[27]图3是本发明的装置的一第一变型实施例的示意图;
[28]图4是曲线图,示出图3所示的装置的工作方式;
[29]图5是本发明的装置的一第二变型实施例的示意图;
[30]图6A和6B是曲线图,示出图5所示的装置分别根据冷却方式和加热方式的工作情况;以及
[31]图7是本发明的装置的控制部件的示意图。
具体实施方式
[32]为简化起见,使用术语“装置”和“方法”代替术语“使用磁热材料的热卡产生装置”和“使用磁热材料的热卡产生方法”。
[33]此外,术语“热交换器”是指可传输和/或散逸卡路里和/或负大卡的任何部件。
[34]如图1所示,所述装置1a具有一磁元件2a——其连接于一电源3a、一磁热元件4a、一载热流体回路5——其中一种或多种载热流体通过循环部件6进行循环、以及两热交换器7、8。
[35]所述磁热元件4a含有一种磁热材料,例如钆(Gd),一种具有硅(Si)、锗(Ge)、铁(Fe)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)的钆合金,或者任何另一等效材料。该磁热材料例如呈块状、片状、粉状、团状、碎片状。
[36]所述磁热元件4a的磁热特性如下:
[37]-当经受一磁场时,所述磁热元件4a在加热的磁热效应下发热,以及
[38]-当所述磁场消失或减弱时,所述磁热元件4a在磁热惯性的作用下继续发热,以及
[39]-在该磁热惯性耗尽之后,所述磁热元件4a在冷却的磁热效应下,冷却到低于其初始温度的温度。
[40]因此,所述装置1a的工作原理在于,使所述磁热元件4a经受磁场变化,以产生卡路里和负大卡,用于使房间、周围环境等取暖、冷却、调节空气、调节温度。
[41]为此,使用一电磁铁2a作为磁元件,将其布置在接近所述磁热元件4a的环境中,使之经受磁场。用一电源3a向所述电磁铁2a供电,产生脉冲电流,以获得磁场变化。因此,经受一脉冲磁场的所述磁热元件4a产生卡路里和负大卡。优选地但是非限制性地,选用一电磁铁2a,其磁芯用一种高剩磁磁性材料制成,例如铁钴合金、稀土金属、铁氧体、铁和硅的合金、铁、镍。
[42]所述卡路里和负大卡由在所述载热流体回路5的布置在所述磁热元件4a的直接环境中的部分内循环的载热流体回收。所述磁热元件4a例如由该部分穿过。所述回路5例如传统上由管件或由任何其它适当的部件制成。所述回路5具有载热流体的循环部件6,例如一泵或任何其它等同件。
[43]在该实施例中,所述电源3a由一控制部件20(参见图7)控制,产生具有强度I、持续时间t、频率T的连续的电脉冲9a,这些特性可以调节。
[44]这些电脉冲9a根据一个或多个预定的脉冲参数产生,例如根据所述载热流体的温度和/或自前一个电脉冲9a起的时间间隔产生。为此,所述装置1a具有一热传感器10和/或延时部件(未示出)。
[45]所述热传感器10例如可在所述磁热元件4a的出口处确定所述载热流体的温度。这种确定完全通过温度阈值的检测例如用度数测定实现,或者相对于另一温度例如用度数比较进行。所述确定的温度与一预先确定的温度指令比较。当所述温度指令到达时,所述电脉冲9a产生。
[46]所述延时部件可确定例如自前一个电脉冲9a起的时间间隔,且使之与一预先确定的时间指令比较。当所述时间指令到达时,所述电脉冲9a产生。所述延时部件例如是电子电路、气动回路、电子电路和气动回路的组合、或者任何其它公知的部件。
[47]在该实施例中,所述装置1a具有一用于传输卡路里的卡路里交换器7和一用于传输负大卡的负大卡交换器8。这些热交换器7、8通过所述转换部件11并联到所述载热流体回路5上,所述转换部件11由一控制部件控制,所述控制部件可与控制所述电源3a的控制部件是同一个,且可使每个热交换器7、8相继连接于所述磁热元件4a。
[48]这种转换根据一个或多个预定的转换参数进行,例如根据从所述电脉冲9a起的时间间隔和/或自前一次转换起的时间间隔和/或根据所述载热流体的温度进行。为此,所述控制部件具有延时部件和/或一热传感器10。
[49]所述延时部件和/或所述热传感器10可与前述的相同。当所述时间指令和/或所述温度指令到达时,所述转换部件11使所述磁热元件4a与一热交换器7然后与另一热交换器8连通。所述转换部件11例如具有一阀,一电动、气动、液压滑阀、断路器,或任何其它适当的部件。
[50]显然,所述控制部件20可具有多个热传感器10和/或多个延时部件和/或使用另一脉冲参数和/或转换参数。
[51]图7示出的控制部件20是作为非限制性实施例给出的。它具有一功率级,其由220V电网或380V电网通过一进行整流、断电及短路保护、过载保护和相变换保护的变压器供电。它也具有一计算器,其由至少三个数据控制:由所述温度传感器10测得的所述载热流体的温度,一温度指令Tc,或为加热方式或为冷却方式的工作方式。该计算器产生三个数据:电脉冲的持续时间t、其频率T及其强度I。所述强度I供给所述功率级,而所述持续时间t和所述频率T供给一时基电路,所述时基电路连接于一电脉冲发生器,例如晶体管式、三端双向可控硅开关元件式(triac)、三端快速半导体开关式(tyristors)、电子管式、感应式、放电式、电流锁闭器式电脉冲发生器,优选地是一晶体管式功率电脉冲发生器。产生的电脉冲9a在通过一输出接口供给所述电磁铁2a之前,通过一形成组件传输到所述功率级。包括在该控制部件20中的各种不同的部件由于属于电子技术人员的常识,因此不予详述。
[52]使用该装置的方法,参照图2A和2B分别根据“冷却”方式和“加热”方式所示的所述载热流体的“曲线I”脉冲曲线图和“曲线θ”温度曲线图,予以描述。
[53]在图2A的曲线所示的“冷却”方式,所述方法分解成多个连续的周期,每个周期具有多个连续的阶段。
[54]周期1(起动):
[55]准备:使所述转换部件11定位成所述磁热元件4a连接于所述卡路里交换器7。
[56]起动:
[57]供给所述电磁铁2a一电脉冲9a,所述电脉冲9a的强度I在所述电磁铁2a中产生一磁场,该磁场为0.05特斯拉至10特斯拉,优选地大于2特斯拉,所述电脉冲9a的持续时间t为10-9秒至60秒,优选地少于10-2秒。
[58]周期1-阶段1:
[59]在所述电脉冲9a供给期间,所述电磁铁2a产生一磁场。
[60]经受该磁场的所述磁热元件4a承受所述加热的磁热效应且发热。
[61]穿过所述磁热元件4a的载热流体经受这种发热,从而被加热到温度θ11(周期1阶段1的温度),其高于原来的温度θ01。
[62]所述载热流体被输送向所述卡路里交换器7,其将卡路里传输到周围环境中。
[63]周期1-阶段2:
[64]在所述电脉冲9a之后,所述电磁铁2a不再被供电,不再产生磁场。
[65]所述磁热元件4a继续发热,经受所述加热的磁热效应惯性。
[66]因此,穿过所述磁热元件4a的载热流体继续被加热,直至温度θ21(周期1阶段2的温度),此温度高于温度θ11,相应于该周期1时所述载热流体的最高温度。
[67]所述载热流体被输送到所述卡路里交换器7,其将卡路里传输到周围环境中。
[68]周期1-阶段3:
[69]所述加热的磁热效应惯性停止。
[70]不经受磁场的所述磁热元件4a承受所述冷却的磁热效应,进行冷却。
[71]穿过所述磁热元件4a的载热流体经受其冷却,从而冷却至温度θ31(周期1阶段3的温度),其低于所述温度θ21。
[72]所述载热流体被输送向所述卡路里交换器7,其将卡路里传输到周围环境中。
[73]当:
[74]-所述延时部件检测到,自前一个电脉冲9a起的时间间隔,或者
[75]-所述热传感器10检测到,所述载热流体的温度θ31和θ21或θ11或θ01之间的温差,
[76]等于或小于所述转换指令Cl时,所述转换部件11翻转,且使所述磁热元件4a连接于所述负大卡交换器8。
[77]周期1-阶段4:
[78]所述磁热元件4a继续冷却。
[79]穿过所述磁热元件4a的载热流体继续冷却,直至温度θ41(周期1阶段4的温度),该温度低于所述温度θ01,其相应于该周期1时所述载热流体原来的温度。
[80]所述载热流体被输送到所述负大卡交换器8,其将负大卡传输到周围环境中。
[81]当:
[82]-所述延时部件检测到,自前一个电脉冲9a起的时间间隔,或者
[83]-所述热传感器10检测到,所述载热流体的温度θ41和θ31或θ01或θ11或θ21之间的温差,
[84]等于或大于脉冲指令I1时,所述控制部件产生一新的电脉冲9a,其供给所述电磁铁2a,该电脉冲9a可基本上类似于初始电脉冲9a,或根据需要而有所不同。
[85]同时,在该实施例中,所述转换部件11重新使所述磁热元件4a连接于所述卡路里交换器7。显然,该转换可在时间上稍作改变,在一阶段5实施,以便仅在所述载热流体在新的电脉冲9a和磁场的作用下达到一定温度时,使所述磁热元件4a连接于所述卡路里交换器7。
[86]将脉冲指令In调节成,两电脉冲9a之间的频率T对所述电脉冲9a的持续时间t之比T/t为10至100000,优选地大于1000。然后,进入周期2。
[87]后续的工作周期基本上类似于所述第一周期,对于所述载热流体来说,进行如下:
[88]周期n-阶段1:
[89]在所述电脉冲9a期间,所述载热流体加热至温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其高于所述温度θ4n-1(前一周期阶段4的温度),但是低于所述温度θ1n-1(前一周期阶段1的温度)。卡路里由所述卡路里交换器7传输。
[90]周期n-阶段2:
[91]在所述电脉冲9a之后,在所述加热的磁热效应惯性下,所述载热流体加热至温度θ2n(当前周期阶段2的温度),该温度高于所述温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其相应于该周期时所述载热流体的最高温度,但是低于所述温度θ2n-1(前一周期阶段2的温度),其相应于前一周期时所述载热流体的最高温度。卡路里由所述卡路里交换器7传输。
[92]周期n-阶段3:
[93]所述加热的磁热效应惯性结束后,进行冷却的磁热效应。所述载热流体冷却至温度θ3n(当前周期阶段3的温度),其低于所述温度θ2n和低于所述温度θ2n-1(前一周期阶段2的温度)。
[94]卡路里由所述卡路里交换器7传输。
[95]检测转换指令Cn,且进行转换,以使所述磁热元件4a连接于所述负大卡交换器8。
[96]周期n-阶段4:
[97]冷却的磁热效应,所述载热流体冷却至温度θ4n(当前周期阶段4的温度),其低于所述温度θ0n并相应于该周期n的所述载热流体原来的温度。负大卡由所述负大卡交换器8传输。
[98]检测脉冲指令In,且供给所述电磁铁2a一新的电脉冲9a。
[99]同时或不同时进行转换,以使所述磁热元件4a连接于所述卡路里交换器7。
[100]在“冷却”方式,所述载热流体的与θ2n相应的最高温度“高位温度T”和与θ4n相应的最低温度“最低位温度T”越来越低。因此,所述载热流体的平均温度“平均温度T”也越来越低,由此,所述装置1a和所述方法的冷却能力和功效随着工作周期而增大,直至达到所述磁热元件4a的最低冷却温度“基位温度T”,在这个温度下,所述载热流体的温度稳定下来。
[101]在图2B的曲线所示的“加热”方式,所述方法分解成基本上与前述连续的周期相类似的多个连续的周期。该方法与前述方法的区别在于,所述转换指令Cn和脉冲指令In的数值与前述的不同,而选择成获得以下连续的阶段:
[102]周期1(起动):
[103]准备:使所述转换部件11定位成所述磁热元件4a连接于所述卡路里交换器7。
[104]起动:
[105]供给所述电磁铁2a一电脉冲9a,所述电脉冲9a的强度I在所述磁元件中产生一磁场,该磁场为0.05特斯拉至10特斯拉,优选地大于2特斯拉,所述电脉冲9a的持续时间t为10-9秒至60秒,优选地少于10-2秒。
[106]周期n:
[107]周期n-阶段1:
[108]在所述电脉冲9a期间,所述载热流体加热至温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其高于原来的温度θ0或高于所述温度θ4n-1(前一周期阶段4的温度),但是高于所述温度θ1n-1(前一周期阶段1的温度)。卡路里由所述卡路里交换器7传输。
[109]周期n-阶段2:
[110]在所述电脉冲9a之后,在所述加热的磁热效应惯性下,所述载热流体加热至温度θ2n(当前周期阶段2的温度),该温度高于所述温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其相应于该周期n时所述载热流体的最高温度,但是低于所述温度θ2n+1(下一周期阶段2的温度),其相应于下一周期时所述载热流体的最高温度。卡路里由所述卡路里交换器7传输。
[111]周期n-阶段3:
[112]所述加热的磁热惯性作用的惯性结束后,进行冷却的磁热效应。所述载热流体冷却至温度θ3n(当前周期阶段3的温度),其低于所述温度θ2n且低于所述温度θ2n+1(下一周期阶段2的温度)。卡路里由所述卡路里交换器7传输。
[113]检测转换指令Cn,且进行转换,以使所述磁热元件4a连接于所述负大卡交换器8。
[114]周期n-阶段4:
[115]冷却的磁热效应,所述载热流体冷却至温度θ4n(当前周期阶段4的温度),其高于所述温度θ0n并相应于该周期n的所述载热流体原来的温度。负大卡由所述负大卡交换器8传输。
[116]检测脉冲指令In,且供给所述电磁铁2a一新的电脉冲9a。同时或不同时进行转换,以使所述磁热元件4a连接于所述卡路里交换器7。
[117]在“加热”方式,所述载热流体的与θ2n相应的最高温度“高位温度T”和与θ4n相应的最低温度θ“最低位温度T”越来越高。因此,所述载热流体的平均温度“平均温度T”也越来越高,由此,所述装置1a的加热能力和功效随着工作周期而增大,直至达到所述磁热元件4a的最高加热温度“高位温度T”,在这个温度下,所述载热流体的温度稳定下来。
[118]本发明较好的实施方式
[119]图3所示的装置1b基本上类似于前述的装置。区别在于,它具有两磁热元件4b、4c,其由串联载热流体回路5彼此连接,这些磁热元件4b、4c可具有基本上类似的或不同的磁热特性。所述磁热元件4b、4c也可彼此并联,或根据串联/并联组合彼此连接。也可配设多组磁热元件,这些组彼此串联、并联或根据串联/并联组合彼此连接。因此,所述装置1b和所述方法易于扩展。
[120]每个磁热元件4b、4c由一电磁铁2b、2c进行作用,所述电磁铁2b、2c连接于一分开的电源3b、3c,这些电源3b、3c由一个或多个控制部件(未示出)加以控制。因此,对于每个电磁铁2b、2c来说,可分开地同时或相继地产生电脉冲9b、9c,这些电脉冲9b、9c有或无叠合阶段。
[121]这种模式可组合多个磁热元件4b、4c的磁热特性,这样,当所述磁热特性不同时,特别有利。这种装置1b的工作情况参照图4所示的图形加以描述,图4以画影线的表面示出可达到的温度范围P1、P2、P3,相继:
[122]-仅使用一第一磁热元件4b,以获得θ1最大至θ1最小的温度范围P1,
[123]-同时使用一第一磁热元件4b和一第二磁热元件4c,以获得θ2最大至θ2最小的温度范围P2,
[124]-仅使用所述第二磁热元件4c,以获得θ3最大至θ3最小的温度范围P3。
[125]因此,组合所述第一和第二磁热元件的不同的磁热特性,即可覆盖θ1最大至θ3最小的很大的整个温度范围P。
[126]图5所示的装置1c基本上类似于图1所示的装置。区别在于,它仅具有一“混合式”热交换器78,用于相继传输卡路里和负大卡。
[127]使用该装置1c的方法,参照图6A和6B分别根据“冷却”方式和“加热”方式所示的所述载热流体的“曲线I”脉冲曲线图和“曲线θ”温度曲线图,予以描述。该方法基本上类似于图2A和2B所示的图1中的装置的方法。
[128]图6A所示的“冷却”方式的工作情况与图2A所示的“冷却”方式的工作原理的主要区别在于,因为它仅具有一热交换器78,所以没有转换部件,所述热交换器78始终保持连接于所述磁热元件4a,相继地传输卡路里然后传输负大卡。因此,对于每个周期n来说,所述工作情况仅具有以下三个阶段:
[129]周期n-阶段1:
[130]电脉冲9a,所述载热流体加热至温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其高于原来的温度θ0n或高于所述温度θ4n-1(前一周期阶段3的温度),且高于所述温度θ1n-1(前一周期阶段1的温度)。卡路里由所述热交换器78传输。
[131]周期n-阶段2:
[132]在所述电脉冲9a之后,在所述加热的磁热效应惯性下,所述载热流体加热至温度θ2n(当前周期阶段2的温度),该温度高于所述温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其相应于该周期n时所述载热流体的最高温度,且高于所述温度θ2n+1(下一周期阶段2的温度),其相应于下一周期时所述载热流体的最高温度。卡路里由所述热交换器78传输。
[133]周期n-阶段3:
[134]所述加热的磁热惯性作用的惯性结束后的冷却的磁热效应,冷却的磁热效应。所述载热流体冷却至温度θ3n(当前周期阶段3的温度),其低于所述温度θ0n且相应于该周期n的所述载热流体原来的温度。卡路里然后是负大卡由所述热交换器78传输。检测脉冲指令In,且供给所述电磁铁2a一新的电脉冲9a。
[135]图6B所示的“加热”方式的工作情况与图2B所示的“加热”方式的工作情况的区别在于,所述冷却的磁热效应不予使用。实际上,脉冲In参数调节成,所述电脉冲9a在所述温度θ3n不低于所述温度θ0n之前产生。因此,对于每个周期n来说,所述工作情况仅具有以下三个阶段:
[136]周期n-阶段1:
[137]电脉冲9a,所述载热流体加热至温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其高于原来的温度θ0n或高于所述温度θ3n-1(前一周期阶段3的温度),但是低于所述温度θ1n-1(前一周期阶段1的温度)。卡路里由所述热交换器78传输。
[138]周期n-阶段2:
[139]在所述电脉冲9a之后,在所述加热的磁热效应惯性下,所述载热流体加热至温度θ2n(当前周期阶段2的温度),该温度高于所述温度θ1n(当前周期阶段1的温度),其相应于该周期n时所述载热流体的最高温度,但是低于所述温度θ2n+1(下一周期阶段2的温度),其相应于下一周期时所述载热流体的最高温度。卡路里由所述热交换器78传输。
[140]周期n-阶段3:
[141]所述加热的磁热惯性作用的惯性结束后的冷却的磁热效应,冷却的磁热效应。所述载热流体冷却至温度θ3n(当前周期阶段3的温度),其高于所述温度θ0n且相应于该周期n的所述载热流体原来的温度。卡路里然后是负大卡由所述热交换器78传输。检测脉冲指令In,且供给所述电磁铁2a一新的电脉冲9a。
[142]一般来说,在这些实施例中,所述磁元件2a-c和所述磁热元件4a-c是一个相对于另一个固定的。但是,可配设成可动的。也可使用很多磁热元件4a-c和/或电磁铁2a-c和/或热交换器7、8、78。
[143]根据未示出的其它实施例,可使用多个热交换器7、8、78或多组热交换器,它们与所述载热流体回路串联、并联或根据串联/并联组合进行连接。因此,所述装置1a-c和所述方法易于扩展。
[144]工业应用的可能性
[145]所述装置1a-c和所述方法可用于冷却、取暖、空调、温度调节的任何工业应用或家用。
[146]显然,本发明的所述装置1a-c和所述方法可达到既定目的。它们尤其可克服具有磁热元件和/或电磁铁或其它彼此可动的磁性部件的装置所固有的任何密封性问题。
[147]此外,它们设计很简单,不需要任何移动部件使所述磁热元件4a-c和/或所述电磁铁2a-c移动。因此,它们耗能少,仅需数量有限的机械零件和部件,从而维护保养减少,发生故障的危险性有限。
[148]本发明不局限于所述的实施例,而在所附权利要求书限定的保护范围内,可包括对于现有技术人员来说显而易见的任何改进和其它实施例。
Claims (25)
1.磁热材料式的热卡产生装置(1a-c),其具有:至少一磁元件(2a-c)其用于产生一磁场;至少一磁热元件(4a-c),其用于交替地经受所述磁场以产生卡路里和负大卡;至少一载热流体回路(5),其至少一部分布置在所述磁热元件(4a-c)的周围环境中,以便回收它所放出的至少一部分所述卡路里和/或负大卡;
所述回路(5)连接于循环部件(6),且连接于至少一热交换器(7,8,78),所述热交换器(7,8,78)布置成传输至少一部分由所述载热流体回收的所述卡路里和/或负大卡;
其特征在于,所述磁元件是一电磁铁(2a-c),其连接于由至少一控制部件(20)控制的至少一电源(3a-c),所述控制部件(20)布置成产生电脉冲(9a-c),以便形成一脉冲磁场,具有强度(I)、持续时间(t)和频率(T)的这些电脉冲(9a-c)根据至少一预定的脉冲参数释放,所述装置具有至少一热传感器(10),其布置成确定所述载热流体的温度,该流体温度限定至少一脉冲参数。
2.根据权利要求1所述的装置(1a,1b),其特征在于,所述回收部件具有至少两个热交换器(7,8),它们与所述回路(5)串联、并联或根据串联/并联组合进行连接。
3.根据权利要求2所述的装置(1a,1b),其特征在于,所述回收部件具有至少一布置成传输卡路里的卡路里热交换器(7)以及至少一布置成传输负大卡的负大卡热交换器(8),所述热交换器(7,8)连接于由所述控制部件(20)控制的转换部件(11),所述控制部件布置成根据至少一预定的转换参数,使每个热交换器(7,8)相继连接于所述磁热元件(4a-c)。
4.根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件布置成所述频率(T)为60秒至1/150秒。
5.根据权利要求4所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件布置成所述频率(T)小于2秒。
6.根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件布置成T/t之比为10至100000。
7.根据权利要求6所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件布置成T/t之比大于1000。
8.根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件布置成所述强度(I)在所述磁元件中产生的一磁场为0.05特斯拉至10特斯拉。
9.根据权利要求8所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件布置成所述强度(I)在所述磁元件中产生的一磁场大于2特斯拉。
10.根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件具有调节部件,用于调节下列组类中的脉冲参数的至少之一:持续时间(t)、频率(T)、强度(I)。
11.根据权利要求3所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件(20)具有延时部件,其布置成确定从转换和/或前一个电脉冲(9a-c)起的时间间隔,该时间间隔限定至少一转换和/或脉冲参数。
12.根据权利要求3所述的装置(1a-c),其特征在于,所述控制部件具有调节所述预定的转换和/或脉冲参数的调节部件。
13.根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述回收部件具有至少一交换器(78),其布置成传输卡路里和负大卡。
14.根据权利要求1所述的装置(1b),其特征在于,它具有至少两个磁热元件(4b,4a),所述磁热元件(4b,4a)彼此串联、并联或根据串联/并联组合彼此连接。
15.根据权利要求14所述的装置(1b),其特征在于,所述磁热元件(4b,4a)具有不同的磁热特性。
16.根据权利要求14所述的装置(1b),其特征在于,它具有至少两个电磁铁(2b,2c)——每个连接于一磁热元件(4b,4a),以及至少两个电源(3b,3c)——其布置成分开地向所述电磁铁(2b,2c)供电。
17根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述磁元件(2a-c)的磁芯用一种高剩磁磁性材料制成。
18.根据权利要求1所述的装置(1a-c),其特征在于,所述磁元件(2a-c)和所述磁热元件(4a-c)是一个相对于另一个固定的。
19.使用磁热材料的热卡产生方法,在所述方法中,使至少一磁热材料元件(4a-c)经受一脉冲磁场——所述脉冲磁场由被供给电脉冲的至少一电磁铁(2a-c)产生,以便用于产生卡路里和负大卡;通过一种载热流体回收至少一部分由所述磁热元件(4a-c)产生的所述卡路里和/或所述负大卡;在至少一回路(5)内——所述一回路(5)至少一部分布置在所述磁热元件(4a-c)的周围环境中,使所述载热流体循环,以及通过至少一热交换器(7,8,78),传输至少一部分所述卡路里和/或负大卡;具有强度(I)、持续时间(t)和频率(T)的所述电脉冲(9a-c)根据至少一预定的脉冲参数进行释放;确定所述载热流体的温度,并使用该流体温度作为脉冲参数。
20.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,使用至少两个热交换器,使之与所述回路串联、并联或根据串联/并联组合进行连接。
21.根据权利要求20所述的方法,其特征在于,使用至少一用于传输卡路里的卡路里交换器(7)和至少一用于传输负大卡的负大卡交换器(8),使之根据至少一预定的转换参数交替地连接于所述磁热元件(4a-c)。
22.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,调节下列组类中的所述脉冲参数的至少之一:频率(T),其调节为60秒至1/150秒;T/t之比,其为10至100000;所述强度(I),其调节成它在所述磁元件中产生的一磁场为0.05特斯拉至10特斯拉。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,调节下列组类中的所述脉冲参数的至少之一:频率(T),其调节小于2秒;T/t之比,其大于1000;所述强度(I),其调节成它在所述磁元件中产生的一磁场大于2特斯拉。
24.根据权利要求21所述的方法,其特征在于,确定从转换和/或前一个电脉冲(9a-c)起的时间间隔;使用该时间间隔作为转换和/或脉冲参数。
25.根据权利要求19所述的方法,其特征在于,使用至少两个具有不同的磁热特性的磁热元件(4b,4c),使之彼此串联、并联或根据串联/并联组合彼此连接。
26.根据权利要求25所述的方法,其特征在于,使用至少两个电磁铁(2b,2c)——其每个都连接于磁热元件(4b,4c),并使用至少两个电源(3b,3c);在连续的阶段,首先仅使用一第一磁热元件(4b),然后同时使用一第一磁热元件(4b)和一第二磁热元件(4c),最后,仅使用第二磁热元件(4c),以便组合第一和第二磁热元件(4b,4c)的磁热特性。
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