CN103946649A - 磁热式热发生器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁热式热发生器(1)，所述磁热式热发生器包括至少两个磁热模块(2，3)的至少一组合件，一载热流体穿过这至少两个磁热模块，其特征在于，所述磁热模块(2，3)的冷端部(F2，F3)通过一冷传递线路(6)流体连接；热端部(C2，C3)通过一热传递线路(7)流体连接；所述冷传递线路(6)被布置以修改载热流体的温度，以使得以输出温度从磁热模块(2，3)之一的冷端部(F2，F3)出离的载热流体以大致等于所述冷端部(F2，F3)的温度的一输入温度回到另一磁热模块(3，2)的冷端部(F3，F2)中；并且，所述热传递线路(7)被布置以修改载热流体的温度，以使得以输出温度从所述磁热模块(2，3)之一的热端部(C2，C3)出离的载热流体以大致等于所述热端部(C3，C2)的温度的一输入温度回到另一磁热模块(3，2)的热端部(C3，C2)中。

Description

磁热式热发生器

技术领域

本发明涉及一种磁热式热发生器，所述磁热式热发生器包括至少两个磁热模块的至少一组合件，通过驱动部件置于循环的一载热流体穿过这至少两个磁热模块。

背景技术

室温磁致冷技术从近二十多年以来是已知的并且已知晓所述室温磁致冷技术在环境保护和可持续发展方面所提供的优点。还已知晓所述室温磁致冷技术受限于有效产热功率和效率。自此，在该领域中所进行的研究都趋于通过作用于不同的参数来改进磁热式热发生器的性能，所述参数如磁化功率、磁热材料的性能、在载热流体和磁热材料之间的交换面积、热交换器的性能等。

磁热式热发生器包括磁热材料，磁热材料具有在磁场的作用下产热的能力和当磁场被去除或减弱时冷却的能力。这种被称为磁热效应的效应被应用以在热发生器的两端部——称为热端部和冷端部——之间实施一热梯度。为此，使一载热流体当应用或增强磁场时在第一方向(朝向发生器的热端部)上和当磁场被去除或减弱时在相反的方向(朝向冷端部)上交替地流过磁热材料。

不过，实施与呈加热系统、制冷系统、空调系统、调温系统等形式的外部应用设施的热交换具有降低和限制在磁热材料内的热梯度的作用，这引起在发生器内的热能损耗。实际上，需要使用所产生的热能的一部分来重建热梯度，这将减少可用的有效热功率。这参照图1A和图1B示出，图1A和图1B示出一磁热组件，所述磁热组件包括两磁热层M1和M2，并且其冷端部与称为冷式交换器EF的一热交换器和与一活塞P2热地流体连接，并且热端部与称为热式交换器EC的一热交换器和与一活塞P1连接。另一活塞P3在两磁热层之间安装。在磁热循环的过程中，在源自通过磁体A应用磁场的磁热层M1的产热阶段结束时，仅仅考虑位于热侧的磁热层M1，从磁热层M1流出的具有20℃的温度的流体，穿过热交换器EC并且在在热交换器EC中实施的热交换后以例如18℃的温度到达活塞P1(见图1A)。磁场继而被倒向，以及流体的流动方向被倒向，以使得在下一冷却阶段结束时，流体首先穿过热交换器EC，和因此以16℃的温度——源自在热交换器EC中的新的热交换——到达磁热层M1中(见图1B)。不过，流体的温度(16℃)小于构成磁热层M1(18℃)的端部的材料的温度，存在一种热交换：当流体到达磁热层M1中时实施所述热交换。这种热交换使在磁热层M1中的热梯度降低，和产生热损耗，因此减少对应的热发生器的有效热能。同样的证明适用于冷侧。

这类构型的另一弊端涉及：用于移动载热流体所需的活塞或驱动部件的数目很多，这导致体积尺寸很大和需要大量的能量来进行启动。

在图2上示出用以减小该体积尺寸的已知的一技术方案。该技术方案在于集合图1A和图1B的三个活塞的三个腔室和在于实施单一的启动。因此，当该特定活塞的热腔室和冷腔室填满时，中间腔室排空，和反之亦然。然而，在该技术方案中，热腔室、冷腔室和中间腔室中一个在另一个附近进行定位和具有热桥，这会引起在不同腔室之间的热交换，且因此磁热式热发生器的效率会失效。

在C.Muller的文章《réfrigération magnétique，une révolution pourdemain？》(Revue pratique du froid et du conditionnement d’air，PYCEdition SA，Paris，France，no.924du01/04/2004，pages59-63)和在文献US4,704,871中，热发生器包括两个磁热模块，所述两个磁热模块在包括热交换器和载热流体的循环泵的载热流体的封闭回路中串联连接，每个模块被限定于一磁热材料层，不允许达到高的温度梯度。

因此，存在对磁热式热发生器的体积尺寸和其与一个或多个外部应用设施进行的热交换进行改进和优化的需要。

此外，能够在磁热式热发生器中进行改进的另一方面涉及运行磁热式热发生器所需的总能量，以对所述发生器的效率进行改进。

最后，在应具有可运营的能量效率之外，磁热式热发生器还应具有允许例如将其集成在家用装置、机动车等中的较小的尺寸大小或体积大小。

发明内容

本发明的目的在于回应前述的限制和提出一种磁热式热发生器，所述磁热式热发生器的热效率增强。

为此，本发明涉及根据前序部分的一种磁热式热发生器，其特征在于，每个磁热模块包括磁热材料的至少两个磁热层，这至少两个磁热层总是处于不同的磁相中；载热流体的驱动部件流体连接到至少一磁热模块的磁热层；磁热层由磁热材料构成，磁热材料被布置以使得磁热效应在所有磁热层中是大致相同的；磁热模块的冷端部通过一冷传递线路流体连接，冷传递线路为载热流体取道和用于通过热交换器与一外部线路进行热交换；磁热模块的热端部通过一热传递线路流体连接，所述热传递线路为所述载热流体取道和用于通过热交换器与一外部线路进行热交换；并且，热交换器被布置以使得载热流体在热交换器中的输入温度和输出温度的温度差大致等于与经历磁热效应的磁热层相接触的载热流体的温度变化。磁热效应，可以理解为当磁热层改变磁相时，即当磁热层经历磁化阶段和产热时，或经历消磁阶段和冷却时，磁热层的温度跃变或偏差。

通过这种方式，可“解除”由传递线路连接的两磁热层之间的温度差的一半。这具有不使得在不同磁热层中存在的温度梯度失效和保证与热发生器外部的热交换而不使热发生器的效率失效的作用。

根据本发明，热交换器从而可实施受控的热交换，以使得所述冷传递线路修改所述载热流体的温度，以使得以输出温度从磁热模块之一的冷端部出离的载热流体以大致等于所述冷端部的温度的一输入温度回到对应的另一磁热模块的冷端部中，和使得所述热传递线路修改所述载热流体的温度，以使得以输出温度从所述磁热模块之一的热端部出离的载热流体以大致等于所述热端部的温度的一输入温度回到对应的另一磁热模块的热端部中。

表述“大致等于”，可以理解为，载热流体的温度等于所述及的端部的温度——具有最大的温度差，对应40％的磁热效应(本身取决于磁场)。

由此产生，在磁热循环的任何时刻，回到一活塞的腔室中的载热流体的平均温度等于从活塞的其它腔室出离的载热流体的平均温度。

根据本发明，所述磁热模块可包括至少两个子磁热模块，每个子磁热模块包括至少两个磁热层，在所述磁热模块中，所述子模块可并联安装。

优选地，驱动部件可在并不位于磁热模块的冷侧和热侧处的磁热层的连续端部之间连接。

根据本发明，子模块可包括至少两磁热层组，磁热层组通过载热流体的一驱动部件流体相连接；并且，在每个磁热层组中，磁热层可串联连接。

在一变型中，在磁热层组的连续的两磁热层之间布置一中间热交换器。

此外，中间热交换器可连接到传递线路之一的热交换器。为此，位于磁热式热发生器的热侧的全部或某些中间热交换器可连接到热传递线路的热交换器，而位于磁热式热发生器的冷侧的全部或某些中间热交换器可连接到冷传递线路的热交换器。

作为变型，连接到冷传递线路的磁热层组的中间热交换器可相连接，而连接到热传递线路的磁热层组的中间热交换器可相连接。这允许特别是使在磁热式热发生器的冷侧和热侧之间的热梯度的获取得到加速。

在一实施变型中，驱动部件可以单效活塞的形式实施，而每个活塞的腔室可流体连接到一磁热模块的磁热层。

在另一变型中，驱动部件可以双效活塞的形式实施，活塞的每个腔室可流体连接到一磁热模块的磁热层。

根据本发明的发生器此还包括一磁性系统，所述磁性系统被布置以使磁热层经历一可变的磁场，以使得位于冷端部的磁热层和位于热端部的磁热层总是处于一不同的加热或冷却阶段中。

此外，根据本发明，为了优化热发生器的体积尺寸，磁热层可安装在呈盘形的支承件中，每个支承件包括每个磁热模块的至少一磁热层。

附图说明

本发明和本发明的优点将在以下参照附图对作为非限定性示例给出的实施方式的描述中更好地显示出来，附图中：

－图1A和图1B示意地示出在磁热循环的两连续阶段中根据现有技术的磁热组件，

－图2示出根据现有技术的另一磁热组件，

－图3是在磁热循环的第一阶段中根据本发明的磁热组件的示意图，

－图4示出在磁热循环的下一阶段中的图3的磁热组件，

－图4'示出图3的磁热组件，在该磁热组件中示意磁热层的支承盘，

－图5是根据本发明的一变型的磁热组件的示意图，

－图6是根据本发明的另一变型的磁热组件的示意图，

－图7是图3和图4的热发生器1的一变型的示意图，

－图8是图7的热发生器的一变型的示意图，

－图9是图8的热发生器的一变型的示意图。

具体实施方式

在所示的实施例中，相同的构件或部分具有相同的数字标记。

图3示出根据本发明的热发生器1的两磁热模块2、3的一组合件。每个磁热模块2、3包括两个磁热层210、211、310、311。每个磁热层210、211、310、311包括至少一磁热材料，所述至少一磁热材料具有在磁场变化的作用下冷却和产热的能力。

在参照图3所描述的实施例中，磁热模块2、3包括单一的子模块21、31，所述子模块依次包括两磁热层210、211、310、311。不过，本发明并不与两磁热层210、211、310、311在每个子磁热模块21、31中的集成相关。可设计的是，集成数目更多的这类磁热层210、211、310、311。通过相同的方式，可在每个磁热模块中集成并联连接的至少两个子磁热模块。这类构型更为特别地在图5和图6中示出。

磁热层210、211、310、311通过载热流体——优选地液体——流体连接。为此，磁热层210、211、310、311可被载热流体透过，并包括贯通的流体通道，所述流体通道通过相互间隔开的磁热材料板片的组装获得。显然，允许载热流体穿过所述磁热层210、211、310、311的任何其它实施方式可适用。此外，本发明并不局限于使用其结构如在图3到图6中所示的是直线形的磁热层210、211、310、311，而是覆盖任何其它结构，如环形结构或环形/直线形组合结构。

根据本发明，在下文所描述的具体构型——其在于通过两传递线路6和7使两磁热模块2、3流体连接——允许用两个外部线路来实施热交换，而不使在每个所述磁热层210、211、310、311中所建立的温度梯度失效。在磁热模块2和3之间的这种连接连续地和持久地进行实施，即所述磁热模块总是通过传递线路6和7相连接。

为此，每个子磁热模块21、31的磁热层210、211、310、311通过一载热流体线路相连接，所述载热流体线路配有一单效活塞212、312，所述单效活塞布置在子磁热模块21、31的两磁热层210、211、310、311之间，以使载热流体流动。换句话说，每个活塞212、312的腔室213、313流体连接到磁热模块2、3的所有磁热层210、211，分别地310、311。在每个子磁热模块21、31中，两磁热层210、211、310、311总是处于不同的磁相中，即当所述磁热层210、311之一经历源自应用磁场的温度升高时，另一磁热层211、310经历源自磁场被去除或减弱的温度降低。载热流体为此同时地在相反的两个方向上在每个子磁热模块21、31的对应的磁热层210、211、310、311中流动。从而获得在分别地由连接到冷式交换器61和热式交换器71的磁热层所构成的发生器的冷分支部分和热分支部分之间的并联组装。根据其磁相，流体在这些磁热层中的循环模式在作为参照所并入的申请人的专利申请FR2937793中更为确切地进行描述。

因此，通过与上文所述的和在图1A和图1B上所示的现有技术的发生器进行比较，流体的驱动部件或活塞212、312仅仅在子模块21、31的磁热层210、211、310、311之间安装。这允许减少能够使载热流体移动的活塞或装置的数目和从而减少发生器的组件的数目，以及减小其体积尺寸和降低其成本。在图3和图4上所示的根据本发明的热发生器1包括用于四个磁热层210、211、310、311的两个活塞212、312，而在某些已知的发生器中，使用六个活塞来使载热流体穿过四个热层流动。因此，在这种构型中，移动载热流体所需的能量也被减少，允许改善发生器的效率。最后，这类热交换器1允许消除在活塞的不同腔室之间的热桥现同时是紧凑的和使用有限的组件数目。

磁热层210、211、310、311包括能够在载热流体的两输入端部和两输出端部之间建立温度梯度的磁热材料。该梯度借助于成系列的磁热循环获得，所述磁热循环包括：

－在一磁热层上应用磁场，这引起磁热层发热，继而使载热流体从磁热层的称为“冷端部”的端部向称为“热端部”的端部流动(循环的第一阶段)，继而

－去除或减弱磁场，这引起磁热层的冷却，继而使载热流体从磁热层的热端部向冷端部流动(循环的第二阶段)。

在每个子磁热模块21、31中，磁热层210、211、310、311具有不同的磁热材料，所述不同的磁热材料能够实现错开的温度梯度，并且磁热层210、211、310、311在子磁热模块21、31中安装，以使得分别地包括最冷端部F2和F3的磁热层211和311在发生器的冷侧(在图3和图4上位于右边一侧)安装并直接地连接到冷传递线路6，以及分别地包括最热端部C2和C3的磁热层210和310在发生器的热侧(在图3和图4上位于左边一侧)安装并直接地连接到热传递线路7。

位于热发生器1的冷侧的磁热层211、311具有大致相同的热梯度和大致相同的磁热效应，即在所建立的工况下，对于同一磁循环，一方面，在磁热层211、311的两端部之间的温度差是相同的，和另一方面，构成这些磁热层211、311的材料的温度偏差或温度跃变是相同的。这对于位于热发生器1的热侧的磁热层210、310是相同的。此外，磁热效应，即源自磁场变化的温度跃变或温度偏差对于该热发生器1的所有磁热层210、211、310、311是大致相同的。

热端部和冷端部的分别的磁热层210、211和310、311通过一传递线路7、6流体连接，所述传递线路包括分别地热式热交换器和冷式热交换器71、61。通过传递线路7、6连接的两磁热层210、310和211、311同样总是处于不同的磁相中，即当所述磁热层210、311之一经历磁场(例如强度为1.2特斯拉)时，通过传递线路7、6与之连接的另一磁热层310、211不经历任何磁场，反之亦然。

在磁热层210、211、310、311上应用的磁场的强度变化可通过一磁性系统8——所述磁性系统包括永磁体，所述永磁体与极性构件相关联或不相关联并相对于所述磁热层210、211、310、311相对移动——或通过被供电线圈或通过任何其它等效部件来实施。

传递线路6、7的热交换器61、71在发生器的冷侧和第一外部线路(未显示)之间以及在发生器的热侧和第二外部线路(未显示)之间实施受控的热交换。实际上和根据本发明，热交换器61、71被定参数以在运行的过程中与外部线路交换一定的能量，该能量优选地对应在通过传递线路6、7连接的磁热层210、211和310、311的对应的两端部之间的温度差。借助于在热交换器61、71中的交换面积、就交换能力而言对载热流体或载热液体的选择、这些流体的流量，实施这种定参数，以使得在热交换器61、71中与在根据本发明的热发生器1中流动的载热流体所交换的能量大致对应当载热流体进入经历磁热效应的磁热层210、211、310、311中时该载热流体的温度和当该载热流体从该磁热层出离时该载热流体的温度的温度差。

这类措施允许最好地使已经过传递线路6、7的载热流体的温度与对应的磁热层210、211、310、311的端部的温度接近。由此使得，一方面，载热流体不干扰在所涉及的磁热层210、211、310、311中的热梯度，和另一方面，与外部交换的热能确切地被加以利用和不导致热发生器1的效率损失。

图3和图4为此示出磁热层210、211、310、311的磁热循环的两阶段，并示出在根据本发明的热发生器1运行时所获得的温度(形成磁热层的端部的磁热材料的温度加划着重线)。子磁热模块21和31通过热交换器61、71流体连接并且其磁热层210、211、310、311经历反向的磁应力。

参考图3，可以观察到，在所建立的工况下，在源自通过磁性系统8应用磁场的磁热层210的发热结束时，以为20℃的温度Tsf从磁热层210出离的载热流体经过热传递线路7的热交换器71。载热流体继而以为18℃的温度Tef回到磁热层310中，借助于在热交换器71中实施的受控热交换，所述温度Tef对应构成经历冷却的磁热层310的对应端部的材料的温度。流体以8℃的温度从磁热层310出离，继而被带至活塞312的公共腔室313。同时地，以为0℃的温度Tsf从已经历冷却的磁热层211出离的流体经过冷传递线路6的热交换器61和以为2℃的温度Tef并入磁热层311，所述温度Tef对应构成已经历发热的磁热层311的对应端部的材料的温度。载热流体以12℃的温度从磁热层311出离，继而被带至活塞312的公共腔室313并与来自磁热层311的流体进行混合。该公共腔室的流体的平均温度TM因此对应10℃。

在图4上所示的下一阶段时，在源自应用磁场的磁热层310的发热结束时，进入该磁热层310中的流体处于10℃的温度(对应公共腔室313的温度和构成已经历2℃的温度升高——源自磁热效应——的磁热层310的对应端部的材料的温度)。以为20℃的温度Tsf从该磁热层310出离的流体经过热交换器71，并以18℃的温度Tef回到磁热层210中，所述温度Tef对应构成已经历冷却循环的该磁热层210的对应端部的材料的温度。流体以8℃的温度从该磁热层210出离，继而被带至活塞212的公共腔室213中。同时地，进入磁热层311中的流体处于10℃的温度(对应活塞312的腔室313的温度和构成已经历2℃的温度降低——源自磁热效应——的磁热层311的对应端部的材料的温度)。流体以为0℃的温度Tsf从该磁热层311出离经过热交换器61，并以为2℃的温度Tef回到磁热层211中，所述温度Tef对应构成已经历产热的磁热层211的对应端部的材料的温度。流体以12℃的温度从磁热层211出离，继而被带至活塞212的公共腔室213。流体在该公共腔室213中的平均温度因此对应10℃。

可以观察到，借助于本发明，载热流体在热交换器61、71中通过允许将该流体置于一温度，所述温度大致对应形成流体将经过的磁热层的端部的材料的温度。因此，与外部应用设施的热交换，无论是在热侧还是在冷侧，对热发生器1的热梯度没有影响并因此不产生任何热损耗，如在已知的类似发生器中的情形。当然，需要热隔离流体线路，以保证该结果。

此外，这种构型——具有在其端部的位置通过冷传递线路6和热传递线路7连接的两个磁热模块2和3，与仅仅在磁热层210、211、310、311之间实施的一流体分配相关联——允许在活塞212和312的腔室213和313中获得大致相同的流体温度。

此外，一般性地，这种构型——具有在其端部处通过冷传递线路6和热传递线路7相连接的磁热模块——允许实施一种热发生器，所述热发生器的体积尺寸得到优化和被缩小。实际上，这种构型允许在例如以盘的形状实施的公共支承件中集成位于多个磁热模块的同一热侧或冷侧的磁热层。

为此，图4'示出根据本发明的热发生器1，两个支承盘D1和D2在图4’中示意性地示出并且这两个支承盘承载从属于两磁热模块的磁热层210和310，分别地211和311。在附图中和更为特别地在图4'中示意性地示出磁性系统8。实际上，承载磁热层的支承盘D1和D2是固定的，并且磁场的变化通过永磁体的组合件的移动来实施。这些永磁体因此在磁热层两侧定位，在支承盘D1和D2外，位于磁热层的左侧和右侧，而并非位于上方和位于下方，如在附图中所示。

热发生器1优选地包括多于两个热模块2、3和磁热层整体安装在两个支承盘D1和D2中。因此，连接到冷传递线路6的磁热层集成在支承盘D2中，而连接到热传递线路7的磁热层集成在支承盘D1中。这两个支承盘D1和D2从而形成在所述热发生器中并联安装的热分支部分和冷分支部分这两个分支部分。从而获得性能良好的和紧凑的一热发生器1。

在图5上示出一实施变型。热发生器10具有两磁热模块4和5的一组合件，每个磁热模块包括三个子磁热模块41、42、43和51、52、53——在对应的模块4、5中并联连接。两磁热模块4和5通过冷传递线路6连接到其冷端部F4和F5，和通过热传递线路7连接到其热端部C4和C5。两个单效活塞412和512使载热流体经过热发生器10流动。为此，每个活塞412，分别地活塞512的腔室413，分别地腔室513连接到一磁热模块4，分别地磁热模块5的所有磁热层410，411、420、421、430、431，分别地磁热层510、511、520、521、530、531。这类构型，尽管包括更多的磁热层，仍旧是紧凑的，不需要比图3和图4的热发生器1更多的载热流体的驱动部件，并具有与参照所述热发生器1所描述的优点相同的优点。这里同样地，所有磁热层410、420、430、510、520、530、分别地磁热层411、421、431、511、521、531可在未显示的两支承盘中安装，以优化热发生器10的体积尺寸。

在图6上示出另一实施变型。图6示出一热发生器100，所述热发生器与图5的热发生器10的区别在于载热流体的驱动部件。实际上，单一活塞422使载热流体经过该热发生器100流动。该活塞422是双效活塞并包括两个腔室423和523，每个腔室连接到一磁热模块4，分别地磁热模块5的所有磁热层410、411、420、421、430、431，分别地磁热层510、511、520、521、530、531。换句话说，呈双效活塞422——其每个腔室423、523与两磁热模块4、5的所有磁热层410、411、420、421、430、431、510、511、520、521、530、531相联通——形式的唯一驱动部件实施载热流体的驱动。热发生器100的紧凑性因此得到增强。这类构型是可能的，这是因为，如在上文所指出的，载热流体的温度在活塞422的两腔室423和523中是大致相同的，以使得在相邻的两腔室423和523之间存在的热桥将非常受限(小于0.1℃)，和在热发生器100的效率上将不具有负面作用。当然，该热发生器100具有与相对在图5上所示的热发生器10所描述的优点相同的优点。这里同样地，所有磁热层410、420、430、510、520、530，分别地磁热层411、421、431、511、521、531可安装在两支承盘中，以优化热发生器100的体积尺寸。

在图7上示出的热发生器1'是图3和图4的热发生器1的一变型。图7的热发生器具有与图3和图4的热发生器相同的优点并且主要区别在于在所示出的两个磁热模块2'和3'的每个中存在多个磁热层610、610'、611、611'、710、710'、711、711'。还是在该变型中，磁热模块2'和3'包括单一子磁热模块21'、31'。尽管未示出，本发明还设置实施包括多个子磁热模块的磁热模块2'、3'。增加磁热层数目的事实允许增大在热发生器的热端部C6、C7和冷端部F6、F7之间所建立的工况下获得的温度梯度。为此，在子磁热模块2'、21'和3'、31'中，磁热层集组成两个磁热层组G1、G2和G3、G4并且串联连接。为了进一步优化热梯度，每个磁热模块2'、3'的磁热层610、610'、611、611'、710、710'、711、711'包括这样的磁热材料：所述磁热材料的居里温度是不同的并且从冷端部F6、F7到对应的热端部C6、C7是增大的。

这里同样地，所有磁热层610、610'、611、611'、710、710'、711、711'可安装在支承盘中，以优化热发生器1'的体积尺寸。在图7上示出的热发生器1'为此包括示意性地示出的和通过数字标记D3、D4、D5、D6进行识别的四个支承盘。

为了进一步增强热发生器的紧凑性，可在仅仅两个支承盘——即在图8中示意性地示出的支承盘D7和D8——中安装磁热层610、610'、710、710'、分别地611、611'、711、711'。

图9示出根据在图7上所示的实施方式的另一变型的热发生器1''，在其中，在形成所述磁热层组G1、G2的磁热层610和610'、磁热层710和710'，分别地磁热层611和611'、磁热层711和711'之间，在流体线路中串联地布置中间热交换器81、91。这些中间热交换器81、91可例如连接到一珀尔帖效应装置或类似装置，并能够修改所述磁热层610、610'、611、611'、710、710'、711、711'的温度。这些中间热交换器81、91可以连续的方式，或在热发生器1''的运行循环的仅仅一部分中实施热交换。这些中间热交换器从而可具有预冷却或使位于冷交换线路6一侧的磁热层611、611'、711、711'在启动热发生器1''时置于最优的初始温度——以使得所述磁热层更为快速地达到接近其居里温度的一温度，即其磁热效应最大的温度——的目的。通过这种方式，安装在热交换线路7一侧的中间热交换器81可用于进行预加热或使位于热交换线路7一侧的磁热层610、610'、710、710'在启动热发生器1''时置于最优的初始温度，以使得所述磁热层更为快速地达到接近其居里温度的一温度，即其磁热效应最大的温度。置于最优初始温度允许更为快速地获得所建立的工况，在其中达到在热发生器1''的热侧和冷侧之间的温度梯度。这允许增大热发生器1''的可用的有效功率。在未示出的一实施变型中，位于冷交换线路6一侧的中间热交换器81可与冷式热交换器61串联连接，而位于热交换线路7一侧的中间热交换器91可与热式热交换器71串联连接。

如所述的热发生器1、10、100、1'、1''允许因此同时对热交换和其体积尺寸进行优化，同时相对于现有技术对性能进行改进。

从该说明书清晰地展示出，本发明允许达到所确定的目的，即与磁热式热发生器的外部交换热能，而不使可用的能量劣化，也不使在不同的磁热层中的温度梯度失效，以对发生器的效率进行改进。这通过在反向作业的和通过热传递线路7和冷传递线路6——允许合适地作用于载热流体的温度——连接到热端部C2、C3、C4、C5、C6、C7和冷端部F2、F3、F4、F5、F6、F7的两磁热模块2和3、2'和3'以及4和5之间存在流体联系和受控的热交换变得是可能的。

此外，根据本发明的热发生器1、10、100、1'、1''具有受限的体积尺寸和对于载热流体的驱动而言需要比现有技术的已知的发生器更少的组件，从而对于启动这些驱动部件需要更少的能量。此外，根据本发明的发生器还允许通过避免在载热流体的驱动部件中的热桥的负面作用来对其效率进行优化。

本发明并不限定于所述的实施例，而是覆盖对于本领域的技术人员而言显而易见的任何修改和变型，同时保持在所附的权利要求中所限定的保护范围内。特别地，尽管所述的实施例包括两磁热模块2、3、4、5、2'、3'的唯一组合件，本发明还设置在同一发生器中增加组合件数目的可能性，以增大发生器的热功率或在热端部和冷端部之间的温度差。

Claims (11)

1.一种磁热式热发生器(1，10，100，1'，1'')，所述磁热式热发生器包括至少两个磁热模块(2，3，4，5，2'，3')的至少一组合件，通过驱动部件(212，312，412，512，422，212'，312')置于循环的一载热流体穿过这至少两个磁热模块，

其特征在于，每个磁热模块(2，3，4，5，2'，3')包括磁热材料的至少两个磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431，510，511，520，521，530，531，610，610'，611，611'，710，710'，711，711')，这至少两个磁热层总是处于不同的磁相中；

载热流体的驱动部件(212，312，412，512，422)流体连接到至少一磁热模块的磁热层；

磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431，510，511，520，521，530，531，610，610'，611，611'，710，710'，711，711')由磁热材料构成，磁热材料被布置以使得磁热效应在所有磁热层中是大致相同的；

磁热模块(2，3，4，5，2'，3')的冷端部(F2，F3，F4，F5，F6，F7)通过一冷传递线路(6)流体连接，冷传递线路为载热流体取道和用于通过热交换器(61)与一外部线路进行热交换；

磁热模块(2，3，4，5，2'，3')的热端部(C2，C3，C4，C5，C6，C7)通过一热传递线路(7)流体连接，热传递线路为载热流体取道和用于通过热交换器(71)与一外部线路进行热交换；

并且，热交换器(61，71)被布置以使得载热流体在热交换器(61，71)中的输入温度和输出温度的温度差大致等于与经历磁热效应的磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431，510，511，520，521，530，531，610，610'，611，611'，710，710'，711，711')相接触的载热流体的温度变化。

2.根据权利要求1所述的磁热式热发生器，其特征在于，磁热模块(2，3，4，5，2'，3')包括至少两个子磁热模块(21，31，41，42，43，51，52，53，21'，31')，每个子磁热模块包括至少两个磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431，510，511，520，521，530，531，610，610'，611，611'，710，710'，711，711')；并且，在磁热模块(2，3，4，5，2'，3')中，子磁热模块(21，31，41，42，43，51，52，53，21'，31')并联安装。

3.根据权利要求1或2所述的磁热式热发生器，其特征在于，子磁热模块(21'，31')包括至少两磁热层(610，610'，611，611'；710，710'，711，711')组(G1，G2)，磁热层组(G1，G2)通过载热流体的驱动部件(212'，312')流体相连接；并且，在每个磁热层组(G1，G2，G3，G4)中，磁热层(610，610'，611，611'；710，710'，711，711')串联连接。

4.根据权利要求3所述的磁热式热发生器，其特征在于，在磁热层组(G1，G2)的连续的两磁热层(610和610'，710和710'，分别地611和611'，711和711')之间布置一中间热交换器(81，91)。

5.根据权利要求4所述的磁热式热发生器，其特征在于，中间热交换器(81，91)连接到传递线路(6，7)之一的热交换器(61，71)。

6.根据权利要求4或5所述的磁热式热发生器，其特征在于，连接到冷传递线路(6)的磁热层组(G1，G3)的中间热交换器(81)相连接，而连接到热传递线路(7)的磁热层组(G2，G4)的中间热交换器(91)相连接。

7.根据权利要求1或2所述的磁热式热发生器(1，10)，其特征在于，驱动部件(212，312，412，512)以单效活塞的形式实施；并且，每个活塞的腔室(213，313，413，513)流体连接到一磁热模块(2，3，4，5)的磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431；510，511，520，521，530，531)。

8.根据权利要求1或2所述的磁热式热发生器(100)，其特征在于，驱动部件(422)以双效活塞的形式实施；并且，活塞(422)的每个腔室(423，523)流体连接到一磁热模块(4，5)的磁热层(410，411，420，421，430，431；510，511，520，521，530，531)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的磁热式热发生器，其特征在于，所述磁热式热发生器包括磁性系统，磁性系统被布置以使磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431，510，511，520，521，530，531，610，610'，611，611'，710，710'，711，711')经历可变的磁场，以使得位于冷端部(F2，F3，F4，F5)的磁热层(211，311，411，421，431，511，521，531)和位于热端部(C2，C3，C4，C5)的磁热层(410，420，430，510，520，530)总是处于不同的加热或冷却阶段中。

10.根据前述权利要求中任一项所述的磁热式热发生器，其特征在于，磁热层安装在呈盘形的支承件(D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8，D7'，D8')中，每个支承件包括每个磁热模块(2，3，4，5，2'，3')的至少一磁热层(210，211，310，311，410，411，420，421，430，431，510，511，520，521，530，531，610，610'，611，611'，710，710'，711，711')。

11.根据前述权利要求中任一项所述的磁热式热发生器，其特征在于，驱动部件在磁热层的并不位于磁热模块的冷侧和热侧处的连续端部之间相连接。