CN1930426A - 磁热材料式热发生器以及热量的发生方法 - Google Patents

磁热材料式热发生器以及热量的发生方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及有效的、安全可靠的磁热材料式热发生器以及热量的发生方法，可大大限制惯性质量移动，以进行获得特殊应用和/或工业应用可利用的磁热效应所需的磁场变化。所述发生器(10)具有磁热式热元件(Ti)和磁元件(Gi)，所述热元件(Ti)布置成环，且由导道穿过，一种载热流体在所述导道中循环，所述磁元件(Gi)使所述热元件(Ti)经受一磁场。所述发生器(10)也具有磁汇聚元件(Mj)和磁发散元件(mj)，它们布置在所述热元件(Ti)和所述磁元件(Gi)之间，且连接于移动部件(未示出)，以便从一热元件(Ti)移动到另一热元件(Ti+1)，且在所述热元件(Ti)中引起磁通变化，有利于产生卡路里和/或负大卡。应用：使环境温和，制冷，取暖，贮藏，干燥，空气调节。

Description

磁热材料式热发生器以及热量的发生方法
技术领域
[01]本发明涉及磁热材料式热发生器，所述热发生器具有至少一热元件、至少一用于产生一磁场的磁元件，所述热元件面对所述磁元件布置，以便可经受至少一部分磁场，所述热发生器也具有布置成改变由所述热元件接纳的磁场的磁调制部件、以及回收至少一部分由经受该可变磁场的热元件产生的热量的回收部件。
[02]本发明也涉及热量发生方法，在热量发生过程中，使至少一热元件经受由至少一磁元件产生的一磁场的至少一部分，用磁调制部件调制由所述热元件接纳的磁场，并且回收至少一部分由经受该可变磁场的所述热元件产生的热量。
背景技术
[03]公知的磁热材料式热发生器利用某些材料例如钆或某些合金的磁热性能，这些材料在一磁场的作用下具有变热的特征，在所述磁场消失之后或随着该磁场的削弱，在小于其初始温度的温度下，具有冷却的特征。实际上，在所述磁场之前通过时，所述磁热材料的磁矩对齐，这导致原子重排作用，使磁热材料加热。在所述磁场外或在所述磁场削弱的情况下，所述过程颠倒，所述磁热材料冷却，直至达到小于其初始温度的温度。
[04]美国一研究人员团队已研制出一种磁热材料式热发生器的样机，所述磁热材料式热发生器具有一盘形件，所述盘形件由含有钆合金磁热材料的热区段形成。该盘形件被导向围绕其轴线连续转动，以使其热区段前送到由跨坐着一部分所述盘形件的一固定永久磁铁产生的一磁场中和外面。面对所述永久磁铁，所述盘形件进入一热传送组件，所述热传送组件具有两载热流体回路，其中一回路用于输送卡路里，另一回路用于输送负大卡，所述卡路里和所述负大卡由交替地经受和不经受所述磁场的热区段所产生。所述热传送组件具有孔，其通到所述转动的盘形件上，且可使所述载热流体和所述转动的热区段之间进行接触。尽管配设旋转接头，但也很难确保所述热区段和所述热传送组件之间的密封性而无损于所述热发生器的总效率。此外，每次一热区段经受或不经受所述磁场、因而发热或冷却，必须使相应的入口和出口转换到所述热回路或冷回路。因此，该装置结构复杂，不太安全可靠，效率有限，且不令人满意。
[05]WO-A-03/050456提出的热发生器基本上类似于前述的发生器和使用两永久磁铁。该热发生器具有一整体环形室，所述环形室限定十二个热隔间，所述热隔间由接头分开，每个热隔间都接纳有呈多孔状的钆。每个热隔间配有至少四个孔，其中，一入口孔和一出口孔连接于一热回路，一入口孔和一出口孔连接于一冷回路。所述两永久磁铁被进行连续的旋转运动，以致它们掠过所述不同的热隔间，使之相继经受一磁场。所述热隔间放出的卡路里和/或负大卡由载热流体热回路和冷回路导向热交换器，所述热隔间通过多个旋转接头相继连接于所述热回路和冷回路，所述旋转接头的转动通过一个或多个传动带与驱动所述两磁铁连续转动的驱动轴联动。因此，该热发生器模拟一液体环的工作。
[06]为了工作，该热发生器需要不同的旋转接头和永久磁铁进行连续的、同步的和精确的旋转。与所述旋转相联系的必不可少的换向和密封性，使该热发生器在技术上难以实施，且成本高。此外，连续工作原理使该热发生器的技术发展前景很受限制。
发明内容
[07]本发明旨在弥补这些缺陷，本发明提出的磁热材料式热发生器有效，安全可靠，设计简单，不太昂贵，节能，具有良好的效率，在磁热元件的移动之间无需同步部件，无需例如上述的美国研究人员的样机中的交替转换到热回路和冷回路的转换部件，可大大限制惯性质量移动，以实施获得磁热效应所需的磁场变化，且可用于大型工业设备和家用设备中。
[08]为此，本发明涉及前序部分所述类型的磁热材料式热发生器，其特征在于，所述磁调制部件具有至少一磁调制元件，所述磁调制元件是导磁的，连接于移动部件，所述移动部件布置成相对于所述磁元件和所述热元件在一工作位置和一非工作位置之间交替地移动，在所述工作位置，所述磁调制元件靠近所述磁元件和所述热元件，且布置成引导至少用于被所述热元件接纳的磁场部分，在所述非工作位置，所述磁调制元件远离所述磁元件和/或所述热元件，且布置成对该磁场部分无作用。
[09]所述磁调制元件可以是一磁汇聚元件，所述磁汇聚元件用一种其所具有的导磁率大于分开所述磁元件和所述热元件的环境介质中存在的导磁率的材料制成，该磁汇聚元件布置成在工作位置便于所述磁场沿所述热元件的方向通过，其作用是增强穿过它的磁场。
[10]所述磁调制元件也可以是一磁发散元件，所述磁发散元件用一种其所具有的导磁率大于所述热元件的导磁率的材料制成，该磁发散元件具有至少一适于环绕所述热元件的形状，且布置成在工作位置使至少一部分磁场偏离所述热元件，其作用是削弱穿过它的磁场。
[11]所述磁调制元件优选地由下述材料中至少之一制成：软铁，铁氧体(ferrites)，铁合金，铬合金，钒合金，混成物(composites)，超微元件(nano-composants)，坡莫合金(permalloys)。
[12]根据一优选实施方式，所述热发生器具有至少一也称为“磁性熟铁块(loupe)”的磁汇聚元件和至少一也称为“热扩散器或分路器”的磁发散元件，它们布置成可交替地便于所述磁场沿所述热元件的方向通过和使所述磁场偏离所述热元件。
[13]在工作位置，所述磁调制元件优选地间置在所述磁元件和所述热元件之间。
[14]所述磁元件优选地具有至少一正磁端子和至少一负磁端子，所述热元件布置在所述磁端子之间，且所述磁调制元件至少在工作位置间置在所述磁端子之间。
[15]优选地：
[16]-所述磁汇聚元件可具有两汇聚片，在工作位置，所述汇聚片在所述热元件两侧布置在所述热元件和所述磁端子之间，和/或
[17]-所述磁发散元件可呈U形或C形，所述形状用于至少在工作位置，在所述热元件和所述磁端子之间跨坐着所述热元件。
[18]根据另一有利的实施方式，所述磁发散元件mj具有至少一止推块，所述止推块用于在工作位置布置成相切于所述热元件Ti且相切于所述磁端子，分开所述热元件Ti和所述磁端子40、41的磁极间隙保持畅通。该磁极间隙可为0mm至50mm，优选地小于1mm。
[19]所述磁元件可呈U形或C形，无形状限制，所述形状用于跨坐着所述磁调制元件。
[20]所述移动部件可布置成至少按照下述移动之一驱动所述磁调制元件：连续转动，逐步转动，交替枢转，连续平移，逐步平移，交替平移，这些移动的组合。
[21]所述移动部件优选地连接于选自下述的操纵部件：一电动机，一动力缸，一弹簧机构，一气动发生器，一电磁铁，一液力发生器，一肌力式机构。
[22]所述磁调制元件优选地由一支承件予以支承，所述支承件连接于所述移动部件，且用一种磁绝缘材料制成，所选磁绝缘材料尤其包括合成材料、黄铜、青铜、铝、陶瓷。
[23]所述热发生器优选地具有至少一组磁元件，一组热元件——每个热元件用于经受至少所述磁元件之一的磁场，一组磁调制元件——其由一支承件予以支承，所述支承件连接于所述移动部件，且布置成同时使所述磁调制元件每个都相对于一定的一热元件和相对于一定的一磁元件交替地移动到工作位置和非工作位置。
[24]根据第一实施方式，所述支承件具有至少一基本上呈圆形的、围绕其轴转动的平台，所述热元件布置成环形，且所述磁元件形成至少一对限定所述正负磁端子的环形件。
[25]在该配置中，所述平台优选地配有一槽部，所述槽部限定使所述磁汇聚元件的汇聚片彼此分开的间隙和/或所述磁发散元件的呈U形或C形的开口。该槽部可轴向布置且基本上平行于所述平台的轴，或者径向布置且基本上垂直于所述平台的轴。
[26]根据第二实施方式，所述支承件具有至少一基本上笔直的、平移活动的杆，所述热元件布置成至少一列由一横梁支承的热元件，且所述磁元件形成至少两列限定所述正负磁端子的磁元件。
[27]在该配置中，所述热元件可布置成基本上平行的两列，由横梁支承，所述横梁连接而限定一框架。
[28]优选地，所述磁元件可形成一单个部件。
[29]所述磁元件优选地选自一磁组件、一永久磁铁、一电磁铁、一超导磁铁、一超导电磁铁、一超导体。
[30]根据一特殊实施方式，所述磁元件和所述热元件是固定的，唯有所述磁调制元件是活动的。
[31]优选地，所述回收部件具有至少下述构件之一：一含有载热流体的输送回路，该载热流体的循环部件，一热交换器。
[32]本发明也涉及前序部分所述类型的热量发生方法，其特征在于，为改变所述热元件接纳的磁场，使用至少一导磁的磁调制元件，使所述磁调制元件在至少一工作位置和一非工作位置之间移动，在所述工作位置，所述磁调制元件靠近所述磁元件和所述热元件，且布置成至少引导用于由所述热元件接纳的磁场部分，在所述非工作位置，所述磁调制元件远离所述磁元件和/或所述热元件，且布置成对该部分磁场无作用。
[33]优选地，使用至少一磁元件限定至少一正端子和一负端子，在所述正端子和所述负端子之间配设所述热元件，并且，在工作位置，使所述磁调制元件间置在所述磁元件的至少所述磁端子之间。
附图说明
[34]在以下参照附图对作为非限制性实施例给出的多个实施方式的说明中，本发明及其优越性将得到更好理解，附图如下：
[35]图1是根据本发明第一实施方式的一局部组装的热发生器的立体图；
[36]图2A-2C是基本上类似于前图的立体图，示出所述热发生器处于不同的组装阶段；
[37]图3A是图2A所示热发生器的俯视图，而图3B和3C是沿图3A中剖面AA的剖面图；
[38]图4A和4B分别是图3A所示磁调制元件的仰视图和立体图，而图4C是沿图4A中剖面BB的剖面图；
[39]图5A类似于图3A，示出根据第二实施方式的本发明的热发生器，图5B和5C是沿图5A中剖面CC的剖面图；
[40]图6A和6B分别是图5A所示磁调制元件的仰视图和立体图，图6C是沿图6A中剖面DD的剖面图；
[41]图7A-7D分别是根据另一实施例的本发明的热发生器的立体图、俯视图和剖面图，图7D是图7C所示磁调制元件的立体图；
[42]图8A和8B分别是所述磁调制元件的另一实施例的剖面图和立体图；
[43]图9A和9B分别是本发明的热发生器的一第三实施方式的俯视图和立体图；和
[44]图9C和9D是分别沿图9A中剖面EE和FF的附图所示装置的剖面图；以及
[45]图10是本发明的热发生器的一第四实施方式的剖面图。
具体实施方式
[46]以公知的方式，磁热材料式热发生器具有热元件Ti，所述热元件Ti经受由磁元件Gi产生的磁场。所述热元件Ti含有磁热材料，例如：钆(Gd)，含有例如硅(Si)、锗(Ge)、铁(Fe)、镁(Mg)、磷(P)、砷(As)或任何另一材料的钆合金，或者等效的磁热合金。一般来说，所述磁热材料可呈块状、片状、粉状、团状或任何另一适当的形状，且可仅以一种材料为基质物或以多种磁热材料的化合为基质物。
[47]所述磁元件Gi可具有一个或多个实心的、烧结的或叠层的永久磁铁，所述永久磁铁连接于一个或多个可磁化的材料，所述可磁化的材料聚集和引导所述永久磁铁的磁磁力线。所述可磁化的材料可含有铁(Fe)、钴(Co)、钒(V)、软铁、这些材料的组合或任何等效材料。显然，可使用任何另一类型的等效磁铁，例如一磁组件、一电磁铁、一超导磁铁、一超导电磁铁、一超导体。
[48]为简化起见，下文中，“发生器”指本发明的磁热材料式热发生器。
[49]在说明本发明的发生器的不同实施方式的结构细节之前，下面参照附图所示的装置说明其一般工作原理。
[50]该发生器10-14具有磁调制元件Mj、mj，所述磁调制元件Mj、mj用导磁材料制成，例如软铁、铁氧体、铁合金、铬合金、钒合金、混成物、超微元件、坡莫合金或具有类似特征的任何另一材料。每个磁调制元件Mj、mj连接于移动部件(未示出)，以便相对于所述热元件Ti和相对于所述磁元件Gi交替地活动于一工作位置和一非工作位置之间，以形成由所述热元件Ti接纳的磁场的变化。
[51]在工作位置，每个磁调制元件Mj、mj靠近一磁元件Gi和一热元件Ti，以便于由所述磁元件Gi发射的磁场通过，沿所述热元件Ti的方向穿过所述磁调制元件Mj、mj，增强由所述热元件Ti接纳的磁场。
[52]在非工作位置，所述磁调制元件Mj、mj远离所述磁元件Gi和/或所述热元件Ti，以便不再对所述磁元件Gi发射的磁场有显著的影响，削弱所述热元件Ti接纳的磁场或使之变化。
[53]显然，所述磁调制元件Mj、mj相对于一对磁元件Gi和热元件Ti的工作位置对应于同一磁调制元件Mj、mj相对于一对磁元件Gi+1和热元件Ti+1的非工作位置，所述磁元件Gi+1和热元件Ti+1例如邻近所述磁元件Gi和热元件Ti。
[54]所述磁调制元件可以是磁汇聚元件Mj，其所用以制成的材料的导磁率大于所述磁元件Gi和所述热元件Ti之间存在的导磁率，例如大于空气的导磁率。在工作位置，所述磁汇聚元件Mj有助于所述磁场通过，先穿过所述磁汇聚元件Mj，然后穿过面对着布置的所述热元件Ti。因此，当所述磁汇聚元件Mj在工作位置靠近一对磁元件Gi和热元件Ti时，所述热元件Ti经受一磁场，该磁场强于所述磁汇聚元件Mj在非工作位置远离所述一对磁元件Gi和热元件Ti时所经受的磁场。
[55]所述磁调制元件也可以是磁发散元件mj，其所用以制成的材料的导磁率大于所述热元件Ti的导磁率，所述磁发散元件mj每个都具有一适于环绕所述热元件Ti的形状。在工作位置，这些磁发散元件mj有助于所述磁场通过而穿过它们，所述磁场环绕面对着布置的所述热元件Ti。因此，当所述磁发散元件mj在工作位置靠近一对磁元件Gi和热元件Ti时，所述热元件Ti经受一磁场，该磁场为零或至少弱于所述磁发散元件mj在非工作位置远离所述一对磁元件Gi和热元件Ti时所经受的磁场。
[56]如同下面详述的那样，显然，对于每对磁元件Gi和热元件Ti来说，可交替地使用一磁发散元件mj和一磁汇聚元件Mj，发挥两种磁调制元件Mj、mj的效率。
[57]如图1至6所示，且根据第一实施方式，所述发生器10-11具有一组十二个热元件Ti，这些热元件Ti在一环形界面板20上布置成具有圆心A的圆，以形成一热环。每个热元件Ti具有一磁热材料块30，且由两导道(未示出)穿过，所述两导道配设热入口孔和冷入口孔以及热出口孔和冷出口孔。这些导道用于分别接纳待加热载热流体和待冷却载热流体。
[58]所述界面板20用具有机械刚性的绝热材料制成，例如用一复合材料、一合成材料或任何另一等效材料。密封性由一密封板22加以确保，所述密封板22用一具有机械刚性的绝热材料制成，例如用一复合材料、一合成材料或任何另一等效材料。所述密封板22具有至少四个孔：一冷回路入口孔、一冷回路出口孔、一热回路入口孔和一热回路出口孔。这些孔21用于由传统的连接与分配部件(未示出)连接于一外部热回路和一外部冷回路(未示出)。所述热元件Ti是固定的，外部冷回路和热回路与所述入口和出口孔21的连接通过或不通过简单的快速液力连接件进行。
[59]所述外部热回路和冷回路例如由所述载热流体在其中循环的刚性、半刚性或挠性导道形成，且每个都连接于一个或多个热交换器(未示出)或任何另一可回收卡路里和负大卡的等同件。如下所述，该热交换器10-11因此可同时回收由所述热环的热元件Ti放出的卡路里和负大卡。
[60]载热流体的循环例如由强流通部件或自由流通部件(未示出)例如一泵或任何另一等同件加以确保。所使用的载热流体尤其根据所需的温度范围加以选择。例如，正温度使用清水，负温度使用防冻补充水。对于很低的温度来说，一气体例如氦可用作载热流体。
[61]每个热回路和冷回路的入口和出口孔21由热和冷导道(未示出)彼此连接，所述导道位于所述界面板20内部，且相对疏通地分别配设热元件Ti的入口和出口孔。因此，所述热导道使所述热回路的入口和出口孔连接于所述热入口和出口孔。同样，所述冷导道使所述冷回路的入口和出口孔连接于所述冷入口和出口孔。这些导道可用于使所述热元件Ti并联或串联。所述导道例如可通过机加工或模制制成。
[62]所述发生器10-11具有十二个磁元件Gi，每个磁元件Gi都呈U形或C形，限定一正磁端子40和一负磁端子41。这些磁元件Gi与圆心A呈同心圆地相距一定距离布置成跨坐着所述热环的热元件Ti。显然，所述磁元件Gi可具有任何另一适当的形状。
[63]如图1至4C所示，所述磁元件Gi的呈U形或C形的开口基本上与通过圆心A的且由所述磁元件Gi限定的圆的轴线相平行地轴向定向，以便相对于所述热环限定一外磁环例如负磁环和一内磁环例如正磁环——反之亦然，或者无特殊顺序的成对的正负端子的组合。因此，每个热元件Ti布置在一正磁端子40和一负磁端子41之间。
[64]所述磁调制部件具有六个磁汇聚元件Mj和六个磁发散元件mj，其布置成具有圆心A的圆、交替布置且由一支承件52a支承。所述磁汇聚元件Mj具有两汇聚片50，所述汇聚片50彼此相对地布置，且由一间隙分开，所述间隙足以接纳一热元件Ti，而在这些热元件Ti和环绕它们的磁端子40、41之间无接触。所述磁发散元件mj每个都限定一U形或C形形状51，在所述热元件Ti和环绕它们的磁端子40、41之间跨坐着某些热元件Ti。
[65]在该实施例中，所述磁汇聚元件Mj和磁发散元件mj交替地布置在所述支承件52a上。因此，在一定的位置上，所述磁汇聚元件Mj处于两个中的一个热元件Ti、Ti+2的直接环境中，而所述磁发散元件mj处于两个中的一个热元件Ti+1、Ti+3的直接环境中。所述支承件具有一基本上呈圆形的、与所述磁环和所述热环同轴的平台52a。所述汇聚片50和所述呈U形或C形的发散形状51配设在所述平台52上，为此，所述平台52具有接纳它们的座腔53a(见图4B、4C)和一凹槽54a(见图4A、4B)，所述凹槽54a限定所述热元件Ti在其中无接触地自由移动的间隙。该平台52a用一磁绝缘材料例如合成材料、黄铜、青铜、铝、陶瓷等制成。所述平台52a连接于移动部件(未示出)，以便围绕其通过圆心A的轴线转动。
[66]所述移动部件例如连接于操纵部件例如一电动机、一动力缸、一弹簧机构、一气动发生器、一电磁铁、一液力发生器或任何另一适当的致动器。所述操纵部件驱动所述平台52a移动，例如连续转动、逐步转动、交替枢转或这些移动的任意组合。
[67]所述发生器10的工作可根据所使用的移动部件，分成两个连续、逐步或交替实施的阶段。作为实施例，所述两个阶段下面按顺序说明。显然，从一阶段进入另一阶段可以是逐渐的。可随意地考虑所述磁元件Gi永久地发射其磁场。
[68]在第一阶段并且同时地：
[69]1)布置在每个热元件Ti、Ti+2和相应的磁元件Gi之间的磁汇聚元件Mj，聚集由这些磁元件Gi产生的磁场磁力线，以便于所述磁场磁力线穿过所述磁汇聚元件Mj和所述热元件Ti、Ti+2。因此，所述磁汇聚元件Mj相对于所述热元件Ti、Ti+2处于工作位置，所述热元件Ti、Ti+2接纳的磁场量大于无所述磁汇聚元件Mj时它们所接纳的磁场量。此外，这些相同的磁汇聚元件Mj相对于相邻的热元件Ti+1和Ti+3处于非工作位置，对于所述热元件Ti+1和Ti+3来说，相对于它们所经受的磁场，它们没有影响。经受磁场增强的热元件Ti、Ti+2变热。它们将其卡路里朝所述卡路里交换器传输到所述热回路的热载热流体。
[70]2)布置在每个热元件Ti+1、Ti+3和相应的磁元件Gi之间的磁发散元件mj，沿其U形或C形形状发散和变化由这些磁元件Gi产生的磁场磁力线，所述磁元件Gi环绕所述热元件Ti+1、Ti+3。因此，所述磁发散元件mj相对于所述热元件Ti+1和Ti+3处于工作位置，所述热元件Ti+1和Ti+3接纳几乎不存在的磁场量(quantitéde champmagnétique)，并且在任何情况下，所述磁场明显地弱于不存在所述磁发散元件mj时所述热元件Ti+1和Ti+3所接纳的磁场。此外，这些相同的磁发散元件mj相对于相邻的热元件Ti、Ti+2处于非工作位置，对于所述热元件Ti、Ti+2来说，相对于它们所经受的磁场，它们没有影响。经受磁场减弱的热元件Ti、Ti+2冷却，且朝所述热量交换器将其负大卡传输到所述冷回路的冷载热流体。
[71]因此，同时获得：
[72]-朝所述热元件Ti、Ti+2的磁汇聚，所述热元件Ti、Ti+2通过所述磁汇聚元件Mj变热，以及
[73]-相对于所述热元件Ti+1、Ti+3的磁发散，所述热元件Ti+1、Ti+3冷却。
[74]为了从第一阶段进入第二阶段，所述移动部件驱动所述平台52a移动一与分开相邻的两热元件Ti、Ti+1的中心距相应的导程，以便：
[75]-使所述磁汇聚元件Mj处于所述热元件Ti+1、Ti+3和相应的磁元件Gi之间，以及
[76]-使所述磁发散元件mj处于所述热元件Ti、Ti+2和相应的磁元件Gi之间。
[77]经受磁场增强的热元件Ti+1、Ti+3变热和传输其卡路里，并且，经受磁场减弱的热元件Ti、Ti+2冷却和传输其负大卡。
[78]然后，通过平台52a的转动，从第二阶段进入一新的阶段，就这样继续下去，因此，每个热元件Ti、Ti+1、Ti+2、Ti+3交替地经受磁场增强和磁场削弱，引起有利于产生负大卡和/或卡路里的磁场变化。
[79]如图5及图6所示，所述发生器11与前述发生器的区别在于，所述磁调制部件具有六个磁汇聚元件Mj，但不具有磁发散元件。所述磁汇聚元件Mj与前述实施例中基本上相同地布置，所述平台52b在所述磁汇聚元件Mj之间是实心的。
[80]该发生器11的工作情况基本上类似于前述发生器10的工作情况。两个中的一个热元件Ti、Ti+2通过一磁汇聚元件Mj经受磁场增强。其它热元件(未示出)经受磁场削弱，所述磁场是漫射的，且受所述平台52b的U形形状约束，所述平台52b的用磁绝缘材料或中性材料制成的支臂55(见图6A、6B、6C)处于所述磁元件Gi和所述热元件Ti之间。
[81]如图7和8所示，发生器12基本上与前述发生器相同。它们的区别尤其在于，它们具有八个磁元件Gi和八个热元件Ti。此外，所述磁元件Gi的呈U形或C形的开口基本上与通过圆心A的轴线相垂直地径向定向，且限定两个直径基本上相等的具有圆心A的磁环。同样，板52c-d的凹槽54c-d径向配设。这些发生器12的工作情况基本上类似于前述发生器的工作情况。
[82]在图7A-7D所示的实施例中，所述磁调制部件具有四个磁汇聚元件Mj和四个磁发散元件mj，它们交替布置，且由所述平台52c支承。
[83]在图8A和8B所示的实施例中，所述磁调制部件具有四个磁汇聚元件Mj，但不具有磁发散元件。所述磁汇聚元件Mj具有U形或C形形状，其支臂限定汇聚片51，所述汇聚片51基本上与前述实施例中相同地布置，所述平台52d在这些用于插入到磁场的磁汇聚元件Mj之间是实心的。
[84]图9A-9D示出本发明的发生器14的另一实施方式。该发生器14具有十个热元件Ti，这十个热元件Ti布置成两列，由横梁70支承，所述横梁70连接而形成一框架72。该框架72具有冷回路和热回路的入口和出口孔71，所述入口和出口孔71如前所述由未示出的导道连接。
[85]该发生器14具有三个磁调制元件Mj，它们由一支承件支承，所述支承件具有一基本上笔直的配设在所述热元件Ti列之间的杆52e。该杆52e用具有机械刚性的绝热材料制成，例如用一复合材料、一合成材料或任何另一等效材料。所述磁调制元件Mj在两侧布置在所述杆52e上，以便跨坐着两对中的一对热元件Ti、Ti+2或Ti+1、Ti+3。
[86]在该实施例中，所述磁调制元件是磁汇聚元件Mj。显然，可配设一基本上类似的且也具有磁发散元件的发生器。
[87]所述杆52e连接于移动部件，以便平移活动，从而使所述磁汇聚元件Mj相对于所述热元件Ti移动。这种平移可以是连续的、逐步的、交替的。该发生器14具有十个呈U形、C形或类似形状的排成列的磁元件Gi，每列限定正磁端子40和负磁端子41(见图9C和9D)，跨坐在所述热元件Ti上面，或不跨坐着所述磁汇聚元件Mj。
[88]该发生器14的工作情况基本上类似于图6和8所示的发生器11的工作情况。其区别在于，在两磁汇聚元件Mj之间，磁场不由所述杆52e例如所述平台52b、52d停止或限制，而仅仅由空气和/或所述磁元件Gi和所述热元件Ti之间的环境介质停止或限制。因此，磁场变化由空气和/或所述环境介质与所述磁汇聚元件Mj的导磁材料之间的磁传导区别获得。
[89]在所述的实施例中，所述磁元件Gi和所述热元件Ti是固定的。显然，如果是一设备的一般工作所需要的，则一些和/或另一些可配设成活动的。
[90]根据未示出的另一实施例，所述磁元件可由一单个构件形成。在圆形发生器的情况下，所述单个构件可以是实心的内外环和/或一内毂。
[91]根据图10所示的另一实施方式，所述磁调制元件相切于所述磁元件和所述热元件地布置，而不布置在其间。在该实施例中，所述发生器13具有磁发散元件mj，所述磁发散元件mj由一具有轴线A的转动活动的平台52f支承，且与所述平台52f的实心区域互相交替。每个磁发散元件mj具有至少一止推块500，所述止推块500具有与所述热元件Ti和所述磁端子40、41的形状互补的形状，以便在工作位置可处于所述磁端子40、41之间，而不处于所述磁端子40、41和所述热元件Ti之间。在工作位置，所述热元件Ti相切于所述热元件Ti和所述磁端子40、41布置。所述热元件由一磁极间隙E与所述磁端子40、41分开，所述磁极间隙E为0mm至50mm，优选地小于1mm。该磁极间隙E在工作位置和在非工作位置保持畅通，且允许所述磁场进入所述磁端子40、41和所述热元件Ti之间。
[92]该发生器13的工作情况基本上类似于前述发生器11的工作情况，其区别在于，这里涉及磁发散元件mj，而不涉及磁汇聚。在非工作位置，所述磁发散元件mj远离所述热元件Ti和所述磁端子40、41。因此，所述磁场自由穿过所述热元件Ti，所述热元件Ti发热。在工作位置，所述磁发散元件mj相切于所述热元件Ti和所述磁端子40、41。由于所述磁发散元件mj比空气或所述磁极间隙E的环境介质更为导磁，因此，所述磁场偏离和避开所述热元件Ti，所述热元件Ti冷却。
[93]该热发生器10-14可连接于其它类似的或不类似的发生器，可与之串联和/或并联和/或串联/并联组合，以增强一设备的热能力，而既不使工作复杂化，也不使结构复杂化，所述磁调制元件的移动容易实施。每个发生器10-14所具有的热元件、磁元件和/或磁调制元件的数量可不同于所述的发生器，该数量不受限制。
[94]因此，该发生器10-14可简单地产生负大卡和/或卡路里，因为唯有所述磁调制元件必须移动。这些负大卡和卡路里可用于房间、设备、场所的取暖、冷却、空气调节，可用于工业应用和家用。该发生器10-14的特殊结构在所述热回路中不存在任何密封性问题，且大大限制惯性质量移动，以使磁场发生获得磁热效应所需要的磁场变化。
[95]在所述的实施例中，所述环境介质是空气。显然，所述发生器10-14可用于任何另一类型的适当的环境介质中。也可使用具有一种专用内部环境介质例如一种气体的发生器10-14，该发生器10-14布置在一种不同的外部环境介质例如另一种气体或任何另一种流体的环境介质中。在这种情况下，所述两种环境介质可例如由一壳体彼此隔离。
[96]该说明表明，由于本发明提出的发生器10-14实施和使用起来比传统的发生器有效、设计简单、工作简单、随动装置简单、因而不太昂贵，因此，本发明的发生器10-14可达到既定的目的。此外，本发明的发生器大大限制惯性质量移动，以使磁场进行获得磁热效应所需的变化。
[97]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，包括对于现有技术人员来说显而易见的任何改进和其他实施例。

Claims (28)

1.磁热材料式热发生器(10-14)，其具有至少一热元件(Ti)，至少一磁元件(Gi)用于产生一磁场，所述热元件(Ti)面对所述磁元件(Gi)布置，以便可经受至少一部分所述磁场，所述热发生器(10-14)也具有：磁调制部件(Mj，mj)，其设置成改变由所述热元件(Ti)接纳的磁场；以及回收部件，其回收至少一部分由经受该可变磁场的所述热元件(Ti)产生的热量，
其特征在于，所述磁调制部件具有至少一导磁的磁调制元件(Mj，mj)，所述磁调制元件(Mj，mj)连接于移动部件，所述移动部件布置成使所述磁调制元件(Mj，mj)相对于所述磁元件(Gi)和所述热元件(Ti)在一工作位置和一非工作位置之间交替地移动，在所述工作位置，所述磁调制元件(Mj，mj)靠近所述磁元件(Gi)和所述热元件(Ti)，且布置成引导用于要由所述热元件(Ti)接纳的所述磁场的至少所述部分，在所述非工作位置，所述磁调制元件(Mj，mj)远离所述磁元件(Gi)和/或所述热元件(Ti)，且布置成对该部分磁场无作用。
2.根据权利要求1所述的热发生器(10，11，12，14)，其特征在于，所述磁调制元件是一磁汇聚元件(Mj)，所述磁汇聚元件(Mj)用一种其所具有的导磁率大于分开所述磁元件(Gi)和所述热元件(Ti)的环境介质中存在的导磁率的材料制成；并且所述磁汇聚元件(Mj)布置成在工作位置便于所述磁场沿所述热元件(Ti)的方向通过，其作用是增强穿过它的磁场。
3.根据权利要求1所述的热发生器(10，12，13)，其特征在于，所述磁调制元件是一磁发散元件(mj)，所述磁发散元件(mj)用一种其所具有的导磁率大于所述热元件(Ti)的导磁率的材料制成；所述磁发散元件(mj)具有至少一适于环绕所述热元件(Ti)的形状，且布置成在工作位置使至少一部分所述磁场偏离所述热元件(Ti)，其作用是削弱穿过它的磁场。
4.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述磁调制元件(Mj，mj)优选地至少由下述组类中的材料之一制成：软铁，铁氧体，铁合金，铬合金，钒合金，混成物，超微元件，坡莫合金。
5.根据权利要求2和3所述的热发生器(10，12)，其特征在于，其具有至少一磁汇聚元件(Mj)和至少一磁发散元件(mj)，它们布置成可交替地便于磁场沿所述热元件(Ti)的方向通过和使所述磁场偏离所述热元件(Ti)。
6.根据权利要求1所述的热发生器(10，11，12，14)，其特征在于，至少在工作位置，所述磁调制元件(Mj，mj)间置在所述磁元件(Gi)和所述热元件(Ti)之间。
7.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述磁元件(Gi)具有至少一正磁端子(40)和至少一负磁端子(41)；所述热元件(Ti)布置在所述磁端子(40，41)之间；并且至少在工作位置，所述磁调制元件(Mj，mj)间置在至少所述磁端子(40，41)之间。
8.根据权利要求2、6和7所述的热发生器(10，11，12，14)，其特征在于，所述磁汇聚元件(Mj)具有两汇聚片(50)，在工作位置，所述汇聚片(50)在所述热元件(Ti)两侧布置在所述热元件(Ti)和所述磁端子(40，41)之间。
9.根据权利要求3、6和7所述的热发生器(10，12，14)，其特征在于，所述磁发散元件(mj)无形状限制地具有一呈U形或C形的形状(51)，，用于至少在工作位置，在所述热元件(Ti)和所述磁端子(40，41)之间跨坐着所述热元件(Ti)。
10.根据权利要求3和7所述的热发生器(13)，其特征在于，所述磁发散元件(mj)具有至少一止推块(500)，所述止推块(500)用于在工作位置与所述热元件(Ti)和所述磁端子(40，41)相切地布置，分开所述热元件(Ti)与所述磁端子(40，41)的磁极间隙(E)保持畅通。
11.根据权利要求10所述的热发生器(13)，其特征在于，所述磁极间隙(E)为0mm至50mm，优选地小于1mm。
12.根据权利要求8或9所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述磁元件(Gi)无形状限制地具有一呈U形或C形的形状，用于跨坐着所述磁调制元件(Mj，mj)。
13.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述移动部件布置成按照下述组类中的移动的至少之一驱动所述磁调制元件(Mj，mj)：连续转动，逐步转动，交替枢转，连续平移，逐步平移，交替平移，这些移动的组合。
14.根据权利要求11所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述移动部件连接于选自下述组类中的操纵部件：一电动机，一动力缸，一弹簧机构，一气动发生器，一电磁铁，一液力发生器，一肌力式机构。
15.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述磁调制元件(Mj，mj)由一支承件(52a-f)支承，所述支承件(52a-f)连接于所述移动部件，且用选自下述组类中的磁绝缘材料制成：合成材料，黄铜，青铜，铝，陶瓷。
16.根据权利要求14所述的热发生器(10-14)，其特征在于，其具有至少一组磁元件(Gi)，一组热元件(Ti)——每个热元件(Ti)用于经受所述磁元件(Gi)至少之一的磁场，一组磁调制元件(Mj，mj)——其由一支承件(52a-f)支承，所述支承件(52a-f)连接于所述移动部件，且布置成使所述磁调制元件(Mj，mj)同时移动，为此每个都相对于给定的一热元件(Ti)和给定的一磁元件(Gi)交替地处在工作位置上和非工作位置上。
17.根据权利要求7和15所述的热发生器(10-13)，其特征在于，所述支承件具有至少一基本上呈圆形的、围绕其轴转动的活动平台(52a-d，52f)；所述热元件(Ti)布置成环形；并且所述磁元件(Gi)形成至少一对限定所述正磁端子(40)和负磁端子(41)的环形件。
18.根据权利要求17所述的热发生器(10-12)，其特征在于，所述平台(52a-d)配有一槽部(54a-d)，所述槽部(54a-d)形成使所述磁汇聚元件(Mj)的汇聚片(51)彼此分开的间隙和/或所述磁发散元件(mj)的呈所述U形或C形形状(51)的开口。
19.根据权利要求18所述的热发生器(10，11)，其特征在于，所述槽部(54a，54b)基本上与所述平台(52a，52b)的轴相平行地轴向布置。
20.根据权利要求16所述的热发生器(12)，其特征在于，所述槽部(54c，54d)基本上与所述平台(52c，52d)的轴相垂直地径向布置。
21.根据权利要求7和15所述的热发生器(14)，其特征在于，所述支承件具有至少一基本上笔直的、平移活动的杆(52e)；所述热元件(Ti)布置成至少一排，其由一横梁(70)支承；所述磁元件(Gi)形成至少一双限定成所述正磁端子(40)和负磁端子(41)的行阵。
22.根据权利要求21所述的热发生器(14)，其特征在于，所述热元件(Ti)布置成基本上平行的两排，其由两横梁(70)支承，所述横梁(70)相互连接且形成一框架(72)。
23.根据权利要求16所述的热发生器，其特征在于，所述磁元件由一单个构件形成。
24.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述磁元件在下述组类中选取：一磁组件、一永久磁铁、一电磁铁、一超导磁铁、一超导电磁铁、一超导体。
25.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述磁元件(Gi)和所述热元件(Ti)是固定的，而唯有所述磁调制元件(Mj，mj)是活动的。
26.根据权利要求1所述的热发生器(10-14)，其特征在于，所述回收部件具有在下述组类中的构件至少之一：一含有一种载热流体的输送回路，该载热流体的循环部件，一热交换器。
27.热量发生方法，在热量发生过程中，用至少一磁元件(Gi)产生一磁场，使至少一用磁热材料制成的热元件(Ti)经受至少一部分所述磁场，用所述磁调制部件(Mj，mj)调制由所述热元件(Ti)接纳的所述磁场，并且，回收至少一部分由经受该可变磁场的所述热元件(Ti)产生的热量，
其特征在于，为了改变由所述热元件(Ti)接纳的所述磁场，使用至少一导磁的磁调制元件(Mj，mj)，使之在至少一工作位置和一非工作位置之间移动，在所述工作位置，所述磁调制元件(Mj，mj)靠近所述磁元件(Gi)和所述热元件(Ti)，且布置成引导至少用于由所述热元件(Ti)接纳的所述磁场的所述部分，在所述非工作位置，所述磁调制元件(Mj，mj)远离所述磁元件(Gi)和/或所述热元件(Ti)，且布置成不引导该部分磁场。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，使用至少一磁元件(Gi)限定至少一正端子(40)和一负端子(41)，在所述正端子(40)和所述负端子(40)之间配设所述热元件(Ti)；在工作位置，使所述磁调制元件(Mj，mj)间置在所述磁元件(Gi)的至少所述磁端子(40，41)之间。
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