EP3347656A1 - Procede de fabrication d'un element magnetocalorique monobloc, element magnetocalorique obtenu et appareil thermique comportant au moins un tel element magnetocalorique - Google Patents

Procede de fabrication d'un element magnetocalorique monobloc, element magnetocalorique obtenu et appareil thermique comportant au moins un tel element magnetocalorique

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EP3347656A1
EP3347656A1 EP16774866.4A EP16774866A EP3347656A1 EP 3347656 A1 EP3347656 A1 EP 3347656A1 EP 16774866 A EP16774866 A EP 16774866A EP 3347656 A1 EP3347656 A1 EP 3347656A1
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EP
European Patent Office
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magnetocaloric
support piece
magnetocaloric element
support
piece
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16774866.4A
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German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Marc Gatti
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Original Assignee
Cooltech Applications SAS
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Publication date
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Publication of EP3347656A1 publication Critical patent/EP3347656A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/002—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/012—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials adapted for magnetic entropy change by magnetocaloric effect, e.g. used as magnetic refrigerating material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a monobloc magnetocaloric element. It also relates to a magnetocaloric element thus obtained. The invention further relates to the use of at least one magnetocaloric element in a thermal apparatus and said thermal apparatus comprising at least one magnetocaloric element.
  • Magnetic cold technology is based on the magnetocaloric effect (EMC) of some materials, which is a change in temperature when subjected to a magnetic field. It suffices to subject these materials to a succession of magnetization and demagnetization cycles and to perform a heat exchange with a coolant to achieve the widest possible temperature variation.
  • EMC magnetocaloric effect
  • the efficiency of such a magnetic refrigeration cycle is about 30% greater than that of a conventional refrigeration cycle, which makes this technology particularly attractive for air conditioning or domestic refrigeration applications.
  • this technology is applicable in many thermal domains such as heating, tempering, freezing, cryogenics, etc.
  • the magnetocaloric effect is maximum when the temperature of the material is close to its Curie temperature, the Curie temperature (Te) being the temperature at which the material loses its spontaneous magnetization. Above this temperature, the material is in a disordered state called paramagnetic.
  • Certain magnetic materials such as gadolinium, lanthanum or some manganese-iron alloys (MnFe) have magnetocaloric properties particularly well suited to the aforementioned applications.
  • the alloys and in particular those based on silicon (Si), it is known, according to the desired Curie temperatures, to use alloys based on lanthanum-iron-silicon-cobalt LaFeSiCo or based on lanthanum-iron.
  • silicon-cobalt with hydrogen LafeSi (H) in which the insertion of light atoms, such as hydrogen or cobalt in LaFeSi compounds, is an effective way to increase and / or adjust the temperature of Curie while maintaining the EMC effect of the material at a high level.
  • magnetocaloric materials In general, to exploit the thermal properties of magnetocaloric materials, magnetic cold technology relies on the interaction of these materials with a coolant, often consisting of a preferably aqueous liquid.
  • a magnetic system is used capable of varying the intensity of the magnetic field that is applied to the magnetocaloric material. Under the effect of changes in magnetic field strength, the magnetocaloric material heats up almost instantaneously when it is placed in the magnetic field or when it undergoes increasing field strength and cools according to the same thermal dynamics when it is removed from the magnetic field or when it undergoes a decreasing magnetic field strength.
  • the magnetocaloric material is traversed by a fluid called coolant that will be moved in one direction when the material is magnetized and in the opposite direction when the material is demagnetized, to recover the heat of the material (for heating applications) or to provide heat to it (for refrigeration applications) from the heat transfer fluid of a heat exchange by establishing a temperature gradient in said magnetocaloric material.
  • a fluid called coolant that will be moved in one direction when the material is magnetized and in the opposite direction when the material is demagnetized, to recover the heat of the material (for heating applications) or to provide heat to it (for refrigeration applications) from the heat transfer fluid of a heat exchange by establishing a temperature gradient in said magnetocaloric material.
  • a magnetic cycle comprises:
  • This magnetic cycle is repeated up to frequencies of several hertz.
  • the thermal power (for example: cooling) delivered by the magnetocaloric heat device also increases.
  • this thermal power In order for this thermal power to increase in proportion to the increase in the frequency, it is necessary to create thermal exchange characteristics between the magnetocaloric material and the heat transfer fluid which make it possible to increase this thermal flux.
  • the geometry of a part made in one or more magnetocaloric materials is therefore essential to ensure optimal heat exchange between said part and the coolant circulating in contact therewith.
  • this geometry is dictated and limited by the magnetocaloric material. Indeed, the raw magnetocaloric material or the alloy of magnetocaloric materials, according to its composition, has characteristics of ductility, mechanical strength, etc.
  • the present invention aims to meet the aforementioned constraints and to provide a manufacturing method of a magnetocaloric thermal element to give it easily and inexpensively a form adapted to the needs, without this form being dictated nor limited by the physical and mechanical constraints of the magnetocaloric effect material which it comprises.
  • the invention relates to a method of manufacture of the kind indicated in the preamble, characterized in that it comprises at least the steps of:
  • the covering step ii) comprises intimately bonding said at least one magnetocaloric effect material to said support member to form a one-piece magnetocaloric member in which said at least one support member and said at least one magnetocaloric material are indissociable, and in that said at least one mechanically resistant material has a thermal conductivity lower than that of said at least one magnetocaloric effect material.
  • the covering step consists in mechanically connecting, or even intimately bonding the magnetocaloric material to the support piece, so as to produce a magnetocaloric element in the form of a single piece.
  • this monobloc magnetocaloric element thus comprises a mechanical core ensuring its mechanical strength and a thermal surface assuring its ability to achieve the EMC.
  • magnetocaloric material refers to magnetocaloric effect materials in general, these materials may be identical or different, and have identical or different Curie temperatures. It is in particular possible to create adjacent regions of magnetocaloric materials having different Curie temperatures to create a temperature gradient increasing or decreasing in the direction of circulation of the heat transfer fluid on the magnetocaloric element.
  • the method may consist in manufacturing the support piece in one of the following configurations: wired, two-dimensional, three-dimensional, and in one of the following forms: a solid plate, a lattice, a grid, a perforated plate, a weave, a fabric , an entanglement of threads, a web of material, a network, a cylinder.
  • the support piece may comprise a plane face or two parallel and opposite planar faces.
  • the covering step may consist in covering part or all of one of the flat faces or the two flat faces of said support piece by a layer of said at least magnetocaloric material.
  • the method may further comprise a step of manufacturing several support pieces covered with magnetocaloric material by providing at least one passage for a heat transfer fluid between them, and thus forming a thermal element ready to be mounted in a thermal device.
  • the method may further comprise a step of folding said support piece covered with magnetocaloric material so as to form in each bend at least one passage for a coolant.
  • the process according to the invention may consist in carrying out step ii) by one of the processes chosen from electrolysis, catalysis, firing, electrostatism, screen printing, two-dimensional or three-dimensional printing. This allows for an intimate connection between the support piece and the magnetocaloric material which is applied to said support piece to form a monobloc magnetocaloric element.
  • step ii) by spraying a powder of magnetocaloric material on said support piece or by immersing said support piece in a powder bath of magnetocaloric material.
  • the method may comprise a step carried out before the spraying or immersion and consisting of depositing at least partially on the support part a layer of a binder selected from an adhesive, a resin, an adhesive.
  • Step ii) may consist in depositing a mixture of binder and powder of magnetocaloric effect material.
  • the support part can be made from one of the following processes: sintering, rolling, stamping, extrusion, molding, injection, blowing, thermoforming, calendering, profiling, machining, cutting, punching, bi or three-dimensional printing.
  • the support piece may be made of a material selected from: a synthetic material, a composite material, a ceramic, fiberglass, a natural material, an artificial material, a combination of said materials.
  • the invention also relates to a monobloc magnetocaloric element for a thermal apparatus, characterized in that it is produced according to the manufacturing method as defined above and in that it comprises at least one support piece having mechanical strength properties partially or completely covered by at least one magnetocaloric effect material.
  • the invention relates to the use of at least one monobloc magnetocaloric element as defined above in a thermal apparatus.
  • the present invention finally proposes a thermal apparatus comprising at least one monobloc magnetocaloric element as defined above, intended to be traversed by a heat transfer fluid circulating, said apparatus comprising a magnetic arrangement arranged to subject said magnetocaloric element to a variation of magnetic field and alternatively create in said magnetocaloric element a heating cycle and a cooling cycle.
  • FIG. 1 represents a plate-shaped support piece on which a powdered magnetocaloric material is sprayed
  • FIG. 2 is a view of a magnetocaloric element consisting of several plates made according to the method illustrated in FIG. 1,
  • FIG. 3 represents a magnetocaloric element made by folding a plate already covered with a magnetocaloric material
  • FIG. 4 represents a magnetocaloric element made according to another variant
  • FIG. 5 represents two magnetocaloric elements of FIG. 4 recessed head to tail
  • FIG. 6 shows a magnetocaloric element in the form of a lattice or an entanglement of support pieces in the form of wires covered with a magnetocaloric material. Illustrations of the invention and different ways of making it:
  • the invention relates to a manufacturing method for producing a magnetocaloric element El, E2, E3, E4.
  • This process essentially consists in manufacturing a support piece and covering it partially or entirely with a magnetocaloric material, thus making it possible to separate the magnetocaloric thermal function from the structural mechanical function of a magnetocaloric element.
  • the function of the support piece is thus to ensure the mechanical strength in time of the magnetocaloric element El, E2, E3, E4, and in other words, to form its mechanical core.
  • the material in which this support piece is made is capable of ensuring mechanical retention over time and does not need to have a magnetocaloric function or effect.
  • This material preferably has a thermal conductivity lower than that of the magnetocaloric material, such as for example less than 10 watts per meter-Kelvin, so as not to induce a parasitic thermal flux detrimental to the establishment of the temperature gradient.
  • It may in particular be a thermal insulator, such as for example a synthetic material, a composite material reinforced or not by fillers, fiberglass, a ceramic, a natural material, an artificial material, a mixture of said materials. It may for example be a woven or nonwoven product. It can also have a magnetocaloric effect if it is made of a composite material comprising particles of magnetocaloric material.
  • the choice of the material constituting the support piece is essentially determined by its mechanical strength, the possibilities in terms of shape are much greater than in the present case where it is the magnetocaloric material itself which is worked. , machined, shaped, etc. to form the magnetocaloric element.
  • this magnetocaloric material currently provides both the mechanical function of resistance to mechanical stresses and the magnetocaloric thermal function, that is to say the ability to produce a magnetocaloric effect under a magnetocaloric effect. magnetic solicitation.
  • FIG. 1 represents for this purpose a plate-shaped support piece S 1 made for example of synthetic material, such as a thermoplastic, which has no magnetocaloric effect.
  • This support piece SI can be obtained for example by a process of extrusion, molding, injection, blowing, thermoforming, rolling, calendering, profiling, sintering, machining, bi-printing. or three-dimensional, or the like.
  • this support piece SI can be made of any other material compatible for its mechanical functions, with or without a magnetocaloric effect.
  • a mixture of a binder with powder of magnetocaloric material 1 is vaporized on the surface of said support piece S 1.
  • This mixture can be vaporized, depending on the desired result, or on a only one of its faces to form a single layer of magnetocaloric material, or on its two parallel faces and opposite to form two layers of magnetocaloric material disposed on either side of the support piece SI.
  • a magnetocaloric element E1 formed by the combination of the support piece S1 and the powder of magnetocaloric material 1 is very easily obtained.
  • the magnetocaloric element E1 simultaneously exhibits a stability and a mechanical rigidity and a magnetocaloric effect.
  • the support piece SI can be immersed in a bath of powder of magnetocaloric material, this powder being able to be made fluid by via a gas, such as air, for example.
  • the binder associated with the magnetocaloric material powder may be a glue, an adhesive, a resin, or the like.
  • the objective is to intimately bond the magnetocaloric material 1 with the material constituting the support piece S1 in order to form a single-piece magnetocaloric element El in which the support piece and the magnetocaloric material are indissociable.
  • a cooking step may be necessary to achieve this goal.
  • the intimate connection between the magnetocaloric material and the material constituting the support part can also be obtained by other processes such as electrolysis, catalysis, firing, electrostatism, silkscreen, bi or three-dimensional printing.
  • the magnetocaloric material is not necessary in a powder form, but may be in the form of beads, particles, flakes, pellets, wafers, sheets, etc. according to both the material constituting the support part and the manufacturing process.
  • a thermal element 10 may then comprise a plurality of such magnetocaloric elements E1 in the form of plates which are, for example, arranged parallel to each other and spaced apart by means of spacers 2, so as to produce rectilinear channels allowing the passage of a heat transfer fluid.
  • a thermal element 10 is shown in FIG. 2.
  • This thermal element 10 can be obtained from a three-dimensional magnetocaloric element E1 or from several magnetocaloric elements E1 planes assembled by spacers.
  • the spacers 2 may be inserts or parts integrated in the magnetocaloric elements El. They may for example be printed on the surface of the magnetocaloric elements E1 by any known and compatible 3D printing process.
  • This support piece SI in plate form can also be folded in different places along folds parallel to each other, in order to delimit between the different folds passages for a heat transfer fluid.
  • the magnetocaloric element E2 monoblock thus obtained is represented in FIG.
  • the three-dimensional magnetocaloric element E3 can also be produced from a support part comprising a base 3 from which plates 4 parallel to each other extend and defining passages for a heat transfer fluid.
  • the covering is ideally made by immersing said support piece in a powder bath of magnetocaloric material.
  • a mono-bloc magnetocaloric element E3 such as that represented in FIG. 4.
  • two magnetocaloric elements E3 according to FIG. 4 are assembled by a head-to-tail installation, a new thermal element 20 is obtained. according to Figure 5.
  • the free space between the blades 4 can be reduced to 0.1 mm, while this is currently unachievable with known manufacturing techniques.
  • FIG. 6 represents a single-piece magnetocaloric element E4 made from several semi-rigid wires forming a support piece, covered with a magnetocaloric material and entangled in each other through which a heat transfer fluid can circulate.
  • the attached figures show the variety of forms made possible to achieve to manufacture a magnetocaloric element El, E2, E3, E4 according to the method of the invention.
  • the rectangular plate shape illustrated in the figures is only an example and is not limiting.
  • This shape may be formed of another geometric shape, or of any shape by virtue of the dissociation of the mechanical part of the magnetocaloric part in the magnetocaloric element.
  • the shape of the support piece can be obtained by stamping, punching, cutting by any means such as laser, water jet, etc., It can in particular be wireframe, two-dimensional or three-dimensional, such as a cylinder, for example. These examples are not meant to be limiting.
  • the invention also makes it possible to very simply manufacture magnetocaloric elements El, E2, E3, E4 whose temperature gradient is increased by the deposition on the support part of different magnetocaloric materials having different Curie temperatures in order to create adjacent regions in which the different Curie temperatures are arranged increasing or decreasing in the direction of circulation of the coolant on said magnetocaloric element.
  • This deposit may consist of deposits of these different magnetocaloric materials either in layers partially or totally superimposed and offset in the direction of circulation of the coolant, each layer being made of one of the magnetocaloric materials, or side by side in the same layer, or in a combination of these two deposition techniques.
  • the invention makes it possible to achieve the goals set, namely to separate the magnetocaloric thermal function from the mechanical strength and structure function of a magnetocaloric element El, E2, E3, E4 intended to generate a magnetocaloric effect when subjected to a magnetic induction of variable intensity.
  • a magnetocaloric element whose shape is independent of the mechanical characteristics of the magnetocaloric material that it comprises or of which it is constituted, thus offering new possibilities for improving the thermal efficiency. of a magnetocaloric thermal apparatus.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément magnétocalorique monobloc, dans lequel l'on fabrique au moins une pièce de support (SI) réalisée dans au moins un matériau résistant mécaniquement, et l'on recouvre au moins partiellement ladite pièce de support (SI) par au moins un matériau à effet magnétocalorique. L'étape de recouvrement consiste à relier mécaniquement, voire même lier intimement le matériau magnétocalorique à la pièce de support, de manière à fabriquer un élément magnétocalorique sous la forme d'une pièce monobloc. L'élément magnétocalorique obtenu comporte ainsi une âme mécanique lui assurant sa tenue mécanique et une surface thermique lui assurant sa capacité à réaliser un effet magnétocalorique.

Description

PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT MAGNETOCALORIQUE MONOBLOC, ELEMENT MAGNETOCALORIQUE OBTENU ET
APPAREIL THERMIQUE COMPORTANT AU MOINS UN TEL ELEMENT MAGNETOCALORIQUE
Domaine technique :
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un élément magnétocalorique monobloc. Elle concerne également un élément magnétocalorique ainsi obtenu. L'invention concerne encore l'utilisation d'au moins un élément magnétocalorique dans un appareil thermique et ledit appareil thermique comprenant au moins un tel élément magnétocalorique.
Technique antérieure :
La technologie du froid magnétique repose sur l'effet magnétocalorique (EMC) de certains matériaux, qui consiste en une variation de leur température lorsqu'ils sont soumis à un champ magnétique. Il suffit ainsi de soumettre ces matériaux à une succession de cycles d'aimantation et de désaimantation et de réaliser un échange thermique avec un fluide caloporteur pour parvenir à une variation de température la plus élargie possible. A titre d'exemple, l'efficacité d'un tel cycle de réfrigération magnétique surpasse d'environ 30 % celle d'un cycle de réfrigération classique, ce qui rend cette technologie particulièrement intéressante pour des applications de climatisation ou de réfrigération domestique. Cette technologie est toutefois applicable dans de très nombreux domaines thermiques tels que le chauffage, le tempérage, la congélation, la cryogénie, etc.
L'effet magnétocalorique (EMC) est maximum lorsque la température du matériau est proche de sa température de Curie, la température de Curie (Te) étant la température à laquelle le matériau perd son aimantation spontanée. Au-dessus de cette température, le matériau est dans un état désordonné dit paramagnétique.
Certains matériaux magnétiques tels le gadolinium, le lanthane ou certains alliages de type manganèse-fer (MnFe) présentent des propriétés magnétocaloriques particulièrement bien adaptées aux applications précitées. Parmi les alliages, et notamment ceux à base de silicium (Si), il est connu, selon les températures de Curie recherchées, d'utiliser des alliages à base de lanthane-fer- silicium-cobalt LaFeSiCo ou à base de lanthane-fer-silicium-cobalt avec de l'hydrogène LafeSi(H), dans lesquels l'insertion d'atomes légers, tels que l'hydrogène ou le cobalt dans les composés LaFeSi, est un moyen efficace d'augmenter et/ou adapter la température de Curie tout en maintenant l'effet EMC du matériau à un niveau élevé. Ces matériaux sont particulièrement intéressants en raison de leurs propriétés magnétocaloriques conjuguées à des coûts de fabrication réduits, permettant des applications de masse plus favorables en termes de coût de matière et d'impact écologique que celles obtenues avec des matériaux connus pour leur effet EMC naturel tels que le gadolinium.
De manière générale, pour exploiter les propriétés thermiques des matériaux magnétocaloriques, la technologie du froid magnétique repose sur l'interaction de ces matériaux avec un fluide caloporteur, constitué souvent d'un liquide de préférence aqueux. Ainsi, dans un appareil thermique exploitant l'effet magnétocalorique, l'on utilise un système magnétique apte à faire varier l'intensité du champ magnétique que l'on applique au matériau magnétocalorique. Sous l'effet des changements d'intensité de champ magnétique, le matériau magnétocalorique s'échauffe de manière quasi-instantanée quand il est placé dans le champ magnétique ou quand il subit une intensité de champ croissante et se refroidit suivant une même dynamique thermique quand il est retiré du champ magnétique ou quand il subit une intensité de champ magnétique décroissante. Pendant ces phases magnétiques, le matériau magnétocalorique est parcouru par un fluide appelé caloporteur qui va être déplacé dans un sens lorsque le matériau est magnétisé et dans le sens inverse lorsque le matériau est démagnétisé, pour récupérer dans le fluide caloporteur la chaleur du matériau (pour des applications de chauffage) ou lui apporter de la chaleur (pour des applications de réfrigération) provenant d'un échange thermique en établissant un gradient de température dans ledit matériau magnétocalorique.
Ainsi, un cycle magnétique comprend :
une phase de magnétisation (état magnétique = 1) ;
une phase de démagnétisation (état magnétique = 0)
qui se traduit par une énergie thermique disponible à chaque phase.
Ce cycle magnétique est répété jusqu'à des fréquences de plusieurs hertz. Quand la fréquence augmente, la puissance thermique (par exemple : le refroidissement) délivrée par l'appareil thermique magnétocalorique augmente également. Pour que cette puissance thermique augmente en proportion de l'augmentation de la fréquence, il est nécessaire de créer des caractéristiques d'échanges thermiques entre le matériau magnétocalorique et le fluide caloporteur qui permettent d'accroître ce flux thermique. La géométrie d'une pièce réalisée dans un ou plusieurs matériaux magnétocaloriques est donc essentielle pour assurer un échange thermique optimal entre ladite pièce et le fluide caloporteur qui circule en contact avec celle-ci. Or, cette géométrie est dictée et limitée par le matériau magnétocalorique. En effet, le matériau magnétocalorique brut ou l'alliage de matériaux magnétocaloriques, selon sa composition, possède des caractéristiques de ductilité, de tenue mécanique, etc. qui lui sont propres et qui limitent sa capacité à être mis sous une forme particulière pour le rendre apte à être exploité dans un appareil thermique magnétocalorique. Ces contraintes expliquent qu'actuellement, l'on trouve sur le marché principalement des plaques réalisées à partir d'un alliage de matériau magnétocalorique susceptible d'être laminé ou fritté. Ces plaques sont alors positionnées de telle sorte à être espacées parallèlement les unes aux autres par l'intermédiaire d' entretoises, par exemple, dans un appareil thermique pour former des canaux rectilignes permettant la circulation d'un fluide caloporteur. L'on trouve également des blocs de matériau magnétocalorique poreux réalisés à partir de poudre, de billes ou de sphères de matériau magnétocalorique, par un procédé d'agglomération ou de frittage.
Les publications EP 2 541 167 A2 et WO 2014/019941 Al divulguent des procédés de fabrication par extrusion de matière magnétocalorique, qui ne permettent pas de fabriquer une pièce magnétocalorique selon des formes géométriques variées ou complexes adaptées à l'application visée.
Les publications EP 2 762 801 Al, US 2005/0241134, WO 2008/099235 Al divulguent d'autres modes de fabrication qui prévoient d'enfermer le matériau magnétocalorique sous forme de poudre ou de billes dans une enveloppe métallique. Cette enveloppe présente nécessairement une très haute conductivité thermique pour permettre l'échange thermique entre le matériau magnétocalorique et le fluide caloporteur qui circule à l'extérieur de l'enveloppe. Toutefois, la présence de l'enveloppe métallique génère des courants de Foucault sous l'effet du champ magnétique, créant de la chaleur qui va parasiter les performances thermiques du générateur. Elle crée également un flux thermique qui va augmenter la conductivité thermique dans le sens longitudinal de la pièce magnétocalorique entre ses extrémités chaude et froide, ayant pour effet technique de faire chuter le gradient de température. Les matériaux magnétocaloriques ont l'avantage d'avoir une faible conductivité thermique et la présence d'une enveloppe métallique va donc à l'encontre du résultat recherché, à savoir créer un gradient de température entre les extrémités opposées de la pièce magnétocalorique.
Il existe ainsi un besoin de pouvoir disposer d'éléments magnétiques possédant un effet magnétocalorique et dont la forme peut être librement choisie et aisément adaptée à l'appareil thermique dans lequel ils sont destinés à être disposés, tout en permettant un procédé de fabrication simple à mettre en œuvre et économique, et en garantissant une tenue mécanique et une durabilité pendant tout le cycle de vie d'utilisation des éléments magnétocaloriques. Exposé de l'invention :
Dans ce contexte, la présente invention a pour but de répondre aux contraintes précitées et de proposer un procédé de fabrication d'un élément thermique magnétocalorique permettant de lui donner aisément et à moindre coût une forme adaptée aux besoins, sans que cette forme ne soit dictée, ni limitée par les contraintes physiques et mécaniques du matériau à effet magnétocalorique qu'il comporte.
Dans ce but, l'invention concerne un procédé de fabrication du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes consistant à :
i) fabriquer au moins une pièce de support dans un matériau résistant mécaniquement, pour former une âme mécanique assurant audit élément magnétocalorique sa tenue mécanique, et à
ii) recouvrir au moins partiellement ladite pièce de support par au moins un matériau à effet magnétocalorique, pour former une surface thermique assurant audit élément magnétocalorique sa capacité à réaliser l'effet magnétocalorique,
en ce que l'étape de recouvrement ii) consiste à lier intimement ledit au moins un matériau à effet magnétocalorique à ladite pièce de support pour former un élément magnétocalorique monobloc dans lequel ladite au moins une pièce de support et ledit au moins un matériau magnétocalorique sont indissociables, et en ce que ledit au moins un matériau résistant mécaniquement a une conductivité thermique inférieure à celle dudit au moins un matériau à effet magnétocalorique.
L'étape de recouvrement consiste à relier mécaniquement, voire même lier intimement le matériau magnétocalorique à la pièce de support, de manière à fabriquer un élément magnétocalorique sous la forme d'une pièce monobloc. Avantageusement, cet élément magnétocalorique monobloc comporte ainsi une âme mécanique lui assurant sa tenue mécanique et une surface thermique lui assurant sa capacité à réaliser l'EMC. Dans le présent exposé, l'expression matériau magnétocalorique désigne les matériaux à effet magnétocalorique en général, ces matériaux pouvant être identiques ou différents, et avoir des températures de Curie identiques ou différentes. Il est notamment possible de créer des régions adjacentes de matériaux magnétocaloriques ayant des températures de Curie différentes pour créer un gradient de température croissant ou décroissant dans le sens de circulation du fluide caloporteur sur l'élément magnétocalorique.
Le procédé peut consister à fabriquer la pièce de support dans une des configurations suivantes : filaire, bidimensionnelle, tridimensionnelle, et selon l'une des formes suivantes : une plaque pleine, un treillis, une grille, une plaque ajourée, un tissage, une toile, un enchevêtrement de fils, une bande de matière, un réseau, un cylindre. La pièce de support peut comporter une face plane ou deux faces planes parallèles et opposées. Dans ce cas, l'étape de recouvrement peut consister à recouvrir en partie ou en totalité une des faces planes ou les deux faces planes de ladite pièce de support par une couche dudit au moins matériau magnétocalorique.
Le procédé peut comporter en outre une étape consistant à fabriquer plusieurs pièces de support recouvertes de matériau magnétocalorique en ménageant entre elles au moins un passage pour un fluide caloporteur, et former ainsi un élément thermique prêt à être monté dans un appareil thermique.
En variante, le procédé peut comporter en outre une étape consistant à plier ladite pièce de support recouverte de matériau magnétocalorique de manière à former dans chaque pli au moins un passage pour un fluide caloporteur. Le procédé selon l'invention peut consister à réaliser l'étape ii) par l'un des procédés choisis parmi l'électrolyse, la catalyse, la cuisson, l'électrostatisme, la sérigraphie, l'impression bi ou tridimensionnelle. Cela permet de réaliser une liaison intime entre la pièce de support et le matériau magnétocalorique qui est appliqué sur ladite pièce de support pour former un élément magnétocalorique monobloc.
En variante, il peut consister à réaliser l'étape ii) par pulvérisation d'une poudre de matériau magnétocalorique sur ladite pièce de support ou par immersion de ladite pièce de support dans un bain de poudre de matériau magnétocalorique.
Le procédé peut comporter une étape réalisée avant la pulvérisation ou l'immersion et consistant à déposer au moins partiellement sur la pièce de support une couche d'un liant choisi parmi une colle, une résine, un adhésif. L'étape ii) peut consister à déposer un mélange de liant et de poudre de matériau à effet magnétocalorique.
La pièce de support peut être réalisée parmi l'un des procédés suivants : le frittage, le laminage, l'emboutissage, l'extrusion, le moulage, l'injection, le soufflage, le thermoformage, le calandrage, le profilage, l'usinage, le découpage, le poinçonnage, l'impression bi ou tridimensionnelle.
Selon l'invention, la pièce de support peut être réalisée dans une matière sélectionnée parmi : une matière synthétique, un matériau composite, une céramique, de la fibre de verre, une matière naturelle, une matière artificielle, une combinaison desdites matières.
L'invention concerne également un élément magnétocalorique monobloc pour un appareil thermique, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé de fabrication tel que défini ci-dessus et en ce qu'il comporte au moins une pièce de support ayant des propriétés de résistance mécanique recouverte en partie ou en totalité par au moins un matériau à effet magnétocalorique.
L'invention concerne l'utilisation d'au moins un élément magnétocalorique monobloc tel que défini ci-dessus dans un appareil thermique.
La présente invention propose enfin un appareil thermique comprenant au moins un élément magnétocalorique monobloc tel que défini ci-dessus, destiné à être parcouru par un fluide caloporteur mis en circulation, ledit appareil comprenant un arrangement magnétique agencé pour soumettre ledit élément magnétocalorique à une variation de champ magnétique et créer alternativement dans ledit élément magnétocalorique un cycle d'échauffement et un cycle de refroidissement.
Description sommaire des dessins :
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
la figure 1 représente une pièce de support en forme de plaque sur laquelle est pulvérisé un matériau magnétocalorique en poudre,
la figure 2 est une vue d'un élément magnétocalorique constitué de plusieurs plaques réalisées selon le procédé illustré dans la figure 1,
la figure 3 représente un élément magnétocalorique réalisé par pliage d'une plaque déjà recouverte d'un matériau magnétocalorique,
- la figure 4 représente un élément magnétocalorique réalisé selon une autre variante,
la figure 5 représente deux éléments magnétocaloriques de la figure 4 encastrés tête-bêche, et la figure 6 représente un élément magnétocalorique sous la forme d'un treillis ou d'un enchevêtrement de pièces de support sous forme de fils recouverts d'un matériau magnétocalorique. Illustrations de l'invention et différentes manières de la réaliser :
L'invention concerne un procédé de fabrication permettant de réaliser un élément magnétocalorique El, E2, E3, E4. Ce procédé consiste essentiellement à fabriquer une pièce de support et à la recouvrir en partie ou en totalité d'un matériau magnétocalorique permettant ainsi de désolidariser la fonction thermique magnétocalorique de la fonction mécanique structurelle d'un élément magnétocalorique. La fonction de la pièce de support est donc d'assurer la tenue mécanique dans le temps de l'élément magnétocalorique El, E2, E3, E4, et en d'autres termes, de former son âme mécanique. Le matériau dans lequel est réalisée cette pièce de support est apte à assurer un maintien mécanique dans le temps et n'a pas besoin d'avoir une fonction ou un effet magnétocalorique. Ce matériau a de préférence une conductivité thermique inférieure à celle du matériau magnétocalorique, telle que par exemple inférieure à 10 watts par mètre-kelvin, pour ne pas induire un flux thermique parasite nuisible à l'établissement du gradient de température. Il peut notamment être un isolant thermique, tel que par exemple une matière synthétique, une matière composite renforcée ou non par des charges, de la fibre de verre, une céramique, une matière naturelle, une matière artificielle, un mélange desdites matières. Il peut par exemple être un produit tissé ou non-tissé. Il peut aussi avoir un effet magnétocalorique s'il est réalisé dans un matériau composite comportant des particules de matériau magnétocalorique. Ces exemples de matériaux ne sont bien entendu pas limitatifs, l'essentiel réside dans les propriétés mécaniques de la pièce de support fabriquée, qui doit présenter une certaine rigidité pour porter le matériau magnétocalorique, servir de guide pour un fluide caloporteur mis en circulation de part en part dudit élément magnétocalorique obtenu, sans nuire au gradient de température. Avantageusement, étant donné que le choix du matériau constituant la pièce de support est essentiellement déterminé par sa résistance mécanique, les possibilités en termes de forme sont beaucoup plus importantes que dans le cas actuel où c'est la matière magnétocalorique elle-même qui est travaillée, usinée, mise en forme, etc. pour former l'élément magnétocalorique. En effet, dans l'état de l'art, cette matière magnétocalorique assure actuellement à la fois la fonction mécanique de résistance aux sollicitations mécaniques et la fonction thermique magnétocalorique, c'est-à-dire la capacité à produire un effet magnétocalorique sous une sollicitation magnétique.
La figure 1 représente à cet effet, une pièce de support S 1 en forme de plaque réalisée par exemple en matière synthétique, tel qu'un thermoplastique, qui n'a aucun effet magnétocalorique. Cette pièce de support SI peut être obtenue par exemple par un procédé d'extrusion, de moulage, d'injection, de soufflage, de thermoformage, de laminage, de calandrage, de profilage, de frittage, d'usinage, d'impression bi ou tridimensionnelle, ou similaire. Bien entendu, cette pièce de support SI peut être réalisée en toute autre matière compatible pour ses fonctions mécaniques, présentant ou non un effet magnétocalorique. Dans l'exemple de la figure 1, un mélange d'un liant avec de la poudre de matériau magnétocalorique 1 est vaporisé sur la surface de ladite pièce de support S 1. Ce mélange peut être vaporisé, selon le résultat recherché, soit sur une seule de ses faces pour former une seule couche de matériau magnétocalorique, soit sur ses deux faces parallèles et opposées pour former deux couches de matériau magnétocalorique disposées de part et d'autre de la pièce de support SI. L'on obtient ainsi très aisément un élément magnétocalorique El formé de la combinaison de la pièce de support SI et de la poudre de matériau magnétocalorique 1. Avantageusement, l'élément magnétocalorique El présente simultanément une stabilité et une rigidité mécanique et un effet magnétocalorique. En variante, la pièce de support SI peut être immergée dans un bain de poudre de matériau magnétocalorique, cette poudre pouvant être rendue fluide par l'intermédiaire d'un gaz, tel que de l'air, par exemple. Le liant associé à la poudre de matériau magnétocalorique peut être une colle, un adhésif, une résine, ou similaire.
L'objectif est de lier intimement le matériau magnétocalorique 1 avec le matériau constituant la pièce de support SI afin de former un élément magnétocalorique El monobloc dans lequel la pièce de support et le matériau magnétocalorique sont indissociables. Une étape de cuisson peut éventuellement être nécessaire pour atteindre cet objectif. Dans d'autres exemples non représentés, l'assemblage intime entre le matériau magnétocalorique et le matériau constituant la pièce de support peut également être obtenu par d'autres procédés tels que l'électrolyse, la catalyse, la cuisson, l'électrostatisme, la sérigraphie, l'impression bi ou tridimensionnelle.
Le matériau magnétocalorique ne se présente pas nécessaire sous une forme de poudre, mais peut se présenter sous une forme de billes, particules, paillettes, pastilles, plaquettes, feuilles, etc. en fonction à la fois du matériau constituant la pièce de support et du procédé de fabrication.
Un élément thermique 10 peut alors comporter plusieurs de tels éléments magnétocaloriques El sous forme de plaques qui sont par exemple disposées parallèles les unes aux autres et espacées par l'intermédiaire d' entretoises 2, de manière à réaliser des canaux rectilignes permettant le passage d'un fluide caloporteur. Un tel élément thermique 10 est représenté dans la figure 2. Cet élément thermique 10 peut être obtenu à partir d'un élément magnétocalorique El tridimensionnel ou de plusieurs éléments magnétocaloriques El plans assemblés par des entretoises. Les entretoises 2 peuvent être des pièces rapportées ou des pièces intégrées dans les éléments magnétocaloriques El. Elles peuvent être par exemple imprimées à la surface des éléments magnétocaloriques El par tout procédé d'impression 3D connu et compatible. Cette pièce de support SI sous forme de plaque peut également être pliée en différents endroits le long de plis parallèles entre eux, afin de délimiter entre les différents plis des passages pour un fluide caloporteur. L'élément magnétocalorique E2 monobloc ainsi obtenu est représenté dans la figure 3.
L'élément magnétocalorique E3 tridimensionnel peut également être réalisé à partir d'une pièce de support comportant une embase 3 de laquelle s'étendent des lames 4 parallèles les unes aux autres et définissant des passages pour un fluide caloporteur. Pour une telle pièce de support, le recouvrement est idéalement réalisé par immersion de ladite pièce de support dans un bain de poudre de matériau magnétocalorique. L'on obtient alors un élément magnétocalorique E3 monobloc tel que celui représenté dans la figure 4. Lorsque l'on assemble deux éléments magnétocaloriques E3 selon la figure 4, par un encastrement tête-bêche, l'on obtient un nouvel élément thermique 20, selon la figure 5. Dans cette configuration particulière, l'espace libre entre les lames 4 peut être réduit jusqu'à 0,1 mm, alors que cela est irréalisable actuellement avec les techniques de fabrication connues.
Enfin, la figure 6 représente un élément magnétocalorique E4 monobloc réalisé à partir de plusieurs fils semi-rigides formant une pièce de support, recouverts d'un matériau magnétocalorique et enchevêtrés les uns dans les autres au travers desquels peut circuler un fluide caloporteur.
Les figures annexées montrent la variété de formes rendues possibles à réaliser pour fabriquer un élément magnétocalorique El, E2, E3, E4 selon le procédé de l'invention. Bien entendu, la forme de plaque rectangulaire illustrée dans les figures n'est qu'un exemple et n'est pas limitative. Cette forme peut être constituée d'une autre forme géométrique, ou d'une forme quelconque grâce à la dissociation de la partie mécanique de la partie magnétocalorique dans l'élément magnétocalorique. De cette manière, la forme de la pièce de support peut être obtenue par emboutissage, poinçonnage, découpage par tout moyen tel que par laser, jet d'eau, etc., Elle peut notamment être filaire, bidimensionnelle ou encore tridimensionnelle, telle qu'un cylindre, par exemple. Ces exemples ne sont bien entendus pas limitatifs.
L'invention permet également de fabriquer très simplement des éléments magnétocaloriques El, E2, E3, E4 dont le gradient de température est augmenté par le dépôt sur la pièce de support de matériaux magnétocaloriques différents ayant des températures de Curie différentes dans le but de créer des régions adjacentes dans lesquelles les températures de Curie différentes sont disposées de manière croissante ou décroissante dans le sens de circulation du fluide caloporteur sur ledit élément magnétocalorique. Ce dépôt peut consister en des dépôts de ces différents matériaux magnétocaloriques soit en couches superposées en partie ou en totalité et décalées dans le sens de circulation du fluide caloporteur, chaque couche étant constituée d'un des matériaux magnétocaloriques, soit côte à côte dans une même couche, soit en une combinaison de ces deux techniques de dépôt.
Possibilités d'application industrielle :
Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir désolidariser la fonction thermique magnétocalorique de la fonction de résistance mécanique et de structure d'un élément magnétocalorique El, E2, E3, E4 destiné à générer un effet magnétocalorique lorsqu'il est soumis à une induction magnétique d'intensité variable. Grâce au procédé de fabrication selon l'invention, il est possible de réaliser un élément magnétocalorique dont la forme est indépendante des caractéristiques mécaniques du matériau magnétocalorique qu'il comporte ou dont il est constitué, offrant ainsi des nouvelles possibilités d'améliorer le rendement thermique d'un appareil thermique magnétocalorique.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier.

Claims

Revendications
1. Procédé de fabrication d'un élément magnétocalorique (El, E2, E3, E4) monobloc, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes consistant à :
i) fabriquer au moins une pièce de support (SI) dans au moins un matériau résistant mécaniquement, pour former une âme mécanique assurant audit élément magnétocalorique sa tenue mécanique, et à
ii) recouvrir au moins partiellement ladite au moins une pièce de support (SI) par au moins un matériau à effet magnétocalorique, pour former une surface thermique assurant audit élément magnétocalorique sa capacité à réaliser l'effet magnétocalorique,
en ce que l'étape de recouvrement ii) consiste à lier intimement ledit au moins un matériau à effet magnétocalorique à ladite pièce de support pour former un élément magnétocalorique monobloc dans lequel ladite au moins une pièce de support et ledit au moins un matériau magnétocalorique sont indissociables,
et en ce que ledit au moins un matériau résistant mécaniquement a une conductivité thermique inférieure à celle dudit au moins un matériau à effet magnétocalorique.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer ladite au moins une pièce de support (SI) dans une des configurations suivantes : filaire, bidimensionnelle, tridimensionnelle.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer ladite au moins une pièce de support (SI) selon l'une des formes suivantes : une plaque pleine, un treillis, une grille, une plaque ajourée, un tissage, une toile, un enchevêtrement de fils, une bande de matière, un réseau, un cylindre.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite au moins une pièce de support (SI) comporte une face plane et en ce que ladite étape de recouvrement ii) consiste à recouvrir en partie ou en totalité ladite face plane d'une couche dudit au moins matériau magnétocalorique.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite au moins une pièce de support (SI) comporte deux faces planes parallèles et opposées, et en ce que ladite étape de recouvrement ii) consiste à recouvrir en partie ou en totalité chaque face plane d'une couche dudit au moins matériau magnétocalorique.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il consiste à fabriquer plusieurs pièces de support (SI) recouvertes de matériau magnétocalorique en ménageant entre elles au moins un passage pour un fluide caloporteur.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape consistant à plier ladite pièce de support recouverte de matériau magnétocalorique de manière à former dans chaque pli au moins un passage pour un fluide caloporteur.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'étape de recouvrement ii) par l'un des procédés choisis parmi l'électrolyse, la catalyse, la cuisson, l'électrostatisme, la sérigraphie, l'impression bi ou tridimensionnelle.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'étape de recouvrement ii) par pulvérisation d'une poudre de matériau magnétocalorique (1) sur ladite pièce de support (SI).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser l'étape de recouvrement ii) par immersion de ladite pièce de support (SI) dans un bain de poudre de matériau magnétocalorique.
11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape réalisée avant la pulvérisation ou l'immersion et consistant à déposer au moins partiellement sur ladite pièce de support une couche d'un liant choisi parmi une colle, une résine, un adhésif.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape de recouvrement ii) consiste à déposer un mélange de liant et de poudre de matériau magnétocalorique.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'étape de recouvrement ii) consiste à déposer au moins deux matériaux magnétocaloriques différents, ayant des températures de Curie différentes, pour créer sur ladite pièce de support au moins deux régions adjacentes dans lesquelles les températures de Curie différentes sont croissantes ou décroissantes.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce de support (SI) est réalisée parmi l'un des procédés suivants : le frittage, le laminage, l'emboutissage, l'extrusion, le moulage, l'injection, le soufflage, le thermoformage, le calandrage, le profilage, l'usinage, le découpage, le poinçonnage, l'impression bi ou tridimensionnelle.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite pièce de support (SI) est réalisée dans une matière sélectionnée parmi : une matière synthétique, un matériau composite, une céramique, de la fibre de verre, une matière naturelle, une matière artificielle, une combinaison desdites matières.
16. Elément magnétocalorique (El, E2, E3, E4) monobloc pour un appareil thermique, caractérisé en ce qu'il est réalisé selon le procédé de fabrication de l'une quelconque des revendications 1 à 15, et en ce qu'il comporte au moins une pièce de support (SI) fabriquée dans au moins un matériau résistant mécaniquement pour former une âme mécanique assurant audit élément magnétocalorique sa tenue mécanique, et en ce que ladite au moins une pièce de support (SI) est recouverte en partie ou en totalité par au moins un matériau à effet magnétocalorique pour former une surface thermique assurant audit élément magnétocalorique sa capacité à réaliser l'effet magnétocalorique, ledit au moins un matériau à effet magnétocalorique étant lié intimement à ladite pièce de support pour former un élément magnétocalorique (El, E2, E3, E4) monobloc dans lequel ladite au moins une pièce de support et ledit au moins un matériau magnétocalorique sont indissociables, et ledit au moins un matériau résistant mécaniquement ayant une conductivité thermique inférieure à celle dudit au moins un matériau à effet magnétocalorique.
17. Elément magnétocalorique selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il présente une des configurations suivantes : filaire, bidimensionnelle, tridimensionnelle.
18. Elément magnétocalorique selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il présente une forme choisie parmi : une plaque pleine, un treillis, une grille, une plaque ajourée, un tissage, une toile, un enchevêtrement de fils, une bande de matière, un réseau, un cylindre.
19. Elément magnétocalorique selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que ladite au moins une pièce de support (SI) comporte une face plane recouverte en partie ou en totalité par une couche dudit au moins un matériau magnétocalorique.
20. Elément magnétocalorique selon l'une quelconque des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que ladite au moins une pièce de support (SI) comporte deux faces planes parallèles et opposées, chaque face plane étant recouverte en partie ou en totalité par une couche dudit au moins un matériau magnétocalorique.
21. Elément magnétocalorique selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs pièces de support (SI) recouvertes de matériau magnétocalorique délimitant entre elles au moins un passage pour un fluide caloporteur.
22. Elément magnétocalorique selon l'une quelconque des revendications 16 à 20, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce de support recouverte de matériau magnétocalorique et pliée selon des plis parallèles entre eux délimitant dans chaque pli au moins un passage pour un fluide caloporteur.
23. Elément magnétocalorique selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux matériaux magnétocaloriques différents, ayant des températures de Curie différentes, déposés pour créer sur ladite pièce de support au moins deux régions adjacentes dans lesquelles les températures de Curie différentes sont croissantes ou décroissantes.
24. Elément magnétocalorique selon l'une quelconque des revendications 16 à 23, caractérisé en ce que ladite pièce de support est réalisée dans une matière sélectionnée parmi : une matière synthétique, un matériau composite, une céramique, de la fibre de verre, une matière naturelle, une matière artificielle, une combinaison desdites matières.
25. Utilisation d'au moins un élément magnétocalorique (El, E2, E3, E4) monobloc selon l'une quelconque des revendications 16 à 24 dans un appareil thermique.
26. Appareil thermique comprenant au moins un élément magnétocalorique (El, E2, E3, E4) monobloc selon l'une quelconque des revendication 16 à 24, agencé pour être parcouru par un fluide caloporteur mis en circulation, ledit appareil comprenant un arrangement magnétique agencé pour soumettre ledit élément magnétocalorique à une variation de champ magnétique et créer alternativement dans ledit élément magnétocalorique (El, E2, E3, E4) un cycle d'échauffement et un cycle de refroidissement.
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