KR20130107272A

KR20130107272A - 자기 열량 물질을 포함하는 열 발생기

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Publication number: KR20130107272A
Application number: KR1020137005797A
Authority: KR
Inventors: 쟝-클로드 헤이트젤르; 크리스티앙 뮐러
Original assignee: 쿨테크 어플리케이션즈 에스.에이.에스.
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-10-01
Also published as: MX2013001519A; AU2011288328A1; WO2012020183A1; WO2012020183A8; KR101771772B1; RU2013108442A; EP2603747A1; AU2011288328B2; CN103097834B; CA2805988A1; EP2603747B1; ES2536795T3; JP2013533456A; CN103097834A; BR112013002573A2; PL2603747T3; JP5822170B2; RU2573421C2

Abstract

본 발명은 2 이상의 자기 열량 요소(111, 112)를 포함하는 하나 이상의 열 모듈(110)을 갖춘 열 발생기(100)에 관한 것이다. 이러한 열 발생기(100)에 있어서, 상기 열 발생기(100, 200, 300)는 2 이상의 자기 조립체(131, 132)를 포함하며, 상기 자기 조립체(131, 132) 각각은 상기 열 모듈(110)의 하나 이상의 자기 열량 요소(111, 112)가 자기 상(magnetic phases)의 교대를 받게 하며, 상기 열 발생기(100)는 상기 자기 조립체(131, 132)를 서로 분리시키는 절연 수단을 포함하여, 자기 조립체(131, 132) 및 연결된 자기 열량 요소(111, 112)를 포함하는 절연 셀(141, 142)을 형성한다.

Description

자기 열량 물질을 포함하는 열 발생기 {THERMAL GENERATOR CONTAINING MAGNETOCALORIC MATERIAL}

본 발명은 2 이상의 자기 열량 요소를 포함하는 하나 이상의 열 모듈을 갖춘 열 발생기에 관한 것이다.

대기 온도에서의 자기 냉동 기술은 20년 이상 동안 공지되어 있으며 생태계 측면에서 장점을 제공하고 지속적인 개발이 널리 인식되어 있다. 이것은 유용한 발열량 출력 측면에서 제한하며 그 효율이 또한 널리 공지되어 있다. 결과적으로, 이 분야에 수행된 모든 연구는 자기력, 자기 열량 물질의 성능, 열 전달 유체와 자기 열량 물질 사이의 열 교환면, 열 교환기의 성능 등과 같은 여러 매개변수를 조정함으로써 이러한 발생기의 성능을 향상시키는 경향이었다.

자기 열량 물질의 선택은 결정되어 있고 자기 열량 열 발생기의 성능에 직접 영향을 미친다. 자기 열량 효과는 자기 열량 물질의 퀴리 온도(Curie temperature)의 부근에서 최대값에 도달한다. 넓은 온도 범위에서 자기 열량 열 발생기를 작동시키기 위해, 여러 퀴리 온도를 갖는 수 개의 자기 열량 물질을 연관시키는 것이 공지되어 있다.

따라서, 다수의 자기 열량 열 발생기는 자기 열량 물질이 받게 되는 자기장 증가 위상(phase)에 따라 그리고 자기장 감소 위상에 따라 2 대향 방향으로 상기 자기 열량 물질을 따라 또는 이를 통해 열 전달 유체를 순환시킴으로써 여러 자기 열량 요소의 자기 열량 효과를 이용한다. 이러한 열 발생기가 가동되면, 열 전달 유체의 순환으로 자기 열량 물질의 대향 단부 사이에 온도 구배를 얻을 수 있다. 이러한 온도 구배를 얻는 것은 초기 온도, 열 전달 유체의 유량, 자기 열량 효과의 강도, 자기 열량 물질의 퀴리 온도 및 길이와 같은 여러 인자에 좌우된다. 자기 열량 물질의 초기 온도와 퀴리 온도에 보다 근접할 수록, 온도 구배는 보다 빨리 달성될 것이며, 이 온도 구배로부터 열 발생기가 작동할 수 있고 외부 회로에 의해 열 에너지를 발생 또는 교환할 수 있을 것이다. 이제, 열 전달 유체와 자기 열량 물질의 초기 온도는 제어되지 않으며 열 발생기 외부의 온도와 동일하다. 예를 들면 초기 온도는 예컨대 -20℃ 내지 +60℃의 상당히 넓은 온도 범위에 놓일 수 있다. 이것은 온도 구배에 도달 즉 자기 열량 열 발생기의 작동 위상이 긴 시간 걸릴 수 있음을 암시한다.

또한, 넓은 온도 범위로 작동한다는 사실은 영구 자석의 조립체로 이루어지는 자기 조립체가 중요한 온도 변화를 겪게 된다는 것을 암시한다. 자기 열량 물질은 대체로 자기 시스템의 공기 간극 내에 배치되어 열 대류에 의해 자기 시스템 내의 온도 변화로 이끈다. 이를 위해, 도 1A 및 도 1B 는 2개의 자기 열량 물질(MC1 및 MC2)이 이동하는 공기 간극(G)을 형성하는 2개의 자석(M1 및 M2)으로 이루어진 자기 시스템을 포함하는 열 발생기를 도시한다. 공기 간극의 거의 대부분의 체적은 상기 자기 열량 물질(MC1 및 MC2)에 의해 교대로 채워진다. 상기 자기 열량 물질(MC1 및 MC2) 중 하나가 공기 간극의 내부에 위치되는 경우, 열적 파워를 증가시키기 위해 자기 열량 물질(MC1 및 MC2)과 자석(M1 및 M2) 사이에 최소 공간이 존재한다. 제1 자기 열량 물질(MC1)은 0℃의 퀴리 온도와 -10℃ 내지 +10℃의 범위의 전이 영역을 가지며, 20℃의 퀴리 온도와 +10℃ 내지 +30℃의 범위의 전이 영역을 갖는다. 도 1A는 제1 사이클 위상을 도시하며, 여기서 제1 자기 열량 물질(MC1)은 증가하는 자기장을 경험하고 제2 자기 열량 물질(MC2)는 감소하는 자기장을 경험하며, 도 1B는 제2 사이클 위상을 도시하고, 여기서 제1 자기 열량 물질(MC1)은 감소하는 자기장을 경험하고 제2 자기 열량 물질(MC2)는 증가하는 자기장을 경험한다. 이들 자석은 40℃의 열적 진폭(-10℃ 내지 +30℃)을 경험한다. 이들의 열적 관성(thermal inertia)으로, 자석들은 자기 열량 물질(MC1 및 MC2) 내의 온도 구배에 악영향을 준다: 이들 자석들은 자기 열량 물질의 온도 구배를 감소시키는 자기 열량 물질(MC1 및 MC2)과 열적 교환을 수행한다. 이로부터 이러한 온도 구배에 관련된 자기 열량 열 발생기의 성능이 감소되게 된다.

본 발명의 목적은 향상된 열 효율을 갖는 열 발생기를 제공함으로써 상술한 단점을 극복하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면,:

상기 열 발생기는 2 이상의 자기 조립체를 포함하며, 상기 자기 조립체 각각은 상기 열 모듈의 하나 이상의 자기 열량 요소가 자기 상(magnetic phases)의 교대를 받게 하며,

상기 열 발생기는 상기 자기 조립체를 서로 분리시키는 절연 수단을 포함하여, 자기 조립체 및 연결된 자기 열량 요소를 포함하는 절연 셀을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 2 이상의 자기 열량 요소는 바람직하게 여러 퀴리 온도를 가지며 이들의 증가하는 퀴리 온도에 따라 그 단부들 또는 단부 섹션들에서 서로 유체 소통 상태일 수 있다. 상기 열 모듈은 가장 낮은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 요소의 냉출단(cold end) 또는 냉단부 섹션(cold end section)과 가장 높은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 요소의 열출단(hot end) 또는 열단부 섹션(hot end section) 사이의 온도 차에 대응하는 온도 구배를 가질 수 있다. 상기 2 이상의 자기 열량 요소는 바람직하게 열 모듈의 온도 구배를 커버할 수 있어서 서로 유체 연통 상태인 2개의 자기 열량 요소가 가까운 온도를 가지며, 상기 2 이상의 자기 열량 요소는 또한 각각 교대로 자기장의 증가 및 감소를 받게 되는 한편, 각 자기 상 변화에서 상기 자기 열량 요소의 일단부 또는 일단부 섹션에서 타단부 또는 타단부 섹션으로 유동 방향이 변하는 열 전달 유체와 접촉하게 된다.

자기 열량 요소는, 자기 열량 물질 또는 요소들이 온도의 상승을 받게 되는 위상(상술한 자기 열량 요소에 대해, 자기장 상승 위상)에 대응하는 제1 위상의 자기 사이클 동안 냉출단으로부터 열출단으로 순환하며 그리고 자기 열량 물질 또는 요소들이 온도의 감소를 받게 되는 (상술한 자기 열량 요소에 대해, 자기장 상승 위상) 제2 위상의 자기 사이클 동안 열출단으로부터 냉출단으로 순환하는 열 전달 유체와 열 접촉하려고 한다. 반대 자기 열량 효과를 갖는 물질들에 대해, 자기장의 증가는 이들 온도의 하강을 야기시키고, 자기장의 감소는 이들 온도의 상승을 야기시킨다. 열 전달 유체와 자기 열량 요소 사이의 열 접촉은 자기 열량 물질을 따라 또는 이를 통과하는 열 전달 유체에 의해 달성될 수 있다. 이를 위해, 자기 열량 요소들은 하나 또는 다수 개의 자기 열량 물질로 이루어질 수 있으며 열 전달 유체에 침투될 수 있다. 이들 자기 열량 요소는 또한 자기 열량 물질들의 양 단부 사이로 연장하는 유체 순환 통로를 포함할 수 있다. 이들 통로는 자기 열량 물질의 투과성에 의해, 또는 자기 열량 물질의 외부로 일련의 플레이트로서 기계가공되거나 얻어지는 채널에 의해 생성될 수 있다.

열 전달 유체는 바람직하게 액체이다. 이를 위해, 예컨대 순수한 물, 또는 부동제, 글리콜화제 또는 염수를 갖는 물을 사용할 수도 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 유체 소통 상태인 자기 열량 요소의 단부들은 가까운 온도를 가지며 즉, 2개의 연결된 단부들 사이의 온도 차가 적고, 이들 단부들은 바람직하게 동일한 온도를 갖는다.

자기 상은 자기장의 증가 또는 감소에 대응한다. 따라서, 자기 열량 요소가 겪는 자기 사이클은 상기 자기 열량 요소 내의 자기장의 증가 및 감소에 대응하며 상기 자기 열량 요소의 온도의 대응하는 증가 및 감소(또는 그 반대)를 야기한다.

자기 조립체들은 상술한 바와 같은 영구 자석 또는 전자석의 조합을 포함할 수 있다. 영구 자석을 이용하는 경우, 예컨대 자기 조립체와 대응하는 자기 열량 요소 사이의 상대 이동에 의해 자기 상 변화가 달성될 수 있다. 물론, 자기장을 변화시킬 수 있는 다른 가능성들이 본 발명에서 배제되지 않는다.

본 발명에 의하면, 상기 열 모듈에 대해, 자기 조립체가 자기 열량 요소에 할당될 수 있다.

이러한 열 발생기는 2 이상의 열 모듈을 포함하며, 하나 이상의 공통 자기 조립체는 2 이상의 열 모듈의 자기 열량 요소가 자기 상의 교대를 받게 한다.

상기 절연 수단은 상기 자기 조립체 각각과 연관된 상기 자기 열량 요소 둘레에 배치되는 하나 이상의 절연 물질의 층으로 이루어진다.

상기 절연 수단은 또한 자기 조립체들에 고정될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 상기 절연 셀은 밀봉 외장일 수 있다.

따라서, 상기 절연 셀은 진공 상태일 수 있다.

상기 절연 셀은 낮은 열 전도성을 갖는 가스 또는 가스들의 혼합물로 충진될 수도 있다.

제1 변형예에서, 상기 절연 셀 내에 포함되는 가스의 압력은 대기압과 동일할 수 있다.

다른 변형예에서, 상기 절연 셀 내에 포함되는 가스는 압축될 수 있다.

또한, 각각의 자기 조립체와 상기 연관된 자기 열량 요소 사이에 1층의 절연 물질이 배치될 수도 있다.

도 1A 및 도 1B 는 2개의 연속하는 자성 상 각각에서 종래 기술에 따른 열 발생기의 개략도이다.
도 2A 및 도 2B 는 2개의 연속하는 자성 상 각각에서 본 발명의 제1 실시예에 따른 발생기의 2개의 자기 열량 요소를 포함하는 열 모듈의 개략도이다.
도 3A 및 도 3B 는 2개의 연속하는 자성 상에서 본 발명의 제2 실시예에 따른 발생기의 열 모듈의 개략도이다.
도 4A 및 도 4B 는 도 3A 및 도 3B 의 발생기의 개략적인 정면도이다.
도 5A 및 도 5B 는 2개의 연속하는 자성 상에서 본 발명의 제3 실시예에 따른 발생기의 2개의 열 모듈의 개략도이다.

첨부된 도면을 참조한 제한적이지 않은 실례로서 제공된 다음의 실시예의 상세한 설명으로부터 본 발명과 장점들이 보다 잘 이해될 것이다.

도해된 실시예들에서, 동일한 부재들은 동일한 도면 부호를 갖는다.

도 2A 및 도 2B 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열 발생기(100)의 열 모듈(110)의 개략도이다. 이러한 열 모듈(110)은 2개의 자기 열량 요소(111 및 112)를 포함한다. 열 모듈(110)의 냉출단(cold end; C11)은 제1 자기 열량 요소(111)의 도 2A 및 도 2B 의 좌측에 위치한 단부에 대응되며, 열 모듈(110)의 열출단(Hot end; H11)은 제2 자기 열량 요소(112)의 도 2A 및 도 2B 의 우측에 위치한 단부에 대응된다. 자기 열량 요소(111 및 112) 각각은 대응하는 자기 조립체(131, 132)에 의해 실행되는 자기 사이클을 받게 된다. 제1 교체 동안(도 2A 참조), 증가된 자기장에 영향을 받는 자기 열량 요소(111)의 냉출단(C11)으로부터 이 자기 열량 요소(111)의 타단부(열출단)를 향해, 그리고 감소된 자기장에 영향을 받는 자기 열량 요소(112)의 열출단(H11)으로부터 이 자기 열량 요소(112)의 타단부(냉출단)를 향해 열 전달 유체(F)가 순환하며, 제2 교체 동안 순환 방향이 역전된다.

각각의 자기 조립체(131, 132)는 서로 대향하여 배치되는 2개의 영구자석으로 이루어진다. 이에 의해, 절연 셀(141 및 142)을 형성시킴으로써 연관된 자기 열량 물질(111 및 112)과 2개의 자기 조립체(131, 132) 사이에 절연을 달성할 수 있다. 이 절연은 자기 조립체(131, 132) 둘레로 배치된 1층의 초고 절연 물질로 이루어진다. 이 실례에서, 자기 조립체의 이동으로 자기장의 변화가 발생한다.

자기 열량 요소(111 및 112)는 도 1A 및 도 1B 에 제시된 종래 기술에 따른 열 발생기와 관련하여 설명한 자기 열량 요소(MC1 및 MC2)와 동일한 특성을 갖는다. 그러나, 본 발명의 열 발생기(100)는 2개의 절연 셀(141 및 142)의 존재로 인해 자석(131, 132)의 비활성 질량의 열 임팩트(thermal impact)가 감소되므로 효율이 증가한다. 따라서, 절연 셀(141 및 142) 내에, 자기 조립체(131, 132)에 의해 진행되는 온도 구배는 20℃에 달하지만(각각 -10℃ 내지 +10℃ 및 +10℃ 내지 +30℃), 종래 기술에 따른 열 발생기에서는 온도 구배가 40℃였다. 따라서, 자기 열량 물질(111 및 112)과 그 대응하는 자기 조립체(131, 132) 사이의 온도 차가 또한 감소되어 열 발생기의 효율이 증가된다.

도 3A 및 도 3B 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 열 발생기(200)의 열 모듈(210)의 개략도이다. 이 실례는 열 발생기(200)의 종축선(5) 둘레로 회전하는 샤프트 상에 자기 조립체(231, 232, 233)가 장착되는 회전식 열 발생기(200)에 특히 적합하다. 도 4A 및 도 4B 는 도 3A 및 도 3B 의 위치들에 각각 대응하는 위치들에 자기 조립체(231)의 일부를 보다 구체적으로 보여주는 열 발생기(200)의 단순화된 정면도를 도시한다.

도 4A 및 도 4B 는 이러한 열 발생기(200)의 8개의 열 모듈(210, 1210, 2210, 3210, 4210, 5210, 6210 및 7210)의 자기 조립체(231)와 자기 열량 요소(211, 1211, 2211, 3211, 4211, 5211, 6211 및 7211) 사이의 상호 작용을 나타낸다. 8개의 자기 조립체(231, 232, 233)는 대응하는 열 모듈의 자기 열량 물질이 위치되는 자기 공기 간극(6)을 형성하며 서로 대향하여 배치되는 2개 그룹의 4개의 영구 자석으로 이루어진다. 이들 영구 자석은 자기 열량 열 발생기(200)의 종축선(5) 둘레로 규치적인 간격을 두고 위치되어, 이들은 4개의 방사상 비-자기 섹터로 분리되는 4개의 자기 섹터를 형성한다(특히 도 4A 및 도 4B 참조). 그래서, 샤프트 또는 축선(5)의 회전은 대응하는 자기 열량 물질이 자기장의 변화를 받게 하는 자기 조립체(231, 232, 233)를 구동시켜서 이들의 자기 상(magnetic phase)에 따라 이들 온도를 상승 및 하강시킨다.

열 모듈(210)은 상기 자기 열량 요소(211, 212, 213)를 통해 순환하는 열 전달 유체에 의해 연결되는 3개의 자기 열량 요소(211, 212, 213)를 포함한다. 이 실례에서, 도 3A 및 도 3B의 좌측 상에 위치되는 자기 열량 물질(211)은 가장 낮은 퀴리(Curie) 온도를 가지며 냉출단과 열출단 사이에 -10℃ 내지 0℃의 온도 구배를 형성할 수 있다. 이 자기 열량 물질(211)은 냉출단과 열출단 사이에 -10℃ 내지 0℃의 온도 구배를 형성시킬 수 있는 열 모듈(210)의 중심에 위치한 자기 열량 물질(212)과 유체 접촉 상태이다. 마지막으로, 가장 높은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 물질(213)은 제2 자기 열량 물질(212)과 연결되고 +10℃ 내지 +20℃의 온도 구배를 생성할 수 있다.

본 실시예는 8개의 열 모듈(210, 1210, 2210, 3210, 4210, 5210, 6210 및 7210)을 포함하며, 반면 자기 열량 물질은 샤프트 둘레로 방사상으로 배치되어, 자기 조립체의 공기 간극 내부에(즉 2개의 영구 자석 사이에) 자기 열량 물질이 있는 경우, 2개의 자기 열량 물질이 공기 간극 외부에 있고, 그 반대도 역시 같다. 이러한 구성은 자기 조립체(231, 232, 233)에 의해 형성되는 자기장을 연속해서 사용함으로써 열 발생기(200)의 체적을 최적화할 수 있다. 이를 위해, 도 3A 및 도 3B 및 도 4A 및 도 4B는 자기 열량 물질에 의해 받는 2개의 연속하는 자기 상을 나타낸다.

이러한 제2 실시예에서, 상기 자기 조립체(231, 232, 233) 상에 그리고 (방사상 절연을 위해) 열 발생기(200) 둘레로 위치되는 고성능 절연 포옴의 층들에 의해 자기 조립체(231, 232, 233)가 절연되어, 24개의 절연 셀이 형성된다(절연 셀(241, 242, 243)만 도시함). 이들 조건에서, 각각의 절연 셀(241, 242, 243)에서, 자기 열량 물질(211, 212, 213)과 대응하는 자기 조립체(231, 232, 233) 사이의 온도 차는 낮고 자기 열량 물질의 온도 구배에 영향을 미치지 않는다. 즉, 대응하는 자기 열량 물질(211, 212, 213)의 자기 조립체(231, 232, 233)는 복수 섹션으로 분할되어, 모든 셀을 통해 순환하는 유체와만 열 교환을 실행할 수 있는 개별의 절연 셀(241, 242, 243)을 형성한다. 이 절연은 고성능 절연 포옴과 같은 절연 물질의 층으로 이루어진다. 이러한 층은 이들 절연 셀을 형성하기 위해 다른 부품 상에 또는 열 발생기(200) 내부의 프레임 상 또한 적용될 수 있다.

본 제2 실시예가 3개의 자기 조립체 및 8개의 열 모듈을 갖춘 구성으로 설명되었지만, 본 발명은 이러한 개수의 자기 조립체 및 자기 열량 물질로 제한되지 않는다. 다른 구성들이 가능할 수 있으며 자기 열량 열 발생기 등에 이용가능한 체적에 대해 자기 열량 열 발생기에 연결되어야 하는 적용분야에 따라 좌우될 수 있다.

2개의 대향하는 방향으로의 열 전달 유체의 배치는 각각의 열 모듈(210)과 연관된 피스톤(2)에 의해 달성되지만, 임의의 다른 적합한 장치가 또한 사용될 수 있다. 이 피스톤(2)은 대응하는 자기 열량 물질(도 3A)의 가열 동안 열 모듈(210)의 열출단(H21)을 향해, 그리고 대응하는 자기 열량 물질(도 3B)의 냉각 동안 열 모듈(210)의 냉출단(C21)을 향해 열 전달 유체를 이동시킨다.

따라서, 도 3A에서, 자기 열량 물질(211, 212, 213)이 대응하는 자기 열량 세트(231, 232, 233)의 공기 간극(6) 내에 위치되고 열 모듈(210)의 가장 낮은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 물질(211)의 냉출단(C21)으로부터 가장 높은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 물질(213)의 열출단(H11)을 향해 열 전달 유체가 이동하기 때문에, 열 모듈(210)이 온도가 상승하게 된다. 도 3B에서, 자기 열량 물질(211, 212, 213)이 자기 조립체(231, 232, 233)의 공기 간극 외부에 위치되고 열 모듈(210)의 가장 높은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 물질(213)의 열출단(H21)으로부터 가장 낮은 퀴리 온도를 갖는 자기 열량 물질(211)의 냉출단(C21)을 향해 열 전달 유체가 이동하기 때문에, 열 모듈(210)은 온도가 하강하게 된다.

본 발명에 의하면, 자기 조립체(231, 232, 233)를 분할한다는 사실과 제한된 온도 범위에 걸쳐 작동할 수 있도록 하나 또는 다수 개의 자기 열량 물질을 할당한다는 사실은 2가지 주요한 장점을 갖는다. 한편으로, 열 발생기를 가동시키는 경우, 자기 열량 물질(211, 212, 213)은 2개의 자기 상 사이에 이들 온도를 유지시키고 열 모듈(210) 내의 글로벌 온도 구배가 보다 신속하게 도달된다. 이 절연은 자기 열량 물질(211, 212, 213)의 열 관성(thermal inertia)을 이용할 수 있게 한다. 다른 한편으로는, 모든 쌍의 자기 조립체(231, 232, 233)가 겪는 온도 구배가 제한되므로 열 발생기(200)의 효율이 증가되고, 따라서 자석들은 대응하는 자기 열량 물질(211, 212, 213)의 온도 구배에 보다 적은 열적 영향을 주며, 상기 자기 열량 물질 내의 최대 온도 구배에 다시 도달하는데 사용되는 에너지는 없다. 이러한 절연은 또한 자기 조립체(231, 232, 233)의 열 관성을 이용할 수 있게 한다.

밀봉된 외장(enclosure)의 형태로, 그리고 절연 셀(241, 242, 243)을 진공 하에 배치시키거나, 아르곤 또는 크립톤과 같은 낮은 열 전도성을 갖는 가스, 또는 이들 가스의 혼합물을 절연 셀(241, 242, 243)에 충진하기 위해 절연 셀(241, 242, 243)을 구현하는 것도 또한 가능하다. 이러한 가스는 바람직하게 대기압과 동일한 압력을 갖는다. 이 가스는 또한 가압 될 수도 있다. 스터핑 박스(stuffing box)를 갖는 밀봉 시스템은 외장의 기밀성을 보장하는데 사용될 수 있는 한편 외장의 외부와의 (전기적, 기계적 등) 연결을 여전히 허용한다.

본 발명에 따른 절연 셀은 자기 열량 요소 내의 유체의 순환 방향이 자기장의 변화 방향에 수직하므로 상기한 바와 같은 구성으로 특히 구현될 수 있다.

제1 실시예와 관련하여 상술한 바와 동일한 장점들이 상기 제2 실시예에 또한 적용된다.

도 5A 및 도 5B 는 도 2A 및 도 2B의 열 발생기(100)의 변경된 실시예에 따른 열 발생기(200)를 도시한다. 자기 조립체(131, 132)와 그 대응하는 자기 열량 요소(111, 112) 사이에 절연 물질(151, 152)을 삽입하는 것이 목적이다. 도 5A 및 도 5B에서, 이러한 절연 물질(151, 152)은 자기 열량 요소(111, 112) 상에 위치한 포옴 층(foam layer)이다. 절연 물질은 에어로겔 타입 물질일 수도 있다. 그러나, 본 발명은 포옴이 예컨대 자기 조립체(131, 132) 상에 적용될 수도 있으므로 이러한 유형의 구성에 연결되지 않는다. 이러한 바람직한 구성은 자기 열량 요소(111, 112)에 대한 자기 조립체의 심지어 보다 큰 열적 효과를 감소시킬 수 있다.

이러한 열 발생기(100, 200, 300)는 가열, 담금질, 냉각 또는 공기조화를 필요로 하는 어떤 기술 영역의 적용 분야에 적용가능하다.

본 발명은 상기한 실례의 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에 한정된 보호 범위에 유지되면서 당업자에게 명확한 임의의 변형 또는 변경에 확장된다.

Claims

2 이상의 자기 열량 요소(111, 112, 211, 212, 213)를 포함하는 하나 이상의 열 모듈(110, 210)을 갖춘 열 발생기(100, 200, 300)에 있어서,
상기 열 발생기(100, 200, 300)는 2 이상의 자기 조립체(131, 132, 231, 232, 233)를 포함하며, 상기 자기 조립체(131, 132, 231, 232, 233) 각각은 상기 열 모듈(110, 210)의 하나 이상의 자기 열량 요소(111, 112, 211, 212, 213)가 자기 상(magnetic phases)의 교대를 받게 하며,
상기 열 발생기(100, 200, 300)는 상기 자기 조립체(131, 132, 231, 232, 233)를 서로 분리시키는 절연 수단을 포함하여, 자기 조립체(131, 132, 231, 232, 233) 및 연결된 자기 열량 요소(111, 112, 211, 212, 213)를 포함하는 절연 셀(141, 142, 241, 242, 243)을 형성하는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 열 모듈(110, 210)에 대해 상기 자기 조립체(131, 132, 231, 232, 233)는 자기 열량 요소(111, 112, 211, 212, 213)에 할당되는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 열 발생기(100, 200, 300)는 2 이상의 열 모듈(210, 1210, 2210, 3210, 4210, 5210, 6210, 7210)을 포함하며,
하나 이상의 공통 자기 조립체(231, 232, 233)는 2 이상의 열 모듈(210, 1210, 2210, 3210, 4210, 5210, 6210, 7210)의 자기 열량 요소가 자기 상의 교대를 받게 하는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연 수단은 상기 자기 조립체(131, 132, 231, 232, 233) 각각과 연관된 상기 자기 열량 요소(111, 112, 211, 212, 213) 둘레에 배치되는 하나 이상의 절연 물질의 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연 수단은 상기 자기 조립체에 고정되는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연 셀(141, 142, 241, 242, 243)은 밀봉된 외장인 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 6 항에 있어서,
상기 절연 셀(141, 142, 241, 242, 243)은 진공 상태인 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 6 항에 있어서,
상기 절연 셀(141, 142, 241, 242, 243)은 낮은 열 전도성을 갖는 가스 또는 가스들의 혼합물로 충진되는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 8 항에 있어서,
상기 절연 셀(141, 142, 241, 242, 243) 내에 포함되는 가스의 압력은 대기압과 동일한 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 8 항에 있어서,
상기 절연 셀(141, 142, 241, 242, 243) 내에 포함되는 가스는 압축되는 것을 특징으로 하는 열 발생기.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 자기 조립체(131, 132)와 상기 연관된 자기 열량 요소(111, 112) 사이에 1층의 절연 물질(151, 152)이 배치되는 것을 특징으로 하는 열 발생기.