WO2005093343A1 - Magnetic refrigeration system and use method thereof - Google Patents

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WO2005093343A1
WO2005093343A1 PCT/FR2005/050190 FR2005050190W WO2005093343A1 WO 2005093343 A1 WO2005093343 A1 WO 2005093343A1 FR 2005050190 W FR2005050190 W FR 2005050190W WO 2005093343 A1 WO2005093343 A1 WO 2005093343A1
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magnetic
air
fluid
cycle
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PCT/FR2005/050190
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French (fr)
Inventor
Jean-Marc Fournier
Jean-Paul Yonnet
Farid Allab
Afef Lebouc
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
Cnrs
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    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic refrigeration system for refrigerating a fluid, as well as an implementation method.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of air conditioning, in particular automobile air conditioning.
  • the application to refrigeration of the magnetocaloric effect of certain magnetic materials has been the subject of several articles published in particular in the French publication Revue de l'Electricite et de l'Elronique (REE) and in the American journal IEEE Transactions on Magnetism (IEEE Trans. Mag.): - “Permanent magnet device for the study of active refrigeration” by F. Allab, P. Clôt, D. Viallet, A. Lebouc, JM Foumier and JP Yonnet, REE, n ° 9, October 2003, pages 43 to 46,
  • magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect which is an intrinsic property of magnetic materials. This effect results in heating or cooling of the material when it is adiabatically magnetized or demagnetized. It can be used to perform a cycle similar to the conventional refrigeration cycle based on the compression and expansion of a two-phase gas.
  • thermodynamic cycle the principle being, by a game heat exchange, to create a temperature gradient along the material. This gradient increases with each cycle to reach the temperatures of the hot and cold sources at each end.
  • This principle is called active magnetic recovery refrigeration (AMRR).
  • AMRR active magnetic recovery refrigeration
  • each plate sees a temperature excursion limited to a few degrees which corresponds to the intrinsic magnetocaloric effect of the material.
  • a thermal gradient between a cold end and a hot end of the element which can be of the order of ten or even twenty degrees.
  • a heat exchanger for transferring calories via a heat transfer fluid.
  • a magnetic refrigeration system is composed of three sub-assemblies: - the heart of the system, or active element, with its magnetocaloric material which functions according to a thermal cycle making it possible to create an internal temperature gradient associated with the alternative circulation d '' a heat transfer fluid, - a system with permanent magnets or with superconductive coils which makes it possible to create the magnetization and the demagnetization of the magnetocaloric material, - heat exchangers capable of transferring the calories around the cold and hot ends of the active element and to make them usable outside.
  • Magnetic refrigeration systems therefore operate with a heat transfer fluid and storage tanks for this fluid. One of these tanks is at low temperature and the other is at high temperature.
  • This fluid is generally a liquid to have good heat capacity and sufficient heat transfer power with the magnetocaloric material.
  • the heat transfer fluid may for example be water.
  • a disadvantage of these magnetic refrigeration systems when one wants to cool air mainly lies in the need to have a first exchanger between the reserve of cold fluid and the useful cold air, on the one hand, and a second exchanger between the reserve of hot fluid and the hot air to be evacuated, on the other hand.
  • These exchangers must operate with relatively small temperature differences because, as we saw above, the magnetic refrigeration system gives only limited differences between hot source and cold source.
  • these exchangers must have an excellent efficiency in order not to penalize the efficiency of the refrigeration system.
  • the technical problem to be solved by the object of the present invention is to provide a magnetic refrigeration system intended to refrigerate a fluid, comprising an active magnetocaloric element subjected to a magnetization-demagnetization cycle, called magnetic cycle, and using a heat transfer fluid circulating alternately through said active element in synchronism with said magnetic cycle, which would make it possible to significantly simplify current systems and facilitate their integration into industrial products such as motor vehicles.
  • the solution to the technical problem posed consists, according to the invention, in that the fluid to be refrigerated constitutes said heat transfer fluid.
  • the fluid to be refrigerated is air and constitutes the heat-transfer fluid which circulates alternately through the active element.
  • the fluid to be cooled, air in general for air conditioning type applications is directly used as the heat transfer fluid.
  • the main resulting advantage is the elimination of heat exchangers, which considerably simplifies the construction of magnetic refrigeration in accordance with the invention while ensuring excellent performance.
  • This alternative circulation is necessary to obtain the thermal cycle.
  • said system includes:
  • a magnetocaloric active element subjected to a magnetic cycle - a first valve able to put in communication the active element with, as desired, a hot fluid discharge outlet or a first ambient fluid (air) suction inlet ,
  • the magnetic field creation system is preferably made with permanent magnets. To amplify the temperature difference of the magnetic cycle, a thermal cycle must be used to generate a temperature gradient in the magnetocaloric active element.
  • the invention provides that said system includes:
  • a first valve capable of bringing the hot end of the active element into communication with, as desired, a first variable volume tank, a hot fluid discharge outlet or a first ambient fluid (air) suction inlet,
  • the magnetic gradient magnetic refrigeration system operates according to a method which, according to the invention, comprises the steps consisting:
  • Figure 1 is a diagram of an embodiment of a magnetic refrigeration system according to the invention.
  • Figure 2 is a diagram of an embodiment of a magnetic refrigeration system according to the invention with amplification of temperature differences by thermal gradient in the magnetocaloric active element.
  • Figure 3 is a diagram of an alternative embodiment of the system of Figure 2.
  • Figure 1 is shown schematically a magnetic refrigeration system for cooling a fluid.
  • the system of FIG. 1 comprises an active magnetocaloric element 1. This active element is subjected to a magnetic cycle consisting of magnetizations and successive demagnetizations under the action of a source of magnetic field not shown. This magnetic cycle increases and then decreases the temperature in the active element 1.
  • a first valve 2 is able to put the element 1 into communication with either an outlet 2C for evacuating hot air, or a first inlet 2A d ambient air intake.
  • a second valve 3 is able to put the element 1 into communication with either an outlet 3F for evacuating cold air, or a second inlet 3A for aspirating ambient air.
  • the magnetic refrigeration system of Figure 1 operates as follows.
  • the fluid to be cooled, for example air circulates by passing through the active element 1 in a reciprocating movement.
  • the thermal cycle operates over 4 times: - initially, the active element 1 is magnetized by a source of magnetic field, which causes an increase in its internal temperature,
  • a volume of air circulates through the inlet 3A of suction, the valve 3, the element 1, the valve 2 and the outlet 2C of evacuation. This volume of air is heated by passing through the active element 1,
  • a third step the magnetic field around the active element 1 is eliminated, which causes a decrease in its internal temperature
  • a fourth step an air volume equivalent to the previous one circulates in the opposite direction through the suction inlet 2A, the valve 2, the element 1, the valve 3 and the outlet outlet 3F. This volume of air is cooled by passing through the active element 1.
  • the temperature difference which is obtained is less than the temperature difference ⁇ in the element 1, because of the partial contributions of air at room temperature.
  • FIG. 2 is shown schematically a magnetic refrigeration system operating with a thermal gradient intended to cool a fluid which, in the example described below will be air, such as the air contained in the passenger compartment of a motor vehicle that you want to air condition.
  • the system of FIG. 2 is of the same type as the gadolinium plate device presented above with reference to the above-mentioned articles. It comprises a magnetocaloric active element 1.
  • This active element is subjected to a magnetic cycle consisting of magnetizations and successive demagnetizations under the action of a permanent magnet not shown.
  • This magnetic cycle shows in the active element 1 a hot end, for example the upper end in FIG. 2, and a cold end, the lower end in FIG. 2.
  • a first valve 2 is able to put in communication the hot end of the element 1 with either a first variable volume reservoir 4C constituting the hot source, either an outlet 2C for evacuating hot air, or a first inlet 2A for aspirating ambient air.
  • a second valve 3 is able to put the cold end of the element 1 into communication with either a second variable volume reservoir 4F constituting the cold source, or a cold air discharge outlet 3F, or a second inlet 3A for ambient air suction.
  • a balance type link 5 acting on pistons allows the need to vary the volumes of the first 4C and second 4F reservoirs in synchronism with each other and with the magnetic cycle of the active element 1.
  • the magnetic refrigeration system of Figure 2 operates as follows.
  • a start-up phase the system operates empty, the two valves 2, 3 being open so as to circulate the air only between the two reservoirs 4F and 4C by crossing the active element 1 in a back-and-forth movement. -Comes. Synchronization of this movement with the magnetic cycle is ensured by link 5 of the balance type.
  • the temperature of the reservoir 4C increases while that of the reservoir 4F decreases.
  • the temperature of the hot source is higher by + ⁇ and that of the cold source is lower by less than - ⁇ .
  • the magnetocaloric material can be produced under a form where the ratio between its volume and its exchange surface is very large. It can be put for example in the form of powder or foam.
  • the active element 1 has a linear shape. This element can be produced in several parts arranged linearly.
  • the field at the level of the active elements must be successively a field of magnetization and a null field. This can be obtained either by a variable field source, or by a permanent field source having a movement back and forth. In the latter case, the active elements can also be in movement, and it is the relative displacement between the source of magnetic field and these magnetocaloric elements which is an alternating movement.
  • the present invention proposes another arrangement of the active element 1 with a magnetocaloric effect, in the form of toric sectors, a shape better suited to operation in continuous rotation.
  • the geometric shape of the element 1 then allows a relative movement of continuous rotation between the magnetic field creation system, on the one hand, and the magnetocaloric elements in the form of toric sectors, on the other hand.
  • This rotation also causes the movements in the tanks 4C and 4F as well as the switching in the valves 2 and 3.
  • the present invention is very well suited to the air conditioning of motor vehicles.
  • the fluid to be refrigerated is then the air inside the passenger compartment. Still with air as the refrigerant, the invention can also be used in systems for generating cold air, for cold rooms or for buildings, for example.
  • the present invention is also very well suited for cooling water, for example in chilled water sources.

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Abstract

The invention relates to a magnetic refrigeration system which is intended to cool a fluid. The inventive system comprises an active magnetocaloric element (1) which is subjected to a magnetisation/demagnetisation cycle, known as the magnetic cycle. For said purpose, the system uses a heat-transfer fluid which passes alternatively through the active element (1) in synchronism with the magnetic cycle. According to the invention, the fluid to be cooled constitutes the heat-transfer fluid. The invention can be used for the air-conditioning of motor vehicles.

Description

SYSTEME DE REFRIGERATION MAGNETIQUE ET PROCEDE DE MISE EN OEUVREMAGNETIC REFRIGERATION SYSTEM AND IMPLEMENTATION METHOD
La présente invention concerne un système de réfrigération magnétique destiné à réfrigérer un fluide, ainsi qu'un procédé de mise en œuvre. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine de la climatisation, notamment la climatisation automobile. L'application à la réfrigération de l'effet magnétocalorique de certains matériaux magnétiques a fait l'objet de plusieurs articles parus en particulier dans la publication française Revue de l'Electricité et de l'Electronique (REE) et dans la revue américaine IEEE Transactions on Magnetism (IEEE Trans. Mag.) : - « Dispositif à aimants permanents pour l'étude de la réfrigération active » par F. Allab, P. Clôt, D. Viallet, A. Lebouc, J.M. Foumier et J.P. Yonnet, REE, n°9, octobre 2003, pages 43 à 46,The present invention relates to a magnetic refrigeration system for refrigerating a fluid, as well as an implementation method. The invention finds a particularly advantageous application in the field of air conditioning, in particular automobile air conditioning. The application to refrigeration of the magnetocaloric effect of certain magnetic materials has been the subject of several articles published in particular in the French publication Revue de l'Electricite et de l'Elronique (REE) and in the American journal IEEE Transactions on Magnetism (IEEE Trans. Mag.): - “Permanent magnet device for the study of active refrigeration” by F. Allab, P. Clôt, D. Viallet, A. Lebouc, JM Foumier and JP Yonnet, REE, n ° 9, October 2003, pages 43 to 46,
- « A magnetic device for active magnetic régénération réfrigération » par P. Clôt, D. Viallet, A. Kedous-Lebouc, J-M. Fournier, J-P. Yonnet, F. Allab, IEEE. Trans. Mag., Vol. 39, n° 5, pp. 3349-3351. En substance, la réfrigération magnétique est basée sur l'effet magnétocalorique qui est une propriété intrinsèque des matériaux magnétiques. Cet effet se traduit par un échauffement ou un refroidissement du matériau lorsqu'il est aimanté ou désaimanté de manière adiabatique. On peut l'exploiter pour réaliser un cycle analogue au cycle frigorifique classique basé sur la compression et la détente d'un gaz biphasique. Au voisinage de la température de Curie, les variations de l'aimantation des matériaux magnétiques sont importantes et se traduisent par des variations importantes correspondantes de l'énergie interne du réseau cristallin entraînant une modification de la température de l'échantillon, d'où le nom d'effet magnétocalorique qui a été donné ce phénomène. Cette propriété intrinsèque des matériaux para- et ferromagnétiques est la conséquence d'un couplage magnétothermique entre l'entropie du réseau et l'entropie magnétique. Cependant, l'application de l'effet magnétocalorique à la réfrigération magnétique pose un certains nombre de difficultés. D'une part, s'il doit être exploité dans une gamme de température voisine de la température ambiante, cela réduit considérablement le choix des matériaux possibles, d'autant que les matériaux candidats doivent en plus présenter un effet magnétocalorique dit géant se traduisant par une forte variation de température pour une variation d'aimantation donnée. Actuellement, le seul matériau disponible sur le marché répondant à ces exigences est le gadolinium. En plus du gadolinium, il existe d'autres matériaux présentant un effet magnétocalorique géant à la température ambiante ; il s'agit par exemple des composés GdSiGe, MnFePAs et MnAS, qui offrent un effet magnétocalorique plus important que le gadolinium avec des coûts relativement réduits. D'autre part, les études expérimentales effectuées sur ces matériaux ont montré que l'exploitation directe de l'effet magnétocalorique selon un processus analogue à celui d'une compression (aimantation)/détente (désaimantation) d'un gaz offre des variations de température relativement faibles (2°C à 1T et 14°C à 7T) comparées à celles produites par les systèmes traditionnels de climatisation qui peuvent atteindre 50 à 70 degrés entre le point chaud et le point froid du circuit de refroidissement. Cette limite dans la dynamique des variations de température obtenues constitue évidemment un obstacle à l'application de l'effet magnétocalorique à la réfrigération. Ceci d'autant plus que, de manière pratique, les systèmes de réfrigération magnétique de petite taille doivent de préférence mettre en œuvre des aimants permanents pour aimanter les matériaux à effet magnétocalorique utilisés, ce qui limite les champs magnétiques appliqués à des valeurs de l'ordre du Tesla. En revanche, pour les systèmes de grande taille, il est possible d'utiliser des bobines supraconductrices créant plusieurs teslas. Pour résoudre cette dernière difficulté, les articles précités proposent une amplification de la différence de température obtenue par un cycle thermodynamique particulier (cycle de Stirling), le principe étant, par un jeu d'échanges thermiques, de créer un gradient de température le long du matériau. Ce gradient s'amplifie à chaque cycle pour aboutir aux températures des sources chaude et froide à chaque extrémité. Ce principe s'appelle la réfrigération magnétique active à récupération (AMRR). Ces articles décrivent également un élément actif de forme allongée constitué d'une succession de minces plaques de gadolinium qui est soumis à un cycle d'aimantation/désaimantation par déplacement alternatif dans un champ magnétique fixe généré par un aimant permanent. Plus précisément, à l'intérieur de l'élément actif, chaque plaque voit une excursion en température limitée à quelques degrés qui correspond à l'effet magnétocalorique intrinsèque du matériau. Pour l'ensemble de l'élément actif, il se produit un gradient thermique entre une extrémité froide et une extrémité chaude de l'élément qui peut être de l'ordre d'une dizaine, voire une vingtaine de degrés. Pour réaliser un système de réfrigération magnétique, on dispose à chaque extrémité de l'élément actif un echangeur thermique pour transférer les calories par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur. Ces échangeurs doivent fonctionner avec un excellent rendement malgré les écarts assez réduits entre les sources. En résumé, un système de réfrigération magnétique est composé de trois sous-ensembles : - le cœur du système, ou élément actif, avec son matériau magnétocalorique qui fonctionne selon un cycle thermique permettant de créer un gradient interne de température associé à la circulation alternative d'un fluide caloporteur, - un système à aimants permanents ou à bobines supraconductrices qui permet de créer l'aimantation et la désaimantation du matériau magnétocalorique, - des échangeurs thermiques capables de transférer les calories autour des extrémités froide et chaude de l'élément actif et de les rendre utilisables vers l'extérieur. Les ordres de grandeur qui ressortent d'études menées sur des systèmes à effet magnétocalorique de ce type montrent qu'ils sont bien adaptés pour des puissances de l'ordre de quelques centaines de watts, voire quelques kilowatts. Ils fonctionnent de plus avec un excellent rendement. Les systèmes de réfrigération magnétique fonctionnent donc avec un fluide caloporteur et des réservoirs de stockage de ce fluide. Un de ces réservoirs est à basse température et l'autre est à haute température. Ce fluide est généralement un liquide pour avoir une bonne capacité calorifique et un pouvoir de transfert de chaleur suffisant avec le matériau magnétocalorique. Le fluide caloporteur peut être par exemple de l'eau. Un inconvénient de ces systèmes de réfrigération magnétique quand on veut refroidir de l'air réside principalement dans la nécessité d'avoir un premier echangeur entre la réserve de fluide froid et l'air froid utile, d'une part, et un second echangeur entre la réserve de fluide chaud et l'air chaud à évacuer, d'autre part. Ces échangeurs doivent fonctionner avec des différences de température relativement faibles car, comme on l'a vu plus haut, le système de réfrigération magnétique ne donne que des écarts limités entre source chaude et source froide. De plus, ces échangeurs doivent avoir un excellent rendement pour ne pas pénaliser le rendement du système de réfrigération. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer un système de réfrigération magnétique destiné à réfrigérer un fluide, comprenant un élément actif magnétocalorique soumis à un cycle d'aimantation-désaimantation, dit cycle magnétique, et utilisant un fluide caloporteur circulant alternativement à travers ledit élément actif en synchronisme avec ledit cycle magnétique, qui permettrait de simplifier sensiblement les systèmes actuels et faciliter leur intégration dans des produits industriels tels que les véhicules automobiles. La solution au problème technique posé consiste, selon l'invention, en ce que le fluide à réfrigérer constitue ledit fluide caloporteur. De préférence, le fluide à réfrigérer est de l'air et constitue le fluide caloporteur qui circule alternativement à travers l'élément actif. Ainsi, le fluide à refroidir, de l'air en général pour les applications de type climatisation, est directement utilisé comme fluide caloporteur. Le principal avantage qui en résulte est la suppression des échangeurs thermiques, ce qui simplifie considérablement la réalisation des systèmes de réfrigération magnétique conformes à l'invention tout leur assurant un excellent rendement. Pour faire fonctionner le système de réfrigération magnétique selon l'invention, Il faut faire parcourir l'élément actif à effet magnétocalorique par le fluide avec une circulation alternative, c'est-à-dire que le fluide traverse tantôt dans un sens tantôt en sens inverse la zone magnétocalorique. Cette circulation alternative est nécessaire pour obtenir le cycle thermique. A cet effet, l'invention prévoit que ledit système comporte :- "A magnetic device for active magnetic regeneration refrigeration" by P. Clôt, D. Viallet, A. Kedous-Lebouc, JM. Fournier, JP. Yonnet, F. Allab, IEEE. Trans. Mag., Vol. 39, n ° 5, pp. 3349-3351. In essence, magnetic refrigeration is based on the magnetocaloric effect which is an intrinsic property of magnetic materials. This effect results in heating or cooling of the material when it is adiabatically magnetized or demagnetized. It can be used to perform a cycle similar to the conventional refrigeration cycle based on the compression and expansion of a two-phase gas. In the vicinity of the Curie temperature, the variations in the magnetization of the magnetic materials are significant and result in significant corresponding variations in the internal energy of the crystal lattice leading to a modification of the temperature of the sample, hence the name of magnetocaloric effect which was given this phenomenon. This intrinsic property of para- and ferromagnetic materials is the consequence of a magnetothermal coupling between the network entropy and the magnetic entropy. However, applying the magnetocaloric effect to magnetic refrigeration poses a number of difficulties. On the one hand, if it has to be used in a temperature range close to ambient temperature, this considerably reduces the choice of possible materials, all the more so as the candidate materials must also have a magnetocaloric effect known as giant, resulting in a large temperature variation for a given magnetization variation. Currently, the only material available on the market that meets these requirements is gadolinium. In addition to gadolinium, there are other materials with a giant magnetocaloric effect at room temperature; these are, for example, the compounds GdSiGe, MnFePAs and MnAS, which offer a greater magnetocaloric effect than gadolinium with relatively reduced costs. On the other hand, the experimental studies carried out on these materials have shown that the direct exploitation of the magnetocaloric effect according to a process analogous to that of a compression (magnetization) / expansion (demagnetization) of a gas offers variations in relatively low temperatures (2 ° C to 1T and 14 ° C to 7T) compared to those produced by traditional air conditioning systems which can reach 50 to 70 degrees between the hot point and the cold point of the cooling circuit. This limitation in the dynamics of the temperature variations obtained obviously constitutes an obstacle to the application of the magnetocaloric effect to refrigeration. This is all the more so since, in practical terms, small magnetic refrigeration systems must preferably use permanent magnets to magnetize the materials with magnetocaloric effect used, which limits the magnetic fields applied to values of the Tesla order. On the other hand, for large systems, it is possible to use superconductive coils creating several teslas. To solve this last difficulty, the aforementioned articles propose an amplification of the temperature difference obtained by a particular thermodynamic cycle (Stirling cycle), the principle being, by a game heat exchange, to create a temperature gradient along the material. This gradient increases with each cycle to reach the temperatures of the hot and cold sources at each end. This principle is called active magnetic recovery refrigeration (AMRR). These articles also describe an active element of elongated shape consisting of a succession of thin gadolinium plates which is subjected to a magnetization / demagnetization cycle by alternating displacement in a fixed magnetic field generated by a permanent magnet. More specifically, inside the active element, each plate sees a temperature excursion limited to a few degrees which corresponds to the intrinsic magnetocaloric effect of the material. For the whole of the active element, there is a thermal gradient between a cold end and a hot end of the element which can be of the order of ten or even twenty degrees. To produce a magnetic refrigeration system, there is at each end of the active element a heat exchanger for transferring calories via a heat transfer fluid. These exchangers must operate with excellent efficiency despite the fairly small differences between the sources. In summary, a magnetic refrigeration system is composed of three sub-assemblies: - the heart of the system, or active element, with its magnetocaloric material which functions according to a thermal cycle making it possible to create an internal temperature gradient associated with the alternative circulation d '' a heat transfer fluid, - a system with permanent magnets or with superconductive coils which makes it possible to create the magnetization and the demagnetization of the magnetocaloric material, - heat exchangers capable of transferring the calories around the cold and hot ends of the active element and to make them usable outside. The orders of magnitude which emerge from studies carried out on magnetocaloric effect systems of this type show that they are indeed suitable for powers of the order of a few hundred watts, or even a few kilowatts. They also work with excellent performance. Magnetic refrigeration systems therefore operate with a heat transfer fluid and storage tanks for this fluid. One of these tanks is at low temperature and the other is at high temperature. This fluid is generally a liquid to have good heat capacity and sufficient heat transfer power with the magnetocaloric material. The heat transfer fluid may for example be water. A disadvantage of these magnetic refrigeration systems when one wants to cool air mainly lies in the need to have a first exchanger between the reserve of cold fluid and the useful cold air, on the one hand, and a second exchanger between the reserve of hot fluid and the hot air to be evacuated, on the other hand. These exchangers must operate with relatively small temperature differences because, as we saw above, the magnetic refrigeration system gives only limited differences between hot source and cold source. In addition, these exchangers must have an excellent efficiency in order not to penalize the efficiency of the refrigeration system. Also, the technical problem to be solved by the object of the present invention is to provide a magnetic refrigeration system intended to refrigerate a fluid, comprising an active magnetocaloric element subjected to a magnetization-demagnetization cycle, called magnetic cycle, and using a heat transfer fluid circulating alternately through said active element in synchronism with said magnetic cycle, which would make it possible to significantly simplify current systems and facilitate their integration into industrial products such as motor vehicles. The solution to the technical problem posed consists, according to the invention, in that the fluid to be refrigerated constitutes said heat transfer fluid. Preferably, the fluid to be refrigerated is air and constitutes the heat-transfer fluid which circulates alternately through the active element. Thus, the fluid to be cooled, air in general for air conditioning type applications, is directly used as the heat transfer fluid. The main resulting advantage is the elimination of heat exchangers, which considerably simplifies the construction of magnetic refrigeration in accordance with the invention while ensuring excellent performance. To operate the magnetic refrigeration system according to the invention, it is necessary to make the active element with a magnetocaloric effect pass through the fluid with an alternative circulation, that is to say that the fluid sometimes passes in one direction sometimes in direction reverses the magnetocaloric zone. This alternative circulation is necessary to obtain the thermal cycle. To this end, the invention provides that said system includes:
- un élément actif magnétocalorique soumis à un cycle magnétique, - une première vanne apte à mettre en communication l'élément actif avec, au choix, une sortie d'évacuation de fluide chaud ou une première entrée d'aspiration de fluide (air) ambiant,- a magnetocaloric active element subjected to a magnetic cycle, - a first valve able to put in communication the active element with, as desired, a hot fluid discharge outlet or a first ambient fluid (air) suction inlet ,
- une deuxième vanne apte à mettre en communication l'élément actif avec, au choix, une sortie d'évacuation de fluide froid (air) ou une deuxième entrée d'aspiration de fluide ambiant (air), les circulations alternatives de fluide étant en synchronisme avec le cycle magnétique de l'élément actif. Ce système simple est bien adapté aux installations de taille importante pour lesquelles le système de création de champ magnétique peut être réalisé par des bobines supraconductrices, ce qui permet d'avoir un écart de température important au cours du cycle magnétique. Pour les systèmes plus compacts et de taille plus réduite, comme ceux adaptés à la climatisation automobile, le système de création de champ magnétique est de préférence réalisé avec des aimants permanents. Pour amplifier l'écart de température du cycle magnétique, il faut utiliser un cycle thermique permettant de générer un gradient de température dans l'élément actif magnétocalorique. A cet effet, l'invention prévoit que ledit système comporte :a second valve able to put the active element in communication with, as desired, an outlet for discharging cold fluid (air) or a second inlet for suctioning ambient fluid (air), the alternative fluid circulations being in synchronism with the magnetic cycle of the active element. This simple system is well suited to large-scale installations for which the magnetic field creation system can be produced by superconductive coils, which makes it possible to have a large temperature difference during the magnetic cycle. For more compact and smaller systems, such as those suitable for automotive air conditioning, the magnetic field creation system is preferably made with permanent magnets. To amplify the temperature difference of the magnetic cycle, a thermal cycle must be used to generate a temperature gradient in the magnetocaloric active element. To this end, the invention provides that said system includes:
- un élément actif magnétocalorique soumis à un cycle magnétique et présentant une extrémité chaude et une extrémité froide,- a magnetocaloric active element subjected to a magnetic cycle and having a hot end and a cold end,
- une première vanne apte à mettre en communication l'extrémité chaude de l'élément actif avec, au choix, un premier réservoir à volume variable, une sortie d'évacuation de fluide chaud ou une première entrée d'aspiration de fluide (air) ambiant,a first valve capable of bringing the hot end of the active element into communication with, as desired, a first variable volume tank, a hot fluid discharge outlet or a first ambient fluid (air) suction inlet,
- une deuxième vanne apte à mettre en communication l'extrémité froide de l'élément actif avec, au choix, un deuxième réservoir à volume variable, une sortie d'évacuation de fluide (air) froid ou une deuxième entrée d'aspiration de fluide (air) ambiant, les volumes des premier et deuxième réservoirs étant aptes à varier en synchronisme avec le cycle magnétique de l'élément actif. Le système de réfrigération magnétique à gradient thermique conforme à l'invention fonctionne selon un procédé qui, selon l'invention, comprend les étapes consistant :- a second valve capable of bringing the cold end of the active element into communication with, as desired, a second variable volume reservoir, a cold fluid (air) discharge outlet or a second fluid suction inlet (air) ambient, the volumes of the first and second reservoirs being able to vary in synchronism with the magnetic cycle of the active element. The magnetic gradient magnetic refrigeration system according to the invention operates according to a method which, according to the invention, comprises the steps consisting:
- dans une phase de démarrage, à faire circuler le fluide (air) entre les deux réservoirs à volume variable à travers l'élément actif en synchronisme avec le cycle magnétique jusqu'à obtenir une différence de température donnée entre les deux réservoirs,- in a start-up phase, circulating the fluid (air) between the two variable volume tanks through the active element in synchronism with the magnetic cycle until a given temperature difference is obtained between the two tanks,
- en régime établi, dans un premier demi-cycle : * à vider partiellement le premier réservoir par circulation de fluide (air) chaud à travers l'élément actif puis vers la sortie d'évacuation de fluide (air) froid, le deuxième réservoir étant maintenu vide, * à vider complètement le premier réservoir et à remplir partiellement le deuxième réservoir de manière synchronisée à travers l'élément actif, * à remplir complètement le deuxième réservoir par circulation de fluide (air) ambiant depuis la première entrée d'aspiration de fluide (air) ambiant à travers l'élément actif, et, dans un deuxième demi-cycle, à effectuer les étapes précédentes en inversant premier et deuxième réservoirs. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un système de réfrigération magnétique conforme à l'invention. La figure 2 est un schéma d'un mode de réalisation d'un système de réfrigération magnétique conforme à l'invention avec amplification des écarts de température par gradient thermique dans l'élément actif magnétocalorique. La figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du système de la figure 2. Sur la figure 1 est représenté de manière schématique un système de réfrigération magnétique destiné à refroidir un fluide. Le système de la figure 1 comporte un élément actif magnétocalorique 1. Cet élément actif est soumis à un cycle magnétique constitué d'aimantations et de désaimantations successives sous l'action d'une source de champ magnétique non représentée. Ce cycle magnétique fait augmenter puis diminuer la température dans l'élément actif 1. Une première vanne 2 est apte à mettre en communication l'élément 1 avec, soit une sortie 2C d'évacuation d'air chaud, soit une première entrée 2A d'aspiration d'air ambiant. De même, une deuxième vanne 3 est apte à mettre en communication l'élément 1 avec, soit une sortie 3F d'évacuation d'air froid, soit une deuxième entrée 3A d'aspiration d'air ambiant. Le système de réfrigération magnétique de la figure 1 fonctionne de la manière suivante. Le fluide à refroidir, par exemple de l'air, circule en traversant l'élément actif 1 dans un mouvement de va-et-vient. Le cycle thermique fonctionne sur 4 temps : - dans un premier temps, l'élément actif 1 est aimanté par une source de champ magnétique, ce qui provoque une augmentation de sa température interne,- in steady state, in a first half-cycle: * to partially empty the first tank by circulation of hot fluid (air) through the active element then towards the cold fluid (air) discharge outlet, the second tank being kept empty, * completely emptying the first tank and partially filling the second tank in a synchronized manner through the active element, * completely filling the second tank by circulation of ambient fluid (air) from the first suction inlet of ambient fluid (air) through the active element, and, in a second half-cycle, performing the preceding steps by reversing the first and second reservoirs. The description which follows with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear what the invention consists of and how it can be implemented. Figure 1 is a diagram of an embodiment of a magnetic refrigeration system according to the invention. Figure 2 is a diagram of an embodiment of a magnetic refrigeration system according to the invention with amplification of temperature differences by thermal gradient in the magnetocaloric active element. Figure 3 is a diagram of an alternative embodiment of the system of Figure 2. In Figure 1 is shown schematically a magnetic refrigeration system for cooling a fluid. The system of FIG. 1 comprises an active magnetocaloric element 1. This active element is subjected to a magnetic cycle consisting of magnetizations and successive demagnetizations under the action of a source of magnetic field not shown. This magnetic cycle increases and then decreases the temperature in the active element 1. A first valve 2 is able to put the element 1 into communication with either an outlet 2C for evacuating hot air, or a first inlet 2A d ambient air intake. Likewise, a second valve 3 is able to put the element 1 into communication with either an outlet 3F for evacuating cold air, or a second inlet 3A for aspirating ambient air. The magnetic refrigeration system of Figure 1 operates as follows. The fluid to be cooled, for example air, circulates by passing through the active element 1 in a reciprocating movement. The thermal cycle operates over 4 times: - initially, the active element 1 is magnetized by a source of magnetic field, which causes an increase in its internal temperature,
- dans un deuxième temps, un volume d'air circule par l'entrée 3A d'aspiration, la vanne 3, l'élément 1 , la vanne 2 et la sortie 2C d'évacuation. Ce volume d'air se réchauffe en traversant l'élément actif 1 ,- In a second step, a volume of air circulates through the inlet 3A of suction, the valve 3, the element 1, the valve 2 and the outlet 2C of evacuation. This volume of air is heated by passing through the active element 1,
- dans un troisième temps, le champ magnétique autour de l'élément actif 1 est supprimé, ce qui provoque une diminution de sa température interne, - dans un quatrième temps, un volume d'air équivalent au précédent circule en sens inverse par l'entrée 2A d'aspiration, la vanne 2, l'élément 1 , la vanne 3 et la sortie 3F d'évacuation. Ce volume d'air se refroidit en traversant l'élément actif 1. En pratique, l'écart de température que l'on obtient est inférieur à l'écart de température Δθ dans l'élément 1 , à cause des apports partiels d'air à température ambiante. Ces apports correspondant au débit d'air froid du système, il faut donc trouver un compromis entre la baisse de température de l'air rafraîchi et son débit. Sur la figure 2 est représenté de manière schématique un système de réfrigération magnétique fonctionnant avec un gradient thermique destiné à refroidir un fluide qui, dans l'exemple décrit ci-après sera de l'air, tel que l'air contenu dans l'habitacle d'un véhicule automobile que l'on veut climatiser. Le système de la figure 2 est du même type que le dispositif à plaques de gadolinium présenté plus haut en référence aux articles précités. Il comporte un élément actif magnétocalorique 1. Cet élément actif est soumis à un cycle magnétique constitué d'aimantations et de désaimantations successives sous l'action d'un aimant permanent non représenté. Ce cycle magnétique fait apparaître dans l'élément actif 1 une extrémité chaude, par exemple l'extrémité supérieure sur la figure 2, et une extrémité froide, l'extrémité inférieure sur la figure 2. Une première vanne 2 est apte à mettre en communication l'extrémité chaude de l'élément 1 avec, soit un premier réservoir 4C à volume variable constituant la source chaude, soit une sortie 2C d'évacuation d'air chaud, soit une première entrée 2A d'aspiration d'air ambiant. De même, une deuxième vanne 3 est apte à mettre en communication l'extrémité froide de l'élément 1 avec, soit un deuxième réservoir 4F à volume variable constituant la source froide, soit une sortie 3F d'évacuation d'air froid, soit une deuxième entrée 3A d'aspiration d'air ambiant. Une liaison 5 de type balance agissant sur des pistons permet au besoin de faire varier les volumes des premier 4C et deuxième 4F réservoirs en synchronisme entre eux et avec le cycle magnétique de l'élément actif 1. Le système de réfrigération magnétique de la figure 2 fonctionne de la manière suivante. Dans une phase de démarrage, le système fonctionne à vide, les deux vannes 2, 3 étant ouvertes de sorte à faire circuler l'air uniquement entre les deux réservoirs 4F et 4C en traversant l'élément actif 1 dans un mouvement de va-et-vient. La synchronisation de ce mouvement avec le cycle magnétique est assurée par la liaison 5 de type balance. Au cours de cette phase de démarrage, la température du réservoir 4C augmente tandis que celle du réservoir 4F diminue. En première approximation, par rapport à la température ambiante, la température de la source chaude est plus élevée de + Δθ et celle de la source froide est plus basse de moins de - Δθ. Lorsque la différence de température entre source froide et source chaude a atteint une valeur donnée, le système de réfrigération magnétique de la figure 2 entre dans une phase de fonctionnement en régime établi dont le principe est le suivant. Quand l'air remonte du réservoir 4F, il se réchauffe dans l'élément actif 1 , et il ressort chaud. Grâce à la vanne 2, une partie de cet air chaud est envoyée dans le réservoir 4C, et l'autre partie est envoyée vers l'extérieur 2C. Pour le chemin inverse, quand l'air chaud vient du réservoir 4C, il se refroidit dans l'élément actif 1 et ressort froid. Cette fois, grâce à la vanne 3, une partie de cet air froid est envoyée vers le réservoir 4F, et l'autre partie est envoyée vers l'utilisation de l'air froid 3F. Pour un fonctionnement continu, il faut que les volumes cycliques des deux réservoirs 4C et 4F restent identiques. Au cours d'un premier demi-cycle, quand par exemple l'air circule de la source chaude vers la source froide, c'est-à-dire du réservoir 4C vers le réservoir 4F, le volume d'air qui a été utilisé par la sortie 3F doit être compensé par une aspiration d'un volume équivalent sur l'entrée 2A. Cela peut être effectué selon les étapes suivantes consistant :- in a third step, the magnetic field around the active element 1 is eliminated, which causes a decrease in its internal temperature, - In a fourth step, an air volume equivalent to the previous one circulates in the opposite direction through the suction inlet 2A, the valve 2, the element 1, the valve 3 and the outlet outlet 3F. This volume of air is cooled by passing through the active element 1. In practice, the temperature difference which is obtained is less than the temperature difference Δθ in the element 1, because of the partial contributions of air at room temperature. These intakes correspond to the cold air flow of the system, it is therefore necessary to find a compromise between the drop in temperature of the refreshed air and its flow. In Figure 2 is shown schematically a magnetic refrigeration system operating with a thermal gradient intended to cool a fluid which, in the example described below will be air, such as the air contained in the passenger compartment of a motor vehicle that you want to air condition. The system of FIG. 2 is of the same type as the gadolinium plate device presented above with reference to the above-mentioned articles. It comprises a magnetocaloric active element 1. This active element is subjected to a magnetic cycle consisting of magnetizations and successive demagnetizations under the action of a permanent magnet not shown. This magnetic cycle shows in the active element 1 a hot end, for example the upper end in FIG. 2, and a cold end, the lower end in FIG. 2. A first valve 2 is able to put in communication the hot end of the element 1 with either a first variable volume reservoir 4C constituting the hot source, either an outlet 2C for evacuating hot air, or a first inlet 2A for aspirating ambient air. Similarly, a second valve 3 is able to put the cold end of the element 1 into communication with either a second variable volume reservoir 4F constituting the cold source, or a cold air discharge outlet 3F, or a second inlet 3A for ambient air suction. A balance type link 5 acting on pistons allows the need to vary the volumes of the first 4C and second 4F reservoirs in synchronism with each other and with the magnetic cycle of the active element 1. The magnetic refrigeration system of Figure 2 operates as follows. In a start-up phase, the system operates empty, the two valves 2, 3 being open so as to circulate the air only between the two reservoirs 4F and 4C by crossing the active element 1 in a back-and-forth movement. -Comes. Synchronization of this movement with the magnetic cycle is ensured by link 5 of the balance type. During this start-up phase, the temperature of the reservoir 4C increases while that of the reservoir 4F decreases. As a first approximation, compared to the ambient temperature, the temperature of the hot source is higher by + Δθ and that of the cold source is lower by less than - Δθ. When the temperature difference between cold source and hot source has reached a given value, the magnetic refrigeration system of FIG. 2 enters a phase of operation in steady state, the principle of which is as follows. When the air rises from the reservoir 4F, it heats up in the active element 1, and it comes out hot. Thanks to the valve 2, part of this hot air is sent to the tank 4C, and the other part is sent to the outside 2C. For the opposite path, when the hot air comes from the reservoir 4C, it cools in the active element 1 and comes out cold. This time, thanks to the valve 3, part of this cold air is sent to the tank 4F, and the other part is sent to the use of cold air 3F. For continuous operation, the cyclic volumes of the two tanks 4C and 4F must remain identical. During a first half-cycle, when for example the air circulates from the hot source to the cold source, that is to say from the reservoir 4C to the reservoir 4F, the volume of air which has been used by the 3F output must be compensated by a suction of an equivalent volume on the 2A input. This can be done in the following stages, consisting of:
- dans un premier temps, à vider partiellement le premier réservoir 4C par un mouvement partiel du piston du réservoir 4C qui envoie l'air chaud vers l'élément actif 1 par la vanne 2, puis vers la sortie 3F pour l'utilisation de l'air froid, le piston du deuxième réservoir 4F étant immobile, maintenant le réservoir 4F vide,- firstly, to partially empty the first tank 4C by a partial movement of the piston of the tank 4C which sends the hot air to the active element 1 by the valve 2, then to the outlet 3F for the use of the 'air cold, the piston of the second tank 4F being stationary, keeping the tank 4F empty,
- dans un deuxième temps, à vider complètement le premier réservoir 4C et, par un mouvement synchronisé à travers l'élément actif 1 , à remplir partiellement le deuxième réservoir 4F,- in a second step, to completely empty the first tank 4C and, by a synchronized movement through the active element 1, to partially fill the second tank 4F,
- dans un troisième temps, à remplir complètement le deuxième réservoir 4F par aspiration sur l'entrée 2A de la vanne 2 vers le réservoir 4F par la vanne 3 en traversant l'élément actif 1. Symétriquement, au cours du deuxième demi-cycle suivant, on réalise : - dans un premier temps, un mouvement partiel de vidage du deuxième réservoir 4F qui renvoie l'air chaud par la sortie 2C,- in a third step, completely fill the second tank 4F by suction on the inlet 2A of the valve 2 towards the tank 4F by the valve 3 while crossing the active element 1. Symmetrically, during the next second half-cycle , we carry out: - firstly, a partial emptying movement of the second tank 4F which returns the hot air through the outlet 2C,
- dans un deuxième temps, un mouvement synchronisé de fin de vidage du réservoir 4F et de début de remplissage du réservoir 4C,- in a second step, a synchronized movement at the end of emptying the reservoir 4F and at the start of filling the reservoir 4C,
- dans un troisième temps, la fin du remplissage du réservoir 4C et l'aspiration de l'air ambiant 3A. Dans ce type de fonctionnement, une partie de l'air du réservoir chaud 4C est envoyée dans le réservoir froid 4F et réciproquement. Cette circulation alternative permet de faire fonctionner le cycle thermique. En pratique, dans les deux réservoirs, l'écart de température que l'on obtient par rapport à la température ambiante est inférieur à l'écart de température initial Δθ, à cause des apports partiels d'air à température ambiante. Ces apports correspondant au débit d'air froid du système, il faut donc trouver un compromis entre la baisse de température de l'air rafraîchi et son débit. Quant le fluide à refroidir est de l'air, la capacité calorifique de l'air étant limitée, il faut avoir une très grande surface d'échange à l'intérieur de l'élément actif 1. Le matériau magnétocalorique peut être réalisé sous une forme où le rapport entre son volume et sa surface d'échange est très grand. Il peut être mis par exemple sous forme de poudre ou de mousse. Sur les figures 1 et 2, l'élément actif 1 a une forme linéaire. Cet élément peut être réalisé en plusieurs parties disposées linéairement. Le champ au niveau des éléments actifs doit être successivement un champ d'aimantation et un champ nul. Cela peut être obtenu soit par une source de champ variable, soit par une source de champ permanent ayant un mouvement alternatif de va et vient. Dans ce dernier cas, les éléments actifs peuvent aussi être en mouvement, et c'est le déplacement relatif entre la source de champ magnétique et ces éléments magnetocaloriques qui est un mouvement alternatif. La figure 3 propose une autre disposition de l'élément actif 1 à effet magnétocalorique, en forme de secteurs toriques, forme mieux adaptée à un fonctionnement en rotation continue. La forme géométrique de l'élément 1 permet alors un mouvement relatif de rotation continue entre le système de création de champ magnétique, d'une part, et les éléments magnetocaloriques en forme de secteurs toriques, d'autre part. Cette rotation entraîne aussi les mouvements dans les réservoirs 4C et 4F ainsi que les commutations dans les vannes 2 et 3. La présente invention est très bien adaptée à la climatisation des véhicules automobiles. Le fluide à réfrigérer est alors l'air à l'intérieur de l'habitacle. Toujours avec de l'air comme fluide à réfrigérer, l'invention peut aussi être utilisée dans des systèmes de génération d'air froid, pour des chambres froides ou pour des bâtiments, par exemple. La présente invention est aussi très bien adaptée au refroidissement de l'eau, par exemple dans les sources d'eau réfrigérées. - thirdly, the end of filling of the tank 4C and the suction of ambient air 3A. In this type of operation, part of the air from the hot tank 4C is sent to the cold tank 4F and vice versa. This alternative circulation makes it possible to operate the thermal cycle. In practice, in the two tanks, the temperature difference that is obtained with respect to the ambient temperature is less than the initial temperature difference Δθ, because of the partial inflows of air at ambient temperature. These intakes correspond to the cold air flow of the system, it is therefore necessary to find a compromise between the drop in temperature of the refreshed air and its flow. When the fluid to be cooled is air, the heat capacity of the air being limited, it is necessary to have a very large exchange surface inside the active element 1. The magnetocaloric material can be produced under a form where the ratio between its volume and its exchange surface is very large. It can be put for example in the form of powder or foam. In Figures 1 and 2, the active element 1 has a linear shape. This element can be produced in several parts arranged linearly. The field at the level of the active elements must be successively a field of magnetization and a null field. This can be obtained either by a variable field source, or by a permanent field source having a movement back and forth. In the latter case, the active elements can also be in movement, and it is the relative displacement between the source of magnetic field and these magnetocaloric elements which is an alternating movement. FIG. 3 proposes another arrangement of the active element 1 with a magnetocaloric effect, in the form of toric sectors, a shape better suited to operation in continuous rotation. The geometric shape of the element 1 then allows a relative movement of continuous rotation between the magnetic field creation system, on the one hand, and the magnetocaloric elements in the form of toric sectors, on the other hand. This rotation also causes the movements in the tanks 4C and 4F as well as the switching in the valves 2 and 3. The present invention is very well suited to the air conditioning of motor vehicles. The fluid to be refrigerated is then the air inside the passenger compartment. Still with air as the refrigerant, the invention can also be used in systems for generating cold air, for cold rooms or for buildings, for example. The present invention is also very well suited for cooling water, for example in chilled water sources.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de réfrigération magnétique destiné à réfrigérer un fluide, comprenant un élément actif magnétocalorique (1 ) soumis à un cycle d'aimantation-désaimantation, dit cycle magnétique, et utilisant un fluide caloporteur circulant alternativement à travers ledit élément actif (1) en synchronisme avec ledit cycle d'aimantation, caractérisé en ce que le fluide à réfrigérer est de l'air et constitue le fluide caloporteur qui circule alternativement à travers l'élément actif. 1. Magnetic refrigeration system for refrigerating a fluid, comprising a magnetocaloric active element (1) subjected to a magnetization-demagnetization cycle, called magnetic cycle, and using a heat transfer fluid circulating alternately through said active element (1) in synchronism with said magnetization cycle, characterized in that the fluid to be refrigerated is air and constitutes the heat transfer fluid which circulates alternately through the active element.
2. Système de réfrigération magnétique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit système comporte : - un élément actif magnétocalorique (1 ) soumis à un cycle magnétique, - une première vanne (2) apte à mettre en communication l'élément actif (1 ) avec, au choix, une sortie (2C) d'évacuation d'air chaud ou une première entrée (2A) d'aspiration d'air ambiant, - une deuxième vanne (3) apte à mettre en communication l'élément actif (1 ) avec, au choix, une sortie (3F) d'évacuation d'air froid ou une deuxième entrée (3A) d'aspiration d'air ambiant. 2. Magnetic refrigeration system according to claim 1, characterized in that said system comprises: - an active magnetocaloric element (1) subjected to a magnetic cycle, - a first valve (2) capable of placing the active element in communication ( 1) with, as desired, an outlet (2C) for evacuating hot air or a first inlet (2A) for aspirating ambient air, - a second valve (3) capable of placing the active element in communication (1) with, as desired, an outlet (3F) for evacuating cold air or a second inlet (3A) for aspirating ambient air.
3. Système de réfrigération magnétique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit système comporte : - un élément actif magnétocalorique (1 ) soumis à un cycle magnétique et présentant une extrémité chaude et une extrémité froide, - une première vanne (2) apte à mettre en communication l'extrémité chaude de l'élément actif (1 ) avec, au choix, un premier réservoir (4C) à volume variable, une sortie (2C) d'évacuation d'air chaud ou une première entrée (2A) d'aspiration d'air ambiant, - une deuxième vanne (3) apte à mettre en communication l'extrémité froide de l'élément actif (1 ) avec, au choix, un deuxième réservoir 4F) à volume variable, une sortie (3F) d'évacuation d'air froid ou une deuxième entrée (3A) d'aspiration d'air ambiant, les volumes des premier (4C) et deuxième (4F) réservoirs étant aptes à varier en synchronisme avec le cycle magnétique de l'élément actif (1 ). 3. Magnetic refrigeration system according to claim 1 or 2, characterized in that said system comprises: - an active magnetocaloric element (1) subjected to a magnetic cycle and having a hot end and a cold end, - a first valve (2 ) capable of bringing the hot end of the active element (1) into communication with, as desired, a first reservoir (4C) with variable volume, an outlet (2C) for evacuating hot air or a first inlet ( 2A) for ambient air suction, - a second valve (3) capable of bringing the cold end of the active element (1) into communication with, as desired, a second reservoir 4F) with variable volume, an outlet (3F) for evacuating cold air or a second inlet (3A) for ambient air suction, the volumes of the first (4C) and second (4F) tanks being able to vary in synchronism with the magnetic cycle of the active element (1).
4. Système de réfrigération magnétique selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit synchronisme est réalisé par une liaison (5) de type balance entre deux pistons disposés, chacun, dans un réservoir à volume variable. 4. Magnetic refrigeration system according to claim 3, characterized in that said synchronism is achieved by a link (5) of the balance type between two pistons disposed, each, in a variable volume tank.
5. Système de réfrigération magnétique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les éléments actifs magnetocaloriques (1 ) sont disposés linéairement et que le mouvement relatif entre la source de champ magnétique et ces éléments magnetocaloriques est un mouvement alternatif. 5. Magnetic refrigeration system according to any one of the preceding claims, characterized in that the magnetocaloric active element or elements (1) are arranged linearly and that the relative movement between the magnetic field source and these magnetocaloric elements is an alternating movement .
6. Système de réfrigération magnétique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 ê, caractérisé en ce que le ou les éléments actifs magnetocaloriques (1 ) sont disposés en secteurs toriques et que le mouvement relatif entre la source de champ magnétique et ces éléments magnetocaloriques est un mouvement de rotation. 6. Magnetic refrigeration system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the magnetocaloric active element or elements (1) are arranged in toric sectors and that the relative movement between the magnetic field source and these elements magnetocaloriques is a rotational movement.
7. Procédé de réfrigération magnétique mettant en œuvre un système de réfrigération magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit procédé comprend les étapes consistant : - dans une phase de démarrage, à faire circuler le fluide entre les deux réservoirs (4C.4F) à volume variable à travers l'élément actif (1) en synchronisme avec le cycle magnétique jusqu'à obtenir une différence de température donnée entre les deux réservoirs, - en régime établi, dans un premier demi-cycle : * à vider partiellement le premier réservoir (4C) par circulation de fluide chaud à travers l'élément actif (1 ) puis vers la sortie (3F) d'évacuation de fluide froid, le deuxième réservoir (4F) étant maintenu vide, * à vider complètement le premier réservoir (4C) et à remplir partiellement le deuxième réservoir (4F) de manière synchronisée à travers l'élément actif (1 ), * à remplir complètement le deuxième réservoir (4F) par circulation de fluide ambiant depuis la première entrée (2A) d'aspiration de fluide ambiant à travers l'élément actif (1 ), et, dans un deuxième demi-cycle, à effectuer les étapes précédentes en inversant premier (4C) et deuxième (4F) réservoirs. 7. Magnetic refrigeration method using a magnetic refrigeration system according to any one of claims 2 to 4, characterized in that said method comprises the steps consisting: - in a start-up phase, in circulating the fluid between the two tanks (4C.4F) with variable volume through the active element (1) in synchronism with the magnetic cycle until a given temperature difference is obtained between the two tanks, - in steady state, in a first half-cycle : * partially emptying the first reservoir (4C) by circulation of hot fluid through the active element (1) then towards the outlet (3F) for evacuating cold fluid, the second reservoir (4F) being kept empty, * to completely empty the first tank (4C) and to partially fill the second tank (4F) synchronously through the active element (1), * to completely fill the second tank (4F) by circulation of ambient fluid from the first inlet (2A) for suction of ambient fluid through the active element (1), and, in a second half-cycle, performing the preceding steps by reversing first (4C ) and second (4F) tanks.
8. Application du système de réfrigération magnétique selon l'une des revendications 1 à 6 et du procédé selon la revendication 7 à la climatisation des véhicules automobiles. 8. Application of the magnetic refrigeration system according to one of claims 1 to 6 and of the method according to claim 7 to the air conditioning of motor vehicles.
9. Application du système de réfrigération magnétique selon l'une des revendications 1 à 6 et du procédé selon la revendication 7 à la génération d'air froid, en particulier pour des chambres froides ou pour des bâtiments. 9. Application of the magnetic refrigeration system according to one of claims 1 to 6 and of the method according to claim 7 to the generation of cold air, in particular for cold rooms or for buildings.
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