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技術 磁気熱効果材料による熱発生装置

出願人 クールテックアプリケーションズエス.エイ.エス.
発明者 ヘイツラー,ジーン-クロードミュラー,クリスチャン
出願日 2008年10月17日 (12年2ヶ月経過) 出願番号 2010-530505
公開日 2011年1月6日 (9年11ヶ月経過) 公開番号 2011-501100
状態 特許登録済
技術分野 その他の冷凍機械
主要キーワード 磁気配置 流体荷重 磁気区域 円筒形状部材 流体用通路 閉鎖回路 熱搬送流体 磁気透過性
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

本発明は、熱発生装置(1)に関し、

解決手段

同熱発生装置(1)が、少なくとも1つの熱モジュール(10)を含んでおり、同熱モジュール(10)が、中心軸(A)の周囲に環状に配置してある、隣接している個数N個の磁気熱効果要素(2)を含んでいて、温度を変えるために、磁気手段(3)で起こされる磁場の変化を受けることを特徴としている。この磁気熱効果要素(2)は、熱搬送流体の第1の部分が、加熱サイクル掛けられている磁気熱効果要素(2)内を熱気交換室(5)の方向に流動し、熱搬送流体の第2の部分が、冷却サイクルに掛けられている磁気熱効果要素(2)内を冷気交換室(6)の方向に流動するように、2つの正反対の方向に、同時に熱モジュール(10)内に入っている熱搬送流体を移動させるために、制御カム(70)で交互の並進運動で駆動する、N個のピストン(40)に配置してあり、そしてその逆の運動をする。交換室(5,6)は、暖房換気冷房などのようなカロリーフリゴリー消費する外部回路と対になる。

概要

背景

磁気冷気の技術は、20数年前から知られていて、環境保護永続発展に関する利点は知られている。役に立つその発熱力と効力限界も知られている。それ以来、この分野で行われてきた研究は、磁力磁気熱効果要素の性能、熱搬送流体と磁気熱効果要素間の熱交換面熱交換装置の性能など、すべて、この種の熱発生装置の性能を向上させる方向に向かってきた。

US 4,829,770号公表文書は、磁気熱効果要素の組成に特に関しており、スターリングエンジン原理に基づいて機能する、この種の熱発生装置が記されている。固定的なこの磁気熱効果要素は、熱搬送ガス、とりわけ窒素貫流されており、全体は、磁場の変化に同期した交互の並進運動運動するタンクに入ってゆく。ヘリウムによる熱交換装置が、熱搬送ガスに収集されたカロリーフリゴリー外部回路に伝達するために、タンクの帯熱端部と帯冷端部に接続されている。磁気熱効果要素は、選択された実施態様に応じて、多数の室に画定されるように相互に引き離されているか、または2の室だけに画定されるように相互に連結されて、タンク内に積み重ねられた多孔質円盤の形状を呈している。タンクの各運動は、冷却サイクルまたは加熱サイクルに該当していて、熱搬送ガスの1の方向だけの流動を生じる。したがって、カロリーとフリゴリーの生成サイクルは交互的であり、同時的ではない。なお、ガスの熱搬送能力は、液体の熱搬送能力よりも明らかに劣っている。熱搬送ガスと磁気熱効果要素間の熱交換面も、非常に限られている。約−200℃である機能温度が極めて低いことを考慮すると、この種の熱発生装置は、研究所内での使用に限られている。結局、この種の熱発生装置の熱発生能力は、工業または家庭用に向く方法を見出すには弱すぎる。

WO 2005/093343号公表文書には、自動車を加熱し、または冷却するために、熱搬送流体として、空気を利用する、磁気熱効果発生装置の原理が記述されている。この解決策では、始動段階で、冷却システムは、閉鎖回路で機能しており、空気は、求められている温度勾配に達するまで、ピストンとゆりてこのシステムで、熱気タンクと冷気タンクとの間を往復運動で動くことを予定している。前例の如く、ピストンの各運動は、冷却サイクルと加熱サイクルに対応し、単一方向だけの空気の流束の流動を起こす。したがって、カロリーとフリゴリーのサイクルは、交互的であり、同時的ではない。なお、空気と磁気熱効果要素間の熱交換面は、非常に弱く、熱搬送流体が液体ではなく、ガスであることも考慮すると、工業または家庭用に応用するには、十分な発熱量に達し得ない。

本発明の出願人によるWO 2007/026062号公表文書は、2の別個収集回路、すなわちそれぞれがカロリーとフリゴリーの排出手段になる熱交換装置に連結してある、相互に油圧的漏洩しない、熱気収集回路と冷気収集回路を含む磁気熱効果発生装置が記述されている。熱搬送流体は、少なくとも1つのポンプ、磁場の変化に同期する切り替え手段、管路および継ぎ手を必要とする、発生装置の外部を含む収集回路内を閉ループ状に流動する。

概要

本発明は、熱発生装置(1)に関し、 同熱発生装置(1)が、少なくとも1つの熱モジュール(10)を含んでおり、同熱モジュール(10)が、中心軸(A)の周囲に環状に配置してある、隣接している個数N個の磁気熱効果要素(2)を含んでいて、温度を変えるために、磁気手段(3)で起こされる磁場の変化を受けることを特徴としている。この磁気熱効果要素(2)は、熱搬送流体の第1の部分が、加熱サイクルに掛けられている磁気熱効果要素(2)内を熱気交換室(5)の方向に流動し、熱搬送流体の第2の部分が、冷却サイクルに掛けられている磁気熱効果要素(2)内を冷気交換室(6)の方向に流動するように、2つの正反対の方向に、同時に熱モジュール(10)内に入っている熱搬送流体を移動させるために、制御カム(70)で交互の並進運動で駆動する、N個のピストン(40)に配置してあり、そしてその逆の運動をする。交換室(5,6)は、暖房換気冷房などのようなカロリーとフリゴリーを消費する外部回路と対になる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
3件

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請求項1

磁気熱効果要素(2)を含む熱発生装置(1、100)であり、同磁気熱効果要素(2)を交互的に磁場に掛けて、各磁気熱効果要素(2)内で、加熱サイクル冷却サイクルを交互に発生させるために配置してある磁気手段(3)、加熱と冷却のサイクル中に同磁気熱効果要素(2)内で発生させたカロリーおよび/またはフリゴリー収集するために配置してある少なくとも1つの熱搬送流体、同発生装置(1、100)の帯熱端部と帯冷端部のそれぞれに用意してある少なくとも1つの熱気交換室(5)と冷気交換室(6)および磁気熱効果要素(2)と同交換室(5、6)間の熱搬送流体の流動手段(4)を含んでおり、同発生装置が隣接して配置してある、少なくとも1組の個数N個の磁気熱効果要素(2)を含む熱モジュール(10−13)を含んでいて、同流動手段(4)が磁場の変化に同期していて、同熱搬送流体を同熱モジュール(10−13)内で、同磁気熱効果要素(2)内を往復運動によって、熱搬送流体の第1の部分が、加熱サイクルに掛かって、同磁気熱効果要素(2)内を熱気交換室(5)に向かって流動し、熱搬送流体の第2の部分が冷気サイクルに掛かって、冷気交換室(6)に向かって流動するように、熱気交換室(5)と冷気交換室(6)間を同時に2の正反対の方向に交互に移動させるために配置してあり、そしてその逆の運動をし、および同流動手段(4)が、同磁気熱効果要素(2)と相対して配置してあり、駆動装置で駆動する少なくとも1つの制御カム(70)を含む駆動装置で交互の並進運動で運動する少なくとも1組の個数N個のピストン(40)を含むことを特徴とする熱発生装置(1、100)。

請求項2

同制御カム(70)がほぼ正弦曲線の形状のカム曲線(71)を帯びており、その偏角が同ピストン(40)の行程を決定し、正弦曲線の位相が、同磁気熱効果要素(2)の加熱サイクルと冷却サイクルと概略的に対応していることを特徴とする、請求項1に記載の熱発生装置。

請求項3

同流動手段(4)が同磁気熱効果要素(2)の両側に配置してある2組の個数N個のピストン(40)を含むことを特徴とする、請求項1〜2のいずれか1項に請求項に記載の熱発生装置。

請求項4

磁気熱効果要素(2)が、口が開いている流体通路を含んでおり、同流体の通路が細孔、溝またはこの諸要素の組み合わせからなることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に請求項に記載の熱発生装置。

請求項5

同磁気手段(3)が、同磁気熱効果要素(2)に近接して、交互に配置してある磁気区域(ZA)と非磁気区域(ZN)からなる少なくとも1つの磁気構成体(30)を含んでおり、同磁気構成体(30)が、同磁気熱効果要素(2)に対して可動性を有するために駆動装置と対になっていることを特徴とする、請求項1に記載の熱発生装置。

請求項6

同磁気手段(3)が、同磁気熱効果要素(2)内で、同磁気区域(ZA)によって発生した磁気流束閉鎖するために、同磁気構成体(30)と正反対に配置してある磁場の閉鎖装置(31)を含むことを特徴とする、請求項5に記載の熱発生装置。

請求項7

磁気区域(ZA)と非磁気区域(ZN)からなる各対が、同カム曲線(71)の正弦曲線に概括的に対応する距離に伸びていることを特徴とする、請求項2および請求項5に記載の熱発生装置。

請求項8

各磁気区域(ZA)が、2の永久磁石(32)の磁気流束を同磁気熱効果要素(2)の方向に集中させるように、強力な磁気透過性核(33)に集合させる、逆の極性の少なくとも2つの永久磁石(32)を含むことを特徴とする、請求項5に記載の熱発生装置。

請求項9

同熱モジュール(10−13)が、環状構造を有し、同環状構造内で同磁気熱効果要素(2)が中心軸(A)の周囲に円形に配置してあり、制御カム(70)と磁気構成体(30)が同中心軸(A)と同心で、同中心軸(A)の周囲で回転状に駆動されることを特徴とする、請求項5に記載の熱発生装置。

請求項10

同熱モジュールが線状構造を有し、同線状構造内で磁気熱効果要素が並んでいて、制御カムと磁気構成体が、同要素に沿って交互に並進運動に駆動されることを特徴とする、請求項5に記載の熱発生装置。

請求項11

Xの熱段の熱発生装置になるように積み重ねてあるX数の熱モジュール(10−13)を含んでおり、同熱モジュール(10−13)が、中間室(8)で2つずつ集合してあることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に請求項に記載の熱発生装置。

請求項12

同中間室(8)が同ピストン(40)と連絡しており、相次ぐ2つの熱モジュール(10−13)間で、熱搬送流体の混合室になることを特徴とする、請求項11に記載の熱発生装置。

請求項13

同中間室(8)が同ピストン(40)と連絡しないで、熱搬送流体が同磁気熱効果要素(2)によって一方の熱モジュール(10−13)から他方の熱モジュールに移動することを特徴とする、請求項11に記載の熱発生装置。

請求項14

相次ぐ2つの熱モジュール(10−13)のピストン(40)が共通であることを特徴とする、請求項11に記載の熱発生装置。

請求項15

熱気交換室と冷気交換室のそれぞれが、関係同熱気交換室にあらかじめ定められた温度に達した後だけに熱気交換許可する手段を具えた外部回路に連結してあることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に請求項に記載の熱発生装置。

技術分野

0001

本発明は、磁気熱効果要素同磁気熱効果要素を磁場の変化に交互に掛けて、各磁気熱効果要素内で加熱サイクル冷却サイクルを交互に発生させるために配置した磁気手段、加熱サイクルと冷却サイクルの最中に、同磁気熱効果要素で発生したカロリーおよび/またはフリゴリー収集のための少なくとも1つの熱搬送流体、同熱発生装置の帯熱端部と帯冷端部のそれぞれに用意されている少なくとも1つの熱気交換室と少なくとも1つの冷気交換室、および同磁気熱効果要素と同交換室間の熱搬送流体の流動手段を含む熱発生装置に関しており、同熱発生装置は、個数N個の磁気熱効果要素を少なくとも一組含む少なくとも1つの熱モジュールを含んでいる。

背景技術

0002

磁気冷気の技術は、20数年前から知られていて、環境保護永続発展に関する利点は知られている。役に立つその発熱力と効力限界も知られている。それ以来、この分野で行われてきた研究は、磁力、磁気熱効果要素の性能、熱搬送流体と磁気熱効果要素間の熱交換面熱交換装置の性能など、すべて、この種の熱発生装置の性能を向上させる方向に向かってきた。

0003

US 4,829,770号公表文書は、磁気熱効果要素の組成に特に関しており、スターリングエンジン原理に基づいて機能する、この種の熱発生装置が記されている。固定的なこの磁気熱効果要素は、熱搬送ガス、とりわけ窒素貫流されており、全体は、磁場の変化に同期した交互の並進運動運動するタンクに入ってゆく。ヘリウムによる熱交換装置が、熱搬送ガスに収集されたカロリーとフリゴリーを外部回路に伝達するために、タンクの帯熱端部と帯冷端部に接続されている。磁気熱効果要素は、選択された実施態様に応じて、多数の室に画定されるように相互に引き離されているか、または2の室だけに画定されるように相互に連結されて、タンク内に積み重ねられた多孔質円盤の形状を呈している。タンクの各運動は、冷却サイクルまたは加熱サイクルに該当していて、熱搬送ガスの1の方向だけの流動を生じる。したがって、カロリーとフリゴリーの生成サイクルは交互的であり、同時的ではない。なお、ガスの熱搬送能力は、液体の熱搬送能力よりも明らかに劣っている。熱搬送ガスと磁気熱効果要素間の熱交換面も、非常に限られている。約−200℃である機能温度が極めて低いことを考慮すると、この種の熱発生装置は、研究所内での使用に限られている。結局、この種の熱発生装置の熱発生能力は、工業または家庭用に向く方法を見出すには弱すぎる。

0004

WO 2005/093343号公表文書には、自動車を加熱し、または冷却するために、熱搬送流体として、空気を利用する、磁気熱効果発生装置の原理が記述されている。この解決策では、始動段階で、冷却システムは、閉鎖回路で機能しており、空気は、求められている温度勾配に達するまで、ピストンとゆりてこのシステムで、熱気タンクと冷気タンクとの間を往復運動で動くことを予定している。前例の如く、ピストンの各運動は、冷却サイクルと加熱サイクルに対応し、単一方向だけの空気の流束の流動を起こす。したがって、カロリーとフリゴリーのサイクルは、交互的であり、同時的ではない。なお、空気と磁気熱効果要素間の熱交換面は、非常に弱く、熱搬送流体が液体ではなく、ガスであることも考慮すると、工業または家庭用に応用するには、十分な発熱量に達し得ない。

0005

本発明の出願人によるWO 2007/026062号公表文書は、2の別個収集回路、すなわちそれぞれがカロリーとフリゴリーの排出手段になる熱交換装置に連結してある、相互に油圧的漏洩しない、熱気収集回路と冷気収集回路を含む磁気熱効果発生装置が記述されている。熱搬送流体は、少なくとも1つのポンプ、磁場の変化に同期する切り替え手段、管路および継ぎ手を必要とする、発生装置の外部を含む収集回路内を閉ループ状に流動する。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、工業と家庭用のどちらへの適用範囲で出される仕様書に応じて容易に形成できるために応用しやすい、経済的に有利な磁気熱効果材料使用の熱発生装置の工業的解決策を提案することによって、この問題を解決することを狙いとしている。1つまたは複数の油圧回路に頼ることを無くすることによって、熱搬送流体の流動を合理化し、単純にすることも狙いとしている。

課題を解決するための手段

0007

この目的で、本発明は、同流動手段が磁場の変化と同期しており、熱搬送流体の第1の部分が加熱サイクルに掛けられている同磁気熱効果要素内を熱気交換室の方向に流動し、熱搬送流体の第2の部分が、冷却サイクルにかけられている同磁気熱効果要素内を冷気交換室の方向に流動し、そしてその逆の運動をし、ならびに流動手段が、同磁気熱効果要素と向かい合って配置してある個数N個のピストンを少なくとも1組を含んでおり、駆動装置で駆動する少なくとも1つの制御カムを含む駆動機構で交互の並進運動で動く往復運動により、磁気熱効果要素を貫流して熱気と冷気の交換室間を2の正反対の方向に同時に、同熱搬送流体を交互に移動させるために配置してあることを特徴とする、前文に示した熱発生装置に関する。

0008

したがって、熱搬送流体との熱交換面に係数Nを掛け、およびこの種の発生装置の発熱力を増加させることのできる、同時に平行して機能する個数N個のミニ熱発生装置が得られる。また、各磁気サイクルは、流動の両方向への熱搬送流体の移動で、磁場の増加を受ける磁気熱効果要素で発生するカロリー(加熱サイクル)と磁場の減少を受ける磁気熱効果要素で発生するフリゴリー(冷却サイクル)を同時に収集できるので、最適な方法で利用されることになる。

0009

熱気交換室と冷気交換室は、発生装置で発生した熱エネルギー回収室になり、一方では、熱気交換室のための加熱サイクル、他方では、冷気交換室のための冷気サイクルから発生した熱搬送流体の混合を可能にする。

0010

磁気熱効果要素は、口が開いている流体用通路を含んでおり、流体の同流体用通路は、細孔、流路、溝またはこの諸要素の組み合わせからなることが好ましい。

0011

好ましい形態では、流動手段は、熱搬送流体を2の方向に移動させるために、同磁気熱効果要素の各側に配設してある個数N個のピストンを2組含んでいる。

0012

制御カムは、ほぼ正弦曲線の形状のカム曲線を帯びることができ、その偏角で同ピストンの行程が決まり、したがって、正弦曲線の位相は、同磁気熱効果要素の加熱サイクルと冷気サイクルに概略的に対応する。

0013

磁気手段は、同磁気熱効果要素に近接して、交互に配列してある複数の磁気区域と非磁気区域からなる少なくとも1つの磁気構成体を含むことができ、同磁気構成体は、同磁気熱効果要素に対して可動であるために駆動装置に連結されている。

0014

この磁気手段は、同磁気熱効果要素内を同磁気区域で発生した磁気流束閉鎖するために、同磁気構成体の反対側に配置してある磁場閉鎖装置を含んでいることが好ましい。

0015

同磁気構成体の磁気区域と非磁気区域からなる各対は、同カム曲線の正弦曲線の位相に概略的に対応する距離に有利に伸びている。

0016

好ましい実施態様の形態によれば、各磁気区域は、磁気流束を磁気熱効果要素の方向に集中させるために、強力な磁気透過性核に集めてある、少なくとも2つの逆の極性を含んでいる。

0017

熱モジュールは、有利なことに、磁気熱効果要素が中心軸の周囲に円形に配置してある環状構造を有することができ、制御カムおよび磁気構成体は、この中心軸と同心であり、同軸の周囲で、回転状に駆動される。

0018

実施態様の変形では、熱モジュールは、磁気熱効果要素が並んでいて、制御カムおよび磁気構成体は、この要素に沿って、交互に並進運動で駆動される線状構造を有することもできる。

0019

熱発生装置は、有利なことに、個数X個の熱段の発生装置になるように積み重ねてある個数X個の熱モジュールを含むことができ、同熱モジュールは、中間室で2つずつ集合できる。この場合、相次ぐ2つの熱モジュールのピストンは、有利なことに共通している。

0020

したがって、多数の熱モジュールを積み重ねることによって、熱搬送流体の加熱と冷却は、階層的に行われて、同発生装置の帯冷端部と帯熱端部間の温度勾配を望み通りに増加できる。

0021

中間室は、同ピストンと連絡して、相次ぐ2の熱モジュール間の熱搬送流体の混合用室になることが出来る。

0022

中間室はまた、同ピストンと連絡していないで、熱搬送流体が同磁気熱効果要素によって、一方の熱モジュールから他の熱モジュールに移動することも可能である。

0023

熱気交換室と冷気交換室は、それぞれが、同関係交換室内で、あらかじめ決められた温度に達した後だけに熱交換許可する手段を具えた外部回路で連結してあることも可能である。

図面の簡単な説明

0024

本発明およびその利点は、添付図に照らして、限定的でない例として示す下記の2つの実施態様の記述で、よりよく明らかになるだろう。すなわち、
本発明による熱発生装置の第1の実施態様の部分的な分解斜視図である。
図1の発生装置の一部の斜視図である。
図1の発生装置の平面図である。
図3の発生装置の軸方向の断面図である。
断面図V−Vにおける図3の発生装置の半径方向断面図である。
断面図VI−VIにおける図3の発生装置の半径方向断面図である。
断面図VII−VIIにおける図3の発生装置の半径方向断面図である。
断面図VIII−VIIIにおける図3の発生装置の半径方向断面図である。
本発明による熱発生装置の第2の実施態様の部分的な分解斜視図である。
図9細部Xの拡大図である。および
図9の発生装置の軸方向の断面図である。

0025

図1から図8まで、およびとりわけ図4に照らして、本発明による熱発生装置1は、環状の円筒形構造になる、中心軸Aの周囲に円形に隣接して配置してある個数N個の磁気熱効果要素2を含む熱モジュール10を含んでいる。熱発生装置1が線状構造を帯びることが出来るので、この実施態様は、単に1例に過ぎない。

0026

この熱発生装置1は、カルノーサイクルにより温度を変化させ、各磁気熱効果要素2内に加熱サイクルと冷却サイクルを交互に生じさせるために、磁場の変化に交互に掛けるのに適する磁気手段3を含んでいる。この発生装置は、相次ぐ加熱サイクルと冷却サイクル中に磁気熱効果要素で発生したカロリーとフリゴリーを収集し、同発生装置の帯熱端部と帯冷端部に配置してある熱気交換室5と冷気交換室6内にそれぞれを貯蔵するために、流動手段4で、同熱モジュール10内で流動する熱搬送流体を内蔵している。各交換室5と6は、外部回路で、熱交換室(図示されていない)を経て、同発生装置で発生したカロリーとフリゴリーを利用できるように、熱交換するためにある。流動手段4は、熱搬送流体の第1の部分が、加熱サイクルに掛けられている磁気熱効果要素2内を熱気交換室5の方向に流動し、熱搬送流体の第2の部分が、冷却サイクルに掛けられている磁気熱効果要素2内を冷気交換室6の方向に流動するように、熱搬送流体を同時に正反対の2の方向に移動させる、そしてその逆の運動のために、磁場の変化と同期してある。

0027

磁気熱効果要素2は、図示の例では、補足的形状の格納部21を具えた固定支持体20内に格納してある、裁断し、加工および/または型で製造した、磁気熱効果材料の部分的な円筒形の短からなる。磁気熱効果要素の形状は限定的ではなく、3次元的などのような形態にも変えられる。磁気熱効果材料は、粉末粒子、完全な固体焼結状または多孔性固体の形状を呈する、例えば、ガドリニウム(Gd)、例えば珪素(Si)、ゲルマニウム(Ge)を含むガドリニウムの合金、例えば鉄(Fe)、(Mg)、燐(P) を含むマンガンの合金、ランタンの合金、ニッケル(Ni)の合金、同等のどのような磁気をおびている材料または合金である。磁気熱効果材料の選択は、求める発熱力と冷却力および必要とする温度範囲に応じて行う。この磁気熱効果要素2は、熱搬送流体に対して透過性を有し、そのために、口が開いている流体の通路を含んでおり、同通路は、多孔性材料の細孔、完全な塊を機械加工した微小溝または微細溝からなるか、または相似の積み重ねた細溝を有するプレートの集合で設けられる。

0028

熱搬送流体の流動手段は、駆動装置7によって、中心軸Aに平行している往復運動で運動する、少なくとも1揃いで2揃いが好ましい個数N個のピストン40を含んでおり、各ピストン40は、磁気熱効果要素2が加熱サイクルまたは冷却サイクルに掛けられるように、同磁気配置内を流動する方向で熱搬送流体を押すために、磁気熱効果要素2の軸内で、向き合って配置してある。したがって、各磁気熱効果要素2は、逆方向に制御されている、各端部と向き合って、それぞれの軸内で並んでいる2のピストンに配設してある。熱搬送流体が一方の交換室5,6から他方の交換室6,5に流動するために、ジャケット42は、モジュール10と、ピストン40の格納部41の内部容積を連絡させる孔部43を含んでいる。図示の熱発生装置1の環状構造に照らすと、ピストン40は、中心軸Aの周囲に円形に隣接して配置してあり、環状構造を形成している。線状熱発生装置の場合、ピストンは線状に並んでいることになる。このピストン40は、ジャケット42内に用意してある補完的形状の格納部41内で誘導されている円筒形状部材からなっている。ピストンの他のどのような形状も適することができ、流体荷重消失を最小限にするために決めておくことができる。ジャケット42は、適切などのような集合手段でも磁気熱効果要素2の支持体20に集合する、固定的部材である。支持体20とジャケット42は、同一の単一部材からなることもできる。この部材は、合成物質または類似物質のような断熱性材料で製造することが好ましい。

0029

図示の例では、駆動装置7は、駆動機構(図示されていない)で駆動されるピストン40と連結してある少なくとも1つの制御カム70を含み、好ましいのは2の制御カム70を含むことである。各制御カム70は、正弦曲線の位相が、磁気熱効果要素2の加熱サイクルと冷却サイクルに概略的に対応し、偏角がピストン40の行程を決定する、ほぼ正弦曲線(図2図3参照)または類似の形状のカム曲線71を含むことができる。カム曲線71は、各ピストン40の部内に格納する突出リブを有し、それによって、部材間機械的連結保証している。図示の熱発生装置1の環状構造に照らして、制御カム70は、環状であり、電気モーターまたは他の同等の駆動装置で、中心軸Aの周囲を連続的または非連続的に回転状に駆動されている。線状熱発生装置の場合、制御カムは線状であり、交互的並進運動で運動する。

0030

とりわけ図8を参照すると、磁気手段3は、磁気熱効果要素2に近接して、交互に配置してある磁気区域ZAと非磁気区域ZNからなる磁気構成体30を含んでいる。磁気区域ZAと非磁気区域ZNの各対は、カム曲線71の正弦曲線に概略的に対応する距離に伸びており、磁気区域ZAは、加熱サイクルを生じ、非磁気区域ZNは、冷却サイクルを生じる。図示の例では、磁気区域ZAは、磁気流束を磁気熱効果要素2の方向に集中させられるように、強力な磁気透過性核33に集めてある、正反対の極性の少なくとも2つの永久磁石32を含んでいる。もちろん、他のどのような構造または配置も可能である。図示してあり、発生装置の環状構造を参照すれば、磁気構成体30は円筒形であり、発生装置1の内部に配置してあり、電気モーターまたは同等の駆動装置で、中心軸Aの周囲で連続的または非連続的に回転状に駆動させられる。この例では、磁気構成体30は、それぞれ90°の角扇形に伸びている磁気区域ZAと非磁気区域ZNを4対含んでいる。それに対応して、諸制御カム70のカム曲線71は、それぞれ同一の角扇形に伸びている4の正弦曲線を含んでいる。諸図に示してあるカム曲線71は、図示を単純化するため、2の正弦曲線だけが示してある。磁気手段3はまた、磁気熱効果要素2内で、磁気区域ZAによって発生した磁気流束を閉鎖するために、磁気構成体30の正反対、この例では、熱発生装置1の外側に配置してある磁場の閉鎖装置31も含んでいる。線状構造の熱発生装置の場合では、磁気手段3は、線状構造になっており、交互的並進運動で運動する。

0031

この例では、熱発生装置1の可動性機関は、中心軸Aと同心であり、同一の中央内部駆動装置またはその他の同等の手段で駆動されることができる。もっと小さい直径の熱発生装置の場合、制御カム70と磁気構成体30が磁気熱効果要素2の外部に配置してあるので、可動性機関を外部から駆動することを予定して、この形状を逆にすることが可能である。熱的かつ水力学的慣性を考慮に入れる目的で、ピストン40の移動を磁気構成体30の移動との関係で角位相をずらすことも可能である。

0032

熱発生装置1の機能は、磁気熱効果要素2が磁場に掛けられているか掛けられていないかに応じて、正反対の2の方向に同時に、同磁気熱効果要素2内において、熱気交換室5と冷気交換室6間で熱モジュール10内で熱搬送流体の交互的移動を発生させるために、磁気構成体30と制御カム70の同期した同時移動指図することからなる。同一熱モジュール10内の熱搬送流体の交互移動は、同発生装置の両端に配置してある熱気交換室5と冷気交換室6間の温度勾配を増加させられる。この交換室5と6は、あるいは伝導で、あるいは熱交換器(図示されていない)で、発生装置で発生したカロリーとフリゴリーが、利用(暖房空気調節冷房など)用外部回路に向けて搬送されることができるように考案されている。図示していない変形態様では、冷気交換室と熱気交換室は、それぞれ外部回路に連結してある。同外部回路は、同関係交換室内で、あらかじめ決められた温度に達した後だけに熱交換を許可する手段を具えることができる。この手段は、感熱シャッターまたは操作によるシャッターの形状のものであり得る。この種の手段は、発生装置があらかじめ設定された定格に達したときに、熱交換が初めて可能になるので、発生装置の正弦曲線の性能がもっと早く発揮される。

0033

使用する熱搬送流体は、液状の方が好ましい。最高の熱交換を得るには、望みの温度範囲に適する熱搬送流体の化学的組成を選択しておく。したがって、この流体は、液体、気体または二相的であり得る。液体であれば、プラスの温度では、例えば純粋な水または例えば凍結防止剤を添加した水、マイナスの温度では、例えばグリコール製剤または塩水を使用する。
(本発明のより良い実施法)

0034

図9から図11までは、前に記述した熱発生装置と相似の複数の熱モジュール10,11,12,13を含む熱発生装置100を示しており、このモジュールは、同一または同一でないことができ、複数の熱段にするために積み重ねて置かれる。熱モジュール10,11,12,13は、中間室8で2つずつ集合されて置かれる。この段々形状では、隣接する2の熱モジュール10ないし13のピストンは、上述の諸図に示したように、共同であり得るのであり、それによって、この種の発生装置の原価を低下させるだけでなく、その全体的嵩を単純化できる。したがって、制御カム70も、同じく共同であり、中間室8内に配置してある。この中間室8は、諸図に示してあるように連絡してあるか、気密であり得る。連絡しているのであれば、この諸中間室8は、流体が、ピストン40のジャケット42に用意してある孔部43で、一方の熱モジュールから他方の熱モジュールへ移動して、2の連続する熱段間の熱搬送流体の混合を可能にする。この熱混合は、一方の段から他方の段への温度勾配を増加させることに役立ち、したがって、同発生装置の両端に用意してある熱気交換室5と冷気交換室6間の温度勾配の増加に貢献する。

0035

図示されていない別の変形態様では、この中間室8は、水密であり得る。この場合、熱搬送流体は、磁気熱効果要素2だけによって、一方の熱段から他方の熱段へ移動する。

実施例

0036

図示のような段々型形状は、もちろん、線状構造を有する熱モジュール10から13までに伸ばせる。熱モジュール数10から13までは限定的ではなく、任意の適用に応じて決定される。

0037

本発明による熱発生装置1、100を構成するどの部材も、複製できる工業的プロセスで量産できる。磁気熱効果要素2と磁気手段3以外は、型込め射出成形または類似の方法による断熱性材料で製作できる。熱モジュール10から13までおよび交換室5、6は、適切などのような水密性手段および既知のどのような好適な固定手段でも組み立てられる。規格化できる、コンパクトで積み重ねられる熱モジュール10ないし13による熱発生装置1、100の製作は、今日までこの型の発生装置と比肩できない発熱力の高い性能を提供しながら、嵩が控えめで競争力のある価格で、工業用と家庭用のどちらでも、広い適用範囲に応えることができる。

0038

本発明は、記述した実施態様例に限定されているのではなく、添付請求範囲内に定める保護範囲に留まりながら、当業者にとって当然の変形または改定に及ぶものとする。

0039

1.熱発生装置
2.磁気熱効果要素
3.磁気手段
4.流動手段
5.熱気交換室
6.冷気交換室
7.駆動装置
8.中間室
10.熱モジュール
11.熱モジュール
12.熱モジュール
13.熱モジュール
20.支持体
21.格納部
30.磁気構成体
31.磁場の閉鎖装置
32.永久磁石
33.磁気透過性核
40.ピストン
41.格納部
42.ジャケット
43.孔部
70.制御カム
71.カム曲線
100.熱発生装置
A.中心軸
N.個数
ZA.磁気区域
ZN.非磁気区域

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