Brevet FR2520094A1 — publié le 19830722

L'invention a trait au domaine de la réfri- gération et plus particulièrement de la réfrigération magnétique à l'aide d'un appareil du type à roue Une invention en rapport avec la présente invention est divulguée dans la demande de brevet des E U A. n' 228 836, déposée le 27 janvier 1981, relative à un appareil de réfrigération à mouvement alternatif. L'intérêt offert par l'hydrogène liquide en tant que combustible transportable est diminué par le coct et le peu de rendement en énergie:des procédés de liquéfaction classiques Si I'on parvenait à réduire nettement ces inconvénients, l'hydrogène liquide constituerait très probablemnent un combustible de choix pour le remplacement des combustibles fossiles dans de nombreuses applications et particulièrement, dans un proche avenir, pour la propulsion des avions à réaction La présente invention permet de liquéfier des cryogènes, et notamment l'hydrogène, avec des ren- dements au moins doubles de ceux des appareils de liqué- faction ou liquéfacteurs courants La réfrigération magnétique opérée selon l'invention repose sur la rela- tion liant l'entropie de certaines matières au champ magnétique et à la température, c'est-à-dire sur l'ef- fet magnétocalorique. L'invention utilise le concept de la réfri- gération magnétique active dans lequel un front d'onde thermique se propage par un mouvement de va-et-vient à travers un régénérateur au cours d'un cycle magné- tique Le régénérateur, composé d'une ou de plusieurs couches de matériaux ferromagnétiques poreux, à tempé- raturesde Curie voisines des températures existant dans le régénérateur en fonctionnement, doit être capable de.couvrir de grands intervalles de températures On On peut utiliser divers cycles magnétiques tels que ceux de'Carnot, de Brayton ou de Stirling Dans le mode de réalisation préféré décrit ici, on utilise un cycle de Brayton Le fonctionnement d'un tel réfrigérateur exige un fluide pour l'accouplement du solide magnétique poreux à la source de chaleur et au refroidisseur La deanmde de brevet des Etats-Unis d'Amérique précitée d Ocrit un appareil à mouvement alternatif utilisant le concept de régénération magnétique active. Des appareils de liquéfaction existants de 60 W a cycle de gaz, par exemple à cycle de Claude, fonctionnent avec un rendement de Carnot d'environ I( d. Un appareil selon la présente invention peut fonction- ner avec un rendement de Carnot d'environ 60 à 90 % pour un liquéfacteur à intervalle de 20 à 300 ' ayant une puissance de refroidissement d'environ 60 W et fonctionnant à 200 K La raison principale de la nette augmentation de rendement offerte par des réfrigérateurs magnétiques selon la présente invention est la suppres- sion des compresseurs et chambres de détente à tempéra- ture ambiante typiquement présents dans les appareils traditionnels Ainsi, un système de réfrigération magné- tique selon la présente invention n'exige pas de compo- sants générateurs de fortes pertes Un autre point important est qu'un système de réfrigérêtion magnétique selon l'invention est moins coteux à construire et à faire fonctionner qu'un système classique de même capa- cité. La présente invention a pour buts: d'abaisser le prix de revient d'un combustible cryogène ayathétique tel que l'hydrogène; ma"ugmenter les rendements des systèmes de réfrigéra- tion; de supprimer les compresseurs à température ambiante des systèmes de réfrigération. Suivant la présente invention, il est prévu un réfrigérateur à roue de régénération magnétique comportant une roue sensiblement circulaire présentant un axe de rotation et des bords intérieur et extérieur concentriques - Un matériau ferromagnétique ou paramagnétique poreux est disposé à l'intérieur de la roue entre les bords intérieur et extérieur Ce matériau comporte au moins une substance, mais peut comporter plusieurs couches concentriques adjacentes dont les températures de Curie sont voisines d'une température Zroide T prês; du bord intérieur et voisines d'une température-chaude TH près du bord extérieur Un aimant de forme approxi- mativement solénoldale, tel qu'un aimant supraconduc- teur, est disposé de manière à engendrer un champ magnétique sensiblement perpendiculaire à l'axe de la roue et parallèle à la direction de rotation de celle- ci Un dispositif d'entraînement de la roue, tel-qu'un arbre de transmission, sert à entraîner la roue autour de son axe de rotation et à travers le champ magnétique. Des dispositifs de guidage tels que des galets de sup- port et de guidage sont utilisés pour conserver à la roue l'orientation voulue Un premier et un second col- lecteurs de fluide intérieurs sont disposés près du bord intérieur de la roue, et un premier et un second collecteurs de fluide extérieurs sont disposés près du bord extérieur de la roue Il est prévu des échangeurs de charge thermique et des échangeurs de rejet de cha- leur qui communiquent avec les collecteurs Une pompe déplace un fluide thermoconducteur à partir de l'échan- geur de rejet de chaleur à travers le premiet collec- teur extérieur, lui faisant traverser une première par- tie du matériau de la roue voisine du premier collecteur extérieur depuis le bord extérieur de la roue jusqu'au bord intérieur Le fluide est ensuite refoulé à travers le premier collecteur intérieur vers l'échangeur de charge thermique et, de la, est envoyé à travers le second collecteur intérieur Il traverse ensuite une seconde partie du matériau de la roue voisine du second collecteur intérieur pour atteindre le second collecteur extérieur puis il rejoint l'échangeur de rejet de chaleur. La présente invention a pour avantages: - qu'elle assure la réfrigération continue d'une charge thermique; que le fonctionnement d'un appareil confbrme 1 son principe est à haut rendement en raison de l'absence de grandes sources d'entropie irréversible; qu'on modifie le nombre d'étages par addition d'une ou plusieurs couches supplémentaires sur le bord intérieur en vue de couvrir tout intervalle de tempè- rature entre environ 2 et 3000 K; que les forces magnétiques s'exerçant sur la roue * sont automatiquement compensées par des forces inté- rieures à la roue s'exerçant sur l'aimant, qui annu- *lent partiellement celles appliquées à la roue par l'aimant; qu'un appareil selon l'invention peut fonctionner à vitesse faible, ce qui lui assure une grande longé- vité; qu'on peut facilement adapter l'invention à une charge thermique distribuée à des températures diverses, ce qui permet de réaliser aisément un appareil de liqué- faction. On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexés, donnés à titre illustratif mais non limitatif, sur lesquels les figures 1, 2 et 3 sont des diagrammes entropie/température d'un matériau magnétique placé à différents niveaux radiaux de la roue selon un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 4 illustre le principe de fonctionne- ment de la roue de régénération magnétique; la figure 5 représente schématiquement une roue de régénération magnétique selon l'invention; la figure 6 illustre schématiquement un mode préféré de réalisation de l'invention mettant en oeuvre un réfrigérateur roue de régénération; et la figure 7 illustre schématiquement le fonc-. tionnement d'une roue de régénération magnétique selon l'invention en vue de la liquéfaction de l'hydrogène. Un appareil selon la présente inuention comporte d'une manière générale une roue compose d 'une Qu plu- sieurs couches concentriques de matériau poreux ferro- magnétique u paramagnétique tel que sa temérature de Curie, appelée aussi terpérature détemninante, couvre-l'intervalle de températures de réfrigération souhaité, allant par exemple de 2 à 3000 K. On choisit la couche la plus intérieure telle qu'elle ait une température déterminante voisine d'une température froide TC et la couche la plus extérieure telle qu'elle ait une température déterminante voisine. d'une température chaude TH On choisit les couches intermédiaires telles qu'elles aient des températures déterminantes voisines de la température moyenne régnant au niveau radial correspondant de la roue, c'est-à-dire qui vont croissant de l'intérieur vers l'extérieur de la roue Chaque matériau décrit un cycle magnétique de Brayton avec une excursion de température minimale égale au double du changement de température adiabatique AT. Sur les figures 1, 2 et 3, on a représenté sur des diagrammes entropie S en fonction de la tempéra- ture T le cycle de Brayton effectué par le matériau magnétique situé à différentes distances radiales de l'axe de la roue. Le cycle de Brayton représenté sur la figure 1 correspond à une couche de matériau située près du bord extérieur de la roue Le segment reliant T' a TH + ATH est décrit par le matériau traversant la zone de champ intense (B >> 0) et le segment reliant T' AT' à TH est décrit par le matériau traversant la zone de champ faible (B = 0). Le cycle de Brayton représenté sur la figure 2 correspond à une couche de matériau intermédiaires; celui représenté sur la figure 3, à une couche de maté- riau proche du bord intérieur de la roue Si Ur ces den figures, les zones à champ intense et à champ faible, non représentées, concernent les mêmes segments que sur la figure 1. Le principe de fonctionnement d'une roue magnétique à régénération selon l'invention est expli- qué par la figure 4 La roue est constituée de plu- sieurs couches de matériau nl, N 2, n N On considère les points O, P et Q appartenant a différentes codx*es de matériau Ces points décrivent des cycles de Brayton représentés respectivement par les figures 3, 2 et 1, A mesure que le matériau présent au point P pénètre par rotation dans la zone à champ intense, il atteint par échauffement adiabatique une température T' + AT' -ou AT' est le changement de température magnétocalo- rique adiabatique On peut rendre la masse thermique des éléments ajoutés, tel que le fluide entrainé, faible par rapport à la masse de matériau magnétique de manière à obtenir un changement de température presque totalement adiabatique Le matériau situé aux points O et Q subit aussi une hausse de température d'environ AT', ce qui donne le profil de température ne X visible sur la figure 4 Sitôt la roue entrée dans 1 zone à champ intense, le fluide pénètre dans la r 4 gion radialement intérieure du secteur de la roue iatressé à TC par le conduit 6 et ressort de la région radialement extérieure à TH + ATH par le con- duit 8 Un front d'onde thermique se propage radiale- ment vers l'extérieur pendant la rotation de la roue, à travers la zone à champ intense, ce qui donne le profil thermique n 2 visible sur la figure 4, près de l'extrémité de cette zone L'écoulement de fluide à travers le secteur cesse lorsque la matière quitte la zone à champ intense, et le secteur en matériau magnétique subit adiabatiquement une désaimantation et un refroidissement d'environ AT", ce qui donne le pro- fil thermique n 3 visible sur la figure 4 Dès la pénétration du secteur de matériau dans la zone à champ faible, du fluide pénètre dans la région radia- lement extérieure à une température TH par le conduit 2 Ce fluide est celui-là même qui est sorti par la région radialement extérieure opposée à T + ATH par le conduit 8 et qui a été ramené à TH dans un échan- geur de chaleur extérieur 16 visible sur la figure 6 que l'on décrira ciaprès Le fluide sort de la région radialement intérieure de la zone à champ faible à T A Tc par le conduit 4 Pendant que le secteur tra- verse en tournant la zone à champ faible, avec péné- tration de fluide à TH par le conduit 2, un front d'onde thermique se propage vers l'intérieur, ce qui donne le profil thermique n 4 visible sur la figure 4 prés de l'extrémité de la zone d champ faible L'écoulement de fluide cesse pendant que le matériau rejoint sa position initiale, prêt à subir une nouvelle aimanta- tion adiabatique Le fluide froid sortant à Tc ATC par le conduit 4 va traverser un échangeur de charge thermique 18, visible sur la figure 6, et est à nou- veau porté à TC avant de pénétrer dans la région radia- lement intérieure de la zone à champ intense par le conduit 6. La figure 5 est une vue schématique en coupe de la roue Elle indique les endroits o des joints 41 en Téflon peuvent être interposés entre les collecteurs et la roue Un écran en fer doux 42 est prévu pour rendre le champ faible dans le secteur de roue situé entre les collecteurs 34 et 36 Un pignon d'entraîne- ment 49 du bord de la roue est monté sur un arbre de transmission 24 On voit aussi sur la figure 5 des enroulements d'aimant supraconducteur 415 créant un champ intense dans le secteur de la roue compris entre les collecteurs 38 et 40, un ensemble paroi de vasa da Dewar-espace isolant 48 et des cloisonnages le couches, qui empochent le fluide de s'écouler suivant la direction du bord de la roue, maintenant ainsi l'écou- lement dirigé radialement vers l'intérieur ou vers l'ex- térieur Dans la réalisation préférée, des feuilles d'étanchéité adiabatique 52 sont affectées aux sections adiabatiques de la roue pour interdire les fuites vers l'extérieur du réseau à partir des collecteurs On a aussi représenté schématiquement le conduit 30 reliant les collecteurs extérieurs 34 et 40 à l'échangeur de rejet de chaleur 16 visible sur la figure 6. Une installation selon l'invention est schéma- tiquement représentée à titre d'exemple sur la figure 6. Comme visible sur celle-ci, un aimant qui, dans la réa- lisation préférée, est un aimant supraconducteur 12, est refroidi par un vase de Dewar à hélium liquide sur- isolé 14 L'homme de l'art conçoit que, bien qu'on utilise dans l'exemple préféré illustré un aimant sur- refroidi, on pourra aussi avoir recours à d'autres types d'aimants pour la mise en oeuvre de l'invention. L'aimant supraconducteur 12 peut être capable d'engen- drer des champs magnétiques intenses, de l'ordre de à 6 teslas, mais peut en général fournir un champ magnétique de l'ordre de 4 à 9 teslas, par exemple. Il est prévu un échangeur de rejet de chaleur 16 ainsi qu'un échangeur de charge thermique 18 L'échangeur de rejet de chaleur 16 fonctionne à température ambiante, et l'échangeur de charge thermique 18,à une température froide Une roue 20 magnétique est entraînée par un moteur d'entraînement 22 et par un arbre de transmis- sion 24 La roue 20 est supportée par des structures de galets de support et de guidage 26 Ainsi que le conçoit l'homme de l'art, bien qu'on uti Iise dans la réalisation préférée un simple pignon d'entraînement 49 de bord de roue,visible-sur la figure N, on peut avoir recours, pour faire tourner la roueb à ui dispa- sitif d'entraînement magnétique ou autre Pareillement, bien qu'on ait recours, dans la réalisation préférée, à des galets de support et de guidage 26 pour mettre et maintenir la roue 20 en bonne position, d'autres dispo- sitifs capables de maintenir la roue 20 en place sont connus et peuvent être utilisés par l'homme de l'art. La roue 20 magnétique contient le matériau poreux précité Un fluide tel que de l'hélium ou de l'hydro- gène gazeux, refoulé à travers un conduit 30 par une pompe 32, traverse l'échangeur de chaleur 16, arrive par le conduit 30 dans un premier collecteur extérieur 34, traverse le matériau poreux de la roue jusqu'au premier collecteur intérieur 36, atteint par le con- duit 30 l'échangeur de charge thermique 18, et de 11, revient par le conduit 30 dans le second collecteur intérieur 38, traverse le matériau poreux de la roue jusqu'au second collecteur extérieur 40, et rejoint par le conduit 30 la pompe 32 Les flèches indiquent le sens d'écoulement du fluide. Parmi les matières utilisables comme matériaux ferromagnétiques ou paramagnétiques dans la roue figurent au moins les suivantes: TABLEAU I Composé Temp de Curie Composé Temp de Curie Gd - Gd 3 A 12 Gd 55 i 4 Gd 6 nn 23 Gd 2 FOI 7 Qd Cd Gd Ga Gd 4 CQ 3 Gd Co 5 Gd Rh Gd Ir 2 di 2 Gd 2 Ni 7 Gd 2 "i 17 Gd Pd 2930 K 2870 K 336 O K 4800 K 490 1 K 650 K 8101 K -250 OK K -2200 K -10000 K O K 890 K -7201 K -120 "K 2000 K -400 K Mn As Mn P Cr Te Gd Pe 2 Gd Ru 2 Gd Mg Gd Zn Gd A 1 Z Gd 3 Ili- Gd Co 3 Gd 2 Co 17 Gd Rh Gd Ni 3 Gd Ni 5 Gd 5 Pd 2 Gd Pt 2 3180 K 2980 K 333 K 7950 K 831 K 1200 K 268 KX -165 K 1 -213 c 1 -610 K- -1200 &C 740 K -700 K -1180 K -30 'FZ 335 c O K -50 OK il existe aussi de nombreux composée ter- naires dont on peut ajuster la températ 4 re de Curie selon la stoechiométrie; par exemple: TABLEAU I I Gdwi A 1 Gd Cu Al Gd Pd In Gd 5 si 4-Ge' TC TC TC = 61-701 K, variable avec Ni ou Ai = 67-901 K = 830 K = 1020 K TC = 300-3360 K. il Des matériaux paramagnétiques intéres- sants peuvent être les suivants TABLEAU Ili Type de réseau Triclinique Monoclinique Orthorhombique Composé Gd(NO 03)36 H 20- Gd PO 4 Gd OOIH Gd 2 (w 404 Gd Cl J 6 H O G (SUC 4) 3 8 H,20 Gd 2 (SQ 4) 3 Gd 2 (C 2040 > 10 H 20 Gd P 5 014 Gd Br 3 6 H 20 Gd 203 sous la forme B Gd Al O 3 Gd Pe O 3 Gd Cr O 3 Gd Sc O 3 Gd VO 3 Gd Ti O 3 Gd Mn O 3 Gd Co O 3 Gd Ga O 3 Gd Rho 3 Gd In O 3 Gd 2 Ti O 5 $-Gd 2 (MO 04)3 Gd O 25 04 TABLEAU III Suite Type de réseau Composé Tôtragonal o O Hexagonal Cubique Gd Nb O 4 Gd VO 4 Gd As O 4 Gd 2 Gemoo 8 Gd 2 GéWO 8 Gd QF Gd OCIJ Gdobr Gd OI Gd 2 0025 Gd (OH), Gd Cl 3 Gd Br 3 Gd I 3 Gd F 3 Gd 203 sous la forme A Gd H 3 Gd 3 Nb O 7 Gd B 6 Gd(C 2 H 5504) 9 H 20 Gd 2 Mg 3 3 Gd 2 003 sous la forme C Gd 3 NF 6 Gd WOï o Gd 2 Snà 2 07 Gd 2 Ti 207 TABLEAU III Suite Type de réseau Composé Gd 2 Ga Sb O 7 Gd 2 Cr Sb O 7 Gd 2 Ru 2 07 Gd 2 Ir 207 Autres (amorphes, mixtes, etc) Gd 25 r O 4 Gd 253 Gd 354 4 Gd Mo 658 Gd 2,015 e 2 99 Gd(PO 3 J 3 Gd (CO 3)3 c 2 c 3) 3 Gd(HCCO)3 Gd BO 3 L'homme de l'art conçoit qu'un matériau ferromagnétique donné ne peut couvrir qu'environ 40- K et qu'un matériau paramagnétique donné ne peut être utilisé qu'audessous d'environ 25 K Si des intervalles de température plus larges sont nêces- saires, il faut superposer des couches de plusieurs matériaux. L'aimant représenté schématiquement sur la figure 5 à titre d'exemple est approximativement solé- noidal Un aimant de cette forme est préférable parce qu'il engendre un champ magnétique perpendiculaire à l'axe de la roue et parallèle à la direction de rota- tion de celle-ci Cette orientation du champ est très- importante parce qu'elle permet d'obtenir aisément une zone à champ faible, moyennant un minimum de blindage en fer doux Dans la réalisation préférée, le champ régnant dans la zone à champ intense peut être d'en- viron 6 T, celui régnant dans la zone à champ faible étant inférieur à 0, 5 T. Bien que dans l'exemple illustré schématique- ment sur la figure 5, la roue 20 soit entraînée par un dispositif d'entraînement de bord, on peut aussi lui affecter un dispositif d'entraînement magnétique Le dispositif d'entraînement est de préférence placé sur la roue 20 près du bord extérieur, qui est toujours à une température voisine de la température chaude, habi- tuellement voisine de la température amliante Des galets de support et de guidage 26 conservant à la roue l'orientation voulue sont aussi disposés près de la zone marginale extérieure à haute température de la roue. Chaque collecteur demeure voisin d'une tempe- rature fixe et peut être conçu en vue d'une pression d'hélium gazeux de 1 M Pa, par exemple Les collecteurs sont reliés deux à deux sur les bords intérieur et extérieur de la roue par des feuilles de matière à faible masse thermique pour éviter que du fluide tra- versant la roue poreuse ne fuie à l'extérieur de celle- ci Les joints 41 incorporés aux bords des collecteurs peuvent être réalisés en matériau du type Téflon compri- m E afin de résister longtemps à l'usure D'autres matériaux convenables apparaîtront à l'homme de l'art. Les joints sont circonférentiels et n'ont pas à être parfaits, attendu que les collecteurs intérieurs 36 et 38 et extérieurs 34 et 40 peuvent éventuellement être accouplés par une feuille à faible conductibilité thermique et à faible masse thermique telle que de la fibre de verre ou du "Mylar",destinée à assurer l'étan- chéité du système de fluide d'échange de chaleur Le matériau magnétique poreux peut être formé de parti- cules individuelles, d'un solide foré radialement, d'une toile métallique ou analogue Dans la réalisa- tion préférée, on peut utiliser des particules sphé- riques d'un diamètre de l'ordre de 0,1 à 1 mm Des tamis sont disposés sur les bords intérieur et exté- rieur de chaque couche de particules pour retenir les particules sans engendrer pratiquement de perte de charge supplémentaire Dans la réalisation préférée, la roue comporte des cloisons 50, visible sur la fi gure 5, destinées à empêcher le fluide de s'écouler le long du bord de la roue des collecteurs 38 et 40 à champ intense dans les collecteurs 34 et 35 E à champ aible -Le matériau peut aussi être constitué de couches minces en matériau magnétique très voisines les unes des autres et orientées radialément au lieu d'être constitué de matériau solide poreux ou parti- culaire. Bien que la réalisation préférée comporte une disposition très économique du volume d'enroulement et à un champ B perpendiculaire à l'axe de la roue et parallèle à la direction de rotation de celle-ci, on peut souhaiter disposer des bobines Helmholtz de part et d'autre de la roue dans une zone à champ in- tense pour obtenir un champ B parallèle à l'axe et perpendiculaire à la direction de rotation Une autre variante consiste à prévoir une bobine à chemin de roulement superposée à la zone à champ intense de la roue pour établir un champ B perpendiculaire à l'axe et perpendiculaire à la direction de rotation de la roue L'homme de l'art conçoit qu'on peut aussi adopter diverses bobines de formes exotiques telles que celles de type Ying-Yang La structure selon le mode de réalisation préféré a été choisie parce qu'elle établit une zone à champ très faible près de la zone à champ intense On peut utiliser des écrans et éven- tuellement des bobines compensatrices pour établir u M zone à champ suffisamment faible. Le réfrigérateur magnétique selon l'invention peat facilement être utilisé comme liquéfacteur ma- gnftique parce qu'il est apte à assurer un refroidis- sememt réparti à toute température souhaitée Par cette aptitude, il diffère nettement d'un liquéfacteur à cyle de gaz o la réfrigération n'est assurée qu'à des températures discontinues lors de la détente du gaz La roue à régénération peut être utilimée eu tant. que liquéfacteur d'hydrogène cormme illustré sur la figure 7. * Sur cette figure est représenté un régéné- rateur à roue conforme à l'invention et un échangeur de chaleur 54 La roue est constituée de plusieurs couches de matériaux magnétiques, visibles sur le secteur 56, dont la température de Curie diminue pro- gressivement de 3000 K à 20 K lorsqu'on se déplace radia- lement -ers le centre de la roue Une zone à champ magnétique intense( B>> " s'étend entre deux collecteurs 58 et 60 alors qu'à l'opposé une zone à faible champ magnétique B = 0)règne entre les collecteurs 62 et 64. Le fluide refroidisseur provenant de 1 'é- changeur de chaleur à température ambiante est injecté dans le collecteur 62 à 300 K Il traverse la roue radialeuent et atteint le collecteur 64 sous une tem- pérature de 50 K Après échauffement à 20 K dans-l'é- changeur de chaleur 54# il est injecté dans le collec- teur 60, traverse radialement la roue jusqu'au collec- teur 58 o il arrive à une température de 315 K De 1 l, il est envoyé vers l'échangeur de chaleur à temp& rature ambiante. Les zones à champ intense et à champ faible sont munies d'orifices de sortie 66 et d'arrivée 68 desquels le fluide s'échappe vers l'échangeur de cha- leur 54 ou pénètre dans la roue en venant de l'échan- geur de chaleur 54 selon le sens indiqué par les flè- ches Ceci permet d'avoir un échangeur de chaleur à plusieurs étages qui refroidit progressivement l'hy- drogène gazeux introduit en hydrogène liquide à 200 K. L'échangeur de chaleur 54 est en outre muni d'un con- vertisseur catalytique 70 pour effectuer une conver- sion ortho-para. Cette conception particulière assure une nette augmentation du rendement de liquéfaction de l'hydrogène, ce qui réduit sensiblement le prix de revient de l'hydrogène liquide L'analyse-du ptitx de revient de l'hydrogène liquide montre en effet que la moitié environ de ce prix est dû à la matière preu- mière et l'autre moitié au traitement de liquéfactioit. Les modes actuels de liquéfaction de l'hydrogène et des autres cryogènes sont basés sur des procédés de ré- frigération de gaz à rendements généralement-faibles, les rendements maximaux représentant environ 35 % de la valeur idéale Les réfrigérateurs magnétiques sup- priment les causes majeures de perte de rendement et devraient pouvoir fonctionner avec des rendements en- viron doubles de ceux de réfrigérateurs à gaz, rédui- sant ainsi sensiblement le colt de la liquéfaction. Le matériau magnétique doit avoir une excel- lente capacité de transmission de chaleur, c'est-â- dire d'une manière générale une grande surface super- ficielle telle qu'offerte par des feuilles minces é- troitement tassées, par une couche poreuse de patti- cules telles que copeaux ou sphères, ou par un bloc traversé par de nombreux canaux radiaux L'un des modes les plus simples pour son obtention consiste à réaliser une couche de particules poreuses tassée. Le choix, à la conception, de la taille et de la forae de la couche pour une puissance de réfrigération donnée dépend de l'équilibre entre d'une part une tranmission de chaleur maximale pour un minimum de Oere de charge et d'autre part une perte par conduc- i oe longitudinale y compris l'effet de diffusion par 9 a In ge te choix du fluide de transmission de chaleur: dépend de l'intervalle de température à couvrir et de l'application D'unemanière générale, les grands intervalles de température exigent un gaz tel que l'hélium ou l'hydrogène, mais an peut aussi avoir re- cours à des liquides si l'on prévoit des échangeurs de chaleur interétages. La description qui précède d'un jm>de préfé- ré de réalisation de 1 'invention est donnée à simple titre d'exemple Elle n'est pas exhaustive et ne li- mite pas l'invention à la forme précise décrite; on pour- ra don ado Pter diverses modifications et variantes sans sortir pour autant du cadre de 1 ' invention. REVENDICATIONS 1 Réfrigérateur à roue de régénération magné- tique, caractérisé en ce qu'il comprend: une roue ( 20) sensiblement circulaire qui présente un axe de rotation et des bords intérieur et extérieur concentriques; un matériau poreux pris dans le groupe comprenant les maté- riaux ferromagnétiques et les matériaux paramagnétiques disposé dans ladite roue ( 20) entre lesdits bords inté- rieur et extérieur, ledit matériau comportant au moins une substance et ayant une température de Curie voisine d'une température froide TC près dudit bord intérieur et une température de Curie voisine d'une température chaude TH près dudit bord extérieur; un aimant ( 12) de forme approximativement solénoldale disposé de manière à engendrer un champ magnétique (B) sensiblement perpen- diculaire audit axe de la roue ( 20) et parallèle à la direction de rotation de celle-ci; un moyen pour entra P- ner ladite roue ( 20) autour de son axe de rotation et à travers ledit champ magnétique (B); des moyens ( 26) pour maintenir la roue ( 20) dans la bonne orientation; un premier et un second collecteurs de fluide intérieurs ( 36, 38) voisins dudit bord intérieur de la roue ( 20); un premier et un second collecteurs de fluide extérieurs ( 34, 40) voisins dudit bord extérieur dk la roue ( 20); un échangeur de charge thermique ( 18,) z un échamgeur de 2 ejet de chaleur ( 16); et un moyen de pompage ( 32) envoyant un fluide, a partir dudit fchangeur de rejet de chaleur ( 16) , traverser ledit pemier collecteur extérieur ( 34), traverserune partie dudit matériau présent dans la roue ( 20) près dédit premier collecteur extérieur ( 34) depuis le bord extérieur jusqu'au bord intérieur, atteindre et traverser le premier collecteur intérieur ( 36) pour rejoindre ledit moyen échangeur de charge thermique ( 18), traverser de là le second collec- teur intérieur ( 38), puis une seconde partie du maté- riau présent dans la roue au voisinage du second collec- teur intérieur ( 38) et ensuite le second collecteur ex- térieur ( 40) pour rejoindre le moyen de rejet de chaleur ( 16) 2 Réfrigérateur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit aimant comporte un aimant su- praconducteur ( 12) et un moyen ( 14) pour le refroidir. 3 Réfrigérateur selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que ledit fluide est de l'hydrogène. 4 Réfrigérateur selon la revendication 1, ca- ractérisë en ce que ledit moyen d'entraînement de la roue ( 20) comporte un moteur ( 24), un arre d E transmis- sion ( 24) et un pignon ( 49) d'entrainement du bord de la roue ( 2 Q). Réfrigérateur selon la revendication 4, ca- ractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement entraîne le bord extérieur de la roue ( 20) 6 Réfrigérateur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement de la roue ( 20) est un dispositif d'entraînement magnétique. 7 Réfrigérateur selon la revendication 6, ca- ractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement entraîne le bord extérieur de la roue ( 20). 8 Réfrigérateur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement est un moyen d'entraînement par frottement. 9 Réfrigérateur selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce que ledit moyen d'entraînement entraîne le bord extérieur de la roue ( 20). Réfrigérateur selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que ledit matériau pris dans le groupe comprenant les matériaux ferromagnétiques et les maté- riaux paramagnétiques comporte une série de couches concentriques (nl, N 2, N 3 n N), la couche intérieure (ni) ayant une température de Curie voisine de T et la couche extérieure (n N) ayant une température de Curie voisine de TH, les couches intermédiaires ayant des températures de Curie augmentant avec leur éloignement au bord intérieur de la roue ( 20).