(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（Ａ）の周りに円状に配置される磁気熱量効果素子（２）と、
磁化領域（４）と非磁化領域（５）とが交互に並んで構成され、磁気熱量効果素子（２）で形成される円内に位置する磁化配列（３）とから成る熱発生器（１、１０、２０）であって、
前記磁化配列（３）は、
前記中心軸（Ａ）の周囲を回転し、
前記磁化領域（４）によって発生する磁束を封鎖するように配列された磁場閉鎖器（６、１６、２６）と協働し、前記回転と前記協働とによって、
前記磁気熱量効果素子（２）が磁場変動に交互に晒されると共に、
各磁気熱量効果素子（２）内に加熱サイクルと冷却サイクルとが交互に生成され、前記生成は、前記加熱サイクルと前記冷却サイクルとが起こる間に、前記磁気熱量効果素子（２）を通過するように配された少なくとも１つの冷却液の循環と同期化して行われ、
前記磁場閉鎖器（６、１６、２６）が断熱手段（７、８、９）を有することを特徴とする熱発生器（１、１０、２０）。
【請求項２】
前記磁場閉鎖器（６、２６）は、少なくとも１枚の磁気伝導材料製の鋼板バンド（１１）で構成され、該バンドは、それ自体が巻かれて前記磁気熱量効果素子（２）の周りに配置され、断熱手段を形成する断熱材の層（９）で少なくとも部分的に被覆されることを特徴とする、請求項１に記載の熱発生器。
【請求項３】
前記磁場閉鎖器（１６）は、少なくとも１枚の磁気伝導材料製の鋼板バンド（１１）で構成され、該バンドは、それ自体が巻かれて前記磁気熱量効果素子（２）の周りに配置され、連続する巻きの間に断熱手段を形成する断熱材の層（７）を少なくとも部分的に有することを特徴とする、請求項１に記載の熱発生器。
【請求項４】
前記磁場閉鎖器は、少なくとも１枚の磁気伝導材料製の鋼板バンド（１１）で構成され、該バンドは、それ自体が巻かれて前記磁気熱量効果素子（２）の周りに配置され、連続する巻きの間にはそれぞれ間隔があけられ、断熱手段はこの連続する巻きの間にある一定量の空気で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の熱発生器。
【請求項５】
前記磁場閉鎖器（６、１６、２６）は、互いに間隔をあけて隣接して配置される少なくとも２枚の鋼板バンド（１１）からなる集合体で構成されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項６】
前記磁場閉鎖器（１６）は、断熱材料製のリング（８）で形成され、隣接する２枚の鋼板バンド（１１）間の空間に搭載される断熱手段を有することを特徴とする、請求項５に記載の熱発生器。
【請求項７】
前記断熱手段は、前記鋼板バンド（１１）の少なくとも片面を被覆する断熱材料製のワニス（９）であることを特徴とする、請求項２に記載の熱発生器。
【請求項８】
前記磁場閉鎖器（６、１６、２６）は、コバルトとケイ素とからなるリストの中から選択される材料のうちの１つと鉄との合金、または鉄で少なくとも部分的に構成することを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項９】
巻かれた前記鋼板バンド（１１）は、少なくとも１つの切り込みを有してその中に磁場線の誘導装置（１５）を搭載し、前記切り込みは前記磁場閉鎖器（２６）の長手方向に伸びて磁気熱量効果素子（２）の正面に配置されることを特徴とする、請求項２〜８のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項１０】
前記磁場線の誘導装置（１５）は、磁気伝導材料で作製される部品（１７）の集合体で構成され、各部品は前記磁場閉鎖器（２６）の半径方向の面に互いに間隔をあけて隣接するように配置されることを特徴とする、請求項９に記載の熱発生器。
【請求項１１】
前記部品（１７）は、断熱材を隔てて互いに間隔をあけて並べられることを特徴とする、請求項１０に記載の熱発生器。
【請求項１２】
前記磁場線の誘導装置（１５）は台形で、磁気熱量効果素子（２）と対面する辺が該素子とほぼ同じ長さであり、反対側の辺がこれよりも短いことを特徴とする、前記請求項９〜１１のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項１３】
永久磁石が磁化配列（３）の磁化領域（４）を形成することを特徴とする、請求項１に記載の熱発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中心軸の周りに円状に配置される磁気熱量効果素子と、磁化領域と非磁化領域とが交互に並んで構成されて磁気熱量効果素子で形成される円内に位置する磁化配列であって、前記中心軸の周囲を回転し、磁場閉鎖器と協働して前記磁化領域によって発生する磁束を封鎖し、前記磁気熱量効果素子が交互に磁場変動の影響を受けて各磁気熱量効果素子内に加熱サイクルと冷却サイクルを交互に生成し、加熱サイクルと冷却サイクルが起こる間に前記磁気熱量効果素子を通過するように配列された少なくとも１つの冷却液の循環と同期化する磁化配列とを有する熱発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気冷却技術は２０数年以上前から知られており、環境配慮および持続可能な開発の観点でこの技術がもたらす利点は承知している。また、この技術の熱出力および効率には限度があることも知られている。そのため、この分野に関わる研究者はこぞってこのような発熱器の性能改善に取り組み、磁力、磁気熱量効果素子の性能、冷却液と磁気熱量効果素子との間の熱交換面積、熱交換器の性能など、さまざまなパラメータを研究している。
【０００３】
このために、磁気熱量効果素子を有するいくつかのタイプの熱発生器が知られており、特に、磁気熱量効果素子が中心軸の周りに円状に配置されて変動可能な磁場の影響を受けて、前記磁気熱量効果素子のそれぞれに加熱サイクルと冷却サイクルとを交互に生成することが可能な環状構造を有する磁気熱量効果による熱発生器が知られている。このような熱発生器が、出願者の名による仏国特許第０７／０７６１２号に記載されている。この熱発生器では、磁気熱量効果素子によって発生した熱エネルギーが循環手段を介して前記磁気熱量効果素子を通って移動する冷却液と熱交換される。磁場の変動は、交互に並ぶ磁化領域と非磁化領域が、磁気熱量効果素子で形成されるリングの内部に位置する前記中心軸の周りを回転することによって実現される。磁化領域はリング形状に作製され、磁気熱量効果素子の周りに配置される磁場閉鎖器と接続し、前記磁気熱量効果素子を通って前記磁化領域によって発生する磁束を封鎖または封鎖する。
【０００４】
ほぼ環状であるこのようなリングを使用することは、周知の磁気熱量効果による熱発生器ではよくあることである。一般にこの熱発生器は、磁気熱量効果素子の周りにこの素子と接触するか接近して配置される強磁性材料で作製される。前記リングは一体のもので作製される。しかし、このようなリングにはいつくかの欠点がある。
【０００５】
第１の欠点は、このリングでは２つの磁化領域の間で磁場の帰路を実現する容量が制限されるということである。実際に、リングは加工した大きな金属塊であり、ほとんど構造化しておらず、結晶繊維や金属繊維が存在しないか任意の方向を向いており、このような繊維は前記リング内への強い誘導には有利に働かない。その上、このリングの作製には材料の損失という意味でコストがかかる。
【０００６】
このようなリングの使用に伴う第２の欠点は、このリングが伝熱性の材料で構成されているために、リングと磁気熱量効果素子との間で熱エネルギーが伝達され（熱の損失）、それによってこのリングが設置される熱発生器の熱容量が減少するということである。実際に、磁気熱量効果素子によって産生される熱エネルギーは、この素子を通過する冷却液と交換されるのであって、磁場の帰路を実現するリングと交換されるわけではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】仏国特許第０７／０７６１２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、磁気熱量効果素子と、簡易に作製でき、低コストで効率が向上する磁場閉鎖器とを有する熱発生器を提案することによって、これらの欠点を緩和することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明は、前述した類の熱発生器であって、磁場閉鎖器が断熱手段を有することを特徴とする熱発生器に関する。
【００１０】
本発明の第１の実施変形例によれば、磁場閉鎖器は少なくとも１枚の磁気伝導材料製の鋼板バンドで構成され、このバンドは、それ自体が巻かれて前記磁気熱量効果素子の周りに配置され、断熱手段を形成する断熱材の層で少なくとも部分的に被覆されることが好ましい。
【００１１】
鋼板バンドとは、熱間圧延または冷間圧延によって作製される材料のバンドのことである。この方法によって圧延方向に沿った磁束線を生成することができ、それによって磁場閉鎖器内に好都合な磁束方向を得ることができるため、熱発生器の効率を容易かつ有効に向上させることができる。
【００１２】
第２の変形例によれば、磁場閉鎖器は、少なくとも１枚の磁気伝導材料製の鋼板バンドで構成することができ、このバンドは、それ自体が巻かれて前記磁気熱量効果素子の周りに配置され、連続する巻きの間に断熱手段を形成する断熱材の層を少なくとも部分的に有する。
【００１３】
第３の変形例によれば、磁場閉鎖器は、少なくとも１枚の磁気伝導材料製の鋼板バンドで構成することができ、このバンドは、それ自体が巻かれて前記磁気熱量効果素子の周りに配置され、連続する巻きの間にはそれぞれ間隔があけられ、断熱手段はこの連続する巻きの間にある一定量の空気で構成される。
【００１４】
前述の各変形例では、磁場閉鎖器は、互いに間隔をあけて隣接して配置される少なくとも２枚の鋼板バンドからなる集合体で構成することができる。
【００１５】
断熱を向上させるため、磁場閉鎖器は断熱材製のリングで形成され、隣接する２枚の鋼板バンド間の空間に搭載される断熱手段を有することができる。
【００１６】
本発明によれば、断熱手段は、前記鋼板バンドの少なくとも片面を被覆する断熱材料製のワニスであってもよい。
【００１７】
さらに、磁場閉鎖器は、コバルトとケイ素とからなるリストの中から選択される材料のうちの１つと鉄との合金、または鉄で少なくとも部分的に構成することができる。
【００１８】
磁場閉鎖器の効率を上げるため、巻かれた前記鋼板バンドは、少なくとも１つの切り込みを有してその中に磁場線の誘導装置を搭載することができ、この切り込みは前記磁場閉鎖器の長手方向に延びて磁気熱量効果素子の正面に配置される。
【００１９】
前記磁場線の誘導装置は、磁気伝導材料で作製される部品の集合体で構成され、各部品は前記磁場閉鎖器の半径方向の面に互いに間隔をあけて隣接するように配置される。
【００２０】
さらに、前記部品は、断熱材を隔てて互いに間隔をあけて並べることができる。
【００２１】
前記磁場線の誘導装置は台形で、磁気熱量効果素子と対面する辺がこの素子とほぼ同じ長さ、反対側の辺がこれよりも短いことが好ましい。
【００２２】
さらに、永久磁石が磁化配列の磁化領域を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明およびその利点は、添付の図面を参照しながら、非限定的に例として挙げた実施形態についての説明を読むことによりさらに明らかになる。
【００２４】
【図１】本発明による熱発生器の中心軸に沿った簡略断面図である。
【図２】図１のＢ１の詳細図である。
【図３】図１のＰ１に沿った断面図である。
【図４】図１とほぼ同じ図であり、本発明による熱発生器の実施変形例の図である。
【図５】図４のＢ２の詳細図である。
【図６】図４のＰ２に沿った断面図である。
【図７】図３とほぼ同じ図であり、本発明による熱発生器の別の実施変形例の図である。
【図８】図７のＢ面に沿った断面図である。
【図９】図８のＣの詳細図である。
【図１０】図８のＤの詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図で示した実施例では、同じ部品または部分には同じ符号を付してある。
【００２６】
図１、２および３を見ると、本発明による熱発生器１は、中心軸Ａの周りに円状に配置される磁気熱量効果素子２の集合体で構成されている。
【００２７】
前記磁気熱量効果素子２は、前記中心軸Ａの周りの磁化配列３が回転することによって起こる磁場変動の影響を受け、前記磁化配列３は、磁化配列３によって発生する磁束を封鎖するように配置される磁場閉鎖器６と協働する。この磁場変動によって、磁気熱量効果素子２のそれぞれに加熱サイクルと冷却サイクルが交互に起こる。
【００２８】
磁化配列３は、互いに角度９０°分離れて反対の極を持つ永久磁石４を有し、磁化領域４と非磁化領域５とを交互に生成する。当然ながら、適応した別の構成を選択することも可能である。
【００２９】
磁場変動と同期化するように冷却液を前記磁気熱量効果素子２に通して循環させる。この冷却液の移動は、前記磁場変動と関係があり、この移動によって各磁気熱量効果素子２の両端部１２と１３との間に温度勾配が生成されてそれを維持することができる。
【００３０】
よってこの磁気熱量効果素子２は、冷却液に対して透過性があり、１つまたは複数の磁気熱量効果材料で構成することができる。同素子は流体を通過させる通路を有し、この通路は、たとえば中実ブロックに加工されたり溝入りプレートを積層することによって得られたりするミニチャンネルまたはマイクロチャンネルなどの多孔質材料の孔で構成される。
【００３１】
各磁気熱量効果素子２を通って冷却液を循環させることができる手段は図示していない。この手段は、たとえば各磁気熱量効果素子の一方の端部または両端部の周辺に配置されるピストン、または前記冷却液の往来の動きを伝えることが可能なほかのどのような手段であってもよい。
【００３２】
同じく、本発明による熱発生器は、たとえば熱交換器またはその他の図示していないあらゆる手段を介して連結し、（暖房、冷房、温度調節などに）使用する１つまたは複数の外部回路と熱エネルギーを交換するようになっている。
【００３３】
有利なように、磁場閉鎖器６は４枚の鋼板バンド１１で作製し、それぞれが巻いた状態で断熱材料製のワニス層９を有して断熱手段を形成する。この４枚の鋼板バンド１１は、鉄とコバルトの合金で構成され、それぞれが間に自由空間を挟んで隣接している。鋼板バンドは磁気熱量効果素子２の周りに配置され、磁化配列３の磁石によって発生する磁場を閉鎖する。
【００３４】
磁場閉鎖器６を作製するのに鋼板バンド１１を使用することにより、この磁場閉鎖器の原価を抑えることができる。実際に、鋼板の加工プロセスは十分に熟知されているため、切削プロセスよりも材料の損失が少なくなる。さらに、前記鋼板バンド１１を巻く作業も容易なため、どのような直径の熱発生器にも簡単に適応させることができる。
【００３５】
圧延して前記鋼板バンド１１自体を巻くことにより、磁場閉鎖器６の中心部へ最大限導入することが可能になるため、各磁気熱量効果素子２を通過する磁束の強度も増大し、それによって本発明による熱発生器１の有効性および熱効率を向上させることができる。
【００３６】
また、前記鋼板バンド１１を使用することにより、磁場閉鎖器６とこれに隣接する磁気熱量効果素子２との間の熱交換を防止する断熱手段を、磁気熱量効果素子の全長および温度差が最大となる素子の端部１２と１３の辺りに搭載することも可能になる。
【００３７】
したがって、このワニス９により磁場閉鎖器６は、回転する２つの永久磁石４の間の磁束を封鎖する機能を果たし（磁場線の閉鎖）、磁気熱量効果素子２が産生する熱エネルギーが消散することはない。
【００３８】
このほか、隣接する鋼板バンド１１間の自由空間１４によって磁場閉鎖器６と磁気熱量効果素子２との間の断熱性がさらに改善され、本発明による熱発生器１の熱効率がさらに向上する。
【００３９】
簡略化のため、図３には永久磁石４に対面する磁気熱量効果素子２のみを表示している。
【００４０】
図４〜図６に示す熱発生器１０は、これまでの図の熱発生器１とは異なり、磁場閉鎖器１６が鋼板バンド１１で構成され、このバンドの間には断熱材料で作製されたさらに厚い層７が介在しており、隣接する２枚の鋼板バンド１１の間にある空間は、同じく断熱材料で作製されたリング８で埋まっている。
【００４１】
この断熱材料からなる層７は、断熱手段を形成して鋼板バンド１１の異なる巻きの間に配置されるため、前述の熱発生器１の場合のように鋼板バンドの片面に貼付されるわけではない。
【００４２】
この熱発生器はさらに、鋼板バンドのどの巻きの間にも断熱材料の層を一切配置せずに、連続する巻きの間にある一定量の空気が断熱手段を形成するようにすることもできる。このためには、たとえば間隔材などの間隔をあける手段で、好ましくは断熱材料で作製された手段を連続する巻きの間に配置してもよい。
【００４３】
この熱発生器１０は、上に述べた図１〜３に関連する利点と同じ利点を備えている。
【００４４】
この実施例でも同じく、図６を簡略化するため、永久磁石４に対面する磁気熱量効果素子２のみを表示している。
【００４５】
図７〜１０に示した熱発生器２０は図１〜３の熱発生器１とは異なり、磁場閉鎖器２６は、切断されて磁気熱量効果素子２の所で磁場線の誘導装置１５を搭載している鋼板バンド１１で構成されている。このような装置１５は、図７からわかるように、磁気熱量効果素子２がそれぞれある場所に配置し、磁場線の伝導装置となっていることが好ましい。
【００４６】
この誘導装置１５は、たとえば切断した鋼板プレートなどの部品１７で作製し、それぞれの部品を熱発生器２０の長手方向の線に沿って間隔をあけて組み立てることができる。このプレートは、磁場閉鎖器２６の作製に用いるものと同じ鋼板バンド１１から作製してもよい。この部品１７を磁気熱量効果素子２の正面に置くことによって磁束を誘導することができ、この磁束は、巻いた鋼板バンド１１によって形成される円弧部にまたがって連なる２つの誘導装置１５の間に導引されるか封鎖される。よって熱発生器２０の効率が増大する。
【００４７】
特に図９からわかるように、前記誘導装置１５を構成する部品１７は、互いに平行になるように配置され、それぞれが半径方向の面に中心軸Ａの周りに位置している。この部品は、磁気熱量効果素子２と対面する位置にある辺がこの素子とほぼ同じ長さで、反対側の辺がこれよりも短い台形の形状をしている。このような構成により、前記誘導装置１５の効率を最適化することができる。
【００４８】
さらに、２つの連続する部品１７の間の空間は空気であり、この空気が断熱の役割も果たすとともに、熱発生器からの熱の損失を軽減するのに有利に働く。
【００４９】
この実施例でも同じく、図７の簡略化のため、すべての磁気熱量効果素子２は表示していない。
【００５０】
図示していない変形例では、断熱材を前記部品１７の間に配置するか、部分的でも部分的でなくでも少なくとも前記部品１７の片面に貼付することができる。後者の場合、前記断熱材はワニスの形状で、たとえばコーティングや特殊な処理、またはその他のあらゆる適切な形態をとることができる。
【００５１】
図示していない別の変形例では、誘導装置１５は、磁気伝導材料で作製される中実または一塊の素子の形状をとることができる。
【００５２】
添付の図からわかるように、磁化配列３および磁場閉鎖器６は同じ長さで、磁気熱量効果素子２の長さとも対応する長さであることが好ましい。ただし、本発明の保護範囲を逸脱することがない限り、これとは異なる構成を検討してもよい。これは使用する鋼板バンド１１の数についても同じである。
【００５３】
このほか、添付の図は全体に、磁気熱量効果素子２で構成される単一の環状集合体を有する熱発生器１、１０、２０を示しているが、本発明は、複数の集合体で段状の構造をした熱発生器を作製することも想定している。このような構成にすることにより、本発明による熱発生器の効率をさらに上げることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本明細書により、本発明が設定した目的、すなわち、簡易な構造で、原価が抑えられ、熱発生器１、１０、２０の動作もこの熱発生器の熱効率も妨げることなく磁場閉鎖器６が磁場を封鎖する機能を果たす熱発生器１、１０、２０を提案するという目的を達成することが可能であることが明らかとなる。
このような熱発生器１、１０、２０であれば、暖房、冷房、温度調整、冷却またはその他の分野で、競争に耐え得る費用かつ場所を取らない寸法で、工業用にも家庭用にも用途を見出すことができる。
【００５５】
さらに、この熱発生器１、１０、２０を構成する部品はすべて、再製可能な工業プロセスに従って作製することができる。
【００５６】
本発明は、記載した実施例に限定されるものではなく、添付の請求項に定義した保護範囲内である限り、当業者に自明のあらゆる修正および変形例も範囲に含まれる。
【図１】
0005532494.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005532494.tif 000008
【図８】
0005532494.tif 000009
【図９】
0005532494.tif 000010
【図１０】
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