(57)【要約】電磁熱効果による冷気および熱の生成方法および装置本装置（１０）には、電磁熱効果による冷気および熱の連続生成のために、磁気手段（１４）によって生ずる磁場を受ける第1熱交換器（１１）を通って循環する熱交換流体と少なくとも1種の電磁熱材料、超伝導体または相変化体の材料から作られる粒子群との混合物が含まれ、この磁気手段は前記第1熱交換器（１１）に連結される。前記粒子が生成する磁場を通過する時に、第1熱交換器（１１）の混合物が温度と熱の上昇を受けるとともに、前記粒子が磁場を去る時には、第2熱交換器（１２）に入る混合物が温度低下を受けて冷却される。冷回路（１６）は第2熱交換器（１２）から冷気を取出し、熱回路（１５）は第1熱交換器（１１）から熱を取り出す。
2006512557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に連結される第1熱交換器（１１）および第2熱交換器（１２）で構成される主回路（１３）の中の少なくとも1種の電磁熱材料、または1種の相変化材料、又は1種の超伝導材料、またはこれらの材料の1種の混合物から構成される粒子を含む搬送流体の混合物を循環させること、この第1熱交換器（１１）に連結される磁気手段（１４）により前記第1熱交換器中に磁場を発生させること、前記粒子が磁場の中を通る時に温度の上昇を受けるとともに、磁場を去る時に冷却を受けるよう第2熱交換器（１２）を前記磁場の範囲外に維持すること、熱回路（１５）により前記第1熱交換器（１１）から熱を取り出すこと、そして冷回路（１６）により前記第2熱交換器（１２）から冷気を取り出すことを特徴とする電磁熱効果による冷気と熱の生成方法
【請求項２】
前記搬送流体が液体状態あるいはガス状態にあることを特徴とする請求項１による方法
【請求項３】
前記搬送流体が冷却液であることを特徴とする請求項１による方法
【請求項４】
前記搬送流体がナノ流体であることを特徴とする請求項１による方法
【請求項５】
前記搬送流体が懸濁体であることを特徴とする請求項１による方法
【請求項６】
前記搬送流体が多機能型の流体であることを特徴とする請求項１による方法
【請求項７】
前記電磁熱材料の粒子が唯一かつ同一の材料から構成されることを特徴とする請求項１による方法
【請求項８】
前記粒子がほぼ球形でかつ平均サイズが１０μｍから１０００μｍの間にあることを特徴とする請求項１による方法
【請求項９】
前記粒子が形状もサイズもまちまちであることを特徴とする請求項１による方法
【請求項１０】
第1熱交換器（１１）中に発生する磁場から第2熱交換器（１２）が絶縁されることを特徴とする請求項１による方法
【請求項１１】
主回路（１３）の混合物および熱回路（１５）及び／又は、冷回路（１６）の流体がそれぞれ前記第1および前記第2熱交換器（それぞれ１１，１２）を通って反対方向に循環することを特徴とする請求項１による方法
【請求項１２】
第2熱交換器に接続される第1熱交換器（１１）により構成される主回路（１３）中を少なくとも1種の超伝導材料から構成される冷却液と粒子の混合物が循環すること、この第1熱交換器（１１）に連結される複数の磁気手段（１４）により前記第1熱交換器（１１）中に磁場を発生させること、前記熱交換器（１１）中の前記混合物を加熱するために磁場中を通る時に、超伝導材料の粒子が温度の上昇を受けるとともに、前記第2熱交換器（１２）中の前記混合物を冷却するために磁場を去る時には冷却を受けるよう、前記磁場の範囲外に位置する第2熱交換器（１２）中を前記混合物が循環すること、少なくともひとつの熱回路（１５）により前記第1熱交換器（１１）から熱が取りだされること、並びに少なくともひとつの冷回路（１６）によって前記第2熱交換器（１２）から冷気が取り出されることを特徴とする電磁熱効果による冷気及び熱の生成方法
【請求項１３】
中で少なくとも1種の電磁熱材料、または1種の相変化材料、または1種の超伝導材料、またはこれらの材料の1種の混合物から構成される粒子を含む搬送流体の混合物が循環し、直列に接続される第1熱交換器（１１）および第2熱交換器（１２）から構成される主回路（１３）、粒子が前記磁場中を通る時に温度の上昇を受け、この磁場を去るときには冷却をうけるよう前記第1熱交換器（１１）中に磁場を発生させるために設けられる磁気手段（１４）、前記第1熱交換器（１１）に接続されるひとつの冷回路（１５）並びに前記第2熱交換器（１２）に接続される少なくともひとつの冷回路（１６）を含むことを特徴とする少なくとも1台の熱交換器を含む電磁熱効果による冷気および熱の生成用の装置
【請求項１４】
前記磁気手段（１４）に永久磁石が含まれることを特徴とする請求項１３による装置
【請求項１５】
前記磁気手段（１４）に電磁石が含まれることを特徴とする請求項１３による装置
【請求項１６】
前記磁気手段（１４）が変動する磁場を発生させるために設けられることを特徴とする請求項１３による装置
【請求項１７】
前記第1熱交換器（１１）がひとつの外側ケーシング（１１a）および内部導管（１１b）を含み、当該内部導管が熱回路（１５）の冷却液（１５a）を運搬するとともに、主回路（１３）の搬送流体と粒子の混合物（１３a）中に浸かること、並びに前記磁気手段（１４）が熱交換器（１１）の外側ケーシング（１１a）を構成することを特徴とする請求項１３による装置
【請求項１８】
前記第1熱交換器（１１）が外側ケーシング（１１a）および内部導管（１１b）を含み、これらの内部導管（１１b）が熱回路（１５）の冷却液（１５a）を運搬するとともに、主回路（１３）の搬送流体と粒子との混合物（１３a）中に浸かること、そして前記磁気手段（１４）は熱交換器の外側ケーシング（１１a）の一部を構成し、他の部分は前記磁気手段（１４）と同心の配管（１１c）から構成されることを特徴とする請求項１３による装置
【請求項１９】
前記第1熱交換器（１１）が外側ケーシング（１１a）および内部導管（１１b）を含み、前記内部導管（１１b）は主回路（１３）の搬送流体と粒子の混合物（１３a）を運搬し、熱回路（１５）の冷却液（１５a）の中に浸かること、そして前記磁気手段（１４）は前記内部導管（１１b）の内壁面を構成することを特徴とする請求項１３による装置
【請求項２０】
前記第1熱交換器（１１）が外側ケーシング（１１a）および内部導管（１１b）を含み、前記導管（１１b）は主回路（１３）の搬送流体と粒子の混合物（１３a）を搬送し、熱回路（１５）の冷却液（１５a）中に浸かること、そして前記磁気手段（１４）は熱交換器（１１）の内部配管（１１b）の内壁面の一部を構成し、その他の部分は磁気手段（１４）と同心で、これらの内部に配置される配管（１１d）から構成されることを特徴とする請求項１３による装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも1台の熱交換器を通る電磁熱効果による冷気及び熱の生成のための方法に関する。
【０００２】
これはまた、少なくとも1台の熱交換器を通る電磁熱効果による冷気及び熱の生成のための装置にも関する。
【先行技術】
【０００３】
冷気生成の従来装置には、ある冷却流体の温度を上げるよう圧縮するための1台のコンプレッサー、および、これを冷却するためこの冷却流体を減圧する複数の膨張手段が通常含まれる。広く利用される冷媒は極度な汚染物質であるとともに、それらの利用は深刻な大気汚染の危険をはらんでいるということがある。この点から、これらの冷媒は環境保護の点で現実の要求にもはや応えていない。
【０００４】
冷気を発生させるために電磁熱効果を利用する装置は既に存在することが知られている。特に、米国特許4,674,288号には、コイルにより発生する磁場内を移動する磁化物質ならびにヘリウムを含み前記コイルと熱伝導状態にある容器を含むヘリウム液化装置が記載されている。磁化物質の移動運動により良導体要素の媒介を通じてヘリウムに伝達される冷気が発生する。
【０００５】
仏国公開特許A-2,525,748号では磁化材料、変動磁場の発生装置並びに飽和した冷却液で満たされた箱を含む熱と冷気の運搬手段を含む磁気冷却装置が対象とされている。磁化材料は冷気の運搬手段が冷媒の凝結により磁化材料から冷気を取り出す位置で冷気を発生させるとともに、熱の運搬手段が別の冷媒の沸騰により磁化材料から熱を取り出す別の位置で熱を発生させる。
【０００６】
仏国特許公開A-2,586,793号は物質が磁気を帯びる時に熱を、磁気を失う時には冷気を発生させる物質、超電導コイルを含む変動する磁場の生成手段、および冷却成分を含む容器を含む装置に関するものである。
【０００７】
米国特許5,231, 834号では、磁気流体が装置を通って汲み上げられる磁気効果による加熱及び冷却の装置が含まれる。当該流体は超伝導体またはその他の磁石によって生じる磁場を通る。当該流体は磁場を通る時磁化が原因で加熱される。
【０００８】
これらの装置の効率は極めて低く、家庭用に適用することはできない。この点から、これらの装置は実際の冷却装置と競争できない。
【発明の説明】
【０００９】
本発明は汚染物質的な冷却流体を使用せずに、前記装置の欠点を呈さない冷却の方法と装置を提供して既知の装置の欠点を補うことを目論むものである。
【００１０】
この目的は序文で明らかにされたように、少なくとも1種の電磁熱材料または相変化材料、または超伝導体、またはこれらの材料の混合物から構成される粒子を含む搬送流体の混合物を、直列に接続される第1熱交換器および第2熱交換器から構成される主回路中で循環させること、並びに、この第1熱交換器に連結される磁気手段により前記第1熱交換器中に磁場を発生させること、前記粒子が磁場中を通過する時は温度上昇を受けるよう、また磁場を離れるときは冷却を受けるよう、当該第２熱交換器を前記磁場の範囲外に維持すること、熱回路手段の前記第1熱交換器から熱を取りだすこと、そして、冷回路手段の前記第2熱交換器から冷気をとりだすことを特徴とする方法により達成される。
【００１１】
有利なことに、前記搬送流体は液体状態またはガス状態であることが可能である。
【００１２】
本発明による方法の好ましい第1変型例によると、前記搬送流体は冷却液である。
【００１３】
本発明による方法の第2変型例によれば、前記搬送流体はナノ流体である。
【００１４】
本発明の方法の別の変型例によれば、前記搬送流体は懸濁体である。
【００１５】
前記搬送流体はまた多機能型の流体であることが可能である。
【００１６】
特に有利な方法では、前記電磁熱材料粒子は唯一の同一材料で構成される。
【００１７】
前記粒子は好ましくはほぼ球の形状をしており、かつその平均サイズは１０μｍ から１０００μｍの間にある。
【００１８】
ある興味深い方法では、前記粒子は形状もサイズもまちまちであることが可能である。
【００１９】
効率が最適である方法を使うには、第1熱交換器内に発生する磁場の熱から第2熱交換器を断熱する。
【００２０】
特に有利な方法では、主回路の混合物と熱回路、及び／又は、冷回路の流体をそれぞれ前記第1および第2熱交換器を通って反対方向に循環させる。
【００２１】
別の有利な実施形態によると、第2熱交換器に連結された第1熱交換器により構成される主回路中に少なくともひとつの超伝導材料から構成される冷却液および粒子の混合物を循環させ、前記第1熱交換器中にこの第1熱交換器に連結された磁気手段により磁場を発生させ、超伝導材料の粒子が前記第1熱交換器内で前記混合物を加熱するために磁場の中を通るときに温度の上昇を受けるとともに、前記第２熱交換器内で前記混合物を冷却するために磁場を去るときに冷却を受けるよう前記混合物を前記磁場の範囲外に位置する第2熱交換器中で循環させて、少なくともひとつの熱回路によって熱を前記第1熱交換器から取り出すとともに、少なくともひとつの冷回路によって冷気を前記第２熱交換器から取り出す。
【００２２】
この目的は、また、序文で明らかにしたように、少なくとも1種の電磁熱材料または相変化材料、または超伝導材料またはこれらの材料の混合物から構成される粒子を含む搬送流体の混合物が中を循環する直列に接続される第1熱交換器ならびに第2熱交換器から構成されるひとつの主回路、当該粒子が前記磁場を通る時には温度上昇を受けるよう、そしてこの磁場を去る時には冷却を受けるよう前記第1熱交換器の中に磁場を発生させるために設けられる複数の磁気手段、前記第1熱交換器に接続されるひとつの冷回路、並びに前記第2熱交換器に接続される少なくともひとつの冷回路を含むことを特徴とする装置によって達成される。
【００２３】
有利な実施のある方法によれば、前記磁気手段には永久磁石が含まれる。
【００２４】
また別の実施方法によれば、前記磁気手段には電磁石が含まれる。
【００２５】
ある応用例については、前記磁気手段は変動する磁場を発生させるために設けられる。
【００２６】
実施例の特別な第1の形態によれば、前記第1熱交換器はひとつの外側ケーシングと複数の内部導管を含み、当該内部導管は熱回路の前記冷却液を運搬するとともに、搬送流体と主回路の粒子の混合物の中に浸けられ、前記磁気手段により熱交換器の外側ケーシングは構成される。
【００２７】
実施例の特別な第2の形態によれば、前記第1熱交換器はひとつの外部ケーシングと複数の内部導管を含み、これらの内部導管は熱回路の冷却液を運搬するとともに、主回路の搬送流体と粒子の混合物中に浸り、前記磁気手段は熱交換器の外側ケーシングの一部を構成し、その他の部分は磁気手段と同心の配管から構成される。
【００２８】
実施例の特別な第3の形態によれば、前記第1熱交換器はひとつの外側ケーシングと複数の内部配管を含み、当該内部配管は主回路の搬送流体と粒子の混合物を運搬し、熱回路の冷却液中に浸かるとともに、前記磁気手段が内部配管の内壁面を構成する。
【００２９】
実施例の特別な第4の形態によれば、前記第1熱交換器はひとつの外側ケーシングと複数の内部配管を含み、前記内部配管は主回路の搬送流体と粒子の混合物を運搬し、熱回路の冷却液中に浸かるとともに、前記磁気手段は熱交換器の内部配管の内壁面の一部を構成し、その他の部分は磁気手段と同心の配管から構成され、これらの手段の内部に配置される。
【本発明の実施方法】
【００３０】
図１を参照すると、図式的に表示された装置１０は、中で例えば、冷却液と少なくとも1種の電磁熱材料の粒子から構成される混合物が循環する主回路１３を形成するために第2熱交換器（１２）と直列に取付けられる第1熱交換器１１を含む。第1熱交換器１１はこの第1熱交換器１１の中で磁場を発生させるために設けられる磁気手段１４に連結される。この交換器の内壁面はこれらが発生する磁場上に影響しないよう、かつ磁場が好ましくは前記第1熱交換器１１の内部と外部でほぼ一様になるように定められる。磁気手段１４は永久磁石や、電気磁石や、または磁場を生じさせることのできる任意の他の装置から構成される。一定の磁場あるいは変動する磁場を生じさせる磁気手段１４を備えることも可能である。
【００３１】
この後者の場合、装置を予定される用途に適合させることが問題である。磁気手段１４は第1熱交換器１１が発生する磁場を全体的に受けるよう配置されるとともに、第2熱交換器はこの磁場の範囲外に位置するよう配置される。この点で、第2熱交換器１２を磁気的に絶縁するためには適切な絶縁手段であればどのようなものでも利用が可能である。
【００３２】
装置１０には「熱回路１５」という第1回路が含まれ、この中で電磁熱効果により発生する熱を利用するために冷却液が循環するのが好ましく、この第1回路は前記第1熱交換器１１に連結される。また、この装置には「冷回路１６」と云われる第2回路が含まれ、この中で、電磁熱効果につながる温度の低下を利用するため冷却液が循環するのが好ましく、この第2回路は前記第2熱交換器１２に連結される。
【００３３】
1台のポンプ１７が熱交換器１１および１２を通る冷却液と粒子の混合物を循環させるために主回路１３の中に取付けられる。
【００３４】
熱回路１５および冷回路１６はそれぞれ任意の空間または用途に応じた区域の暖房および冷房のために利用される従来のユーザー回路である。
【００３５】
主回路１３を通って循環する混合物は、例えば、好ましくは熱伝導率の高い液体状態またはガス状態の冷却液と、1種あるいは数種の、電磁材料や相変化材料や超伝導材料とったものから構成される。当該流体は搬送流体と呼ばれ、1種または数種の性質の異なる粒子類を運搬する。実際は、搬送流体により運搬される粒子類は電磁熱、および相の変化する、または、場合によっては良導体の粒子の混合物であることが可能である。搬送流体はまた、ナノ流体または懸濁体または多機能型の全く別の流体であることも可能である。これらの粒子の可能な様々な構造について以降でより詳細に説明する。
【００３６】
当該粒子類はどのような形状もまたどのようなサイズであることも可能である。これらは同一の形状かつ同一のサイズであったり、あるいは形状もサイズもまちまちであることが可能である。しかしながら、当該混合物がより良好な力学特性を示すためには、粒子は小さなサイズであるのが好ましい。これらの平均サイズは１０から１０００マイクロメーターの間に含まれるのが好ましい。
【００３７】
当該混合物は均質あるいは不均質な混合物をなすことが可能である。
【００３８】
混合物における粒子の割合はこの混合物が主回路１３中を自由に循環するのに十分な流体を維持するように定められる。この点で、この割合は混合物の質量の４０％を越えないのが好ましいのと同時に、この質量の１５％から４０％の間に含まれるのが好ましい。
【００３９】
装置１０の機能は当該方式をベースとしており、この中では、磁気手段１４が第1熱交換器１１の中に磁場を生じさせるとき、この第1熱交換器１１の中に位置する粒子が磁気を帯びるとともにそのエントロピーを失う。これにより粒子は温度の上昇を受けるとともに、発生する熱が冷却液との熱交換により伝達され、熱交換器の中でこれらの粒子が懸濁状態になる。第1熱交換器１１内に位置する混合物全体が磁場内に置かれ温度の上昇を受ける。この加熱された冷却液は利用回路１５内で任意の用途に利用可能である。
【００４０】
第1熱交換器１１内に生じる磁場を離れると、混合物の粒子は減磁化を受けて冷却される。これらの粒子の近傍に位置する混合物の冷却液が冷却を受ける。磁場から出る混合物全体が冷却を受ける。冷却された混合物は第2熱交換器１２内に入るとともに、このようにして生ずる冷気は任意の用途のために利用可能である。
【００４１】
主回路１３にはこの回路を通る混合物の流量を適切に調整するため流量調節手段（図示せず）が設けられる。粒子が沈殿せずに第1および第2熱交換器（１１及び１２）を通って循環するよう混合物の中で懸濁状態が維持される流量を選択すると、装置１０の最適な機能が得られる。装置１０が宇宙空間での用途に向けられる時、当該装置は無重力状態となるとともに、主回路１３の混合物はもはや流れの拘束を受けない。その場合は、これらのパラメーターは冷気及び熱の発生を最適化するよう定められる。
【００４２】
図２Aを参照すると、熱交換器１１には外部ケーシング１１aとこの外部ケーシングの内部に配置される内部導管１１bが含まれる。内部導管１１bは加熱回路１５aの冷却液を運搬するとともに、主回路１３の搬送流体と粒子の混合物１３a内に浸る。この実施例では、磁気手段１４により熱交換器１１の外部ケーシング１１aが構成される。
【００４３】
図２Bを参照すると、熱交換器１１には外部ケーシング１１aとこの外部ケーシングの内部に配置される内部導管１１bが含まれる。内部導管１１bは加熱回路の冷却液１５aを運搬するとともに、冷却液と主回路１３の粒子の混合物１３aの中に浸かる。この実施例では磁気手段１４が熱交換器のケーシング１１aの外側部分を構成し、このケーシングの内側部分は磁気手段１４と同心の配管（１１c）により構成される。
【００４４】
図２Cを参照すると、熱交換器１１には外部ケーシング１１aとこの外部ケーシングの内部に配置される内部導管１１bが含まれる。内部導管１１bは主回路の搬送流体と粒子の混合物１３aを運搬するとともに、加熱回路の冷却液１５aの中に浸かる。この実施例では、磁気手段１４により内部配管１１bの内壁面が構成される。
【００４５】
図２Dを参照すると、熱交換器１１には外部ケーシング１１aとこの外部ケーシングの内部に配置される内部導管１１bが含まれる。内部導管１１bは主回路１３の搬送流体と粒子の混合物１３aを運搬するとともに、加熱回路の冷却液１５aの中に浸かる。この実施例では、磁気手段１４により熱交換器１１の内部配管１１bの内壁面の外側部分が構成され、これらの配管の内側部分は磁気手段と同心でこれの内部に配置される配管１１dにより形成される。
【００４６】
電磁熱の、超伝導体の、または相変化の材料の粒子は様々な内部構造を呈することが可能である。
【００４７】
市場では、環境と両立する数種の電磁熱の、超伝導の、または相変化の材料および汚染物質でない様々な冷却液が入手可能であると同時に、本発明の方法と装置を実施するために要求される特性を示す。
【００４８】
本発明による方法と装置は工業分野、レストラン分野、食品産業分野、暖房、換気ならびに空調装置分野、家庭用冷蔵庫および空調器分野、ヒートポンプ分野、自動車、列車、飛行機、大型船舶等の分野で利用可能である。
【００４９】
さらに、これらの装置を様々な利用に関する設置効率を増すために複数台、直列に取付けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
本発明とその利点は、付録の図面を参照した本発明の実施の様々な方法に関する以下の説明の中でさらに明らかになろう。すなわち、
【図１】本発明による装置の有利な実施の一形態の概略図を示す。
【図２Ａ】 
【図２Ｂ】 
【図２Ｃ】 
【図２Ｄ】図1の装置の第1熱交換器に関する特別な構造形態の横断面図を示す。
【図１】
2006512557.tif 000003
2006512557.tif 000004
【国際調査報告】
2006512557.tif 000005
2006512557.tif 000006
2006512557.tif 000007
2006512557.tif 000008
2006512557.tif 000009
2006512557.tif 000010