BR112017000350B1 - Dispositivo de ar condicionado - Google Patents

Abstract

DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO. A invenção se refere a um dispositivo de ar condicionado com pelo menos um tubo de calor (100), em particular, termossifão, com pelo menos um material eletro calórico ou magnetocalórico (4) em atuação pelo menos temporária de um campo elétrico e/ou magnético, e um transporte de calor direcionado de uma primeira extremidade para uma outra, segunda extremidade do tubo de calor. Preferencialmente, uma pluralidade de tais tubos de calor está contida com materiais eletro calóricos ou magnetocalóricos dispostos ou integrados dentro dos mesmos, interconectados em disposição sequencial, em cascata e eventualmente unidos por permutador de calor ou reguladores de corrente térmica alternáveis.

Description

[001] A invenção se refere a um dispositivo de ar condicionado com pelo menos um tubo de calor, em particular, um termossifão.

[002] Tubos de calor se destacam por uma densidade de corrente térmica elevada e propriedades de transmissão de calor muito boas, de modo que em uma primeira extremidade de contato térmica, também denominada como vaporizador, um meio de trabalho líquido é vaporizado e na outra extremidade de contato térmica, também denominada como condensador, do tubo de calor inicialmente mais frio nesse local, condensa o vapor do meio de trabalho e nesse caso, emite novamente seu calor de evaporação latente como calor de condensação, sendo que uma transmissão de calor por transformação de fase sob liberação do calor de condensação ou de evaporação latente do meio de trabalho implica em um rendimento vantajoso e particularmente econômico da transmissão de calor.

[003] Tubos de calor são utilizados, portanto, como transmissores de calor muito eficientes, por exemplo, para o resfriamento de chips em computadores ou para a dissipação do calor em plataformas de petróleo em solo permafrost. O tubo de calor é um volume encapsulado, preenchido com um meio de trabalho (por exemplo, água ou amoníaco). A pressão no tubo de calor é aplicada, nesse caso, de tal modo que o meio de trabalho está presente, em temperatura de trabalho desejada, tanto em forma líquida quanto gasosa. Pelo aquecimento de um lado do tubo de calor ocorre uma evaporação do meio de trabalho e condensação do meio de trabalho no lado frio. O transporte de retorno do meio de trabalho líquido pode ocorrer, nesse caso, ou por força capilar (“Heatpipe”) ou força da gravidade (“termossifão) de duas fases”)).

[004] Por outro lado, sistemas de ar condicionado e arrefecimento trabalham atualmente, em geral, com base em compressores e necessitam, portanto, de um agente de refrigeração, sendo que, esses, contudo, geralmente, são mais agressivos ao meio ambiente e não são manipuláveis, eventualmente, levemente inflamáveis.

[005] Portanto, é conhecido que sejam realizados dispositivos de arrefecimento com o auxílio de geradores termoelétricos ou de elementos Peltier como alternativa para tais sistemas com base em compressão. Esse efeito ocorre, entretanto, apenas com curso de temperatura comparativamente menor ou menor eficiência, de modo que também foram desenvolvidos elementos de arrefecimento mediante a utilização do efeito magneto ou elétrico calórico de materiais magnetocalóricos.

[006] Através da aplicação de um campo elétrico e/ou magnético em um material eletro calórico ou magnetocalórico, em função da orientação do momento elétrico ou magnético e a redução da entropia associada a isso, esse modifica sua temperatura - em geral, é aquecida. Caso se acople um permutador de calor em tais materiais que se encontram em um campo elétrico e/ou magnético, esse calor pode ser dissipado e o material pode ser novamente resfriado em temperatura ambiente. Caso o campo elétrico e/ou magnético seja desativado, devido à desordem resultante dos instantes elétricos ou magnéticos, se chega ao resfriamento do material, de modo que, pelo acoplamento do mesmo em um reservatório, o mesmo pode ser arrefecido sob temperatura ambiente. Isso é indicado como efeito eletro calórico ou magnetocalórico. Caso a mudança de temperatura na aplicação de um campo for positiva (por exemplo, em materiais ferro e paramagnéticos), então, se fala de um efeito (positivo) convencional, ao passo que, em mudança de temperatura negativa na aplicação de um campo, é falado de um efeito negativo (por exemplo, em sistema acoplados anti- ferromagnéticos).

[007] Do mesmo modo, pelo campo elétrico e/ou magnético aplicado, pode ser provocada uma mudança da estrutura do cristal, sendo que, pela mudança de entropia estrutural, do mesmo modo, pode ser observado um efeito de arrefecimento ou de aquecimento. Isso é indicado como efeito calórico inverso. Esse efeito pode sustentar o efeito eletro calórico ou magnetocalórico mencionado anteriormente, sendo que ambos os efeitos se somam ou atuam em contrário, sendo que, então, subtraem o efeito.

[008] Esses efeitos ou processos podem ser utilizados para sistemas de ar condicionado ou geração de resfriamento.

[009] Um sistema de arrefecimento por acoplamento de uma pluralidade de tubos de calor com um bloco de material magnetocalórico em atuação de um campo magnético é conhecido a partir do documento US 2004/0182086 A 1. Um outro aprimoramento da característica da transmissão de calor entre o material magneto calórico e o meio de trabalho dos tubos de calor é necessário, contudo, para a obtenção de maiores capacidades de refrigeração, depois que o material magneto calórico se encontra respectivamente em contato com a circunferência externa dos tubos de calor, sendo que o contato se equivale a uma resistência térmica. O documento US 4 757 688 A 1 também mostra um acoplamento de tubos de calor unidirecionais com elementos eletro calóricos.

[010] A invenção tem por objetivo desenvolver um dispositivo de ar condicionado, em particular, bomba térmica, que é equipada com um rendimento para contribuir tanto para o calor quanto para o resfriamento de um ambiente do dispositivo de ar condicionado. Em particular, isso deve ocorrer mediante a utilização do calor latente de um meio de trabalho.

[011] Esse objetivo, de acordo com a invenção, é solucionado por um dispositivo de ar condicionado de acordo com a reivindicação de patente 1.

[012] A invenção se destaca pelo fato de que o material ativo termicamente, eletro calórico ou magneto calórico esteja integrado em um tubo de calor, em particular, de um termossifão, sendo que, em particular, é providenciado que o tubo de calor é um bom térmico que conduz o calor em sentido, contudo, no outro sentido oposto, não ocorre praticamente transporte de calor significativo (“diodo térmico”) e nesse caso, o calor latente de um meio de trabalho é utilizado, pelo que pode ser obtido uma elevada capacidade de refrigeração.

[013] Entre o material eletro calórico ou magnetocalórico no tubo de calor e o (pelo menos um) meio de trabalho, nesse, é formada uma primeira área de transmissão de calor, na qual o material o eletro calórico ou magnetocalórico, pela influência de campo de um campo elétrico e/ou magnético, é induzido a transmitir seu aquecimento decorrente de sua mudança de entropia no meio de trabalho, sendo que, para o aumento da eficiência, esse tem sua temperatura de Curie próxima à temperatura de trabalho. Desse modo, o meio de trabalho conduzido em sua fase gasosa ou em forma de vapor pela entrada de calor é previsto com teor de energia mais elevado e o calor absorvido é transportado para uma segunda, em geral, superior, área de transmissão de calor do meio de trabalho, na qual o mesmo encontra pelo menos em uma estrutura de permutador de calor ou de condensador, na qual o meio de trabalho condensa para a transmissão de seu calor latente, pelo que o mesmo retorna à primeira área de transmissão de calor. De forma preferida, isso ocorre como termossifão sob influência da força da gravidade.

[014] Preferencialmente, contudo, a área de condensação ou condensador do tubo de calor é formada, por um lado, como elemento eletro calórico ou magnetocalórico, que forma, pela atuação de campo de um campo elétrico e/ou magnético, por sua vez, uma estrutura de transmissão de calor eletro calórica ou magnetocalórica e, para atingir, desse modo uma potencialização do efeito de aquecimento ou resfriamento na extremidade oposta, no sentido de uma bomba térmica.

[015] Desse modo, é possível alinhar vários tubos de calor entre si em uma disposição em cascata.

[016] Em uma outra modalidade preferida, em particular, também uma pluralidade de tais áreas de transmissão de calor com material eletro calórico ou magnetocalórico podem ser dispostas em seção dentro de um único tubo de calor, sendo que essas, ao mesmo tempo, vedam o tubo de calor contra pressão, de modo que resulta uma pluralidade de câmaras de trabalho dentro de um tubo de calor, que são preferencialmente limitadas respectivamente por um elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (contudo, também em uma termossifão, que trabalha com a força da gravidade como força de refluxo para o meio de trabalho, pode ser formada uma extremidade superior da respectiva área de trabalho por uma disposição do condensador).

[017] Dentro de tais tubo de calor segmentados, também podem ser utilizados diferentes temperaturas de trabalho, meios de trabalho, assim como, materiais magneto calóricos de diferentes temperaturas de Curie.

[018] Por uma disposição preferida do material eletro calórico ou magnetocalórico no interior do tubo de calor entre uma primeira área de transmissão de calor, por exemplo, em uma primeira área inferior da mesma, e, preferencialmente em uma segunda, por exemplo, superior, área de transmissão de calor do mesmo em contato úmido direto com o meio de trabalho do tubo de calor (por exemplo, água), se chega a um contato térmico interno entre o material eletro calórico ou magnetocalórico e o meio de trabalho líquido ou gasoso ou em forma de vapor dentro do tubo de calor e, com isso, a uma atividade particularmente elevada do efeito eletro calórico ou magnetocalórico para dissipação de calor do tubo de calor na área de sua extremidade, em particular, superior, na qual o meio de trabalho evaporado condensa e ao resfriamento (retirada de calor) do tubo de calor na área de sua extremidade, em particular, inferior, na qual o material eletro calórico ou magnetocalórico atua em contato direto com o meio de trabalho líquido, cujo vapor, mediante aquecimento, atua por um campo elétrico e/ou magnético adjacente.

[019] Preferencialmente, um primeiro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico é integrado na área da primeira extremidade do tubo de calor e um segundo elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico é integrado na área da segunda extremidade do tubo de calor.

[020] Mediante a utilização de um tubo de calor como termossifão é preferida, em particular, uma disposição vertical do ou dos tubos de calor, a fim de assegurar um transporte de calor com sentido preferencial.

[021] Preferencialmente, com o tubo de calor, um primeiro permutador de calor, em particular, corpo de arrefecimento, em conexão condutora de calor com pelo menos um primeiro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico, em particular, é disposto em uma extremidade inferior do tubo de calor e é previsto um segundo permutador de calor, em particular, corpo de aquecimento, em uma extremidade superior do tubo de calor.

[022] Preferencialmente, dentro do tubo de calor, em particular, de um Heatpipe, é fornecida uma conexão térmica regulável entre a primeira e a segunda extremidade do mesmo, que pode ser realizada, como, por exemplo, uma válvula de pressão ou térmica entre a primeira e segunda extremidade do tubo de calor.

[023] Caso, por exemplo, o elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico se encontre em uma primeira área de transmissão de calor, por exemplo, na extremidade inferior do tubo de calor, Heatpipe ou termossifão, no campo elétrico e/ou magnético, o material se aquece. Por meio disso, o fluido de trabalho que se encontra em contato com o material mencionado acima é evaporado dentro do tubo de calor e se sobe ou flui para cima para a outra extremidade do tubo de calor. Nesse local, o vapor do meio de trabalho se condensa em um condensador, que apresenta ou consiste em, preferencialmente, do mesmo modo, em um material eletro calórico ou magnetocalórico, que se encontra, nesse momento, em um campo elétrico e/ou magnético. Pelo processo e evaporação/condensação, é liberado, nesse caso, muito calor do primeiro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico da primeira área de transmissão de calor estabelecida, preferencialmente, em uma extremidade inferior do tubo de calor, no segundo elemento de material do material eletro calórico ou magnetocalórico na segunda, preferencialmente superior, área de transmissão de calor. Caso, agora, por exemplo, o material eletro calórico ou magneto calórico que se encontra em uma segunda extremidade do tubo de calor ou na segunda área de transmissão de calor seja exposto, apenas de forma exemplificativa, a um campo elétrico e/ou magnético e o campo na primeira área de transmissão de calor (preferencialmente extremidade inferior do tubo de calor) desativa ou se move para fora dessa primeira área de transmissão de calor de um campo elétrico e/ou magnético, o elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico que se encontra na área superior ou segunda área de transmissão de calor do tubo de calor se aquece e o outro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico que se encontra, preferencialmente na área inferior ou na primeira área de transmissão de calor, se resfria, sendo que também é impedido de forma confiável, uma troca de calor entre o segundo, elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico superior e o primeiro, elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico inferior (da primeira área de transmissão de calor).

[024] Em sua disposição básica geral, a invenção se estende também na presença de apenas um material eletro calórico ou magnetocalórico como estrutura de aquecimento para um meio de trabalho do tubo de calor, em particular, termossifão, no qual é previsto apenas um transporte de calor unidirecional e, em sentido contrário, apenas um transporte de material do meio de trabalho, por exemplo, na área superior do tubo de calor ou termossifão se encontra apenas um condensador ou uma estrutura de condensação para o meio de trabalho.

[025] Sistemas de ar condicionado comuns geralmente trabalham com líquidos bombeados ativamente como meios transmissores de calor. Nesse caso, pela transmissão de calor por convecção na superfície limite da transferência de calor do material eletro calórico ou magnetocalórico no fluido é o fator limitante do dispositivo de ar condicionado. Em contrapartida, de acordo com a invenção, pela utilização da entalpia de evaporação do fluido em tubos de calor por moléculas de fluido, uma quantidade de calor essencialmente elevada pode ser transportada e, com isso, a capacidade de refrigeração de um tubo de calor (Heatpipe) por uma combinação de um tubo de calor (Heatpipe) com materiais eletro calóricos ou magnetocalóricos integrados ou dispostos no mesmo pode ser significativamente elevada.

[026] Contudo, também podem ser previstas fontes de campo intercambiáveis estacionárias para uma atuação de campo alternada do primeiro ou segundo material eletro calórico ou magnetocalórico, como, por exemplo, um eletroímã, que atua seletivamente sobre o primeiro ou segundo material eletro calórico ou magnetocalórico.

[027] Preferencialmente, o dispositivo de ar condicionado é caracterizado por um tubo de calor em conexão com uma fonte de um campo elétrico e/ou magnético e, preferencialmente, por uma capacidade de movimento relativa entre o tubo de calor e gerador de campo, em particular, para uma atuação de campo alternativa do primeiro ou de um segundo material eletro calórico ou magnetocalórico dentro do tubo de calor.

[028] Pela utilização de um eletroímã, a atuação de campo do material eletro calórico e magnetocalórico pode ser controlada pela comutação do eletroímã e, nesse caso, pela utilização de material eletro calórico ou magnetocalórico em uma primeira e em uma segunda área de transmissão de calor, que são "unidas" entre si pelo meio de trabalho, pode ser evitado um movimento relativo entre o campo e o material eletro calórico e magnetocalórico.

[029] Preferencialmente, são unidos com o tubo de calor do dispositivo de ar condicionado, um condensador, em particular, de material eletro calórico ou magnetocalórico, e, por outro lado, vaporizador, em particular, de material eletro calórico ou magnetocalórico, sendo que este último é pelo menos temporariamente exposto a um campo elétrico e/ou magnético de um gerador de campo.

[030] Em uma modalidade particularmente preferida da invenção, o material eletro calórico ou magnetocalórico é previsto com uma superfície de contato mais extensa a um fluido de trabalho adjacente, em particular, com uma micro ou nano estrutura, de modo que consista uma transferência de calor muito maior entre o material eletro calórico ou magnetocalórico, por um lado, e o fluido de trabalho dentro do tubo de calor, por outro lado, que é evaporado pela atuação de campo do material eletro calórico ou magnetocalórico.

[031] Outras modalidades preferidas do objeto da invenção são apresentadas nas reivindicações dependentes restantes.

[032] Para o aumento ainda maior da eficiência de tais dispositivos de ar condicionado, é previsto, de acordo com a invenção, um dispositivo de ar condicionado com uma disposição de tubo de calor, que apresenta uma pluralidade de tubos de calor dispostos em sequência, respectivamente com elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico dispostos no mesmo e/ou uma pluralidade de elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico integrados em um tubo de calor (termossifão), que formam vários segmentos vedados contra gás (áreas de trabalho) no tubo de calor.

[033] Em uma modalidade vantajosa da invenção, pelo menos um elemento de conexão térmica, em particular, elemento de conexão térmica regulável está disposto entre dois tubos de calor ou dentro de um tubo de calor entre duas áreas de trabalho, ou seja, pode ser transportado, em particular, regulado e ajustado o transporte de calor de um tubo de calor para um tubo de calor adjacente ou seguinte ou de uma primeira área de trabalho para uma segunda área de trabalho.

[034] A invenção é esclarecida em mais detalhes, a seguir, com base nos exemplos de modalidade e desenhos associados.

[035] Nesses, mostra-se:

[036] Figura 1 um tubo de calor em representação esquemática como exemplo de modalidade de um dispositivo de ar condicionado com pelo menos um elemento de material eletro calórico e magnetocalórico na área de uma extremidade, aqui inferior, de um tubo de calor formado como termossifão;

[037] Figura 2 um tubo de calor em uma representação semelhante àquela da Figura 1, contudo, com transmissores de calor complementares no lado frio (inferior) e no lado quente (superior);

[038] Figuras 2a - 2c modificações do corpo de material eletro calórico ou magnetocalórico 4 nos exemplos de modalidade anteriores como também para exemplos de modalidade seguintes para a estruturação (ampliação da superfície superior), assim como, subdivisões elétricas (baixa pressão de calor de joule pela corrente de Foucault);

[039] Figura 3 um tubo de calor na representação semelhante àquela da Figura 1 e Figura 2 como um outro exemplo de modalidade com o material eletro calórico e magnetocalórico como camada colocada sobre um lado frio (inferior);

[040] Figura 4 uma disposição em cascata de tubos de calor de acordo com o tipo de tubos de calor representados na Figura 1 a 3 como dispositivos de ar condicionado para o aumento do curso da temperatura ou do efeito da geração de calor ou frio;

[041] Figura 4a um outro exemplo de uma disposição em cascata de uma pluralidade de tubos de calor semelhante àquela da Figura 4, contudo, para uma montagem compacta mediante modificação da proporção comprimento/largura;

[042] Figura 4b um outro exemplo de modalidade de uma disposição em cascata de tubo de calor como outro exemplo de modalidade de um dispositivo de ar condicionado em disposição compacta com proporção comprimento/largura modificada em relação à Figura 4a;

[043] Figura 5 um outro exemplo de modalidade de um tubo de calor como termossifão em formação estruturada do vaporizador de material magneto calórico com condutor de calor integrado;

[044] Figura 5a uma disposição em cascata de tubos de calor ou termossifões de acordo com a modalidade segundo a Figura 5 mediante conexão térmica das disposições de condensação acima com o vaporizador de material magneto calórico do nível posterior sobrejacente por meio de um condutor de calor;

[045] Figura 5b um tubo de calor ou disposição de termossifão em cascata de acordo com a modalidade segundo a Figura 5a, sendo que as disposições dos condensadores dos dois tubos de calor ou termossifões inferiores são formadas pelo menos parcialmente a partir de material magneto calórico;

[046] Figura 6 um outro exemplo de modalidade de um tubo de calor ou termossifão com vaporizador magnetocalórico, estruturado, de superfície ampliada em representação esquemática semelhante aos exemplos de modalidade anteriores;

[047] Figura 7 uma outra modalidade de um tubo de calor ou termossifão em representação esquemática com corpo de material magneto calórico estruturado com condutores de calor integrados;

[048] Figuras 8a, 8b exemplos de modalidade de um tubo de calor ou termossifão em representação esquemática com um material magneto calórico, tanto na área inferior (como vaporizador) como na área superior (como condensador), sendo que, na Figura 8a ocorre uma atuação de campo magnético do vaporizador e na Figura 8b ocorre uma atuação de campo magnético do condensador;

[049] Figuras 9a, 9b um outro exemplo de modalidade de um tubo de calor ou termossifão com uma válvula de pressão direcional, sendo que a Figura 9a é uma representação com válvula aberta e atuação de campo magnético do vaporizador com um fluxo de calor direcionada de baixo para cima e a Figura 9b é uma representação com válvula de controle de pressão fechada e campo magnético atribuído ao condensador;

[050] Figura 10 mostra um diagrama de tempo/temperatura esquemático para os exemplos de modalidade dos tubos de calor ou termossifões segundo as Figuras 8a e 8b sob representação esquemática do curso de temperatura dentro do tubo de calor ou termossifão;

[051] Figuras 11a, 11b uma disposição em cascata de tubos de calor ou termossifões em representação esquemática com uma conexão térmica regulável entre vaporizador e condensador mediante atribuição das fontes de campo magnético correspondentes, que tocam em tubos de calor ou termossifões, de acordo com a Figura 9, e

[052] Figuras 12a, 12b um tubo de calor com montagem interna segmentada com uma pluralidade de áreas de trabalho, que são formadas por elementos de material eletro calórico ou magneto calórico.

[053] Figuras 13a, 13b um tubo de calor na representação semelhante àquela da Figura 1 e Figura 2 como um outro exemplo de modalidade em forma curva, assim como, um sistema circulante montado a partir do mesmo com geração giratória de um campo elétrico e/ou magnético.

[054] Observações preliminares

[055] No contexto do presente pedido e dos esclarecimentos subsequentes de diferentes exemplos de modalidade os termos "tubo de calor" e "termossifão" (como uma configuração especial de um tubo de calor) são entendidos essencialmente como sinônimos, sendo que, no contexto da presente invenção, os mesmos não devem ser entendidos aqui como condutores de calor isotérmicos com distribuição de calor uniforme em estado estacionário, mas como condutor de calor direcional, no qual um transporte de calor ocorre sempre apenas em um sentido e, de fato, do lado do vaporizador no sentido para o lado da condensação, de modo que ocorra apenas um retorno de material do meio de trabalho no lado da condensação para o lado do vaporizador, mas não ocorra qualquer retorno de calor.

[056] Os exemplos de modalidade são esclarecidos como termossifão, ou seja, elementos de calor em cujo interior ocorre o fluxo de pressão do fluido de trabalho sob atuação da força de gravidade.

[057] Na medida que a invenção/os exemplos de modalidade se referem a um mesmo termossifão, se trata de um tubo de calor que opera pela força gravitacional em uma posição pelo menos essencialmente vertical.

[058] Contudo, também são possíveis outras modalidades nas quais, por exemplo, forças centrífugas ou também forças restritivas que surgem do exterior são responsáveis pelo transporte de material (meio de trabalho) dentro do tubo de calor ou em uma disposição múltipla.

[059] A modalidade de acordo com a Figura 1 ilustra uma termossifão 100 como modalidade de um tubo de calor, no qual um meio de trabalho 2, por exemplo, água, se encontra em estado líquido, como recipiente hermeticamente fechado dentro de um compartimento 1 sob pressão adequada, que aquece por vaporizador, que aqui é formado como elemento de material magnetocalórico, por aplicação de um campo magnético pela disposição de um ímã 6 (que aqui é formado como ferradura) na área do elemento vaporizador 4 e é vaporizado pelo menos parcialmente, para passar e subir, pelo menos parcialmente, em um meio de trabalho 3 gasoso, ou seja, fluir do elemento vaporizador 4 no sentido de um condensador 5 disposto no lado superior dentro do tubo de calor ou do termossifão 100, no qual o meio de trabalho gasoso 3 condensa ou , contudo, já em todo o tubo de calor (termossifão 100) para condensar gás ou vapor distribuído do meio de trabalho nesse local, no condensador 5, por modificação das condições de vaporização da pressão de gás, sendo que muito calor é transmitido do elemento vaporizador 4 do material magneto calórico para o condensador 5 e é liberado como calor de condensação latente. Esse pode ser tornado útil no lado superior do tubo de calor ou termossifão 100, do mesmo modo que por remoção ou desativação do ímã 6 do elemento vaporizador magnetocalórico 4, por orientação de retorno de seu momento magnético, o material magnetocalórico 4 se resfria e conduz a um resfriamento do ambiente a uma temperatura abaixo da temperatura ambiente. Essencialmente, a disposição do elemento de material magnetocalórico 4, que aqui é indicado como vaporizador magnetocalórico 4, está dentro do tubo de calor ou termossifão 100 com o resultado de uma excelente troca de calor e transmissão de calor entre o elemento de material magnetocalórico 4 e o meio de trabalho líquido ou vaporizado circundante 2 ou 3 devido ao aquecimento/vaporização do meio de trabalho 2 por utilização do efeito magnetocalórico pela disposição do elemento de material magnetocalórico 4 dentro do campo magnético formado pelos ímãs 6 (preferencialmente, por um ímã permanente ou por uma disposição especial de ímãs permanentes, como, por exemplo, em um denominado cilindro de Haibach ou em uma disposição linear de Haibach). Em um denominado cilindro Haibach blocos de ímãs permanentes são agrupados de tal modo em um cilindro que o sentido de magnetização dos blocos individuais é coordenado de tal modo um sobre o outro que, no interior, resulta um campo magnético homogêneo particularmente intenso.

[060] O material eletro calórico ou magnetocalórico pode existir, nesse caso, por exemplo, como chapa, corpos sólidos porosos, espuma, arame, pó, tecidos e/ou camadas finas de um substrato.

[061] Entende-se por si só a partir dos esclarecimentos anteriores no contexto do presente pedido que, ao invés de um elemento de material magnetocalórico 4 também pode ser utilizado um elemento de material eletro calórico e, correspondentemente, ao invés do ímã 6, pode ser utilizado um campo elétrico e um gerador correspondente, como, por exemplo, um condensador de placas como fonte de campo.

[062] O elemento de material magneto calórico 4 também pode se encontrar em um campo alternativo eletromagnético de um eletroímã ativado.

[063] Nessa posição, é indicado que no primeiro exemplo de modalidade seja formada a primeira área de transmissão de calor entre o elemento de material magneto calórico 4 e o meio de trabalho 3, enquanto que a segunda área de transmissão de calor seja formada para a absorção do calor latente do gás do meio de trabalho 5 por um permutador de calor, como condensador 5. Contudo, essa também pode consistir, por sua vez, para a montagem de "disposições reforçadas" de material eletro calórico ou magnetocalórico ou conter tal material, como essa é representada a seguir com base ainda em outros exemplos de modalidade (Figura 4, Figura 5, Figura 8 a 11, assim como, Figura 12) para a disposição de uma pluralidade de áreas de trabalho vedadas dentro de um termossifão ou tubo de calor (tubo de calor segmentado).

[064] In der modalidade de acordo com a Figura 2, o tubo de calor ou o termossifão 100 é desenvolvido oposto à modalidade segundo a Figura 1, na medida em que aqui, ao mesmo tempo, os elementos permutadores de calor 7 (lado frio do transmissor de calor) e 8 (lado quente do transmissor de calor) previstos em conexão com o lado superior (quente) ou com o lado inferior (frio) são representados em conjunto.

[065] Fora isso, o mecanismo da geração quente-frio corresponde ao mecanismo descrito acima em razão do efeito eletro calórico e magnetocalórico.

[066] Embora, nos exemplos de modalidade a seguir é esclarecido apenas ainda o uso do material magnetocalórico no campo magnético, o mesmo deve ser entendido apenas como exemplo. Do mesmo modo e com as mesmas misturas, nesses exemplos de modalidade, material eletro calórico também pode ser utilizado no campo elétrico.

[067] Nas Figuras 2a, 2b e 2c são representadas, dentre outras, diferentes modalidades para o elemento de material magnetocalórico 4 (de forma análoga, válido também para um elemento eletro calórico) como modificações possíveis, sendo que, na Figura 2a, o material magnetocalórico 4 é estruturado adicionalmente para o aperfeiçoamento da transmissão de calor pelo condutor de calor 10, que se estende parcialmente (Figura 2a) ou integralmente no elemento de material magneto calórico 4, para o aperfeiçoamento da transmissão de calor no meio de trabalho 2/3 dentro do tubo de calor ou termossifão 100.

[068] O material eletro calórico ou magnetocalórico 4 pode existir, nesse caso, por exemplo, como chapa, corpos sólidos porosos, película, espuma, arame, tubo, pó e/ou revestimento.

[069] Na Figura 2c o material magneto calórico 4 é combinado adicionalmente com camadas de isolantes elétricos 4b que servem para evitar possíveis correntes de Foucault dentro de do material magnetocalórico 4 em conexão com campos alternativos eletromagnéticos e, com isso, podem minimizar um aquecimento indesejado devido ao calor de joule.

[070] Como também na Figura 1, uma seta dupla é representada à esquerda, próxima ao ímã 6, para expressar que após o aquecimento do elemento de material magnetocalórico 4 pelo campo magnético do ímã 6 esse é movido preferencialmente ao longo do termossifão 100, de modo que o elemento de material magneto calórico 4 não mais se encontre sob a área de atuação do ímã 6 e ocorre um resfriamento correspondente pela recuperação do momento do material magnetocalórico para obtenção de um efeito de resfriamento no transmissor de calor 7. Evidentemente, pela utilização de um eletroímã o mesmo pode ser facilmente desativado ou o termossifão ou o tubo de calor 100 também podem ser movidos longitudinalmente em relação a um ímã estacionário 6, a fim de obter o mesmo efeito. Em geral, deve ser útil, contudo, mover os ímãs 6 ao longo do tubo de calor ou termossifão 100.

[071] A modalidade do tubo de calor ou termossifão na Figura 3 se diferencia das formas de montagem esclarecidas anteriormente apenas pelo fato de que o elemento de material magnetocalórico da mesma é formado como revestimento interno 11 na área inferior do compartimento 1 do termossifão ou tubo de calor 100, para o aprimoramento da transmissão de calor e, com isso, para o aprimoramento da atuação do vaporizador do revestimento eletro calórico 11 em relação ao meio de trabalho líquido do tubo de calor ou termossifão 100.

[072] A Figura 4 mostra agora uma disposição em cascata, agrupada em vários níveis dispostos sobrepostos sucessivamente, de tubos de calor ou termossifão do tipo esclarecido anteriormente, aqui, em particular, de acordo com a montagem segundo a Figura 3, com configuração do elemento de material magnetocalórico como revestimento interno 11 na área inferior do respectivo tubo de calor ou termossifão 100, sendo que é obtido um efeito múltiplo correspondente (curso de temperatura elevado) do efeito de ar condicionado que pode ser obtido por um único termossifão ou um único tubo de calor 100 em seu lado superior ou seu lado inferior. Para o fornecimento de um fluxo de calor direcionado de baixo para cima, a disposição magnética 6 é movida respectivamente de baixo para cima, como essa é expressa na seta dupla, à esquerda. Desse modo, portanto, o efeito de resfriamento ou do curso da temperatura no lado inferior da disposição em cascata é correspondentemente multiplicado no transmissor de calor do lado frio 7, como também o efeito do transmissor de calor 8 no lado superior quente da disposição multiplicadora.

[073] Na Figura 4 o mesmo ímã G' é deslocado respectivamente escalonado do termossifão inferior ou tubo de calor 100 para a posição central ou superior mostrada ou, entretanto, na utilização de eletroímãs, esses são ativados ou desativados nessa sequência.

[074] Desse modo, é produzido um transporte de calor direcionado apenas de baixo para cima no sentido do transmissor de calor 8 do lado quente, enquanto, ao mesmo tempo, a orientação de retorno dos momentos magnéticos (ou elétricos) do material (revestimento interno) magnetocalórico (ou eletro calórico) 11 cuida do resfriamento do transmissor de calor 7 (lado frio).

[075] De modo comparável à Figura 4, a disposição multiplicadora de tubos de calor ou termossifão 100, em configuração ainda mais concisa e compacta, de acordo com a Figura 4a, leva a um reforço da atuação do ar condicionado tanto no lado quente (transmissor de calor 8) quanto no lado frio (transmissor de calor 7).

[076] A disposição magnética 6 é movida de baixo para cima de modo que, sequencialmente, de baixo para cima, os revestimentos internos magnetocalóricos 11 no lado inferior dos respectivos tubos de calor ou termossifão 100 sejam aquecidos correspondentemente pela atuação de campo magnético e, por outro lado, os revestimentos magnetocalóricos 11 sejam resfriados fora do campo magnético, para cima (ímã 6).

[077] Também a Figura 4b toca o mesmo princípio de atuação. Aqui apenas os tubos de calor ou termossifões são ainda mais comprimidos em uma disposição de compartimento 1, para que sejam atendidas determinadas exigências de montagem do dispositivo de ar condicionado.

[078] No restante, os esclarecimentos acima são indicados para a Figura 4a.

[079] A Figura 5 mostra em representação esquemática, uma outra modalidade de um tubo de calor ou termossifão 100 com características de transmissão de calor ainda mais aprimoradas, de forma vantajosa, do material magnetocalórico 4, aqui subdividida em vários elementos esféricos por uso no material magneto calórico 4 do condutor de calor integrado 10, sendo que, preferencialmente, essa vaporizador ou absorvedor é plastificado em uma superfície limite entre a fase líquida e gasosa 2 ou 3 do meio de trabalho e, com isso, é indicada pela "decantação" com a porção molhada no termossifão ou tubo de calor 100. Por meio disso, o efeito de vaporizador dos elementos magnetocalóricos 4 é, por um lado, ainda mais elevado pela estruturação, por outro lado, na recuperação do momento magnético após remoção ou, por exemplo, movimento relativo ascendente do ímã 6, é assegurada uma transmissão aprimorada da capacidade de refrigeração do elemento de material magnetocalórico 4 nos transmissores de calor 7 (lado frio).

[080] Embora isso não seja representado aqui, um outro aprimoramento do contato térmico interno entre o material magnetocalórico 4 e o meio de trabalho 2 ou 3 pode ser obtido pela formação do material magnetocalórico ou eletro calórico com uma superfície bem úmida e, por exemplo, micro ou nano estruturas podem ser utilizadas para formar superfícies de transmissão de calor mais extensas possíveis.

[081] Embora isso aqui não foi esclarecido ou representado em mais detalhes, com um tal tubo de calor ou termossifão 100 "integrado", que contém, ao mesmo tempo, pelo menos um material magnetocalórico ou eletro calórico e ao qual, ao mesmo tempo, temporariamente é atribuído um ímã(campo magnético) ou campo elétrico ou campo eletromagnético, também pode ser acoplado termicamente a um elemento Peltier, a fim de, a partir disso, maximizar uma transmissão de calor cronologicamente coordenada entre o tubo de calor ou termossifão 100 e o transmissor de calor 7.

[082] Como ainda esclarecido a seguir, mas também ilustrado em conexão com as disposições (multiplicadoras) já em cascata de tubos de calor ou termossifão 100 ativos em sequência, vários tubos de calor ou termossifão diversos de mesmo tipo ou também em relação ao material magnetocalórico ou eletro calórico também podem ser acoplados entre si, em particular, também pelo permutador de calor intercalado, sendo que, devido às crescentes temperaturas em uma coluna de tubo de calor ou de termossifão, de baixo para cima, preferencialmente, os materiais magnetocalóricos nos tubos de calor ou termossifão 100 com temperatura mais elevada apresentam uma outra temperatura de Curie (mais elevada) do que os materiais magnetocalóricos, que são dispostos próximos, no lado frio de uma tal disposição multiplicadora.

[083] Visto que o efeito magnetocalórico de um material magnetocalórico próximo de sua temperatura de Curie é o maior, é preferido operar o respectivo material magneto calórico nessa faixa de temperatura como temperatura de trabalho.

[084] É assegurado, em todo o caso, que tanto pelos elementos de válvula ou comutação adicionais quanto pela gravitação, sempre ocorre um fluxo de calor unidirecional, geralmente, de baixo para cima ou pelo lado frio para o lado quente.

[085] Um tal fluxo de calor também pode ser suportado ou efetuado pela introdução adicional de forças de restritivas externas, como, por exemplo, de forças centrífugas em conexão com um sistema giratório.

[086] Na Figura 5a é executada uma disposição multiplicadora, ou seja, uma disposição tripla de termossifões ou tubos de calor 100, como os mesmos são representados na Figura 5 como elementos individuais, sendo que o respectivo condutor de calor 10 unido diretamente aos elementos de material magnetocalóricos 4 é unido em boa condutibilidade térmica com o condensador 5 dos níveis anteriores.

[087] Também aqui a mesma disposição magnética 6 é movida respectivamente de baixo para cima correspondente à seta dupla indicada, de modo que resulte um fluxo de calor direcionado unilateralmente de baixo para cima, de modo que o campo magnético do ímã 6 migre de baixo para cima, correspondentemente ao longo da disposição multiplicadora do termossifão ou tubo de calor 100 (que são recebidas em um compartimento conjunto 1).

[088] Na disposição multiplicadora direita, de acordo com a Figura 5b, a atuação do ar condicionado de toda a disposição é significativamente ainda mais ampliada que, não como representado até agora, apenas o vaporizador consiste em material eletro calórico ou magneto calórico 4, mas aqui, pelo menos parcialmente, também o condensador 5, de modo que, então, quando o campo magnético ou a disposição magnética 6 for deslocada da posição inferior na Figura 5b para a posição central, para cima, pode ser executado um transporte de calor mais elevado pelos condensadores dos respectivos tubos de calor para os vaporizadores que se encontram nos mesmos do tubo de calor que se encontra nos mesmos.

[089] Também por meio disso, o rendimento de toda a disposição pode ser essencialmente elevado.

[090] Também aqui a mesma disposição 6 correspondente ao fluxo de calor é movida de baixo para cima, de modo que, adicionalmente o material magneto calórico inferior 4 ou o material magneto calórico previsto tanto como tipo vaporizador quanto condensador disposto no plano médio, após o mesmo se encontrar fora do campo magnético, resfria sob a orientação de retorno dos momentos magnéticos e, desse modo, a atuação de resfriamento ou refrigeração ou do curso da temperatura de toda a disposição de tubos de calor ou termossifões 100 se multiplica.

[091] Na outra modalidade de um dispositivo de ar condicionado como tubo de calor ou termossifão 100, o elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico 4 é previsto mesmo como finalização inferior do tubo de calor ou termossifão 100, formando praticamente, portanto, o elemento inferior de migração do tubo de calor ou termossifão 100, na dimensão da configuração da superfície (aqui, em forma de ziguezague), para o transmissor de calor ou permutador de calor 7 do lado frio.

[092] Em conexão com condutores de calor 10 previstos adicionalmente, é obtida, desse modo, uma excelente conexão condutora de calor entre o transmissor de calor 7 (lado frio), por um lado, e o elemento magnetocalórico, por outro lado, como também do ponto de vista da atuação do vaporizador do elemento magnetocalórico 4 relacionado ao meio de trabalho líquido 2.

[093] Desse modo, é possível reduzir ainda mais a resistência térmica dentro da disposição e aproveitar o efeito eletro calórico ou magnetocalórico da melhor forma possível. Também aqui o ímã 6 ou o campo magnético correspondente é responsável pelo aquecimento do material magnetocalórico 4 e de sua função como vaporizador do meio de trabalho líquido 2, sendo que, então, para o resfriamento do campo magnético o ímã (por exemplo ímã anular 6) é desativado ou é movido para cima ou em outra forma de modo que o elemento de material magneto calórico 4 não se encontre mais em sua área de campo.

[094] Um tal tubo de calor ou termossifão 100, do mesmo modo, é especialmente bem adequada para a formação de uma disposição multiplicadora por disposição sobreposta em forma de colunas, eventualmente, mediante formação adicional do condensador 5, pelo menos parcialmente como elemento de material magnetocalórico.

[095] Isso também é válido para a outra modalidade de acordo com a Figura 7, que, por um lado, do mesmo modo, forma uma própria finalização estruturada do termossifão ou tubo de calor 100 a partir material magneto calórico, e, por outro lado também é prevista pelo menos parcialmente com condutores de calor integrados 10 e fornece uma superfície de transmissão de calor elevada ao transmissor de calor 7 (lado frio).

[096] De forma semelhante como para o exemplo de modalidade de acordo com a Figura 6, é assegurada também aqui uma característica de transmissão de calor particularmente boa em relação à atuação do elemento de material magneto calórico 4 como vaporizador, em particular, pela superfície de contato em grande medida ampliada por uma pluralidade de elementos cônicos magnetocalórico como também em relação ao uso de condutores de calor para o lado frio 7.

[097] Os efeitos correspondem aos já descritos anteriormente para os outros exemplos de modalidade.

[098] Como já falado no exemplo de modalidade de acordo com a Figura 5b, a disposição multiplicadora de elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico 4 dentro de um único tubo de calor ou termossifão 100 está em conexão com uma disposição multiplicadora em forma de coluna, essa modalidade particularmente eficiente para um dispositivo de ar condicionado altamente eficiente é mais uma vez representada de forma esquemática e esclarecida com base nas Figuras 8 a 11, sendo que também aqui a formação de um fluxo de calor direcionada de baixo para cima (no caso de um termossifão ou independentemente da posição espacial) é essencialmente de uma primeira extremidade (extremidade fria) para uma segunda extremidade (extremidade quente).

[099] Como a Figura 8 ilustra para o estado inicial, no tubo de calor ou termossifão 100 se encontra um primeiro material eletro calórico ou magnetocalórico (parte-se, a seguir, sempre do caso de um material magnetocalórico e um campo magnético) na extremidade inferior como vaporizador para um meio de trabalho dentro do tubo de calor ou termossifão 100 que permanece sob baixa pressão, sendo que um outro elemento de material magnetocalórico 4 que apresenta preferencialmente uma temperatura de Curie mais elevada, aqui indicada como material MG 1, é disposto na extremidade superior do termossifão ou tubo de calor 100, de modo que, como já esclarecido, o primeiro material magneto calórico (material MG 2), que se encontra no campo magnético (campo B), aquece e esse é eficiente como vaporizador, sendo que um fluxo de calor Q se eleva para cima e, no material magnetocalórico, condensa o material MG 1, sendo que ocorre um refluxo do meio de trabalho líquido novamente para baixo, mediante atuação da gravidade.

[0100] O primeiro material magneto calórico MC 2 forma, portanto, uma primeira área de transmissão de calor com o meio de trabalho ambiente e o segundo material magneto calórico MC 1 forma um segundo com o meio de trabalho 3.

[0101] A temperatura T1 do material magnetocalórico superior MC 1 é, nesse caso, menor do que a temperatura T2 do material magnetocalórico inferior MC 2, que se encontra no campo magnético 6 do ímã 6.

[0102] O ponto de partida para uma disposição multiplicadora é agora o deslocamento do campo magnético, ou seja, do ímã correspondente 6, para cima, de modo que o material magneto calórico superior MC 1 seja aquecido pela utilização do efeito magnetocalórico, enquanto o material magneto calórico inferior sob modificação de retorno de seu polo magnético, contudo, nesse caso, não ocorre qualquer transporte de calor e nem qualquer refluxo do meio de trabalho sob atuação da força da gravidade, pelo contrário, o calor é dissipado do ambiente no material magnetocalórico inferior com a temperatura menor T2 e, com isso, esse é resfriado.

[0103] Para o avanço dessa atividade e da aplicação de um fluxo de calor direcionado de baixo para cima, também adicionalmente o tubo de calor ou termossifão 100 pode ser previsto suportado por válvula ou controlado como diodo térmico com um fluxo de calor alternável adicional, sendo que uma tal modalidade é prevista na Figura 9a para uma válvula aberta 15, a qual abre mediante diferença de pressão devido à evaporação do meio de trabalho líquido, a fim de conduzir o fluxo de calor Q no sentido do material magnetocalórico superior MC 1, enquanto, no lado direito, na Figura 9b, o estado da válvula 15 devido ao aquecimento do material magnetocalórico superior e da pressão então elevada no local é representado acima da válvula 15 formada preferencialmente como válvula esférica. Também pode ser prevista uma pluralidade de válvulas para um fluxo de calor alternável.

[0104] A Figura 10 traz em um diagrama temperatura/tempo mais uma vez a atuação do tubo de calor ou termossifão 100 previsto com dois materiais magnetocalóricos MC 1 e MC 2 no interior do mesmo e, com isso, expressa a atuação como dispositivo de ar condicionado devido ao efeito magnetocalórico e mesmo sob deslocamento do campo magnético ou do ímã 6 de baixo para cima para a montagem de disposições em cascata correspondentes para o aumento do rendimento.

[0105] No diagrama, é indicado de forma qualitativa, por um lado, a trajetória de temperatura para o material magneto calórico 4 MC 1 na extremidade superior do termossifão ou tubo de calor 100 e, por outro lado, a trajetória de temperatura do material magnetocalórico inferior 4 MC 2 na extremidade inferior do tubo de calor ou termossifão 100, sendo que, evidentemente, na prática, essas trajetórias transcorrem assintóticas e não estritamente lineares.

[0106] A partir do esclarecimento do diagrama temperatura/tempo na Figura 10 obtém-se diretamente a atuação do dispositivo de ar condicionado de modo que não parecem necessários esclarecimentos adicionais.

[0107] Na Figura 11 é por fim, indicada mais uma vez, uma disposição em cascata de tubos de calor ou termossifões 100 e, a saber, sob comutação de comutadores de calor 20 e conexões térmicas reguláveis, que são ilustrados nos diagramas esquemáticos de acordo com a Figura 11a e 11b como barras transversais pretas. Essas válvulas térmicas reguláveis podem ser semelhantes às válvulas esféricas 15 das Figuras 9a e 9b ou também outros elementos de comutação para o controle do fluxo de calor de baixo para cima, nas representações das Figuras 11a e 11b. Ao mesmo tempo, é ilustrado mais uma vez o deslocamento do ímã 6 ou, com isso, também do campo magnético para o transporte contínuo de calor. Os elementos de conexão térmica reguláveis ou alternáveis 20 podem ser realizados de diferentes modos e servem para o aprimoramento das junções térmicas entre os tubos de calor ou termossifão 100, assim como, a convecção de calor para o ambiente.

[0108] Em um outro exemplo de modalidade da presente invenção, que está representado na Figuras 12a e 12b e, de certo modo, determinado como modificação do exemplo de modalidade com uma pluralidade de tubos de calor ou termossifão 100 de acordo com as Figuras 11a e 11b, no exemplo de modalidade de acordo com as Figuras 12a e 12b é mostrado respectivamente um único tubo de calor ou um único termossifão 100, que é subdividido em uma sequência de áreas de trabalho 20/1, 20/2 e 20/3, sendo que o número de subdivisões do termossifão ou tubo de calor 100 é variável ou, como também o tamanho do tubo de calor 100, pode ser ajustado ao fim de aplicação especial.

[0109] Cada área de trabalho 20/1 a 20/3 é limitada por um elemento de material magnetocalórico 4, sendo que também aqui (como no acoplamento de vários tubos de calor de acordo com as Figuras 11a e 11b), as áreas de trabalho 20/1 a 20/3 levam respectivamente a uma atuação conjunta do elemento de material magneto calórico 4 pela multiplicação da capacidade de refrigeração para um corpo de arrefecimento (permutador de calor 20) na extremidade inferior ou um transmissor de calor (permutador de calor 20) na extremidade superior do termossifão 100.

[0110] Os elementos de material magnetocalóricos 4 vedam de forma pressurizada contra a migração interna do tubo de calor 100, para fechar de forma pressurizada entre respectivamente as áreas de trabalho 20/1 a 20/3 e, com isso, o meio de trabalho que se encontra nessas respectivas áreas, sendo que, como também já esclarecido até aqui, também podem ser previstas válvulas térmicas 15 dentro das áreas de trabalho 20/1 ou 20/3 (Figura 12a) ou também em outras posições (que se referem ao permutador de calor 20 ou uma área de trabalho 20/2). As disposições de ímã 6 não devem atuar, nesse caso, pelos ímãs duplos respectivamente na posição de suas disposições de atuação mostradas nas Figuras 12a e 12b para a disposição localizada dos tubos de calor 100, respectivamente a elementos de material magneto calórico 4 que pertencem à mesma área de trabalho 20/1 a 20/3.

[0111] Ou seja, na disposição da Figura 12a, o elemento de material magneto calórico 4/2, assim como, o "depois do próximo" elemento de material magneto calórico 4/4 estão em atuação que gera calor do campo magnético da disposição magnética 6, enquanto os elementos de material magnetocalórico 4/1 e 4/3 não atuam sobre o campo e, com isso, ativos no resfriamento. Na disposição de acordo com a Figura 12b, de modo inverso, os elementos de material magnetocalórico 4/1 e 4/3 estão respectivamente em atuação do campo magnético da disposição magnética 6 e formam para o meio de trabalho 3 nas áreas de trabalho 20/1 e 20/3 que se encontram sob as mesmas, uma fonte de calor.

[0112] As disposições de acordo com os exemplos de modalidade segundo as Figuras 11a e 11b ou 12a e 12b podem, evidentemente, ser combinados entre si, ou seja, podem ser agrupados tubos de calor em cascatas de tubos de calor, que, por sua vez, consistem, novamente, no interior, em todo caso, em parte, de uma pluralidade de áreas de trabalho, ou seja, de elementos individuais do tubo de calor.

[0113] Também aqui são utilizados, de forma vantajosa, preferencialmente, diferentes materiais magnetocalóricos com diferentes temperaturas de Curie devido ao nível de temperatura crescente para cima, em sentido vertical.

[0114] Na Figura 13a é concretizado um tubo de calor semelhante àquele da Figura 1 e Figura 2 como um outro exemplo de modalidade, em forma curvada. A forma do tubo de calor, em geral, é menos decisiva para a função do que para a posição. Na Figura 13b é representado um sistema montado de tubos de calor curvos com produção giratória em torno do ponto Z de um campo elétrico e/ou magnético. Pelo gerador de campo que gira em torno do ponto Z pode ser obtido um transporte de calor contínuo.

[0115] Em outros aperfeiçoamentos da presente invenção, que seguem a conexão de meio de trabalho e material eletro calórico e/ou magneto calórico em um campo elétrico e/ou magnético como gerador de calor, também é possível utilizar material eletro calórico ou magnetocalórico, com um efeito eletro calórico ou magnetocalórico negativo, no qual, portanto, ocorrem os efeitos precisamente opostos, sendo que isso leva, do mesmo modo, a uma "inversão" correspondente do gerador de campo.

[0116] Também parece ser possível uma combinação de elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico com efeito magnetocalórico, por um lado, convencional "(positivo)" e negativo e ou efeito calórico inverso. Um exemplo de modalidade seria, nesse caso, manter todos os elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico ao mesmo tempo sob atuação de um campo elétrico e/ou magnético ou seria retirar todos ao mesmo tempo da atuação do campo, que fala, em particular, para uma disposição silenciosa, ou seja, "imóvel", como se as mesmas pudessem ser projetadas, de forma vantajosa, por exemplo, também pela utilização de eletroímãs.

[0117] Pela invenção é desenvolvido um dispositivo de ar condicionado extremamente eficiente, que consiste em uma conexão interna de materiais eletro calórico ou magnetocalóricos dentro de um tubo de calor ou termossifão e, a saber, tanto com pelo menos um tal elemento quanto uma pluralidade do mesmo, em particular, para a montagem de disposições em cascata.

Claims (27)

1. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, caracterizado por pelo menos um tubo de calor (100), em particular, termossifão, que contém pelo menos um meio de trabalho, com pelo menos um material eletro calórico ou magnetocalórico (4) integrado no tubo de calor (100), em particular, disposto dentro do mesmo em atuação pelo menos temporária de um campo elétrico e/ou magnético e com um transporte de calor (Q) direcionado de uma primeira área de transmissão de calor entre o material eletro calórico ou magnetocalórico (4) e o meio de trabalho (2), para uma segunda área de transmissão de calor do meio de trabalho (2).

2. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo tubo de calor (100) conter uma pluralidade de áreas de transmissão de calor entre uma pluralidade de elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) e pelo menos um meio de trabalho (2).

3. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela primeira área de transmissão de calor apresentar pelo menos um primeiro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) na área de uma primeira extremidade, em particular, inferior do tubo de calor (100) e a segunda área de transmissão de calor apresenta pelo menos um condensador na área de uma segunda extremidade, em particular, superior do tubo de calor (100), em particular, o tubo de calor (100) apresenta uma disposição vertical.

4. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo condensador apresentar um elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) ou é unido a um tal ou é formado a partir do mesmo.

5. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 4, caracterizado por pelo menos um primeiro permutador de calor (7), em particular, corpo de arrefecimento, em conexão condutora de calor com um primeiro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico(4), em particular, em uma extremidade inferior do tubo de calor (100), e um segundo permutador de calor (8), em particular, corpo de aquecimento, em conexão condutora de calor com pelo menos um condensador e/ou um segundo elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) em uma segunda extremidade, em particular, superior do tubo de calor (100).

6. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 5, caracterizado por uma conexão térmica regulável (15) entre a primeira e a segunda área de transmissão de calor.

7. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela conexão térmica regulável (15) ser uma válvula de pressão ou térmica (15) entre a primeira e a segunda área de transmissão de calor, em particular, entre a primeira extremidade, preferencialmente inferior, e a segunda extremidade, preferencialmente superior, do tubo de calor (100).

8. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 7, caracterizado por um gerador de campo (6) de um campo elétrico e/ou magnético.

9. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 8, caracterizado por uma capacidade de movimento relativo entre o tubo de calor (100) e o gerador de campo (6) de um campo elétrico e/ou magnético, em particular, para uma atuação de campo alternativa da primeira ou segunda área de transmissão de calor, em particular, de um primeiro ou segundo elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) para a primeira e/ou segunda área de transmissão de calor.

10. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 9, caracterizado por um condensador (8), em particular, previsto em combinação com um material eletro calórico ou magnetocalórico (4) e um vaporizador, que contém material eletro calórico ou magnetocalórico ou consiste no mesmo, pelo menos este último temporariamente no campo elétrico e/ou magnético de um gerador de campo (6).

11. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 10, caracterizado por um primeiro elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) na primeira área de transmissão de calor e um segundo elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) na segunda área de transmissão de calor, sendo que ambos elementos de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) são alternativos no campo elétrico e/ou magnético de um gerador de campo (6).

12. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 11, caracterizado pelo elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) apresentar uma superfície de contato ampliada para um fluido de trabalho (2), em particular, a superfície de contato é estruturada com micro ou nano estruturas.

13. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 12, caracterizado pelo tubo de calor (100) estar unido em acoplamento térmico com pelo menos um elemento Peltier.

14. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 13, caracterizado por pelo menos um tubo de calor (100), preferencialmente por uma pluralidade de tubos de calor em série, em uma disposição essencialmente vertical.

15. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 14, caracterizado por pelo menos um tubo de calor (100) ser executado como "diodo térmico" conectado (fluxo de calor em apenas um sentido), em particular, um dos primeiros fluxos de calor (Q) direcionado à segunda extremidade do tubo de calor (100) dentro do tubo de calor (100).

16. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 15, caracterizado por um fluxo de calor direcionado por uma primeira extremidade, em particular, inferior, para uma segunda extremidade, em particular, superior, como resultado de uma força centrífuga condicionada à rotação.

17. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 16, caracterizado por pelo menos uma parte do compartimento e/ou de um pavio do tubo de calor (100) consiste em material eletro calórico ou magnetocalórico.

18. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 17, caracterizado por um vaporizador estruturado de material eletro calórico ou magneto calórico (4) com condutor de calor integrado (10), em particular, de um material de boa condutibilidade térmica, mas de ruim condutibilidade elétrica.

19. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 18, caracterizado por um vaporizador estruturado de material eletro calórico ou magneto calórico (4) unido por transferência de calor, em particular, com condutor de calor integrado (10), preferencialmente, em uma superfície limite entre fluido de trabalho líquido e gasoso (2; 3), em particular, disposto por uma decantação dentro do tubo de calor (100).

20. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 19, caracterizado por uma finalização estruturada do tubo de calor de material eletro calórico ou magneto calórico (4), em particular, com uma pluralidade de condutores de calor (10) dentro da finalização estruturada em contato que conduz calor com um elemento transmissor de calor (7).

21. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 20, caracterizado por um tubo de calor (100) com uma pluralidade de elementos isolantes elétricos (4b), em particular, suportes paralelos dentro do material magnetocalórico (4).

22. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 21, caracterizado por pelo menos um elemento de conexão térmica, em particular, regulável (15; 20) entre dois tubos de calor sequenciais (100).

23. Dispositivo de ar condicionado, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 2 a 22, caracterizado por, no tubo de calor (100), ser prevista uma pluralidade de áreas de trabalho (20/1 a 20/3) respectivamente limitadas por um elemento de material eletro calórico ou magnetocalórico (4) e um fluido de trabalho é recebido por cada área de trabalho, em particular, o tubo de calor (100) é vedado de forma pressurizada pelo elemento de material eletro calórico ou magneto calórico (4).

24. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por uma conexão térmica regulável (15) em pelo menos uma área de trabalho (20/1) a (20/3) do tubo de calor (100).

25. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 24, caracterizado por pelo menos uma disposição parcial de material eletro calórico ou magneto calórico com efeito eletro calórico ou magnetocalórico negativo e ou efeito calórico inverso.

26. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por uma utilização combinada de material eletro calórico ou magneto calórico dentro do tubo de calor (100) com efeito eletro calórico ou magnetocalórico não-inverso ou inverso e uma disposição estacionária de gerador de campo (6) e tubo de calor (10) alternáveis um em relação ao outro.

27. DISPOSITIVO DE AR CONDICIONADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 26, caracterizado pelo material eletro calórico ou magnetocalórico (4) com sua temperatura de Curie ser ajustado a uma respectiva área de trabalho ou temperatura local do tubo de calor (100), na qual o material eletro calórico ou magnetocalórico (4) é disposto.

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