DE102006014596B4 - Device for cooling the air by using the magnetocaloric effect - Google Patents

Device for cooling the air by using the magnetocaloric effect

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DE102006014596B4 DE200610014596 DE102006014596A DE102006014596B4 DE 102006014596 B4 DE102006014596 B4 DE 102006014596B4 DE 200610014596 DE200610014596 DE 200610014596 DE 102006014596 A DE102006014596 A DE 102006014596A DE 102006014596 B4 DE102006014596 B4 DE 102006014596B4
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Abstract

Vorrichtung zum Kühlen von Luft, mit Apparatus for cooling air,
– einem ersten Bereich (10), in dem ein Magnetfeld vorliegt, - a first area (10), in which a magnetic field is present,
– einem zweiten Bereich (12), in dem kein oder ein gegenüber dem Magnetfeld in dem ersten räumlichen Bereich wesentlich schwächeres Magnetfeld vorliegt, - a second region (12) in which no or a magnetic field over the substantially weaker magnetic field present in the first spatial region,
– magnetokalorischem Material (14), das ringförmig um eine eine Drehachse definierende Welle (16) teilweise in dem ersten Bereich und teilweise in dem zweiten Bereich angeordnet und durch Rotation um die Drehachse zwischen den Bereichen überführbar ist, - magnetocaloric material (14), which annularly around a defining an axis of rotation shaft (16) partially disposed in the first region and partially in said second region and by rotation can be moved about the rotation axis between the areas,
– einer ersten Einrichtung (18) zum Einleiten von Luft in den ersten Bereich und - a first means (18) for introducing air into the first area and
– einer zweiten Einrichtung (20) zum Einleiten von Luft in den zweiten Bereich, - second means (20) for introducing air into the second region,
– wobei die in die Bereiche eingeleitete Luft diese mit bezüglich der Drehachse radialer Strömungskomponente durchströmt. - the initiated in the areas of air flows through it with respect to the rotational axis of the radial flow component.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Luft unter Nutzung des magnetokalorischen Effekts. The invention relates to a device for cooling air by using the magnetocaloric effect.
  • Der magnetokalorische Effekt (MCE) ist seit langem bekannt. The magnetocaloric effect (MCE) has long been known. Wird magnetisches Material in ein Magnetfeld eingeführt, so beobachtet man eine Erwärmung des Materials, beim Entnehmen des magnetischen Materials aus dem Magnetfeld erfolgt eine Abkühlung. Magnetic material is introduced into a magnetic field, it is observed a heating of the material, when removing the magnetic material from the magnetic field by cooling. Der Effekt lässt sich anhand thermodynamischer Grundprinzipien erklären, nämlich auf der Grundlage der Entropieabnahme beim Anlegen eines magnetischen Feldes und der Entropiezunahme, wenn das magnetische Feld abgebaut wird. The effect can be explained on the basis of thermodynamic principles, namely on the basis of the entropy when a magnetic field and the increase in entropy when the magnetic field is reduced.
  • Dieses grundlegende Phänomen wird mit der Entwicklung neuer Materialien sowie neuer Systeme zunehmend auch für die Praxis interessant. This basic phenomenon is becoming increasingly interesting with the development of new materials and new systems for the practice. Benötigt werden Materialien mit hohen Entropieänderungen und vergleichsweise geringen Wärmekapazitäten. required materials with high entropy and comparatively low heat capacity. Eine weitere Grundanforderung ist, dass die Materialien den magnetokalorischen Effekt im Bereich der Raumtemperatur zeigen. Another basic requirement is that the materials exhibit the magnetocaloric effect in the region of room temperature. Dies ist der Fall, wenn die Curie-Temperatur der Materialien eben im Bereich der Raumtemperatur angesiedelt ist. This is the case if the Curie temperature of the materials is precisely located in the region of room temperature. Es hat sich erwiesen, dass sich zu diesem Zweck seltene Erden und Legierungen der seltenen Erden, beispielsweise Gadolinium oder Gadoliniumlegierungen besonders gut eignen. It has been found that rare earth alloys and rare earth, such as gadolinium or Gadoliniumlegierungen are particularly suitable for this purpose. Beispielsweise liegt die Curie-Temperatur von Gadolinium bei etwa 21 °C. For example, the Curie temperature of gadolinium is about 21 ° C.
  • Die moderne Materialforschung hat also die Vorraussetzungen für eine praxisgerechte Nutzung des magnetokalorischen Effekts geschaffen – was fehlt, sind insbesondere konstruktive Konzepte, die den Einsatz ermöglichen, insbesondere im Hinblick auf die Bereitstellung möglichst großer Temperaturdifferenzen im Rahmen des magnetokalorischen Effekts und selbstverständlich im Hinblick auf eine ausreichende Wärmeleistung der Systeme, beispielsweise ausreichend zur Klimatisierung eines Kraftfahrzeugs. Modern materials science has thus created the conditions for a practical use of the magnetocaloric effect - what is missing, in particular constructive concepts that allow the use, in particular with regard to the provision of the highest possible temperature differences within the magnetocaloric effect and of course in order to ensure sufficient heat output of the systems, for example, enough for air conditioning a motor vehicle.
  • Aus der From the US 5,090,361 US 5,090,361 und der and the DE 33 01 786 A1 DE 33 01 786 A1 sind verschiedene Ausführungen magnetokalorischer Kühlanordnungen bekannt. different versions magnetocaloric cooling arrangements are known. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung wird dabei immer mit Hilfe eines oder mehreren Wärmetauscherkörper in einem geschlossenen Kreislauf realisiert. The heat exchange with the environment is always realized with the help of one or more heat exchanger body in a closed circuit.
  • Die The DE-AS 1 604 274 DE-AS 1,604,274 offenbart eine thermoelektrische Kühlanordnung für ein Kraftfahrzeug, die von einem wärme- und einem kälteabführenden Luftstrom durchströmt wird. discloses a thermoelectric cooling arrangement for a motor vehicle, which is flowed through by a heat and a kälteabführenden airflow.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nützliches Konzept zum Kühlen von Luft unter Nutzung des magnetokalorischen Effekts zur Verfügung zu stellen. The invention has for its object to provide a useful concept for cooling air using the magnetocaloric effect available.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. This object is achieved with the features of the independent claim.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Luft, mit einem ersten Bereich, in dem ein Magnetfeld vorliegt, einem zweiten Bereich, in dem kein oder ein gegenüber dem Magnetfeld in dem ersten räumlichen Bereich wesentlich schwächeres Magnetfeld vorliegt, magnetokalorischem Material, das ringförmig um eine eine Drehachse definierende Welle teilweise in dem ersten Bereich und teilweise in dem zweiten Bereich angeordnet und durch Rotation um die Drehachse zwischen den Bereichen überführbar ist, einer ersten Einrichtung zum Einleiten von Luft in den ersten Bereich, einer zweiten Einrichtung zum Einleiten von Luft in den zweiten Bereich und wobei die in die Bereiche eingeleitete Luft diese mit bezüglich der Drehachse radialer Strömungskomponente durchströmt. The invention relates to an apparatus for cooling air, having a first region in which a magnetic field is present, a second area in which no or to the magnetic field in the first spatial area substantially weaker magnetic field is present, magnetocaloric material annularly around a a rotational axis defining shaft partially disposed in the first region and partially in said second region and by rotation can be moved about the rotation axis between the regions, a first means for introducing air into the first region, a second means for introducing air into the second area and the initiated in the areas of air flows through it with respect to the rotational axis of the radial flow component. Damit liegt eine Vorrichtung vor, die mit vergleichsweise einfachen Mitteln zu realisieren ist und die im Hinblick auf die Kühlung von Luft vorteilhafte Eigenschaften aufweist. Thus there is a device that can be realized with relatively simple means and having regard to the cooling of air advantageous properties. Insbesondere kann Frischluft von radial außen liegenden Bereichen angesaugt werden und radial innen liegend in gekühltem Zustand dem zu kühlenden Raum zugeführt werden. In particular, fresh air can be sucked from the radially outer portions and the radially inner side in a cooled state are supplied to space to be cooled. Es steht daher ein großes Luftreservoir für die Zuführung von Frischluft zur Verfügung, während die Entnahme der gekühlten Luft gezielt radial innen liegend, das heißt in der Nähe des Zentrums der Anlage stattfinden kann. therefore, it is a large air reservoir for the supply of fresh air is available during the removal of the cooled air selectively lying radially on the inside, that is in the vicinity of the center of the installation can take place. Gleichermaßen kann warme Luft dem zu kühlenden Raum radial innen liegend entnommen werden und dann radial nach außen gerichtet in die Umgebung abgegeben werden. Similarly, hot air can be removed from the space to be cooled radially on the inside and then directed radially outward are released into the environment. Die Verbindung der Anlage zu dem zu kühlenden Raum kann daher in der Nähe des Zentrums der Anlage angeordnet werden, beispielsweise im Bereich einer einheitlichen Durchbrechung durch eine Wandung des zu kühlenden Raums. The connection of the system to the space to be cooled can be arranged in the vicinity of the center of the system, therefore, for example in the area of ​​a single aperture through a wall of the space to be cooled. Da durch die Anlage direkt die zu nutzende Luft gekühlt wird, das heißt kein weiteres Wärmeträgermedium zwischengeschaltet ist, hat die Anlage einen besonders einfachen Aufbau. Since the to-use air is cooled by the system directly, that is, no further heat transfer medium is interposed, the system has a particularly simple construction.
  • Nützlicherweise ist vorgesehen, dass das magnetokalorische Material eine poröse Struktur aufweist, die von der eingeleiteten Luft durchströmbar ist. Usefully, it is provided that the magnetocaloric material comprises a porous structure, which is flowed through by the introduced air. Auch wenn grundsätzlich möglich ist, dass das magnetokalorische Material lediglich von der zu kühlenden Luft umströmt wird, ist eine Durchströmung durch eine poröse Struktur im magnetokalorischen Material von besonderem Vorteil, da auf diese Weise ein besonders guter Wärmeübergang zur Verfügung gestellt werden kann. Although in principle is possible that the magnetocaloric material is merely flows around the air to be cooled, a flow is characterized by a porous structure in the magnetocaloric material of particular advantage as a particularly good heat transfer can be made available in this way. Die Porosität kann beispielsweise durch mechanische Bearbeitung eines massiven Festkörpers, beispielsweise durch das Einbringen von Bohrungen, oder durch die Bereitstellung eines Metallschaums zur Verfügung gestellt werden. Porosity may be provided for example by mechanical machining of a massive solid body, for example by drilling holes, or by providing a metal foam.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an verschiedenen radialen Koordinaten magnetokalorische Materialien mit verschiedenen Curie-Temperaturen angeordnet sind. Further, that are arranged at different radial coordinate magnetocaloric materials having different Curie temperatures can be provided. Durchströmt zu kühlende Luft von einer radial außen liegenden Position zunächst eine erste Materialeinheit, so wird diese Luft in der Materialeinheit abgekühlt. Through-air to cooling air from a radially outer position at first a first material unit, this air is cooled in the unit of material. Folglich hat die Luft beim Durchströmen einer radial weiter innen liegenden Materialeinheit bereits eine niedrigere Ausgangstemperatur, so dass das radial weiter innen liegende Material eine niedrigere Curie-Temperatur aufweisen sollte. Consequently, the air when flowing through a radially inner material unit has already, so that the material radially inner should have a lower Curie temperature, a lower starting temperature. Somit kann in einem stufenweisen Prozess mehrmals hintereinander in der Nähe der Curie-Temperatur gearbeitet werden, wodurch besonders große Temperaturdifferenzen erzielbar sind. Thus, you can work in a gradual process several times in the vicinity of the Curie temperature, thereby particularly large temperature differences can be achieved.
  • Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass eine Wasserzuführung vorgesehen ist, über die dem magnetokalorischen Material Wasser zum Zwecke der Verdampfung zuführbar ist. The invention is further developed in a particularly advantageous manner in that a water supply is provided via which the magnetocaloric material water for the purpose of evaporation is supplied. Die magnetokalorische Kühlung wird somit in Verbindung mit einer Verdampfungskühlung realisiert. The magnetocaloric cooling is thus implemented in conjunction with an evaporative cooling. Die beiden Effekte können sich in nützlicher Weise unterstützen. The two effects may assist in useful ways. Diese Unterstützung ist zum einen in der Addition der Kühlleistungen der beiden nebeneinander ablaufenden physikalischen Prozesse zu erkennen. This support can be seen on the one hand in the addition of the cooling capacities of the two proceeding in parallel physical processes. Andererseits kann durch die Verdampfungskühlung eine Vorkühlung im Hinblick auf den magnetokalorischen Effekt stattfinden, so dass ein Material, das beispielsweise eine Curie-Temperatur von 20 °C aufweist auch bei einer Außentemperatur von 30 °C noch effizient eingesetzt werden kann, indem nämlich durch die Verdampfungskühlung eine Abkühlung des Materials auf oder in die Nähe der Curie-Temperatur stattfindet. On the other hand, by the evaporative cooling pre-cooling in view of the magnetocaloric effect to take place, so that a material having, for example, a Curie temperature of 20 ° C even at an outside temperature of 30 ° C can be used efficiently even by namely by evaporative cooling takes place cooling of the material on or in the vicinity of the Curie temperature.
  • Besonders nützlich ist es, dass die Einrichtungen zum Zuführen von Luft im Bereich eines Daches einer Kabine eines Nutzfahrzeugs angeordnet sind und das magnetokalorische Material auf dem Dach der Kabine angeordnet ist. It is particularly useful that the means for supplying air in the region of a roof of a cab of a commercial vehicle are arranged, and the magnetocaloric material is disposed on the roof of the cab. Die Anlage bietet somit die Möglichkeit einer Aufdachmontage, wie es von Verdampfungskühleinrichtungen des Standes der Technik bekannt ist. The system thus offers the possibility of a roof installation, as it is known by evaporative cooling equipment of the prior art. Die Einrichtungen zum Zuführen von Luft, dass heißt insbesondere einfache Gebläse, befinden sich im Dach der Kabine, und durch Bedienelemente in der Kabine, beispielsweise auch im Bereich des Daches, können die Gebläse gesteuert werden. The means for supplying air that is particularly simple blower, are located in the roof of the cabin, and by controls in the cab, for example in the area of ​​the roof, the fan can be controlled. Gleichermaßen können Bedienelemente vor gesehen sein, um die Drehzahl des magnetkalorischen Materials um die Drehachse einzustellen und um Klappen zu betätigen, mittels derer verschiedene Betriebszustände realisiert werden können, insbesondere ein Frischluftbetrieb oder ein Umluftbetrieb. Similarly, controls may be seen, around the rotation axis to adjust the rotational speed of the magnetkalorischen material and to actuate valves, by means of which different operating states can be realized, especially a fresh air mode or a recirculation mode.
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert. The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings on the basis of particularly preferred embodiments.
  • Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse; a sectional side view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation;
  • 2 2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß a sectional view of the device according to the invention 1 1 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse; along a plane perpendicular to the axis of rotation;
  • 3 3 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse; a sectional side view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation;
  • 4 4 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse; a sectional side view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation;
  • 5 5 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß a sectional view of the device according to the invention 4 4 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse; along a plane perpendicular to the axis of rotation; und and
  • 6 6 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. a sectional side view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation.
  • 1 1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. 2 2 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß shows a sectional view of the device according to the invention 1 1 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse. along a plane perpendicular to the axis of rotation. Es ist eine Welle It is a wave 16 16 vorgesehen, die eine Drehachse definiert. provided that defines an axis of rotation. Die Welle The wave 16 16 wird über ein Getriebe is a transmission 24 24 und einen Motor and a motor 26 26 in Rotation versetzt. rotated. Mit der Rotation der Welle With the rotation of the shaft 16 16 erfolgt eine Rotation von magnetokalorischem Material takes place a rotation of magnetocaloric material 14 14 , das ringförmig um die Welle That annularly around shaft 16 16 angeordnet ist. is arranged. Das magnetokalorische Material The magnetocaloric material 14 14 wird von zumindest einer fest mit der Welle is at least one with the shaft 16 16 verbundenen Scheibe disk connected 28 28 getragen. carried. Diese Scheibe this disc 28 28 kann durch eine kegelförmige Halterung can be obtained by a cone-shaped bracket 30 30 unterstützt werden, die entweder auch fest mit der Welle are supported, either also fixed to the shaft 16 16 verbunden oder aber ortsfest ist, so dass die Scheibe connected or is stationary, so that the disc 28 28 auf der Kegelbasis gleitet. slides on the cone base. Auf der der Scheibe On the disk 28 28 abgewandten Seite des magnetokalorischen Materials Side of the magnetocaloric material facing away 14 14 ist eine weitere Scheibe is another disc 32 32 angeordnet, die in ihrem radial innen liegenden Bereich luftdurchlässig ausgebildet ist. arranged, which is air-permeable design in its radially inner region. Auf der in den Darstellungen gemäß On the illustrations in 1 1 und and 2 2 linken Seite der Vorrichtung ist eine permanentmagnetische Einrichtung left side of the device is a permanent magnetic means 34 34 vorgesehen, während auf der rechten Seite eine nichtmagnetische Einrichtung provided, while a non-magnetic means on the right side 36 36 angeordnet ist. is arranged. Durch diese Einrichtungen wird ein erster Bereich By this means, a first area 10 10 definiert, in dem ein Magnetfeld vorliegt, sowie ein zweiter Bereich defined, in which a magnetic field is present, and a second region 12 12 , in dem kein oder ein wesentlich geringeres Magnetfeld existiert. In which no or a much lower magnetic field exists. Es sind weiterhin Gebläse There are still fans 18 18 , . 20 20 vorgesehen, die Luft in der Weise durch die Vorrichtung transportieren, dass sie mit radialer Strömungskomponente das magnetokalorische Material provided that transport air in the manner by the device is that it the magnetocaloric material having a radial flow component 14 14 durchströmt. flows through. Die Gebläse blowers 18 18 , . 20 20 sind in Durchbrüchen einer unteren Abschlussplatte are in apertures of a lower end plate 38 38 angeordnet. arranged. Dieser untere Abschluss kann auch unmittelbar durch das Dach einer Fahrzeugkabine zur Verfügung gestellt werden. This lower degree can also be made directly through the roof of a vehicle cabin. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine obere Abschlussplatte On the opposite side is an upper end plate 40 40 vorgesehen. intended. Die Vorrichtung ist an einer radial außen liegenden Koordinate über den gesamten Umfang oder zumindest über Teile des Umfangs durch ein luftdurchlässiges Material The device is attached to a radially outer coordinate over the entire circumference or at least on parts of the circumference by an air-permeable material 42 42 abgeschlossen, wobei dieses Material completed, said material 42 42 Filtereigenschaften aufweisen kann. may have filter characteristics. Ebenfalls ist es möglich, dass das Material im Bereich der permanentmagnetischen Einrichtung It is also possible that the material in the field of permanent magnetic device 34 34 einen Teil derselben bildet, so dass eine Anordnung nach Art eines U-Magneten vorliegt. forming part thereof, so that there is an arrangement in the manner of a U-magnet.
  • Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. The device operates as follows. Durch Rotation der Welle By rotating the shaft 16 16 werden permanent Abschnitte des magnetokalorischen Materials in den Bereich be permanent portions of the magnetocaloric material in the area 10 10 mit Magnetfeld eingeführt, während andere Abschnitte des magnetokalorischen Materials in Bereiche ohne Magnetfeld inserted with the magnetic field, while other portions of the magnetocaloric material in areas without a magnetic field 12 12 eingeführt werden. be introduced. Folglich wird das magnetokalorische Material Consequently, the magnetocaloric material is 14 14 auf einer Seite, nämlich dem Bereich on one side, namely the area 10 10 mit Magnetfeld erwärmt, während es in dem Bereich warmed with magnetic field while it is in the range 12 12 ohne Magnetfeld abgekühlt wird. is cooled without magnetic field. Bei Betrieb der Gebläse In operation of the blower 18 18 , . 20 20 kann nun Frischluft aus der Umgebung can now fresh air from the environment 44 44 angesaugt werden, den seitlichen Abschluss be drawn, the lateral end 42 42 durchströmen und dann auf dem Wege der Durchströmung des magnetokalorischen Materials flow through, and then by way of the flow of the magnetocaloric material 14 14 abgekühlt werden. are cooled. Abgekühlte Frischluft kann dann über das Gebläse Cooled fresh air can then via the blower 20 20 in einen zu kühlenden Raum in a space to be cooled 46 46 abgegeben werden. be issued. Unter Verwendung einer entgegengesetzten Förderrichtung des Gebläses Using an opposite conveying direction of the blower 18 18 kann dem Raum can the room 46 46 Luft entzogen werden, die dann durch das magnetokalorische Material Air be withdrawn are then passed through the magnetocaloric material 14 14 im Bereich in the area 10 10 mit Magnetfeld sowie den seitlichen Abschluss with magnetic field and the lateral end 42 42 der Vorrichtung in die Umgebung abgegeben wird. the apparatus is discharged into the environment. Die kegelförmige Halterung The cone-shaped bracket 30 30 dient der Führung von zu- und abströmender Luft. serves the leadership of incoming and flowing off air. Da die aus dem zu kühlendem Raum Because of the space to be cooled 46 46 bei stabilem Betrieb der Vorrichtung entnommene Luft im Allgemeinen kühler sein wird als das im dem Magnetfeld erwärmte magnetokalorische Material during stable operation of the apparatus air removed will be generally cooler than the magnetic field in the magnetocaloric material heated 14 14 , kann eine Temperaturabsenkung des magnetokalorischen Materials , A reduction in temperature of the magnetocaloric material 14 14 mit Hilfe der aus dem Raum using the out of the room 46 46 entnommenen Luft im Sinne einer Verkühlung erfolgen, was die Abkühlung des magnetokalorischen Materials bei Verlassen des Magnetfeldes auf niedrigere Temperaturen ermöglicht, als es ohne die Vorkühlung durch die entnommene Luft möglich wäre. effected air taken in the sense of a chill, which allows the cooling of the magnetocaloric material when leaving the magnetic field to lower temperatures than would be possible without the pre-cooling by the air removed.
  • Die Bereiche The areas 10 10 , . 12 12 können durch eine Wand voneinander getrennt werden. can be separated from each other by a wall. Es ist aber auch denkbar, dass das Ausbilden stabiler Strömungen ausreicht, um die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung sicherzustellen. However, it is also conceivable that the formation of stable currents sufficient to ensure the operability of the device. Weiterhin ist es möglich, mehr als die beiden Bereiche Furthermore, it is possible to have more than the two areas 10 10 , . 12 12 vorzusehen, wobei in diesem Fall Bereiche mit Magnetfeld und Bereiche ohne Magnetfeld in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinander folgen. provide, being followed in this case areas with magnetic field and areas without a magnetic field in the circumferential direction alternately to each other. Entsprechende Luftführungen sind dann vorzusehen. Appropriate air ducts must be provided.
  • 3 3 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. Bei dieser Ausführungsform sind zusätzlich zu der in den In this embodiment, in addition to the 1 1 und and 2 2 gezeigten Ausführungsform Klappen illustrated embodiment, valve 48 48 , . 50 50 vorgesehen. intended. Mit durchgezogenen Linien ist eine aktuelle Stellung der Klappen With solid lines is a current position of the flaps 48 48 , . 50 50 gezeigt, unterbrochene Linien zeigen die jeweils anderen Stellungen der Klappen shown, broken lines show the positions of the respective other flap 48 48 , . 50 50 . , Durch die aktuelle Stellung der Klappe By the current position of the flap 48 48 wird Frischluft angesaugt, ebenso durch die aktuelle Stellung der Klappe Fresh air is drawn in, as well as by the current position of the flap 50 50 . , Wird die Klappe If the flap 48 48 umgestellt, so erfolgt in deren Bereich ein Ansaugen von Umluft, ebenso bei Umstellen der Klappe rearranged so takes place in the region of an intake of circulating air, as well, when switching over of the flap 50 50 . , Unter verschiedenen Vorraussetzungen können alle Stellungskombinationen der Klappen Under different requirements all position combinations of the flaps can 48 48 , . 50 50 sinnvoll sein. be useful. Beispielsweise kann bei besonders warmer Umgebungsluft For example, in a particularly warm environment air 44 44 im Bereich der Klappe in the region of the flap 48 48 ein Ansaugen von Luft aus dem Innenraum a suction of air from the interior 46 46 zur effizienten Kühlung sinnvoll sein, das heißt ein Umluftbetrieb. for efficient cooling be useful, that is a recirculation mode. Ebenso kann zwecks besserer Vorkühlung des magnetischen Materials Also, for better pre-cooling of the magnetic material 14 14 im Bereich in the area 10 10 mit Magnetfeld ein Ansaugen von Frischluft sinnvoll sein, die mitunter kühler ist als die Luft in einem überhitzten Innenraum with magnetic suction of fresh air be useful, which is sometimes cooler than the air in a superheated interior 46 46 . , Das Ansaugen von Frischluft im Bereich der Klappe The intake of fresh air in the region of the flap 50 50 bietet sich daher insbesondere im Startbetrieb der Klimaanlage bei warmem Innenraum an. therefore lends itself especially in the start-up operation of the air conditioner in warm interior of.
  • 4 4 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. 5 5 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß shows a sectional view of the device according to the invention 4 4 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse. along a plane perpendicular to the axis of rotation. Der hier gezeigten Ausführungsform liegen die Ausführungsformen gemäß den The embodiment shown here, are the embodiments according to 1 1 bis to 3 3 zugrunde. based. Zusätzlich ist eine Wasserzuführung In addition, a water supply 22 22 vorgesehen, die aus einem Wassertank provided from a water tank 52 52 entnommenes Wasser dem magnetokalorischen Material Water taken from the magnetocaloric material 14 14 zuführt. supplies. Durch Verdampfen des Wassers und die hierdurch entstehende Kälte kann das magnetokalorische Material By evaporation of water and the thus generated cold, the magnetocaloric material may 14 14 vorgekühlt werden. be pre-cooled. Nicht verdampftes Wasser kann über mehrere Öffnungen im Bereich der Platte Non-evaporated water can have multiple openings in the region of the plate 32 32 austreten und in einem Reservoir and emerge in a reservoir 54 54 gesammelt werden, wobei eine solche Öffnung are collected, and such an opening 56 56 im zweiten Bereich in the second region 12 12 gezeigt ist. is shown. Das gesammelte Wasser kann abgelassen werden. The collected water can be discharged.
  • 6 6 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. Auch diese Ausführungsform baut auf den Ausführungsformen gemäß den Also this embodiment is based on the embodiments according to 1 1 bis to 3 3 auf, wobei hier zusätzlich zu dem ersten Ring , whereby here, in addition to the first ring 14 14 aus magnetokalorischem Material ein radial innen liegender zweiter Ring magnetocaloric material, a radially inner second ring 14' 14 ' vorgesehen ist. is provided. Dieser zweite Ring This second ring 14' 14 ' besteht vorzugsweise aus magnetokalorischem Material, das eine geringere Curie-Temperatur aufweist als das magnetokalorische Material des Rings is preferably made of magnetocaloric material having a lower Curie temperature than the magnetocaloric material of the ring 14 14 . , Somit kann die beim Durchströmen des äußeren Rings Thus, the flows through the outer ring 14 14 abgekühlte Luft in die Nähe der Curie-Temperatur des Rings cooled air in the vicinity of the Curie temperature of the ring 14' 14 ' gebracht werden, so dass ein stufenweiser Prozess vorliegt, bei dem stets in der Nähe der Curie-Temperaturen gearbeitet wird. be brought, so that a gradual process is present, in which always operated in the vicinity of the Curie temperatures. Im Bezug auf die anderen Ausführungsformen können drei oder mehr an verschiedenen radialen Koordinaten liegende Ringe vorgesehen sein. With respect to the other embodiments, three or more located at different radial coordinate rings may be provided. Auch die Ausführungsform gemäß Also the embodiment according to 6 6 ist mit der Verdampfungskühlung, wie sie im Zusammenhang mit with evaporative cooling as it related to 4 4 beschrieben wurde, kombinierbar. described, combined.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein. The features disclosed in the foregoing description, in the drawings and in the claims the invention may, both separately and in any combination essential to the realization of the invention.
  • 10 10
    erster Bereich the first area
    12 12
    zweiter Bereich second area
    14 14
    magnetokalorisches Material magnetocaloric material
    14 14
    magnetokalorisches Material. magnetocaloric material.
    16 16
    Welle. Wave.
    18 18
    Gebläse fan
    20 20
    Gebläse fan
    22 22
    Wasserzuführung water supply
    24 24
    Getriebe transmission
    26 26
    Motor engine
    28 28
    Scheibe disc
    30 30
    kegelförmige Halterung cone-shaped bracket
    32 32
    Scheibe/Platte Disc / plate
    34 34
    permanentmagnetische Einrichtung permanent magnetic means
    36 36
    nichtmagnetische Einrichtung non-magnetic device
    38 38
    untere Abschlussplatte lower end plate
    40 40
    obere Abschlussplatte upper end plate
    42 42
    seitlicher Abschluss lateral completion
    44 44
    Umgebungsluft ambient air
    46 46
    Raum/Innenraum Room / interior
    48 48
    Klappe flap
    50 50
    Klappe flap
    52 52
    Wassertank water tank
    54 54
    Reservoir reservoir
    56 56
    Öffnung opening

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Kühlen von Luft, mit – einem ersten Bereich ( Apparatus for cooling air, having - (a first region 10 10 ), in dem ein Magnetfeld vorliegt, – einem zweiten Bereich ( (A second region -), in which a magnetic field is present, 12 12 ), in dem kein oder ein gegenüber dem Magnetfeld in dem ersten räumlichen Bereich wesentlich schwächeres Magnetfeld vorliegt, – magnetokalorischem Material ( ), In which no or a magnetic field over the substantially weaker magnetic field present in the first spatial area - magnetocaloric material ( 14 14 ), das ringförmig um eine eine Drehachse definierende Welle ( ), The ring (a shaft defining an axis of rotation 16 16 ) teilweise in dem ersten Bereich und teilweise in dem zweiten Bereich angeordnet und durch Rotation um die Drehachse zwischen den Bereichen überführbar ist, – einer ersten Einrichtung ( ) Partially disposed in the first region and partially in said second region and by rotation can be moved about the rotation axis between the fields, - a first device ( 18 18 ) zum Einleiten von Luft in den ersten Bereich und – einer zweiten Einrichtung ( ) For introducing air into the first area, and - (a second device 20 20 ) zum Einleiten von Luft in den zweiten Bereich, – wobei die in die Bereiche eingeleitete Luft diese mit bezüglich der Drehachse radialer Strömungskomponente durchströmt. ) For introducing air into the second region, - the initiated in the areas of air flows through it with respect to the rotational axis of the radial flow component.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetokalorische Material ( Device according to claim 1, characterized in that the magnetocaloric material ( 14 14 ) eine poröse Struktur aufweist, die von der eingeleiteten Luft durchströmbar ist. ) Has a porous structure, which is flowed through by the introduced air.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an verschiedenen radialen Koordinaten magnetokalorische Materialien ( Device according to claim 2, characterized in that (at different radial coordinate magnetocaloric materials 14 14 , . 14' 14 ' ) mit verschiedenen Curie-Temperaturen angeordnet sind. ) Are arranged with different Curie temperatures.
  4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserzuführung ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that a water supply ( 22 22 ) vorgesehen ist, über die dem magnetokalorischen Material Wasser zum Zwecke der Verdampfung zuführbar ist. is provided), via which the magnetocaloric material water for the purpose of evaporation is supplied.
  5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen ( Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means ( 18 18 , . 20 20 ) zum Zuführen von Luft im Bereich eines Daches einer Kabine eines Nutzfahrzeugs angeordnet sind und das magnetokalorische Material ( ) Are arranged for supplying air in the region of a roof of a cab of a commercial vehicle and the magnetocaloric material ( 14 14 ) auf dem Dach der Kabine angeordnet ist. ) Is arranged on the roof of the cab.
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