DE102006014596B4

DE102006014596B4 - Device for cooling air using the magnetocaloric effect

Info

Publication number: DE102006014596B4
Application number: DE102006014596A
Authority: DE
Inventors: Noureddine Dr. Khelifa; Wolfgang Dipl.-Ing. Krämer
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: WO2007110066A2; DE102006014596A1; WO2007110066A3

Abstract

Vorrichtung zum Kühlen von Luft, mit
– einem ersten Bereich (10), in dem ein Magnetfeld vorliegt,
– einem zweiten Bereich (12), in dem kein oder ein gegenüber dem Magnetfeld in dem ersten räumlichen Bereich wesentlich schwächeres Magnetfeld vorliegt,
– 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,
– einer ersten Einrichtung (18) zum Einleiten von Luft in den ersten Bereich und
– einer zweiten Einrichtung (20) zum Einleiten von Luft in den zweiten Bereich,
– wobei die in die Bereiche eingeleitete Luft diese mit bezüglich der Drehachse radialer Strömungskomponente durchströmt.Device for cooling air, with
A first region (10) in which a magnetic field is present,
A second region (12) in which there is no magnetic field or a magnetic field which is substantially weaker in the first spatial region than the magnetic field,
Magnetocaloric material (14) arranged in a ring around a rotation axis defining shaft (16) partially in the first region and partially in the second region and is convertible by rotation about the axis of rotation between the regions,
- A first means (18) for introducing air into the first region and
A second device (20) for introducing air into the second region,
- In which the air introduced into the areas flows through this with respect to the axis of rotation radial flow component.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Luft unter Nutzung des magnetokalorischen Effekts.The The invention relates to a device for cooling air under use the magnetocaloric effect.

Der magnetokalorische Effekt (MCE) ist seit langem bekannt. 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. 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.Of the Magnetocaloric effect (MCE) has long been known. Becomes magnetic Material introduced into a magnetic field, so one observes one warming of the material, when removing the magnetic material from the Magnetic field is cooled. The effect leaves Explain themselves on the basis of thermodynamic principles, namely the basis of entropy decrease when applying a magnetic Field and the entropy increase when the magnetic field degraded becomes.

Dieses grundlegende Phänomen wird mit der Entwicklung neuer Materialien sowie neuer Systeme zunehmend auch für die Praxis interessant. Benötigt werden Materialien mit hohen Entropieänderungen und vergleichsweise geringen Wärmekapazitäten. Eine weitere Grundanforderung ist, dass die Materialien den magnetokalorischen Effekt im Bereich der Raumtemperatur zeigen. Dies ist der Fall, wenn die Curie-Temperatur der Materialien eben im Bereich der Raumtemperatur angesiedelt ist. Es hat sich erwiesen, dass sich zu diesem Zweck seltene Erden und Legierungen der seltenen Erden, beispielsweise Gadolinium oder Gadoliniumlegierungen besonders gut eignen. Beispielsweise liegt die Curie-Temperatur von Gadolinium bei etwa 21 °C.This basic phenomenon is increasing with the development of new materials as well as new systems also for the practice interesting. requires become materials with high entropy changes and comparatively low heat capacities. A Another basic requirement is that the materials are the magnetocaloric Show effect in the range of room temperature. This is the case, though the Curie temperature of the materials just in the range of room temperature is settled. It has been proven that for this purpose rare earths and rare earth alloys, for example Gadolinium or gadolinium alloys are particularly well suited. 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.The Modern materials research therefore has the prerequisites for a practice-oriented one Use of the magnetocaloric effect created - what is missing, are in particular constructive concepts that enable the use especially with regard to the provision as possible greater Temperature differences in the context of the magnetocaloric effect and Of course with regard to a sufficient heat output of the systems, for example sufficient for the air conditioning of a motor vehicle.

Aus der US 5,090,361 und der DE 33 01 786 A1 sind verschiedene Ausführungen magnetokalorischer Kühlanordnungen bekannt. Der Wärmeaustausch mit der Umgebung wird dabei immer mit Hilfe eines oder mehreren Wärmetauscherkörper in einem geschlossenen Kreislauf realisiert.From the US 5,090,361 and the DE 33 01 786 A1 Various versions of magnetocaloric cooling arrangements are known. The heat exchange with the environment is always realized with the help of one or more heat exchanger body in a closed circuit.

Die DE-AS 1 604 274 offenbart eine thermoelektrische Kühlanordnung für ein Kraftfahrzeug, die von einem wärme- und einem kälteabführenden Luftstrom durchströmt wird.The DE-AS 1 604 274 discloses a thermoelectric cooling arrangement for a motor vehicle, which is flowed through by a heat and a cold dissipating air flow.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nützliches Konzept zum Kühlen von Luft unter Nutzung des magnetokalorischen Effekts zur Verfügung zu stellen.Of the Invention is based on the object, a useful concept for cooling of Air available using the magnetocaloric effect too put.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.These The 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 in the dependent claims specified.

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. 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. Insbesondere kann Frischluft von radial außen liegenden Bereichen angesaugt werden und radial innen liegend in gekühltem Zustand dem zu kühlenden Raum zugeführt werden. 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. Gleichermaßen kann warme Luft dem zu kühlenden Raum radial innen liegend entnommen werden und dann radial nach außen gerichtet in die Umgebung abgegeben werden. 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. 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.The The invention relates to a device for cooling air, with a first Area in which a magnetic field is present, a second area, in which no or one opposite the magnetic field in the first spatial Area much weaker Magnetic field is present, magnetocaloric material, the annular order a shaft defining an axis of rotation partially in the first area and partially disposed in the second region and by rotation the axis of rotation between the areas is convertible, a first device for introducing air into the first area, a second facility for Introducing air into the second area and taking in the areas introduced air with these with respect the axis of rotation of the radial flow component flows through. This is a device that with comparatively simple Means is to be realized and that with regard to the cooling of Having air advantageous properties. In particular, fresh air can from radially outside lying areas are sucked in and radially in chilled Condition to be cooled Room supplied become. It is therefore a big one Air reservoir for the feeder of fresh air available, while the removal of the cooled Air targeted radially inside lying, that is, take place near the center of the plant can. equally warm air can be cooled Space are taken radially inward lying and then radially to Outside directed into the environment. The connection of the plant to be cooled Space can therefore be nearby the center of the plant are arranged, for example in the area a uniform opening through a wall of the cooled Space. Since the air directly to be used is cooled by the system, this means no further heat transfer medium is interposed, the plant has a particularly simple Construction.

Nützlicherweise ist vorgesehen, dass das magnetokalorische Material eine poröse Struktur aufweist, die von der eingeleiteten Luft durchströmbar ist. 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. 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.Usefully, it is provided that the magnetocaloric material has a porous structure through which the introduced air can flow. Even if it is fundamentally possible for the magnetocaloric material to be surrounded only by the air to be cooled, a flow through a porous structure in the magnetocaloric material is of particular advantage, since in this way a particularly good heat transfer can be provided. The porosity, for example, by mechanical processing of a solid solid, for example by the Einbrin drilling, or by providing a metal foam.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass an verschiedenen radialen Koordinaten magnetokalorische Materialien mit verschiedenen Curie-Temperaturen angeordnet sind. Durchströmt zu kühlende Luft von einer radial außen liegenden Position zunächst eine erste Materialeinheit, so wird diese Luft in der Materialeinheit abgekühlt. 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. Somit kann in einem stufenweisen Prozess mehrmals hintereinander in der Nähe der Curie-Temperatur gearbeitet werden, wodurch besonders große Temperaturdifferenzen erzielbar sind.Farther can be provided that at different radial coordinates magnetocaloric materials with different Curie temperatures are arranged. through air to be cooled Air from a radially outside lying position first one first material unit, this air is in the material unit cooled. Consequently, the air has a radially further inside when flowing through lying material unit already has a lower starting temperature, so that the radially inward material has a lower Curie temperature should be. Thus, in a gradual Process worked several times in succession near the Curie temperature become, whereby 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. Die magnetokalorische Kühlung wird somit in Verbindung mit einer Verdampfungskühlung realisiert. Die beiden Effekte können sich in nützlicher Weise unterstützen. Diese Unterstützung ist zum einen in der Addition der Kühlleistungen der beiden nebeneinander ablaufenden physikalischen Prozesse zu erkennen. 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.The Invention is developed in a particularly advantageous manner thereby, that a water supply is provided over the magnetocaloric material water for the purpose of evaporation supplied is. The magnetocaloric cooling is thus realized in conjunction with evaporative cooling. The two Effects can in useful Support way. This support is on the one hand in the addition of cooling capacities the two side by side running physical processes detect. On the other hand, by the evaporative cooling a Pre-cooling with respect to the magnetocaloric effect, so that a material having, for example, a Curie temperature of 20 ° C even at an outside temperature of 30 ° C can still be used efficiently, namely by the evaporative cooling a Cooling of the material on or in the vicinity the Curie temperature takes place.

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. Die Anlage bietet somit die Möglichkeit einer Aufdachmontage, wie es von Verdampfungskühleinrichtungen des Standes der Technik bekannt ist. 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. 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.Especially useful it is that the facilities for supplying air in the area of Roof of a cab of a commercial vehicle are arranged and the magnetocaloric material is arranged on the roof of the cabin. The system thus offers the possibility Aufdachmontage, as it is of evaporative cooling devices of the prior Technique is known. The means for supplying air, that means in particular simple blowers, are located in the roof of the cabin, and through controls in the Cabin, for example, in the area of the roof, the Fan controlled become. equally can Controls be seen before, the speed of the magnetic calorific Adjust material around the axis of rotation and to operate flaps by means of different operating states can be realized in particular 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 with reference to the accompanying drawings particularly preferred embodiments exemplified.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse; 1 a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation;

2 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse; 2 a sectional view of the device according to the invention according to 1 along a plane perpendicular to the axis of rotation;

3 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse; 3 a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation;

4 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse; 4 a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation;

5 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 4 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse; und 5 a sectional view of the device according to the invention according to 4 along a plane perpendicular to the axis of rotation; and

6 eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. 6 a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation.

1 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. 2 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 1 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse. Es ist eine Welle 16 vorgesehen, die eine Drehachse definiert. Die Welle 16 wird über ein Getriebe 24 und einen Motor 26 in Rotation versetzt. Mit der Rotation der Welle 16 erfolgt eine Rotation von magnetokalorischem Material 14, das ringförmig um die Welle 16 angeordnet ist. Das magnetokalorische Material 14 wird von zumindest einer fest mit der Welle 16 verbundenen Scheibe 28 getragen. Diese Scheibe 28 kann durch eine kegelförmige Halterung 30 unterstützt werden, die entweder auch fest mit der Welle 16 verbunden oder aber ortsfest ist, so dass die Scheibe 28 auf der Kegelbasis gleitet. Auf der der Scheibe 28 abgewandten Seite des magnetokalorischen Materials 14 ist eine weitere Scheibe 32 angeordnet, die in ihrem radial innen liegenden Bereich luftdurchlässig ausgebildet ist. Auf der in den Darstellungen gemäß 1 und 2 linken Seite der Vorrichtung ist eine permanentmagnetische Einrichtung 34 vorgesehen, während auf der rechten Seite eine nichtmagnetische Einrichtung 36 angeordnet ist. Durch diese Einrichtungen wird ein erster Bereich 10 definiert, in dem ein Magnetfeld vorliegt, sowie ein zweiter Bereich 12, in dem kein oder ein wesentlich geringeres Magnetfeld existiert. Es sind weiterhin Gebläse 18, 20 vorgesehen, die Luft in der Weise durch die Vorrichtung transportieren, dass sie mit radialer Strömungskomponente das magnetokalorische Material 14 durchströmt. Die Gebläse 18, 20 sind in Durchbrüchen einer unteren Abschlussplatte 38 angeordnet. Dieser untere Abschluss kann auch unmittelbar durch das Dach einer Fahrzeugkabine zur Verfügung gestellt werden. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine obere Abschlussplatte 40 vorgesehen. Die Vorrichtung ist an einer radial außen liegenden Koordinate über den gesamten Umfang oder zumindest über Teile des Umfangs durch ein luftdurchlässiges Material 42 abgeschlossen, wobei dieses Material 42 Filtereigenschaften aufweisen kann. Ebenfalls ist es möglich, dass das Material im Bereich der permanentmagnetischen Einrichtung 34 einen Teil derselben bildet, so dass eine Anordnung nach Art eines U-Magneten vorliegt. 1 shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. 2 shows a sectional view of the device according to the invention according to 1 along a plane perpendicular to the axis of rotation. It is a wave 16 provided, which defines a rotation axis. The wave 16 is about a gearbox 24 and a motor 26 set in rotation. With the rotation of the shaft 16 a rotation of magnetocaloric material takes place 14 that ring around the shaft 16 is arranged. The magnetocaloric material 14 is at least one thing with the shaft 16 connected disc 28 carried. This disc 28 can by a cone-shaped holder 30 be supported, which either also stuck with the wave 16 connected or stationary, so the disc 28 slides on the cone base. On the disc 28 opposite side of the magnetocaloric material 14 is another disc 32 arranged, which is permeable to air in its radially inner region. On the in the representations according to 1 and 2 left side of the device is a permanent magnetic device 34 provided while on the right side a non-magnetic device 36 is arranged. Through these facilities will be a first area 10 defined, in which a magnetic field is present, as well as a second area 12 , in which no or a much lower magnetic field exists. There are still fans 18 . 20 provided, transport the air through the device in such a way that they with ra dialer flow component the magnetocaloric material 14 flows through. The fans 18 . 20 are in breakthroughs of a lower end plate 38 arranged. This lower termination can also be provided directly through the roof of a vehicle cabin. On the opposite side is an upper end plate 40 intended. The device is at a radially outer coordinate over the entire circumference or at least over parts of the circumference by an air-permeable material 42 completed, this material 42 Filter properties may have. It is also possible that the material in the area of the permanent magnetic device 34 forms a part thereof, so that there is an arrangement in the manner of a U-magnet.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Durch Rotation der Welle 16 werden permanent Abschnitte des magnetokalorischen Materials in den Bereich 10 mit Magnetfeld eingeführt, während andere Abschnitte des magnetokalorischen Materials in Bereiche ohne Magnetfeld 12 eingeführt werden. Folglich wird das magnetokalorische Material 14 auf einer Seite, nämlich dem Bereich 10 mit Magnetfeld erwärmt, während es in dem Bereich 12 ohne Magnetfeld abgekühlt wird. Bei Betrieb der Gebläse 18, 20 kann nun Frischluft aus der Umgebung 44 angesaugt werden, den seitlichen Abschluss 42 durchströmen und dann auf dem Wege der Durchströmung des magnetokalorischen Materials 14 abgekühlt werden. Abgekühlte Frischluft kann dann über das Gebläse 20 in einen zu kühlenden Raum 46 abgegeben werden. Unter Verwendung einer entgegengesetzten Förderrichtung des Gebläses 18 kann dem Raum 46 Luft entzogen werden, die dann durch das magnetokalorische Material 14 im Bereich 10 mit Magnetfeld sowie den seitlichen Abschluss 42 der Vorrichtung in die Umgebung abgegeben wird. Die kegelförmige Halterung 30 dient der Führung von zu- und abströmender Luft. Da die aus dem zu kühlendem Raum 46 bei stabilem Betrieb der Vorrichtung entnommene Luft im Allgemeinen kühler sein wird als das im dem Magnetfeld erwärmte magnetokalorische Material 14, kann eine Temperaturabsenkung des magnetokalorischen Materials 14 mit Hilfe der aus dem Raum 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.The device works as follows. By rotation of the shaft 16 Permanent sections of magnetocaloric material are in the area 10 introduced with magnetic field, while other sections of the magnetocaloric material in areas without magnetic field 12 be introduced. Consequently, the magnetocaloric material becomes 14 on one side, namely the area 10 heated with magnetic field while in the field 12 is cooled without magnetic field. During operation of the blower 18 . 20 can now get fresh air from the environment 44 be sucked in, the lateral conclusion 42 flow through and then by way of the flow of magnetocaloric material 14 be cooled. Cooled fresh air can then through the blower 20 in a room to be cooled 46 be delivered. Using an opposite conveying direction of the blower 18 can the room 46 Air are then deprived, then by the magnetocaloric material 14 in the area 10 with magnetic field as well as the lateral conclusion 42 the device is discharged into the environment. The cone-shaped holder 30 serves to guide incoming and outgoing air. Since the from the room to be cooled 46 Air removed from the device during stable operation will generally be cooler than the magnetocaloric material heated in the magnetic field 14 , can lower the temperature of the magnetocaloric material 14 with the help of the room 46 removed air in the sense of cooling, which allows the cooling of the magnetocaloric material on leaving the magnetic field to lower temperatures than would be possible without the precooling by the extracted air.

Die Bereiche 10, 12 können durch eine Wand voneinander getrennt werden. Es ist aber auch denkbar, dass das Ausbilden stabiler Strömungen ausreicht, um die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung sicherzustellen. Weiterhin ist es möglich, mehr als die beiden Bereiche 10, 12 vorzusehen, wobei in diesem Fall Bereiche mit Magnetfeld und Bereiche ohne Magnetfeld in Umfangsrichtung abwechselnd aufeinander folgen. Entsprechende Luftführungen sind dann vorzusehen.The areas 10 . 12 can be separated by a wall. However, it is also conceivable that the formation of stable flows is sufficient to ensure the functionality of the device. Furthermore, it is possible more than the two areas 10 . 12 provide, in this case, areas with magnetic field and areas without magnetic field in the circumferential direction alternately follow one another. Appropriate air ducts are then provided.

3 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. Bei dieser Ausführungsform sind zusätzlich zu der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform Klappen 48, 50 vorgesehen. Mit durchgezogenen Linien ist eine aktuelle Stellung der Klappen 48, 50 gezeigt, unterbrochene Linien zeigen die jeweils anderen Stellungen der Klappen 48, 50. Durch die aktuelle Stellung der Klappe 48 wird Frischluft angesaugt, ebenso durch die aktuelle Stellung der Klappe 50. Wird die Klappe 48 umgestellt, so erfolgt in deren Bereich ein Ansaugen von Umluft, ebenso bei Umstellen der Klappe 50. Unter verschiedenen Vorraussetzungen können alle Stellungskombinationen der Klappen 48, 50 sinnvoll sein. Beispielsweise kann bei besonders warmer Umgebungsluft 44 im Bereich der Klappe 48 ein Ansaugen von Luft aus dem Innenraum 46 zur effizienten Kühlung sinnvoll sein, das heißt ein Umluftbetrieb. Ebenso kann zwecks besserer Vorkühlung des magnetischen Materials 14 im Bereich 10 mit Magnetfeld ein Ansaugen von Frischluft sinnvoll sein, die mitunter kühler ist als die Luft in einem überhitzten Innenraum 46. Das Ansaugen von Frischluft im Bereich der Klappe 50 bietet sich daher insbesondere im Startbetrieb der Klimaanlage bei warmem Innenraum an. 3 shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. In this embodiment, in addition to those in the 1 and 2 shown embodiment flaps 48 . 50 intended. With solid lines is a current position of the flaps 48 . 50 shown, broken lines show the other positions of the valves 48 . 50 , By the current position of the flap 48 Fresh air is sucked in, as well as the current position of the flap 50 , Will the flap 48 switched, so takes place in their area a suction of circulating air, as well when switching the flap 50 , Under different conditions, all position combinations of the flaps 48 . 50 make sense. For example, in particularly warm ambient air 44 in the area of the flap 48 a suction of air from the interior 46 be useful for efficient cooling, that is a recirculation mode. Likewise, for better precooling of the magnetic material 14 in the area 10 With magnetic field, a suction of fresh air makes sense, which is sometimes cooler than the air in a superheated interior 46 , The intake of fresh air in the area of the flap 50 Therefore, especially in the starting mode of the air conditioning system offers a warm interior.

4 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. 5 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 4 entlang einer Ebene senkrecht zur Drehachse. Der hier gezeigten Ausführungsform liegen die Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 zugrunde. Zusätzlich ist eine Wasserzuführung 22 vorgesehen, die aus einem Wassertank 52 entnommenes Wasser dem magnetokalorischen Material 14 zuführt. Durch Verdampfen des Wassers und die hierdurch entstehende Kälte kann das magnetokalorische Material 14 vorgekühlt werden. Nicht verdampftes Wasser kann über mehrere Öffnungen im Bereich der Platte 32 austreten und in einem Reservoir 54 gesammelt werden, wobei eine solche Öffnung 56 im zweiten Bereich 12 gezeigt ist. Das gesammelte Wasser kann abgelassen werden. 4 shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. 5 shows a sectional view of the device according to the invention according to 4 along a plane perpendicular to the axis of rotation. The embodiment shown here are the embodiments according to the 1 to 3 based. In addition, there is a water supply 22 provided from a water tank 52 extracted water the magnetocaloric material 14 supplies. By evaporating the water and the resulting cold, the magnetocaloric material 14 be pre-cooled. Unevaporated water can pass through several openings in the area of the plate 32 leak out and in a reservoir 54 be collected, with such an opening 56 in the second area 12 is shown. The collected water can be drained.

6 zeigt eine seitliche Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang einer Ebene parallel zur Drehachse. Auch diese Ausführungsform baut auf den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 3 auf, wobei hier zusätzlich zu dem ersten Ring 14 aus magnetokalorischem Material ein radial innen liegender zweiter Ring 14' vorgesehen ist. Dieser zweite Ring 14' besteht vorzugsweise aus magnetokalorischem Material, das eine geringere Curie-Temperatur aufweist als das magnetokalorische Material des Rings 14. Somit kann die beim Durchströmen des äußeren Rings 14 abgekühlte Luft in die Nähe der Curie-Temperatur des Rings 14' gebracht werden, so dass ein stufenweiser Prozess vorliegt, bei dem stets in der Nähe der Curie-Temperaturen gearbeitet wird. Im Bezug auf die anderen Ausführungsformen können drei oder mehr an verschiedenen radialen Koordinaten liegende Ringe vorgesehen sein. Auch die Ausführungsform gemäß 6 ist mit der Verdampfungskühlung, wie sie im Zusammenhang mit 4 beschrieben wurde, kombinierbar. 6 shows a side sectional view of a device according to the invention along a plane parallel to the axis of rotation. This embodiment is based on the embodiments according to the 1 to 3 on, here in addition to the first ring 14 Magnetokalorischem material a radially inner second ring 14 ' is provided. This second ring 14 ' is preferably made of magnetocaloric material having a lower Curie temperature than the magnetoka Lorian material of the ring 14 , Thus, when flowing through the outer ring 14 cooled air near the Curie temperature of the ring 14 ' be brought so that there is a stepwise process, in which always works in the vicinity of the Curie temperatures. With respect to the other embodiments, three or more rings located at different radial coordinates may be provided. Also, the embodiment according to 6 is related to the evaporative cooling, as related to 4 described, can be 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 in the above description, in the drawings and in the claims disclosed features of the invention can both individually and also in any combination for the realization of the invention be essential.

1010: erster Bereichfirst Area
1212: zweiter Bereichsecond Area
1414: magnetokalorisches Materialmagnetocaloric material
1414: magnetokalorisches Material.magnetocaloric Material.
1616: Welle.Wave.
1818: Gebläsefan
2020: Gebläsefan
2222: Wasserzuführungwater supply
2424: Getriebetransmission
2626: Motorengine
2828: Scheibedisc
3030: kegelförmige Halterungcone-shaped holder
3232: Scheibe/PlatteDisc / plate
3434: permanentmagnetische Einrichtungpermanent magnetic Facility
3636: nichtmagnetische Einrichtungnonmagnetic Facility
3838: untere Abschlussplattelower End plate
4040: obere Abschlussplatteupper End plate
4242: seitlicher Abschlusslateral graduation
4444: Umgebungsluftambient air
4646: Raum/InnenraumRoom / interior
4848: Klappeflap
5050: Klappeflap
5252: Wassertankwater tank
5454: Reservoirreservoir
5656: Öffnungopening

Claims

Apparatus for cooling air, comprising - a first area ( 10 ) in which there is a magnetic field, - a second area ( 12 ) in which there is no magnetic field or a magnetic field which is significantly weaker in the first spatial region compared to the magnetic field, magnetocaloric material (US Pat. 14 ) which is annular about a shaft defining an axis of rotation ( 16 ) is arranged partially in the first area and partly in the second area and can be converted by rotation about the axis of rotation between the areas, - a first device ( 18 ) for introducing air into the first region and - a second device ( 20 ) for introducing air into the second region, - wherein the introduced into the areas of air flows through this with respect to the axis of rotation radial flow component.

Device according to claim 1, characterized in that the magnetocaloric material ( 14 ) has a porous structure, which is traversed by the introduced air.

Apparatus according to claim 2, characterized in that at various radial coordinates magnetocaloric materials ( 14 . 14 ' ) are arranged with different Curie temperatures.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a water supply ( 22 ) is provided, via which the magnetocaloric material water for the purpose of evaporation can be fed.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the devices ( 18 . 20 ) are arranged for supplying air in the region of a roof of a cabin of a commercial vehicle and the magnetocaloric material ( 14 ) is arranged on the roof of the cabin.