ES2367272T3 - Generador magnetocalórico. - Google Patents

Abstract

Generador magnetocalórico (1) que comprende por lo menos un nivel térmico (10), provisto de elementos activos (2) a base de material magnetocalórico dispuestos alrededor de un eje central (A), una disposición magnética (3) soportada por un árbol motor (30), accionada en rotación alrededor de dicho eje central (A) por un accionador, y dispuesta para someter a dichos elementos activos (2) a una variación de campo magnético, por lo menos un fluido caloportador contenido en dicho generador (1), siendo empujado este fluido a través de dichos elementos activos (2) por unos medios de empuje (7, 180), por lo menos un cámara de intercambio denominada fría (6) y una cámara de intercambio denominada caliente (5) destinadas a acoplarse respectivamente a unos circuitos exteriores de utilización, comprendiendo dicho generador unos medios de circulación forzada (8a, 8b, 8c, 180) del fluido caloportador, caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (8a, 8b, 8c, 180) están integrados en dicho generador (1) en su volumen interior, están acoplados a dicho árbol motor (30) para ser accionados por el mismo accionador que el de dicha disposición magnética (3), y comprenden unos pasajes de fluido (82, 87, 88, 187, 188) practicados en el interior de dicho generador para permitir la circulación y, simultáneamente, el removido de dicho fluido en el interior de dicho generador.

Description

Campo técnico

La presente invención se refiere a un generador magnetocalórico que comprende por lo menos un nivel térmico provisto de elementos activos a base de material magnetocalórico dispuestos alrededor de un eje central, una disposición magnética soportada por un árbol motor accionada en rotación alrededor de dicho eje central por un accionador, y dispuesto para someter dichos elementos activos a una variación de campo magnético, por lo menos un fluido caloportador contenido en dicho generador, siendo empujado este fluido a través de dichos elementos activos por unos medios de empuje, por lo menos una cámara de intercambio denominada fría y una cámara de intercambio denominada caliente destinadas a acoplarse respectivamente a unos circuitos exteriores de utilización, comprendiendo asimismo dicho generador unos medios de circulación forzada del fluido caloportador acoplados a dicho árbol motor para ser accionados por el mismo accionador que el de dicha disposición magnética.

Técnica anterior

La tecnología del frío magnético es conocida desde hace más de una veintena de años y se conocen las ventajas que aporta en términos de ecología y de desarrollo duradero. Se conocen asimismo sus límites en cuanto a su potencia calorífica útil y a su rendimiento. Por consiguiente, las investigaciones realizadas en este campo tienden todas ellas a mejorar las prestaciones de dicho generador, actuando sobre los diferentes parámetros, tales como la potencia de imantación, las prestaciones de los elementos activos de material magnetocalórico, la superficie de intercambio entre el fluido caloportador y estos elementos activos, las prestaciones de los intercambiadores de calor, etc.

El generador magnetocalórico descrito en la solicitud de patente anterior presentada con el número FR 07/07612 por el mismo solicitante comprende uno o varios módulos térmicos apilados para formar uno o varios niveles térmicos, que comprenden cada uno de ellos N elementos activos de material magnetocalórico adyacentes, dispuestos en círculo alrededor de un eje central y sometidos a una variación de campo magnético para hacer variar su temperatura. Estos elementos activos están asociados a N pistones animados con un movimiento de traslación alternativo por una leva de control con el fin de empujar el fluido caloportador contenido en el módulo térmico simultáneamente en dos direcciones opuestas, de modo que una primera fracción de fluido caloportador es empujada a través de los elementos activos sometidos a un ciclo de calentamiento en dirección a una cámara denominada caliente y una segunda fracción de fluido caloportador es empujada a través de los elementos activos sometidos a un ciclo de enfriamiento en dirección a una cámara denominada fría, y a la inversa. Así, se obtiene un número N de mini o micro generadores térmicos que funcionan simultáneamente y en paralelo, permitiendo multiplicar por el coeficiente N la superficie de intercambio entre los elementos activos y el fluido caloportador, aumentando así el poder calorífico de dicho generador. Además, cada ciclo magnético es utilizado de manera óptima, puesto que el desplazamiento del fluido caloportador en los dos sentidos de circulación permite recoger simultáneamente las calorías producidas por los elementos activos sometidos a un aumento del campo magnético (ciclo de calentamiento) y las frigorías producidas por los elementos activos sometidos a una disminución del campo magnético (ciclo de enfriamiento) sin tiempo muerto ni ciclo perdido.

Por otra parte, se conocen otros generadores magnetocalóricos en los que el fluido caloportador es puesto en circulación forzada por una doble bomba externa o dos bombas externas intercaladas entre el generador y los circuitos externos que comprenden, en particular, unos intercambiadores de calor. Uno de los ejemplos se describe en la publicación WO 2005/0430052 presentada por el mismo solicitante. En este tipo de generador, las bombas son de un tipo conocido y deben alimentarse con potencia para poder funcionar, en particular con corriente eléctrica, lo cual penaliza el rendimiento energético global del generador. Para evitar este inconveniente, la publicación FR 2 875 895 propone acoplar la bomba de circulación del fluido caloportador al medio de accionamiento del generador. El documento FR-A-2 890 158 describe un generador magnetoeléctrico según el preámbulo de la reivindicación 1.

Exposición de la invención

La presente invención pretende mejorar el rendimiento de un generador magnetocalórico con vistas a aumentar su poder calorífico y su rentabilidad económica, mientras conserva su aspecto modular que le permite ser fácilmente configurable en función de un pliego de condiciones dado en el marco de aplicaciones tanto industriales como domésticas.

Con este fin, la invención se refiere a un generador magnetocalórico del tipo indicado en el preámbulo, caracterizado entre otras cosas porque dichos medios de circulación forzada están integrados en dicho generador en su volumen interior. El generador de la invención está definido por las características de la reivindicación 1.

Gracias a esta construcción, el generador está equipado con medios de circulación forzada que aseguran un removido del fluido en el interior del generador que tiene por efecto renovar sistemáticamente el fluido empujado a través de los elementos activos. Además, estos medios de circulación forzada son activados por un solo y mismo accionador. Se aumenta así el poder calorífico del generador sin penalizar su rendimiento energético.

En el caso en que los medios de empuje comprendan por lo menos un pistón dispuesto para empujar el fluido caloportador a través de los elementos activos y accionado en traslación alternativa por lo menos por una leva acoplada en rotación con dicho árbol motor, los medios de circulación forzada pueden comprender por lo menos una bomba de pistón provista de por lo menos un pistón central soportado libremente por dicho árbol motor y accionado en traslación alternativa por dicha leva. En este caso, la leva puede estar provista de una corona dentada interior acoplada en rotación con el árbol motor por medio de un tren de engranajes con piñones satélites.

Los medios de circulación forzada pueden comprender asimismo unos pequeños piñones satélites dispuestos alrededor de dicho eje central, soportados por el cuerpo del generador y que engranan con una corona dentada interior solidaria a la leva, y unos pasajes de fluido, formando cada pequeño piñón satélite una minibomba de engranajes. Estos medios de circulación forzada pueden comprender además por lo menos una turbina acoplada a dicho árbol motor.

En otra variante de realización, los medios de circulación forzada pueden comprender por lo menos un piñón satélite que engrana con un piñón motor solidario a dicho árbol y asociado a un cuerpo de bomba provisto de canales de circulación del fluido caloportador, formando dicho piñón satélite asociado a dicho cuerpo de bomba una bomba de engranajes.

En otra variante de realización, dichos medios de circulación forzada pueden formar simultáneamente dichos medios de empuje.

En este caso, dichos medios de circulación forzada pueden comprender dos conjuntos dispuestos a ambos lados de dicho nivel térmico y desplazados angularmente, comprendiendo cada conjunto unos piñones satélites dispuestos alrededor de dicho eje central, que engranan con una corona dentada interior solidaria al cuerpo del generador y unidos cada uno de ellos en rotación a una de las dos ruedas dentadas de un engranaje que forma una minibomba de engranajes, estando integrado dicho engranaje en un anillo accionado en rotación por dicho árbol motor, y dichos conjuntos comprenden unos pasajes pasantes que permiten una circulación de fluido entre la cámara de intercambio caliente o fría en cuestión y los elementos activos.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención y sus ventajas se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente de dos modos de realización dados a título de ejemplo no limitativo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

-la figura 1 es una vista en perspectiva de un generador magnetocalórico según la invención con un nivel térmico,

-la figura 2 es una vista en sección axial del generador de la figura 1,

-la figura 3 es una vista parcial en perspectiva de un primer modo de realización de los medios de circulación forzada del fluido caloportador del generador de la figura 1,

-la figura 4 es una vista en detalle ampliada de la figura 3,

-la figura 5 es una vista parcial en perspectiva de un segundo modo de realización de los medios de circulación forzada del fluido caloportador,

-la figura 6 es una vista en perspectiva del cuerpo de bomba que forma parte de los medios de circulación forzada de la figura 5,

-la figura 7 es una vista en perspectiva parcialmente en sección de un tercer modo de realización de los medios de circulación forzada del fluido caloportador,

-la figura 8 es una vista en planta de la figura 7,

-la figura 9 es una sección axial de la figura 8 según la línea de corte IX-IX,

-la figura 10 es una vista en sección axial del generador de la figura 1 asociado a un cuarto modo de realización de los medios de circulación forzada del fluido caloportador,

-la figura 11 es una vista simplificada en perspectiva parcialmente seccionada del generador de la figura 10, y -la figura 12 es una vista parcial explosionada del generador de la figura 10.

Ilustraciones de la invención y diferentes maneras de realizarla

Haciendo referencia a las figuras 1 y 2, el generador magnetocalórico 1 según la invención, denominado en lo sucesivo generador 1, comprende por lo menos un nivel térmico 10 que comprende unos elementos activos 2 a base de material magnetocalórico, dispuestos en corona alrededor de un eje central A y sometidos a una variación de campo magnético para hacer variar su temperatura según el ciclo de Carnot, y crear alternativamente en estos elementos activos 2 un ciclo de calentamiento y un ciclo de enfriamiento. El número de niveles térmicos 10 se determina en función del pliego de condiciones del generador 1 y, en particular, del gradiente de temperatura deseado, pudiendo constituir cada nivel térmico 10 un módulo encajable y apilable. La variación de campo magnético se genera, por ejemplo, por medio de una disposición magnética 3 colocada en el interior de los elementos activos 2, accionada en rotación alrededor del eje central A por un accionador y asociada a un dispositivo de cierre de campo 4 dispuesto en el exterior de la corona de elementos activos 2. Esta disposición magnética 3 puede comprender unos imanes permanentes o similares, soportados por un árbol motor 30 (véanse las figuras 3 y 7 a 9) simbolizado en las otras figuras por el eje central A, y accionados por cualquier tipo de accionador conocido (no representado) en rotación continua o no, alternativa o no.

Los elementos activos 2 se pueden presentar en diferentes formas, a saber, una corona formada por una pieza única o por un ensamblaje de piezas adyacentes, de secciones geométricas o no, de material macizo perforado o microperforado, de material poroso, de polvo o de partículas aglomeradas, de laminas superpuestas axial o radialmente, etc., a partir de un mismo material magnetocalórico o de un ensamblaje de diferentes materiales magnetocalóricos, asociados o no a otros materiales térmicamente conductores.

Este generador 1 contiene por lo menos un fluido caloportador dispuesto para recoger las calorías y las frigorías producidas por los elementos activos 2 en el curso de los ciclos de calentamiento y de enfriamiento sucesivos, y almacenarlas respectivamente en una cámara de intercambio denominada caliente 5 y una cámara de intercambio denominada fría 6 dispuestas en los extremos caliente y frío de dicho generador cerrados por unas tapas 50, 60. Estas cámaras de intercambio 5, 6 están destinadas a intercambiar las calorías y las frigorías recogidas con unos circuitos exteriores de utilización a través de, por ejemplo, intercambiadores de calor (no representados) conectados a unos terminales 51, 61.

Más particularmente, haciendo referencia a la figura 2, este generador 1 comprende, a ambos lados del nivel térmico 10, unos medios de empuje 7 del fluido caloportador a través de los elementos activos 2, en forma de pistones 70 dispuestos enfrente de los elementos activos 2 y accionados en traslación alternativa por lo menos por una leva 71 solidaria al árbol motor, accionada a su vez en rotación alrededor del eje central A por el accionador que controla la rotación de la disposición magnética 3. En el caso en que el generador 1 comprenda varios niveles térmicos 10, los medios de empuje 7 pueden ser comunes a dos niveles térmicos 10 consecutivos. Estos medios de empuje 7 están alojados en un cuerpo 72 hueco que puede estar dispuesto para ensamblarse al dispositivo de cierre de campo 4, por una parte, y a las tapas 50, 60, por otra parte, en particular por encajado de formas complementarias machos/hembras, como en el ejemplo de las figuras 1 a 3. Evidentemente, se puede contemplar cualquier otro medio de ensamblaje con o sin envolvente exterior. En el ejemplo ilustrado, unas juntas tóricas o similares (no representadas) están intercaladas entre cada pieza para hacer estanco este ensamblaje, que se mantiene apretado por unos tirantes 11 o similares, uniformemente distribuidos sobre la periferia del generador 1. Siempre en el ejemplo ilustrado en la figura 2, el cuerpo 72 se realiza en dos semicascos ensamblados radialmente que delimitan una cámara 73 para los pistones 70 y un depósito 74 que contiene el fluido caloportador. Este cuerpo 72 comprende asimismo unos cojinetes 75 para guiar la leva 71 en rotación. La leva 71 comprende un perfil de leva 71a, por ejemplo sinusoidal, que circula en una garganta 70a practicada en cada pistón 70.

El generador 1 según los tres primeros modos de realización de la invención se distingue del estado de la técnica porque comprende unos medios de circulación forzada integrados 8a, 8b, 8c dispuestos para crear una circulación forzada del fluido caloportador por lo menos en el o los depósitos 74 de fluido y en la o las cámaras 73 de los pistones 70, según que el generador 1 comprenda uno o varios niveles térmicos 10, pudiendo estos depósitos 74 de fluido ser comunicantes o no.

En el conjunto de los modos de realización, los medios de circulación forzada 8a, 8b, 8c, 180 están concebidos para integrarse en dicho generador 1 en su volumen interior como en los modos de realización ilustrados en las figuras 2 a 12. En este caso, se aplican sobre el árbol motor de la disposición magnética 3 y son accionados por el mismo accionador, lo cual permite una construcción compacta y una sola alimentación de potencia.

Estos medios de circulación forzada 8a, 8b, 8c, 180 permiten crear un removido del fluido caloportador en cada depósito 74, según un ciclo en bucle o un ciclo alterno de acuerdo con el tipo de medios utilizados, para mezclar el fluido antes y después de su paso a través de los elementos activos 2, a saber la fracción de fluido cargada de calorías y la fracción de fluido cargada de frigorías, con el fin de equilibrar la temperatura de este fluido en cada depósito 74 y de renovar permanentemente el fluido en las cámaras 73 que es empujado a través de los elementos activos 2 por los pistones 70, lo cual tiene por efecto facilitar la creación y el mantenimiento de un gradiente de temperatura entre la entrada y la salida de dichos elementos activos 2 y, por consiguiente, aumentar simultáneamente el gradiente de temperatura entre dos niveles térmicos 10 consecutivos y la potencia térmica global del generador 1.

En el primer modo de realización ilustrado en las figuras 2 a 4, los medios de circulación forzada 8a comprenden un conjunto de pequeños piñones 80 satélites dispuestos en círculo alrededor del eje central A, soportados por el cuerpo 72 y libres en rotación alrededor de ejes B solidarios a dicho cuerpo 2. Por cuestiones de claridad, la parte derecha de la figura 2 ha sido depurada y no muestra los pequeños piñones 80, sólo un pequeño piñón 80 está representado en la figura 3 y la leva 71 no está representada en el detalle de la figura 4. Estos piñones 80 engranan con una corona dentada 81 solidaria a la leva 71 y accionada en rotación alrededor del eje central A. La rotación de la leva 71 hace girar la corona dentada 81, lo que provoca la rotación de los pequeños piñones 80 que funcionan como unas minibombas de engranajes, es decir, que arrastran por su dentado el fluido caloportador contenido en el depósito 74 en dirección a los pistones 70 y a los elementos activos 2 para crear una circulación del fluido en bucle. Con este fin, el cuerpo 72 delimita un cuerpo de bomba 84 para cada pequeño piñón 80, y unos pasajes de fluido 82 (véase la figura 4) en forma de canales, ranuras, orificios o similares están practicados en el cuerpo 72 y en la leva 71 para poner en comunicación, después de la apertura de un pasaje en una de las cámaras 73, el depósito 74 con la cámara de intercambio correspondiente 5, 6 o un depósito 74 próximo si el generador 1 comprende varios niveles térmicos 10, por una parte, y con la cámara 73 de los pistones 70, por otra parte. Los pequeños piñones 80 están dispuestos preferentemente en la proximidad de los pistones 70. Así, la fracción de fluido caloportador empujado a través de los elementos activos 2 se renueva permanentemente. Estos medios de circulación forzada 8a comprenden asimismo una turbina 83 central, solidaria a la leva 71 y accionada en rotación alrededor del eje central A para aumentar aún más el removido del fluido caloportador en el seno del depósito 74. Con este fin, la leva 71 comprende, en la proximidad a las palas de la turbina 83, unos pasajes de fluido 82 pasantes para permitir la circulación del fluido caloportador a ambos lados de la turbina 83 y de la leva 71. En este modo de realización, la pieza que constituye la leva 71 combina varias funciones: el accionamiento en traslación alternativa de los pistones 70 para empujar el fluido caloportador a través de los elementos activos 2, el accionamiento de los pequeños piñones 80 para crear unas minibombas de engranajes que fuerzan la circulación del fluido caloportador en dirección a los pistones 70 y de los elementos activos 2, y el removido forzado del fluido caloportador en el depósito 74. Evidentemente y en función de las variantes de realización, la leva 71 se puede proponer con o sin turbina 83 y con

o sin los pequeños piñones 80.

En el segundo modo de realización ilustrado en las figuras 5 y 6, los medios de circulación forzada 8b comprenden por lo menos un piñón 84 satélite y, en el ejemplo representado, tres piñones 84 satélites, no siendo este número limitativo, dispuestos en círculo alrededor del eje central A, a igual distancia o no, soportados por el cuerpo 72 y libres en rotación alrededor de ejes C solidarios a dicho cuerpo 2. Estos piñones 84 engranan con un piñón motor 85 (representado por un trazo de referencia en la figura 5) solidario a la leva 71 y accionada en rotación alrededor del eje central A. La rotación de la leva 71 hace girar el piñón motor 85, que provoca la rotación de los piñones 84 satélites que funcionan como unas bombas de engranajes, es decir, que arrastran por su dentado el fluido caloportador contenido en el depósito 74 en dirección a los pistones 70 y a los elementos activos 2 para crear una circulación del fluido en bucle. Con este fin, estos piñones 84 están asociados a un cuerpo de bomba 86 fijo montado en el cuerpo 72, provisto de canales 87 de circulación del fluido alrededor de cada piñón 84 que comunica con los pasajes de fluido 82 previstos en la leva 71 y el cuerpo 72 haciendo referencia al ejemplo anterior. Este cuerpo de bomba 86 comprende asimismo unos pasajes de fluido 88 pasantes para permitir la circulación del fluido caloportador a ambos lados del cuerpo de bomba 86 y de la leva 71. En este modo de realización, el piñón motor 85 juega asimismo el papel de la turbina 83 del ejemplo anterior, es decir, aumenta el removido del fluido caloportador en el depósito 74.

En el tercer modo de realización ilustrado en las figuras 7 a 9, los medios de circulación forzada 8c comprenden un pistón central 90 animado con un movimiento de traslación alternativa para funcionar como una bomba de pistón y crear una circulación del fluido alternada. Este pistón central 90 está montado libre en traslación y en rotación sobre el árbol motor 30 de la disposición magnética 3. Este árbol motor 30 soporta una rueda dentada 91 que engrana con uno o varios piñones 92 dispuestos en círculo alrededor del eje central A, a igual distancia o no, soportados por el cuerpo 72 y libres en rotación alrededor de ejes D solidarios a dicho cuerpo 72. Estos piñones 92 engranan con una corona dentada 93 interior que acciona en rotación a una leva 94 alrededor del eje central A. La leva 94 tiene la misma función que la leva 71 de los ejemplos anteriores y comprende el mismo tipo de perfil de leva 71a que circula en la garganta 70a de los pistones 70 para desplazarlos en traslación alternativa y empujar el fluido caloportador en los elementos activos 2. Esta leva 94 asegura simultáneamente el desplazamiento en traslación alternativa del pistón central 90 por medio de un dedo seguidor 95 que circula en un camino de leva 96 practicado en la periferia del pistón central 90, teniendo sustancialmente este camino de leva 96 una forma sinusoidal (véase la figura 9). La carrera axial del pistón central 90 está limitada por el cuerpo 72 por un lado y la rueda dentada 91 por el otro lado. Como en los ejemplos anteriores, unos pasajes de fluido 82 están practicados en el cuerpo 72 para permitir la circulación del fluido caloportador entre el o los depósitos 74 y la cámara 73 de los pistones 70.

En el cuarto modo de realización ilustrado en las figuras 10 a 12, los medios de circulación forzada 180 forman simultáneamente los medios de empuje. En este modo de realización, los medios de circulación forzada están constituidos por dos conjuntos 181 dispuestos a ambos lados del nivel térmico 10. Las figuras 11 y 12 representan cada una de ellas un solo conjunto 181. El otro conjunto 181 es idéntico y está desplazado según un ángulo de 45º con respecto al eje central A. El conjunto 181 representado comprende cuatro engranajes 185 dispuestos alrededor de dicho eje central A e integrados en un soporte 186 accionado en rotación por el árbol motor 30. Cada engranaje 185 comprende dos ruedas dentadas 184 y 184’ y una 184 de dichas ruedas dentadas está unida de manera fija en rotación a un piñón satélite 182 que engrana con una corona dentada interior 183 (cuyos dentados no están representados en las figuras). Esta corona dentada interior 183 es solidaria al cuerpo 72 del generador 1 de tal modo que la rotación del soporte 186 provoca la rotación de los piñones satélites 182 que engranan con los dentados de la corona dentada 183 fija y, simultáneamente, la rotación de la rueda dentada 184 y, por tanto, la rotación de la rueda dentada 184’ asociada a cada engranaje 185. Así, cada engranaje forma una bomba que arrastra el fluido en dirección al nivel térmico 10.

Con este fin, unos pasajes de fluido caloportador están previstos en los conjuntos 181. Estos pasajes de fluido caloportador comprenden, en particular, una cámara de removido 187 para cada engranaje 185, estando realizada dicha cámara de removido 187 en el espesor del soporte 186 y en comunicación fluídica con el engranaje 185 correspondiente y la cámara caliente 5 o fría 6 en cuestión, así como unas escotaduras 188 realizadas al nivel de la cara radial del soporte 186, entre los engranajes 185 (véase la figura 11). Los soportes 186 están dispuestos de manera que queden desplazados angularmente en 45º con el fin de que cuando sean puestos en rotación alrededor del eje central A, cada elemento activo 2 esté enfrente de un solo engranaje 185. Así, el fluido caloportador empujado por un engranaje 185 situado al nivel de la cámara de intercambio caliente 5 a través de un elemento activo 2 desemboca al nivel de una escotadura 188 situada por el lado de la cámara de intercambio fría 6 y se vuelve a encontrar en la cámara de intercambio fría 6, donde se mezcla con el fluido ya presente en esta cámara de intercambio fría 6. Una parte de este fluido caloportador es aspirada a continuación por los engranajes 185 en su cámara de removido 187 y es impulsada hacia los elementos activos 2 en dirección a la cámara de intercambio caliente 5. En esta cuarta variante de realización, el desplazamiento angular de los conjuntos 181 permite evitar la utilización de pistones, siendo el fluido caloportador empujado y removido a la vez por los engranajes 185 que se desplazan delante de los elementos activos 2 durante la rotación del soporte 186.

Cuando comprende pistones 70, el funcionamiento del generador 1 consiste en accionar con un mismo accionador (no representado) la rotación de la disposición magnética 3 para crear los ciclos de calentamiento y de enfriamiento en el seno de los elementos activos 2, la rotación de las levas 71 para desplazar los pistones 70 en traslación alternativa con el fin de empujar el fluido caloportador a través de dichos elementos activos 2, la rotación de los medios 8a a 8c para remover el fluido caloportador en los depósitos 74 y ponerlo en circulación forzada, para homogeneizar su temperatura entre cada nivel térmico 10. Cuando no comprende pistones, el funcionamiento del generador 1 consiste en accionar con un mismo accionador (no representado) la rotación de la disposición magnética 3 para crear los ciclos de calentamiento y de enfriamiento en el seno de los elementos activos 2 y la rotación de los soportes 186 desplazados angularmente para accionar en rotación los engranajes 185 con el fin de empujar el fluido caloportador a través de dichos elementos activos 2, de removerlo en las cámaras de removido 187 y de ponerlo en circulación forzada para homogeneizar su temperatura entre cada nivel térmico 10.

El apilamiento de varios niveles térmicos 10 permite así aumentar en cascada el gradiente de temperatura entre las cámaras de intercambio caliente 5 y fría 6 dispuestas en los extremos y concebidas para que las calorías y frigorías recogidas se puedan vehicular hacia unos circuitos exteriores de utilización (calefacción, climatización, atemperado, etc.), bien por conducción, o bien por intercambiador de calor (no representado).

El fluido caloportador utilizado es preferentemente líquido. Se elegirá una composición química del fluido caloportador adaptada al intervalo de temperatura deseado con el fin de obtener un intercambio térmico máximo. Por tanto, este fluido puede ser líquido, gaseoso o difásico. Si es líquido, se utilizará, por ejemplo, agua pura para temperaturas positivas y agua adicionada con anticongelante, por ejemplo un producto glicolado o una salmuera para temperaturas negativas.

Aplicabilidad industrial

Todas las piezas que componen el generador 1 según la invención se pueden realizar en serie de acuerdo con procesos industriales reproducibles. Todas estas piezas, con la excepción de los elementos activos 2 y de los medios magnéticos 3, 4, se pueden realizar en materiales térmicamente aislantes moldeados, inyectados o similares. Los niveles térmicos 10 se pueden ensamblar por cualquier medio de estanqueidad apropiado y cualquier medio de fijación adecuado conocido, tal como unos tirantes 11 (véase la figura 1). La realización del generador 1 por niveles térmicos 10 compactos y apilables, que se pueden estandarizar, permite responder a una amplia gama de aplicaciones tanto industriales como domésticas, a costes competitivos, con un pequeño volumen, ofreciendo prestaciones de poder calorífico no igualadas hasta la actualidad con este tipo de generadores.

La presente invención no está limitada a los ejemplos de realización descritos, sino que se extiende a cualquier modificación y variante evidentes para un experto en la materia mientras permanezca dentro del ámbito de la protección definida en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES

   1. Generador magnetocalórico (1) que comprende por lo menos un nivel térmico (10), provisto de elementos activos

   (2) a base de material magnetocalórico dispuestos alrededor de un eje central (A), una disposición magnética (3) soportada por un árbol motor (30), accionada en rotación alrededor de dicho eje central (A) por un accionador, y dispuesta para someter a dichos elementos activos (2) a una variación de campo magnético, por lo menos un fluido caloportador contenido en dicho generador (1), siendo empujado este fluido a través de dichos elementos activos (2) por unos medios de empuje (7, 180), por lo menos un cámara de intercambio denominada fría (6) y una cámara de intercambio denominada caliente (5) destinadas a acoplarse respectivamente a unos circuitos exteriores de utilización, comprendiendo dicho generador unos medios de circulación forzada (8a, 8b, 8c, 180) del fluido caloportador, caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (8a, 8b, 8c, 180) están integrados en dicho generador (1) en su volumen interior, están acoplados a dicho árbol motor (30) para ser accionados por el mismo accionador que el de dicha disposición magnética (3), y comprenden unos pasajes de fluido (82, 87, 88, 187, 188) practicados en el interior de dicho generador para permitir la circulación y, simultáneamente, el removido de dicho fluido en el interior de dicho generador.
2. 2. Generador según la reivindicación 1, en el que dichos medios de empuje (7) comprenden por lo menos un pistón

   (70) dispuesto para empujar dicho fluido caloportador a través de dichos elementos activos (2) y accionado en traslación alternativa por lo menos por una leva (94) acoplada en rotación con dicho árbol motor (30), caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (8c) comprenden por lo menos una bomba de pistón provista de por lo menos un pistón central (90) soportado libremente por dicho árbol motor (30) y accionado en traslación alternativa por dicha leva (94).
3. 3. Generador según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha leva (94) comprende una corona dentada interior

   (93) acoplada en rotación con dicho árbol motor (30) por medio de un tren de engranajes con piñones satélites (91, 92).

4. 4.

   Generador según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (8b) comprenden por lo menos un piñón (84) satélite que engrana con un piñón motor (85) solidario a dicho árbol motor (30) y asociado a un cuerpo de bomba (86) provisto de canales de circulación de fluido (87), formando dicho piñón (84) satélite asociado a dicho cuerpo de bomba (86) una bomba de engranajes.

5. 5.

   Generador según la reivindicación 1, en el que dichos medios de empuje (7) comprenden por lo menos un pistón

   (70) dispuesto para empujar dicho fluido caloportador a través de dichos elementos activos (2) y accionado en traslación alternativa por lo menos por una leva (71) acoplada en rotación con dicho árbol motor (30), caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (8a) comprenden unos pequeños piñones (80) satélites dispuestos alrededor de dicho eje central (A), soportados por el cuerpo (72) del generador (1) y que engranan con una corona dentada interior (81) solidaria a dicha leva (71), y de los pasajes de fluido (82), formando cada pequeño piñón (80) satélite una minibomba de engranajes.

6. 6.

   Generador según la reivindicación 5, caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (8a) comprenden por lo menos una turbina (83) acoplada a dicho árbol motor (30).

7. 7.

   Generador según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (180) forman simultáneamente dichos medios de empuje.

8. 8.

   Generador según la reivindicación 7, caracterizado porque dichos medios de circulación forzada (180) comprenden dos conjuntos (181) dispuestos a ambos lados de dicho nivel térmico (10) y desplazados angularmente, comprendiendo cada conjunto (181) unos piñones satélites (182) dispuestos alrededor de dicho eje central (A), que engranan con una corona dentada interior (183) solidaria al cuerpo (72) del generador (1) y unido cada uno de ellos en rotación a una (184) de las dos ruedas dentadas (184, 184’) de un engranaje (185) formando una minibomba de engranajes, estando integrado dicho engranaje (185) en un soporte (186) accionado en rotación por dicho árbol motor (30), y porque dichos conjuntos (181) comprenden unos pasajes pasantes que permiten una circulación de fluido entre la cámara de intercambio caliente (5) o fría (6) en cuestión y los elementos activos (2).