(57)【要約】  本発明は、磁気熱量効果型熱器具であって、回転軸（Ｒ）を中心に回転可能であり、直径方向に対向した磁極（Ｐ）を備え、互いに整列され、および、それぞれの間に、２つの平行な空隙面（ＰＥ１、ＰＥ２）に位置する空隙の範囲を定める、３つの同軸磁気ロータ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）と、前記空隙面に位置する磁気熱量素子（Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１５、Ｍ１７、Ｍ１８）用の２つのホルダ（Ｓ１、Ｓ２）と、前記２つのホルダ（Ｓ１、Ｓ２）によって保持され、判断された流体ループ（Ｂ１）において循環する少なくとも１つの熱伝導流体によって互いに流体連通する磁気熱量素子（Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１５、Ｍ１７、Ｍ１８）と、を備える磁気熱量効果型熱器具に関する。それぞれの流体ループ（Ｂ１）は、それぞれ２つのホルダ（Ｓ１、Ｓ２）に属する磁気熱量素子（Ｍ１１、Ｍ１２；Ｍ１７、Ｍ１８）を２つずつ接続するように配置され、２つずつ接続される前記磁気熱量素子は同じ磁性状態にあり、かつ、互いの正面に位置付けられる。【選択図】図８
2017507308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量効果型熱器具（１、１’）であって、少なくとも、
−回転軸（Ｒ）を中心に回転可能となるようにアクチュエータと連結される３つの同軸磁気ロータ（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）であって、前記ロータのうちの２つの磁気ロータ（Ｒ１、Ｒ３）は片面であり、他２つのロータの間に配置される中央磁気ロータ（Ｒ２）は両面であり、前記磁気ロータは直径方向に対向した磁極（Ｐ）を備え、互いに整列され、および、それぞれの間に、２つの平行な空隙面（ＰＥ１、ＰＥ２）に位置する空隙の範囲を定める、３つの同軸磁気ロータと、
−前記空隙面（ＰＥ１、ＰＥ２）に位置する磁気熱量素子（Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６、Ｍ２７、Ｍ２８、Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ３３、Ｍ３４、Ｍ３５、Ｍ３６、Ｍ３７、Ｍ３８）用の２つのホルダ（Ｓ１、Ｓ２）と、
−前記２つのホルダ（Ｓ１、Ｓ２）によって保持され、少なくとも１つの熱伝導流体が循環する流体接続によって、かつ、少なくとも１つの判断された流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を形成することによって、互いに流体連通する磁気熱量素子（Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８、Ｍ２１、Ｍ２２、Ｍ２３、Ｍ２４、Ｍ２５、Ｍ２６、Ｍ２７、Ｍ２８、Ｍ３１、Ｍ３２、Ｍ３３、Ｍ３４、Ｍ３５、Ｍ３６、Ｍ３７、Ｍ３８）と、
前記磁気ロータによって生じた磁気周期の機能で往復運動する前後の移動に従って前記磁気熱量素子を通して前記流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）における前記熱伝導流体を循環させるための手段と、を備え、
前記流体接続によって、それぞれ前記２つのホルダ（Ｓ１、Ｓ２）に属する前記流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）磁気熱量素子（Ｍ１１、Ｍ１２；Ｍ１３、Ｍ１４；Ｍ１５、Ｍ１６；Ｍ１７、Ｍ１８；Ｍ２１、Ｍ２２；Ｍ２３、Ｍ２４；Ｍ２５、Ｍ２６；Ｍ２７、Ｍ２８；Ｍ３１、Ｍ３２；Ｍ３３、Ｍ３４；Ｍ３５、Ｍ３６；Ｍ３７、Ｍ３８）において２つずつ直列に接続され、２つずつ接続される前記磁気熱量素子は同じ磁性状態にあり、かつ、互いの正面に位置付けられることを特徴とする、磁気熱量効果型熱器具。
【請求項２】
各流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、同一の磁性状態の各ホルダ（Ｓ１、Ｓ２）の第１の磁気熱量素子（Ｍ１７、Ｍ１４およびＭ１８、Ｍ１３；Ｍ２２、Ｍ２５およびＭ２１、Ｍ２６；Ｍ３２、Ｍ３５およびＭ３１、Ｍ３６）、および、逆の磁性状態の各ホルダ（Ｓ１、Ｓ２）の第２の磁気熱量素子（Ｍ１５、Ｍ１２およびＭ１１、Ｍ１６；Ｍ２４、Ｍ２７およびＭ２３、Ｍ２８；Ｍ３４、Ｍ３７およびＭ３３、Ｍ３８）を備え、前記変位手段を直径方向に対向させ、かつ、２つの相対する方向において前記熱伝導流体を変位させるように配置させることを特徴とする、請求項１に記載の熱器具。
【請求項３】
前記変位手段は、中央磁気ロータ（Ｒ２）を通過する熱器具（１、１’）の中央平面に対して中央に位置付けられるアクチュエータ（Ａ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２、Ａ３１、Ａ３２）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の熱器具。
【請求項４】
前記中央磁気ロータ（Ｒ２）は前記アクチュエータ（Ａ１１、Ａ１２；Ａ２１、Ａ２２；Ａ３１、Ａ３２）を制御するための少なくとも１つの手段（ＣＣ）を備えることを特徴とする、請求項３に記載の熱器具。
【請求項５】
前記アクチュエータ（Ａ１１、Ａ１２；Ａ２１、Ａ２２；Ａ３１、Ａ３２）を制御するための前記手段（ＣＣ）は少なくとも２つのカムプロフィール（Ｆ１、Ｆ２）を含み、それぞれのカムプロフィールは、各流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）の２つの前記アクチュエータ（Ａ１１、Ａ１２；Ａ２１、Ａ２２；Ａ３１、Ａ３２）のうちの１つを駆動するように配置されることを特徴とする、請求項４に記載の熱器具。
【請求項６】
前記カムプロフィール（Ｆ１、Ｆ２）は同一であるが、回転軸（Ｒ）を中心に９０度の角度でオフセットされることを特徴とする、請求項５に記載の熱器具。
【請求項７】
いくつかの流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）を備え、前記流体ループに関連付けられる前記アクチュエータ（Ａ１１、Ａ１２；Ａ２１、Ａ２２；Ａ３１、Ａ３２）は回転軸（Ｒ）を中心に均一に分布されることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の熱器具。
【請求項８】
前記ホルダ（Ｓ１、Ｓ２）によって保持される前記磁気熱量素子は、中央磁気ロータ（Ｒ２）を通過する熱器具（１、１’）の前記中央平面に対して対称的に配置されることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の熱器具。
【請求項９】
全ての流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は熱器具（１’）の低温側（Ｆ）のレベルで共通の熱交換器（Ｅ１）と、および／または、熱器具（１’）の高温側（Ｃ）のレベルで共通の熱交換器（Ｅ２）と流体連通することを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の熱器具。
【請求項１０】
それぞれの流体ループ（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）は、熱器具（１）の前記低温側（Ｆ）のレベルで関連付けられる熱交換器（Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１）と、および／または、熱器具（１）の前記高温側（Ｃ）のレベルで関連付けられる熱交換器（Ｅ１２、Ｅ２２、Ｅ３２）と流体連通することを特徴とする、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の熱器具。
【請求項１１】
それぞれの磁気ロータは、少なくとも２組の磁極を備えることを特徴とする、請求項１に記載の熱器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気熱量効果型熱器具に関し、該磁気熱量効果型熱器具は：
−回転軸を中心に回転可能となるようにアクチュエータと連結される３つの同軸磁気ロータであって、該ロータのうちの２つの磁気ロータは片面であり、他２つのロータの間に配置される中央磁気ロータは両面であり、前記磁気ロータは直径方向に対向した磁極を備え、互いに整列され、および、それぞれの間に、２つの平行な空隙面に位置する空隙の範囲を定める、３つの同軸磁気ロータと、
−前記空隙面に位置する２つの磁気熱量素子ホルダと、
−前記２つのホルダによって保持され、少なくとも１つの熱伝導流体が循環する流体接続によって、かつ、少なくとも１つの判断された流体ループを形成することによって、互いに流体連通する磁気熱量素子と、
前記磁気ロータによって生じた磁気周期の機能で往復運動する前後の移動に従って前記磁気熱量素子を通して前記流体ループにおける前記熱伝導流体を循環させるための手段と、を含む。
【背景技術】
【０００２】
周囲温度での磁気冷凍技術は３０年以上もの間知られており、生態学および環境維持開発の観点におけるその利点は、広く認識されている。その有用な発熱出力およびその熱的性能の観点におけるその限界も周知である。従って、この技術分野で行われる研究全ては、磁場の強度、磁気熱量材料の性能、熱伝導流体と磁気熱量素子との間の熱交換面、熱交換器の性能などのさまざまなパラメータを調節することによって、磁気熱量効果型熱器具の性能を改良しようとする傾向にある。
【０００３】
現在、その開発は該器具を最適化することを目的とし、そうすることで、一方では、大規模系列で該器具を製造することができ、他方では、それらの耐用年数を確実に長くすることができる。また、このタイプの磁気熱量効果型熱器具の設計上考慮されるべきさらなる素子があり、このことは、多くの応用分野で必須であるそれらのコンパクトさに関係している。実際、使用可能なエネルギー効率の必要性に加えて、磁気熱量効果型熱器具はまた、例えば、既に市場に存在するか新規の家庭電化製品、自動車などにおいて一体化できるように、サイズまたは容積を相対的に減少させなければならない。
【０００４】
磁気熱量効果型熱器具は、該器具の動作によって必須であるいくつかの素子でできている。これらの必須の材料の中で、受ける磁場に従って温度が変動する、いわゆる磁気熱量材料がある。より具体的には、磁気熱量材料は、磁場に置かれるか強力な磁場を受ける時にほとんど瞬間に温かくなり、磁場から除去されるか低磁場を受ける時に、同じ熱力学に従って冷たくなる。磁場変動は、別の基本的な素子を形成し、かつ、例えば、可変電流で動く電磁石、または、磁気熱量材料に対する相対的移動における永久磁石の組立品のどちらかによって形成可能である、磁気系または配置構成によって生成される。熱器具における磁気熱量材料の量が多いほど、この器具の熱出力は高くなる場合がある。
【０００５】
液体のまたは気体の熱伝導流体を使用して、磁化および消磁それぞれを含む磁気位相または周期のエネルギーを抽出する。この熱伝導流体を循環させて前記磁気熱量材料と熱的接触させるようにして、それによって、いわゆる磁化位相中に磁気熱量材料と接触することで温かくなり、いわゆる消磁位相中に磁気熱量材料と接触することで冷たくなる。古典的には、熱伝導流体は、磁気熱量材料に既に存在するか作成される直線流路においてまたは孔を通して循環する。この循環は、好ましくは層流モードにおける流体の液圧流に対応し、それによって、最小の水頭損失で最大の交換面が得られる。
【０００６】
最終的に、磁気熱量効果型熱器具を動作可能とするために、その磁気熱量効果型熱器具は、生じた熱エネルギーが交換されようとするおよび／または排出されようとする環境または器具と、直接的にまたは熱交換器を通して、熱的に接続されなければならない。
【０００７】
磁気熱量効果型熱器具の分野における現在の必要性は、設計および組み立ての簡素化、ならびに、かかる器具のサイズの低減に集中している。
【０００８】
その目的のために、本出願人は、特許文献１の公報を参照して、図１、図２および図３に概略的に示されるような磁気熱量効果型熱器具を開発した。図１は、２つのホルダＳＵＰ１およびＳＵＰ２にそれぞれ取り付けられる磁気熱量素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ７、Ｍ８、および、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６を接続する、瞬間ｔの流体ループを表す。磁場を受ける磁気熱量素子Ｍ３、Ｍ４、Ｍ８、Ｍ７は、網掛けされた矩形で表され、磁場外部に位置する磁気熱量素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ６、Ｍ５は単に矩形で表される。熱交換器ＥＣ１またはＥＣ２と、流体アクチュエータＡ１またはＡ２との間の、同じ磁性状態、すなわち、双方が磁場を受けるか受けない、２つの磁気熱量素子Ｍ１およびＭ２、Ｍ３およびＭ４、Ｍ５およびＭ６、Ｍ７およびＭ８を接続することで注目すべきは、磁気熱量効果型熱器具の高温端Ｃと低温端Ｆとの間の定常動作において得られる温度勾配を上昇させることができることである。この器具では、永久磁石ＡＰ（図２を参照）が取り付けられる２つの回転磁気ロータをそれぞれが備える２つの磁気ユニットによって磁場が得られる。従って、該器具は合計で４つの磁気ロータを備える。各磁気ユニットの永久磁石は、実質的に互いから１８０度で、換言すれば、前記磁気ユニットの回転軸Ｘに対して直径方向に対向して配置される２つの極Ｐ１、Ｐ２を形成する。図２に示されるように、２つの磁気ユニットは、９０度の角度で同回転軸Ｘに対してオフセットされる。論理的には、２つのホルダＳＵＰ１およびＳＵＰ２の磁気熱量素子を接続する流体回路において熱伝導流体を循環させる装置は、２つの磁気ユニット間に配置される。その存在の主な不利点は、（特に図２で言及する、縦軸Ｘに沿って）磁気熱量効果型熱器具の容積を増加させることである。この装置は特に、アクチュエータＡ１、Ａ２のピストンを移動させるように配置される、回転軸Ｘに回転可能に取り付けられる制御カムＣＣを備える。
【０００９】
図３は、図２の平面ＡおよびＢに沿って見られ、かつ、流体回路を形成する管を通して互いに流体連通する磁気熱量素子のホルダＳＵＰ１およびＳＵＰ２を表す図である。流体回路の実装は、複雑かつ厄介なものであり、必要とされる管の長さも非常に重要であることに留意されたい。特に、細い鎖線で確認される４つの管がそれぞれ、ホルダＳＵＰ１、ＳＵＰ２の周辺の半分に沿って及ぶことが可視である。これらの４つの管は、同じ磁性状態にある同じホルダＳＵＰ１、ＳＵＰ２の磁気熱量素子（Ｍ８およびＭ７、Ｍ１およびＭ２；Ｍ４およびＭ３、Ｍ６およびＭ５）の流体接続に対応する。これらの重要な管長の直接的な影響は、流体接続に含まれる熱伝導流体は高い死容積に起因して全てが活用されるわけではないため、器具の効率の減少および出力の損失につながる頭損失であり、さらに、環境によって交換面を増加させることによって熱損失を生成しやすい。
【００１０】
この磁気熱量効果型熱器具のサイズを低減するために、本出願人は、それぞれの間で２つの平行な空隙の範囲を定める、４つではなく３つの同軸上で平行な磁気ロータを備える磁気発生器を開発した。この配置構成は、図１〜図３を参照して説明されるものと比較して、熱器具の容積および重量を低減する利点を有する。かかる磁気系の例は、本出願人によって出願された、特許文献２の公報（特に図６を参照）、および、仏国特許出願の特許文献３（特に図１２を参照）において記載される。しかしながら、図１〜図３の器具において説明されるような熱伝導流体分布回路は、３つの磁気ロータを有する磁気系に適合しない。実際、かかる構成では、空隙に位置する２つのホルダにおいて実質的に互いの正面に配置される磁気熱量素子は、磁気ロータによって形成される磁極が強制的に整列させられるため、全て同じ磁性状態である。反対に、２つの別の磁気ユニットを備える先の構成では、磁極は、例えば、実質的に互いの正面に配置される磁気熱量素子の磁化状態における角度オフセットを生成する９０度でオフセットされるまたは位相シフトされる可能性がある。
【００１１】
さらに、特許文献４の公報には、磁気ロータのいくつかの段階の間で磁気熱量素子のいくつかの段階を含む磁気熱量効果型熱器具が記載されている。しかしながら、磁気熱量素子は、互いに平行に接続され、１つの単一流体ループにおいて一体化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０７６５７１号パンフレット
【特許文献２】仏国特許出願公開第２９８７４３３号明細書
【特許文献３】仏国特許第１２／５７３２３号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１１／００６７４１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、磁気熱量材料を含むホルダが置かれる２つの空隙面を形成する３つの整列した同軸磁気ロータを備える磁気熱量効果型熱器具を提供することを目的とする。この器具は、最適化されたサイズを示し、該器具において、流体回路およびその駆動系が容易に実装される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目標は、序文において説明される種類の磁気熱量効果型熱器具によって達成される。該磁気熱量効果型熱器具は、前記流体接続によって、それぞれ２つのホルダに属する前記流体ループ磁気熱量素子において２つずつ直列に接続され、２つずつ接続される前記磁気熱量素子は同じ磁性状態にあり、かつ、互いの正面に位置付けられることを特徴とする。
【００１５】
磁気系が磁気熱量素子に対して相対移動するかかる構成または回転構造は、良好な磁気熱量材料／使用容積比を示すという利点を有する。該熱器具の熱出力は、特に、使用される磁気熱量材料の量に左右されるため、かかる配置構成は実際には非常に有利なものである。
【００１６】
本発明によると、各流体ループは、同一の磁性状態の各ホルダの第１の磁気熱量素子、および、逆の磁性状態の各ホルダの第２の磁気熱量素子を備えることができ、前記変位手段を直径方向に対向させ、かつ、２つの相対する方向において熱伝導流体を変位させるように配置させることができる。
【００１７】
前記変位手段は、有利には、中央磁気ロータを通過する熱器具の中央平面に対して中央に位置付けられるアクチュエータを備える。
【００１８】
器具のサイズを最適化するために、前記中央磁気ロータは前記アクチュエータを制御するための少なくとも１つの手段を備えることができる。
【００１９】
さらに、アクチュエータを制御するための手段は２つのカムプロフィールを含むことができ、それぞれのカムプロフィールは、各流体ループの２つのアクチュエータのうちの１つを駆動するように配置される。換言すれば、アクチュエータの一部は１つのカムプロフィールによって駆動され、器具のアクチュエータの他部は他のカムプロフィールによって駆動される。
【００２０】
本発明によると、カムプロフィールは同一とすることができるが、回転軸を中心に９０度の角度でオフセットされる。
【００２１】
当然ながら、本発明による器具は、好ましくは、いくつかの流体ループを備えることができ、流体ループに関連付けられるアクチュエータは回転軸を中心に均一に分布可能である。
【００２２】
本発明によると、前記ホルダによって保持される磁気熱量素子は、中央磁気ロータを通過する熱器具の中央平面に対して対称的に配置できる。
【００２３】
熱器具の全ての流体ループは熱器具の低温側のレベルで共通の熱交換器と、および／または、熱器具の高温側のレベルで共通の熱交換器と流体連通することができる。変形として、それぞれの流体ループは、熱器具の低温側のレベルで関連付けられる熱交換器と、および／または、熱器具の高温側のレベルで関連付けられる熱交換器と流体連通することができる。
【００２４】
本発明によると、それぞれのロータは、さらに、少なくとも２組の磁極を備えることができる。それら磁極は、例えば、４つまたは６つの極、すなわち、２組もしくは３組の、または、直径方向に対向した極を含むことができる。
【００２５】
熱伝導流体は、好ましくは液体である。その目的のために、例えば、不凍液、グリコール化生成物、またはブラインと共に純水または水を使用することができる。
【００２６】
本発明およびその利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として挙げられる実施形態の以下の説明においてより良く明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】先行技術による磁気熱量効果型熱器具の流体ループの概略図である。
【図２】図１の流体ループに対応する先行技術による器具の概略的な軸方向断面図である。
【図３】図２の平面ＡおよびＢによる正面図に見られる磁気熱量素子のホルダを示す、図２の器具の流体ループの流体連通または管の全体を表す図である。
【図４】先行技術による熱器具の概略的な軸方向断面図である。
【図５】図４の器具の流体ループの概略図である。
【図６】図４の平面Ａ’およびＢ’による正面図に見られる磁気熱量素子のホルダを示す、図４の器具の流体ループの流体連通の全体を表す図である。
【図７】磁気ロータが表されていない、流体ループを示す図４の器具の斜視図である。
【図８】磁気ロータが表されている、図７と同一のものの図である。
【図９】いくつかの流体ループを示す図４の器具の斜視図である。
【図１０】図９に表される器具の変形の斜視図である。
【図１１】図４の平面Ａ’およびＢ’による正面図における２つの磁気熱量素子ホルダを表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の例示および本発明を実現するさまざまなやり方
例示の実施形態の実例において、同一の切片および部品は同じ参照番号を有する。
【００２９】
図４〜図１０の図面は、本発明による磁気熱量効果型熱器具１、１’の２つの実施形態の変形を表す。該磁気熱量効果型熱器具は、回転軸Ｒを中心にした回転によって、磁気熱量素子Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８に磁場変動を受けさせる、３つの磁気ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３を有する磁気系を備える。磁気ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３は磁極を備える。その例において、それぞれのロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３は２つの直径方向に対向した磁極を備える。また、ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３の極は、互いに整列させて取り付けられる。それら極によって、２つの空隙面ＰＥ１、ＰＥ２に位置する２つずつ直径方向に対向し、かつ、２つずつ整列させた４つの空隙を器具に生じさせることが可能になる。磁気ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３はそれぞれ、永久磁石ＡＰ１、ＡＰ２、ＡＰ２が取り付けられるフレームＴ１、Ｔ２、Ｔ３であって、磁極を形成するために強磁性素子と関連付けられやすい、フレームＴ１、Ｔ２、Ｔ３を備える。より具体的には、２つの磁性端部ロータＲ１およびＲ３は片面と呼ばれ、すなわち、片側のみに磁石を備え、中央磁気ロータＲ２は両面と呼ばれ、すなわち、両側にまたは磁石を通して磁石を備える。磁気熱量素子Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８は、空隙面ＰＥ１、対応するＰＥ２に位置付けられる２つの固定されたホルダＳ１、Ｓ２において取り付けられ、従って、同軸上でかつ互いに平行である。
【００３０】
たとえ本発明の説明にある磁気ロータが２つの極を備えても、本発明はこの数の極に制限されない。当然ながら、より多くの極、例えば、２つずつ直径方向に対向した４つの極を備えるロータを考慮することができる。
【００３１】
本発明の目的のために、磁気熱量素子は１つまたはいくつかのタイプの磁気熱量材料を含んでよい。磁気熱量素子は、例えば、熱伝導流体の通過のための流路を備えるいくつかの部品を含むことができ、前記部品は、隣接する、または、遮断素子、もしくは、どんな方法ででも直接的な流体連通を可能にする熱伝導流体案内素子によって分離される。磁気熱量素子を、例えば、同じホルダＳ１もしくはＳ２上にまたは該ホルダにおいて配置され、かつ、互いに流体連通する一連の磁気熱量材料セクションで作ることができる。
【００３２】
本発明による器具は、磁気熱量素子を通過する少なくとも１つの流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３を備える。それぞれの流体ループは、いくつかの磁気熱量素子を直列に液体によって接続する流体連通を含み、ここで、少なくとも１つの熱伝導流体が循環する。後に説明するように、熱伝導流体を、適した変位手段によってそれぞれの流体ループにおいて変位させる。
【００３３】
磁気熱量素子において、熱伝導流体は、磁気熱量素子が空隙に位置付けられ、かつ、温度の上昇につながる磁場を受ける間の加熱相に対応する磁気周期の第１の位相中に低温端Ｆから高温端Ｃの方へ、次いで、磁気熱量素子が空隙外部に位置付けられ、かつ、温度の低下につながるゼロ磁場を受ける間の冷却相に対応する磁気周期の第２の位相中に高温端Ｃから低温端Ｆの方へ循環する。
【００３４】
必要とされる流体接続の長さの最適化と、器具の容積の低減との両方を行う、図４のような器具構成上に図１に示される液圧回路図を実現するために、本出願人は、一方で、高温側Ｃに近いホルダＳＵＰ２上の器具の高温交換器ＥＣ２に接続される磁気熱量素子を位置付けること、他方で、低温側Ｆに近いホルダＳＵＰ１上の低温交換器ＥＣ１に接続される磁気熱量素子を配置すること、ひいては、同じ磁性状態にあり、かつ、同じホルダに属する磁気熱量素子を直接的に流体的に互いに接続することにある偏見に反して行った。
【００３５】
実際、図５を参照すると、本発明による器具１において、流体接続の８つの磁気熱量素子Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３，Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１７、Ｍ１８によって直列に接続する流体ループＢ１は、それぞれ、第１のホルダＳ１の４つの磁気熱量素子Ｍ１２、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１７を対応する第２のホルダＳ２のＭ１１、Ｍ１３、Ｍ１６、Ｍ１８の４つの磁気熱量素子に直接的に接続し、前記磁気熱量素子は互いの正面にかつ同じ磁性状態で配置される。器具１の高温側Ｃは図５および図７の右側に、かつ、高温交換器Ｅ１２のレベルで位置し、該器具の低温側Ｆは左側に、かつ、低温交換器Ｅ１１のレベルで位置する。図５の図を参照すると、図７は、磁気熱量素子Ｍ１３、Ｍ１４、Ｍ１５、Ｍ１６が器具１の低温側または低温交換器Ｅ１１に接続されるが両方のホルダＳ１、Ｓ２上に分布され、低温側に位置するホルダはホルダＳ１であることを明確に示す。磁気熱量素子Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１７、Ｍ１８は両方のホルダＳ１、Ｓ２に分布されるが器具１の高温側Ｃの高温交換器Ｅ１２に接続され、高温側に位置するホルダはホルダＳ２であることも同様に示される。
【００３６】
かかる配置構成によって、特に、図３に表されるような古典的なシステムに対して３つずつ長さを分割することによって、流体ループを閉じるのに必要される流体接続または管の長さを大幅に低減することができる。この結果は、最終的に、流体ループが、１つのホルダＳ１、Ｓ２から他のホルダＳ２、Ｓ１への通過を６回、すなわち、磁気熱量素子間の直接的な通過を４回、および、アクチュエータＡ１１、Ａ１２の通過を２回行うといった驚くべきものである。このように流体ループの長さを短くすることはまた、アクチュエータＡ１１、Ａ１２またはピストンのための制御カムＣＣの中央磁気ロータＲ２上の一体化によって可能である。この構成によって、磁気熱量素子ホルダＳ１、Ｓ２をできるだけ共に近づけること、および、磁気熱量効果型熱装置１の軸方向空間の外側にアクチュエータＡ１１、Ａ１２の制御カムＣＣを配置することが可能になる。この構成によってまた、磁化変動と直接的に同期される磁気ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３と同じ速度で回転軸Ｒを中心とした回転時に制御カムＣＣを駆動することが可能になる。磁気熱量素子が加熱される時、熱伝導流体が高温交換器Ｅ１２の方へ誘導され、冷却される時、熱伝導流体が低温交換器Ｅ１１の方へ誘導されるように、熱伝導流体を変位できるようにするために、制御カムＣＣは軸Ｒを中心に９０度の角度でオフセットされた２つの同一のカムプロフィールＦ１、Ｆ２を備える。角度オフセットは必要であり、アクチュエータの位置によるものである。実際、同じ流体ループで、アクチュエータはある状態にあり、他のアクチュエータは反対のまたは補完的な状態にあることが必要である。流体ループが閉じられるため、流体ループの流体は、流体圧縮なしで流れることが可能としなければならない。示される例では、プロフィール間のオフセットは、（磁極の数、ここでは２つの磁極によって分割される流体ループのアクチュエータ間の１８０度の位相シフトに対応する）９０度であるが、これは、同じ流体ループの２つのアクチュエータが１８０度で位置付けられ、制御カムが２つの磁気周期と一致するように画定されるからである。
【００３７】
通例、それぞれの流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、２つのホルダＳ１、Ｓ２に属する磁気熱量素子を直列に接続する。また、流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３の流体接続による熱伝導流体の駆動または分布は、第２の磁気ロータＲ２の中央平面で、前記中央平面に対して対称的に配置される２つのホルダＳ１とＳ２との間で中央にありかつ位置付けられる。流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３は高温側および低温側を備える。流体ループの高温側は高温熱交換器Ｅ１２に熱的に接続され、低温側は低温熱交換器Ｅ１１に熱的に接続される。磁気ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３を考慮せずに、ホルダＳ１およびＳ２はそれぞれ、中枢分布と前記熱交換器Ｅ１１、Ｅ１２のうちの１つとの間で熱器具に配置される。流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３の高温側に配置される磁気熱量素子Ｍ１７、Ｍ１８、Ｍ１２、Ｍ１１は２つのホルダＳ１およびＳ２において取り付けられる。同様に、流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３の低温側に配置される磁気熱量素子Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１４、Ｍ１３は２つのホルダＳ１およびＳ２において取り付けられる。換言すれば、それぞれのホルダＳ１、Ｓ２は、たとえホルダＳ１が熱器具の高温側に位置しホルダＳ２が熱器具の低温側に位置していても、流体ループの低温側に属する磁気熱量素子Ｍ１４、Ｍ１５；Ｍ１６、Ｍ１３、および、流体ループの高温側に属する磁気熱量素子Ｍ１７、Ｍ１２；Ｍ１８、Ｍ１１の両方を備える。流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３の高温側と低温側との間、および、熱器具の高温側と低温側との間の分離が達成される。
【００３８】
示されない実施形態の変形では、ロータは４つの極を有し、同じ流体ループの２つのアクチュエータは１８０度で位置付けられ、２つのカムのプロフィールはまた互いに同一であるが、２つの極の変形のものとは異なっている。かかる構成では、カムプロフィール間の角度オフセットは４５度になる。
【００３９】
示される変形を参照すると、２つの相対する位置に位置する同じ流体ループＢ２の２つのアクチュエータＡ２１、Ａ２２は同じ平面に位置せず、それによって、２つのカムプロフィールＦ１およびＦ２などの２つの異なる装置によって駆動されることが、図４および図７上に明確に見られる。図４は、流体ループＢ１の磁気熱量素子Ｍ１７、Ｍ１８およびＭ１４、Ｍ１３間の直接的な流体接続を示す。本図では、別の流体ループＢ２のアクチュエータＡ２１およびＡ２２が示されているが、この流体ループＢ２の磁気熱量素子も流体接続も示されていない。
【００４０】
図６は、磁気熱量素子Ｍ１７、Ｍ１８、Ｍ１４およびＭ１３が磁化され、磁気熱量素子Ｍ１５、Ｍ１６、Ｍ１１、Ｍ１２が消磁される瞬間ｔにおける流体ループＢ１を概略的に表す。この図６は、流体回路Ｂ１の流体接続を表し、磁気熱量素子ホルダＳ１、Ｓ２が図４の平面Ａ’およびＢ’による正面図に見られる。点線は、それぞれの正面に、かつ、同じ磁性状態で配置される磁気熱量素子間の直接的な流体接続を示す。従って、これらの接続は、ホルダＳ１、Ｓ２が中央磁気ロータＲ２によってのみ分離されるため非常に短い。先行技術では、２つのホルダＳＵＰ１、ＳＵＰ２は分布系および２つの磁気ロータによって分離された。アクチュエータＡ１１、Ａ１２は、９０度の角度でオフセットされる２つの磁気熱量素子Ｍ１６、Ｍ１７；Ｍ１３、Ｍ１２を互いに接続する。同様に、熱交換器Ｅ１１、Ｅ１２は、９０度の角度でオフセットされる磁気熱量素子Ｍ１４、Ｍ１５；Ｍ１１、Ｍ１８を接続する。これらが最も長い接続である。比較すると、先行技術の流体ループは、互いから１８０度で位置する磁気熱量素子を接続する６つの接続部を備え、はるかに長い管長（３倍以上長い）を必要とする。
【００４１】
図７は、磁気熱量効果型熱器１における、図５の流体ループＢ１を表す。この簡略された例示では、磁気ロータＲ１、Ｒ２、Ｒ３、および、アクチュエータＡ１１、Ａ１２用駆動カムＣＣは表されていない。また、容易に理解してもらうために、流体ループＢ１のさまざまな構成部品間の距離は誇張されているため、流体接続の長さを長くしている。図５〜図９を参照すると、流体ループＢ１は流体接続によって、次の順序で、２つのホルダＳ１、Ｓ２に配置される磁気熱量素子を接続する。すなわち、
−第２のホルダＳ２の第１の磁気熱量素子Ｍ１１が、正面にかつ同じ磁性状態で配置される第１のホルダＳ１の第１の磁気熱量素子Ｍ１２に直列に接続され、
−該第１の磁気熱量素子Ｍ１２はアクチュエータＡ１２を通して第２のホルダＳ２の第２の磁気熱量素子Ｍ１３に接続され、
−この第２の磁気熱量素子Ｍ１３は第１の磁気熱量素子Ｍ１１およびＭ１２の磁性状態に対して逆の磁性状態にあり、その第１の磁気熱量素子Ｍ１１およびＭ１２に対して回転軸Ｒに対して９０度の角度でオフセットされ、この第２のホルダＳ２の第２の磁気熱量素子Ｍ１３は、正面にかつ同じ磁性状態で配置される第１のホルダＳ１の第２の磁気熱量素子Ｍ１４に直列に直接的に接続され、
−該第２の磁気熱量素子Ｍ１４は熱交換器Ｅ１１を通して、逆の磁性状態にありかつ９０度の角度でオフセットされる第１のホルダＳ１の第３の磁気熱量素子Ｍ１５に接続され、
−この第３の磁気熱量素子Ｍ１５は、正面にかつ同じ磁性状態で配置される第２のホルダＳ２の第３の磁気熱量素子Ｍ１６に直列に直接的に接続され、
−該第３の磁気熱量素子Ｍ１６は、アクチュエータＡ１１を通して、第１のホルダＳ１の第４の最後の磁気熱量素子Ｍ１７に接続され、
−この最後の磁気熱量素子Ｍ１７は、第３の磁気熱量素子Ｍ１５およびＭ１６の磁性状態に対して逆の磁性状態にあり、その第３の磁気熱量素子Ｍ１５およびＭ１６に対して回転軸Ｒに対して９０度の角度でオフセットされ、第１のホルダＳ１のこの第４の最後の磁気熱量素子Ｍ１７は、正面にかつ同じ磁性状態で配置される第２のホルダＳ２の第４の最後の磁気熱量素子Ｍ１８に直列に直接的に接続され、
−第２のホルダＳ２のこの第４の最後の磁気熱量素子Ｍ１８は熱交換器Ｅ１２を通して第２のホルダＳ２の第１の磁気熱量素子Ｍ１１に接続されることで、流体ループＢ１を閉じる。
【００４２】
アクチュエータＡ１１およびＡ１２は、流体ループＢ１における熱伝導流体を同時にかつ相対する方向に常に変位させる。図５に表される瞬間ｔに、アクチュエータＡ１１は熱伝導流体を押し動かし、アクチュエータＡ１２は熱伝導流体を吸引する。当然ながら、熱伝導流体は、好ましくは非圧縮性である。
【００４３】
流体ループＢ１に関する説明は、当然ながら、本発明による器具１に設けられる他の流体ループＢ２、Ｂ３にも該当する。図９は、３つの流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３を備える、本発明による器具１を表す。それぞれの流体ループＢ１、Ｂ２、Ｂ３は、第１のホルダＳ１に配置される４つの磁気熱量素子（Ｂ１は、Ｍ１２、Ｍ１７、Ｍ１５、Ｍ１４、Ｂ２は、Ｍ２２、Ｍ２７、Ｍ２５、Ｍ２４、Ｂ３は、Ｍ３２、Ｍ３７、Ｍ３５、Ｍ３４）を、該磁気熱量素子が直接的に接続され、かつ、他のホルダＳ２上に配置される４つの他の磁気熱量素子（Ｂ１は、Ｍ１１、Ｍ１８、Ｍ１６、Ｍ１３、Ｂ２は、Ｍ２１、Ｍ２８、Ｍ２６、Ｍ２３、Ｂ３は、Ｍ３１、Ｍ３８、Ｍ３６、Ｍ３３）の正面に備える。図１１を参照すると、２つのホルダＳ１、Ｓ２は、磁気熱量素子が、中央磁気ロータＲ２を通過する中央平面に対する対称的な配置構成を有するような幾何学的形状を有する。たとえ磁気熱量素子が実質的に平行六面体形状で表されても、本発明は、かかる磁気熱量素子の幾何学的配置に制限されない。例として、アーチ状またはＶ字形の磁気熱量素子を設けることが可能である。
【００４４】
図１０に表される熱器具１’は、その熱交換器によってのみ図９のものと異なる。この器具１’の流体ループ全ては、低温側で１つの単一熱交換器Ｅ１に、高温側で１つの単一の熱交換器Ｅ２に接続される。
【００４５】
実際は、流体ループは、高温側および／または低温側で１つの単一の共通の熱交換器に接続できる、または、各流体ループは、高温側および／または低温側で専用の熱交換器に接続できる。
【００４６】
図９および図１０に見られるように、制御カムＣＣの形の１つの単一の制御手段は、器具１、１’の全てのアクチュエータＡ１１、Ａ１２、Ａ２１、Ａ２２、Ａ３１、Ａ３２を移動させる。該アクチュエータの半数は第１のカムプロフィールＦ１によって駆動され、残り半数は第２のカムプロフィールＦ２によって駆動される。このことは、流体ループＢ１のアクチュエータＡ１１、Ａ１２がオフセットされて位置付けられ、それぞれのアクチュエータが異なるカムプロフィールＦ１、Ｆ２によって効果的に駆動される、図６においても見られる。ホルダＳ１、Ｓ２の磁気熱量素子は、器具１、１’の中央平面に対して対称的に配置され、ホルダＳ１、２のそれぞれの磁気熱量素子は、図６および図７に示されるように、正面に位置する他のホルダＳ２、Ｓ１の磁気熱量素子と流体連通する。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
この説明は、本発明が、定められた目標に到達することを可能にすること、すなわち、構造的に簡易であり、かつ、生産がの工業化を可能にする、磁気熱量効果型熱器具を提供することを明確に示している。このような器具は、競争力のある価格でかつ低減した空間要件によって、加熱、空調、テンパーリング、冷却、またはその他の技術分野において、特に、産業向けおよび家庭向けの応用を見い出すことができる。
【００４８】
本発明は、説明した実施形態の例に制限されず、添付の特許請求の範囲において定められる保護範囲から逸脱しない程度に、当業者にとって明らかないずれの改良および変形も含むものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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