(57)【要約】  本発明は、一次流体と呼ばれる冷却液が駆動装置によって交互運動により循環する少なくとも一つの一次回路（Ｐ１）、及び、二次回路（Ｓ１，１、Ｓ１，２）内を一方向に循環する二次流体との一次流体の熱交換界面（Ｉ１，１、Ｉ１，２）を少なくとも一つ備える熱装置（１）であって、前記界面（Ｉ１，１、Ｉ１，２）は一次流体及び二次流体が一方向に、及び、互いに逆流で移動する少なくとも一つの熱交換ゾーン（ＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１）を備えることを特徴とする熱装置に関するものである。【選択図】図１
2016513784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱エネルギーが発生する装置の中心（Ｇ１、Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０、Ｇ７０）を備え、一次流体と呼ばれる冷却液が循環する少なくとも一つの一次回路（Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０）を備え、前記一次流体は駆動装置（５）によって交互運動により一次回路（Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０）内を移動し、及び、二次回路（Ｓ１，１、Ｓ１，２、Ｓ１０，１、Ｓ１０，２、Ｓ２０，１、Ｓ２０，２、Ｓ３０，１、Ｓ３０，２、Ｓ４０，１，Ｎ、Ｓ４０，１、Ｎ＋１、Ｓ５０，１、Ｓ６０，１、Ｓ７０，１、Ｓ７０，２）内を一方向に循環する二次流体との一次流体の熱交換界面（Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ３０，１、Ｉ３０，２、Ｉ４０，１、Ｉ５０，１、Ｉ６０，１、Ｉ７０，１、Ｉ７０，２）を少なくとも一つ備える熱装置（１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）であって、前記一次回路が熱装置（１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）の前記中心（Ｇ１、Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０、Ｇ７０）の出口に配置された分割点（Ｄ）の位置で一方向性一次回路の複数の部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ、Ｐ’３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ、Ｐ６０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ＋１）に分割され、したがって、一次流体の循環方向の各変化でこの一次流体は一方向性一次回路の一部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ３０，Ｎ、Ｐ’３０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ、Ｐ６０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ）内、または、対応する他の部分（Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１＋１，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ＋１）内を移動し、一方向性一次回路の各部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ、Ｐ’３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ、Ｐ６０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ＋１）は二つの分割点（Ｄ）によって区画されており、及び、前記界面（Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ３０，１、Ｉ３０，２、Ｉ４０，１、Ｉ５０，１、Ｉ６０，１、Ｉ７０，１、Ｉ７０，２）は二つの分割点（Ｄ）間に配置され、少なくとも一つの熱交換ゾーン（ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１、ＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１の）を備え、そのゾーン内で一次流体及び二次流体は一方向に、及び、互いに逆流で移動することを特徴とする熱装置。
【請求項２】
前記駆動装置（５）は流体が二つの反対方向に交互に移動する前記一次回路の一部（Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０）に組み込まれることを特徴とする請求項１に記載の熱装置。
【請求項３】
前記駆動装置（５）は熱装置（１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０）の中心（Ｇ１、Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０、Ｇ７０）に組み込まれることを特徴とする請求項２に記載の熱装置。
【請求項４】
前記一次回路（Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０）は、前記一次流体の一方向性移動をそこで強制するパラメータ化された一次流体の循環方向の制御装置（２）を備える一方向性一次回路部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ、Ｐ６０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ、Ｐ’３０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ＋１）を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱装置。
【請求項５】
前記熱交換ゾーン（ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１、ＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１）は、一方向性一次回路の前記部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ、Ｐ’３０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ＋１）の少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの一項に記載の熱装置
【請求項６】
前記一次回路（Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ７０）は、一方向性一次回路の少なくとも二つの部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ、Ｐ’３０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ＋１）に分割することを特徴とする請求項５に記載の熱装置。
【請求項７】
前記一方向性一次回路の各部分（Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１、Ｐ’１０，Ｎ、Ｐ’１０，Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，Ｎ、Ｐ’７０，Ｎ＋１）は、少なくとも部分的に熱交換ゾーン（ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１、ＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１）に組み込まれることを特徴とする請求項６に記載の熱装置。
【請求項８】
前記一方向性一次回路の部分（Ｐ３０，Ｎ、Ｐ６０、Ｐ’３０，Ｎ）の少なくとも一つは、部分的にも熱交換ゾーン（ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１、ＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１）に組み込まれないことを特徴とする請求項６に記載の熱装置。
【請求項９】
前記熱交換ゾーン（ＺＮ、Ｎ＋１）は、前記一方向性一次回路の複数の部分（Ｐ７０，ＮとＰ７０，Ｎ＋１、Ｐ’７０，ＮとＰ’７０，Ｎ＋１）に合流する少なくとも一つの一方向性一次回路共通部分（ＰＣ）を備えることを特徴とする請求項５に記載の熱装置。
【請求項１０】
前記熱交換ゾーン（Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ５０，１）は、単一の二次回路の複数の部分（Ｓ１，１、Ｓ１，２、Ｓ１０，１、Ｓ１０，２、Ｓ２０，１、Ｓ２０，２、Ｓ５０，１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱装置。
【請求項１１】
前記交換界面（Ｉ４０，１）は、複数の二次回路の部分（Ｓ４０，１，Ｎ、Ｓ４０，１，Ｎ＋１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱装置。
【請求項１２】
複数の一次回路（Ｐ５０、Ｐ５０，Ｎ＋１）を備え、前記熱交換ゾーン（ＺＮ、Ｎ＋１）は、前記一次回路（Ｐ５０、Ｐ５０’）の一次流体が合流する一方向性一次回路の共通部分の少なくとも一部（Ｐ５０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ＋１）を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱装置。
【請求項１３】
前記一次流体が横断して通過し、前記装置の前記中心を形成する磁気熱量要素（３）、及び、磁界の変化に前記磁気熱量要素（３）を従わせ、前記磁気熱量要素（３）内で加熱段階及び冷却段階を交互に生じさせるように運動する磁気配置（４）を備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の熱装置（２０、３０）。
【請求項１４】
前記分割点（Ｄ）は、前記磁気熱量要素（３）の一次流体の出口ゾーンの位置に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱エネルギーが内部で発生する装置の中心を備え、一次流体と呼ばれる冷却液が循環する少なくとも一つの一次回路を備え、前記一次流体は駆動装置によって交互運動により装置内を移動し、二次回路内を一方向に循環する二次流体との一次流体の熱交換界面を少なくとも一つ備える熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱装置は、発生するエネルギーを外部利用に交換することができる必要がある。そのような交換は、従来、好ましくは最適な熱交換を実施するために構想された熱交換器によって実施される。一次流体、すなわち、熱装置によって発生する熱エネルギーを輸送する冷却液が交互の、または、交代運動によって移動する熱装置の場合、一次流体及び外部利用流体または二次流体の間の熱交換の効率は、あるときは逆流で、ある時は順流で熱交換を駆動し、この点から最適化されていない一次流体の循環方向の変化のせいで問題がある。
【０００３】
本発明の意味では、交互の、または、交代移動とは、規則的に循環方向が変化する、すなわち、往復移動である。それは、特に一次流体が磁気材料を通過する往復運動によって移動して、その材料に熱勾配を設定する磁気熱量熱装置の場合である。
【０００４】
これらの熱装置は、磁界の影響を受けると、温度が変化することからなる、いくつかの材料の磁気熱量効果（ＥＭＣ）を利用する。そのような装置では、磁気熱量材料は、一連の磁化及び消磁段階を受け、一次冷却液との熱交換を実施して、これらの材料内で最大限に広がる温度変化が起きる（温度勾配）。この実施のために、一次流体の循環を変更し、この一次流体は磁気熱量材料を横断する通路または孔内を循環する。磁気熱量サイクルは磁化段階及び消磁段階を備え、それは各段階で使用可能なエネルギーによって明らかになる。このサイクルは数ヘルツの周波数まで反復される。これらの磁気段階の間、材料を一次流体が駆け巡り、いわゆる磁化段階のとき材料と接触して温かくなり、いわゆる消磁段階のとき材料と接触して冷却される。
【０００５】
この点から、交互の一次流を備える熱装置では、二次流体との熱交換は、一次流体の温度と同様に、循環方向変化の頻度に強く依存する。この現象は、移動する冷却液が加熱された磁気熱量材料と、もしくは、冷却された磁気熱量材料と熱交換する磁気熱量熱装置内で増幅される。一次流体が往復運動を実施するので、その温度はその、または、それらの交換器内で平均化され、必然的に熱装置の効率の損失を引き起こす。
【０００６】
さらに、一次流体の磁化及び循環方向変化の頻度が大きくなるとき、磁気熱量材料熱装置によって発生させることができる熱出力（例えば、冷却）は同様に大きくなる。ところが、この頻度の増大は、一次流体及び二次流体間の熱交換時間を短くして、熱交換に負の効果を与える。その結果として、熱装置の効率の低下が起きる。
【０００７】
したがって、熱装置の出力を生かすためには、改善され、最適化され、最大限に長く、及び一定の一次回路及び二次回路間の熱交換特性を有していなければならない。前記のように、熱装置の一次回路の二次回路との熱交換の制御は、一次流体の交互及び不連続な逐次移動を利用する一次回路の枠内では、不確かである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００９／０８７３１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、一次流体及び一つまたは複数の外部利用の間の熱エネルギー移動が最適化されるように作製された熱装置によって前記に示した問題点に対する解決策を提案して、これらの欠点を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、この目的で、前記一次回路が熱装置の前記中心の出口に配置された分割点の位置で一方向性一次回路の複数の部分に分割され、したがって、一次流体の循環方向の各変化でこの一次流体は一方向性一次回路の一部分内、または、対応する他の部分内を移動し、一方向性一次回路の各部分は二つの分割点によって区画されており、及び、前記界面は二つの分割点間に配置され、少なくとも一つの熱交換ゾーンを備え、そのゾーン内で一次流体及び二次流体は一方向に、及び、互いに逆流で移動することを特徴とする熱エネルギーが発生する装置の中心を備え、一次流体と呼ばれる冷却液が循環する少なくとも一つの一次回路を備え、前記一次流体は駆動装置によって交互運動により移動し、及び、二次回路内を一方向に循環する二次流体との一次流体の熱交換界面を少なくとも一つ備えることを特徴とする、本明細書の冒頭に記載した型の熱装置に関するものである。
【００１１】
流体が熱交換しなければならない、すなわち、一次流体及び二次流体が二つの反対方向に、または、逆流で移動する熱交換ゾーンを備えることから、前記交換ゾーンにおいてより良いエネルギー移動を実施することができ、したがって、一次流体及び二次流体の温度をより良好に合わせることができる。
【００１２】
本発明によると、前記駆動装置は、流体が二つの反対の方向に交互に移動する前記一次回路の部分に組み込むことができる。
【００１３】
そのために、前記駆動装置は前記熱装置の中心に組み込まれる。
【００１４】
本発明によると、前記一次回路は、前記一次流体の一方向性移動をそこで強制するパラメータ化された一次流体の循環方向の制御装置を備える一方向性一次回路部分を備えることがある。
【００１５】
このパラメータ化は、逆流防止弁または同一機能を実施する、すなわち、単一方向に流体を通過させる類似の他のいずれかの装置によって、例えば、電気的に制御された油圧バルブによって、または、圧力作動装置などによって実施することができる。
【００１６】
前記界面の交換ゾーンの少なくとも一つは、好ましくは、一方向性一次回路の前記部分の少なくとも一つを備える。したがって、界面の交換ゾーンに存在する一方向性一次回路の部分の数に応じて、好ましくは、交換できる熱エネルギーの量を変更することができる。
【００１７】
好ましくは、前記一次回路は、そのように、一方向性一次回路の少なくとも二つの部分に分割することがある。
【００１８】
本発明によると、前記一方向性一次回路の各部分は、少なくとも部分的に熱交換ゾーンに組み込まれることがある。
【００１９】
ある実施例では、前記一方向性一次回路の部分の少なくとも一つは、少なくとも部分的に熱交換ゾーンに組み込まれないことがある。
【００２０】
さらに、別の実施例によると、前記熱交換ゾーンは、前記一方向性一次回路の複数の部分が合流する少なくとも一つの一方向性一次回路共通部分を備えることがある。
【００２１】
本発明によると、前記熱交換ゾーンは、単一の二次回路の複数の部分を備えることがある。
【００２２】
別の実施例では、前記交換界面は、複数の二次回路の部分を備えることがある。
【００２３】
本発明による熱装置は、複数の一次回路を備えることがあり、前記熱交換ゾーンは、前記一次回路の一次流体が合流する一方向性一次回路の共通部分の少なくとも一部を備えることができる。
【００２４】
また、本発明による熱装置は、前記一次流体が横断して通過し、前記装置の前記中心を形成する磁気熱量要素、及び、前記磁気熱量要素を磁界の変化に交互に影響を受けさせ、前記磁気熱量要素内で加熱段階及び冷却段階を交互に生じさせるように運動する磁気配置を備えることができる。
【００２５】
好ましくは、前記分割点は、前記磁気熱量要素の一次流体の出口ゾーンの位置に配置される。
【００２６】
本発明及びその利点は、下記の添付図面を参照して行う複数の実施態様の説明から明らかになるであろう。但し、これらの実施態様は、例として挙げたものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第一の実施態様による熱装置の概略図である。
【図２】第二の実施態様による熱装置の概略図である。
【図３】第三の実施態様による熱装置の概略図である。
【図４】第四の実施態様による熱装置の概略図である。
【図５】第五の実施態様による熱装置の概略図である。
【図６】第六の実施態様による熱装置の冷却側の概略図である。
【図７】第七の実施態様による熱装置の冷却側の概略図である。
【図８】第八の実施態様による熱装置の冷却側の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図示した実施例では、同じ要素または部分には、同一の数字の参照番号を付した。
【００２９】
本発明は、特定の型の熱装置に限定されるものではない。本発明は、装置の熱エネルギーを輸送し、その熱エネルギーを熱交換によって移動が一方向性の二次流体と呼ばれる別に冷却液に移動させるための交互の運動によって移動する冷却液または一次流体を備える熱装置に関するものである。好ましくは、一次流体及び二次流体は液体である。さらに、二次流体は、好ましくはポンプまたは類似の他のいずれか装置によって連続して移動させられる。
【００３０】
図示した熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０は、一つまたは複数の一次回路Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０を備える装置の中心Ｇ１、Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０、Ｇ７０を備え、その一次回路内には一次流体と呼ばれる冷却液が交互または双方向性移動によって循環する。熱エネルギーが発生するのは、装置の中心Ｇ１、Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０、Ｇ７０内である。一次流体は、一次回路Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０内で二つの反対の循環方向で一定の往復運動を実行する。この往復移動は、例えば、一次流体の駆動装置５を形成する二重作用ジャッキのピストンによって実施される。もちろん、例えば膜のような、一次流体を移動させるのに適した他のいずれかの手段を使用することができる。さらに、ピストンまたは類似物の移動は、カム、磁気装置、リニアモータ、または、前記ピストンを往復運動によって移動させることに適した他のいずれかの等価な手段によって制御することができる。好ましくは、及び、それは添付図面、及び、特に図１及び図５に示されているように、この駆動装置５は熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０の中心、すなわち、流体が双方向に移動する一次回路の部分内に配置される。それによって、一方では、駆動装置が近接するおかげで、エネルギーが発生する熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０の中心での電荷損失を減少し、したがって、熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０の効率を増大することができる。他方では、それによって、また、熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０のコンパクト性を改善することができる。駆動装置５は、膜のような剛性または可撓性ピストンに組み合わされた駆動カムを備えることができる。例えば、本発明に参照として取り入れた本出願人による特許文献１で開示されたような形状を使用することができる。
【００３１】
図１の図面では、他の図面と同様に、一次回路Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０を極めて概略的に示した。一次回路は、特に、例えば、ジョイント、導管、流体拡散システムなどのような図示していない他の要素を備えることがある。また、添付図面では、一次回路Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０は毎回それ自体で閉じており、すなわち、ループを形成する。しかしながら、本発明はこの構成には限定されず、一次回路Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０はそれ自体で閉じないこともある。さらに、本発明による熱装置は、異なる、または、同じ構成の複数の一次回路を備えることがある。好ましくは、一次回路Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ１０’、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ５０’、Ｐ６０、Ｐ６０’、Ｐ７０は閉じており、一定の容量を備える。
【００３２】
図１〜８の矢印は、熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０内の一次流体及び二次流体の循環方向を図示している。
【００３３】
そのように、図１に示した熱装置を参照すると、一次回路Ｐ１は、一方向性一次回路の複数の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１を備える。この熱装置１は、一方向性一次回路の二つの部分Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１を備える、図面では右に位置する加熱側Ｃ１及び図面では左側に位置し、一方向性一次回路の２つの部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１を備える冷却側Ｆ１を備える。一方向性一次回路の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１は、各々、一次流体の循環方向制御装置２を備える。これらの装置２は、例えば、逆流防止弁であることがある。
【００３４】
熱装置１は、冷却側Ｆ１の位置に、熱交換器によって形成された交換界面Ｉ１，１、を備え、その熱交換器の交換回路は二次流体が循環する二次回路の一部分Ｓ１，１及び一方向性一次回路の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１を組み込む。熱装置１は、熱交換ゾーンＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１を備え、その内部では一次流体及び二次流体が互いに縦断して流れる。同様に、熱装置１は、加熱側Ｃ１の位置に、熱交換器によって形成された交換界面Ｉ１，２、を備え、その熱交換器の交換回路は二次流体が循環する二次回路の一部分Ｓ１，２及び一方向性一次回路の部分Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１を組み込む。本発明は、これらの熱交換器Ｉ１，１、Ｉ１，２の構造的な構成には関係せず、それらのプレート付き、パイプ状または他のいずれかの型の熱交換器であることができる。しかしながら、一方向性一次回路の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１及び二次回路の部分Ｓ１，１、Ｓ１，２は各熱交換器に接続され、したがって、一次流体及び二次流体がそこで逆流で循環する必要がある。それは本発明によって、及び、さらに詳細には、熱装置１の一次回路Ｐ１を少なくとも二つの部分に分割し、その部分が各々回路の二つの部分での循環方向を反対にする一次流体の循環方向制御装置２を備えることによって可能である。その結果、一方向性一次回路の前記部分の各々で、一次流体の一方向性の移動が得られる。したがって、それによって、同様に一方向性で移動する二次流体との逆流での交換が可能になり、一次回路及び二次回路間の熱交換能力を大きくすることができる。この説明は、本出願に記載した全ての実施例に適用可能である。
【００３５】
一方向性一次回路の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１は、部分を一対ずつ組み合わせ、その対では、一次流体の循環方向は反対である。このように、一次流体は、部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎで単一方向に、及び、次の反復では、部分Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ＋１で逆の単一方向に移動する。一次回路Ｐ１の残りでは、一次流体の移動は二つの循環方向での往復運動によって交互である。本発明によって、一方向性一次回路の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１での一次流体の循環なそのような修正によって、一方向性で循環する二次流体とのが逆流での熱交換を極めて容易に実施することができ、二次回路Ｓ１、１、Ｓ１，２で続行する。既に記載したように、この逆流での熱交換は、本発明によって、部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１を備える、または、組み込む熱交換ゾーンＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１で実施される。これらの熱交換ゾーンＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１は、例えば、プレート付き熱交換器またはパイプ状熱交換器など、その内部で一次流体及び二次流体が二つの反対方向に循環する熱交換器によって実現することができる。また、それは図示した実施態様のすべてに移し替えることができるが、熱交換ゾーンは、例えば熱絶縁シートまたは層を間に挟むことによって同一界面で熱交換ゾーンを互いに熱的に絶縁させることができる。
【００３６】
各反復または一次流体の循環方向の変化では、この一次流体は一方向性一次回路の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎで、または他の部分Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ＋１で移動する。その点から、すべての一次流体、すなわち、他と同様に反復から来る一次流体も逆流で循環する二次流体と熱交換することができる。それは、一方向性一次回路の各部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ’１，Ｎ、Ｐ’１，Ｎ＋１の位置に熱交換ゾーンを備える本出願のすべての熱装置について有効である。
【００３７】
そのように、本発明によって、一次流体が逐次的に交互に二つの反対方向に移動する熱装置から出る一次流体及び単一方向に循環する二次流体間の熱交換は、一次流体が修正され、二次流体に対して逆流で、単一の循環方向に循環する熱交換ゾーンＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１、ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１で最適化される。また、熱交換ゾーンＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１、ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１の数を増加させることによって、一次回路及び二次回路間の熱交換容量、及び、したがって、用途で、または、二次回路Ｓ１，１、Ｓ１，２、Ｓ１０，１、Ｓ１０，２、Ｓ２０，１、Ｓ２０，２、Ｓ３０，１、Ｓ３０，２、Ｓ４０，１、Ｎ、Ｓ４０，１，Ｎ＋１、Ｓ５０，１、Ｓ６０，１、Ｓ７０，１、Ｓ７０，２に接続された外部装置と交換すべき熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０の容量を増大させることができる。
【００３８】
このように、本発明による熱発生器１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０は、冷却液が往復運動によって移動する一次回路及び冷却液が一方向性で移動する二次回路間の熱交換の最適化を提供する。
【００３９】
この目的は、分割点Ｄで一次流体が単一方向に循環する複数の一次回路部分に分割され、一方向性一次回路のこれらの部分が分割点間に配置され、一次流体及び二次流体が常に互いに反対方向に循環する一次回路の特定の配置によって達成される。
【００４０】
この配置は、一次回路及び二次回路間の熱交換容量を増大させ、したがって、熱発生器の中心で発生したエネルギーを最大限利用、または、抽出することができる。その上、好ましくは、交換界面Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ３０，１、Ｉ３０，２、Ｉ４０，１、Ｉ５０，１、Ｉ６０，１、Ｉ７０，１、Ｉ７０，２は二つの分割点に直接接続された一方向性一次回路の部分に配置される。それによって、さらに熱交換を最適化し、特に、装置の中心に存在しない一次流体の容積を小さくすることができる。
【００４１】
図２に示した熱装置１０は、単に、閉じられ、分離された二つの流体ループを備える一次回路Ｐ１０、Ｐ１０’の構成によってのみ図１の熱装置と相違する。この装置には、図１に示した熱装置に関して記載したのと同様の利点及びコメントがある。
【００４２】
図３に示した熱装置７０は、その熱交換ゾーンＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１の構成によって図１に示した熱装置と相違する。実際、一方向性一次回路の部分Ｐ７０，Ｎ及びＰ７０、Ｎ＋１と、Ｐ’７０，Ｎ及びＰ’７０、Ｎ＋１は、各々、一方向性一次回路の共通部分ＰＣで合流し、その部分で、一次流体は一次流体の循環方向の制御装置２によって一方向性に循環する。好ましくは、この共通部分ＰＣ内を循環する一次流体は、一方向性一次回路の対応する二つの部分Ｐ７０，Ｎ及びＰ７０、Ｎ＋１と、Ｐ’７０，Ｎ及びＰ’７０、Ｎ＋１から、したがって、各反復から、各々出たものであり、その結果、この一次回路は連続で、及び、一方向性で移動する。一次流体及び二次流体間の熱交換は、そのようにして最適化される。各反復から出た流体は同一交換器回路内に送られ、そのことは熱交換器のアーキテクチャを単純化する。
【００４３】
冷却側Ｆ７０に配置された交換界面Ｉ７０，１は、熱交換器によって形成され、その交換回路は二次流体が循環する二次回路の部分Ｓ７０，１及び一方向性一次回路の部分Ｐ７０，Ｎ、Ｐ７０、Ｎ＋１の共通部分ＰＣを組み込む。この交換界面Ｉ７０，１では一次及び二次流体は二つの反対方向に循環する。加熱側Ｃ７０に配置された交換界面Ｉ７０，２についても同様である。この実施態様は、一次回路の単一部分、すなわち、共通部分ＰＣが二次回路Ｓ７０，１、Ｓ７０，２との熱交換を実施するため、サイズを小さくすることができるので、特に好ましい。さらに、この熱交換は反復または一次流体の循環方向の変化の度に実施される。
【００４４】
図４に示した熱装置２０は磁気熱量熱装置である。図１に示した型の熱装置であり、熱エネルギーは熱装置２０の中心Ｇ２０で、いわゆる磁気熱量作用を有する材料の磁気熱量作用の活用によって得られる。図示した熱装置２０は、そのため、概略的に示した少なくとも二つの磁気熱量要素３を備え、それらの磁気熱量要素は一次回路Ｐ２０の一次流体によって通して通過されている。
【００４５】
各磁気熱量要素３は、一次流体が通過するのに適した一つまたは複数の磁気熱量材料によって構成することができる。そのため、前記磁気熱量材料は多孔質であることがあり、それらの孔が出てきた流体の通路を形成する。また、詰まった塊の形状であることもでき、その内部にミニまたはミクロ通路が機械加工されるか、または、さらに場合によっては、溝を形成され、重ねられ、その間に冷却液が流れることができるプレートの組み合わせによって構成される。また、粉末または粒子の形態であることもでき、したがって、隙間が流体の通路を形成する。もちろん、一次流体が各磁気熱量要素３と熱交換することができる実施態様ならいずれでも適している。したがって、特定の構成が薄板の形状の磁気熱量要素を備えることができ、その薄板は一次流体が通過しないが、例えば、二つの反対方向でこの薄板の上面及び下面を循環する前記一次流体と熱接触し、この薄板を備える熱モジュールの端部を形成する前記薄板の端部の一つの位置で毎回開口する。磁気熱量要素は一次流体の通路を形成するように空間を空けて堆積された薄板の形状の磁気熱量材料を含む円盤の形状であることもある。
【００４６】
永久磁石を備える磁気配置４は、磁気熱量要素３に交互に磁界の変化の影響を受けさせ、磁気熱量要素３内に交互に加熱段階及び冷却段階を作り出すように、磁気熱量要素３に対して移動する。この磁気配置４はまた逐次的に給電される電気磁石の形状かまたは磁界の変化を作り出すことができる他のいずれかの類似手段によって形成される。一次回路Ｐ２０内の一次流体の循環方向の変化は磁気熱量要素３の磁化及び消磁段階と同期化され、それによって、前記磁気熱量材料内に熱勾配を設定する。
【００４７】
この型の磁気熱量要素２０は、また、各々図４の左及び右に位置する冷却側Ｆ２０及び加熱側Ｃ２０を備える。一次回路Ｐ２０は、冷却側Ｆ２０で一方向性一次回路の二つの部分Ｐ２０，Ｎ及びＰ２０、Ｎ＋１に、及び、加熱側Ｃ２０で一方向性一次回路の他の二つの部分Ｐ’２０，Ｎ及びＰ’２０、Ｎ＋１に分割される。加熱側及び冷却側の熱交換界面Ｉ２０，１及びＩ２０，２は一次流体及び二次流体間の最適化された熱交換を実施することを可能にするためのものであり、一次流体及び二次流体はそこで一方向性一次回路の部分Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０、Ｎ＋１、Ｐ’２０，Ｎ、Ｐ’２０、Ｎ＋１内の循環方向制御装置２の存在によって逆流で循環する。したがって、各磁気段階で、このことから、一次流体の循環方向にかかわらず、熱交換は常に界面Ｉ２０，１及びＩ２０，２内で、逆流で実施される。
【００４８】
好ましくは、本発明によるすべての熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０の場合で同様に、一方向性一次回路の複数の部分Ｐ１，Ｎ、Ｐ１，Ｎ＋１、Ｐ１０，Ｎ、Ｐ１０，Ｎ＋１、Ｐ２０，Ｎ、Ｐ２０，Ｎ＋１、Ｐ３０，Ｎ、Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ４０，Ｎ、Ｐ４０，Ｎ＋１、Ｐ５０，Ｎ、Ｐ５０，Ｎ＋１、Ｐ６０，Ｎ、Ｐ６０，Ｎ＋１への一次回路の分割点Ｄは、熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０の中心Ｇ１、Ｇ１０、Ｇ２０、Ｇ３０、Ｇ４０、Ｇ５０、Ｇ６０、すなわち、一次流体が熱エネルギーをチャージされる熱装置のゾーンまたは複数のゾーンに可能な限り近傍に配置される。それによって、一次流体が交互に移動する回路の部分内に配置された一次流体いわゆる無駄な容積を減少させることができる。磁気熱量熱発生器２０、３０では、この空間は理想的には磁気熱量要素３の一次流体の出口ゾーンに対応する。
【００４９】
図５に示した装置３０もまた磁気熱量熱装置である。それは、交換ゾーンＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ＋１の数によって図４の装置とは相違する。実際、この構成では、一方向性一次回路の一部分Ｐ３０，Ｎ＋１、Ｐ’３０，Ｎ＋１だけが熱交換ゾーンＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ＋１を備える。そのような構成は、二次流体との熱交換を制限することが望まれるときに実施することができる。
【００５０】
本発明による熱装置が磁気熱量熱装置であるとき、異なる数の磁気熱量要素３を備えることができる。実際、本発明は、磁気熱量熱装置２０、３０の中心Ｇ２０、Ｇ３０に二つだけの磁気熱量要素３を組み込むことに限定されず、一つだけまたは二つ以上組み込むこともできる。
【００５１】
記載した実施例では、熱装置１、１０、２０、３０は加熱及び冷却側の位置で同一の熱交換界面Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ３０，１、Ｉ３０，２を備えるが、本発明はこの構成に限定されるものではない。実際、用途によって、加熱側及び冷却側の間に異なる界面Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ３０，１、Ｉ３０，２を設置することが恐らく必要である。
【００５２】
そのため、熱装置４０、５０、６０の冷却側Ｆ４０、Ｆ５０、Ｆ６０だけを図６、７、８に示し、対応する加熱側は同じ構成または異なる構成でもよい。
【００５３】
したがって、図６に図示した熱装置４０の冷却側Ｆ４０は、二つの熱交換ゾーンＺＮ及びＺＮ＋１で各々熱交換を実施するために構成された二つの二次回路Ｓ４０，１、Ｎ、Ｓ４０，１、Ｎ＋１の存在によって、図１、２、４の熱装置１、１０、２０の冷却側とは相違する。二つの熱交換ゾーンＺＮ及びＺＮ＋１間の熱絶縁は、特にこの構成では適している。この応用例は、また、熱装置４０の加熱側でも活用することができる。しかしながら、そのような熱装置の冷却側及び加熱側を異なる構成で実現することもできる。
【００５４】
図７に示した熱装置５０は、二つの一次回路Ｐ５０及びＰ５０’を備え、それらの一次回路は一方向性一次回路の共通部分Ｐ５０，Ｎ及びＰ５０，Ｎ＋１を備える、すなわち、二つの一次回路Ｐ５０及びＰ５０’がそこで合流する。言い換えれば、熱交換界面Ｉ５０，１は二つの一次回路Ｐ５０及びＰ５０’に共通である。それによって、特に改善された熱交換を確実にして、熱装置Ｇ５０の容量を最適化することができる。もちろん、本発明は熱交換界面につき一つまたは二つの一次回路に限定されず、熱装置の熱出力及び／または必要な交換容量に応じて一つだけの熱交換界面に作用することができる。一方向性一次回路の部分が分離されているが、共通熱交換ゾーンに配置されている実施例は図示されていないが、また、本発明で構想することができる。
【００５５】
図８に図示した熱装置６０は、界面Ｉ６０，１内の単一の熱交換ゾーンＺＮ＋１の存在によって、図７の熱装置とは相違する。二つの一次回路Ｐ６０及びＰ６０’に共通の一方向性一次回路の部分Ｐ６０，Ｎ＋１だけが熱交換ゾーンＺＮ＋１を備える。この構成は、図５に関して述べられたコメントと同じコメントがつく。
【００５６】
本発明によって、定めた目的に達する、すなわち、初期移動が交互である一次流体及び移動が一方向性で、好ましくは連続する二次流体間の熱交換を改良することができる熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０を提案することができることはこの説明から明らかである。
【００５７】
本発明による熱装置１、１０、２０、３０、４０、５０、６０は、暖房、空調、テンパリング、冷却などの分野で、産業上及び家庭用の用途があり、この家庭用の場合、競争力のあるコストで、及び、小さなサイズである。
【００５８】
本発明は前記の実施態様に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲において定義した保護範囲内では、当業者には明らかなあらゆる変更または応用が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１  熱装置
３  磁気熱量要素
１０、２０、３０、４０、５０、６０  熱装置
Ｉ１，１、Ｉ１，２、Ｉ１０，１、Ｉ１０，２、Ｉ２０，１、Ｉ２０，２、Ｉ３０，１、Ｉ３０，２  熱交換界面
Ｐ１、Ｐ１０、Ｐ２０、Ｐ３０、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ７０  一次回路
Ｓ１，１、Ｓ１，２、Ｓ１０，１、Ｓ１０，２、Ｓ２０，１、Ｓ２０，２、Ｓ３０，１、Ｓ３０，２、Ｓ４０，１、Ｎ、Ｓ４０，１，Ｎ＋１、Ｓ５０，１、Ｓ６０，１、Ｓ７０，１、Ｓ７０，２  二次回路
ＺＮ、Ｎ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｎ＋１、ＺＮ、ＺＮ＋１、Ｚ’Ｎ、Ｚ’Ｎ＋１  熱交換ゾーン
【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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【国際調査報告】
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