Generador térmico con meterial magnetocalórico.

Generador térmico (1) que comprende por lo menos un módulo térmico (2) constituido esencialmente por unelemento magnetocalórico (3) dispuesto para ser atravesado por un fluido caloportador y dos cámaras caliente (4) yfría (5) dispuestas a uno y otro lado del elemento magnetocalórico (3) y que contienen cada una un medio (6) dedesplazamiento de dicho fluido caloportador a través de dicho elemento magnetocalórico (3),

una disposiciónmagnética (7) dispuesta para crear una variación de campo magnético en dicho elemento magnetocalórico (3) demanera que se cree alternativamente en dicho elemento magnetocalórico (3) un ciclo de calentamiento y un ciclo deenfriamiento, y un dispositivo de arrastre (8) de dichos medios de desplazamiento (6) según un movimiento devaivén en la cámara (4 o 5) en cuestión para imprimir un desplazamiento al fluido caloportador a uno y otro lado dedicho elemento magnetocalórico (3) y de manera sincronizada con la variación de campo magnético con el fin degenerar la creación y después el mantenimiento de un gradiente de temperatura entre los dos extremos opuestos (9y 10) de dicho elemento magnetocalórico (3), generador caracterizado porque el dispositivo de arrastre (8)comprende un circuito cerrado de fluido que une fluídicamente dichas cámaras caliente (4) y fría (5), en el que unfluido de maniobra es arrastrado por un dispositivo de aspiración y de descarga (11), y por lo menos una interfaz deconmutación (12) sincronizada con dicha disposición magnética (7) para unir alternativamente cada cámara caliente(4) y fría (5) a los lados de aspiración (14) y de descarga (15) de dicho dispositivo (11) de aspiración y de descarga,y a la inversa.

Generador térmico con material magnetocalórico.

Campo técnico La presente invención se refiere a un generador térmico que comprende por lo menos un módulo térmico constituido esencialmente por un elemento magnetocalórico dispuesto para ser atravesado por un fluido caloportador y dos cámaras caliente y fría dispuestas a ambos lados del elemento magnetocalórico y que contienen cada una un medio de desplazamiento de dicho fluido caloportador a través de dicho elemento magnetocalórico, una disposición magnética dispuesta para crear una variación de campo magnético en dicho elemento magnetocalórico con el fin de crear alternativamente en dicho elemento magnetocalórico un ciclo de calentamiento y un ciclo de enfriamiento, y un dispositivo de accionamiento de dichos medios de desplazamiento según un movimiento de vaivén en la cámara en cuestión para imprimir un desplazamiento al fluido caloportador a ambos lados de dicho elemento magnetocalórico y de manera sincronizada con la variación de campo magnetocalórico con el fin de generar la creación y después el mantenimiento de un gradiente de temperatura entre los dos extremos opuestos de dicho elemento magnetocalórico.

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 su rendimiento. Desde entonces, las investigaciones realizadas en este ámbito tienden todas ellas a mejorar las prestaciones de dicho generador, actuando sobre los diferentes parámetros, tales como la potencia de imantación, las prestaciones del elemento magnetocalórico, la superficie de intercambio entre el fluido caloportador y los elementos magnetocalóricos, las prestaciones de los intercambiadores de calor, etc.

La solicitud de patente francesa nº 07/07612 a nombre de la solicitante describe un generador magnetocalórico en el que la energía térmica generada por unos elementos magnetocalóricos se intercambia con un fluido caloportador puesto en desplazamiento a través de dichos elementos magnetocalóricos por medio de medios de circulación. Estos medios de circulación están en forma de pistones accionados según un movimiento de vaivén por una leva de control que comprende un perfil de leva específico.

Otro generador térmico se da a conocer en el documento WO 2007/026062.

No obstante, este generador adolece de un inconveniente inherente al accionamiento de estos pistones. En efecto, este accionamiento está sujeto a un desgaste de los elementos en contacto, a saber, el perfil de leva y los pistones, lo cual puede implicar una degradación prematura del rendimiento del generador. Además, plantea problemas de estanqueidad entre la camisa de los pistones y el mecanismo de accionamiento.

Exposición de la invención La presente invención pretende evitar estos inconvenientes proponiendo un generador térmico magnetocalórico de construcción simple con un número reducido de elementos constitutivos, en el que, por una parte, los riesgos de pérdida de estanqueidad entre la cámara en la que se desplazan los medios de circulación del fluido y el medio de maniobra de estos últimos están muy limitados y, por otra parte, se aumenta la duración de vida del mismo y se preserva su rendimiento.

Con este fin, la invención se refiere a un generador térmico del tipo indicado en el preámbulo, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento comprende un circuito cerrado de fluido que une fluídicamente dichas cámaras caliente y fría, en el que un fluido de maniobra es arrastrado por un dispositivo de aspiración y de descarga, y por lo menos una interfaz de conmutación sincronizada con dicha disposición magnética para unir alternativamente cada cámara caliente y fría a los lados de aspiración y de descarga de dicho dispositivo de aspiración y de descarga, y a la inversa.

El generador térmico comprende así un único dispositivo de accionamiento de los medios de desplazamiento del fluido caloportador. La utilización de dicha interfaz de conmutación permite evitar la utilización de compuertas de conmutación u otros dispositivos análogos y facilita así la concepción del generador térmico. Además, la integración de esta interfaz en el generador térmico según la invención permite reducir el volumen de este último.

El generador térmico según la invención está destinado a intercambiar energía térmica con uno o varios circuitos exteriores de utilización (calefacción, climatización, atemperado, etc.) al estar unido a ellos por medio de un intercambiador de calor, por ejemplo.

Según la invención, el fluido de maniobra y el fluido caloportador pueden ser los mismos.

Preferentemente, dicha interfaz de conmutación puede comprender por lo menos una platina de conmutación montada en dicho generador térmico e intercalada entre una de las cámaras caliente o fría de dicho módulo térmico y un plato de distribución provisto de un circuito de aspiración y de un circuito de descarga unidos respectivamente a los lados de aspiración y descarga del dispositivo de aspiración y de descarga.

Dicha platina de conmutación puede comprender unos pasos pasantes que aseguran una comunicación fluídica entre dichas cámaras caliente y fría y los circuitos de aspiración y de descarga de dicho plato de distribución.

En un modo de realización preferido de la invención, el generador térmico puede presentar una estructura circular que comprende una pluralidad de módulos térmicos dispuestos en círculo alrededor de un eje central.

En esta configuración, dicho generador puede comprender dos interfaces de conmutación que comprenden cada una de ellas una platina de conmutación, dichas platinas de conmutación y los platos de distribución correspondientes pueden ser asimismo circulares y los circuitos de aspiración y de descarga de dichos platos de distribución pueden estar en forma de dos ranuras concéntricas realizadas en su cara situada enfrente de dichas platinas de conmutación.

En una primera variante, la disposición magnética puede ser concéntrica al eje central y ser accionada en rotación alrededor de dicho eje, y las platinas de conmutación y la disposición magnética pueden ser accionadas en rotación alrededor de dicho eje central por el mismo accionador. Esta configuración permite aumentar la compacidad del generador térmico.

En una segunda variante, la disposición magnética puede ser fija y estar constituida por unos electroimanes unidos a una fuente de energía eléctrica, y las platinas de conmutación pueden ser accionadas en rotación alrededor de dicho eje central por un accionador específico.

Además, las platinas de conmutación pueden ser idénticas y estar montadas en posiciones desplazadas angularmente una con respecto a otra de tal modo que cada módulo térmico esté unido, por una parte, a nivel de su cámara caliente o fría, a un paso pasante de una platina de conmutación unida al circuito de aspiración de un plato de distribución y, por otra parte, a nivel de su cámara fría o caliente, a un paso pasante de la otra platina de conmutación unida al circuito de descarga del otro plato de distribución.

El hecho de integrar unas platinas de conmutación idénticas permite reducir el coste de fabricación del generador.

En lo que se refiere a la disposición magnética, esta última puede comprender una alternancia de zonas imantadas y zonas no imantadas, y los pasos pasantes de las platinas de conmutación pueden estar dispuestos en función de dicha alternancia, para realizar un desplazamiento del fluido caloportador en cada módulo térmico desde la cámara caliente hacia la cámara fría cuando el elemento magnetocalórico no está sometido a un campo magnético, y desde la cámara fría hacia la cámara caliente cuando el elemento magnetocalórico está sometido a un campo magnético.

Además, según la invención, el conjunto de las cámaras calientes y el conjunto de las cámaras frías pueden estar contenidos en un cárter que puede constituir un intercambiador térmico.

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

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

-la figura 2 es una vista en sección longitudinal del generador térmico representado en la figura 1,

-la figura 3 es una vista en... [Seguir leyendo]

1. Generador térmico (1) que comprende por lo menos un módulo térmico (2) constituido esencialmente por un elemento magnetocalórico (3) dispuesto para ser atravesado por un fluido caloportador y dos cámaras caliente (4) y fría (5) dispuestas a uno y otro lado del elemento magnetocalórico (3) y que contienen cada una un medio (6) de desplazamiento de dicho fluido caloportador a través de dicho elemento magnetocalórico (3) , una disposición magnética (7) dispuesta para crear una variación de campo magnético en dicho elemento magnetocalórico (3) de manera que se cree alternativamente en dicho elemento magnetocalórico (3) un ciclo de calentamiento y un ciclo de enfriamiento, y un dispositivo de arrastre (8) de dichos medios de desplazamiento (6) según un movimiento de vaivén en la cámara (4 o 5) en cuestión para imprimir un desplazamiento al fluido caloportador a uno y otro lado de dicho elemento magnetocalórico (3) y de manera sincronizada con la variación de campo magnético con el fin de generar la creación y después el mantenimiento de un gradiente de temperatura entre los dos extremos opuestos (9 y 10) de dicho elemento magnetocalórico (3) , generador caracterizado porque el dispositivo de arrastre (8) comprende un circuito cerrado de fluido que une fluídicamente dichas cámaras caliente (4) y fría (5) , en el que un fluido de maniobra es arrastrado por un dispositivo de aspiración y de descarga (11) , y por lo menos una interfaz de conmutación (12) sincronizada con dicha disposición magnética (7) para unir alternativamente cada cámara caliente (4) y fría (5) a los lados de aspiración (14) y de descarga (15) de dicho dispositivo (11) de aspiración y de descarga, y a la inversa.

2. Generador térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque el fluido de maniobra y el fluido caloportador son los mismos.

3. Generador térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dicha interfaz de conmutación (12) comprende por lo menos una platina de conmutación (121, 122) montada en dicho generador térmico (1) e intercalada entre una de las cámaras caliente (4) o fría (5) de dicho módulo térmico (2) y un plato de distribución (16, 17) provisto de un circuito de aspiración (141) y de un circuito de descarga (151) unidos respectivamente a los lados de aspiración (14) y descarga (15) del dispositivo (11) de aspiración y de descarga.

4. Generador térmico según la reivindicación 3, caracterizado porque dicha platina de conmutación (121, 122) comprende unos pasos pasantes (18 y 19) que aseguran una comunicación fluídica entre dichas cámaras caliente

(4) y fría (5) y los circuitos de aspiración (141) y de descarga (151) de dicho plato de distribución (16, 17) .

5. Generador térmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que presenta una estructura circular que comprende una pluralidad de módulos térmicos (2) dispuestos en círculo alrededor de un eje central (A) , caracterizado porque comprende dos interfaces de conmutación (12) que comprenden cada una de ellas una platina de conmutación (121, 122) , porque dichas platinas de conmutación (121 y 122) y los platos de distribución (16, 17) correspondientes son asimismo circulares, y porque los circuitos de aspiración (141) y de descarga (151) de dichos platos de distribución (16, 17) están en forma de dos ranuras concéntricas realizadas en su cara situada enfrente de dichas platinas de conmutación (121, 122) .

6. Generador térmico según la reivindicación 5, en el que la disposición magnética (7) es concéntrica al eje central

(A) y es accionada en rotación alrededor de dicho eje (A) , caracterizado porque las platinas de conmutación (121, 122) y la disposición magnética (7) son arrastradas en rotación alrededor de dicho eje central (A) por el mismo accionador.

7. Generador térmico según la reivindicación 5, caracterizado porque la disposición magnética es fija y está constituida por unos electroimanes unidos a una fuente de energía eléctrica, y porque las platinas de conmutación (121, 122) son arrastradas en rotación alrededor de dicho eje central (A) por un accionador específico.

8. Generador térmico según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque las platinas de conmutación (121, 122) son idénticas y están montadas en posiciones desplazadas angularmente una con respecto a otra de tal modo que cada módulo térmico (2) esté unido, por una parte, a nivel de su cámara caliente (4) o fría (5) , a un paso pasante (18) de una platina de conmutación (121 o 122) unido al circuito de aspiración (141) de un plato de distribución (16 o 17) y, por otra parte, a nivel de su cámara fría (5) o caliente (4) , a un paso pasante (19) de la otra platina de conmutación (122 o 121) unido al circuito de descarga (151) del otro plato de distribución (17 o 16) .

9. Generador térmico según la reivindicación 8, caracterizado porque la disposición magnética (7) comprende una alternancia de zonas imantadas y de zonas no imantadas, y porque los pasos pasantes (18, 19) de las platinas de conmutación (121, 122) están dispuestos en función de dicha alternancia, para realizar un desplazamiento del fluido caloportador en cada módulo térmico (2) desde la cámara caliente (4) hacia la cámara fría (5) cuando el elemento magnetocalórico (3) no está sometido a un campo magnético y desde la cámara fría (5) hacia la cámara caliente (4) cuando el elemento magnetocalórico (3) está sometido a un campo magnético.

10. Generador térmico según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque el conjunto de las cámaras calientes (4) y el conjunto de las cámaras frías (5) están contenidos en un cárter (23, 24) que constituye un intercambiador térmico.