调温器、特别是车辆调温器的制作方法

本发明涉及一种调温器、特别是车辆调温器，该调温器可以在利用磁热效应的情况下用于冷却或加热例如车辆内部空间。

背景技术：

在利用磁热效应的情况下工作的热泵中，磁热材料交替地运动到磁场之中并且从磁场中运动出来。在运动到磁场中时，在磁场影响下发生磁热材料的电子的自旋取向。该自旋取向或磁场中的磁力矩的取向导致，磁熵降低。因为系统的总熵不会减少，所以显示成温度上升的热熵增加。如果磁热材料从磁场中运动出来，则发生相反的过程。从磁场中运动出来的磁热材料的温度下降。

因为相比于在传统的冷却器或热泵中使用的热力学过程在利用磁热效应的情况下仅能引起较小的温差，所以对于提供磁热材料的或者说由该磁热材料接收热的流体的超过该温差的温度变化必需的是，实施多级过程，在所述过程中，通过串联多个利用磁热效应的系统实现连续的温度变化。

技术实现要素：

本发明的任务在于，提供一种在利用磁热效应的情况下工作的调温器、特别是车辆调温器，该调温器能在简单且紧凑的结构中运行，用以实现较大的温度变化。

按照本发明，该任务通过一种调温器、特别是车辆调温器解决，该调温器包括：

-至少一个能由载热介质穿流的和/或环流的、以磁热材料构造的、沿调温体纵向细长延伸的调温体，

-磁场布置结构，该磁场布置结构包括沿移动方向相继设置的磁场加热区域和在所述磁场加热区域之间的冷却区域，

其中，利用所述调温体提供多个沿所述调温体纵向相继地设置的载热介质流动区，其中，至少两个沿调温体纵向相互邻接的载热介质流动区提供载热介质流通区段(Zirkulationssektor)，

其中，至少一个载热介质流动区能由用于将热输入到该载热介质流动区的热输入流体穿流或/和环流，或/和，至少一个载热介质流动区能由用于将热从该载热介质流动区导出的热导出流体穿流或/和环流。

按照本发明的调温器可以在利用磁热效应的情况下按照热泵的方式工作，以便通过热相互作用一方面冷却热输入流体，另一方面加热热导出流体。因此，热从热输入流体传递给热导出流体。根据按照本发明的调温器应用作加热器还是用作冷却器，在所配设的热交换器装置中可以使用热输入流体，以便冷却另一种介质、例如要导入车辆内部空间中的空气，或者可以利用热导出流体，以便例如加热要导入车辆内部空间中的空气。因为按照本发明的调温器的效率随着特别是热输入流体的温度升高而增大，所以用作冷却器、例如用作车辆调温器是特别有利的。

为了在载热介质流动区沿调温体纵轴线的方向相继的情况下实现载热介质流通区段的位置匹配于磁场布置结构的定位，提出：至少一个载热介质流动区在第一运行阶段期间与在第一侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区一起提供载热介质流通区段并且在第二运行阶段期间与在第二侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区一起提供载热介质流通区段。

为了在交替转换的这个过程中也包括能由热导出流体或热输入流体穿流的载热介质流动区，进一步提出：在第一运行阶段和第二运行阶段的一个运行阶段方式中，能由热导出流体穿流的所述至少一个载热介质流动区能由热导出流体穿流并且能由热输入流体穿流的所述至少一个载热介质流动区能由热输入流体穿流，并且在第一运行阶段和第二运行阶段的另一个运行阶段方式中，能由热导出流体穿流的载热介质流动区与沿调温体纵向邻接于该载热介质流动区的载热介质流动区一起提供载热介质流通区段并且能由热输入流体穿流的载热介质流动区与沿调温体纵向邻接于该载热介质流动区的载热介质流动区一起提供载热介质流通区段。

以有利的方式，第一运行阶段和第二运行阶段相互交替地变换。运行地实现具有相应连续的温度变化的多级调温运行。

以有利的方式，调温体纵向基本上相应于移动方向、亦即这样的方向，沿着所述方向在磁场布置结构和调温体之间生成相对移动运动、亦即基本上线性相对运动。

为了能够以简单的方式和方法引起连续的温度变化，提出：在至少一个载热介质流通区段中设置载热介质的流通(Zirkulation)，其中，在流通中，载热介质从所述载热介质流通区段的其中一个载热介质流动区抽出并且导入到所述载热介质流通区段的另一个载热介质流动区中并且载热介质从所述另一个载热介质流动区抽出并且导入到所述一个载热介质流动区中。在此，为了考虑在磁场布置结构和调温体之间的相对移动运动，当载热介质在所述调温体的基本上正交于调温体纵向的一侧上从所述一个载热介质流动区抽出并且在同一侧上导入到所述另一个载热介质流动区中并且在基本上正交于所述调温体纵向的另一侧上从所述另一个载热介质流动区抽出并且在同一侧上导入到所述一个载热介质流动区中时，可以实现紧凑的结构方式。在此，特别是可以规定：在至少一个载热介质流通区段中，至少一个载热介质管道从所述一个载热介质流动区引导到所述另一个载热介质流动区并且至少一个载热介质管道从所述另一个载热介质流动区引导到所述一个载热介质流动区。

为了载热介质流通区段的位置匹配于磁场布置结构的磁场的位置提出：在至少一个载热介质流动区中，载热介质管道的从该载热介质流动区引导或引导到该载热介质流动区的管道段能与载热介质管道的从在第一侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区引导的或引导到从在第一侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区的管道段连接或者能与载热介质管道的从在第二侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区引导的或引导到在第二侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区的管道段连接。

在此，特别是可以规定：载热介质管道的从所述至少一个载热介质流动区引导的或引导到所述至少一个载热介质流动区的管道段在第一运行阶段期间与载热介质管道的从在第一侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区引导的或引导到在第一侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区的管道段连接并且在第二运行阶段期间与载热介质管道的从在第二侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区引导的或引导到从在第二侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区的管道段连接。

在这些不同的流动状态或流动连接之间的可转换性例如可以通过如下方式实现，即，所述管道段能通过可切换的阀连接。

此外，为了提供载热介质穿过不同的载热介质流通区段的流通可以规定：至少一个、优选每个载热介质流通区段配设有载热介质泵。

对于提供流通必需的载热介质泵的数量可以按照有利的方面通过如下方式少地保持，即，与沿调温体纵向相继的载热介质流动区中的每第二个载热介质流动区相配地设置载热介质泵，使得该载热介质流动区在第一运行阶段中与在第一侧上沿调温体纵向与邻接该载热介质流动区的载热介质流动区一起分别提供载热介质流通区段并且在第二运行阶段中与在第二侧上沿调温体纵向邻接该载热介质流动区的载热介质流动区一起分别提供载热介质流通区段。

在按照本发明的调温器的基本上沿调温体纵向的方向直线延伸的构造方案中，为了实施多级调温过程，以有利的方式，多个载热介质流通区段可以沿调温体纵向相继地提供。

为了确保调温体的允许与调温体合适的相互作用的可穿流性，提出：所述调温体容纳在调温体壳体中。因此，也可以避免载热介质从调温器的区域泄漏。

为了提供由磁场布置结构生成的磁场与调温体有效率的相互作用，提出：所述磁场布置结构在至少一侧上基本上正交于调温体纵向包括多个沿调温体纵向相继彼此隔开间距地设置的且基本上提供磁场加热区域的磁体、优选永磁体，其中，在沿调温体纵向彼此隔开间距地设置的磁体之间提供所述冷却区域。在此，沿调温体纵向相继的磁体支承在通过驱动装置可驱动成沿移动方向的线性运动的磁体支架上。

在一个特别有利的构造方案中提出：在所述调温体的两侧上基本上正交于调温体纵向分别设置有多个沿调温体纵向相继地且彼此隔开间距地设置的磁体，其中，在一侧上的至少一个、优选每个磁体与在另一侧上的磁体相对置。

为了在考虑按照本发明的调温器的延伸构造方案的情况下为了实施多级调温过程可以输入或输出热，进一步提出：能由热输入流体穿流的和/或环流的载热介质流动区设置在所述调温体的纵向端部区域上并且能由热导出流体穿流的和/或环流的载热介质流动区设置在所述调温体的另一个纵向端部区域上。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明。附图中：

图1示出利用磁热效应的调温器的原理透视图；

图2示出调温器的原理图，用以阐明设置用于提供位置可变的载热介质流通区段的载热介质管道，其中，调温器在第一运行阶段中；

图3示出相应于图2的图示，其中，调温器在第二运行阶段中。

具体实施方式

图1以透视图示出总体以10标明的调温器，通过该调温器可以在多级过程中在利用磁热效应的情况下传递热。调温器10包括容纳在调温体壳体12中的由磁热材料制成的调温体14。调温体壳体12和设置在其中的调温体14沿调温体纵轴线L的方向延伸。在此，构成多个沿调温体纵向L相继的载热介质流动区Z₁、Z₂、Z₃、Z₄、Z₅、Z₆、Z₇和Z₈，以下总体以Z_i说明。对于每个所述载热介质流动区Z_i，调温体14可以以设置在调温体壳体12的封闭的内部空间区域中的调温体段构造，其中，与不同的载热介质流动区Z_i相配的调温体段彼此可以通过调温体壳体12的相应的壁区域分开。但原则上，调温体12的连续的材料块也可以延伸穿过载热介质流动区Z_i的全部或一部分。

此外，在图1中可看到总体以16标明的磁场布置结构。该磁场布置结构在沿移动方向V通过运动驱动装置、例如电动的驱动装置基本上能线性移动的磁体支架18上包括多个沿移动方向V或者说调温体纵向L相继的永磁体20。在此，这些磁体20的第一组设置在基本上正交于调温体纵轴线L的一侧上、在图1中调温体14的上侧上。第二组永磁体20设置在对置的且基本上正交于调温体纵轴线L定向的另一侧上，从而永磁体20以不同的极性彼此面对并且使调温体14在其之间容纳地彼此成对地对置。在这些彼此成对地对置的永磁体20之间构成磁场M。这样彼此对置的永磁体20的每对构成磁场加热区域22。在沿调温体纵向L相继的两个磁场加热区域之间分别存在通过在其之间的间隙构成的冷却区域24。

通过磁体支架18沿移动方向V的移动能实现，磁场加热区域这样移动，使得所述磁场加热区域交替地分别与两个紧邻的载热介质流动区中的一个载热介质流动区对准。例如在图1中示出的定位中，在最左下方可看到的磁场加热区域22与载热介质流动区Z₁对准，而紧接着的冷却区域24与紧接着的载热介质流动区Z₂对准。在磁体支架18在图1的图示中向右上方移动时，首先与载热介质流动区Z₁对准的磁场加热区域22运动到载热介质流动区Z₂的区域中。接着该磁场加热区域22的冷却区域24于是与载热介质流动区Z₃对准。在该状态下，在图1中在左下方可看到的磁场加热区域22前面的冷却区域24于是也处于在载热介质流动区Z₁的区域中。

载热介质流动区Z_i与磁场加热区域22或冷却区域24的这种在磁体支架18往复移动时交替的对准和同时分别在相应的运行阶段中与磁场加热区域22对准的载热介质流动区Z_i中的磁热效应的交替产生或利用可以以下面描述的方式和方法用于在沿调温体14的纵向端部区域26、28定位的两个载热介质流动区Z₁和Z₈之间运输将热。

在图2的图示中可看到，在那里定位在左边的载热介质流动区Z₁与用于热输入流体的回路30流动连接。该回路30包括热交换器装置32以及泵34。以相应的方式，在图2中说明的运行阶段中，设置在另一个纵向端部区域28中的载热介质流动区Z₈与用于热导出流体的回路36连接。该回路36包括热交换器装置38以及泵34。

沿调温体纵向L彼此紧邻的载热介质流动区Z_i在其基本上正交于调温体纵向L且正交于磁场M的方向的两侧上通过相应的载热介质管道40、42相互连接。这在下面要借助载热介质流动区Z₅、Z₆和Z₇解释。

在调温体14或者说调温体壳体12的在图2中在下方示出的那侧44上，管道段46相应地通入到调温体壳体12中。管道段48通入到处于其之间的载热介质流动区Z₆中。该管道段引导到一个阀、例如两位三通阀50。载热介质流动区Z₅和Z₇的管道段46经由管道段52同样与两位三通阀50连接。

在图2中在上方示出的那侧54上，在载热介质流动区Z₅和Z₇的区域中，相应的管道段56通入到调温体壳体12中。在载热介质流动区Z₆的区域中，管道段58通入，在该管道段中设置泵34。载热介质流动区Z₅和Z₇的管道段56经由管道段60与管道段58连接。

因此，在侧44上，管道段46、管道段52和管道段48相应地构成载热介质管道42，而在侧54上，管道段56、管道段60和管道段58相应地提供载热介质管道40。

在处于纵向端部区域26、18中的载热介质流动区Z₁和Z₈的区域中，结构上的改变在如下情况下存在，即，在载热介质流动区Z₁中，管道段56在侧54上经由两位三通阀50一方面连接或可连接于管道段60或者另一方面连接或可连接于回路30。在载热介质流动区Z₈的区域中，包含泵34的管道段58经由两位三通阀50连接于管道段60或回路36。

下面参考图2和3说明调温器10的运行，用以将热从在回路30中流通的热输入流体运输到在回路36中流通的热导出流体。在此，例如假定，借助在回路30中流通的热输入流体和热交换器装置32应冷却要导入车辆内部空间中的空气，而在回路36的热交换器装置38的区域中，热应向外、亦即朝向周围环境释放。不言而喻，在热交换器装置32、38的相应交换的布置结构或配置结构中，也可以加热要导入车辆内部空间中的空气。

在图2中示出的第一运行阶段中，两个载热介质流动区Z₁和Z₈分别与回路30或36流动连接。在这两个载热介质流动区Z₁和Z₈之间，通过载热介质流动区Z₂至Z₆总体上建立三个载热介质流通区段I、II和III。为此，与载热介质流动区Z₂、Z₄和Z₆相配地设置的两位三通阀这样转换，使得分别在与这些载热介质流动区也相配的泵34的输送作用下引起载热介质的、亦即例如水引导穿过深地示出的管道段的流通。在此，在载热介质流动区Z₁和Z₂、Z₃和Z₄、Z₅和Z₆以及Z₇和Z₈之间不存在流动连接。例如在该第一运行阶段中，载热介质流动区Z₃与在第一侧上沿调温体纵向L邻接该载热介质流动区的载热介质流动区Z₂构成载热介质流通区段I。

此外可看到，在图2中示出的第一运行阶段中，磁场布置结构16的永磁体20这样定位，使得所述永磁体处于载热介质流动区Z₂、Z₄、Z₆和Z₈的区域中。通过在这些载热介质流动区Z₂、Z₄、Z₆和Z₈中生成的磁热效应引起地，在这些区域中调温体14绝热地变热。通过由这些载热介质流动区与变热的调温体14流通的载热介质在那里将热导出并且运输到相应的载热介质流通区段I、II、III的分别紧邻的载热介质流动区，在其中定位磁场布置结构16的相应的冷却区域24。这是载热介质流动区Z₃、Z₅和Z₇。在载热介质流动区Z₈的区域中，其中，调温体14在该第一运行阶段中同样通过磁热效应变热，通过在回路36中流通的热导出流体将热从调温体14导出并且在热交换器装置38的区域中例如朝向环境空气释放。在载热介质流动区Z₁的区域中，在回路30中的热输入流体流通穿过调温体14的该调温体不通过磁热效应变热的、而处于较低温度水平的区域。这导致，在回路30中流通的热输入流体冷却并且给调温体14的处于载热介质流动区Z₁的区域中的区域供应热或者说在该热相互作用时冷却。

如果磁体支架18移动到在图3示出的且也相应于图1的状态的定位中，则现在磁场加热区域22从载热介质流动区Z₂、Z₄、Z₆和Z₈的区域运动到载热介质流动区Z₁、Z₃、Z₅和Z₇的区域中。随着磁体支架18的这个移动，转换不同的两位三通阀50，使得在第二运行阶段中现在以载热介质流动区Z₁和Z₂构成第一载热介质流通区段I、以载热介质流动区Z₃和Z₄构成第二载热介质流通区段、以载热介质流动区Z₅和Z₆构成第三载热介质流通区段并且以载热介质流动区Z₇和Z₈构成第四载热介质流通区段IV。在该第二运行阶段中现在例如载热介质流动区Z₃与在第二侧上沿调温体纵向L邻接该载热介质流动区的载热介质流动区Z₄一起构成载热介质流通区段II。两个回路30、36在该第二运行阶段中脱耦。

通过磁场加热区域22的永磁体20与载热介质流动区Z₁、Z₃、Z₅和Z₇重叠地运动，在那里出现磁热效应并且调温体14变热。在现在与冷却区域24对准的载热介质流动区Z₂、Z₄、Z₆和Z₈中，通过磁相互作用生成的自旋取向丢失，这导致调温体14在这些区域中的冷却。这导致，例如在载热介质流通区段I中由于在载热介质流动区Z₁中变热的调温体14，在那里流通的载热介质被加热并且热传递给调温体14的处于载热介质流动区Z₂的区域的部段。由此，从奇数编号的载热介质流动区Z_i抽走热并且给偶数编号的载热介质流动区供应热。

在接着重新过渡到在图2中示出的第一运行阶段中时，通过将磁场加热区域22从奇数编号的载热介质流动区Z_i移开，这些或调温体14的定位在其中的部段又被冷却，而通过使磁场加热区域22运动到偶数编号的载热介质流动区Z_i的区域中，在那里或在调温体14的处于那里的部段中出现加热。这导致，在多级过程中，热从载热介质流动区Z₁的区域中输送到载热介质流动区Z₈的区域中。在此，在每级中产生的温度上升合计为总温度上升，使得通过相应地增加级的数量在处于纵向端部区域26、28中的载热介质流动区Z₁和Z₈中存在的载热介质流动区和因此能生成的载热介质流通区段之间，温度上升是可调节的或可预定的。各个载热介质流动区的大小或几何形状也可以匹配于温度变化的影响。此外不言而喻，多个这样的仪器可以并行工作，以便在两个回路30、36之间运输热。

为了在图2和3中示出的两个运行阶段之间转换时对系统分别给出匹配于所改变的热状态的可能性，该转换可以间歇地进行。这意味着，在达到例如在图2中示出的状态之后，磁体支架18首先保留在该位置中并且载热介质通过载热介质流通区段或回路30、36输送。在足够的流通持续时间之后，于是通过相应地操控两位三通阀和使磁体支架18运动到在图3中示出的状态中可以激活在第二运行阶段中建立的载热介质流通区段I、II、III和IV用于传热，并且在又切换到图2的状态中之前，在预先确定的持续时间上保持激活。

因为通过转换不同的载热介质流动区Z_i的连接，这些载热介质流动区也交替地分别与其他不同的载热介质流动区Z_i流动连接，所以对于整个系统优选使用同一载热介质、例如水或其他适用于在规定的温度范围内传热的流体。