Elastokalorische Maschine und entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer solchen elastokalorischen Maschine

Die Erfindung betrifft eine elastokalorische Maschine zum Austausch von Wärme bzw. von Wärmeenergie mit einem Fluid. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben einer solchen elastokalorischen Maschine.

Herkömmlicherweise umfassen solche elastokalorische Maschinen mehrere elastokalorische Elemente, deren elastokalorische Materialien zu Bündeln bzw. Drahtbündeln vereint sind. Diese elastokalorischen Elemente verwenden insbesondere elastokalorische Materialien, die auch als sog.

Formgedächtnislegierungen (FGL) bekannt sind. Bei derartigen pseudoelastischen Legierungen lässt sich durch Eintrag von Wärme durch eine Wärmequelle eine Formänderung induzieren. Entfernt man die Wärmequelle wieder, nimmt die Legierung ihre ursprüngliche Form wieder an. Dieser Effekt ist absolut reversibel. Damit einhergehend wird der umgekehrte Effekt, der sog. elastokalorische Effekt, genutzt. Über eine Formänderung des elastokalorischen Materials wird Umwandlungswärme des elastokalorischen Materials mit der Umgebung ausgetauscht, so dass das elastokalorische Material nach Wärmeenergieaustausch mit der Umgebung einen energetisch niedrigeren Zustand als vor dem Wärmeenergieaustausch einnehmen kann.

Im Speziellen wird das elastokalorische Material einer mechanischen Beanspruchung bzw. Belastung ausgesetzt, so dass es bei diesem zu einer kristallinen Phasenumwandlung kommt und sich dabei erwärmt. Diese entstehende Wärme wird beispielsweise wieder über eine Wärmesenke, beispielsweise in Form eines Fluids, abgeführt, so dass das Material wieder auf die Ausgangstemperatur abkühlt. Wird nun die mechanische Beanspruchung entfernt, d.h. es folgt eine Entspannung bzw. Entlastung des Materials, so verringert sich die Ordnung und das Material kühlt sogar auf einen Wert unterhalb der Ausgangstemperatur ab, so dass es nun thermische Energie bzw. Wärmeenergie aus der Umgebung, beispielsweise aus einem umgebenden Fluid, aufnehmen kann. Durch zyklische Be- und Entlastung des elastokalorischen Materials kann somit im Sinne einer elastokalorischen Wärmepumpe eine entsprechende Wärmezufuhr und -abfuhr realisiert werden. Durch geeignete Steuerung der zyklischen Be- und Entlastung bzw. Entspannung verbunden mit entsprechender Steuerung eines Fluidkreislaufs, welcher beispielsweise ein Kühlmittel wie Wasser aufweisen kann, lässt sich somit eine elastokalorische Maschine in Form einer Wärmepumpe bzw. Kältemaschine realisieren.

Fig. 1A und 1 B sind beispielhafte Schnittansichten einer aus dem Stand derTechnik bekannten elastokalorischen Maschine 1 ‘.

In dem dargestellten Fall umfasst die elastokalorische Maschine 1 ‘ eine Vielzahl von elastokalorischen Elementen 10' (lediglich eines ist in den Figuren 1A und 1 B bezeichnet), welche radial bzw. in einem bestimmten Radius um eine Rotationsachse R' angeordnet sind. Die elastokalorische Maschine 1 ' umfasst weiterhin einen Rotor 16‘, welcher sich gemeinsam mit der Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10' um die Rotationsachse R' dreht. Der Rotor 16’ und die Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10' sind in einem Gehäuse 17’ aufgenommen, welches den Rotor 16’ im Rahmen einer Wellenführung drehbar über eine mit dem Rotor 16' verbundene Antriebswelle lagert (siehe Fig. 1 B). Weiterhin umfasst die elastokalorische Maschine einen ersten Kanal 11 ‘, der eingerichtet ist, ein erstes Fluid F1 ‘ zu führen, und einen zweiten Kanal 12‘, der eingerichtet ist, ein zweites Fluid F2‘ zu führen. Der erste Kanal 11 ‘ und der zweite Kanal 12' sind zu einem Kreislauf miteinander verbunden, so dass die Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10' entlang des ersten Kanals 11 ' und entlang des zweiten Kanals 12' geführt wird, während die Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10' um die Rotationsachse R' gedreht wird. Im dargestellten Fall sind der erste Kanal 11 ' und der zweite Kanal 12' bezüglich des Querschnitts der elastokalorischen Maschine 1 ' um den Rotor 16’ herum in dem Gehäuse 17’ gebildet, so dass das erste Fluid F1 ‘ und das zweite Fluid F2‘ die Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10' umströmen können. Folglich bildet der Rotor 16' in Bezug auf die Rotationsachse R' eine innere Fläche des ersten Kanals 11 ‘ und des zweiten Kanals 12' aus, während das Gehäuse 17' eine äußere Fläche des ersten Kanals 11 ' und des zweiten Kanals 12' ausbildet. Der erste Kanal 11 ' und der zweite Kanal 12’ sind im dargestellten Fall in Form von Zylindersegmenten innerhalb des Gehäuses 17’ ausgebildet, welche zu dem Kreislauf miteinander verbunden sind. Der Kreislauf ist somit quasi in Form eines zylindrischen ringförmigen Kanals um den Rotor 16' ausgebildet. Weiterhin werden die elastokalorischen Elemente 10‘, während diese entlang des ersten Kanals 11 ' bewegt werden, durch Belastung in einen ersten Zustand versetzt, in dem sie Wärmeenergie an das erste Fluid F1 ‘ abgeben. Werden die elastokalorischen Elemente 10' hingegen durch den zweiten Kanal 12' bewegt, werden diese durch Entspannung in einen Zustand versetzt, in dem sie Wärmeenergie von dem zweiten Fluid F2‘ aufnehmen. Somit wird das erste Fluid F1 ‘, welches durch den ersten Kanal 11 ' strömt, durch die elastokalorischen Elemente 10' erwärmt, während das zweite Fluid F2‘, welches durch den zweiten Kanal 12' strömt, durch die elastokalorischen Elemente 10' abgekühlt wird.

Weiterhin umfasst die elastokalorische Maschine 1 ', wie in Fig. 1A dargestellt, für den ersten Kanal 11 ‘ und den zweiten Kanal 12' jeweils einen Einlass 111 ' und 121 ‘ sowie jeweils einen Auslass 112' und 122‘. Die Einlässe 111 ‘, 121 ' und die Auslässe 112‘, 122' ermöglichen, dass das in der elastokalorischen Maschine 1 ' erwärmte erste Fluid F1 ‘ und das gekühlte zweite Fluid F2‘ zu einem jeweiligen Wärmetauscher strömen, um dort Wärmeenergie aufzunehmen oder abzugeben.

Auf diese Weise kann die elastokalorische Maschine 1 ' als Wärme- bzw. Kältemaschine fungieren. Wie in Fig. 1 A jedoch weiterhin erkennbar ist, sind der erste Kanal 11 ' und der zweite Kanal 12' im Bereich zwischen den jeweiligen Ein- und Auslässen miteinander verbunden, bedingt durch den Umstand, dass die elastokalorischen Elemente 10' um die Rotationsachse R' gedreht werden. Dadurch tritt eine Vermischung des ersten Fluids F1 ‘ und des zweiten Fluids F2‘ auf, welche im dargestellten Fall vor allem zwischen dem Einlass 111 ' des ersten Kanals 11 ‘ und dem Auslass 122' des zweiten Kanals 12' sowie zwischen dem Einlass 121 ‘ des zweiten Kanals 12' und dem Auslass 112' des ersten Kanals 11 ' vorkommt.

Aufgrund der Vermischung des zu erwärmenden Fluids F1 ‘ und des zu kühlenden Fluids F2‘ wird die Effizienz, d.h. die Kühl- oder Heizleistung, der gesamten elastokalorischen Maschine 1 ' verringert.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße elastokalorische Maschine zur Verfügung zu stellen, welche eine höhere Effizienz bietet, insbesondere das Ausmaß der Vermischung des zu erwärmenden Fluids und des zu kühlenden Fluids verringert.

Diese Aufgabe wird durch die elastokalorische Maschine nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Die erfindungsgemäße elastokalorische Maschine zum Austausch von Wärmeenergie mit einem Fluid weist auf: einen ersten Kanal, der eingerichtet ist, ein erstes Fluid zu führen, um Wärmeenergie durch das in dem ersten Kanal geführte erste Fluid aufzunehmen, einen zweiten Kanal, der eingerichtet ist, ein zweites Fluid zu führen, um Wärmeenergie durch das in dem zweiten Kanal geführte zweite Fluid abzugeben, eine Schleuseneinrichtung, die eingerichtet ist, den ersten und den zweiten Kanal derart miteinander zu koppeln, dass der erste Kanal und der zweite Kanal schleusenartig miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können, und mindestens ein elastokalorisches Element, das eingerichtet ist, einen ersten Zustand einzunehmen, bei dem das elastokalorische Element aufgrund des elastokalorischen Effekts Wärmeenergie an das erste Fluid abgibt, während das elastokalorische Element entlang des ersten Kanals bewegt wird, und weiter eingerichtet ist, einen zweiten Zustand einzunehmen, bei dem das elastokalorische Element aufgrund des elastokalorischen Effekts Wärmeenergie von dem zweiten Fluid aufnimmt, während das elastokalorische Element entlang des zweiten Kanals bewegt wird, wobei das elastokalorische Element nach Durchlaufen von einem Kanal aus dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal unter Vermittlung der Schleuseneinrichtung von dem einen Kanal in den jeweils anderen Kanal geschleust wird.

Der erste elastokalorische Zustand kann bevorzugt durch Belastung bzw. Beanspruchung, insbesondere durch Zugbeanspruchung, des elastokalorischen Elements hervorgerufen werden. Der zweite elastokalorische Zustand kann bevorzugt durch Entspannung bzw. Entlastung des vormals belasteten elastokalorischen Elements hervorgerufen werden.

Bevorzugt können das erste Fluid und das zweite Fluid ein Fluid aus einem gemeinsamen Fluidkreislauf sein, das in einem Teil der elastokalorischen Maschine in Form einer Wärme- bzw. Kältemaschine zirkuliert. Bevorzugt kann das Fluid Wasser oder ein üblicherweise verwendetes Kältemittel sein.

Vorzugsweise weist die Schleuseneinrichtung einen Schleusenraum auf, in den das elastokalorische Element eingeschleust werden kann, wobei die Schleuseneinrichtung eingerichtet ist, eine erste Verbindung nur zu dem einen Kanal aus dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal herzustellen, so dass das elastokalorische Element von dem einen Kanal in den Schleusenraum bewegt werden kann, und die erste Verbindung zu dem einen Kanal zu trennen, während das elastokalorische Element in dem Schleusenraum aufgenommen ist, und eine zweite Verbindung zu dem anderen Kanal getrennt ist, und die zweite Verbindung nur zu dem anderen Kanal herzustellen, so dass das elastokalorische Element aus dem Schleusenraum in den anderen Kanal bewegt werden kann.

Die Schleuseneinrichtung kann bevorzugt eingerichtet sein, die erste Verbindung und/oder die zweite Verbindung zyklisch herzustellen bzw. zu trennen.

Der erste Kanal und der zweite Kanal weisen bevorzugt jeweils einen Einlass zum Zuführen des jeweils ersten oder zweiten Fluids und jeweils einen Auslass zum Abführen des jeweils ersten oder zweiten Fluids auf, wobei die Schleuseneinrichtung in einem Verbindungskanal zwischen einem jeweiligen Einlass und Auslass eines jeweiligen Kanals angeordnet ist.

Die Anordnung der Schleuseneinrichtung bewirkt bevorzugt, dass ein Austausch bzw. eine Vermischung des ersten Fluids und zweiten Fluids zwischen dem jeweiligen Einlass und dem jeweiligen Auslass verringert werden kann. Auf diese Weise wird auch das Ausmaß eines Wärmeaustauschs zwischen dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid verringert, so dass die Effizienz der elastokalorischen Maschine erhöht werden kann.

Bevorzugt weist die Schleuseneinrichtung einen ersten Hohlzylindersegmentkörper und einen zweiten Hohlzylindersegmentkörper mit unterschiedlichen Radien auf, die derart konzentrisch angeordnet sind, dass sie den Schleusenraum innenseitig ausbilden, und wobei der erste Hohlzylindersegmentkörper und der zweite Hohlzylindersegmentkörper derart gegeneinander verdrehbar sind, dass sie einen ersten offenen Querschnitt, bei dem die erste Verbindung nur zu dem einen Kanal hergestellt wird, einen geschlossenen Querschnitt, bei dem die erste Verbindung zu dem einen Kanal und die zweite Verbindung zu dem anderen Kanal getrennt ist und einen zweiten offenen Querschnitt, bei dem die zweite Verbindung nur zu dem anderen Kanal hergestellt wird, ausbilden. Ein Radius eines Hohlzylindersegmentkörpers aus dem ersten Hohlzylindersegmentkörper und dem zweiten Hohlzylindersegmentkörper ist bevorzugt geringfügig größer als ein Radius des anderen Hohlzylindersegmentkörpers aus dem ersten Hohlzylindersegmentkörper und dem zweiten Hohlzylindersegmentkörper, wobei ein Innenradius des einen Hohlzylindersegmentkörpers bevorzugt einem Außenradius des anderen Hohlzylindersegmentkörpers entspricht. Ein Außendurchmesser des einen Hohlzylindersegmentkörpers ist bevorzugt kleiner als ein Abstand zwischen zwei zueinander benachbarter elastokalorischer Elemente, welche aufeinanderfolgend durch die Schleuseneinrichtung geschleust werden. Ein Innendurchmesser des anderen Hohlzylindersegmentkörpers ist bevorzugt größer als das elastokalorische Element, welches in dem innenseitig ausgebildeten Schleusenraum aufzunehmen ist.

Ein Winkel bzw. Zylindersegmentwinkel (Mittelpunktswinkel), welcher - gesehen im Querschnitt des Hohlzylindersegmentkörpers - zwischen jeweiligen Radien aufgespannt wird und den Umfang bzw. Kreisbogen des Hohlzylindersegments festlegt, ist bevorzugt größer als 180°. Auf diese Weise können sich jeweilige Segmentabschnitte der Hohlzylindersegmentkörper überdecken bzw. überlappen und somit bei entsprechender Stellung der Hohlzylindersegmentkörper zusammen einen geschlossenen Querschnitt ausbilden. Der erste offene Querschnitt und der zweite offene Querschnitt können hingegen ausgebildet werden, indem jeweilige Segmentabschnitte entsprechend versetzt werden, so dass Bereiche entstehen, bei denen die jeweiligen Segmentabschnitte nicht überlappen und damit einen offenen Querschnitt bilden. Somit bilden der erste Hohlzylindersegmentkörper und der zweite Hohlzylindersegmentkörper bei konzentrischer Anordnung innenseitig den Schleusenraum aus, in welchen das jeweilige elastokalorische Element eingeschleust, ausgeschleust oder aufgenommen werden kann.

Bevorzugt ist zwischen dem jeweiligen anderen Einlass und Auslass des jeweiligen Kanals eine weitere Schleuseneinrichtung in einem weiteren Verbindungskanal angeordnet, so dass das elastokalorische Element unter Vermittlung der weiteren Schleuseneinrichtung von dem anderen Kanal zurück in den einen Kanal geschleust werden kann.

Der erste Kanal und der zweite Kanal sind somit bevorzugt jeweils über einen jeweiligen Verbindungskanal miteinander verbunden. Auf diese Weise ist ein Kreislauf durch den ersten Kanal, den zweiten Kanal und die jeweiligen Verbindungskanäle gebildet. Entlang dieses Kreislaufes kann die Vielzahl elastokalorischer Elemente geführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer elastokalorischen Maschine zum Austausch von Wärmeenergie mit einem Fluid weist die folgenden Schritte auf: Führen eines ersten Fluids in einem ersten Kanal, um Wärmeenergie durch das in dem ersten Kanal geführte erste Fluid aufzunehmen,

Führen eines zweiten Fluids in einem zweiten Kanal, um Wärmeenergie durch das in dem zweiten Kanal geführte zweite Fluid abzugeben,

Koppeln des ersten Kanals und des zweiten Kanals über eine Schleuseneinrichtung derart, dass der erste Kanal und der zweite Kanal schleusenartig miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können,

Bewegen eines elastokalorischen Elements entlang des ersten Kanals, während das elastokalorische Element einen ersten Zustand einnimmt, bei dem das elastokalorische Element aufgrund des elastokalorischen Effekts Wärmeenergie an das erste Fluid abgibt, und

Bewegen des elastokalorischen Elements entlang des zweiten Kanals, während das elastokalorische Element einen zweiten Zustand einnimmt, bei dem das elastokalorische Element aufgrund des elastokalorischen Effekts Wärmeenergie von dem zweiten Fluid aufnimmt, wobei das elastokalorische Element nach Durchlaufen von einem Kanal aus dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal unter Vermittlung der Schleuseneinrichtung von dem einen Kanal in den jeweils anderen Kanal geschleust wird.

In Bezug auf das Verfahren ergeben sich die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der elastokalorischen Maschine verwiesen wird.

Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.

Figuren 1A und 1 B zeigen Schnittansichten einer aus dem Stand der Technik bekannten elastokalorischen Maschine; Figur 2 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine gemäß einer ersten Ausführungsform;

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine von Figur 2 in vergrößerter Form;

Figuren 4a bis 4e zeigen einen Schleusenvorgang eines elastokalorischen Elements bei der erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine gemäß der ersten Ausführungsform;

Figur 2 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei gleiche oder ähnliche Elemente der erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine 1 in Bezug auf jene der dem Stand der Technik angehörenden und in Fig. 1A und Fig. 1 B dargestellten elastokalorischen Maschine T mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei wird bei der nachfolgenden Beschreibung vorwiegend auf die Unterschiede in Bezug auf die dem Stand der Technik angehörende elastokalorische Maschine T näher eingegangen.

Im konkret dargestellten Fall weist die elastokalorische Maschine 1 einen ersten Kanal 11 , der eingerichtet ist, ein erstes Fluid F1 zu führen, und einen zweiten Kanal 12 auf, der eingerichtet ist, ein zweites Fluid F2 zu führen. In einem Kanal aus dem ersten Kanal 11 und dem zweiten Kanal 12 wird Wärmeenergie durch ein durch das darin geführte Fluid aufgenommen, während in dem entsprechend anderen Kanal Wärmeenergie an das darin geführte Fluid abgegeben wird.

Weiterhin weisen der erste Kanal 11 und der zweite Kanal 12 jeweils einen Einlass 111 bzw. 121 zum Zuführen des jeweils ersten oder zweiten Fluids F1 bzw. F2 und jeweils einen Auslass 112 bzw. 122 zum Abführen des jeweils ersten oder zweiten Fluids F1 bzw. F2 auf. Die entsprechenden Einlässe 111 bzw. 121 und die entsprechenden Auslässe 112 bzw. 122 sind gegenläufig ausgerichtet, sodass das erste Fluid F1 in eine erste Fließrichtung fließt, während das zweite Fluid F2 in eine der ersten Fließrichtung entgegengesetzten zweiten Fließrichtung fließt. Im konkret dargestellten Fall wird dies erreicht, indem der Einlass 111 des ersten Kanals 11 auf einer in Fig. 2 unteren Seite der elastokalorischen Maschine 1 und der Auslass 112 des ersten Kanals auf einer in Fig. 2 oberen Seite der elastokalorischen Maschine 1 angeordnet ist, während der Einlass 121 des zweiten Kanals 12 auf der in Fig. 2 oberen Seite der elastokalorischen Maschine 1 und der Auslass 122 des zweiten Kanals 12 auf der in Fig. 2 unteren Seite der elastokalorischen Maschine 1 angeordnet ist. Mit anderen Worten fließt das erste Fluid F1 in dem ersten Kanal 11 von unten nach oben, während das zweite Fluid F2 in dem zweiten Kanal 12 von oben nach unten fließt.

Der erste Kanal 11 und der zweite Kanal 12 sind jeweils zwischen dem jeweiligen Einlass 111 bzw. 121 und dem jeweiligen Auslass 112 bzw. 122 über einen jeweiligen Verbindungskanal 15 miteinander verbunden. Auf diese Weise ist ein Kreislauf durch den ersten Kanal 11 , den zweiten Kanal 12 und die jeweiligen Verbindungskanäle 15 gebildet. Im dargestellten Fall bilden der erste Kanal 11 , der zweite Kanal 12 und die jeweiligen Verbindungskanäle 15 einen im Querschnitt kreisförmigen Kreislauf.

Entlang dieses Kreislaufes kann eine Vielzahl elastokalorischer Elemente 10 geführt werden. Im konkret dargestellten Fall ist die Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10 kreisförmig und zueinander beabstandet um eine Rotationsachse R angeordnet. Zum Betrieb der elastokalorischen Maschine 1 wird die Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10 um die Rotationsachse R rotiert. Dabei wird ein jeweiliges elastokalorisches Element 10, während es durch den ersten Kanal 11 bewegt wird, in einen ersten Zustand versetzt, bei dem das jeweilige elastokalorische Element 10 aufgrund des elastokalorischen Effekts Wärmeenergie an das erste Fluid F1 abgibt. Wird das jeweilige elastokalorische Element 10 hingegen durch den zweiten Kanal 12 bewegt, wird es durch Entspannung bzw. Entlastung in einen zweiten Zustand versetzt, bei dem das jeweilige elastokalorische Element 10 aufgrund des elastokalorischen Effekts Wärmeenergie von dem zweiten Fluid F2 aufnimmt.

In einem jeweiligen Verbindungskanal 15, welchen das jeweilige elastokalorische Element 10 beim Übergang von dem ersten Kanal 11 in den zweiten Kanal 12 bzw. von dem zweiten Kanal 12 in den ersten Kanal 11 durchläuft, ist jeweils eine Schleuseneinrichtung 13 angeordnet.

Figur 3 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine 1 von Figur 2, wobei insbesondere die Schleuseneinrichtung 13, welche in dem oberen der Verbindungskanäle 15 angeordnet ist, genauer dargestellt ist. Die Schleuseneinrichtung 13 ist eingerichtet, das jeweilige elastokalorische Element 10 nach Durchlaufen von einem Kanal aus dem ersten Kanal 11 und dem zweiten Kanal 12 in den jeweils anderen Kanal zu schleusen.

Die Schleuseneinrichtung 13 umfasst dazu einen ersten Hohlzylindersegmentkörper 131 und einen zweiten Hohlzylindersegmentkörper 132 mit unterschiedlichen Radien, welche zueinander verdrehbar sind. Im dargestellten Fall ist ein Radius des ersten Hohlzylindersegmentkörpers 131 geringfügig größer als ein Radius des zweiten Hohlzylindersegmentkörpers 132, wobei ein Innenradius des ersten Hohlzylindersegmentkörpers 131 einem Außenradius des zweiten Hohlzylindersegmentkörpers 132 entspricht. Ein Winkel (Mittelpunktswinkel), welcher zwischen den jeweils begrenzenden Radien der Hohlzylindersegmentkörper 131 bzw. 132 ausgebildet ist, ist jeweils größer als 180°. Auf diese Weise können sich jeweilige Segmentabschnitte der Hohlzylindersegmentkörper 131 bzw. 132 überdecken bzw. überlappen und somit einen geschlossenen Querschnitt ausbilden, wie in Figur 3 dargestellt ist. Somit bilden der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 bei konzentrischer Anordnung innenseitig einen Schleusenraum 14 aus, in welchen ein jeweiliges zu schleusendes elastokalorisches Element 10 aufgenommen werden kann.

Im konkret dargestellten Fall ist eine Innenfläche bzw. Innenumfangsfläche der ersten und zweiten Kanäle 11 und 12 durch einen Rotor 16 bzw. dessen Außenumfangsfläche ausgebildet, welcher sich gemeinsam mit der Vielzahl der elastokalorischen Elemente 10 um die Rotationsachse R dreht. Da der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 unterschiedliche Radien aufweisen und fortlaufend gegeneinander verdreht werden, ist es erforderlich, den Abstand der Außenumfangsfläche des Rotors 16 in Bezug auf den Hohlzylindersegmentkörper mit dem größeren Radius auszugleichen.

Zu diesem Zweck ist die Außenumfangsfläche des Rotors 16 mit jeweiligen Stufen versehen, um dem entsprechenden Abstand des ersten Hohlzylindersegmentkörpers 131 und des zweiten Hohlzylindersegmentkörpers 132 auszugleichen.

Im in Fig. 3 dargestellten Fall ist der in unterer Position angeordnete zweite

Hohlzylindersegmentkörper 132 in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Rotors 16, bzw. einer Erhöhung der Außenumfangsfläche. Bei weiterer Drehung des zweiten Hohlzylindersegmentkörpers 132 und des Rotors 16 löst sich deren Kontakt und es gelangt der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Rotors 16, bzw. einer Vertiefung der Außenumfangsfläche.

Auf diese Weise wird somit ein Zwischenraum zwischen Außenumfangsfläche des Rotors 16 und den Hohlzylindersegmentkörpern 131 , 132 größtenteils vermieden.

Die Figuren 4a bis 4e zeigen einen Schleusenvorgang eines jeweiligen elastokalorischen Elements 10 bei der erfindungsgemäßen elastokalorischen Maschine 1 gemäß der ersten Ausführungsform.

Figur 4a zeigt einen Ausgangszustand, in welchem die Schleuseneinrichtung 13 den ersten Kanal 11 und den zweiten Kanal 12 derart voneinander trennt, dass sich das erste Fluid F1 und das zweite Fluid F2 nicht miteinander vermischen können. In diesem Ausgangszustand ist die Schleuseneinrichtung 13 zwischen zwei voneinander beabstandeten elastokalorischen Elementen 10 angeordnet. Der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 sind derart gegeneinander verdreht, dass sie den geschlossenen Querschnitt ausbilden, bei dem eine erste Verbindung zu dem ersten Kanal 11 und eine zweite Verbindung zu dem zweiten Kanal 12 getrennt ist.

Wenn sich das jeweilige elastokalorische Element 10, wie in Figur 4b gezeigt, der Schleuseneinrichtung 13 nähert, werden der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 derart gegeneinander verdreht, dass sie einen ersten offenen Querschnitt ausbilden, bei dem die erste Verbindung nur zu dem zweiten Kanal 12 hergestellt wird. Der erste offene Querschnitt kann ausgebildet werden, indem sich jeweilige Öffnungsabschnitte der Hohlzylindersegmentkörper 131 bzw. 132 überdecken bzw. überlappen. Die Öffnungsabschnitte sind dabei in Richtung des zweiten Kanals 12 ausgerichtet. Auf diese Weise kann das jeweilige elastokalorische Element 10 durch die Öffnungsabschnitte hindurch in den Schleusenraum 14 bewegt werden.

Sobald das jeweilige elastokalorische Element 10, wie in Figur 4c gezeigt, vollständig in den Schleusenraum 14 bewegt wurde, werden der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 derart gegeneinander verdreht, dass sie den geschlossenen Querschnitt ausbilden, bei dem die erste Verbindung zu dem zweiten Kanal 11 , von welchem das jeweilige elastokalorische Element 10 in den Schleusenraum 14 bewegt wird, und die zweite Verbindung zu dem ersten Kanal 11 getrennt ist. Auf diese Weise ist das jeweilige elastokalorische Element 10 in dem Schleusenraum 14 aufgenommen und eine erste Verbindung zu dem zweiten Kanal 12 und eine zweite Verbindung zu dem ersten Kanal 11 ist getrennt.

Wenn sich das jeweilige elastokalorische Element 10, wie in Figur 4d gezeigt, weiter in Richtung des ersten Kanals 11 bewegt, werden der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 derart gegeneinander verdreht, dass sie einen zweiten offenen Querschnitt ausbilden, bei dem die zweite Verbindung nur zu dem ersten Kanal 11 hergestellt wird. In diesem Fall sind die geöffneten Abschnitte in Richtung des ersten Kanals 11 ausgerichtet. Auf diese Weise kann das jeweilige elastokalorische Element 10 aus dem Schleusenraum 14 heraus in den ersten Kanal 11 bewegt werden.

Sobald das jeweilige elastokalorische Element 10, wie in Figur 4e gezeigt, vollständig aus dem Schleusenraum 14 bewegt wurde, werden der erste Hohlzylindersegmentkörper 131 und der zweite Hohlzylindersegmentkörper 132 wieder derart gegeneinander verdreht, dass sie den geschlossenen Querschnitt ausbilden, bei dem die erste Verbindung zu dem zweiten Kanal 12 und die zweite Verbindung zu dem ersten Kanal 11 getrennt ist. Dieser Zustand entspricht wiederum dem Ausgangszustand, welcher zu Beginn des Schleusenvorgangs herrschte, wobei das jeweilige elastokalorische Element 10 von dem zweiten Kanal 12 in den ersten Kanal 11 geschleust wurde und nunmehr der Schleusenvorgang für das nächste elastokalorische Element 10 beginnen kann.