Verschiedene Aus führungs formen betreffen eine Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Fluids, ein Verwenden einer Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Fluids, und ein Verfahren zum Temperieren eines Fluids.

Im Allgemeinen kann Gas als ein Energiespeicher verwendet werden. Um Gas von einem Ort, an dem viel Energie vorhanden ist (z.B. aus Solarenergie etc.) zu einem anderen zu transportieren, an dem weniger Energie vorhanden ist, kann es vorteilhaft sein, das Gas mittels Kühlanlagen zu verflüssigen. Eine herkömmliche Kühlanlage kann dazu im Allgemeinen lediglich auf einer Komprimierung und einer Entspannung des Gases basieren, aufgrund der eine Verflüssigung des Gases erreicht werden kann. Beispielsweise kann das Komprimieren und des Gases sehr energieintensiv sein, insbesondere wenn das Ziel ist, ein Gas mittels der herkömmlichen Kühlanlage zu verflüssigen. Dies kann sich negativ auf die Energiespeicherfunktion des Gases auswirken.

Wenn beispielsweise Wasserstoff unter Verwendung einer herkömmlichen Kühlanlage verflüssigt werden soll (d.h. in einem sogenannten Wasserstoff-Verflüssiger) , kann es notwendig sein, 40% oder mehr von der im Wasserstoff gespeicherten Energie aufzuwenden, um den Wasserstoff zu verflüssigen. Somit kann eine Energiespeicherung mittels Wasserstoff vergleichsweise ineffizient sein. Zudem handelt es sich bei derartigen Wasserstoff-Verflüssigern im Allgemeinen um großtechnische Anlagen, die aufgrund ihrer Größe nicht für eine dezentrale und/oder eine mobile Verwendung (z.B. innerhalb eines Schiffscontainers) geeignet sein können.

Alternativ oder zusätzlich kann eine Kühlanlage auch auf einer magnetischen Kühlung basieren. Eine derartige Kühlanlage, die auch als magnetische Kühlanlage bezeichnet werden kann, kann beispielsweise verwendet werden, um ein Fluid (z.B. eine Flüssigkeit, ein Gas) zu verflüssigen. In einem solchen Fall kann die magnetische Kühlanlage als magnetischer Verflüssiger bezeichnet werden . Verglichen mit einer oben genannten herkömmlichen Kühlanlage kann ein magnetischer Verflüssiger bei einem vergleichsweise niedrigeren Druck arbeiten . Somit kann ein magnetischer Verflüssiger ohne Kompressoren auskommen, die beispielsweise inef fi zient und/oder störanfällig sein können .

Beispielsweise kann eine magnetische Kühlanlage , eine auf einem Linearantrieb basierende magnetische Kühlung sein . Hierbei kann eine Temperaturveränderung mittels eines Hin- und Herbewegens eines magnetokalorischen Bauteils durch ein Magnetfeld erzeugt werden . Beispielsweise müssten j edoch, um eine mit einer herkömmlichen Kühlanlage vergleichbare Kühlleistung zu erzielen, möglichst große Magnetfeldstärken (und somit große Permanentmagnete ) bereitgestellt werden . Die Handhabung von starken Permanentmagneten ist j edoch umständlich und teuer . Ferner kann es derzeit sogar schlicht nicht möglich sein, ausreichend hohe Magnetfeldstärken ( z . B . mehr als 2 T ) in einem hinreichend großen Volumen ( z . B . mehr als 1 1 ) nur mittels Permanentmagneten bereitzustellen .

Beispielsweise können Spulen als Magnetfeldquelle verwendet werden, durch deren Inneres das magnetokalorischen Bauteil hin- und her bewegt wird, wodurch eine magnetokalorische Temperierung des magnetokalorischen Bauteils resultiert . Ein derartiger Linearbetrieb hat j edoch den Nachteil , dass sich hohe Arbeits frequenzen ( z . B . mehr als 1 Hz ) nicht realisieren lassen . Denn, um große Kühlleistungen zu generieren, muss der Magnet vergrößert und/oder eine größere Menge von magnetokalorischen Stof fen in dem magnetokalorischen Bauteil verbaut werden . Dies geht j edoch mit einer Erhöhung der Masse des magnetokalorischen Bauteils einher, wodurch eine maximale Arbeits frequenz aufgrund der höheren Trägheit des magnetokalorischen Bauteils limitiert wird .

Beispielsweise sind auch magnetische Kühlanlagen bekannt , die auf einem Rotationsprinzip basieren . Bei einer derartigen magnetischen Kühlanlage kann ein magnetokalorischer Ring innerhalb einer geschlossenen Spule rotiert werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten wurde jedoch erkannt, dass ein derartiger Rotations-Aufbau in der Praxis kompliziert zu realisieren sein kann. Da der magnetokalorische Ring durch die Spule hindurchgeführt werden muss, ergeben sich besondere Anforderungen an eine Bewegungsvorrichtung des magnetokalorischen Rings, z.B. in Bezug auf eine Führung des Rings, an eine Aufhängung des Rings, an einen Antrieb des Rings, an Abdichtungen und an spezielle Medienanschlüsse am Ring .

Gemäß von verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung offenbart, die einen einfacheren Aufbau einer magnetischen Kühlvorrichtung ermöglicht.

Gemäß verschiedenen Aspekten werden ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, durch die ein effektives und energieeffizientes Temperieren (z.B. Kühlen (z.B. Verflüssigen) und/oder Erwärmen (z.B. Verdampfen) ) eines Fluids (z.B. ein Gas, eine Flüssigkeit) ermöglicht werden kann. Beispielsweise kann somit ein Temperieren von Wasserstoff und/oder Stickstoff und/oder Helium ermöglicht werden .

Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die verglichen zu herkömmlichen Vorrichtungen, einen unkomplizierteren Aufbau und somit einen effizienter (z.B. kostengünstiger, geringerer Aufwand) umzusetzenden Aufbau hat.

Gemäß verschiedenen Aspekten werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Temperieren (z.B. Kühlen (z.B. Verflüssigen) und/oder Erwärmen (z.B. Verdampfen) ) eines Fluids (z.B. ein Gas, eine Flüssigkeit) bereitgestellt, die auf einem magnetokalorischen Effekt basieren. Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine energieeffizientere Verflüssigung von Wasserstoff ermöglicht.

Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die als eine transportable Vorrichtung ausgestaltet sein/werden kann. Beispielsweise kann die transportable Vorrichtung geeignet sein, um in einem Wasserstoff tank angeordnet (z.B. verwendet) zu werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die als ein großtechnischer Verflüssiger verwendet werden kann, der täglich mehrere Tonnen Flüssigwasserstoff bereitstellen kann.

Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Temperierungsvorrichtung (z.B. Verflüssigungsvorrichtung) zum Temperieren (z.B. Kühlen, z.B. verflüssigen) eines Fluids (z.B. eines Gases) bereitgestellt, die Temperierungsvorrichtung weist auf: eine Spulenanordnung aufweisend: eine erste Spule und eine zweite Spule, welche entlang einer Koaxialrichtung ausgerichtet sind und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, so dass ein Magnetfeld innerhalb eines Magnetfeld-Erstreckungsbereichs zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule mittels der ersten Spule und der zweiten Spule erzeugt werden kann; ein magnetokalorisches Bauteil (das ein oder mehrere magnetokalorische Einheiten aufweisen kann) , welches derart relativ zur Spulenanordnung beweglich gelagert ist, dass das magnetokalorische Bauteil und die Spulenanordnung relativ zueinander entlang einer Richtung in einem Winkel zu der Koaxialrichtung (z.B. einem Winkel, der verschieden von 0° ist) im Magnetfeld-Erstreckungsbereich bewegt werden können zum Erzeugen einer magnetokalorischen Temperierung des magnetokalorischen Bauteils basierend auf einer Magnetfeldänderung (z.B. innerhalb des magnetokalorischen Bauteils) während des Bewegens der Spulenanordnung und des magnetokalorischen Bauteils relativ zueinander; ein Wärmetransportsystem, welches das magnetokalorische Bauteil thermisch kontaktiert zum Bereitstellen eines Wärmetransports zu dem magnetokalorischen Bauteil hin und/oder von dem magnetokalorischen Bauteil weg.

Somit wird eine Temperierungsvorrichtung bereitgestellt, die, basierend auf dem so genannten magnetokalorischen Effekt, ermöglicht ein Medium, wie z.B. ein Fluid, zu temperieren (z.B. abzukühlen und/oder zu erwärmen) . Durch das Temperieren des Mediums kann ein Aggregat zustand des Mediums verändert werden. Beispielsweise kann das Medium verflüssigt und/oder verdampft werden. Gemäß verschiedenen Aspekten weist die Vorrichtung ein magnetokalorisches Bauteil auf, das ein oder mehrere magnetische Stoffe aufweist, die in einem jeweiligen Temperaturbereich magnetokalorisch aktiv sind. Gemäß verschiedenen Aspekten kann/können zum Bereitstellen eines Magnetfeldes (z.B. als Magnetfeldquelle) eine Magnetfeld-Spule oder mehrere Magnetfeldspulen, die kurz als Spule/Spulen bezeichnet wird/werden, verwendet werden. Für den Wärmeaustausch kann das Medium in thermischen Kontakt (z.B. direkten und/oder indirekten (z.B. unter Verwendung einer Wärmebrücke) körperlichen) Kontakt zu dem magnetokalorisches Bauteil gebracht werden. Beispielsweise wird somit eine Temperierungsvorrichtung bereitgestellt, bei der ein magnetokalorisches Bauteil an einer Stirnseite der Spule bzw. Spulen vorbeigeführt wird.

Die magnetischen Stoffe können in dem magnetokalorischen Bauteil beispielsweise in Form von Kugelschüttungen, einer oder mehreren Platten oder auch mittels eines 3-D Druckers gebildeter Mikrostrukturen (grundsätzlich beliebiger Form mit einer möglichst großen Oberfläche) gebildet werden.

Das magnetokalorische Bauteil kann aus verschiedenen Stoffen oder Materialien gebildet werden, beispielsweise aus Seltenen- Erden wie beispielsweise Lanthan (La) , Cer (Ce) , Praseodym (Pr) , Neodym (Nd) , Samarium (Sm) , Gadolinium (Gd) , Terbium (Tb) , Dysprosium (Dy) , Holmium (Ho) , Erbium (Er) , Thulium (Tm) , Ytterbium (Yb) , Lutetium (Lu) , Legierungen der Seltene- Erden mit Elementen wie beispielsweise Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Aluminium, Silizium, Gallium, Germanium, Indium, Zinn oder Antimon, Metalllegierungen aus Lanthan, Eisen und Silizium sowie Mangan, Eisen, Phosphor und Silizium, Holmiumborid (HoB2) , Erbium-Cobalt (ErCo2) , Dysprosium-Aluminium (DyA12) , Erbium-Aluminium (ErA12) , Neodym-Aluminium (NdA12) , Praseodym-Aluminium (PrA12) , Polykristallines NdxPrl-xA12 (beispielsweise mit x = 1, 0.75, 0.5, 0.25) , PrxCel-xA12 (beispielsweise mit x = 1, 0.75, 0.5) oder dergleichen.

Gemäß verschiedenen Aspekten wurde erkannt, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlanlagen eine Temperierungsvorrichtung, die auf dem magnetokalorischen Effekt basiert, bei geringeren niedrigen Drücken betrieben werden kann. Somit können beispielsweise Kompressoren weggelassen werden, die ineffizient und/oder störanfällig sein können und somit zusätzliche Limitierungen und/oder Kosten mit sich bringen.

Gemäß verschiedenen Aspekten wurde ferner erkannt, dass eine thermische Energie (z.B. für eine Erwärmung, für eine Kühlung) , die mittels des magnetokalorischen Bauteils erzeugt wird, durch Verwendung eines Wärmetransportsystems, das beispielsweise ein Wärmetransportmedium (z.B. ein Wärmetauschmedium) aufweisen kann, von dem magnetokalorischen Bauteil abgeführt werden kann. Beispielsweise kann somit bei einer magnetischen Kühlung ein Energieverbrauch bei einer Verflüssigung, wie beispielsweise von Wasserstoff, gesenkt werden im Vergleich zu einer kompressionsbasierten Verflüssigung. Infolgedessen kann z.B. Flüssigwasserstoff als ein Energieträger konkurrenzfähig werden.

Ferner wurde gemäß verschiedenen Aspekten erkannt, dass aufgrund der Anordnung der Spulen zueinander und der damit verbundenen Magnetfelderzeugung eine Mehrzahl technischer Probleme gelöst werden kann. Beispielsweise ist es somit möglich, eine Arbeitsfrequenz der Temperierungsvorrichtung gemäß verschiedenen Aspekten deutlich zu erhöhen und infolge dessen eine Effizienz der Temperierungsvorrichtung zu steigern. Beispielsweise ist es somit bei einer Mehrzahl von derart angeordneten Spulen möglich die Kühlleistung modular zwischen direkt benachbarten Spulen zu variieren, z . B . in dem das Magnetfeld zwischen den direkt zueinander benachbarten Spulen angepasst wird .

Gemäß verschiedenen Aspekten wird ein Verfahren zum Temperieren eines Fluids bereitgestellt , das Verfahren weist auf : Bereitstellen eines Magnetfeldes in einem frei zugänglichen Bereich zwischen einer ersten Spule und einer zweiten Spule ; Wiederholtes ( z . B . periodisches ) Bewegen eines magnetokalorischen Bauteils relativ zum frei zugänglichen Bereich, so dass das magnetokalorische Bauteil durch den frei zugänglichen Bereich bewegt wird, um das magnetokalorische Bauteil zu temperieren ( z . B . abzukühlen) ; und Verändern einer Temperatur eines Fluids unter Verwendung des temperierten magnetokalorischen Bauteils .

Aus führungs formen sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert .

Figuren 1 bis 3 zeigen schematisch eine Temperierungsvorrichtung gemäß verschiedenen Aspekten . Figuren 4A und 4B zeigen schematisch eine Spulenanordnung und ein korrespondierendes Magnetfeldprofil .

Figuren 5 und 6 zeigen schematisch verschiedene Anordnungen von Spulen und magnetkalorischen Bauteilen gemäß verschiedenen Aspekten .

Figur 7 zeigt schematisch ein Verfahren zum Temperieren eines Fluids .

In der folgenden aus führlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezi fische

Aus führungs formen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann . In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben" , „unten" , „vorne" , „hinten" , „vorderes" , „hinteres" , usw . mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur ( en) verwendet . Da Komponenten von Aus führungs formen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Aus führungs formen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Aus führungs formen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Bauteil hierin als ein magnetokalorisches Bauteil bezeichnet werden. Ein magnetokalorisches Bauteil weist ein oder mehrere magnetokalorische Stoffe auf. Als ein magnetokalorischer Stoff wird hierin ein magnetischer Stoff verstanden, der seine Temperatur verändert, wenn er in ein Magnetfeld hineinbewegt wird und/oder aus einem (z.B. dem) Magnetfeld herausbewegt wird. Beispielsweise kann sich das magnetokalorisches Bauteil erwärmen (d.h. seine Temperatur kann sich erhöhen) , wenn es in ein Magnetfeld hineinbewegt wird. Beispielsweise kann sich das magnetokalorische Bauteil abkühlen (d.h. seine Temperatur kann sich verringern) , wenn es aus einem Magnetfeld herausbewegt wird. Alternativ kann sich das magnetokalorisches Bauteil beispielsweise abkühlen (d.h. seine Temperatur kann sich verringern) , wenn es in ein Magnetfeld hineinbewegt wird, und das magnetokalorische Bauteil kann sich erwärmen (d.h. seine Temperatur kann sich erhöhen) , wenn es aus einem Magnetfeld herausbewegt wird. Magnetokalorische Stoffe können beispielsweise ein oder mehrere der folgenden Stoffe aufweisen (z.B. sein) : Holmium, Aluminium, Dysprosium. Ein magnetokalorischer Stoff kann beispielsweise aufweisen (z.B. sein) : HOA1 ₂ , Dyo, ₅ Hoo,5Al ₂ , und/oder DyAl ₂ .

Eine Temperaturänderung (z.B. eine Höhe der

Temperaturänderung, eine Temperaturdifferenz) des magnetokalorischen Bauteils kann von einer Stärke des Magnetfeldes (z.B. einer Magnetfeldstärke) abhängig sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperaturänderung des magnetokalorischen Bauteils von einer jeweiligen Geschwindigkeit, mit der das magnetokalorische Bauteil in das und/oder aus dem Magnetfeld hinein bzw. heraus bewegt wird, abhängig sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperaturänderung des magnetokalorischen Bauteils von den ein oder mehreren magnetokalorischen Stoffen, die im magnetokalorisches Bauteil enthalten sind, abhängig sein.

Gemäß verschiedenen Aspekten, können hierin Bauteile eingerichtet sein, ein Fluid zu führen. Als Fluid werden hierin Stoffe oder Stof f gemische bezeichnet, die sich unter dem Einfluss von Scherkräften kontinuierlich verformen, d. h. sie fließen. Gemäß verschiedenen Aspekten, werden hierin Gase und/oder Flüssigkeiten (z.B. ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch) als Fluid bezeichnet.

Gemäß verschiedenen Aspekten können hierin Spulen (z.B. Magnetspulen) , koaxial zueinander ausgerichtet sein. Unter koaxial wird hierin verstanden, dass die Spulen auf einer gemeinsamen Achse durch ihren jeweiligen Mittelpunkt angeordnet sind.

Beispielsweise kann jede Spule als eine Anzahl von Windungen verstanden werden, die entlang einer Mantelfläche eines zylindrischen Körpers angeordnet sind. Es versteht sich, dass der zylindrischen Körper eine beliebige Grundfläche (z.B. eine Ellipse, ein Polygon) aufweisen kann. Die Grundfläche des zylindrischen Körpers weist einen Mittelpunkt auf, wie beispielsweise einen geometrischen Mittelpunkt und/oder einen Schwerpunkt. Eine Gerade, die durch den Mittelpunkt der Grundfläche und die parallel zur Mantelfläche des Zylinders verläuft wird hierin als Achse des Zylinders bezeichnet.

Es versteht sich, dass die Grundfläche des jeweiligen Zylinders eine Grundfläche und/oder eine Querschnittsfläche der Spule ist, die zu dem jeweiligen zylindrischen Körper korrespondiert . Es versteht sich ferner, dass die Achse des zylindrischen Körpers auch die Achse der zum zylindrischen Körper korrespondierenden Spule ist und hierin als Spulenachse bezeichnet werden kann . Anschaulich sind somit zwei Spulen, die koaxial zueinander ausgerichtet sind, auf derselben Spulenachse ausgerichtet .

Gemäß verschiedenen Aspekten können zwei ( oder mehrere ) Bauteile hierin in thermischen Kontakt miteinander sein . Zwei Bauteile , die in thermischen Kontakt miteinander sind, können auch als thermisch (miteinander ) gekoppelt bezeichnet werden . Als ein thermischer Kontakt zwischen den zwei Bauteilen wird hierin ein direkter und/oder indirekter körperlicher Kontakt verstanden, mittels dem thermische Energie zwischen den beiden Bauteilen ausgetauscht werden kann . Unter einem direkten körperlichen Kontakt kann beispielsweise ein physischer Kontakt verstanden werden, durch den sich zwei Bauteile direkt berühren . Somit kann eine Übertragung der thermischen Energie zwischen den beiden Bauteilen ermöglicht sein/werden . Als indirekter körperlicher Kontakt kann beispielsweise ein indirekter physischer Kontakt verstanden werden, bei dem die zwei Bauteile nicht direkt miteinander in Kontakt stehen, sondern beide Bauteile über eine ( gemeinsame ) Wärmebrücke miteinander gekoppelt sind . Die Wärmebrücke kann eingerichtet sein, um thermische Energie zwischen zwei oder mehreren Bauteilen aus zutauschen . Eine Wärmebrücke kann beispielsweise mittels eines Wärmerohrs , einer Heat-Pipe , und/oder einem Wärmeleitmedium, wie beispielsweise einer Wärmeleitpaste , realisiert sein/werden .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Bauteil ( z . B . ein Bauteilabschnitt ) und/oder ein Stof f hierin temperiert werden . Unter Temperieren des Bauteils und/oder Stof fs kann hierin verstanden werden, dass das Bauteil und/oder der Stof f auf eine vorgegebene Temperatur gebracht wird, z . B . mittels Abkühlens und/oder mittels Erwärmens des Bauteils und/oder des Stof fs . Es versteht sich, dass , ein Übergang von Wärme ( z . B . thermischer Energie ) von A nach B einen Temperaturgradienten, anschaulich einen Temperaturunterschied zwischen A und B, voraussetzt, wobei A und B voneinander verschiedene Bauteile, Bauteilabschnitte und/oder Stoffe sind, die thermisch miteinander in Kontakt sind. Ferner versteht es sich, dass ein Bauteil und/oder ein Stoff, der/das eine höhere Temperatur aufweist, thermische Energie an ein Bauteil und/oder ein Stoff abgibt, der/das eine niedrigere Temperatur aufweist.

Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Fluids bereitgestellt. Beispielsweise kann die Temperierungsvorrichtung zum Temperieren eines Fluids eingerichtet sein, um ein Fluid (z.B. eine Flüssigkeit oder ein Gas) zu erwärmen und/oder um das Fluid abzukühlen. Beispielsweise kann die Temperierungsvorrichtung eingerichtet sein, das Fluid derart zu temperieren, dass es seinen Aggregat zustand wechselt, z.B. von gasförmig zu flüssig (Aufgrund eines Abkühlens) oder von flüssig zu gasförmig (aufgrund eines Erwärmens) .

In FIG. 1 ist eine Temperierungsvorrichtung 100 zum Temperieren eines Fluids gemäß verschiedenen Aspekten dargestellt. Die Temperierungsvorrichtung 100 kann eine Spulenanordnung 110, ein magnetokalorisches Bauteil 120 und ein Wärmetransportsystem 130 zum Führen eines Wärmetransportmediums aufweisen.

Beispielsweise kann die Spulenanordnung 110 eine erste Spule Ills und eine zweite Spule 112s aufweisen. Die erste Spule Ills und die zweite Spule 112s können Magnetfeldspulen bzw. elektrische Spulen sein. Die Spulen können derart zueinander ausgerichtet sein, dass ihre jeweiligen Spulenquerschnitte, anschaulich ihre Grundflächen, im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Beispielsweise können die Spulengrundflächen der ersten Spule Ills und der zweiten Spule 112s mittels einer gemeinsamen Ebene geschnitten werden, zu der die Spulengrundflächen jeweils einen Schnittwinkel von weniger als 30°, z.B. weniger als 10°, 10° oder weniger 5° aufweisen . Alternativ oder zusätzlich können die erste Spule Ills und die zweite Spule 112s entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sein, d.h. koaxial zueinander. Dies ist beispielhaft in Fig. 1 mittels der Punkt-Strich-Linie llls-212s dargestellt. Es versteht sich, dass wenn die Spulen koaxial zueinander ausgerichtet sind, die Spulengrundflächen der Spulen in einem Winkel (größer als 0°) zur gemeinsamen Achse ausgerichtet sein können. Beispielsweise können die Spulengrundflächen zur parallel zueinander ausgerichtet sein. Beispielsweise kann ein Spulenradius größer sein als 25 cm (z.B. größer als 50 cm, z.B. größer als 75 cm, z.B. größer als 100 cm, z.B. größer als 150 cm, z.B. größer als 200 cm) sein. Beispielsweise kann eine Höhe der Spule kleiner sein, als ihr Durchmesser.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Spulenanordnung 110 ein erstes Spulengehäuse 111 und ein zweites Spulengehäuse 112 aufweisen. Die erste Spule Ills kann innerhalb des ersten Spulengehäuses 111 angeordnet sein und die zweite Spule 112s kann innerhalb des zweiten Spulengehäuses 112 angeordnet sein.

Gemäß verschiedenen Aspekten können die erste Spule Ills und die zweite Spule 112s jeweils supraleitende Spulen sein. Beispielsweise können das erste Spulengehäuse 111 und das zweite Spulengehäuse 112 ein geeignetes Kühlsystem zum Kühlen der supraleitenden Spulen aufweisen. Beispielsweise kann das geeignetes Kühlsystem zum Kühlen der supraleitenden Spulen ein Kühlmedium (z.B. Stickstoff (z.B. flüssig) , Helium, Wasserstoff) aufweisen. Somit kann die Spule gekühlt werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten können die Spulen Ills, 112s nicht-supraleitende Spulen sein. Dies ermöglicht beispielsweise eine Anwendung im nicht-Tief temperaturbereich .

Gemäß verschiedenen Aspekten weist die Spulenanordnung 110 ferner einen Magnetfeld-Erstreckungsbereich 119 auf, durch den das erste Spulengehäuse 111 und das zweite Spulengehäuse 112 zumindest abschnittsweise voneinander separiert sind. Aufgrund der Anordnung der ersten Spule Ills und der zweiten Spule 112s wird zwischen diesen beiden Spulen ein Magnetfeld erzeugt, das sich innerhalb des Magnetfeld-Erstreckungsbereichs 119 erstreckt .

Gemäß verschiedenen Aspekten weist die Temperierungsvorrichtung 100 ein magnetokalorisches Bauteil 120 auf . Das magnetokalorische Bauteil 120 weist ein oder mehrere magnetokalorische Stof fe auf . Das magnetokalorische Bauteil 120 ist derart relativ zur Spulenanordnung 110 gelagert , dass das magnetokalorische Bauteil 120 und die Spulenanordnung 110 relativ zueinander bewegt werden können, so dass das magnetokalorische Bauteil 120 in den Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 hinein und/oder aus dem Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 heraus bewegt werden kann . Somit kann eine magnetokalorische Temperierung des magnetokalorischen Bauteils 120 erzeugt werden .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das magnetokalorische Bauteil 120 und/oder das Spulensystem 110 bewegt werden, um eine relative Bewegung zwischen dem magnetokalorischen Bauteil 120 und dem Spulensystem 110 zu erzeugen . Es versteht sich, dass wenn sowohl das magnetokalorische Bauteil 120 als auch das Spulensystem 110 bewegt werden, sie verschieden voneinander bewegt werden müssen ( z . B . entlang unterschiedlicher Bahnen, in unterschiedlichen Geschwindigkeiten, in unterschiedlichen Richtungen etc . ) , so dass eine relative Bewegung zwischen beiden realisiert wird .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das magnetokalorische Bauteil 120 ein oder mehrere magnetokalorische Einheiten aufweisen, die voneinander im Abstand sind, so dass sie nacheinander durch das Magnetfeld bewegt werden können . Somit kann beispielsweise eine Ef fi zienz der Temperierungsvorrichtung 100 erhöht werden .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Temperierungsvorrichtung 100 auch mehrere ( z . B . ein oder mehrere zusätzliche ) magnetokalorische Bauteile 120 aufweisen . Beispielsweise kann j edes der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 j eweils gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Aspekten ausgestaltet sein. Beispielsweise können mehrere magnetokalorische Bauteile 120 nacheinander angeordnet sein/werden, um einen Temperaturgradienten zu erzeugen, wie später beschrieben wird. Beispielsweise kann ein jeweiliger Anteil der gewählten magnetokalorischen Stoffe (z.B. aus den ein oder mehreren oben genannten magnetokalorischen Stoffen) eines jeden der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120, auf einen jeweiligen Temperaturbereich individuell abgestimmt sein, in dem dieses jeweilige magnetokalorische Bauteil verwendet wird.

Zusätzlich kann das Wärmetransportsystem 130 thermisch mit einem Reservoir gekoppelt sein, das ein zu temperierendes Fluid aufweist. Das Wärmetransportmedium kann mittels des Wärmetransportsystems 130 zu dem Reservoir geführt werden, das das zu temperierende Fluid aufweist, und dort thermische Energie von dem zu temperierenden Fluid aufnehmen oder thermische Energie an das zu temperierenden Fluid abgeben.

Gemäß verschiedenen Aspekten weist die Temperierungsvorrichtung 100 ein Wärmetransportsystem 130 zum Transportieren (z.B. Abführen oder Zuführen) einer Wärme (z.B. einer thermischen Energie) von oder zu einem zu temperierenden (z.B. abzukühlenden oder zu erwärmenden) Fluid auf. Das Wärmetransportsystem 130 kann beispielsweise einen Wärmetauscher aufweisen (z.B. sein) . Das Wärmetransportsystem 130 kann in einem thermischen Kontakt mit dem magnetokalorischen Bauteil 120 sein. Beispielsweise kann das Wärmetransportsystem 130 das magnetokalorische Bauteil 120 zumindest abschnittsweise durchdringen. Anschaulich kann ein Abschnitt des Wärmetransportsystems 130 durch einen Abschnitt des magnetokalorischen Bauteils 120 hindurch verlaufen. Somit kann beispielsweise ein Wärmeübergang (z.B. ein Übergang von thermischer Energie) zwischen dem magnetokalorischen Bauteil 120 und dem Wärmetransportsystem 130 ermöglicht (z.B. gewährleistet) werden/sein. Infolge des Wärmeübergangs kann das Wärmetransportmedium innerhalb des Wärmetransportsystems 130 temperiert (z.B. abgekühlt, erwärmt) werden.

Beispielsweise, wenn das Wärmetransportmedium erwärmt wurde, kann es eine aufgenommene thermische Energie an das zu temperierende Fluid abgeben und dieses somit aufwärmen . Beispielsweise , wenn das Wärmetransportmedium abgekühlt wurde , kann es eine thermische Energie von dem zu temperierenden Fluid aufnehmen und dieses somit abkühlen .

Beispielsweise kann die Energie durch eine Kontakt fläche zwischen dem magnetokalorischen Bauteil 120 und dem Wärmetransportsystem 130 übertragen werden . Beispielsweise kann ein Flächeninhalt der Kontakt fläche proportional zu einer Menge der zwischen dem magnetokalorischen Bauteil 120 und dem Wärmetransportsystem 130 übertragenen Energie sein .

Anschaulich bedeutet das , j e größer der Flächeninhalt der Kontakt fläche ist , desto mehr Energie kann zwischen dem magnetokalorischen Bauteil 120 und dem Wärmetransportsystem 130 übertragen werden .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Temperierungsvorrichtung 100 ein oder mehrere Fluidreservoire aufweisen . Das Wärmetransportsystem 130 kann ein Wärmetransportmedium aufweisen .

FIG . 2A und FIG . 2B stellen beispielhaft einen Temperierungsprozess mittels einer Temperierungsvorrichtung 100 dar, die ein erstes Fluidreservoir 141 und ein zweites Fluidreservoir 142 aufweist .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das erste Fluidreservoir 141 thermisch mit dem Wärmetransportsystems 130 gekoppelt sein und das zweite Fluidreservoir 142 kann thermisch mit dem Wärmesystem 130 gekoppelt sein .

Beispielsweise kann das Wärmetransportsystem 130 eine erste Kopplungseinheit 133 aufweisen, die thermisch mit dem ersten Fluidreservoir 141 gekoppelt ist . Die erste Kopplungseinheit 133 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass thermische Energie zwischen dem Wärmetransportsystem 130 und dem ersten Fluidreservoir 141 ausgetauscht wird .

Beispielsweise kann das Wärmetransportmedium innerhalb der ersten Kopplungseinheit 133 derart geführt werden, dass thermische Energie zwischen dem ersten Fluidreservoir 141 , z . B . zwischen einem Fluid innerhalb des ersten Fluidreservoirs 141 , und dem Wärmetransportmedium ausgetauscht wird .

Beispielsweise kann das Wärmetransportsystem 130 eine zweite Kopplungseinheit 134 aufweisen, die thermisch mit dem zweiten Fluidreservoir 142 gekoppelt ist . Die zweite Kopplungseinheit 134 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass thermische Energie zwischen dem Wärmetransportsystem 130 und dem zweiten Fluidreservoir 142 ausgetauscht wird .

Beispielsweise kann das Wärmetransportmedium innerhalb der zweiten Kopplungseinheit 134 derart geführt werden, dass thermische Energie zwischen dem zweiten Fluidreservoir 142 , z . B . zwischen einem Fluid innerhalb des zweiten Fluidreservoirs 142 , und dem Wärmetransportmedium ausgetauscht wird .

Das erste Fluidreservoir 141 kann eine erste Fluidreservoir- Temperatur TI aufweisen und das zweite Fluidreservoir 142 kann eine zweite Fluidreservoir-Temperatur T2 aufweisen . Die zweite Fluidreservoir-Temperatur T2 kann von der ersten Fluidreservoir-Temperatur TI verschieden sein .

Gemäß verschiedenen Aspekten, kann das Wärmetransportsystem 130 thermisch mit dem magnetokalorischen Bauelement 120 gekoppelt sein . Beispielsweise kann das Wärmetransportsystem 130 eine Wärmerücklaufleitung 131 und eine Wärmevorlaufleitung 132 aufweisen, die j eweils ( zumindest abschnittsweise ) thermisch mit dem magnetokalorischen Bauelement 120 gekoppelt sind .

Beispielhaft wird eine Temperierungsvorrichtung 100 beschrieben, in der das zweite Fluidreservoir 142 das zu temperierende Fluid aufweist und die Temperierungsvorrichtung 100 eingerichtet ist , um die zweite Fluidreservoir-Temperatur T2 zu reduzieren .

In diesem Fall kann das erste Fluidreservoir 141 eingerichtet sein, um eine im Wesentlichen konstante Temperatur bereitzustellen, d.h. eine Temperatur die sich nicht oder nur gering (z.B. um weniger als 10 K pro Stunde) aufgrund des Wärmetransportsystems 130 ändert. Anschaulich kann das erste Fluidreservoir 141 somit als ein Wärmebad verstanden werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Wärmetransportsystem 130 ein Wärmetransportmedium aufweisen. Das Wärmetransportmedium kann beispielsweise ein Kühlmittel oder ein Kältemittel aufweisen (z.B. sein) . Beispielsweise kann das Wärmetransportmedium Stickstoff, und/oder Helium, und/oder Wasserstoff aufweisen (z.B. sein) , z.B. in Temperaturbereichen unterhalb von 80 K. Beispielsweise kann das Wärmetransportmedium unter einen Druck (z.B. mehr als 2 bar, z.B. mehr als 5 bar, z.B. mehr als 10 bar) gesetzt werden, um dessen wärmeleitende Eigenschaften zu verbessern.

Die Wärmevorlaufleitung 132 kann eingerichtet sein, thermische Energie vom zweiten Fluidreservoir 142 zum ersten Fluidreservoir 141 zu transportieren (dargestellt durch den horizontalen Pfeil in FIG. 2A) . Beispielsweise kann der Energietransport unter Verwendung des Wärmetransportmediums durchgeführt werden. Die Wärmevorlaufleitung 132 kann mit der zweiten Kopplungseinheit 134 gekoppelt (z.B. thermisch gekoppelt, z.B. gekuppelt) sein. Beispielsweise derart gekoppelt, dass ein Wärmetransportmedium von der zweiten Kopplungseinheit 134 in die Wärmevorlaufleitung 132 (und/oder umgekehrt) strömen kann. Die Wärmevorlaufleitung 132 kann (zumindest abschnittsweise) mit dem magnetokalorischen Bauteil 120 derart gekoppelt sein, dass das magnetokalorische Bauteil 120 und das Wärmetransportmedium (z.B. abschnittsweise) thermisch miteinander gekoppelt sind. Die Wärmevorlaufleitung 132 kann mit der ersten Kopplungseinheit 133 gekoppelt (z.B. thermisch gekoppelt, z.B. gekuppelt) sein. Beispielsweise derart gekoppelt, dass ein Wärmetransportmedium von der Wärmevorlaufleitung 132 in die erste Kopplungseinheit 133 (oder umgekehrt) strömen kann. Somit kann beispielsweise ermöglicht werden, dass eine Wärmetransportmedium eine thermische Energie vom zweiten Fluidreservoir 142 durch das magnetokalorischen Bauteil 120 (dort ggf. Energie abnehmen bzw. aufnehmen kann) und zum ersten Fluidreservoir 141 transportieren kann (oder umgekehrt) . Dieser Vorgang ist beispielhaft in Fig. 2A mittels des horizontalen Pfeils dargestellt .

Die Wärmerücklaufleitung 131 kann eingerichtet sein, thermische Energie vom ersten Fluidreservoir 141 zum zweiten Fluidreservoir 142 zu transportieren (dargestellt durch den horizontalen Pfeil in FIG. 2B) . Beispielsweise kann der Energietransport unter Verwendung des Wärmetransportmediums durchgeführt werden. Die Wärmerücklaufleitung 131 kann mit der ersten Kopplungseinheit 133 gekoppelt (z.B. thermisch gekoppelt, z.B. gekuppelt) sein. Beispielsweise derart gekoppelt, dass ein Wärmetransportmedium von der ersten Kopplungseinheit 133 in die Wärmerücklaufleitung 131 (und/oder umgekehrt) strömen kann. Die Wärmerücklaufleitung 131 kann (zumindest abschnittsweise) mit dem magnetokalorischen Bauteil 120 derart gekoppelt sein, dass das magnetokalorische Bauteil 120 und das Wärmetransportmedium (z.B. abschnittsweise) thermisch miteinander gekoppelt sind. Die Wärmerücklaufleitung 131 kann mit der zweiten Kopplungseinheit 134 gekoppelt (z.B. thermisch gekoppelt, z.B. gekuppelt) sein. Beispielsweise derart gekoppelt, dass ein Wärmetransportmedium von der Wärmerücklaufleitung 131 in die zweite Kopplungseinheit 134 (oder umgekehrt) strömen kann. Somit kann beispielsweise ermöglicht werden, dass ein Wärmetransportmedium eine thermische Energie vom ersten Fluidreservoir 141 durch das magnetokalorischen Bauteil 120 (dort ggf. Energie abnehmen bzw. aufnehmen kann) und zum zweiten Fluidreservoir 142 transportieren kann (oder umgekehrt) . Dieser Vorgang ist beispielhaft in Fig. 2B mittels des horizontalen Pfeils dargestellt .

Beispielsweise kann der zuvor beschriebene Prozess als ein Kreislauf ausgestaltet sein. Beispielsweise können in diesem Kreislauf die Wärmevorlaufleitung 132, die erste Kopplungseinheit 131 und die Wärmerücklaufleitung 131 derart miteinander gekoppelt sein, dass das Wärmetransportmedium von der Wärmerücklaufleitung 131 durch die erste Kopplungseinheit 141 in die Wärmevorlaufleitung 132 geführt werden kann oder anders herum . Innerhalb der ersten Kopplungseinheit 133 kann das Wärmetransportmedium thermische Energie mit dem ersten Fluidreservoir 141 austauschen . Die Wärmerücklaufleitung 131 , die zweite Kopplungseinheit 142 und die Wärmevorlaufleitung 132 können derart miteinander gekoppelt sein, dass das Wärmetransportmedium von der Wärmevorlaufleitung 132 durch die zweite Kopplungseinheit 142 in die Wärmerücklaufleitung 131 geführt werden kann oder anders herum . Innerhalb der zweiten Kopplungseinheit 134 kann das Wärmetransportmedium thermische Energie mit dem zweiten Fluidreservoir 142 austauschen .

Anschaulich stellen die Wärmerücklaufleitung 131 und die Wärmevorlaufleitung 132 somit ein System dar, in dem das Wärmetransportmedium zirkulieren kann . Es versteht sich, dass wenn das Wärmetransportmedium ein Feststof f ist , dieser, statt geführt zu werden, durch die j eweiligen Abschnitte verbunden ( z . B . thermisch und/oder körperlich) sein kann .

Nachfolgend soll die magnetokalorische Temperierung unter Bezugnahme von FIG . 2A und FIG . 2B am Beispiel des Kreislaufprozesses kurz erläutert werden . Hierbei wird beispielhaft von einem magnetokalorischen Bauteil ausgegangen, das sich erwärmt , wenn es in das Magnetfeld hinein bewegt und abkühlt , wenn es aus dem Magnetfeld herausbewegt wird . Es versteht sich, dass die Temperierung analog auch mit einem magnetokalorischen Bauteil durchgeführt werden kann, das sich abkühlt , wenn es in das Magnetfeld hinein bewegt und erwärmt , wenn es aus dem Magnetfeld herausbewegt wird . Hierbei muss im folgenden Verfahren lediglich die Relativbewegung des magnetokalorischen Bauteils und des Magnetfeldes zueinander angepasst werden ( z . B . statt in es einzutreten, muss das magnetokalorischen Bauteil das Magnetfeld verlassen und andersherum) .

In der ersten Kopplungseinheit 133 sind das Wärmetransportmedium und das erste Fluidreservoir 141 in thermischen Kontakt miteinander . Aufgrund dessen, wird das Wärmetransportmedium in der ersten Kopplungseinheit 133 auf die erste Fluidreservoir-Temperatur TI temperiert . Anschließend wird das Wärmetransportmedium der Wärmerücklaufleitung 131 zugeführt .

Das magnetokalorische Bauteil 120 kann aufgrund des magnetokalorischen Ef fekts abgekühlt werden, wenn es aus dem Magnetfeld-Erstreckungsbereich 119 , in dem sich ein von der ersten Spule I l l s und zweiten Spule 112 s erzeugtes Magnetfeld befindet , heraus bewegt wird ( angedeutet durch den Pfeil nach unten in Fig . 2A) . Dabei ist das magnetokalorische Bauteil 120 so eingerichtet sein, dass es sich auf eine Temperatur unterhalb von der ersten Fluidreservoir-Temperatur TI abkühlt .

Aufgrund der zumindest abschnittsweisen thermischen Kopplung der Wärmerücklaufleitung 131 wird das Wärmetransportmedium zumindest in einem Abschnitt der Wärmerücklaufleitung 131 in thermischen Kontakt mit dem abgekühlten magnetokalorischen Bauteil 120 gebracht , d . h . mit dem mit magnetokalorische Bauteil 120 , nachdem es aus dem Magnetfeld-Erstreckungsbereich 119 herausbewegt (und dadurch abgekühlt ) wurde . Infolgedessen wird auch das Wärmetransportmedium auf eine Temperatur unterhalb der ersten Fluidreservoir-Temperatur TI abgekühlt . Anschließend wird das Wärmetransportmedium zur zweiten Kopplungseinheit 134 weitergeleitet .

In der zweiten Kopplungseinheit 134 sind das Wärmetransportmedium und das zweite Fluidreservoir 142 in thermischen Kontakt miteinander . Aufgrund dessen, kann das Wärmetransportmedium innerhalb der zweiten Kopplungseinheit 134 thermische Energie aus dem zweiten Fluidreservoir 142 aufnehmen und somit ein Fluid innerhalb des zweiten Fluidreservoirs 142 kühlen . Infolgedessen kann sich die zweite Fluidreservoir-Temperatur T2 reduzieren . Anschließend wird das Wärmetransportmedium der Wärmevorlaufleitung 132 zugeführt .

Das magnetokalorische Bauteil 120 kann sich aufgrund des magnetokalorischen Ef fekts erwärmen, wenn es in den Magnetfeld-Erstreckungsbereich 119 hinein bewegt wird ( angedeutet durch den Pfeil nach oben in FIG . 2B ) . Infolgedessen kann das magnetokalorische Bauteil 120 auf eine Temperatur oberhalb der der ersten Fluidreservoir-Temperatur TI erwärmt werden .

Aufgrund der zumindest abschnittsweisen thermischen Kopplung der Wärmevorlaufleitung 132 wird das Wärmetransportmedium zumindest in einem Abschnitt der Wärmevorlaufleitung 132 in thermischen Kontakt mit dem erwärmten magnetokalorischen Bauteil 120 gebracht , d . h . mit dem mit magnetokalorische Bauteil 120 , nachdem es in den Magnetfeld-Erstreckungsbereich

119 hineinbewegt wurde . Infolgedessen wird auch das Wärmetransportmedium auf eine Temperatur oberhalb der ersten Fluidreservoir-Temperatur TI erwärmt . Anschließend wird das Wärmetransportmedium zur ersten Kopplungseinheit 133 weitergeleitet , und somit kann der Kreislauf von vorn beginnen .

Dieser beschriebene Prozess kann wiederholt werden, wobei das magnetokalorische Bauteil immer wieder aus dem Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 heraus und immer wieder in diesen hinein bewegt wird ( dargestellt durch den Doppelpfeil ) . Durch eine geeignete Anordnung kann somit die Temperatur eines Fluids innerhalb des zweiten Fluidreservoirs auf eine Temperatur abgesenkt werden, die aufgrund des verwendeten magnetokalorischen Bauteils 120 und des korrespondierenden magnetokalorischen Ef fekts minimal erreichbar ist .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die mögliche Endtemperatur durch ein nacheinander anordnen ( z . B . ein in Reihe schalten) von mehreren magnetokalorischen Bauteilen 120 verbessert werden . In einem solchen Fall kann das Wärmetransportmedium als Kühlmedium für die mehreren magnetokalorischen Bauteile

120 dienen und somit einen tieferen Temperaturzielbereich erzeugen . Anschaulich bilden die mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 einen Temperaturgradienten, wobei die Temperatur in Richtung des zweiten Fluidreservoirs abnimmt . Alternativ oder zusätzlich kann ein ( oder mehrere ) dickes magnetokalorisches Bauteil 120 ( z . B . dicker als 5 cm) verwendet werden . Hierbei kann sich dann ein Temperaturgradient innerhalb des großen magnetokalorischen Bauteils ausbilden . Bei einem dünneren magnetokalorischen Bauteil 120 ( z . B . dünner als 4 cm) kann ein Temperaturgradient innerhalb des magnetokalorischen Bauteil 120 beispielsweise für die Temperierung des Wärmetransportmediums nicht relevant sein .

Ferner wurde gemäß verschiedenen Aspekten erkannt , dass eine Ausprägung des magnetokalorischen Ef fekts abhängig von einem Stof f und einem j eweiligen Temperaturbereich sein kann . Anschaulich bedeutet das , dass ein magnetokalorischer Stof f in einem ersten Temperaturbereich stärker ausgeprägte magnetokalorische Eigenschaften hat ( z . B . magnetokalorisch aktiver ist ) als in einem zweiten Temperaturbereich, wohingegen ein anderer magnetokalorischer Stof f in dem zweiten Temperaturbereich stärker ausgeprägte magnetokalorische Eigenschaften hat ( z . B . magnetokalorisch aktiver ist ) als in dem ersten Temperaturbereich . Somit wurde erkannt , dass durch eine geeignete Auswahl und/oder Zusammensetzung von ein oder mehreren magnetokalorischen Stof fen, ein magnetokalorisches Bauteil ef fi zienter gestaltet werden kann .

Beispielsweise können innerhalb des magnetokalorischen Bauteils ein oder mehrere Stof f-Konzentrationsgradienten vorhanden sein, um somit eine möglichst gute Anpassung an eine gewünschte Zieltemperatur zu erhalten .

Gemäß verschiedenen Aspekten können, um das Temperaturgefälle zwischen dem ersten Fluidreservoir 141 und dem zweiten Fluidreservoir 142 zu vergrößern, mehrere magnetokalorische Bauteile 120 verwendet werden . Ein beispielhafte Temperierungsvorrichtung 100 ist in FIG . 3 dargestellt . Die Funktionsweise der Temperierungsvorrichtung 100 ist analog zur zuvor beschriebenen, wobei eine Temperatur des Wärmetransportmediums innerhalb des zweiten Abschnitts der Wärmerücklaufleitung 131 mittels eines ersten der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 von der ersten Fluidreservoir- Temperatur TI auf eine erste Zwischentemperatur tl abgekühlt werden kann . Anschließend kann das Wärmetransportmedium mittels eines zweiten der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 von der ersten Zwischentemperatur tl auf eine zweite Zwischentemperatur t2 und mittels eines dritten der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 auf eine dritte Zwischentemperatur t3 abgekühlt werden .

In der zweiten Kopplungseinheit 134 kann das Wärmetransportmedium thermische Energie von dem zu temperierenden Fluid innerhalb des zweiten Fluidreservoirs aufnehmen, und dieses somit kühlen . Das bedeutet , dass die zweite Fluidreservoir-Temperatur T2 reduziert wird und dass das Wärmetransportmedium von der dritten Zwischentemperatur auf die reduzierte zweite Fluidreservoir-Temperatur T2 erwärmt wird . Anschließend wird das Wärmetransportmedium zum zweiten Abschnitt der Wärmevorlaufleitung 132 geführt , in dem es nacheinander mit den mehreren magnetokalorischen Bauteilen 120 in thermischen Kontakt gebracht wird, die aufgrund des magnetokalorischen Ef fekts erwärmt wurden . Aufgrund von j edem thermischen Kontakt wird das j eweilige erwärmte magnetokalorische Bauteil der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 abgekühlt und das Wärmetransportmedium wird aufgrund j edes thermischen Kontakts erwärmt . Als ein Resultat können beispielsweise die magnetokalorischen Bauteile der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 die , bezogen auf die Durchlaufrichtung des Wärmetransportmediums in der Wärmerücklaufleitung 131 , näher am zweiten Fluidreservoir 142 sind kälter sein als die magnetokalorischen Bauteile der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 die näher am ersten Fluidreservoir 141 sind . Anschaulich kann beispielsweise das dritte magnetokalorische Bauteil der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 kälter sein als das erste magnetokalorische Bauteile der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 .

Beispielsweise kann die Temperierungsvorrichtung 100 verwendet werden ( z . B . mittels des beschriebenen Verfahrens ) , um ein Fluid innerhalb eines tieferen kryogenen Temperaturbereich ( z . B . unterhalb von 100 K, z . B . unterhalb von 50 K, z . B . unterhalb von 30 K) zu temperieren ( z . B . zu erwärmen, abzukühlen, z.B. zu verflüssigen, zu verdampfen) . Beispielsweise können das Verfahren und die Vorrichtung zum Temperieren eines Fluids verwendet werden, um Helium zu verflüssigen. Beispielsweise können das Verfahren und die Vorrichtung zum Temperieren eines Fluids verwendet werden, um ein Fluid in einem höheren Raumtemperaturbereich (z.B. zwischen 173 K und 373 K, z.B. zwischen 193 K und 353 K) zu temperieren (z.B. zu erwärmen, abzukühlen, z.B. zu verflüssigen, zu verdampfen) . Beispielsweise kann eine derartige Vorrichtung als eine großtechnische Kühlanlage verwendet werden (z.B. zum Temperieren (z.B. Kühlen) von einem Rechenzentrun und/oder einem Kühlhaus) .

Unter Bezugnahme von FIG. 2 und FIG. 3 wurde zunächst eine Temperierungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten beschrieben, die dazu dient, die zweite Fluidreservoir- Temperatur T2 zu reduzieren um ein Fluid im zweiten Fluidreservoir 142 abzukühlen.

Alternativ dazu kann die Temperierungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten verwendet werden, um die erste Fluidreservoir-Temperatur TI zu erhöhen und somit ein Fluid innerhalb des ersten Fluidreservoirs 141 zu erwärmen.

In diesem Fall kann das zweite Fluidreservoir 142 (anstelle des ersten Fluidreservoirs 141) eingerichtet sein, um eine im Wesentlichen konstante Temperatur bereitzustellen, d.h. eine Temperatur die sich nicht oder nur gering (z.B. um weniger als 10 K pro Stunde) aufgrund des Wärmetransportsystems 130 ändert. Anschaulich kann in diesem Fall das zweite Fluidreservoir 142 somit als ein Wärmebad verstanden werden. Der beschriebene Temperierungsprozess kann analog zum oben beschriebenen Prozess durchgeführt werden, nur dass sich als Resultat des geänderten Wärmebads das Fluid im ersten Fluidreservoir 141 erwärmt.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Temperierungsvorrichtung 100 eine oder mehrere Pumpen aufweisen. Die eine oder mehreren Pumpen können beispielsweise verwendet werden, um das Wärmetransportsystem 130 unter einen vorbestimmten Druck ( z . B . einen Arbeitsdruck) zu setzen . Somit können z . B . Wärmetransporteigenschaften des Wärmetransportsystem 130 verbessert werden . Beispielsweise können sich wärmeleitende Eigenschaften des Wärmetransportmediums durch einen angelegten Druck verändern . Beispielsweise kann aufgrund des angelegten Drucks eine Aggregat zustandsänderung des Wärmetransportmediums in ein oder mehreren Abschnitten des Wärmetransportsystems 130 erzeugt werden, durch die ein Wärmetransport verbessert werden kann .

Alternativ oder zusätzlich können die eine oder mehreren Pumpen verwendet werden, um das erste Fluidreservoir 141 und/oder das zweite Fluidreservoir 142 unter einen vorbestimmten Druck zu setzen . Somit kann beispielsweise eine Aggregat zustandsänderungstemperatur verändert werden . Beispielsweise kann ein Druck auf ein zu verflüssigendes Gas erhöht werden, wodurch eine Kondensationstemperatur erhöht wird . Somit kann beispielsweise aufgrund eines angelegten Drucks ( z . B . 10 bar ) Wasserstof f statt bei 20 K bereits bei einer Temperatur oberhalb von 20 K ( z . B . 25 K) verflüssigt werden .

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Temperierungsvorrichtung 100 eine oder mehrere zusätzliche Spulen innerhalb von dazu korrespondierenden Spulengehäusen aufweisen . Beispielsweise kann eine oder können einige der zusätzlichen Spule (n) innerhalb der dazu korrespondierenden Spulengehäuse zwischen zueinander benachbarten magnetokalorischen Bauteilen der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 angeordnet sein . Somit können sich zusätzliche Magnetfeld-Erstreckungsbereiche 119 ergeben, die j eweils analog zu dem einen Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 sind . Dies kann beispielsweise gewährleisten, dass innerhalb der j eweiligen Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 j eweils ein ausreichend starkes Magnetfeld bereitgestellt wird . Beispielhaft ist dies in Figuren 4A und 4B dargestellt . Die Verwendung von mindestens drei Spulen ist vorteilhaft, in einer solchen Konfiguration auf die Anordnung wirkende Kräfte teilweise kompensieren. Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, dass zwar auf die beiden äußeren Spulen große magnetische Kräfte wirken (in der gleichen Stromflussrichtung stromdurchflossene Spulen ziehen sich gegenseitig an) , die sich zwischen diesen beiden äußeren Spulen befindenden Spulen werden jedoch von ihren jeweils unmittelbar benachbarten Spulen derart angezogen, dass sich diese (anschaulich „inneren") jeweiligen Kräfte kompensieren. Dadurch werden die Anforderungen an die mechanischen Aufhängungen für die sich zwischen den beiden äußeren Spulen befindenden Spulen geringer .

FIG. 4A zeigt schematisch eine seitliche Schnittansicht einer Spulenanordnung 110 und dazu korrespondierende Magnetfeldlinien aus einer korrespondierenden Magnetfeldsimulation. Die Spulenanordnung 110 kann aufweisen: die eine erste Spule Ills innerhalb eines ersten Spulengehäuses 111, eine zweite Spule 112s innerhalb eines zweiten Spulengehäuses 112 und eine dritte Spule 113s innerhalb eines dritten Spulengehäuses 113. Die erste Spule Ills, die zweite Spule 112s und die dritte Spule 113s können beispielsweise koaxial zueinander ausgerichtet sein, z.B. entlang einer gemeinsamen Spulenachse llls-113s.

Beispielsweise können erste Spule Ills, die zweite Spule 112s und die dritte Spule 113s jeweils eine Grundfläche aufweisen, die jeweils senkrecht (z.B. einen Neigungswinkel von 90°) zu einer gemeinsamen Spulenachse llls-113s verläuft. Beispielsweise können die Grundflächen jeweils einen Neigungswinkel zur Spulenachse innerhalb eines Bereichs von (60°, 120°) , z.B. (70°, 110°) , z.B. (80°, 100°) , z.B. (85°, 95°) , z.B. (89°, 91°) haben, wobei ein kleinerer Bereich zu einem homogeneren Magnetfeld innerhalb eines korrespondierenden Magnetfeld-Erstreckungsbereichs 119 führen kann.

FIG. 4B zeigt schematisch ein Magnetfeldprofil, d.h. eine ortsaufgelöste Magnetfeldstärke (vertikale Achse 401) , der Spulenanordnung aus FIG. 4A entlang der gemeinsamen Spulenachse llls-113s, die durch die vertikale Achse 402 repräsentiert wird. Innerhalb der Spulen (dargestellt durch die Pfeile Ills, 112s, 113s) kann die Magnetfeldstärke maximal sein und innerhalb der Magnetfeld-Erstreckungsbereiche 119 kann die Magnetfeldstärke abnehmen. Somit ergibt sich gemäß verschiedenen Aspekten, dass die Spulen nicht beliebig weit voneinander entfernt werden können, da somit eine Magnetfeldstärke zu gering werden könnte. Beispielsweise können zwei benachbarte Spulen weniger als 50 cm (z.B. weniger als 40 cm, z.B. weniger als 30 cm, z.B. weniger als 20 cm, z.B. weniger als 10 cm, z.B. weniger als 5 cm) voneinander entfernt sein.

Gemäß verschiedenen Aspekten ist es auch möglich, nur eine einzige Spule zu verwenden, an der das magnetokalorische Bauteil vorbei bewegt wird. Anschaulich würde hierbei beispielsweise die zweite Spule weggelassen. Somit können beispielsweise Platz und/oder Kosten gespart werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das magnetokalorische Bauteil 120 kreisförmig ausgestaltet sein. Dies erlaubt beispielsweise, dass das magnetokalorisches Bauteil 120 gedreht werden kann (z.B. bei einer gleichmäßigen Kraftverteilung) . Alternativ oder zusätzlich kann das magnetokalorisches Bauteil 120 mehrere Segmente aufweisen, die jeweils voneinander im Abstand sind, d.h. sich nicht direkt körperlich berühren. Somit stellt anschaulich jedes der mehreren Segmente ein separates magnetokalorisches Bauteil 120 dar, wodurch eine Effizienz der Temperierungsvorrichtung 100 erhöht werden kann.

Eine Temperierungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten ist schematisch in FIG. 5 dargestellt. Zur Anschaulichkeit sind lediglich eine erste Spule Ills, eine zweite Spule 112s und das magnetokalorisches Bauteil 120 dargestellt. Das magnetokalorisches Bauteil 120 kann eine Ringform aufweisen.

Beispielsweise können die eine Ringebene des magnetokalorischen Bauteils 120 senkrecht (z.B. einen Neigungswinkel von 90°) zu einer (gemeinsamen) Spulenachse sein oder einen Neigungswinkel zur Spulenachse innerhalb eines Bereichs von (60°, 120°) , z.B. (70°, 110°) , z.B. (80°, 100°) , z.B. (85°, 95°) , z.B. (89°, 91°) haben. Beispielsweise kann eine Ringebene parallel zu einer Grundfläche einer Spule sein.

Das magnetokalorische Bauteil 120 kann mehrere Segmente 121 aufweisen, die jeweils ein oder mehrere magnetokalorische Stoffe aufweisen. Beispielsweise kann jedes der mehreren Segmente 121 analog zu einem magnetokalorischen Bauteil 120 ausgestaltet sein. Die mehreren Segmente 121 sind jeweils voneinander im Abstand, wodurch eine thermische Entkopplung der mehreren Segmente 121 voneinander erreicht wird.

Ferner kann in FIG. 5 erkannt werden, dass von einer Spule, die zwei Grundflächen aufweist, jede der zwei Grundflächen verwendet werden kann um jeweils einen Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 zu bilden.

Gemäß verschiedenen Aspekten können das magnetokalorische Bauteil 120 und die Spulenanordnung 110 so eingerichtet sein, dass sie sich relativ zueinander bewegen, so dass das magnetokalorische Bauteil 120 aus dem Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 heraus und wieder hinein bewegt wird zum Erzeugen des magnetokalorischen Effekts. Beispielsweise kann dazu das magnetokalorische Bauteil 120 und/oder die Spulenanordnung 110 bewegt werden. Gemäß verschiedenen Aspekten wurde erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn das das magnetokalorische Bauteil 120 und/oder die Spulenanordnung 110 rotierend bewegt werden. Somit kann beispielsweise eine Arbeitsfrequenz der Temperierungsvorrichtung 100 erhöht werden.

Eine Rotation des magnetokalorische Bauteile 120 ist beispielhaft durch den Pfeil 122 in FIG. 5 dargestellt. Somit kann auch ein schweres magnetokalorisches Bauteil 120, d.h. ein magnetokalorisches Bauteil 120, das eine große Menge magnetokalorischer Stoffe aufweist, bewegt werden. Aufgrund der segmentierten Ausgestaltung, können die mehreren Segmente nacheinander durch ein oder mehrere Magnetfeld- Erstreckungsbereich 119 bewegt (z.B. rotiert) werden. Dies kann für eine Prozesseffizienz von Vorteil sein.

Beispielsweise kann das magnetokalorische Bauteil 120 in einer Ebene rotieren, die senkrecht zu einer Gravitationskraft (z.B. zur Erdanziehungskraft) ist. Somit kann beispielsweise ein besseres Rotationsverhalten erzeugt werden und eine Arbeitsfrequenz erhöht werden.

Gemäß verschiedenen Aspekten wurde ferner erkannt, dass es vorteilhaft sein kann, die Spulenanordnung 110 (z.B. alternativ oder zusätzlich zum magnetokalorischen Bauteil 120) zu rotieren. Dies kann zum Beispiel ermöglichen, dass Medienanschlüsse (z.B. des Wärmetransportsystems 120) fest und/oder robuster ausgestaltet sein können.

Wie bereits zuvor beschrieben, kann es für die Effizienz vorteilhaft sein, mehrere magnetokalorische Bauteile 120 und/oder mehrere Spulen zu verwenden und somit die Temperierungsvorrichtung 100 für einen größeren Maßstab einsetzbar zu machen. FIG. 6 stellt beispielhaft eine Temperierungsvorrichtung 100 gemäß verschiedenen Aspekten dar, wobei diese mehrere magnetokalorisches Bauteile 120 und eine Spulenanordnung mit einer Vielzahl von Spulen aufweist.

Beispielsweise können die Spulen der Vielzahl von Spulen in einer matrixähnlichen Anordnung angeordnet sein. Die Spulen der Vielzahl von Spulen, die in der gleichen Reihe in einer Z- Richtung angeordnet sind, können jeweils koaxial zueinander ausgerichtet sein. Die Spulen die in der gleichen X-Y-Ebene angeordnet sind, können sich beispielsweise ein Spulengehäuse teilen, z.B. um energieeffizienter zu arbeiten.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde auf eine gesonderte Darstellung weiterer Komponenten, wie beispielsweise des Wärmetransportsystems 120 oder der Spulengehäuse verzichtet. Die Temperierungsvorrichtung 100 weist mehrere magnetokalorische Bauteile 120 auf, die jeweils mehrere Segmente 121 aufweisen. Jedes der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 kann beispielsweise eingerichtet sein zu rotieren, wie durch die Pfeile 122 dargestellt ist . Alternativ oder zusätzlich kann auch die Spulenanordnung rotieren ( z . B . entgegengesetzt zur Rotationsrichtung der mehreren magnetokalorischen Bauteile 120 ) .

Es ist anzumerken, dass j edes der Segmente 121 einen eigenen Zufluss und einen eigenen Abfluss zum Zuführen bzw . Abführen des Wärmetransportmediums aufweist , die j edoch der Einfachheit halber nicht in Fig . 6 dargestellt sind .

Weiterhin kann im Zentrum der Temperierungsvorrichtung 100 in Z-Richtung eine Welle , beispielsweise eine Hohlwelle vorgesehen sein, an dem die Segmente 121 befestigt sein können, so dass die Segmente 121 mittels der Welle rotiert wird .

In einem Hohlraum im Inneren der Hohlwelle kann ein oder können mehrere Röhren und/oder Schläuche vorgesehen sein, die entlang des Verlaufs der Hohlwelle ein Wärmetransportmedium transportieren zum Bereitstellen des Wärmeaustausches mit den Segmenten 121 . Das eine/der eine oder die mehreren Röhren und/oder Schläuche stellen durch das Wärmetransportmedium einen wärmeleitenden Kontakt zwischen den Segmenten 121 und einem oder mehreren Wärmetauschern bereit .

Ferner kann die Temperierungsvorrichtung 100 derart eingerichtet sein oder betrieben werden, dass bei Rotation der Segmente 121 relativ zu den Spulen die Zeit , in der ein j eweiliges Segment 121 magnetisiert wird ( sich also in dem Magnetfeld einer j eweiligen Spule befindet ) , ungefähr oder exakt gleich der Zeit ist , in der ein j eweiliges Segment 121 nicht magnetisiert wird ( sich also in außerhalb des Magnetfelds einer j eweiligen Spule befindet ) .

Fig . 7 stellt ein Verfahren 700 zum Temperieren eines Fluids gemäß verschiedenen Aspekten dar, das Verfahren 700 weist auf : Bereitstellen 701 eines Magnetfeldes ( z . B . eines Magnetfeldes , das eine Magnetfeldstärke von mehr als 2 T aufweist ) , Wiederholtes (z.B. periodisches) Bewegen 702 eines magnetokalorischen Bauteils relativ zum Magnetfeld, um das magnetokalorischen Bauteil zu temperieren (z.B. abzukühlen, zu erwärmen) , und Verändern einer Temperatur eines Fluids 703 unter Verwendung des temperierten magnetokalorischen Bauteils.

Beispielsweise kann das Magnetfeldes in einem frei zugänglichen Bereich zwischen einer ersten Spule und einer zweiten Spule bereitgestellt werden. Beispielsweise kann der Bereich frei zugänglich sein. Beispielsweise kann der Bereich durch die Spulengrundflächen beschränkt sein. Beispielsweise kann das magnetokalorische Bauteil durch den (z.B. in den und/oder aus dem) Bereich zwischen einer ersten Spule und einer zweiten Spule bewegt werden. Beispielsweise kann das Fluid direkt in thermischen Kontakt mit dem Magnetfeld gebracht werden. Beispielsweise kann das Fluid unter Verwendung eines Wärmetransportmediums temperiert werden, das in thermischem Kontakt zum magnetokalorischen Bauteil steht.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Temperierungsvorrichtung ein magnetokalorischer Verflüssiger zum Verflüssigen von Wasserstoff sein. Gemäß verschiedenen Aspekten wurde erkannt, dass für einen magnetokalorischen Verflüssiger die verwendeten magnetokalorischen Stoffe innerhalb des magnetokalorischen Bauteils die Effizienz beeinflussen können. Die magnetokalorischen Stoffe sollten beispielsweise in einem Tief temperaturbereich einen magnetischen Übergang mit einem möglichst großen magnetokalorischen Effekt aufweisen.

Der magnetokalorische Verflüssiger kann in einem Rotationsbetrieb betrieben werden, z.B. indem das magnetokalorische Bauteil durch Zonen mit hohem und niedrigem Magnetfeld (d.h. anschaulich in einen Magnetfelderstreckungsbereich hinein und aus diesem wieder heraus) mittels einer Rotationsbewegung bewegt wird. Ein Rotationsbetrieb kann vorteilhaft gegenüber einem Linearbetrieb sein, da eine Hin- und Her-Bewegung eines massereichen magnetokalorischen Bauteils mit höheren Arbeitsfrequenzen (z.B. mehr als 1 Hz) schwierig zu realisieren sein kann. Der beispielhafte magnetokalorische Verflüssiger erlaubt aufgrund des Rotationsbetriebs auch höhere Arbeitsfrequenzen (z.B. mehr als 10 Hz) .

In einem Ausführungsbeispiel kann der magnetokalorische Verflüssiger mehrere Spulen aufweisen, deren Spulengehäuse jeweils durch einen Zwischenraum (z.B. einen Magnetfeld- Erstreckungsbereich) voneinander getrennt sind. Aufgrund dieses Zwischenraums kann ein magnetokalorisches Bauteil ohne jegliche Einschränkung durch eine Zone, in der eine maximale Magnetfeldstärke (z.B. innerhalb des Magnetfeld- Erstreckungsbereichs) bereitgestellt wird, bewegt (z.B. rotiert) werden. Somit können verschiedene Medien-Anschlüsse des Verflüssigers, wie beispielsweise eine rotierende Welle, ein Austauschgas Vorlauf und Rücklauf, Zuleitungen zur Sensorik, etc., können somit auf einfache Art und Weise realisiert werden, weil der Bauraum zwischen den Spulengehäusen freigehalten wird.

Alternativ oder zusätzlich kann der magnetokalorische Verflüssiger eine oder mehrere supraleitende Spulen aufweisen, die in einem Kurzschlussmodus betrieben werden können. Wenn die eine oder mehreren supraleitenden Spulen unter die Sprungtemperatur gekühlt sind und mit Strom versorgt sind, erzeugen die eine oder mehreren supraleitenden Spulen dauerhaft und (im Wesentlichen) verlustfrei ein hohes Magnetfeld (z.B. mehr als 5 T) . Ein magnetokalorisches Bauteil, das ein oder mehrere magnetokalorische Stoffe aufweist, kann relativ zu den ein oder mehreren supraleitenden Spulen bewegt werden, so dass innerhalb des magnetokalorischen Bauteils eine Feldänderung erzeugt wird. Infolge der Feldänderung kann das Material seine Temperatur ändern (z.B. sich erwärmen oder abkühlen) und ein Fluid (z.B. ein Wärmetransportmedium, z.B. ein Wärmeaustauschfluid) kann in thermischen Kontakt mit dem magnetokalorischen Bauteil gebracht werden (z.B. durch das magnetokalorischen Bauteil geführt (z.B. gepumpt) werden) . Alternativ oder zusätzlich kann der magnetokalorische Verflüssiger eine Spulenanordnung mit mehreren Spulen (z.B. Spulensegmenten) aufweisen, wobei zwischen zwei der mehreren Spulen (z.B. zwei der mehreren Spulensegmente) entlang einer gemeinsamen Spulenachse (z.B. eine Spulenachse von den zwei der mehreren Spulen) ein Spalt ausgebildet ist.

Alternativ oder zusätzlich kann der magnetokalorische Verflüssiger ein magnetokalorisches Bauteil in Form eines Rings aufweisen. Das magnetokalorische Bauteil kann ein oder mehrere magnetokalorischen Stoffe auf aufweisen. Das magnetokalorische Bauteil kann derart angeordnet sein, dass eine Ringebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Spulenachse ist (z.B. einen Neigungswinkel im Bereich von (60°, 120°) , z.B. (70°, 110°) , z.B. (80°, 100°) , z.B. (85°, 95°) , z.B. (89°, 91°) hat) und dass sich ein Ringabschnitt innerhalb des Zwischenraums der Spulenanordnung befindet. Der Ring kann um seine Zentralachse rotiert werden, sodass das magnetokalorische Bauteil jeweils beim Durchlaufen des Spaltes abschnittsweise magnetisiert und anschließend wieder abschnittsweise entmagnetisiert wird. Dadurch kann das magnetokalorische Bauteil abschnittsweise alternierend erwärmt und abgekühlt werden, sodass unter Verwendung eines korrespondierenden Wärmeausgleichs eine Temperierung eines Fluids möglich ist. Zum Beispiel kann die bei der Erwärmung des magnetokalorischen Bauteils generierte thermische Energie mittels eines Wärmetransportsystems (z.B. eines Wärmetransportmediums) abgeführt werden, wodurch eine kontinuierliche Kühlung erfolgen kann. Als Spulen können beispielsweise supraleitende Spulen verwendet werden.

In einem Ausführungsbeispiel können zur magnetischen Kühlung basierend auf dem magnetokalorischen Effekt magnetisierbare Bauteile (z.B. magnetkalorische Bauteile) abwechselnd einem stärkeren und einem schwächeren Magnetfeld ausgesetzt, wodurch sie sich abwechselnd erwärmen und abkühlen können. Eine im ersten Schritt generierte Wärme kann beispielsweise mittels eines Wärmetransportmediums abgeführt werden, wodurch eine kontinuierliche Kühlung erzielt werden kann. In einem Ausführungsbeispiel kann das magnetokalorische

Bauteil in Form eines magnetokalorischen Rings bezüglich einer (z.B. feststehenden) Spule rotieren.

Alternativ oder zusätzlich kann die Spule bezüglich des (z.B. feststehenden) magnetokalorischen Bauteils rotieren. Dies ermöglicht beispielsweise eine Realisierung mit einer von der Ringform abweichenden Form des magnetokalorischen Bauteils. Ferner kann eine Ausgestaltung mit einem unbewegten magnetokalorischen Bauteil als Vorteil einen unkomplizierteren Medienanschluss ermöglichen.

Somit können aufgrund des Rotationsprinzips der Spulenanordnung und/oder des magnetokalorischen Bauteils auch bei einer großen Masse des magnetokalorischen Materials hohe Arbeitsfrequenzen ermöglicht werden. Zugleich kann aufgrund der Anordnung des magnetokalorischen Bauteils ein effizient zu realisierender Verflüssiger, z.B. der einen unkomplizierten Aufbau hat, bereitgestellt werden, der eine effektive und energieeffiziente Temperierung (z.B. eines Fluids) ermöglicht.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Rotation eines magnetokalorischen Rings derart vorgesehen sein, dass ein Ringabschnitt einen zwischen zwei Spulensegmenten ausgebildeten Zwischenraum (z.B. Spalt, Magnetfeld- Erstreckungsbereich) durchlaufen .

In einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein magnetokalorischer Ring derart rotiert werden, dass ein Ringabschnitt vor einem Längsende einer Spule vorbeiläuft, wobei auf einer Seite des Ringabschnitts eine Spule angeordnet ist. Somit können beispielsweise Kosten reduziert werden.

In einem Ausführungsbeispiel kann der Verflüssiger skaliert werden. Beispielsweise kann der Verflüssiger verkleinert werden, d.h. zu kleineren Dimensionen hin skaliert werden. Somit kann z.B. ein kleiner (Rück- ) Verflüssiger bereitgestellt werden, der möglicherweise eine geringere Kühlleistung aufweist, jedoch für transportable Anwendungen geeignet ist. Beispielsweise kann der Verflüssiger vergrößert werden, d.h. zu größeren Dimensionen hin skaliert werden. Somit kann z.B. ein großtechnischer Verflüssiger für eine energieeffiziente Erzeugung von Flüssigwasserstoff als Energieträger bereitgestellt werden. Somit ist der skalierbare Verflüssiger variabel einsetzbar.

In einem Ausführungsbeispiel kann der Verflüssiger ein magnetisiertes Volumen (z.B. ein Zwischenraum, ein Magnetfeld- Erstreckungsbereich) aufweisen, das durch die Verwendung von mehreren supraleitenden Spulen (z.B. einer supraleitenden Spule, die in mehrere supraleitende Teilspulen geteilt ist) freigehalten werden kann. Beispielsweise kann ein Temperatur- Arbeitsbereich des Verflüssigers in einem Temperaturbereich von -183°C (90 K) bis zu -263°C (10 K) (z.B. zwischen -196°C (77 K) und -253°C (20 K) ) liegen. Beispielsweise kann eine

Vorkühlung von ein oder mehreren Komponenten des Verflüssigers auf -196°C (77 K) mittels flüssigem Stickstoff erfolgen. Somit kann beispielsweise bereits eine niedrige Starttemperatur bereitgestellt werden, die nicht erste mittels des Systems erreicht werden muss. Als ein Wärmetransportgas (z.B. ein Wärmetauschgas) kann beispielsweise Helium verwendet werden. Die eigentliche Verflüssigung von Wasserstoff kann außerhalb der Spulen erfolgen (z.B. innerhalb des zweiten Fluidreservoirs) .

In einem Ausführungsbeispiel kann der Verflüssiger bei Raumtemperatur verwendet werden. Hierbei können beispielsweise supraleitende Spulen oder nicht-supraleitende Spulen verwendet werden .

Im Folgenden werden einige Beispiele beschrieben, die sich auf das hierin Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen .

Beispiel 1 ist eine Temperierungsvorrichtung (z.B.

Verflüssigungsvorrichtung) zum Temperieren (z.B. Kühlen, z.B. verflüssigen) eines Fluids (z.B. eines Gases) aufweisend: eine Spulenanordnung aufweisend: eine erste Spule und eine zweite Spule, welche entlang einer Koaxialrichtung ausgerichtet sind und in einem Abstand voneinander angeordnet sind, so dass ein Magnetfeld innerhalb eines Magnetfeld-Erstreckungsbereichs zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule mittels der ersten Spule und der zweiten Spule erzeugt werden kann; ein magnetokalorisches Bauteil (das ein oder mehrere magnetokalorische Einheiten aufweisen kann) , welches derart relativ zur Spulenanordnung beweglich gelagert ist, dass das magnetokalorische Bauteil und die Spulenanordnung relativ zueinander entlang einer Richtung in einem Winkel zu der Koaxialrichtung (z.B. einem Winkel, der größer als 0° ist, z.B. einem Winkel aus einem Bereich (60°, 120°) , z.B.

(70°, 110°) , z.B. (80°, 100°) , z.B. (85°, 95°) , z.B. (89°, 91°) ) im Magnetfeld-Erstreckungsbereich bewegt werden können zum Erzeugen einer magnetokalorischen Temperierung des magnetokalorischen Bauteils basierend auf einer Magnetfeldänderung (z.B. innerhalb des magnetokalorischen Bauteils) während des Bewegens der Spulenanordnung und des magnetokalorischen Bauteils relativ zueinander; ein Wärmetransportsystem, welches das magnetokalorische Bauteil thermisch kontaktiert zum Bereitstellen eines Wärmetransports zu dem magnetokalorischen Bauteil hin und/oder von dem magnetokalorischen Bauteil weg.

Beispiel 2 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 1, die optional ferner aufweisen kann eine Bewegungseinheit, die eingerichtet ist, das magnetokalorische Bauteil und die Spulenanordnung relativ zueinander zu bewegen, so dass das magnetokalorische Bauteil in den Magnetfeld- Erstreckungsbereich hinein und/oder aus dem Magnetfeld- Erstreckungsbereich heraus bewegt wird, um die magnetokalorische Temperierung des magnetokalorisches Bauteils zu erzeugen.

Beispiel 3 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei die Spulenanordnung und/oder das magnetokalorisches Bauteil drehbar gelagert sein können, derart, dass die relative Bewegung zueinander eine relative Drehbewegung sein kann. Somit können beispielsweise aufgrund des Rotationsprinzips auch bei großen Mengen hohe Arbeitsfrequenzen erreicht werden.

Beispiel 4 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 3, wobei die Spulenanordnung und/oder das magnetokalorische Bauteil drehbar gelagert sein können, und die relative Bewegung der Spulenanordnung und des magnetokalorisches Bauteils zueinander eine relative Drehbewegung ist.

Beispiel 5 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei die erste Spule eine supraleitende Magnetfeld-Spule sein kann, und wobei die zweite Spule eine supraleitende Magnetfeld-Spule sein kann.

Beispiel 6 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei die erste Spule in einem ersten Spulengehäuse angeordnet sein kann und die zweite Spule in einem zweiten Spulengehäuse angeordnet sein kann, und wobei das erste Spulengehäuse und das zweite Spulengehäuse jeweils dazu eingerichtet sein können, um mit Stickstoff (z.B. mit flüssigem Stickstoff) und/oder mit Helium (z.B. flüssigem Helium) und/oder einem anderen Medium, das geeignet ist, als Wärmetransportmedium in Temperaturbereichen unterhalb von 80 K verwendet zu werden, befüllt zu werden.

Beispiel 7 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei das Magnetfeld eine Magnetfeldstärke mehr als 2 T (z.B. mehr als 2,5 T, mehr als 3 T, mehr als 5 T, mehr als 7 T, mehr als 10 T, mehr als 15 T) haben kann. Beispielsweise kann aufgrund einer höheren Magnetfeldstärke eine bessere Temperierung erreicht werden.

Somit kann beispielsweise ein Eisenkern oder ein Eisenjoch nicht verwendet werden, da diese üblicherweise kein Magnetfeld, das eine ausreichend hohe Magnetfeldstärke aufweist, bereitstellen können. Beispielsweise können zur Bereitstellung des Magnetfelds eine nicht magnetisch gefüllte Spule (z.B. Luftspule) . Beispiel 8 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei das magnetokalorische Bauteil ein oder mehrere magnetokalorische Stoffe aufweisen kann. Beispielsweise können die ein oder mehrere magnetokalorische Stoffe ein oder mehrere der folgenden Stoffe aufweisen (z.B. sein) : Holmium, Aluminium, Dysprosium (z.B. in Form von H0AI2, Dyo, 5H00, 5AI2 , DyA12) .

Beispiel 9 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei das magnetokalorische Bauteil eine elliptische Form (z.B. eine Kreisform, eine Ringform) aufweisen (z.B. haben) kann.

Beispiel 10 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei das magnetokalorische Bauteil mehrere Segmente aufweisen kann, die nicht körperlich miteinander verbunden sind.

Beispiel 11 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, die optional ferner aufweisen kann: ein erstes Fluidreservoir und ein zweites Fluidreservoir, wobei das erste Fluidreservoir und das zweite Fluidreservoir mittels des Wärmetransportsystems thermisch miteinander gekoppelt sein können .

Beispiel 12 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 11, wobei das erste Fluidreservoir ein Wärmebad sein kann (d.h. seine Temperatur aufgrund der thermischen Kopplung zum Wärmetransportsystem nicht (wesentlich) verändert) , und wobei das zweite Fluidreservoir eingerichtet sein kann, ein zu temperierendes Fluid aufzunehmen.

Beispiel 13 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 11, wobei das zweite Fluidreservoir ein Wärmebad sein kann (d.h. seine Temperatur aufgrund der thermischen Kopplung zum Wärmetransportsystem nicht (wesentlich) verändert) , und wobei das erste Fluidreservoir eingerichtet sein kann, ein zu temperierendes Fluid aufzunehmen. Beispiel 14 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 11 bis 13, wobei das Wärmetransportsystem ein Wärmetransportmedium, eine Wärmerücklaufleitung und eine Wärmevorlaufleitung aufweisen kann, und wobei die Wärmevorlaufleitung und die Wärmerücklaufleitung mittels einer ersten Kopplungseinheit und einer zweiten Kopplungseinheit miteinander gekoppelt sein können, so dass das Wärmetransportmedium innerhalb des Wärmetransportsystems zirkulieren kann. Beispielsweise kann das Wärmetransportmedium Stickstoff, Wasserstoff und/oder Helium aufweisen (z.B. sein) .

Beispiel 15 Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 14, wobei die erste Kopplungseinheit in thermischen Kontakt mit dem ersten Fluidreservoir sein kann, und wobei die zweite Kopplungseinheit in thermischem Kontakt mit dem zweiten Fluidreservoir sein kann.

Beispiel 16 Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 14 oder 15, wobei das magnetokalorische Bauteil in thermischem Kontakt mit einem Abschnitt der Wärmevorlaufleitung sein kann, und wobei das magnetokalorische Bauteil in thermischen Kontakt mit einem Abschnitt der Wärmerücklaufleitung sein kann.

Beispiel 17 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 11 bis 16, wobei das erste Fluidreservoir eine erste Fluidreservoir-Temperatur haben kann (z.B. 80 K, z.B. 77 K) , wobei das zweite Fluidreservoir eine zweite Fluidreservoir- Temperatur (z.B. 10 K, z.B. 20 K) haben kann, und wobei die erste Fluidreservoir-Temperatur von der zweiten Fluidreservoir-Temperatur verschieden sein kann.

Beispiel 18 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 17, wobei die erste Fluidreservoir-Temperatur eine Temperatur in einem Bereich zwischen 0 K und 100 K (z.B. 10 K und 90 K, z.B. 50 K und 85 K, z.B. 73 K und 83 K) sein kann, und wobei die zweite Fluidreservoir-Temperatur eine Temperatur in einem Bereich zwischen 0 K und 100 K (z.B. 4 K und 80 K, z.B. 10 K und 50 K, z.B. 18 K und 15 K) sein kann. Beispiel 19 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 18 , wobei die Temperierungsvorrichtung ein oder mehrere Pumpen aufweisen kann .

Beispiel 20 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 11 bis 18 in Verbindung mit Beispiel 19 , wobei eine erste der mehreren Pumpen, mit dem ersten Fluidreservoir gekoppelt sein kann zum Bereitstellen eines ersten Drucks im ersten Fluidreservoir, und/oder wobei eine zweite der mehreren Pumpen, mit dem zweiten Fluidreservoir gekoppelt sein kann zum Bereitstellen eines zweiten Drucks im zweiten Fluidreservoir .

Beispiel 21 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 20 , wobei der erste Druck vom zweiten Druck verschieden sein kann . Beispielsweise kann aufgrund einer Druckdi f ferenz das Fluid vom ersten Bereich in den zweiten Bereich strömen . Beispielsweise kann aufgrund eines j eweiligen Drucks in den beiden Fluidbereichen eine Aggregat zustandsänderungstemperatur verändert sein . Somit muss beispielsweise eine geringere Temperaturdi f ferenz überwunden werden .

Beispiel 22 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 11 bis 18 in Verbindung mit Beispiel 19 oder gemäß Beispiel 20 oder 21 , wobei eine dritte der mehreren Pumpen eingerichtet sein kann, zum Bewegen des Wärmetransportmediums durch die Wärmerücklaufleitung und die Wärmevorlaufleitung .

Beispiel 23 ist eine Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 22 , wobei die eine Spulenanordnung ferner eine dritte Spule aufweisen kann, die entlang der Koaxialrichtung zur ersten Spule und zweiten Spule ausgerichtet ist und in einem Abstand zur zweiten Spule angeordnet ist , so dass ein zusätzliches Magnetfeld innerhalb eines zusätzlichen Magnetfeld-Erstreckungsbereichs zwischen der zweiten Spule und der dritten Spule mittels der zweiten Spule und der dritten Spule erzeugt werden kann; ein zusätzliches magnetokalorisches Bauteil ( das ein oder mehrere magnetokalorische Einheiten aufweisen kann) , welches derart relativ zur Spulenanordnung beweglich gelagert sein kann, dass das magnetokalorische Bauteil und die Spulenanordnung relativ zueinander entlang einer Richtung in einem Winkel zu der Koaxialrichtung (z.B. einem Winkel, der größer als 0° ist, z.B. einem Winkel aus einem Bereich (60°, 120°) , z.B. (70°, 110°) , z.B. (80°, 100°) , z.B. (85°, 95°) , z.B. (89°, 91°) ) Magnetfeld- Erstreckungsbereichs bewegt werden können zum Erzeugen einer magnetokalorischen Temperierung des zusätzlichen magnetokalorischen Bauteils basierend auf einer Magnetfeldänderung (z.B. innerhalb des zusätzlichen magnetokalorischen Bauteils) während des Bewegens der Spulenanordnung und des magnetokalorischen Bauteil relativ zueinander; ein Wärmetransportsystem, welches das magnetokalorische Bauteil thermisch kontaktieren kann zum Bereitstellen eines Wärmetransports zu dem magnetokalorischen Bauteil hin und/oder von dem magnetokalorischen Bauteil weg.

Anschaulich stellt Beispiel 23 eine mehrstufige (hier mindestens zweistufige) Ausgestaltung der Temperierungsvorrichtung gemäß verschiedenen Aspekten dar. Die zweite Stufe kann analog zur ersten Stufe ausgestaltet sein, wobei jeweils jedes zweite Bauteil/Element der ersten Stufe zu einem jeweiligen ersten Bauteil/Element der zweiten Stufe korrespondiert und wobei jedes zweite Bauteil/Element der ersten Stufe zu einem jeweiligen dritten Bauteil/Element der dritten Stufe korrespondiert. Es versteht sich, dass über dieses System beliebig viele weitere Stufen hinzugefügt werden können. Somit kann beispielsweise eine gestufte Temperierung (z.B. Kühlung) realisiert werden, die beispielsweise energieeffizienter ist.

Beispiel 24 ist eine Temperierungsvorrichtung (z.B. Verflüssigungsvorrichtung) zum Temperieren (z.B. Kühlen, z.B. verflüssigen) eines Fluids (z.B. eines Gases) , die aufweisen kann: eine Spule und einen Magnetfeld-Erstreckungsbereich, der in einer Koaxialrichtung neben der Spule angeordnet ist, so dass ein Magnetfeld innerhalb des Magnetfeld- Erstreckungsbereichs mittels der Spule erzeugt werden kann; ein magnetokalorisches Bauteil (das ein oder mehrere magnetokalorische Einheiten aufweisen kann) , welches derart relativ zur Spule beweglich gelagert sein kann, dass das magnetokalorische Bauteil und die Spule relativ zueinander im Magnetfeld entlang einer Richtung in einem Winkel zu der Koaxialrichtung (z.B. einem Winkel, der größer als 0° ist, z.B. einem Winkel aus einem Bereich (60°, 120°) , z.B.

(70°, 110°) , z.B. (80°, 100°) , z.B. (85°, 95°) , z.B. (89°, 91°) ) im Magnetfeld-Erstreckungsbereichs bewegt werden können zum Erzeugen einer magnetokalorischen Temperierung des magnetokalorischen Bauteils basierend auf einer Magnetfeldänderung (z.B. innerhalb des magnetokalorischen Bauteils) während des Bewegens der Spule und des magnetokalorischen Bauteils relativ zueinander; ein Wärmetransportsystem, welches das magnetokalorische Bauteil thermisch kontaktieren kann zum Bereitstellen eines Wärmetransports zu dem magnetokalorischen Bauteil hin und/oder von dem magnetokalorischen Bauteil weg.

Es versteht sich, dass die Ausgestaltungen, die in Bezug auf die Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 22 auch auf die Temperierungsvorrichtung gemäß Beispiel 23 in analoger Weise übertragen werden können.

Beispiel 25 ist ein Verwenden einer Temperierungsvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 23 zum Verflüssigen eines Gases. Beispielsweise kann das Gas Stickstoff, Wasserstoff, Methan, Erdgas, Helium oder dergleichen aufweisen, z.B. sein.

Beispiel 25. Verfahren zum Temperieren eines Fluids, das Verfahren kann aufweisen: Bereitstellen eines Magnetfeldes in einem frei zugänglichen Bereich zwischen einer ersten Spule und einer zweiten Spule; Wiederholtes (z.B. periodisches) Bewegen eines magnetokalorischen Bauteils relativ zum frei zugänglichen Bereich, so dass das magnetokalorischen Bauteil durch den frei zugänglichen Bereich bewegt wird, um das magnetokalorischen Bauteil zu temperieren (z.B. abzukühlen) ; und Verändern einer Temperatur eines Fluids unter Verwendung des temperierten magnetokalorischen Bauteils. Beispiel 26. Verfahren gemäß Beispiel 25, wobei das Verändern einer Temperatur eines Fluids unter Verwendung des temperierten magnetokalorischen Bauteils optional ferner aufweist: Führen eines Fluids entlang des magnetokalorischen Bauteils (z.B. durch dieses hindurch) zum Temperieren des Fluids .