CN107923673A

CN107923673A - 热交换器以及磁热泵装置

Info

Publication number: CN107923673A
Application number: CN201780002958.6A
Authority: CN
Inventors: 上野晃太; 竹内胜彦; 近藤正裕; 野村隆次郎; 木嵜刚志; 石川幸毅
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-04-17
Also published as: JPWO2017171077A1; US20180245823A1; WO2017171077A1; EP3438569A1

Abstract

本发明提供热交换器以及磁热泵装置。热交换器(10)具备：多个线材(121)，由呈现磁热效应的磁热效应材料构成；以及壳体(13)，填充有多个上述线材(121)，其中，上述线材(121)的线径小于1mm。根据本发明，能够提供无需使装置大型化、且能够提高热交换效率的热交换器。

Description

热交换器以及磁热泵装置

技术领域

本发明涉及具有由磁热效应材料构成的线材的热交换器以及磁热泵装置。

对于承认通过文献的参照进行援引加入的指定国，通过参照，将2016年3月31日在日本提出申请的特愿2016－073403所记载的内容、以及2016年5月30日在日本提出申请的特愿2016－107635所记载的内容援引加入至本说明书中，作为本说明书的记载的一部分。

背景技术

作为具有呈现磁热效应的磁性体的热交换器，公知有将由磁热效应材料构成的多个颗粒状的磁性体插入至筒状的壳体而成的热交换器(例如参照专利文献1)。

专利文献1:日本特开2010－77484号公报

在专利文献1所记载的热交换器中，作为磁热效应材料，使用颗粒状的磁性体，在这样的颗粒状的磁性体中，若使粒径变小，则与热交换介质接触的接触面积增加，因此热交换效率增大至一定程度，但若进一步使粒径变小，则会阻碍热交换介质的流动，导致热交换效率降低。因此，在使用颗粒状的磁性体的情况下，热交换效率的提高存在极限。

另一方面，在使用了磁热效应材料的热交换器中，通过增大赋予给磁热效应材料的磁场的强度，能够提高热交换效率，但为了增大磁场的强度，需要将所使用的磁铁大型化，因此存在装置本身大型化的问题。

发明内容

本发明欲解决的课题在于提供无需使装置大型化、且能够提高热交换效率的热交换器以及磁热泵装置。

[1]本发明所涉及的热交换器具备：多个线材，由呈现磁热效应的磁热效应材料构成；以及壳体，填充有多个上述线材，其中，上述线材的线径小于1mm。

[2]在上述本发明中，也可以形成为，上述线材的线径为0.1mm以上且小于1mm。

[3]在上述本发明中，也可以形成为，多个上述线材分别绞合而形成多个绞线，并填充于上述壳体内。

[4]本发明所涉及的磁热泵装置具备上述热交换器。

根据本发明，作为由磁热效应材料构成的线材，使用线径小于1mm的线材，因此，能够抑制热交换器内的热交换介质的流动被阻碍这一情况，且能够确保线材的与热交换介质接触的接触面积，因此无需使装置大型化(无需使磁铁大型化)、且能够适当地提高热交换效率。

附图说明

图1是示出具备本发明的一个实施方式所涉及的MCM热交换器的磁热泵装置的整体结构的图，是示出活塞处于第一位置的状态的图。

图2是示出具备本发明的一个实施方式所涉及的MCM热交换器的磁热泵装置的整体结构的图，是示出活塞处于第二位置的状态的图。

图3是示出本发明的一个实施方式所涉及的MCM热交换器的结构的分解立体图。

图4是沿着本发明的一个实施方式所涉及的MCM热交换器的延伸方向的剖视图。

图5是沿着图4的V－V线的剖视图。

图6是将填充于本发明的一个实施方式所涉及的MCM热交换器的多个绞线放大示出的图。

图7是其他的实施方式所涉及的MCM热交换器的剖视图。

图8是其他的实施方式所涉及的MCM热交换器的剖视图。

图9是示出实施例、比较例中使用的试验装置的图。

图10是示出实施例1～3、比较例1、2中的循环频率(Hz)与输出密度(W/kg)之间的关系的图表。

图11是示出参考例1～3中的流体介质的接触面积(m²)与流体介质的平均流速(m/sec)之间的关系的图表。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。

图1以及图2是示出具备本发明的实施方式所涉及的第一MCM热交换器10以及第二MCM热交换器20的磁热泵装置1的整体结构的图。图3～图6是示出本实施方式的第一MCM热交换器10以及第二MCM热交换器20的图。

本实施方式的磁热泵装置1是利用了磁热效应(Magnetocaloric effect)的热泵装置，如图1以及图2所示，具备：第一MCM热交换器10、第二MCM热交换器20、活塞30、永磁铁40、低温侧热交换器50、高温侧热交换器60、泵70、配管81～84以及切换阀90。

如图3以及图4所示，第一MCM热交换器10具备：集合体11，由多个绞线(子绞线)12的束构成；壳体13，收纳该集合体11；以及与壳体13连接的第一接头16和第二接头17，在壳体13内填充有多个绞线12。

此外，第一MCM热交换器10与第二MCM热交换器20形成为相同的结构，因此，以下仅对第一MCM热交换器10的结构进行说明，省略针对第二MCM热交换器20的结构的说明而援引针对第一MCM热交换器10的结构的说明。另外，在图3～图6中，示出第一MCM热交换器10，关于第二MCM热交换器20，仅止于以加注括号的方式标注对应的附图标记，省略图示。

如图5以及图6所示，绞线12由彼此绞合的至少两根(例如，图5所示为3根)线材121构成。线材121是由呈现磁热效应的磁热效应材料(MCM：Magnetocaloric EffectMaterial)构成的具有圆形的截面形状的线状的磁性体。当对该由MCM构成的线材121施加磁场时，电子自旋一致而磁熵减少，该线材121发热而温度上升。另一方面，若从线材121除去磁场，则电子自旋变得杂乱而磁熵增加，该线材121吸热而温度降低。

构成该线材121的MCM只要是磁性体即可，并无特别限定，但优选为例如在常温区域呈现较高的磁热效应的磁性体。作为这样的MCM的具体例，例如能够例示出钆(Gd)、钆合金、镧－铁－硅(La－Fe－Si)系化合物等。

另外，在本实施方式中，作为该线材121，使用线径(与长度方向正交的面中的直径)小于1mm的线材。线材121的线径优选为0.1mm以上且小于1mm，更优选为0.1mm以上且0.5mm以下。此外，第一MCM热交换器10具备多个线材121，但在由于制造误差等而多个线材121的线径存在偏差的情况下，只要构成第一MCM热交换器10的多个线材121的线径的平均值处于上述范围即可。

根据本实施方式，作为线材121使用线径小于1mm的线材，由此能够使第一MCM热交换器10内的液体介质的流动良好，并且能够提高线材121的表面积，由此能够提高基于第一MCM热交换器10的热交换效率。此外，作为线材121的线径的下限，并无特别限定，但优选为0.1mm以上，若线材121的线径小于0.1mm，则液体介质的流动被阻碍，存在热交换效率降低的担忧。

从能够适当地确保液体介质的流路的观点考虑，绞线12优选使用绞合2～4根线材121而成的绞线，但也可以是绞合更多根数的线材121而成的绞线。作为绞合至少两根线材121的方向，可以是顺时针方向，也可以是逆时针方向。

集合体11可以由彼此并列的多个绞线12的束构成，也可以通过绞合多个绞线12构成。作为集合体11中的多个绞线12的绞合方式，能够例示出束绞、同心绞等。束绞是捆扎多个绞线12并围绕该束的轴心进行绞合的绞合方式。同心绞是在一个绞线12绞合一个或者多个绞线12的绞合方式。作为绞合多个绞线12的方向，可以是顺时针方向，也可以是逆时针方向。

在捆扎绞线12而成的集合体11中，在邻接的绞线12彼此的侧面间形成有流路。此外，为了容易理解，图3以及图5中示出由比实际的根数少的根数的绞线12构成的集合体11，但实际上由数百根以上的绞线12构成集合体11。

如图3～图5所示，集合体11插通于壳体13。壳体13构成为矩形筒状。在该壳体13的轴向的一端以及另一端分别形成有第一开口131以及第二开口132。绞线12呈直线状地延伸，该绞线12的延伸方向与壳体13的轴向一致。另外，第一开口131以及第二开口132的中心与集合体11的中心位于同轴上。

如图3所示，在壳体13的第1开口131连接有第1接头16，在第2开口132连接有第2接头17。作为该第1接头16以及第2接头17，例如能够使用热缩管、树脂成型件、金属加工件等。

第1接头16在与第1开口131连接的一侧的相反侧具有第1连结口161。该第1连结口161经由第1低温侧配管81而与低温侧热交换器50连通。第2接头17也在与第2开口132连接的一侧的相反侧具有第2连结口171。该第2连结口171经由第1高温侧配管83而与高温侧热交换器60连通。该第1连结口161以及第2连结口171的中心与集合体11的中心位于同轴上。

同样，在第2MCM热交换器20的壳体23也收容有捆扎多根绞线22而成的集合体21，在壳体23内填充有多根绞线22。而且，与第1MCM热交换器10相同，在壳体23的第3开口231连接有第3接头26，在该壳体23的第4开口232连接有第4接头27。该第2MCM热交换器20经由与第3接头26的第3连结口261连结的第2低温侧配管82而与低温侧热交换器50连通。另一方面，第2MCM热交换器20经由与第4接头27的第4连结口271连结的第2高温侧配管84而与高温侧热交换器60连通。

此外，在本实施方式中，第2MCM热交换器20的线材221形成为与第1MCM热交换器10的线材121相同的结构，且具有同样的线径。另外，第2MCM热交换器20的绞线22形成为与第1MCM热交换器10的绞线12相同的结构。另外，第2MCM热交换器20的绞线22的集合体21形成为与第1MCM热交换器10的绞线12的集合体11相同的结构。并且，第2MCM热交换器20的壳体23形成为与第1MCM热交换器10的壳体13相同的结构。

例如，如图1以及图2所示，在使使用了本实施方式中的磁热泵装置1的空调装置作为制冷装置发挥功能的情况下，在低温侧热交换器50与室内的空气之间进行热交换而对室内进行冷却，并且在高温侧热交换器60与室外之间进行热交换而向室外散热。

与此相对，在使该空调装置作为制热装置发挥功能的情况下，在高温侧热交换器60与室内的空气之间进行热交换而对室内进行加热，并且在低温侧热交换器50与室外的空气之间进行热交换而从室外吸热。

如上，借助2个低温侧配管81、82与2个高温侧配管83、84，形成有包括4个MCM热交换器10、20、50、60在内的循环路，利用泵70向该循环路内加压输送液体介质。作为液体介质的具体例子，例如能够例示出水、防冻液、乙醇溶液、或者它们的混合物等液体。

第1MCM热交换器10以及第2MCM热交换器20被收容于活塞30的内部。该活塞30能够借助致动器35而在一对永磁铁40之间往复移动。具体而言，该活塞30能够在图1所示的“第1位置”与图2所示的“第2位置”之间往复移动。此外，作为致动器35的一个例子，例如能够例示出气缸等。

这里，“第1位置”是第1MCM热交换器10未夹设在永磁铁40之间、第2MCM热交换器20夹设在永磁铁40之间那样的活塞30的位置。与此相对，“第2位置”是第1MCM热交换器10夹设在永磁铁40之间、第2MCM热交换器20未夹设在永磁铁40之间那样的活塞30的位置。

此外，代替第1MCM热交换器10以及第2MCM热交换器20，也可以使永磁铁40借助致动器35往复移动。或者，代替永磁铁40，也可以使用具有线圈的电磁铁，在这种情况下，不需要使第1MCM热交换器10以及第2MCM热交换器20或者磁铁移动的机构。另外，在使用具有线圈的电磁铁的情况下，代替对第1MCM热交换器10以及第2MCM热交换器20的线材121、221实施的磁场的施加/除去，也可以对施加于线材121、221的磁场的大小进行变更。

切换阀90设置于第1高温侧配管83与第2高温侧配管84。该切换阀90与上述的活塞30的动作联动而将利用泵70供给液体介质的供给对象切换为第1MCM热交换器10或者第2MCM热交换器20，并且将高温侧热交换器60的连接对象切换为第2MCM热交换器20或者第1MCM热交换器10。

接下来，对本实施方式中的磁热泵装置1的动作进行说明。

首先，若使活塞30向图1所示的“第1位置”移动，则第1MCM热交换器10的线材121被消磁而温度降低，另一方面，第2MCM热交换器20的线材221被励磁而温度上升。

与此同时，通过切换阀90形成由泵70→第1高温侧配管83→第1MCM热交换器10→第1低温侧配管81→低温侧热交换器50→第2低温侧配管82→第2MCM热交换器20→第2高温侧配管84→高温侧热交换器60→泵70构成的第1路径。

因此，借助因消磁而温度降低了的第1MCM热交换器10的线材121，液体介质被冷却，且该液体介质被向低温侧热交换器50供给，从而该低温侧热交换器50被冷却。

另一方面，借助因被励磁而温度上升了的第2MCM热交换器20的线材221，液体介质被加热，且该液体介质被向高温侧热交换器60供给，从而该高温侧热交换器60被加热。

接着，若使活塞30向图2所示的“第2位置”移动，则第1MCM热交换器10的线材121被励磁而温度上升，另一方面，第2MCM热交换器20的线材221被消磁而温度降低。

与此同时，通过切换阀90形成由泵70→第2高温侧配管84→第2MCM热交换器20→第2低温侧配管82→低温侧热交换器50→第1低温侧配管81→第1MCM热交换器10→第1高温侧配管83→高温侧热交换器60→泵70构成的第2路径。

因此，借助因消磁而温度降低了的第2MCM热交换器20的线材221，液体介质被冷却，且该液体介质被向低温侧热交换器50供给，从而该低温侧热交换器50被冷却。

另一方面，借助因被励磁而温度上升了的第1MCM热交换器10的线材121，液体介质被加热，且该液体介质被向高温侧热交换器60供给，从而该高温侧热交换器60被加热。

而且，通过反复进行以上说明了的活塞30在“第1位置”与“第2位置”之间的往复移动，并且反复进行针对第1MCM热交换器10以及第2MCM热交换器20内的线材121、221实施的磁场的施加/除去，持续进行低温侧热交换器50的冷却与高温侧热交换器60的加热。

根据本实施方式，作为MCM热交换器10、20的线材121、221，使用线径小于1mm的线材，因此能够使液体介质的流动良好，并且能够提高线材121的表面积，由此能够提高基于MCM热交换器10、20的线材121、221的热交换效率。

特别是在本实施方式的磁热泵装置1中，如上所述，反复进行活塞30的在“第一位置”与“第二位置”之间的往复移动，反复进行针对第一MCM热交换器10以及第二MCM热交换器20内的线材121、221实施的磁场的施加和除去，由此来进行热交换。因此，通过提高这样的往复移动的移动速度即循环频率(每单位时间的往复移动次数)，可期待热交换效率的提高。另一方面，在作为呈现磁热效应的磁热效应材料而使用了颗粒状的磁热效应材料的情况下，阻碍作为热交换介质的液体流体的流动，因此，即便提高循环频率，热交换效率的提高也存在极限。即，在使用颗粒状的磁热效应材料的情况下，若提高循环频率，则液体流体无法追随于该循环频率，无法获得通过提高循环频率而实现的效果。此外，在使用了颗粒状的磁热效应材料的情况下，为了不阻碍液体流体的流动，也可以考虑使用粒径大的材料的方法，但将导致颗粒状的磁热效应材料的表面积变小，导致磁热效应材料与流体介质之间的热交换效率降低。

与此相对，根据本实施方式，作为MCM热交换器10、20的线材121、221，使用线径小于1mm的线材，由此，能够使液体介质的流动良好，并且能够提高线材121、221的表面积，因此，即便在提高了循环频率的情况下，液体介质也能够适当地追随于循环频率，结果，能够适当地实现通过提高循环频率而实现的热交换效率的提高。特别是，根据本实施方式，通过提高循环频率，能够适当地实现热交换效率的提高，因此，即便不采用通过使磁铁大型化来增大磁场的强度的方法，也能够提高热交换效率。即，根据本实施方式，无需使装置大型化、且能够适当地提高热交换效率。

此外，以上说明的实施方式是为了容易理解本发明而记载的，并非为了限定本发明而记载的。因此，上述的实施方式所公开的各要素的主旨在于也包括隶属于本发明的技术的范围的所有的设计变更、等同物。

例如，在上述的实施方式中，使用了绞合三根线材121而成的绞线12，但如图7所示，可以绞合两根线材121而构成绞线12，或者也可以绞合四根线材121而构成绞线12。此处，在绞合5、6根线材121来构成绞线12的情况下，若以使得绞线12的外周成为圆形的方式绞合线材121，则在绞线12的中心产生的缝隙变大，因此绞线12的形状容易崩坏。另外，在绞合7根以上的线材121来构成绞线12的情况下，形成为在1根线材121的周围绞合6根以上的线材121的结构，因此确保液体介质的流路的效果小。与此相对，在绞合2～4根线材121来构成绞线12的情况下，在绞线12的中心产生的缝隙变小，因此容易将线材121绞合，能够抑制绞线12的形状的崩坏。另外，确保液体介质的流路的效果也大。

另外，在上述的实施方式中，作为线材121，使用通过绞合而形成为绞线12的线材，但如图8所示，作为线材121，也可以形成为未绞合的单线的线材121的形态，通过将单线的线材121的集合体11插通于壳体13来构成。

另外，在上述的实施方式中，作为壳体13，使用了构成为矩形筒状的壳体，但不限定于矩形筒状，例如也可以使用构成为圆筒状的壳体。

另外，上述的磁热泵装置的结构是一个例子，也可以将通过本发明所涉及的制造方法制造的热交换器应用于AMR(Active Magnetic Refrigeration：主动磁致冷)方式等其他的磁热泵装置。

实施例

以下，与比较例以及参考例一起，列举实施例对本发明更具体地进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。

＜实施例·比较例＞

在实施例、比较例中，使用图9所示的试验装置进行评价。图9所示的试验装置具备：MCM热交换器10a、与MCM热交换器10a的两端连接的环状的流路80a、设置于流路80a内的活塞30a、以及永磁铁40a。

在本试验装置中，MCM热交换器10a具备内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体，通过在壳体内部填充各实施例/比较例所涉及的磁性体材料而作为MCM热交换器发挥作用。永磁铁40a通过沿图中的箭头方向往复移动，能够相对于MCM热交换器10a接近或离开。另外，在流路80a内填充有作为流体介质的水，通过活塞30a沿图中的箭头方向往复移动，作为流体介质的水能够从高温侧供给口10b以及低温侧供给口10c交替地被供给至图中的MCM热交换器10a内。

另外，在本试验装置中，通过永磁铁40a、活塞30a相互同步地沿图中的箭头方向往复移动，进行MCM热交换器10a内所具备的磁性体材料的励磁/消磁、以及作为流体介质的水从高温侧供给口10b以及低温侧供给口10c交替地朝MCM热交换器10a内供给的动作。

以下，对使用了图9所示的试验装置的实施例、比较例进行说明。

＜实施例1＞

在实施例1中，作为磁性体材料，使用绞合3根由钆(Gd)构成的线材形成的绞线。具体而言，捆扎该绞线并以图5所示的方式填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，使用图9所示的试验装置测定输出密度(磁性体材料的每单位重量的输出)。此外，在实施例1中，作为填充于MCM热交换器10a的由钆(Gd)构成的多个线材，使用平均线径为0.25mm的线材。实施例1的壳体内部的线材的填充率为58％。此处，填充率基于壳体内部的容积和填充于壳体的多个线材的数量以及平均线径计算(后述的实施例2、3、比较例1、2以及参考例1～3中也相同。但是，在比较例1以及参考例3中，代替平均线径而使用平均粒径)。另外，在实施例1中，输出密度的测定在使循环频率(每1秒使永磁铁40a以及活塞30a往复移动的次数)分别为1Hz、5Hz以及10Hz的条件下进行测定。结果如图10所示。

此外，在各实施例、比较例以及参考例中，关于所使用的线材的线径，以其平均值即平均线径表示，但各实施例、比较例以及参考例所使用的各线材包括含有制造误差的程度的线径偏差的线材。

＜实施例2＞

在实施例2中，作为磁性体材料，使用绞合3根由钆(Gd)构成的线材形成的绞线，捆扎该绞线并将其填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，除此以外，以与实施例1同样的方式形成，并进行输出密度的测定。在实施例2中，作为填充于MCM热交换器10a的由钆(Gd)构成的多个线材，使用平均线径为0.49mm的线材。此外，实施例2的壳体内部的线材的填充率为58％。另外，实施例2中，输出密度的测定在使循环频率分别为1Hz、3Hz以及5Hz的条件下进行了测定。结果如图10所示。

＜实施例3＞

在实施例3中，作为磁性体材料，将由钆(Gd)构成的线材保持原样地进行捆扎(即，图8所示的方式)，并将其填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，除此以外，以与实施例1同样的方式形成，并进行输出密度的测定。在实施例3中，作为填充于MCM热交换器10a的由钆(Gd)构成的多个线材，使用平均线径为0.99mm的线材。此外，实施例3的壳体内部的线材的填充率为79％。另外，在实施例3中，输出密度的测定在使循环频率分别为1Hz、2Hz以及5Hz的条件下进行测定。结果如图10所示。

＜比较例1＞

在比较例1中，作为磁性体材料，使用由钆(Gd)构成的平均粒径0.3mm的颗粒，将其填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，除此以外，以与实施例1同样的方式形成，并进行输出密度的测定。此外，比较例1中的壳体内部的颗粒的填充率为60％。另外，在比较例1中，输出密度的测定在使循环频率分别为0.5Hz、1Hz、1.5Hz、2Hz、3Hz、5Hz、7.5Hz以及10Hz的条件下进行测定。结果如图10所示。

＜比较例2＞

在比较例2中，作为磁性体材料，将由钆(Gd)构成的线材保持原样地进行捆扎(即，图8所示的方式)，并将其填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，除此以外，以与实施例1同样的方式形成，并进行输出密度的测定。在实施例3中，作为填充于MCM热交换器10a的由钆(Gd)构成的多个线材，使用平均线径为1.98mm的线材。此外，比较例2中的壳体内部的线材的填充率为79％。另外，在比较例2中，输出密度的测定在使循环频率分别为1Hz、3Hz、5Hz以及7.5Hz的条件下进行测定。结果如图10所示。

＜实施例、比较例的评价＞

图10是示出实施例1～3、比较例1、2中的循环频率(Hz)与输出密度(W/kg)之间的关系的图表。如图10所示，在作为磁性体材料而使用了线径(平均线径)小于1mm的线材的实施例1～3中，在任一循环频率，与使用了颗粒状的磁性材料的比较例1以及使用了线径(平均线径)1mm以上的线材的比较例2相比较，能够确认：能够获得同等以上的输出密度。

特别是在将循环频率提高至5Hz以上的情况下，在使用了颗粒状的磁性材料的比较例1中，存在尽管提高循环频率，但输出密度却降低的趋势。另一方面，在作为磁性体材料而使用线径(平均线径)小于1mm的线材的实施例1～3中，在将循环频率提高至5Hz以上的情况下，能够确认：伴随于此，输出密度也提高。即，根据实施例1～3的结果，能够确认：通过使用线径(平均线径)小于1mm的线材，能够适当地实现通过提高循环频率而实现的热交换效率的提高。

＜参考例＞

在参考例中，在图9所示的试验装置中，针对MCM热交换器10a，进行了利用泵以0.03MPa的排出压力使作为流体介质的水流动时的、作为流体介质的水的平均流速(m/sec)的测定。

＜参考例1＞

在参考例1中，使用绞合3根由铜(Cu)构成的线材而形成的绞线，将该绞线捆扎并以图5所示的方式填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，并进行作为流体介质的水的平均流速的测定。此外，在参考例1中，作为由铜(Cu)构成的多个线材，分别针对平均线径为0.18mm的线材(与流体介质接触的接触面积：0.28m²，壳体内的填充率：58％)以及平均线径为0.25mm的线材(与流体介质接触的接触面积：0.22m²，壳体内的填充率：58％)这两种线材进行了评价。与流体介质接触的接触面积基于壳体内部的容积和线材的平均线径计算(在后述的参考例2、3中相同。但是，参考例3代替平均线径而使用平均粒径)。结果如图11所示。

＜参考例2＞

在参考例2中，将由铜(Cu)构成的线材保持原样地捆扎，并以图8所示的方式填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，并进行作为流体介质的水的平均流速的测定。此外，在参考例2中，作为由铜(Cu)构成的多个线材，分别针对平均线径为0.18mm的线材(与流体介质接触的接触面积：0.33m²，壳体内的填充率：79％)、平均线径为0.25mm的线材(与流体介质接触的接触面积：0.25m²，壳体内的填充率：79％)、平均线径为1.0mm的线材(与流体介质接触的接触面积：0.06m²，壳体内的填充率：79％)、以及平均线径为2.0mm的线材(与流体介质接触的接触面积：0.03m²，壳体内的填充率：79％)这四类线材进行了评价。结果如图11所示。

＜参考例3＞

在参考例3中，使用由钆(Gd)构成的颗粒，将其填充于内径14mm×14mm、长度100mm的矩形筒状的壳体内，形成为MCM热交换器10a，并进行了作为流体介质的水的平均流速的测定。此外，在参考例3中，作为由钆(Gd)构成的颗粒，分别针对平均粒径0.3mm的颗粒(与流体介质接触的接触面积：0.33m²，壳体内的填充率：60％)以及平均粒径0.5mm的颗粒(与流体介质接触的接触面积：0.19m²，壳体内的填充率：60％)这两种颗粒进行了评价。结果如图11所示。

＜参考例的评价＞

图11是示出参考例1～3中的流体介质的接触面积(m²)与流体介质的平均流速(m/sec)之间的关系的图表。如图11所示，根据参考例2的结果，通过使用达西·魏斯巴赫公式(Darcy Weisbach Equation)，能够获得图11所示那样的近似曲线。而且，图11示出通过将该参考例2的近似曲线也应用于参考例1以及参考例3而获得的参考例1以及参考例3的近似曲线。此外，本例中，使用了达西·魏斯巴赫公式，但代替达西·魏斯巴赫公式而使用范宁公式(Fanning Equation)、哈根·泊肃叶公式(Hagen-Poiseuille Equation)等也能够获得相同的近似曲线。

此处，根据上述的比较例1的结果，在使用平均粒径0.3mm的由钆(Gd)构成的颗粒的情况下，提高循环频率的情况下的热交换效率差，作为其原因，考虑是因为若提高循环频率则流体介质无法追随该循环频率(流速不够)。而且，如图11所示，使用了粒径0.3mm的由钆(Gd)构成的颗粒的情况下的平均流速为0.042m/sec左右，若低于该流速，则认为存在使循环频率比较高的情况下的热交换效率差的担忧。

与此相对，在图11所示的参考例1以及参考例2的近似曲线、特别是参考例2的近似曲线中，平均流速降低至0.042m/sec左右时，与流体介质接触的接触面积为0.63m²左右，线径为0.098mm左右，根据该情况，可以说：本实施方式的MCM热交换器10、20的线材121、221的线径的下限优选为0.1mm以上。

附图标记说明

1：磁热泵装置；10：第一MCM热交换器；11：集合体；12：绞线；121：线材；13：壳体；131：第一开口；132：第二开口；16：第一接头；161：第一连结口；17：第二接头；171：第二连结口；20：第二MCM热交换器；21：集合体；22：绞线；221：线材；23：壳体；231：第三开口；232：第四开口；26：第三接头；261：第三连结口；27：第四接头；271：第四连结口；30：活塞；35：促动器；40：永磁铁；50：低温侧热交换器；60：高温侧热交换器；70：泵；81：第一低温侧配管；82：第二低温侧配管；83：第一高温侧配管；84：第二高温侧配管；90：切换阀。

Claims

1.一种热交换器，具备：

多个线材，由呈现磁热效应的磁热效应材料构成；以及

壳体，填充有多个所述线材，

所述热交换器的特征在于，

所述线材的线径小于1mm。

2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于，

所述线材的线径为0.1mm以上且小于1mm。

3.根据权利要求1或2所述的热交换器，其特征在于，

多个所述线材分别绞合而形成多个绞线，并填充于所述壳体内。

4.一种磁热泵装置，其特征在于，具备：

权利要求1或2所述的热交换器。