CN114424003A - 固态制冷装置 - Google Patents

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Abstract

固态制冷装置包括运转切换机构(15、100),该运转切换机构(15、100)对加热运转和除霜运转进行切换,在加热运转中,使由固态冷却部(20)加热后的热介质在第一热交换器(11、16)中散热且使由固态冷却部(20)冷却后的热介质在第二热交换器(12)中吸热,在除霜运转中,使由固态冷却部(20)冷却后的热介质在第一热交换器(11、16)中吸热且使由固态冷却部(20)加热后的热介质在第二热交换器(12)中散热。

Description

固态制冷装置
技术领域
本公开涉及一种固态制冷装置。
背景技术
专利文献1所公开的磁制冷装置具有多个床、高温侧热交换器以及低温侧热交换器。床、高温侧热交换器以及低温侧热交换器连接在热介质回路中。在床中,随着磁工质的磁场变化,磁工质发热或吸热。热介质回路中的热介质被发热的磁工质加热。或者,热介质回路中的热介质被吸热的磁工质冷却。通过这样的动作,在高温侧热交换器中的热介质与低温侧热交换器中的热介质之间就会产生温度差。
低温侧热交换器由于热介质的温度降低,因此有时在低温侧热交换器的表面附着有霜。在专利文献1中,通过将贮存在高温侧热交换器中的热介质输送到低温侧热交换器,由此对低温侧热交换器进行了除霜。
专利文献1:日本公表专利公报特表2016-507714号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
如上所述,在专利文献1中,将贮存在高温侧热交换器中的热介质用于对低温侧热交换器进行除霜。但是,仅靠高温侧热交换器内的热介质的热量,有时无法充分地对低温侧热交换器进行除霜。
本公开提供一种能够确保对低温侧热交换器进行除霜时所需要的热量的固态制冷装置、尤其是磁制冷装置。
-用以解决技术问题的技术方案-
本公开的第一方面涉及一种固态制冷装置,在该固态制冷装置中包括:至少一个固态冷却部20,至少一个所述固态冷却部20具有固态制冷剂物质22、内部流路24、25以及诱导部23,在所述内部流路24、25中布置有该固态制冷剂物质22,所述诱导部23诱导该固态制冷剂物质22产生热效应;至少一个第一热交换器11、16;至少一个第二热交换器12;至少一条热介质回路C,在至少一条所述热介质回路C中,设置有所述第一热交换器11、16、所述第二热交换器12以及所述内部流路24、25;往复输送机构30、50,所述往复输送机构30、50往复地输送所述热介质回路C中的热介质;以及运转切换机构15、100,所述运转切换机构15、100对加热运转和除霜运转进行切换,在所述加热运转中,使由所述固态冷却部20加热后的所述热介质在所述第一热交换器11、16中散热且使由固态冷却部20冷却后的所述热介质在第二热交换器12中吸热,在所述除霜运转中,使由所述固态冷却部20冷却后的所述热介质在所述第一热交换器11、16中吸热且使由固态冷却部20加热后的所述热介质在第二热交换器12中散热。
在第一方面中,能够利用运转切换机构15对加热运转和除霜运转进行切换。在除霜运转中,由固态冷却部20加热后的热介质在第二热交换器12中散热。其结果是,对第二热交换器12进行除霜。
第二方面在第一方面的基础上,所述固态制冷剂物质是磁工质22,所述诱导部是对所述磁工质22赋予磁场变化的磁场调制部23,所述固态冷却部是由多种磁工质22构成的级联式磁制冷部20,所述热介质回路C包括高温流出部53、高温流入部54、低温流出部51以及低温流入部52,所述高温流出部53、所述高温流入部54、所述低温流出部51以及所述低温流入部52分别与所述磁制冷部20的所述内部流路24、25连通,在所述加热运转中,由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述高温流出部53、所述第一热交换器11、16以及所述高温流入部54,并且由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述低温流出部51、所述第二热交换器12以及所述低温流入部52,在所述除霜运转中,由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述低温流出部51、所述第一热交换器11、16以及所述低温流入部52,并且由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述高温流出部53、所述第二热交换器12以及所述高温流入部54。
在第二方面中,在具有级联式磁制冷部20的固态制冷装置(磁制冷装置)中,切换地进行加热运转和除霜运转。在除霜运转中,由级联式磁制冷部20加热后的热介质的热量被用于对第二热交换器12进行除霜。
第三方面在第二方面的基础上,所述固态制冷装置包括抑制机构A1、A2、50,所述抑制机构A1、A2、50在从所述加热运转切换到所述除霜运转之后、以及从所述除霜运转切换到所述加热运转之后的至少一者的情况下,抑制所述磁制冷部20的从高温端到低温端之间的温度梯度下降。
在第三方面中,在从加热运转切换到除霜运转之后、以及从除霜运转切换到加热运转之后的至少一者的情况下,抑制机构A1、A2、50抑制级联式磁制冷部20的温度梯度下降。这样一来,在除霜运转开始时或加热运转开始时,能够抑制磁制冷部20的磁制冷效果下降。
第四方面在第三方面的基础上,所述抑制机构A1、A2、50具有第一热量调节部A1和第二热量调节部A2中的至少一者,所述第一热量调节部A1减小流入所述低温流入部52的热介质的热量,所述第二热量调节部A2增大流入所述高温流入部54的热介质的热量。
在第四方面中,能够利用第一热量调节部A1降低流入低温流入部52的热介质的热量。这样一来,就能够抑制级联式磁制冷部20的低温端的温度上升,从而能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。能够利用第二热量调节部A2增大流入高温流入部54的热介质的热量。这样一来,能够抑制级联式磁制冷部20的高温端的温度下降,从而能够抑制磁制冷部20的温度梯度上升。
第五方面在第四方面的基础上,所述第一热量调节部A1具有第一旁通流路71和第一控制阀73,所述第一旁通流路71使从所述低温流出部51流出的热介质绕过所述第一热交换器11、16或所述第二热交换器12而流入所述低温流入部52,所述第一控制阀73调节该第一旁通流路71的流路阻力,所述第二热量调节部A2具有第二旁通流路72和第二控制阀74,所述第二旁通流路72使从所述高温流出部53流出的热介质绕过所述第一热交换器11、16或所述第二热交换器12而流入所述高温流入部54,所述第二控制阀74调节该第二旁通流路72的流路阻力。
在第五方面中,能够利用第一控制阀73增大在第一旁通流路71中流动的热介质的流量。这样一来,能够降低流入低温流入部52的热介质的热量。能够利用第二控制阀74增大在第二旁通流路72中流动的热介质的流量。这样一来,能够增大流入高温流入部54的热介质的热量。
第六方面在第三到第五方面中任一方面的基础上,所述抑制机构包括所述往复输送机构50,所述往复输送机构50通过减小所述热介质的流量来抑制所述磁制冷部20的所述温度梯度下降。
在第六方面中,在从所述加热运转切换到所述除霜运转之后、以及从所述除霜运转切换到所述加热运转之后的至少一者的情况下,往复输送机构50使热介质的流量减少。这样一来,就能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。
第七方面在第一方面的基础上,所述固态制冷剂物质是磁工质22,所述诱导部是对所述磁工质22赋予磁场变化的磁场调制部23,所述固态冷却部是由一种磁工质22构成的单层式磁制冷部20,所述热介质回路C包括第一流出部41、第一流入部42、第二流出部43以及第二流入部44,所述第一流出部41、所述第一流入部42、所述第二流出部43以及所述第二流入部44分别与所述磁制冷部20的所述内部流路24、25连通,在所述加热运转中,由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述第一流出部41、所述第一热交换器11、16以及所述第一流入部42,并且由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述第二流出部43、所述第二热交换器12以及所述第二流入部44,在所述除霜运转中,由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述第一流出部41、所述第一热交换器11、16以及所述第一流入部42,并且由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述第二流出部43、所述第二热交换器12以及所述第二流入部44。
在第七方面中,在具有单层式磁制冷部20的磁制冷装置(固态制冷装置)中,切换地进行加热运转和除霜运转。在除霜运转中,由单层式磁制冷部20加热后的热介质的热量被用于对第二热交换器12进行除霜。
第八方面在第一到第七方面中任一方面的基础上,至少一个所述固态冷却部20由多个固态冷却部20构成,至少一条所述热介质回路C由多条热介质回路C构成,至少一个所述第二热交换器12由多个第二热交换器12构成,在所述除霜运转中,以改变成为除霜对象的第二热交换器12的方式进行多个除霜动作,在各个所述除霜动作中,同时执行第一运转和第二运转,在所述第一运转中,使由一部分固态冷却部20加热后的热介质在所述第一热交换器11、16中散热且使由该一部分固态冷却部20冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器12中吸热,在所述第二运转中,使由其他固态冷却部20加热后的热介质在成为除霜对象的其他所述第二热交换器12中散热。
在第八方面的除霜运转中,通过改变成为除霜对象的第二热交换器12,由此能够对多个第二热交换器12进行除霜。在各个除霜运转中,热介质在一部分第一热交换器11中散热。因此,在除霜运转中,实质上能够继续进行加热运转。
第九方面在第八方面的基础上,多条所述热介质回路C分别具有辅助热交换器82、84,在所述第二运转中,使由所述其他固态冷却部20冷却后的热介质绕过所述第一热交换器11、16而在所述辅助热交换器82、84中吸热且使由所述其他固态冷却部20加热后的热介质在成为除霜对象的其他所述第二热交换器12中散热。
在第九方面中,在除霜动作的第二运转时,热介质绕过第一热交换器11,在辅助热交换器82、84中吸热。
第十方面在第八或第九方面的基础上,多条所述热介质回路C分别具有所述第一热交换器11、16,在所述第一运转中,使由所述一部分固态冷却部20加热后的热介质在一部分所述第一热交换器11、16中散热且使由该一部分固态冷却部20冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器12中吸热,在所述第二运转中,使由所述其他固态冷却部20加热后的热介质在其他所述第二热交换器12中散热且使由该其他固态冷却部20冷却后的热介质在其他所述第一热交换器11、16中吸热。
在第十方面的除霜运转中,在第一运转时,热介质在第一热交换器11中散热,在第二热交换器12中吸热。这样一来,实质上能够继续进行加热运转。在第二运转时,热介质在第二热交换器12中散热,在第一热交换器11中吸热。这样一来,能够对第二热交换器12进行除霜。
第十一方面在第十方面的基础上,所述固态制冷装置包括风扇13,所述风扇13分别输送通过多个所述第一热交换器11、16中的相应的所述第一热交换器11、16后被供往室内空间的空气,在所述第一运转中,使与一部分所述第一热交换器11、16相对应的所述风扇13运转,在所述第二运转中,使与其他所述第一热交换器11、16相对应的风扇13的风量小于与一部分所述第一热交换器11、16相对应的风扇13的风量,或者使与该其他第一热交换器11、16相对应的风扇13停止。
在第十一方面中,在第二运转时,减小与供热介质吸热的第一热交换器11相对应的风扇13的风量,或者使该风扇13停止。这样一来,能够降低第一热交换器11中的热介质的吸热量。
第十二方面在第一、第八到第十一方面中任一方面的基础上,所述固态制冷剂物质是磁工质22,所述诱导部是对所述磁工质22赋予磁场变化的磁场调制部23,所述固态冷却部是磁制冷部20。
附图说明
图1是第一实施方式所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图2是第一实施方式所涉及的磁制冷单元的结构简图;
图3是示意性地示出第一实施方式所涉及的级联式磁制冷部的温度与磁制冷效果之间的关系的图;
图4是示出控制装置、和与控制装置进行信号收发的设备之间的关系的方框图;
图5是第一实施方式所涉及的磁制冷单元的结构简图;图5(A)示出第一动作,图5(B)示出第二动作;
图6是在第一实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制冷运转的管道系统图;
图7是在第一实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转的管道系统图;
图8是在第一实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转的管道系统图;
图9是示出第一实施方式所涉及的级联式磁制冷部的温度与磁制冷效果之间的关系、以及磁制冷部的温度梯度之一例的图;
图10是第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图11是在第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制冷运转的管道系统图;
图12是在第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(正常动作)的管道系统图;
图13是在第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(正常动作)的管道系统图;
图14是在第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(旁通动作)的管道系统图;
图15是在第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(旁通动作)的管道系统图;
图16是第一实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图17是在第一实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置中,用于说明制冷运转的管道系统图;
图18是在第一实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转的管道系统图;
图19是在第一实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第一除霜动作)的管道系统图;
图20是在第一实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第二除霜动作)的管道系统图;
图21是第一实施方式的变形例4所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图22是在第一实施方式的变形例4所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第一除霜动作)的管道系统图;
图23是在第一实施方式的变形例4所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第二除霜动作)的管道系统图;
图24是第一实施方式的变形例5所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图25是在第一实施方式的变形例5所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第一除霜动作)的管道系统图;
图26是在第一实施方式的变形例5所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第二除霜动作)的管道系统图;
图27是第一实施方式的变形例6所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图28是第二实施方式所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图29是第二实施方式所涉及的磁制冷单元的结构简图;
图30是示意性地示出第二实施方式所涉及的单层式磁制冷部的温度与磁制冷效果之间的关系的图;
图31是第二实施方式所涉及的磁制冷单元的结构简图;图31(A)示出第三动作,图31(B)示出第四动作;
图32是第二实施方式所涉及的磁制冷单元的结构简图;图32(A)示出第五动作,图32(B)示出第六动作;
图33是在第二实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制冷运转的管道系统图;
图34是在第二实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转的管道系统图;
图35是在第二实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转的管道系统图;
图36是在第二实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第一除霜动作)的管道系统图;
图37是在第二实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第二除霜动作)的管道系统图;
图38是在第二实施方式的变形例2所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第一除霜动作)的管道系统图;
图39是在第二实施方式的变形例2所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第二除霜动作)的管道系统图;
图40是在第二实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第一除霜动作)的管道系统图;
图41是在第二实施方式的变形例3所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转(第二除霜动作)的管道系统图;
图42是第二实施方式的变形例4所涉及的磁制冷装置的管道系统图。
具体实施方式
下面,参照附图说明本公开的实施方式。需要说明的是,以下实施方式在本质上为优选的示例,并没有意图限制本发明、其应用对象或其用途的范围。
(第一实施方式)
本实施方式的磁制冷装置1利用磁热效应来调节热介质的温度。磁制冷装置1是利用热效应来调节热介质的温度的固态制冷装置。磁制冷装置1例如适用于空调装置。磁制冷装置1调节空调对象空间内的空气温度。空调对象空间为室内空间。磁制冷装置1切换地进行制冷运转和制热运转。
如图1所示,磁制冷装置1具有填充有热介质的热介质回路C。在热介质回路C中,输送所填充的热介质。热介质包含例如制冷剂、水、盐水等。
磁制冷装置1包括磁制冷单元U、室内热交换器11、室外热交换器12、切换机构15以及控制装置100。在本实施方式中,室内热交换器11与第一热交换器相对应,室外热交换器12与第二热交换器相对应。
〈磁制冷单元〉
如图2所示,磁制冷单元U具有作为固态制冷部的两个磁制冷部20、低温流出管51、低温流入管52、高温流出管53、高温流入管54以及单元侧泵55。磁制冷单元U具有低温第一三通阀56、低温第二三通阀57、高温第一三通阀58以及高温第二三通阀59。两个磁制冷部20由第一磁制冷部20A和第二磁制冷部20B构成。低温流出管51与低温流出部相对应,低温流入管52与低温流入部相对应。高温流出管53与高温流出部相对应,高温流入管54与高温流入部相对应。由单元侧泵55及多个三通阀56、57、58、59构成往复输送机构50。
各磁制冷部20具有床21、作为固态工质的磁工质22以及作为诱导部的磁场调制部23。床21是中空状的壳体或柱子。床21的内部填充有磁工质22。
在对磁工质22施加磁场,或所施加的磁场加强时,磁工质22发热。在磁工质22的磁场被除去,或所施加的磁场减弱时,磁工质22吸热。磁工质22的材料例如能够采用Gd5(Ge0.5Si0.5)4、La(Fe1-xSix)13、La(Fe1-xCoxSiy)13、La(Fe1-xSix)13Hy、Mn(As0.9Sb0.1)等。
磁制冷部20是具有多种磁工质22的级联式磁制冷部。如图3所示,本示例的磁制冷部20例如由五种磁工质22构成。在磁制冷部20中,从其高温端朝向低温端依次具有第一磁工质22a、第二磁工质22b、第三磁工质22c、第四磁工质22d以及第五磁工质22e。各磁工质22的温度和磁制冷效果的特性互不相同。具体而言,这些磁工质22的居里温度互不相同。居里温度是使磁工质的磁制冷效果达到最高的温度。
当将第一磁工质22a的居里温度设为Ta,将第二磁工质22b的居里温度设为Tb,将第三磁工质22c的居里温度设为Tc,将第四磁工质22d的居里温度设为Td,将第五磁工质22e的居里温度设为Te时,满足关系Ta>Tb>Tc>Td>Te。
磁场调制部23对施加于磁工质22的磁场的强度进行调节。磁场调制部33是诱导作为固态制冷剂物质的磁工质22产生热效应的诱导部。磁场调制部23例如由可调制磁场的电磁铁构成。磁场调制部23进行第一调制动作和第二调制动作。在第一调制动作中,对磁工质22施加磁场,或加强所施加的磁场。在第二调制动作中,除去施加于磁工质22的磁场,或减弱所施加的磁场。
在各个磁制冷部20的床21的内部分别形成有第一内部流路24和第二内部流路25。第一磁制冷部20A的第一内部流路24的低温端通过低温第一三通阀56与低温流出管51相连。第一磁制冷部20A的第二内部流路25的低温端通过低温第二三通阀57与低温流入管52相连。第二磁制冷部20B的第一内部流路24的高温端通过高温第二三通阀59与高温流入管54相连。第二磁制冷部20B的第二内部流路25的高温端通过高温第一三通阀58与高温流出管53相连。
单元侧泵55设置在高温流出管53上。单元侧泵55是单向泵。单元侧泵55向高温流出管53的下游侧输送热介质。
低温第一三通阀56的第一阀口与低温流出管51连通。低温第一三通阀56的第二阀口与第二磁制冷部20B的第一内部流路24的低温端连通。低温第一三通阀56的第三阀口与第一磁制冷部20A的第一内部流路24的低温端连通。
低温第二三通阀57的第一阀口与低温流入管52连通。低温第二三通阀57的第二阀口与第二磁制冷部20B的第二内部流路25的低温端连通。低温第二三通阀57的第三阀口与第一磁制冷部20A的第二内部流路25的低温端连通。
高温第一三通阀58的第一阀口与高温流出管53连通。高温第一三通阀58的第二阀口与第二磁制冷部20B的第二内部流路25的高温端连通。高温第一三通阀58的第三阀口与第一磁制冷部20A的第二内部流路25的高温端连通。
高温第二三通阀59的第一阀口与高温流入管54连通。高温第二三通阀59的第二阀口与第二磁制冷部20B的第一内部流路24的高温端连通。高温第二三通阀59的第三阀口与第一磁制冷部20A的第一内部流路24的高温端连通。
各三通阀56、57、58、59分别具有第一阀口、第二阀口以及第三阀口。需要说明的是,在附图中,三通阀的第一阀口用带圆圈的数字符号1表示,三通阀的第二阀口用带圆圈的数字符号2表示,三通阀的第三阀口用带圆圈的数字符号3表示。
各三通阀56、57、58、59在第一状态(图2的实线所示的状态)与第二状态(图2的虚线所示的状态)之间进行切换。处于第一状态的各三通阀56、57、58、59使第一阀口与第二阀口连通。处于第二状态的各三通阀56、57、58、59使第一阀口与第三阀口连通。
〈室内热交换器〉
图1所示的室内热交换器11是利用热交换器。室内热交换器11使热介质与室内空气进行热交换。室内热交换器11的一端通过管道与第一四通换向阀F1的第二阀口相连。室内热交换器11的另一端通过管道与第二四通换向阀F2的第二阀口相连。
〈室外热交换器〉
室外热交换器12是热源热交换器。室外热交换器12使热介质与室外空气进行热交换。室外热交换器12的一端通过管道与第一四通换向阀F1的第三阀口相连。室外热交换器12的另一端通过管道与第二四通换向阀F2的第三阀口相连。
〈切换机构〉
切换机构15对热介质回路C中的热介质的流路进行切换。切换机构15至少在制热运转和除霜运转时,对热介质的流路进行切换。本实施方式的切换机构15在制冷运转、制热运转以及除霜运转中,对热介质的流路进行切换。切换机构15由各种阀构成。
具体而言,切换机构15具有第一四通换向阀F1及第二四通换向阀F2。各四通换向阀F1、F2分别具有第一阀口、第二阀口、第三阀口以及第四阀口。需要说明的是,在附图中,四通换向阀的第一阀口用带圆圈的数字符号1表示,四通换向阀的第二阀口用带圆圈的数字符号2表示,四通换向阀的第三阀口用带圆圈的数字符号3表示,四通换向阀的第四阀口用带圆圈的数字符号4表示。
各四通换向阀F1、F2在第一状态(图1中实线所示的状态)与第二状态(图1中虚线所示的状态)之间进行切换。处于第一状态的各四通换向阀F1、F2使第一阀口与第二阀口连通,同时使第三阀口与第四阀口连通。处于第二状态的各四通换向阀F1、F2使第一阀口与第三阀口连通,同时使第二阀口与第四阀口连通。
第一四通换向阀F1的第一阀口与高温流入管54连通。第一四通换向阀F1的第二阀口与室内热交换器11连通。第一四通换向阀F1的第三阀口与室外热交换器12连通。第一四通换向阀F1的第四阀口与低温流入管52连通。
第二四通换向阀F2的第一阀口与高温流出管53连通。第二四通换向阀F2的第二阀口与室内热交换器11连通。第二四通换向阀F2的第三阀口与室外热交换器12连通。第二四通换向阀F2的第四阀口与低温流出管51连通。
〈控制装置〉
控制装置100对磁制冷装置1进行控制。控制装置100用微型计算机和存储装置(具体而言是半导体存储器)构成,该存储装置中存储有用于指示该微型计算机工作的软件。
如图4所示,控制装置100通过通信线路与磁制冷单元U及切换机构15相连。控制装置100分别对磁场调制部23、往复输送机构30、50以及切换机构15进行控制。
在磁制冷装置1中,切换机构15及控制装置100构成至少对制热运转及除霜运转进行切换的运转切换机构15。
-磁制冷装置的运转动作-
磁制冷装置1进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。在制冷运转中,室内空间中的空气被冷却。制冷运转与冷却运转相对应。在制热运转中,室内空间中的空气被加热。制热运转与加热运转相对应。在除霜运转中,室外热交换器12上的霜融化。对各运转进行详细的说明。
〈制冷运转〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。第一动作和第二动作的切换周期为大约1秒。
在图5(A)所示的第一动作中,第一磁制冷部20A进行第一调制动作,第二磁制冷部20B进行第二调制动作。低温第一三通阀56被设定为第一状态,低温第二三通阀57被设定为第二状态,高温第一三通阀58被设定为第二状态,高温第二三通阀59被设定为第一状态。单元侧泵55运转。
在图5(B)所示的第二动作中,第一磁制冷部20A进行第二调制动作,第二磁制冷部20B进行第一调制动作。低温第一三通阀56被设定为第二状态,低温第二三通阀57被设定为第一状态,高温第一三通阀58被设定为第一状态,高温第二三通阀59被设定为第二状态。单元侧泵55运转。
在图6所示的制冷运转中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态。需要说明的是,为了便于说明,在附图中,在同一图中示出了第一动作和第二动作下热介质的流动情况。而且,在附图中,对第一热交换器11及第二热交换器12中供热介质散热的热交换器标注了阴影线,并且对供热介质吸热的热交换器标注了圆点。
在制冷运转中,切换机构15被进行切换,从而形成下述流路,在该流路中,由各磁制冷部20冷却后的热介质流经低温流出管51、室内热交换器11以及低温流入管52,并且由各磁制冷部20加热后的热介质流经高温流出管53、室外热交换器12以及高温流入管54。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质朝室外空气散热。在室外热交换器12中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。其结果是,室内空气被冷却。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
〈制热运转〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行图5(A)所示的第一动作和图5(B)所示的第二动作。
在图7所示的制热运转中,第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二四通换向阀F2被设定为第一状态。
在制热运转中,切换机构15被进行切换,从而形成下述流路,在该流路中,由各磁制冷部20加热后的热介质流经高温流出管53、室内热交换器11以及高温流入管54,并且由各磁制冷部20冷却后的热介质流经低温流出管51、室外热交换器12以及低温流入管52。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质从室外空气中吸热。在室外热交换器12中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
〈除霜运转〉
在除霜运转中,实质上进行与制冷运转相同的动作。例如在冬季的制热运转过程中,当室外热交换器12的表面结霜的条件成立时,就执行除霜运转。
在图8所示的除霜运转中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态。在除霜运转中,反复交替地进行第一动作和第二动作。第一动作和第二动作的切换周期为大约1秒。
在除霜运转中,切换机构15被进行切换,从而形成下述流路,在该流路中,由各磁制冷部20冷却后的热介质流经低温流出管51、室内热交换器11以及低温流入管52,并且由各磁制冷部20加热后的热介质流经高温流出管53、室外热交换器12以及高温流入管54。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,室外热交换器12的表面上的霜因在其内部流动的热介质而融化。被用于对室外热交换器12进行除霜后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
-关于磁制冷部的温度梯度-
在从制热运转切换到除霜运转后,磁制冷部20的从低温端到高温端的温度梯度有时会下降。具体而言,在上述制热运转中,温度较高的热介质在室内热交换器11中流动,温度较低的热介质在室外热交换器12中流动。当从制热运转切换到除霜运转时,室内热交换器11侧的高温热介质通过低温流入管52被送往磁制冷部20的低温端侧。同时,室外热交换器12侧的低温热介质通过高温流入管54被送往磁制冷部20的高温端侧。其结果是,如图9所示,磁制冷部20的从低温端到高温端的温度梯度L1有可能下降成L2那样。
在从除霜运转切换到制热运转后,磁制冷部20的从低温端到高温端的温度梯度有时也会下降。具体而言,在上述除霜运转中,温度较高的热介质在室外热交换器12中流动,温度较低的热介质在室内热交换器11中流动。当从除霜运转切换到制热运转时,室外热交换器12侧的高温热介质通过低温流入管52被送往磁制冷部20的低温端侧。同时,室内热交换器11侧的低温热介质通过高温流入管54被送往磁制冷部20的高温端侧。其结果是,如图9所示,磁制冷部20的从低温端到高温端的温度梯度L1有可能下降成L2那样。
在此,用L1表示的温度梯度是磁制冷单元U正常运转时的温度梯度。温度梯度L1具有温度从磁制冷部20的低温端向高温端升高的倾向。温度梯度L1是沿多种磁工质22a、22b、22c、22d、22e各自的居里温度而形成的梯度。换言之,当在磁制冷部20中实际温度与温度梯度L1对应起来时,就能够充分发挥磁制冷部20的磁制冷效果。
在本实施方式中,即使磁制冷部20的温度梯度L1下降到例如L2,如图9所示,磁制冷部20的位于低温端与高温端之间的中间部分的温度也不会发生太大变化。具体而言,多种磁工质22中与中间部分相对应的第三磁工质22c的温度没有发生太大变化。因此,至少在第三磁工质22c能够得到所希望的磁制冷效果,下降后的温度梯度逐渐接近L1。其结果是,在除霜运转时,能够充分地对室外热交换器12进行除霜。在制热运转时,能够充分发挥室内热交换器11的制热能力。
-第一实施方式的效果-
本方式的特征在于:包括:至少一个磁制冷部20,至少一个所述磁制冷部20具有磁工质22、内部流路24、25以及磁场调制部23,在所述内部流路24、25中布置有该磁工质22,所述磁场调制部23对该磁工质22赋予磁场变化;至少一个第一热交换器11、16;至少一个第二热交换器12;至少一条热介质回路C,在至少一条所述热介质回路C中,设置有所述第一热交换器11、16、所述第二热交换器12以及所述内部流路24、25;往复输送机构30、50,所述往复输送机构30、50往复地输送所述热介质回路C中的热介质;以及运转切换机构15、100,所述运转切换机构15、100对加热运转和除霜运转进行切换,在所述加热运转中,使由所述磁制冷部20加热后的所述热介质在所述第一热交换器11、16中散热且使由磁制冷部20冷却后的所述热介质在第二热交换器12中吸热,在所述除霜运转中,使由所述磁制冷部20冷却后的所述热介质在所述第一热交换器11、16中吸热且使由磁制冷部20加热后的所述热介质在第二热交换器12中散热。
根据该特征,在除霜运转时,能够利用由磁制冷部20加热后的热介质的热量对室外热交换器12进行除霜。此外,能够利用在室内热交换器11中吸收到热介质中的热量对室外热交换器12进行除霜。因此,能够充分确保用于对室外热交换器12进行除霜的热量。
本方式的特征在于:所述磁制冷部20是由多种磁工质22构成的级联式磁制冷部20,所述热介质回路C包括高温流出部53、高温流入部54、低温流出部51以及低温流入部52,所述高温流出部53、所述高温流入部54、所述低温流出部51以及所述低温流入部52分别与所述磁制冷部20的所述内部流路24、25连通,在所述加热运转中,由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述高温流出部53、所述第一热交换器11、16以及所述高温流入部54,并且由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述低温流出部51、所述第二热交换器12以及所述低温流入部52,在所述除霜运转中,由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述低温流出部51、所述第一热交换器11、16以及所述低温流入部52,并且由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述高温流出部53、所述第二热交换器12以及所述高温流入部54。
根据该特征,能够利用由级联式磁制冷部20加热后的热介质的热量对室外热交换器12进行除霜。如图9所示,在级联式磁制冷部20中,在加热运转(制热运转)和除霜运转之间切换时,温度梯度有时会下降。但是,即使温度梯度像上文所述的那样下降,磁制冷部20的低温端与高温端之间的中间部分的温度也不怎么变化。因此,在磁制冷部20的中间部分(例如第三磁工质22c)能够获得所希望的磁制冷效果。其结果是,在磁制冷部20中,能够使从低温端到高温端的温度梯度逐渐恢复。由此,能够抑制除霜能力和制热能力大幅度下降。
(第一实施方式的变形例1)
图10所示的第一实施方式的变形例1在上述第一实施方式的基础上,增加了抑制机构。抑制机构在除霜运转启动时及制热运转启动时,抑制级联式磁制冷部20的从高温端到低温端之间的温度梯度下降。变形例1的抑制机构具有第一热量调节部A1和第二热量调节部A2。
第一热量调节部A1具有第一旁通流路71及第一控制阀73。第一热量调节部A1减小流入低温流入管52的热介质的热量。第二热量调节部A2具有第二旁通流路72及第二控制阀74。第二热量调节部A2增大流入高温流入管54的热介质的热量。
第一旁通流路71的一端与低温流出管51相连。第一旁通流路71的另一端与低温流入管52相连。第一旁通流路71使从低温流出管51流出的热介质绕过室内热交换器11而流入低温流入管52。
在第一旁通流路71中设置有第一控制阀73。第一控制阀73调节第一旁通流路71的流路阻力。具体而言,第一控制阀73由开关阀构成。第一控制阀73也可以是能够细微地对其开度进行调节的流量调节阀。
第二旁通流路72的一端与高温流出管53相连。第二旁通流路72的另一端与高温流入管54相连。第二旁通流路72使从高温流出管53流出的热介质绕过室外热交换器12流入高温流入管54。
在第二旁通流路72中设置有第二控制阀74。第二控制阀74调节第一旁通流路71的流路阻力。具体而言,第二控制阀74由开关阀构成。第二控制阀74也可以是能够细微地对其开度进行调节的流量调节阀。
-磁制冷装置的运转动作-
本变形例的磁制冷装置1的基本运转与上述第一实施方式的运转相同。另一方面,本变形例的制热运转包括正常动作和旁通动作。本变形例的除霜运转包括正常动作和旁通动作。
〈制冷运转〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在图11所示的制冷运转中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态。第一控制阀73及第二控制阀74被关闭。在附图中,处于关闭状态的控制阀73、74被涂成黑色,处于打开状态的控制阀73、74被涂成白色。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质朝室外空气散热。在室外热交换器12中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。其结果是,室内空气被冷却。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
〈制热运转的正常动作〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在图12所示的制热运转的正常动作中,第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二四通换向阀F2被设定为第一状态。第一控制阀73及第二控制阀74被关闭。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质从室外空气中吸热。在室外热交换器12中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
〈除霜运转的正常动作〉
在除霜运转的正常动作中,实质上进行与制冷运转相同的动作。在磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在图13所示的除霜运转的正常动作中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态。第一控制阀73及第二控制阀74被关闭。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,室外热交换器12的表面上的霜因在其内部流动的热介质而融化。被用于对室外热交换器12进行除霜后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
-关于磁制冷部的温度梯度-
如上所述,在从制热运转切换到除霜运转后,或者在从除霜运转切换到制热运转后,磁制冷部20的温度梯度有可能下降。如上所述,即使温度梯度L1(参照图9)下降到L2,也能够通过磁制冷部20的中间部分的磁工质22获得磁制冷效果。但是,在该情况下,磁制冷部20的温度梯度回到原来的状态是需要时间的,因此除霜运转的启动时间就有可能变长。其结果是,可能产生除霜运转的运转时间也变长的问题。同样地,也可能产生制热运转的启动时间变长,而导致室内的舒适度受损的问题。因此,在本变形例中,在从制热运转切换到除霜运转后的除霜运转时,进行旁通动作,然后再进行正常动作。同样地,在本变形例中,在从除霜运转切换到制热运转后的制热运转时,进行旁通动作,之后再进行正常动作。
〈除霜运转的旁通动作〉
在制热运转中,当向控制装置100输入使磁制冷装置1执行除霜运转的指令时,控制装置100首先使磁制冷装置1执行除霜运转的旁通动作。
在图14所示的除霜运转的旁通动作中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态。第一控制阀73及第二控制阀74被打开。
被磁制冷单元U冷却后的热介质的一部分在第一旁通流路71中流动。换言之,被磁制冷单元U冷却后的热介质的一部分绕过室内热交换器11而流入低温流入管52。被磁制冷单元U冷却后的热介质的剩余部分流经室内热交换器11,然后流入低温流入管52。因此,在除霜运转的旁通动作中,能够减小流入低温流入管52的热介质的热量。这样一来,就能够抑制磁制冷部20的低温端侧的磁工质22的温度上升。
被磁制冷单元U加热后的热介质的一部分在第二旁通流路72中流动。换言之,被磁制冷单元U加热后的热介质的一部分绕过室外热交换器12而流入高温流入管54。被磁制冷单元U加热后的热介质的剩余部分流经室外热交换器12,然后流入高温流入管54。因此,在除霜运转的旁通动作中,能够增大流入高温流入管54的热介质的热量。这样一来,就能够抑制磁制冷部20的高温端侧的磁工质22的温度下降。
如上所述,在除霜运转的旁通动作中,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。此外,通过使热介质的剩余部分在室外热交换器12中流动,而能够对室外热交换器12进行除霜。其结果是,能够迅速地发挥磁制冷部20的磁制冷效果,从而能够缩短除霜运转的启动时间,进而缩短除霜运转的运转时间。
当在除霜运转的旁通动作中规定的条件成立时,就切换到上述除霜运转的正常动作。该条件是表示磁制冷部20的温度梯度达到了稳定状态的条件。具体而言,该条件例如是流入低温流入管52的热介质的温度比规定值低,或者流入高温流入管54的热介质的温度比规定值高。
〈制热运转的旁通动作〉
在除霜运转中,当向控制装置100输入使磁制冷装置1执行制热运转的指令时,控制装置100首先使磁制冷装置1执行制热运转的旁通动作。
在图15所示的制热运转的旁通动作中,第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二四通换向阀F2被设定为第一状态。第一控制阀73及第二控制阀74被打开。
被磁制冷单元U冷却后的热介质的一部分在第一旁通流路71中流动。换言之,被磁制冷单元U冷却后的热介质的一部分绕过室外热交换器12而流入低温流入管52。被磁制冷单元U冷却后的热介质的剩余部分流经室外热交换器12,然后流入低温流入管52。因此,在制热运转的旁通动作中,能够减小流入低温流入管52的热介质的热量。这样一来,就能够抑制磁制冷部20的低温端侧的磁工质22的温度上升。
被磁制冷单元U加热后的热介质的一部分在第二旁通流路72中流动。换言之,被磁制冷单元U加热后的热介质的一部分绕过室内热交换器11而流入高温流入管54。被磁制冷单元U加热后的热介质的剩余部分流经室内热交换器11,然后流入高温流入管54。因此,在制热运转的旁通动作中,能够增大流入高温流入管54的热介质的热量。这样一来,就能够抑制磁制冷部20的高温端侧的磁工质22的温度下降。
如上所述,在制热运转的旁通动作中,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。此外,通过使热介质的剩余部分在室内热交换器11中流动,而能够利用室内热交换器11对室内进行制热。其结果是,能够迅速发挥磁制冷部20的磁制冷效果,从而能够缩短制热运转的启动时间。
当在制热运转的旁通动作中规定的条件成立时,就切换到上述制热运转的正常动作。该条件是表示磁制冷部20的温度梯度达到了稳定状态的条件。具体而言,该条件例如是流入低温流入管52的热介质的温度比规定值低,或者流入高温流入管54的热介质的温度比规定值高。
-第一实施方式的变形例1的效果-
本方式的特征在于:包括抑制机构,该抑制机构在从所述加热运转切换到所述除霜运转之后、以及从所述除霜运转切换到所述加热运转之后的至少一者的情况下,抑制所述磁制冷部20的从高温端到低温端之间的温度梯度下降。
根据该特征,在从加热运转(制热运转)切换到除霜运转后,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。其结果是,能够缩短除霜运转的启动时间,进而能够缩短除霜运转的运转时间。同样地,在从除霜运转切换到制热运转后,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。其结果是,能够缩短制热运转的启动时间,从而能够提高室内的舒适度。
本方式的特征在于:抑制机构具有第一热量调节部A1和第二热量调节部A2中的至少一者,所述第一热量调节部A1减小流入所述低温流入部52的热介质的热量,所述第二热量调节部A2增大流入所述高温流入部54的热介质的热量。
根据该特征,通过减小流入低温流入管52的热介质的热量,由此能够抑制磁制冷部20的低温端的温度上升。这样一来,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。通过增大流入高温流入管54的热介质的热量,由此能够抑制磁制冷部20的高温端的温度下降。这样一来,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。
本方式的特征在于:所述第一热量调节部A1具有第一旁通流路71和第一控制阀73,所述第一旁通流路71使从所述低温流出部51流出的热介质绕过所述第一热交换器11、16或所述第二热交换器12而流入所述低温流入部52,所述第一控制阀73调节该第一旁通流路71的流路阻力,所述第二热量调节部A2具有第二旁通流路72和第二控制阀74,所述第二旁通流路72使从所述高温流出部53流出的热介质绕过所述第一热交换器11、16或所述第二热交换器12而流入所述高温流入部54,所述第二控制阀74调节该第二旁通流路72的流路阻力。
根据该特征,在除霜运转的旁通动作中,通过打开第一控制阀73,由此能够通过第一旁通流路71将从低温流出管51流出来的热介质输送到低温流入管52。同时,在除霜运转的旁通动作中,通过打开第二控制阀74,由此能够通过第二旁通流路72将从高温流出管53流出来的热介质输送到高温流入管54。这样一来,能够抑制磁制冷部20的低温端的温度上升以及高温端的温度下降,从而能够充分抑制磁制冷部20的温度梯度下降。
此外,在除霜运转的旁通动作中,能够将从高温流出管53流出来的热介质的剩余部分输送到室外热交换器12。因此,能够利用该热介质对室外热交换器12进行除霜。
根据该特征,在制热运转的旁通动作中,通过打开第一控制阀73,由此能够通过第一旁通流路71将从低温流出管51流出来的热介质输送到低温流入管52。同时,在制热运转的旁通动作中,通过打开第二控制阀74,由此能够通过第二旁通流路72将从高温流出管53流出来的热介质输送到高温流入管54。这样一来,能够抑制磁制冷部20的低温端的温度上升以及高温端的温度下降,从而能够充分抑制磁制冷部20的温度梯度下降。
需要说明的是,在第一实施方式的变形例1中,也可以采用省略了第一热量调节部A1及第二热量调节部A2中的一者的结构。也可以在除霜运转及制热运转中仅在除霜运转时执行上述旁通动作。还可以在除霜运转及制热运转中仅在制热运转时执行上述旁通动作。
(第一实施方式的变形例2)
第一实施方式的变形例2具有与第一实施方式相同的热介质回路C(参照图1)。第一实施方式的变形例2具有与第一实施方式的变形例1不同的抑制机构。变形例2的抑制机构包括往复输送机构50。更具体而言,变形例2的抑制机构包括单元侧泵55。单元侧泵55构成为能够调节流量的可变容量型泵。
在变形例2中,在从制热运转切换到除霜运转后,进行利用往复输送机构50减小热介质的流量的动作。在从除霜运转切换到制热运转后,进行利用往复输送机构50减小热介质的流量的动作。将这些动作称为降低流量动作。
〈除霜运转的降低流量动作〉
在从制热运转切换到除霜运转后的除霜运转中,进行降低流量动作,接着进行正常动作。
在除霜运转的降低流量动作中,被输送到单元侧泵55的热介质的流量V1被控制得较小。在此,流量V1小于除霜运转的正常动作时的流量V2。因此,在除霜运转的降低流量动作中,从室内热交换器11输送到低温流入管52的温度较高的热介质的流量变小。同时,从室外热交换器12输送到高温流入管54的温度较低的热介质的流量变小。
如上所述,在除霜运转的降低流量动作中,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。其结果是,能够迅速地发挥磁制冷部20的磁制冷效果,从而能够缩短除霜运转的启动时间,进而缩短除霜运转的运转时间。
〈制热运转的降低流量动作〉
在从除霜运转切换到制热运转后的制热运转中,进行降低流量动作,接着进行正常动作。
在制热运转的降低流量动作中,被输送到单元侧泵55的热介质的流量V3被控制得较小。在此,流量V3小于制热运转的正常动作时的流量V4。因此,在制热运转的降低流量动作中,从室外热交换器12输送到低温流入管52的温度较高的热介质的流量变小。同时,从室内热交换器11输送到高温流入管54的温度较低的热介质的流量变小。
如上所述,在制热运转的降低流量动作中,能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。其结果是,能够迅速地发挥磁制冷部20的磁制冷效果,从而能够缩短制热运转的启动时间。
-第一实施方式的变形例2的效果-
本方式的特征在于:所述抑制机构包括所述往复输送机构50,所述往复输送机构50通过减小所述热介质的流量来抑制所述磁制冷部20的所述温度梯度下降。
根据该特征,在除霜运转的降低流量动作中,通过减小单元侧泵55的流量,由此能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。在制热运转的降低流量动作中,通过减小单元侧泵55的流量,由此能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降。热介质回路C并没有变得复杂。
需要说明的是,在第一实施方式的变形例2中,也可以在除霜运转及制热运转中仅在除霜运转时执行上述降低流量动作。还可以在除霜运转及制热运转中仅在制热运转时执行上述降低流量动作。
抑制机构只要能够抑制磁制冷部20的温度梯度下降,则也可以采用其他结构。抑制机构也可以是对磁制冷部20的靠近高温端的部分进行加热的加热部。抑制机构还可以是对磁制冷部20的靠近低温端的部分进行冷却的冷却部。
(第一实施方式的变形例3)
第一实施方式的变形例3的热介质回路C的结构与第一实施方式的热介质回路C的结构不同。如图16所示,本变形例具有多条热介质回路C。多条热介质回路C由第一热介质回路C1和第二热介质回路C2构成。
第一热介质回路C1和第二热介质回路C2各自的基本结构与第一实施方式的热介质回路C的结构相同。第一热介质回路C1具有第一磁制冷单元U1、第一室外热交换器12A、第一四通换向阀F1以及第二四通换向阀F2。第二热介质回路C2具有第二磁制冷单元U2、第二室外热交换器12B、第一四通换向阀F1以及第二四通换向阀F2。
在本变形例中,第一热介质回路C1与第二热介质回路C2这二者共用一个室内热交换器11。换言之,在室内热交换器11中形成有与第一热介质回路C1连通的流路、和与第二热介质回路C2连通的流路。
-磁制冷装置的运转动作-
第一实施方式的变形例3进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在图17所示的制冷运转中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第二状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。其结果是,室内空气被冷却。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质朝室外空气散热。在第一室外热交换器12A中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。其结果是,室内空气被冷却。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质朝室外空气散热。在第二室外热交换器12B中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
〈制热运转〉
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在图18所示的制热运转中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第一状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质从室外空气中吸热。在第一室外热交换器12A中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质从室外空气中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。在这些除霜动作中,成为除霜对象的室外热交换器12、以及使热介质吸热的室外热交换器12互不相同。在本示例的除霜运转中,第一除霜动作和第二除霜动作至少各进行一次。
具体而言,在第一除霜动作中,以第一室外热交换器12A为除霜对象,热介质在第二室外热交换器12B中吸热。在第二除霜动作中,以第二室外热交换器12B为除霜对象,热介质在第一室外热交换器12A中吸热。
在这些除霜动作中,同时执行一部分加热运转和一部分除霜运转。在一部分加热运转中,使由一部分磁制冷单元U的磁制冷部20加热后的热介质在室内热交换器11中散热且使由一部分该磁制冷单元U的磁制冷部20冷却后的热介质在一部分室外热交换器12中吸热。在一部分除霜运转中,使由其他磁制冷单元U的磁制冷部20加热后的热介质在成为除霜对象的其他室外热交换器12中散热。一部分加热运转与第一运转相对应,一部分除霜运转与第二运转相对应。
[第一除霜动作]
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。在第一除霜动作中,在第一热介质回路C1中执行一部分除霜运转,在第二热介质回路C2中执行一部分加热运转。
在图19所示的第一除霜动作中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第一状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质朝室外空气散热,对第一室外热交换器12A进行除霜。在第一室外热交换器12A中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质从室外空气中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
如上所述,在第一除霜动作中,能够一边利用室内热交换器11实质上继续对室内进行制热,一边对第一室外热交换器12A进行除霜。
[第二除霜动作]
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。在第二除霜动作中,在第二热介质回路C2中执行一部分除霜运转,在第一热介质回路C1中执行一部分加热运转。
在图20所示的第二除霜动作中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第二状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质从室外空气中吸热。在第一室外热交换器12A中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。在室内热交换器11中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质朝室外空气散热,对第二室外热交换器12B进行除霜。在第二室外热交换器12B中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
如上所述,在第二除霜动作中,能够一边利用室内热交换器11实质上继续对室内进行制热,一边对第二室外热交换器12B进行除霜。
-除霜运转时对磁制冷单元的输出控制-
在各个除霜动作中,被磁制冷单元U冷却后的热介质在室内热交换器11中流动。具体而言,在第一除霜运转中,被第一磁制冷单元U1的磁制冷部20冷却后的热介质在室内热交换器11中流动。在第二除霜运转中,被第二磁制冷单元U2的磁制冷部20冷却后的热介质在室内热交换器11中流动。因此,在各个除霜动作中,室内热交换器11的制热能力下降,可能有损室内的舒适度。因此,在本变形例中,在各个除霜运转时,对磁制冷单元U的输出进行如下控制。
在第一除霜动作中,使第二磁制冷单元U2的输出大于第一磁制冷单元U1的输出。具体而言,使第二磁制冷单元U2的频率f2大于第一磁制冷单元U1的频率f1。在此,频率是每单位时间切换第一动作和第二动作的次数。换言之,频率是切换第一动作和第二动作的周期的倒数。在本示例中,第二磁制冷单元U2的频率f2为4Hz,第一磁制冷单元U1的频率f1为2Hz。这样一来,在第一除霜动作中,第二磁制冷单元U2使室内热交换器11的加热能力变大,且第一磁制冷单元U1使室内热交换器11的冷却能力变小。其结果是,在第一除霜动作中,能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
在第二除霜动作中,使第一磁制冷单元U1的输出大于第二磁制冷单元U2的输出。具体而言,使第一磁制冷单元U1的频率f1大于第二磁制冷单元U2的频率f2。在本示例中,第一磁制冷单元U1的频率f1为4Hz,第二磁制冷单元U2的频率f2为2Hz。这样一来,在第二除霜动作中,第一磁制冷单元U1使室内热交换器11的加热能力变大,且第二磁制冷单元U2使室内热交换器11的冷却能力变小。其结果是,在第二除霜动作中,能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
如上所述,在本变形例的除霜运转中,使与一部分加热运转相对应的一部分磁制冷单元U的输出,大于与一部分除霜运转相对应的其他磁制冷单元U的输出。这样一来,在除霜运转时,就能够抑制制热能力下降。
-第一实施方式的变形例3的效果-
本方式的特征在于:至少一个所述磁制冷部20由多个磁制冷部20构成,至少一条所述热介质回路C由多条热介质回路C构成,至少一个所述第二热交换器12由多个第二热交换器12构成,在所述除霜运转中,以改变成为除霜对象的第二热交换器12的方式进行多个除霜动作,在各个所述除霜动作中,同时执行第一运转和第二运转,在所述第一运转中,使由一部分磁制冷部20加热后的热介质在所述第一热交换器11、16中散热且使由该一部分磁制冷部20冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器12中吸热,在所述第二运转中,使由其他磁制冷部20加热后的热介质在成为除霜对象的其他所述第二热交换器12中散热。
根据该特征,能够在一部分加热运转(第一运转)时利用室内热交换器11加热室内空气的同时,在一部分除霜运转(第二运转)时对室外热交换器12进行除霜。在各个除霜动作中,按顺序改变成为除霜对象的室外热交换器12。其结果是,能够一边实质上继续对室内进行制热,一边对所有室外热交换器12进行除霜。
需要说明的是,本变形例的多条热介质回路C不限于两条,也可以是N条以上(N≥3)。在该情况下,成为除霜对象的室外热交换器的数量为M以上(M≥3)。在除霜运转中,以改变成为除霜对象的室外热交换器12的方式进行多个除霜动作。在某一除霜动作中,也可以将两个以上的室外热交换器12作为除霜对象。例如,在室外热交换器12的数量为三个的情况下,也可以是:在某一除霜动作中,对两个室外热交换器12进行除霜,并且使热介质在另一个室外热交换器12中吸热。进行多个除霜动作的其他示例(详情后述)亦同。
(第一实施方式的变形例4)
第一实施方式的变形例4在第一实施方式的变形例3的各条热介质回路C中分别增加了辅助回路80。如图21所示,多条辅助回路80由第一辅助回路80A和第二辅助回路80B构成。第一辅助回路80A设置在第一热介质回路C1中。第二辅助回路80B设置在第二热介质回路C2中。
第一辅助回路80A具有第一三通阀T1、第二三通阀T2、第一管81以及第一辅助热交换器82。
第一三通阀T1的第一阀口与第一磁制冷单元U1的低温流出管51连通。第一三通阀T1的第二阀口与第一管81的一端连通。第一三通阀T1的第三阀口与第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2的第一阀口连通。
第二三通阀T2的第一阀口与第一磁制冷单元U1的第一低温流入管52连通。第二三通阀T2的第二阀口与第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1的第四阀口连通。第二三通阀T2的第三阀口与第一管81的另一端连通。
第一管81连接在第一三通阀T1与第二三通阀T2之间。第一辅助热交换器82设置在第一管81上。第一辅助热交换器82布置在室外空间中。第一辅助热交换器82使室外空气与热介质进行热交换。
第二辅助回路80B具有第三三通阀T3、第四三通阀T4、第二管83以及第二辅助热交换器84。
第三三通阀T3的第一阀口与第二磁制冷单元U2的低温流出管51连通。第三三通阀T3的第二阀口与第二管83的一端连通。第三三通阀T3的第三阀口与第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2的第一阀口连通。
第四三通阀T4的第一阀口与第二磁制冷单元U2的第一低温流入管52连通。第四三通阀T4的第二阀口与第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1的第四阀口连通。第四三通阀T4的第三阀口与第二管83的另一端连通。
第二管83连接在第三三通阀T3与第四三通阀T4之间。第二辅助热交换器84设置在第二管83上。第二辅助热交换器84布置在室外空间中。第二辅助热交换器84使室外空气与热介质进行热交换。
-磁制冷装置的运转动作-
第一实施方式的变形例4进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
第一实施方式的变形例4的制冷运转与第一实施方式的变形例3的制冷运转基本相同,因此省略图示。
在处于制冷运转的第一热介质回路C1中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第一三通阀T1被设定为第二状态,第二三通阀T2被设定为第一状态。在第一磁制冷单元U1中,反复交替地进行第一动作和第二动作。这样一来,在第一热介质回路C1中,热介质在第一室外热交换器12A中散热,并且热介质在室内热交换器11中吸热。
在处于制冷运转的第二热介质回路C2中,第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第三三通阀T3被设定为第二状态,第四三通阀T4被设定为第一状态。在第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第一动作和第二动作。这样一来,在第二热介质回路C2中,热介质在第二室外热交换器12B中散热,并且热介质在室内热交换器11中吸热。
〈制热运转〉
变形例4的制热运转与变形例3的制热运转基本相同,因此省略图示。
在处于制热运转的第一热介质回路C1中,第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第一三通阀T1被设定为第二状态,第二三通阀T2被设定为第一状态。在第一磁制冷单元U1中,反复交替地进行第一动作和第二动作。这样一来,在第一热介质回路C1中,热介质在第一室外热交换器12A中吸热,并且热介质在室内热交换器11中散热。
在处于制热运转的第二热介质回路C2中,第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第三三通阀T3被设定为第二状态,第四三通阀T4被设定为第一状态。在第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第一动作和第二动作。这样一来,在第二热介质回路C2中,热介质在第二室外热交换器12B中吸热,并且热介质在室内热交换器11中散热。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。在这些除霜动作中,成为除霜对象的室外热交换器12、以及使热介质吸热的室外热交换器12互不相同。在本示例的除霜运转中,第一除霜动作和第二除霜动作至少各进行一次。
在本变形例的除霜运转的一部分除霜运转中,被一部分磁制冷单元U的磁制冷部20冷却后的热介质绕过室内热交换器11,在辅助热交换器82、84中吸热。
[第一除霜动作]
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。在第一除霜动作中,在第一热介质回路C1中执行一部分除霜运转,在第二热介质回路C2中执行一部分加热运转。
在图22所示的第一除霜动作中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第二状态。第一三通阀T1被设定为第一状态,第二三通阀T2被设定为第二状态,第三三通阀T3被设定为第二状态,第四三通阀T4被设定为第一状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第一三通阀T1后流入第一管81,然后在第一辅助热交换器82中流动。在第一辅助热交换器82中,热介质从室外空气中吸热。在第一辅助热交换器82中吸热后的热介质通过第二三通阀T2后,从低温流入管52返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质朝室外空气散热,对第一室外热交换器12A进行除霜。在第一室外热交换器12A中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质从室外空气中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
如上所述,在第一除霜动作中,能够一边利用室内热交换器11实质上继续对室内进行制热,一边对第一室外热交换器12A进行除霜。此外,在一部分除霜运转中,被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质绕过室内热交换器11而在第一辅助热交换器82中流动。因此,能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
[第二除霜动作]
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。在第二除霜动作中,在第一热介质回路C1中执行一部分加热运转,在第二热介质回路C2中执行一部分除霜运转。
在图23所示的第二除霜动作中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第一状态。第一三通阀T1被设定为第二状态,第二三通阀T2被设定为第一状态,第三三通阀T3被设定为第一状态,第四三通阀T4被设定为第二状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质从室外空气中吸热。在第一室外热交换器12A中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第三三通阀T3后流入第二管83,然后在第二辅助热交换器84中流动。在第二辅助热交换器84中,热介质从室外空气中吸热。在第二辅助热交换器84中吸热后的热介质通过第四三通阀T4后,从低温流入管52返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质朝室外空气散热,对第二室外热交换器12B进行除霜。在第二室外热交换器12B中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
如上所述,在第二除霜动作中,能够一边利用室内热交换器11实质上继续对室内进行制热,一边对第二室外热交换器12B进行除霜。此外,在一部分除霜运转中,被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质绕过室内热交换器11而在第二辅助热交换器84中流动。因此,能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
-第一实施方式的变形例4的效果-
本方式的特征在于:多条所述热介质回路C分别具有辅助热交换器82、84,在所述第二运转中,使由所述其他磁制冷部20冷却后的热介质绕过所述第一热交换器11、16而在所述辅助热交换器82、84中吸热,并且使由所述其他磁制冷部20加热后的热介质在成为除霜对象的其他所述第二热交换器12中散热。
根据该特征,在一部分除霜运转(第二运转)时,由磁制冷部20冷却后的热介质绕过室内热交换器11而在辅助热交换器82、84中吸热。因此,在一部分除霜运转时,热介质不会从室内空气中吸热,从而能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
(第一实施方式的变形例5)
图24所示的第一实施方式的变形例5的室内热交换器11的结构与第一实施方式的变形例3的室内热交换器11的结构不同。本变形例的磁制冷装置1具有多个室内热交换器11。多个室内热交换器11分别与多条热介质回路C对应地设置。具体而言,多个室内热交换器11由第一室内热交换器11A和第二室内热交换器11B构成。第一室内热交换器11A与第一热介质回路C1相对应。第二室内热交换器11B与第二热介质回路C2相对应。第一室内热交换器11A及第二室内热交换器11B将同一室内空间作为空调对象。
磁制冷装置1具有多个风扇13。多个风扇13由第一风扇13A和第二风扇13B构成。第一风扇13A与第一室内热交换器11A相对应。被第一风扇13A输送的空气通过第一室内热交换器11A后,被供往室内空间。被第二风扇13B输送的空气通过第二室内热交换器11B后,被供往室内空间。
-磁制冷装置的运转动作-
第一实施方式的变形例5进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
第一实施方式的变形例5的制冷运转与第一实施方式的变形例3的制冷运转基本相同,因此省略图示。
在制冷运转中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第二状态。第一风扇13A及第二风扇13B运转。在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在第一热介质回路C1中,热介质在第一室外热交换器12A中散热,并且热介质在第一室内热交换器11A中吸热。在第二热介质回路C2中,热介质在第二室外热交换器12B中散热,并且热介质在第一室内热交换器11A中吸热。
〈制热运转〉
第一实施方式的变形例4的制热运转与第一实施方式的变形例3的制热运转基本相同,因此省略图示。
在制热运转中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第一状态。第一风扇13A及第二风扇13B运转。在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。
在第一热介质回路C1中,热介质在第一室外热交换器12A中吸热,并且热介质在第一室内热交换器11A中散热。在第二热介质回路C2中,热介质在第二室外热交换器12B中吸热,并且热介质在第二室内热交换器11B中散热。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。在这些除霜动作中,成为除霜对象的室外热交换器12、以及使热介质吸热的室外热交换器12互不相同。在本示例的除霜运转中,第一除霜动作和第二除霜动作至少各进行一次。
[第一除霜动作]
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。在第一除霜动作中,在第一热介质回路C1中执行一部分除霜运转,在第二热介质回路C2中执行一部分加热运转。
在图25所示的第一除霜动作中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第一状态。
在第一除霜动作中,第一风扇13A停止。第一风扇13A与在一部分除霜运转中供热介质吸热的第一室内热交换器11A相对应。第二风扇13B运转。第二风扇13B与在一部分加热运转中供热介质散热的第二室内热交换器11B相对应。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室内热交换器11A中流动。在第一室内热交换器11A中,热介质从室内空气中吸热。与第一室内热交换器11A相对应的第一风扇13A停止。因此,第一室内热交换器11A中的热介质与空气之间的热交换得到抑制。在第一室内热交换器11A中被冷却后的空气不被供往室内空间。在第一室内热交换器11A中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质朝室外空气散热,对第一室外热交换器12A进行除霜。在第一室外热交换器12A中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质从室外空气中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室内热交换器11B中流动。在第二室内热交换器11B中,热介质朝室内空气散热。与第二室内热交换器11B相对应的第二风扇13B运转。因此,在第二室内热交换器11B被加热后的空气被供往室内空间。在第二室内热交换器11B中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
如上所述,在第一除霜动作中,能够一边利用第二室内热交换器11B实质上继续对室内进行制热,一边对第一室外热交换器12A进行除霜。由于使与第一室内热交换器11A相对应的第一风扇13A停止,因此能够抑制冷却后的空气被供往室内空间。
[第二除霜动作]
与第一实施方式相同,在各个磁制冷单元U中,反复交替地进行第一动作和第二动作。在第二除霜动作中,在第二热介质回路C2中执行一部分除霜运转,在第一热介质回路C1中执行一部分加热运转。
在图26所示的第二除霜动作中,第一热介质回路C1的第一四通换向阀F1被设定为第一状态,第一热介质回路C1的第二四通换向阀F2被设定为第一状态,第二热介质回路C2的第一四通换向阀F1被设定为第二状态,第二热介质回路C2的第二四通换向阀F2被设定为第二状态。
在第二除霜动作中,第二风扇13B停止。第二风扇13B与在一部分除霜运转中供热介质吸热的第二室内热交换器11B相对应。第一风扇13A运转。第一风扇13A与在一部分加热运转中供热介质散热的第一室内热交换器11A相对应。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室外热交换器12A中流动。在第一室外热交换器12A中,热介质从室外空气中吸热。在第一室外热交换器12A中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第一室内热交换器11A中流动。在第一室内热交换器11A中,热介质朝室内空气散热。与第一室内热交换器11A相对应的第一风扇13A运转。因此,在第一室内热交换器11A中加热后的空气被供往室内空间。在第一室内热交换器11A中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第一磁制冷单元U1。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室内热交换器11B中流动。在第二室内热交换器11B中,热介质从室内空气中吸热。与第二室内热交换器11B相对应的第二风扇13B停止。因此,第二室内热交换器11B中的热介质与空气之间的热交换得到抑制。在第二室内热交换器11B中被冷却后的空气不被供往室内空间。在第二室内热交换器11B中吸热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质通过第二四通换向阀F2以后,在第二室外热交换器12B中流动。在第二室外热交换器12B中,热介质朝室外空气散热,对第二室外热交换器12B进行除霜。在第二室外热交换器12B中散热后的热介质通过第一四通换向阀F1后返回第二磁制冷单元U2。
如上所述,在第二除霜动作中,能够一边利用第一室内热交换器11A实质上继续对室内进行制热,一边对第二室外热交换器12B进行除霜。由于使与第二室内热交换器11B相对应的第二风扇13B停止,因此能够抑制冷却后的空气被供往室内空间。
-第一实施方式的变形例5的效果-
本方式的特征在于:包括风扇13,所述风扇13分别输送通过多个所述第一热交换器11、16中的相应的所述第一热交换器11、16后被供往室内空间的空气,在所述第一运转中,使与一部分所述第一热交换器11、16相对应的所述风扇13运转,在所述第二运转中,使与其他所述第一热交换器11、16相对应的风扇13的风量小于与一部分所述第一热交换器11、16相对应的风扇13的风量,或者使与该其他第一热交换器11、16相对应的风扇13停止。
根据该特征,由于在一部分除霜运转时,使与供热介质吸热的室内热交换器11相对应的风扇13停止,因此能够抑制室内空气在该室内热交换器11中变冷。在一部分加热运转时,由于使与供热介质散热的室内热交换器11相对应的风扇13运转,因此能够利用该室内热交换器11充分地加热室内空气。
需要说明的是,在上述示例中,在一部分除霜运转时,使与供热介质吸热的室内热交换器11相对应的风扇13停止。但是,也可以是使该风扇13的风量下降。在该情况下,该风扇13的风量小于与其他室内热交换器11相对应的风扇13的风量。这样一来,就能够抑制室内空气在供热介质吸热的室内热交换器11中变冷。此外,能够在供热介质散热的室内热交换器11中充分地加热室内空气。
(第一实施方式的变形例6)
图27所示的第一实施方式的变形例6的第一热交换器的结构与第一实施方式的变形例5的第一热交换器的结构不同。变形例5的第一热交换器是使热介质回路C中的热介质与空气进行热交换的空气热交换器(室内热交换器11)。相对于此,变形例5的第一热交换器是使热介质回路C中的热介质与其他热介质流路中的热介质进行热交换的利用热交换器16。在第一热介质回路C1中设置有第一利用热交换器16A。在第二热介质回路C2中设置有第二利用热交换器16B。
第一利用热交换器16A具有与第一热介质回路C1连通的传热流路、和与第一二次流路5连通的传热流路。第一利用热交换器16A使第一热介质回路C1中的热介质与第一二次流路5中的热介质进行热交换。在第一二次流路5中设置有第一流体泵6。在第一二次流路5中流动的热介质包含水、制冷剂、盐水等。
同样地,第二利用热交换器16B具有与第二热介质回路C2连通的传热流路、和与第二二次流路7连通的传热流路。第二利用热交换器16B使第二热介质回路C2中的热介质与第二二次流路7中的热介质进行热交换。在第二二次流路7中设置有第二流体泵8。在第二二次流路7中流动的热介质包含水、制冷剂、盐水等。
第一二次流路5中的热介质和第二二次流路7中的热介质对同一对象物进行冷却或加热。
-磁制冷装置的运转动作-
本变形例的磁制冷装置1切换地进行冷却运转、加热运转以及除霜运转。
〈冷却运转〉
本变形例的冷却运转下的热介质的流动情况与第一实施方式的变形例5的制冷运转下的热介质的流动情况基本相同。省略详细的说明。
在冷却运转时,第一流体泵6及第二流体泵8运转。在处于冷却运转过程中的第一利用热交换器16A中,第一热介质回路C1中的热介质从第一二次流路5中的热介质吸热。其结果是,第一二次流路5中的热介质被冷却。在处于冷却运转过程中的第二利用热交换器16B中,第二热介质回路C2中的热介质从第二二次流路7中的热介质吸热。其结果是,第一二次流路5中的热介质被冷却。
〈加热运转〉
本变形例的加热运转下的热介质的流动情况与第一实施方式的变形例5的制热运转下的热介质的流动情况基本相同。省略详细的说明。
在加热运转时,第一流体泵6及第二流体泵8运转。在处于加热运转过程中的第一利用热交换器16A中,第一热介质回路C1中的热介质朝第一二次流路5中的热介质散热。其结果是,第一二次流路5中的热介质被加热。在处于加热运转过程中的第二利用热交换器16B中,第二热介质回路C2中的热介质朝第二二次流路7中的热介质散热。其结果是,第二二次流路7中的热介质被加热。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
[第一除霜动作]
本变形例的第一除霜动作下的热介质的流动情况与第一实施方式的变形例5的第一除霜动作下的热介质的流动情况基本相同。在第一除霜动作下,在第一热介质回路C1中执行一部分除霜运转,在第二热介质回路C2中执行一部分加热运转。省略详细的说明。
在第一除霜动作中,第一流体泵6停止。第一流体泵6与在一部分除霜运转时供热介质吸热的第一利用热交换器16A对应。第二流体泵8运转。第二流体泵8与在一部分加热运转时供热介质散热的第二利用热交换器16B对应。因此,在第一利用热交换器16A中,能够抑制第一二次流路5中的热介质被冷却。其结果是,能够抑制第一二次流路5及第二二次流路7对于加热对象的加热能力下降。
[第二除霜动作]
本变形例的第二除霜动作下的热介质的流动情况与第一实施方式的变形例5的第二除霜动作下的热介质的流动情况基本相同。在第二除霜动作下,在第二热介质回路C2中执行一部分除霜运转,在第一热介质回路C1中执行一部分加热运转。省略详细的说明。
在第二除霜动作中,第二流体泵8停止。第二流体泵8与在一部分除霜运转时供热介质吸热的第二利用热交换器16B对应。第一流体泵6运转。第一流体泵6与在一部分加热运转时供热介质散热的第一利用热交换器16A对应。因此,在第二利用热交换器16B中,能够抑制第二二次流路7中的热介质被冷却。其结果是,能够抑制第一二次流路5及第二二次流路7对于加热对象的加热能力下降。
需要说明的是,在上述示例中,在一部分除霜运转时,使与供热介质吸热的室内热交换器11对应的流体泵6、8停止。但是,也可以使该流体泵6、8的流量下降。在该情况下,使该流体泵6、8的流量小于与其他室内热交换器11对应的流体泵6、8的流量。这样一来,就能够抑制二次流路5、7中的热介质在供热介质吸热的利用热交换器16A、16B中变冷。
(第二实施方式)
第二实施方式具有单层式磁制冷部20。如图28及图29所示,就第二实施方式的磁制冷装置1的结构而言,磁制冷单元U及热介质回路C的结构与第一实施方式的磁制冷单元U及热介质回路C的结构不同。以下主要说明与实施方式的不同之处。
如图28所示,第二实施方式的热介质回路C不具有第一实施方式的四通换向阀F1、F2。
如图29所示,磁制冷单元U具有磁制冷部20、往复式泵30、第一流出管41、第一流入管42、第二流出管43、第二流入管44、第一泵侧管道45以及第二泵侧管道46。第一流出管41与第一流出部相对应,第一流入管42与第一流入部相对应。第二流出管43与第二流出部相对应,第二流入管44与第二流出部相对应。
磁制冷部20具有床21、磁工质22以及磁场调制部23。
磁制冷部20是由一种磁工质22构成的单层式磁制冷部。这种类型的磁工质22在温度与磁制冷效果之间,具有例如图30的曲线A所示的关系。这种类型的磁工质22的居里温度被设定为在各内部流路24、25中流动的热介质的平均温度。
在床21的内部形成有第一内部流路24和第二内部流路25。在第一内部流路24的一端连接有第一流出管41。在第一内部流路24的另一端连接有第二流入管44。在第二内部流路25的一端连接有第一流入管42。在第二内部流路25的另一端连接有第二流出管43。
在第一流出管41上设置有第一止回阀CV1。在第一流入管42上设置有第二止回阀CV2。在第二流出管43上设置有第三止回阀CV3。在第二流入管44上设置有第四止回阀CV4。
第一止回阀CV1允许热介质从磁制冷部20的第一内部流路24朝室内热交换器11的方向流动,而禁止热介质朝其相反方向流动。第二止回阀CV2允许热介质从室内热交换器11朝磁制冷部20的第二内部流路25的方向流动,而禁止热介质朝其相反方向流动。第三止回阀CV3允许热介质从磁制冷部20的第二内部流路25朝室外热交换器12的方向流动,而禁止热介质朝其相反方向流动。第四止回阀CV4允许热介质从室外热交换器12朝磁制冷部20的第二内部流路25的方向流动,而禁止热介质朝其相反方向流动。
往复式泵30往复地输送热介质回路C中的热介质。往复式泵30与往复输送机构相对应。往复式泵30由活塞泵构成。往复式泵30具有泵壳体31、活塞32以及驱动机构(省略图示)。活塞32布置在泵壳体31的内部。活塞32将泵壳体31的内部分隔为两个腔室。在往复式泵30上设置有第一口33和第二口34。泵壳体31的一个腔室与第一口33连通,另一个腔室与第二口34连通。
第一泵侧管道45的一端与第一口33相连。第一泵侧管道45的另一端与第一流入管42的比第二止回阀CV2靠上游侧的部位相连。第二泵侧管道46的一端与第二口34相连。第二泵侧管道46的另一端与第二流入管44的比第四止回阀CV4靠上游侧的部位相连。
驱动机构具有与活塞32相连结的杆、与该杆相连结的曲柄以及驱动该曲柄的电动机。当电动机驱动曲柄旋转时,杆便会前进、后退。这样一来,在泵壳体31内活塞32做往复运动。
具体而言,在往复式泵30中,反复交替地进行第一输送动作和第二输送动作。在第一输送动作(参照图31(A)及图32(A))中,活塞32向第一口33侧移动。这样一来,热介质便被从第一口33喷出。被喷出的热介质依次流过第一流入管42、第二内部流路25、第二流出管43。在第二输送动作(图31(B)及图32(B))中,活塞32向第二口34侧移动。这样一来,热介质便被从第二口34喷出。被喷出的热介质依次流过第二流入管44、第一内部流路24、以及第一流出管41。
第二实施方式的磁制冷装置1具有控制装置100。控制装置100对磁制冷单元U进行控制。
-磁制冷装置的运转动作-
第二实施方式的磁制冷装置1进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。
〈制冷运转〉
在制冷运转中,反复交替地进行第三动作和第四动作。
如图31(A)所示,在第三动作中,同时进行磁场调制部23的第一调制动作、和往复式泵30的第一输送动作。在第三动作中,在磁制冷部20的第二内部流路25中对热介质进行加热。被加热后的热介质从第二流出管43流出。同时,热介质回路C中的热介质流入泵壳体31的第二口34。
如图31(B)所示,在第四动作中,同时进行磁场调制部23的第二调制动作、和往复式泵30的第二输送动作。在第四动作中,在磁制冷部20的第一内部流路24中对热介质进行冷却。被冷却后的热介质从第一流出管41流出。同时,热介质回路C中的热介质流入泵壳体31的第一口33。
如图33所示,被磁制冷单元U加热后的热介质在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质朝室外空气散热。在室外热交换器12中散热后的热介质返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。其结果是,室内空气被冷却。在室内热交换器11中吸热后的热介质返回磁制冷单元U。
〈制热运转〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行第五动作和第六动作。
如图32(A)所示,在第五动作中,同时进行磁场调制部23的第二调制动作、和往复式泵30的第一输送动作。在第五动作中,在磁制冷部20的第二内部流路25中对热介质进行冷却。被冷却后的热介质从第二流出管43流出。同时,热介质回路C中的热介质流入泵壳体31的第二口34。
如图32(B)所示,在第六动作中,同时进行磁场调制部23的第一调制动作、和往复式泵30的第二输送动作。在第六动作中,在磁制冷部20的第一内部流路24中对热介质进行加热。被加热后的热介质从第一流出管41流出。同时,热介质回路C中的热介质流入泵壳体31的第一口33。
如图34所示,被磁制冷单元U冷却后的热介质在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质从室外空气中吸热。在室外热交换器12中吸热后的热介质返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U加热后的热介质在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质朝室内空气散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质返回磁制冷单元U。
〈除霜运转〉
在图35所示的除霜运转中,基本上进行与制冷运转相同的动作。在磁制冷单元U中,反复交替地进行第三动作和第四动作。
被磁制冷单元U加热后的热介质在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,室外热交换器12的表面上的霜因在其内部流动的热介质而融化。被用于对室外热交换器12进行除霜后的热介质返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质在室内热交换器11中流动。在室内热交换器11中,热介质从室内空气中吸热。在室内热交换器11中吸热后的热介质返回磁制冷单元U。
-关于磁制冷部的温度梯度-
与第一实施方式相同,在从制热运转切换到除霜运转后,或者从除霜运转切换到制热运转后,磁制冷部20中的温度梯度有可能下降。但是,由于第二实施方式的磁制冷部20是单层式磁制冷部20,因此该磁制冷效果对于温度梯度变化的影响并不大。这是因为单层式磁制冷部20与级联式磁制冷部20相比,温度对磁制冷效果的影响较小之故。因此,在除霜运转开始时或制热运转开始时,磁制冷部20的磁制冷效果不会大幅度下降。
-第二实施方式的效果-
本方式的特征在于:所述磁制冷部20是由一种所述磁工质22构成的单层式磁制冷部20,所述热介质回路C包括第一流出部41、第一流入部42、第二流出部43以及第二流入部44,所述第一流出部41、所述第一流入部42、所述第二流出部43以及所述第二流入部44分别与所述磁制冷部20的所述内部流路24、25连通,在所述加热运转中,由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述第一流出部41、所述第一热交换器11、16以及所述第一流入部42,并且由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述第二流出部43、所述第二热交换器12以及所述第二流入部44,在所述除霜运转中,由所述磁制冷部20冷却后的热介质流经所述第一流出部41、所述第一热交换器11、16以及所述第一流入部42,并且由所述磁制冷部20加热后的热介质流经所述第二流出部43、所述第二热交换器12以及所述第二流入部44。
根据该特征,在除霜运转时,能够利用由单层式磁制冷部20加热后的热介质的热量对室外热交换器12进行除霜。在除霜运转中,在室内热交换器11中由热介质吸收的热量也能够用于对室外热交换器12进行除霜。
单层式磁制冷部20的磁制冷效果不会因其内部的温度而大幅度下降。因此,即使随着制热运转和除霜运转的切换,磁制冷部20的温度梯度下降,磁制冷效果也不会大幅度下降。
(第二实施方式的变形例1)
第二实施方式的变形例1与第一实施方式的变形例3相对应。如图36所示,本变形例的磁制冷装置1具有第一热介质回路C1及第二热介质回路C2。第一热介质回路C1具有第一磁制冷单元U1及第一室外热交换器12A。第二热介质回路C2具有第二磁制冷单元U2及第二室外热交换器12B。第一热介质回路C1与第二热介质回路C2这二者共用一个室内热交换器11。
-磁制冷装置的运转动作-
第二实施方式的变形例1进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
在制冷运转中,在第一磁制冷单元U1及第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第三动作和第四动作。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室外热交换器12A中散热。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在室内热交换器11中吸热。在第二磁制冷单元U2中被加热后的热介质在第二室外热交换器12B中散热。在第二磁制冷单元U2中被冷却后的热介质在室内热交换器11中吸热。
〈制热运转〉
在制热运转中,在第一磁制冷单元U1及第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第五动作和第六动作。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室外热交换器12A中吸热。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在室内热交换器11中散热。被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室外热交换器12B中吸热。被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。在第一除霜运转中,对第一室外热交换器12A进行除霜,并且由室内热交换器11进行制热。在第二除霜运转中,对第二室外热交换器12B进行除霜,并且由室内热交换器11进行制热。
[第一除霜动作]
在图36所示的第一除霜动作中,在第一磁制冷单元U1中反复交替地进行第三动作及第四动作。在第二磁制冷单元U2中反复交替地进行第五动作和第六动作。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室外热交换器12A中散热。这样一来,对第一室外热交换器12A进行除霜。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在室内热交换器11中吸热。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室外热交换器12B中吸热。被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
[第二除霜动作]
在图37所示的第二除霜动作中,在第一磁制冷单元U1中反复交替地进行第五动作及第六动作。在第二磁制冷单元U2中反复交替地进行第三动作和第四动作。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室外热交换器12A中吸热。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在第二室外热交换器12B中散热。这样一来,对第二室外热交换器12B进行除霜。被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在室内热交换器11中吸热。
-除霜运转时对磁制冷单元的输出控制-
在第一除霜动作中,使第二磁制冷单元U2的输出大于第一磁制冷单元U1的输出。具体而言,使第二磁制冷单元U2的频率f2比第一磁制冷单元U1的频率f1大。其结果是,在第一除霜动作中,能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
在第二除霜动作中,使第一磁制冷单元U1的输出大于第二磁制冷单元U2的输出。具体而言,使第一磁制冷单元U1的频率f1比第二磁制冷单元U2的频率f2大。其结果是,在第二除霜动作中,能够抑制室内热交换器11的制热能力下降。
(第二实施方式的变形例2)
第二实施方式的变形例2与第一实施方式的变形例4相对应。如图38所示,与第一实施方式的变形例4相同,本变形例的磁制冷装置1具有第一辅助回路80A和第二辅助回路80B。
-磁制冷装置的运转动作-
第二实施方式的变形例2进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
在制冷运转中,在第一磁制冷单元U1及第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第三动作和第四动作。第一三通阀T1被设定为第二状态,第二三通阀T2被设定为第一状态,第三三通阀T3被设定为第二状态,第四三通阀T4被设定为第一状态。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室外热交换器12A中散热。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在室内热交换器11中吸热。在第二磁制冷单元U2中被加热后的热介质在第二室外热交换器12B中散热。在第二磁制冷单元U2中被冷却后的热介质在室内热交换器11中吸热。
〈制热运转〉
在制热运转中,在第一磁制冷单元U1及第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第五动作和第六动作。第一三通阀T1被设定为第二状态,第二三通阀T2被设定为第一状态,第三三通阀T3被设定为第二状态,第四三通阀T4被设定为第一状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室外热交换器12A中吸热。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在室内热交换器11中散热。被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室外热交换器12B中吸热。被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。在第一除霜运转中,对第一室外热交换器12A进行除霜,并且由室内热交换器11进行制热。在第二除霜运转中,对第二室外热交换器12B进行除霜,并且由室内热交换器11进行制热。
[第一除霜动作]
在图38所示的第一除霜动作中,在第一磁制冷单元U1中反复交替地进行第三动作及第四动作。在第二磁制冷单元U2中反复交替地进行第五动作和第六动作。第一三通阀T1被设定为第一状态,第二三通阀T2被设定为第二状态,第三三通阀T3被设定为第二状态,第四三通阀T4被设定为第一状态。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室外热交换器12A中散热。这样一来,对第一室外热交换器12A进行除霜。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一辅助热交换器82中吸热。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室外热交换器12B中吸热。被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
[第二除霜动作]
在图39所示的第二除霜动作中,在第一磁制冷单元U1中反复交替地进行第五动作及第六动作。在第二磁制冷单元U2中反复交替地进行第三动作和第四动作。第一三通阀T1被设定为第二状态,第二三通阀T2被设定为第一状态,第三三通阀T3被设定为第一状态,第四三通阀T4被设定为第二状态。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室外热交换器12A中吸热。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在第二室外热交换器12B中散热。这样一来,对第二室外热交换器12B进行除霜。被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二辅助热交换器84中吸热。
(第二实施方式的变形例3)
第二实施方式的变形例3与第一实施方式的变形例5相对应。如图40所示,与第一实施方式的变形例5相同,本变形例的磁制冷装置1具有第一风扇13A及第二风扇13B。
-磁制冷装置的运转动作-
第二实施方式的变形例3进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
在制冷运转中,在第一磁制冷单元U1及第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第三动作和第四动作。第一风扇13A及第二风扇13B运转。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室外热交换器12A中散热。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室内热交换器11A中吸热。在第二磁制冷单元U2中被加热后的热介质在第二室外热交换器12B中散热。在第二磁制冷单元U2中被冷却后的热介质在第二室内热交换器11B中吸热。
〈制热运转〉
在制热运转中,在第一磁制冷单元U1及第二磁制冷单元U2中,反复交替地进行第五动作和第六动作。第一风扇13A及第二风扇13B运转。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室外热交换器12A中吸热。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室内热交换器11A中散热。被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室外热交换器12B中吸热。被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在第二室内热交换器11B中散热。
〈除霜运转〉
除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。在第一除霜运转中,对第一室外热交换器12A进行除霜,并且由第二室内热交换器11B进行制热。在第二除霜运转中,对第二室外热交换器12B进行除霜,并且由第一室内热交换器11A进行制热。
[第一除霜动作]
在图40所示的第一除霜动作中,在第一磁制冷单元U1中反复交替地进行第三动作及第四动作。在第二磁制冷单元U2中反复交替地进行第五动作和第六动作。第一风扇13A停止,第二风扇13B运转。
被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室外热交换器12A中散热。这样一来,对第一室外热交换器12A进行除霜。被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室内热交换器11A中流动。由于第一风扇13A停止,因此能够抑制第一室内热交换器11A中的热介质与空气之间进行传热。
被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室外热交换器12B中吸热。被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在第二室内热交换器11B中散热。由于第二风扇13B运转,因此能够促进第二室内热交换器11B中的热介质与空气之间进行传热。
[第二除霜动作]
在图41所示的第二除霜动作中,在第一磁制冷单元U1中反复交替地进行第五动作及第六动作。在第二磁制冷单元U2中反复交替地进行第三动作和第四动作。第一风扇13A运转,第二风扇13B停止。
被第一磁制冷单元U1冷却后的热介质在第一室外热交换器12A中吸热。被第一磁制冷单元U1加热后的热介质在第一室内热交换器11A中散热。由于第一风扇13A运转,因此能够促进第一室内热交换器11A中的热介质与空气之间进行传热。
被第二磁制冷单元U2加热后的热介质在第二室外热交换器12B中散热。这样一来,对第二室外热交换器12B进行除霜。被第二磁制冷单元U2冷却后的热介质在第二室内热交换器11B中流动。由于第二风扇13B停止,因此能够抑制第二室内热交换器11B中的热介质与空气之间进行传热。
(第二实施方式的变形例4)
第二实施方式的变形例4与第一实施方式的变形例6相对应。如图42所示,与第一实施方式的变形例6相同,本变形例的磁制冷装置1具有第一利用热交换器16A及第二利用热交换器16B。
第一利用热交换器16A具有与第一热介质回路C1连通的传热流路、和与第一二次流路5连通的传热流路。第一利用热交换器16A使第一热介质回路C1中的热介质与第一二次流路5中的热介质进行热交换。在第一二次流路5中设置有第一流体泵6。
第二利用热交换器16B具有与第二热介质回路C2连通的传热流路、和与第二二次流路7连通的传热流路。第二利用热交换器16B使第二热介质回路C2中的热介质与第二二次流路7中的热介质进行热交换。在第二二次流路7中设置有第二流体泵8。第一二次流路5中的热介质和第二二次流路7中的热介质对同一对象物进行冷却或加热。
在第二实施方式的变形例4中,也与第一实施方式的变形例6同样地进行冷却运转、加热运转以及除霜运转。基本的动作以及作用和效果与第一实施方式的变形例6相同。
(其他实施方式)
在上述的各个实施方式和各个变形例中,还可以采用以下结构。
磁场调制部23例如也可以为下面的1)~4)的类型,还可以为除此之外的类型。
1)使用永磁体的线性驱动型
2)使用永磁体的旋转驱动型
3)使用电磁铁的静止型
4)使用电磁铁和永磁体的静止型
磁制冷装置1(固态制冷装置)既可以具有两个以上的室内热交换器11,也可以具有两个以上的室外热交换器12。
磁制冷装置1(固态制冷装置)也可以对冷藏库或冷冻库的库内空气进行冷却。在该结构下,将第一热交换器11作为热源热交换器,将第二热交换器12作为利用热交换器。利用热交换器是对库内空气进行冷却的热交换器。在该情况下,热介质在热源热交换器中散热、在利用热交换器中吸热的运转与加热运转相对应。热介质在热源热交换器中吸热、在利用热交换器中散热的运转与除霜运转相对应。
磁制冷装置1(固态制冷装置)也可以是利用第一热交换器11中的热介质生成温水的热水供给装置。
固态制冷装置还可以为除了诱导磁工质22产生磁热效应的磁制冷装置以外的其他方式。需要说明的是,在此所说的固态制冷剂物质22也包括塑性晶体(plastic crystal)等性质介于液体和固体之间的物质。
作为其他方式的固态制冷装置,能够例举出:1)诱导固态制冷剂物质产生电热效应的方式、2)诱导固态制冷剂物质产生压力热效应的方式、3)诱导固态制冷剂物质产生弹热效应的方式。
就1)方式的固态制冷装置而言,诱导部对固态制冷剂物质赋予电场变化。这样一来,固态制冷剂物质从铁电体向顺电体进行相变等,从而固态制冷剂物质发热或吸热。
就2)方式的固态制冷装置而言,诱导部对固态制冷剂物质赋予压力变化,从而使得固态制冷剂物质发生相变而发热或吸热。
就3)方式的固态制冷装置而言,诱导部对固态制冷剂物质赋予应力变化,从而使得固态制冷剂物质发生相变而发热或吸热。
以上对实施方式和变形例进行了说明,但应理解的是可以在不脱离权利要求书的主旨和范围的情况下,对其方式和具体情况进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能,还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合和替换。
以上所述的“第一”、“第二”、“第三”……这些词语仅用于区分包含上述词语的语句,并没有限定该语句的数量、顺序。
-产业实用性-
综上所述,本公开对固态制冷装置、尤其是对磁制冷装置是有用的。
-符号说明-
1 磁制冷装置(固态制冷装置)
11 室内热交换器(第一热交换器)
12 室外热交换器(第二热交换器)
13 风扇
15 切换机构(运转切换机构)
16 利用热交换器(第一热交换器)
20 磁制冷部(固态制冷部)
22 磁工质(固态工质)
23 磁场调制部(诱导部)
30 往复式泵(往复输送机构)
41 第一流出部
42 第一流入部
43 第二流出部
44 第二流入部
50 往复输送机构(抑制机构)
51 低温流出部
52 低温流入部
53 高温流出部
54 高温流入部
71 第一旁通流路
72 第二旁通流路
73 第一控制阀
74 第二控制阀
82 第一辅助热交换器
84 第二辅助热交换器
A1 第一热量调节部(抑制机构)
A2 第二热量调节部(抑制机构)
100 控制装置(运转切换机构)

Claims (12)

1.一种固态制冷装置,其特征在于:
该固态制冷装置包括:
至少一个固态冷却部(20),至少一个所述固态冷却部(20)具有固态制冷剂物质(22)、内部流路(24、25)以及诱导部(23),在所述内部流路(24、25)中布置有该固态制冷剂物质(22),所述诱导部(23)诱导该固态制冷剂物质(22)产生热效应;
至少一个第一热交换器(11、16);
至少一个第二热交换器(12);
至少一条热介质回路(C),在至少一条所述热介质回路(C)中,设置有所述第一热交换器(11、16)、所述第二热交换器(12)以及所述内部流路(24、25);
往复输送机构(30、50),所述往复输送机构(30、50)往复地输送所述热介质回路(C)中的热介质;以及
运转切换机构(15、100),所述运转切换机构(15、100)对加热运转和除霜运转进行切换,在所述加热运转中,使由所述固态冷却部(20)加热后的所述热介质在所述第一热交换器(11、16)中散热且使由固态冷却部(20)冷却后的所述热介质在第二热交换器(12)中吸热,在所述除霜运转中,使由所述固态冷却部(20)冷却后的所述热介质在所述第一热交换器(11、16)中吸热且使由固态冷却部(20)加热后的所述热介质在第二热交换器(12)中散热。
2.根据权利要求1所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述固态制冷剂物质是磁工质(22),
所述诱导部是对所述磁工质(22)赋予磁场变化的磁场调制部(23),
所述固态冷却部是由多种磁工质(22)构成的级联式磁制冷部(20),
所述热介质回路(C)包括高温流出部(53)、高温流入部(54)、低温流出部(51)以及低温流入部(52),所述高温流出部(53)、所述高温流入部(54)、所述低温流出部(51)以及所述低温流入部(52)分别与所述磁制冷部(20)的所述内部流路(24、25)连通,
在所述加热运转中,由所述磁制冷部(20)加热后的热介质流经所述高温流出部(53)、所述第一热交换器(11、16)以及所述高温流入部(54),并且由所述磁制冷部(20)冷却后的热介质流经所述低温流出部(51)、所述第二热交换器(12)以及所述低温流入部(52),
在所述除霜运转中,由所述磁制冷部(20)冷却后的热介质流经所述低温流出部(51)、所述第一热交换器(11、16)以及所述低温流入部(52),并且由所述磁制冷部(20)加热后的热介质流经所述高温流出部(53)、所述第二热交换器(12)以及所述高温流入部(54)。
3.根据权利要求2所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述固态制冷装置包括抑制机构(A1、A2、50),所述抑制机构(A1、A2、50)在从所述加热运转切换到所述除霜运转之后、以及从所述除霜运转切换到所述加热运转之后的至少一者的情况下,抑制所述磁制冷部(20)的从高温端到低温端之间的温度梯度下降。
4.根据权利要求3所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述抑制机构具有第一热量调节部(A1)和第二热量调节部(A2)中的至少一者,
所述第一热量调节部(A1)减小流入所述低温流入部(52)的热介质的热量,
所述第二热量调节部(A2)增大流入所述高温流入部(54)的热介质的热量。
5.根据权利要求4所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述第一热量调节部(A1)具有第一旁通流路(71)和第一控制阀(73),所述第一旁通流路(71)使从所述低温流出部(51)流出的热介质绕过所述第一热交换器(11、16)或所述第二热交换器(12)而流入所述低温流入部(52),所述第一控制阀(73)调节该第一旁通流路(71)的流路阻力,
所述第二热量调节部(A2)具有第二旁通流路(72)和第二控制阀(74),所述第二旁通流路(72)使从所述高温流出部(53)流出的热介质绕过所述第一热交换器(11、16)或所述第二热交换器(12)而流入所述高温流入部(54),所述第二控制阀(74)调节该第二旁通流路(72)的流路阻力。
6.根据权利要求3到5中任一项权利要求所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述抑制机构包括所述往复输送机构(50),
所述往复输送机构(50)通过减小所述热介质的流量来抑制所述磁制冷部(20)的所述温度梯度下降。
7.根据权利要求1所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述固态制冷剂物质是磁工质(22),
所述诱导部是对所述磁工质(22)赋予磁场变化的磁场调制部(23),
所述固态冷却部是由一种磁工质(22)构成的单层式磁制冷部(20),
所述热介质回路(C)包括第一流出部(41)、第一流入部(42)、第二流出部(43)以及第二流入部(44),所述第一流出部(41)、所述第一流入部(42)、所述第二流出部(43)以及所述第二流入部(44)分别与所述磁制冷部(20)的所述内部流路(24、25)连通,
在所述加热运转中,由所述磁制冷部(20)加热后的热介质流经所述第一流出部(41)、所述第一热交换器(11、16)以及所述第一流入部(42),并且由所述磁制冷部(20)冷却后的热介质流经所述第二流出部(43)、所述第二热交换器(12)以及所述第二流入部(44),
在所述除霜运转中,由所述磁制冷部(20)冷却后的热介质流经所述第一流出部(41)、所述第一热交换器(11、16)以及所述第一流入部(42),并且由所述磁制冷部(20)加热后的热介质流经所述第二流出部(43)、所述第二热交换器(12)以及所述第二流入部(44)。
8.根据权利要求1到7中任一项权利要求所述的固态制冷装置,其特征在于:
至少一个所述固态冷却部(20)由多个固态冷却部(20)构成,
至少一条所述热介质回路(C)由多条热介质回路(C)构成,
至少一个所述第二热交换器(12)由多个第二热交换器(12)构成,
在所述除霜运转中,以改变成为除霜对象的第二热交换器(12)的方式进行多个除霜动作,
在各个所述除霜动作中,同时执行第一运转和第二运转,在所述第一运转中,使由一部分固态冷却部(20)加热后的热介质在所述第一热交换器(11、16)中散热且使由该一部分固态冷却部(20)冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器(12)中吸热,在所述第二运转中,使由其他固态冷却部(20)加热后的热介质在成为除霜对象的其他所述第二热交换器(12)中散热。
9.根据权利要求8所述的固态制冷装置,其特征在于:
多条所述热介质回路(C)分别具有辅助热交换器(82、84),
在所述第二运转中,使由所述其他固态冷却部(20)冷却后的热介质绕过所述第一热交换器(11、16)而在所述辅助热交换器(82、84)中吸热且使由所述其他固态冷却部(20)加热后的热介质在成为除霜对象的其他所述第二热交换器(12)中散热。
10.根据权利要求8或9所述的固态制冷装置,其特征在于:
多条所述热介质回路(C)分别具有所述第一热交换器(11、16),
在所述第一运转中,使由所述一部分固态冷却部(20)加热后的热介质在一部分所述第一热交换器(11、16)中散热且使由该一部分固态冷却部(20)冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器(12)中吸热,
在所述第二运转中,使由所述其他固态冷却部(20)加热后的热介质在其他所述第二热交换器(12)中散热且使由该其他固态冷却部(20)冷却后的热介质在其他所述第一热交换器(11、16)中吸热。
11.根据权利要求10所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述固态制冷装置包括风扇(13),所述风扇(13)分别输送通过多个所述第一热交换器(11、16)中的相应的所述第一热交换器(11、16)后被供往室内空间的空气,
在所述第一运转中,使与一部分所述第一热交换器(11、16)相对应的所述风扇(13)运转,
在所述第二运转中,使与其他所述第一热交换器(11、16)相对应的风扇(13)的风量小于与一部分所述第一热交换器(11、16)相对应的风扇(13)的风量,或者使与该其他所述第一热交换器(11、16)相对应的风扇(13)停止。
12.根据权利要求1、8到11中任一项权利要求所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述固态制冷剂物质是磁工质(22),
所述诱导部是对所述磁工质(22)赋予磁场变化的磁场调制部(23),
所述固态冷却部是磁制冷部(20)。
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