CN114450545A - 固态制冷装置 - Google Patents

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Abstract

固态制冷装置包括在加热运转中蓄积热量的蓄热部(13、16)。在除霜运转中,利用蓄积在蓄热部(13、16)中的热量使第二热交换器(12)上的霜融化。

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,因而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,有时无法对低温侧热交换器进行充分除霜。
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、特别是磁制冷装置。
-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,该固态制冷装置包括:固态冷却部20,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;至少一个第二热交换器12;热介质回路C,在所述热介质回路C中,设置有所述第一热交换器11、所述第二热交换器12以及所述内部流路24、25;以及往复输送机构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,该固态制冷装置进行加热运转和除霜运转,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,使该第二热交换器12上的霜融化。所述固态制冷装置还包括蓄热部13、16,所述蓄热部13、16在所述加热运转中蓄积热量,在所述除霜运转中,利用蓄积在所述蓄热部13、16中的热量使所述第二热交换器12上的霜融化。
在第一方面中,在加热运转中在蓄热部13、16中蓄积热量。在除霜运转中,利用蓄积在蓄热部13、16中的热量对第二热交换器12进行除霜。
第二方面在第一方面的基础上,所述蓄热部包括罐13,该罐13贮存在所述加热运转中由所述固态冷却部20加热后的所述热介质,所述固态制冷装置包括输送部14,所述输送部14在所述除霜运转中将所述罐13内的热介质输送到所述第二热交换器12。
在第二方面中,在加热运转中在罐13内蓄积热量。在除霜运转中,利用蓄积在罐13内的热量对第二热交换器12进行除霜。
第三方面在第一或第二方面的基础上,所述蓄热部含有蓄热材料16。
第四方面在第一方面的基础上,所述蓄热部含有蓄热材料16,所述蓄热材料16对在所述加热运转中由所述固态冷却部20加热后的所述热介质的热量进行蓄积,所述固态制冷装置包括输送部14,所述输送部14在所述除霜运转中利用热介质将所述蓄热材料16的热量输送到所述第二热交换器12。
在第三及第四方面中,在加热运转中,至少在蓄热材料16中蓄积热量。在除霜运转中,利用蓄积在蓄热材料16中的热量对第二热交换器12进行除霜。
第五方面在第二到第四方面中任一方面的基础上,所述固态制冷装置包括切换机构15,所述切换机构15对所述热介质回路C的流路进行切换,以使:在所述加热运转中由所述固态冷却部20加热后的热介质在所述第一热交换器11及所述蓄热部13、16中流动,在所述除霜运转中所述蓄热部13、16内的热介质在所述第二热交换器12中流动。
在第五方面中,在加热运转中,固态冷却部20产生的热量蓄积在蓄热部13、16中。在冷却运转中,利用蓄积在蓄热部13、16中的热量对第二热交换器12进行除霜。
第六方面在第五方面的基础上,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,所述除霜运转包括多个除霜动作,在多个所述除霜动作中,成为除霜对象的第二热交换器12、以及使热介质吸热的第二热交换器12各不相同,在各个所述除霜动作中同时执行:使由所述固态冷却部20加热后的热介质在所述第一热交换器11中散热且使由该固态冷却部20冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器12中吸热的动作;以及将所述蓄热部13、16中的热介质供往成为除霜对象的其他第二热交换器12的动作。
在第六方面的除霜运转中,以改变除霜对象即第二热交换器12的方式进行多个除霜动作。在除霜动作中,在某个第二热交换器12被除霜的期间,热介质在第一热交换器11中散热。因此,实质上能够继续进行加热运转。
第七方面在第五或第六方面的基础上,在处于所述加热运转中的所述热介质回路C中,所述蓄热部13、16布置在所述第一热交换器11的下游侧。
在第七方面中,在加热运转中,能够抑制因热量蓄积在蓄热部13、16中而导致第一热交换器11的加热能力降低。
第八方面在第五或第六方面的基础上,在处于所述加热运转中的所述热介质回路C中,所述蓄热部13、16与所述第一热交换器11并联布置。
第九方面在第八方面的基础上,所述切换机构15对所述热介质回路C的流路进行切换,以使:在所述加热运转中由所述固态冷却部20加热后的热介质在所述第一热交换器11及所述蓄热部13、16中并行地流动,在所述除霜运转中所述蓄热部13、16内的热介质在所述第一热交换器11及所述第二热交换器12中流动。
在第八及第九方面中,在加热运转中,能够使由固态冷却部20加热后的热介质在第一热交换器11和蓄热部13、16中并行地流动。在除霜运转中,蓄热部13、16中的热介质在第一热交换器11及第二热交换器12中散热。
第十方面在第五到第九方面中任一方面的基础上,所述热介质回路C包括旁通流路66、71,所述旁通流路66、71至少在所述加热运转开始时,使由所述固态冷却部20加热后的热介质绕过所述蓄热部13、16。
在第十方面中,能够抑制在加热运转开始时第一热交换器11的加热能力降低。
第十一方面在第五到第十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,所述固态冷却部是由一种磁工质22构成的单层式磁制冷部20,所述固态制冷装置构成为还进行冷却运转,在所述冷却运转中,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中吸热且使由所述磁制冷部20加热后的所述热介质在第二热交换器12中散热,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,所述切换机构15被进行切换,而使得:在所述加热运转中形成下述流路,在该流路中,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、所述蓄热部13、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;在所述冷却运转中形成下述流路,在该流路中,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;在所述除霜运转中,形成供所述蓄热部13、16中的热介质流经所述第二热交换器12的流路。
在第十一方面中,在单层式磁制冷部20中,能够切换地进行冷却运转、加热运转以及除霜运转。在除霜运转中,已在加热运转中蓄积在蓄热部13、16中的热量被用于对第二热交换器12进行除霜。
第十二方面在第五到第十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,所述固态冷却部是由多种磁工质22构成的级联式磁制冷部20,所述固态制冷装置构成为还进行冷却运转,在所述冷却运转中,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中吸热且使由所述磁制冷部20加热后的所述热介质在第二热交换器12中散热,所述热介质回路C包括低温流出部51、低温流入部52、高温流出部53以及高温流入部54,所述低温流出部51、所述低温流入部52、所述高温流出部53以及所述高温流入部54分别与所述磁制冷部20的所述内部流路24、25连通,所述切换机构15被进行切换,而使得:在所述加热运转中形成下述流路,在该流路中,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、所述蓄热部13、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;在所述冷却运转中形成下述流路,在该流路中,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;在所述除霜运转中,形成供所述蓄热部13、16中的热介质流经所述第二热交换器12的流路。
在第十二方面中,在级联式磁制冷部20中,能够切换地进行冷却运转、加热运转以及除霜运转。在除霜运转中,已在加热运转中蓄积在蓄热部13、16中的热量被用于对第二热交换器12进行除霜。
第十三方面在第一到第十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单层式磁制冷部的温度与磁制冷效果之间的关系的图;
图4是第一实施方式所涉及的磁制冷单元的结构简图,图4(A)示出第一动作,图4(B)示出第二动作;
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)示出第三动作,图5(B)示出第四动作;
图6是示出控制装置和与该控制装置进行信号收发的多个设备之间的关系的方框图;
图7是在第一实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制冷运转的管道系统图;
图8是在第一实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转的管道系统图;
图9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是第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷单元的结构简图;
图12是示意性地示出第一实施方式的变形例1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13是第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷单元的结构简图,图13(A)示出第五动作,图13(B)示出第六动作;
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,用于说明制冷运转的管道系统图;
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,用于说明制热运转的管道系统图;
图16是在第一实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转的管道系统图;
图17是在第一实施方式的变形例2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18是在第一实施方式的变形例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,用于说明制热运转的管道系统图;
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,用于说明除霜运转的管道系统图;
图21是第二实施方式所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图22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23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(第一制热动作)的管道系统图;
图24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(第二制热动作)的管道系统图;
图25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(第一除霜动作)的管道系统图;
图26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(第二除霜动作)的管道系统图;
图27是第二实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图28是在第二实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制冷运转的管道系统图;
图29是在第二实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(第一制热动作)的管道系统图;
图30是在第二实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(第二制热动作)的管道系统图;
图31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32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33是第三实施方式所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图34是在第三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35是在第三实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(第一制热动作)的管道系统图;
图36是在第三实施方式所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(第二制热动作)的管道系统图;
图37是在第三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38是第三实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图39是在第三实施方式的变形例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40是在第三实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(第一制热动作)的管道系统图;
图41是在第三实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明制热运转(第二制热动作)的管道系统图;
图42是在第三实施方式的变形例1所涉及的磁制冷装置中,用于说明除霜运转的管道系统图;
图43是其他第一示例所涉及的磁制冷装置的管道系统图;
图44是其他第二示例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利用磁热效应对热介质的温度进行调节。磁制冷装置1是利用热效应对热介质的温度进行调节的固态制冷装置。磁制冷装置1例如应用于空调装置。磁制冷装置1对空调对象空间内的空气温度进行调节。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包括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。热介质包括例如制冷剂、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、罐13、泵14、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。罐13与蓄热部相对应。泵14与输送部相对应。
〈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、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。
本实施方式的磁制冷部20是单层式磁制冷部。磁制冷部20由一种磁工质22构成。这种类型的磁工质22的温度与磁制冷效果之间,具有例如图3的曲线A所示的关系。这种类型的磁工质22的居里温度优选被设定为在各内部流路24、25中流动的热介质的平均温度。居里温度是使磁工质的磁制冷效果达到最高的温度。
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(图4(A)及图5(A))中,活塞32向第一口33侧移动。这样一来,热介质从第一口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4(B)及图5(B))中,活塞32向第二口34侧移动。这样一来,热介质从第二口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。
〈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流出管41相连。室内热交换器11的另一端通过管道与第一三通阀T1的第三阀口相连。
〈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三三通阀T3的第一阀口相连。室外热交换器12的另一端通过管道与第四三通阀T4的第一阀口相连。
〈罐〉
罐13是贮存热介质的容器。罐13具有两个口。这两个口中的一个口通过管道与第一三通阀T1的第一阀口相连。这两个口中的另一个口通过管道与第二三通阀T2的第一阀口相连。
在本实施方式的热介质回路C中,在制热运转中,罐13布置在室内热交换器11的下游侧。
〈泵〉
泵14输送热介质。具体而言,在详情后述的除霜运转中,泵14将罐13内的热介质输送到除霜对象即室外热交换器12中。在泵14的喷出侧连接有喷出管47的一端。喷出管47的另一端与第三三通阀T3的第三阀口相连。在泵14的吸入侧连接有吸入管48的一端。吸入管48的另一端与第一三通阀T1的第二阀口相连。
〈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中,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包括第一三通阀T1、第二三通阀T2、第三三通阀T3以及第四三通阀T4。各三通阀T1、T2、T3、T4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T1、T2、T3、T4在第一状态(图1的实线所示的状态)与第二状态(图1的虚线所示的状态)之间进行切换。第一状态下的各三通阀T1、T2、T3、T4使第一阀口与第二阀口连通。第二状态下的各三通阀T1、T2、T3、T4使第一阀口与第三阀口连通。
第一三通阀T1的第一阀口与罐13连通。第一三通阀T1的第二阀口与吸入管48连通。第一三通阀T1的第三阀口与室内热交换器11连通。
第二三通阀T2的第一阀口与罐13连通。第二三通阀T2的第二阀口与第一流入管42连通。在第二三通阀T2的第三阀口连接有中继管49的一端。
第三三通阀T3的第一阀口与室外热交换器12连通。第三三通阀T3的第二阀口与第二流出管43连通。第三三通阀T3的第三阀口与喷出管47连通。
第四三通阀T4的第一阀口与室外热交换器12连通。在第四三通阀T4的第二阀口连接有中继管49的另一端。第四三通阀T4的第三阀口与第二流入管44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6所示,控制装置100通过通信线路与磁制冷单元U、泵14以及切换机构15相连。控制装置100分别对磁场调制部23、往复式泵30、泵14以及切换机构15进行控制。
-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上的霜被融化。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。
如图4(A)所示,在第一动作中,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。在第一动作中,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4(B)所示,在第二动作中,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。在第二动作中,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。
在制冷运转中,每隔大约1秒反复交替地进行第一动作和第二动作。
在图7所示的制冷运转中,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。泵14停止。
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,由磁制冷部20冷却后的热介质流经第一流出管41、室内热交换器11以及第一流入管42,并且由磁制冷部20加热后的热介质流经第二流出管43、室外热交换器12以及第二流入管44。
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和第二热交换器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。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第三三通阀T3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四三通阀T4后返回磁制冷单元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一三通阀T1、罐13以及第二三通阀T2后,返回磁制冷单元U。
〈制热运转〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行第三动作和第四动作。
如图5(A)所示,在第三动作中,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5(B)所示,在第四动作中,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。
在制热运转中,每隔大约1秒反复交替地进行第一动作和第二动作。
如图8所示,在制热运转中,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。泵14停止。
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,由磁制冷部20加热后的热介质流经第一流出管41、室内热交换器11、蓄热部即罐13以及第一流入管42,并且由磁制冷部20冷却后的热介质流经第二流出管43、室外热交换器12以及第二流入管44。
在制热运转中,使在第三动作中由磁制冷部20冷却后的热介质在室外热交换器12中吸热,并且使在第三动作中由磁制冷部20加热后的热介质在室内热交换器11中散热。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第三三通阀T3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四三通阀T4后返回磁制冷单元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中散热后的热介质通过第一三通阀T1、罐13以及第二三通阀T2后,返回磁制冷单元U。
在制热运转中,被磁制冷单元U加热后的热介质贮存在罐13中。换言之,在罐13中蓄积有被磁制冷单元U加热后的热介质。罐13布置在室内热交换器11的下游侧。因此,能够抑制因热介质的热量蓄积在罐13中而导致室内热交换器11的制热能力降低。尤其是能够抑制制热运转启动时的制热能力降低。
〈除霜运转〉
在上述制热运转中,在室外热交换器12中,热介质从室外空气中吸热。因此,室外热交换器12的表面有时会结霜。在磁制冷装置1中,当表示室外热交换器12的表面结有霜的条件成立时,就进行除霜运转。
在图9所示的除霜运转中,磁制冷单元U停止。在除霜运转中,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。泵14运转。
在除霜运转中,切换机构15被进行切换,从而形成供蓄热部即罐13中的热介质流经室外热交换器12的流路。该流路是包括泵14、喷出管47、室外热交换器12、中继管49、罐13以及吸入管48的循环流路。
当泵14运转时,罐13内的热介质依次通过第一三通阀T1、吸入管48、喷出管47、第三三通阀T3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。用于对室外热交换器12进行除霜后的热介质通过第四三通阀T4后返回罐13。
如上所述,在除霜运转中,已在制热运转中蓄积在罐13中的热量被用于对室外热交换器12进行除霜。
-第一实施方式的效果-
本方式的特征在于:本方式涉及一种磁制冷装置,该磁制冷装置包括:磁制冷部20,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赋予该磁工质22磁场变化;至少一个第一热交换器11(室内热交换器);至少一个第二热交换器12;热介质回路C,在所述热介质回路C中,设置有所述第一热交换器11、所述第二热交换器12以及所述内部流路24、25;以及往复输送机构30,所述往复输送机构30往复地输送所述热介质回路C中的热介质。该磁制冷装置进行加热运转和除霜运转,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,使该第二热交换器12上的霜融化。所述磁制冷装置还包括蓄热部13,所述蓄热部13在所述加热运转中蓄积热量,在所述除霜运转中,利用蓄积在所述蓄热部13中的热量使所述第二热交换器12上的霜融化。
根据该特征,在加热运转(制热运转)中,能够在蓄热部13中蓄积热介质的热量。在除霜运转中,由于能够将在制热运转中蓄积的热量用于对第二热交换器(室外热交换器12)进行除霜,因此能够充分确保该除霜所需要的热量。
本方式的特征在于:所述蓄热部包括罐13,该罐13贮存在所述加热运转中由所述磁制冷部20加热后的所述热介质,所述磁制冷装置包括输送部14(泵),该输送部14在所述除霜运转中将所述罐13内的热介质输送到所述第二热交换器12。
根据该特征,在制热运转中,能够在罐13中蓄积热介质的热量。在除霜运转中,能够利用泵14将在制热运转中蓄积在罐13中的热介质朝室外热交换器12输送。这样一来,就能够充分确保对室外热交换器12进行除霜所需要的热量。此外,罐13的尺寸能够根据对室外热交换器12进行除霜所需要的热量加以适当地改变。
本方式的特征在于:所述磁制冷装置包括切换机构15,该切换机构15对所述热介质回路C的流路进行切换,以使:在所述加热运转中由所述磁制冷部20加热后的热介质在所述室内热交换器11及所述蓄热部13中流动,在所述除霜运转中所述蓄热部13内的热介质在所述室外热交换器12中流动。
根据该特征,能够切换地进行将热介质的热量蓄积在蓄热部13中的制热运转、和使蓄热部13内的热介质流往室外热交换器12的除霜运转。
本方式的特征在于:在处于所述加热运转中的所述热介质回路C中,所述蓄热部13布置在所述第一热交换器11的下游侧。
根据该特征,在制热运转中,被磁制冷部20加热后的热介质依次在室内热交换器11、蓄热部13中流动。因此,能够抑制因热介质的热量蓄积在蓄热部13中而导致室内热交换器11的制热能力降低。尤其是在制热运转开始时,蓄热部13的温度有时会比较低。在该情况下,当热介质依次在蓄热部13、室内热交换器11中流动时,制热运转的启动时间就有可能变长。相对于此,根据本特征,能够缩短室内热交换器11的启动时间。
本方式的特征在于:所述磁制冷装置构成为还进行冷却运转,在所述冷却运转中,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中吸热且使由所述磁制冷部20加热后的所述热介质在第二热交换器12中散热,所述磁制冷部20是由一种磁工质22构成的单层式磁制冷部,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,所述切换机构15被进行切换,而使得:在所述加热运转中形成下述流路,在该流路中,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、所述蓄热部13、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;在所述冷却运转中形成下述流路,在该流路中,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;在所述除霜运转中,形成供所述蓄热部13、16中的热介质流经所述第二热交换器12的流路。
根据该特征,在具有单层式磁制冷部20的磁制冷装置1中,能够切换地进行上述的冷却运转、制热运转以及除霜运转。
〈第一实施方式的变形例1〉
第一实施方式的变形例1使用了所谓的级联式磁制冷部20。如图10及图11所示,本变形例的磁制冷装置1的结构与实施方式的不同之处在于:磁制冷单元U及热介质回路C的结构不同。主要针对与实施方式的不同之处进行说明。
如图11所示,磁制冷单元U具有两个磁制冷部20。具体而言,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。与第一实施方式相同,各磁制冷部20分别具有床21及磁场调制部23。在各磁制冷部20中分别形成有第一内部流路24及第二内部流路25。
变形例的磁制冷部20是具有多种磁工质22的级联式磁制冷部。如图12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。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。
磁制冷单元U具有低温流出管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。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。
在本变形例中,由这些三通阀56、57、58、59及单元侧泵55构成往复输送机构50。
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。
各三通阀56、57、58、59的结构与上述三通阀的结构相同。
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。
如图10所示,本变形例的切换机构15具有第五三通阀T5、第六三通阀T6、第一四通换向阀F1以及第二四通换向阀F2。各三通阀T5的结构与上述三通阀的结构相同。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。第一状态下的各四通换向阀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。第二状态下的各四通换向阀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。
第五三通阀T5的第一阀口与罐13连通。第五三通阀T5的第二阀口与高温流入管54连通。第五三通阀T5的第三阀口与吸入管48连通。
第六三通阀T6的第一阀口与室外热交换器12连通。第六三通阀T6的第二阀口与第二四通换向阀F2的第三阀口连通。第六三通阀T6的第三阀口与喷出管47连通。
第一四通换向阀F1的第一阀口与罐13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的第四阀口与低温流出管51连通。
本变形例的磁制冷装置1具有与实施方式相同的控制装置100。控制装置100的结构与上述实施方式相同。在图10及其他方式的相关附图中,省略了控制装置100的图示。
-磁制冷装置的运转动作-
第一实施方式的变形例1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〉
在磁制冷单元U中,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图13(A)所示的第五动作中,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13(B)所示的第六动作中,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。
如图14所示,在制冷运转中,第五三通阀T5被设定为第一状态,第六三通阀T6被设定为第一状态,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及第六三通阀T6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、罐13以及第五三通阀T5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13A所示的第五动作和图13B所示的第六动作。
如图15所示,在制热运转中,第五三通阀T5被设定为第一状态,第六三通阀T6被设定为第一状态,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、罐13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及第六三通阀T6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、罐13以及第五三通阀T5后返回磁制冷单元U。
在制热运转中,被磁制冷单元U加热后的热介质贮存在罐13中。换言之,在罐13中蓄积有被磁制冷单元U加热后的热介质的热量。
〈除霜运转〉
在图16所示的除霜运转中,磁制冷单元U停止。在除霜运转中,第五三通阀T5被设定为第二状态,第六三通阀T6被设定为第二状态。泵14运转。
在除霜运转中,切换机构15被进行切换,从而形成供蓄热部即罐13中的热介质流经室外热交换器12的流路。该流路是包括泵14、喷出管47、室外热交换器12、罐13以及吸入管48的循环流路。
当泵14运转时,罐13内的热介质依次通过第五三通阀T5、吸入管48、喷出管47、第六三通阀T6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。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后返回罐13。
如上所述,在除霜运转中,已在制热运转中蓄积在罐13中的热量被用于对室外热交换器12进行除霜。
-第一实施方式的变形例1的效果-
本方式的特征在于:所述磁制冷装置构成为还进行冷却运转,在所述冷却运转中,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中吸热且使由所述磁制冷部20加热后的所述热介质在第二热交换器12中散热,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,所述热介质回路C包括低温流出部51、低温流入部52、高温流出部53以及高温流入部54,所述低温流出部51、所述低温流入部52、所述高温流出部53以及所述高温流入部54分别与所述磁制冷部20的所述内部流路24、25连通,所述切换机构15被进行切换,而使得:在所述加热运转中形成下述流路,在该流路中,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、所述蓄热部13、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;在所述冷却运转中形成下述流路,在该流路中,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;在所述除霜运转中,形成供所述蓄热部13、16中的热介质流经所述第二热交换器12的流路。
根据该特征,在具有级联式磁制冷部20的磁制冷装置1中,能够切换地进行上述的冷却运转、制热运转以及除霜运转。
〈第一实施方式的变形例2〉
第一实施方式的变形例2的热介质回路C与第一实施方式的热介质回路C的结构不同。本变形例的磁制冷单元U的结构与第一实施方式的磁制冷单元U的结构相同。本变形例的磁制冷部20是单层式磁制冷部。如图17所示,在本变形例的热介质回路C中,在制热运转中,第一三通阀T1、罐13以及第二三通阀T2布置在室内热交换器11的上游侧。
在图17所示的制热运转中,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。磁制冷单元U交替地进行第三动作和第四动作。泵14停止。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第一三通阀T1、罐13、第二三通阀T2后,在室内热交换器11中流动。罐13布置在室内热交换器11的上游侧。因此,能够可靠地将热介质的热量蓄积在罐13内。在室内热交换器11中散热后的热介质返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第三三通阀T3后,在室外热交换器12中吸热。该热介质通过第四三通阀T4后返回磁制冷单元U。
在图18所示的除霜运转中,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。磁制冷单元U停止。泵14运转。
罐13内的热介质依次通过第二三通阀T2、吸入管48、喷出管47、第三三通阀T3后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质使霜融化。被用于对室外热交换器12进行除霜后的热介质通过第四三通阀T4及第一三通阀T1后返回罐13。
需要说明的是,制冷运转的基本动作与第一实施方式相同,因此省略详细的说明。
〈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与第一实施方式的变形例1的热介质回路C的结构不同。本变形例的磁制冷单元U的结构与第一实施方式的变形例1的磁制冷单元U的结构相同。本变形例的磁制冷部20是级联式磁制冷部。如图19所示,在本变形例的热介质回路C中,在制热运转中,第六三通阀T6、罐13以及第二四通换向阀F2布置在室内热交换器11的上游侧。
在图19所示的制热运转中,第五三通阀T5被设定为第一状态,第六三通阀T6被设定为第一状态,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。磁制冷单元U交替地进行第五动作和第六动作。泵14停止。
被磁制冷单元U加热后的热介质通过第六三通阀T6、罐13、第二四通换向阀F2后,在室内热交换器11中流动。罐13布置在室内热交换器11的上游侧。因此,能够可靠地将热介质的热量蓄积在罐13内。在室内热交换器11中散热后的热介质依次通过第一四通换向阀F1、第五三通阀T5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后,在室外热交换器12中吸热。该热介质通过第一四通换向阀F1后返回磁制冷单元U。
在图20所示的除霜运转中,第五三通阀T5被设定为第二状态,第六三通阀T6被设定为第二状态,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。磁制冷单元U停止。泵14运转。
罐13内的热介质通过第二四通换向阀F2后,在室外热交换器12中流动。在室外热交换器12中,热介质使霜融化。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、第五三通阀T5、第六三通阀T6后返回罐13。
需要说明的是,制冷运转的基本动作与第一实施方式的变形例1相同,因此省略详细的说明。
(第二实施方式)
第二实施方式所涉及的磁制冷装置1具有多个室外热交换器12。在除霜运转中,进行对多个室外热交换器12分别进行除霜的除霜动作。第二实施方式的磁制冷单元U的结构与第一实施方式的结构相同。磁制冷单元U具有单层式磁制冷部20。
如图21所示,第二实施方式的切换机构15包括第三四通换向阀F3、第四四通换向阀F4、第一吸入三通阀61、第一喷出三通阀62、第二吸入三通阀63以及第二喷出三通阀64。
第三四通换向阀F3的第一阀口通过第一中继管65与第一喷出三通阀62及第二喷出三通阀64各自的第二阀口连通。第三四通换向阀F3的第二阀口34与罐13连通。第三四通换向阀F3的第三阀口与室内热交换器11连通。第三四通换向阀F3的第四阀口通过旁通管66与第四四通换向阀F4的第二阀口连通。
旁通管66与在第一制热动作时绕过罐13的旁通流路相对应。
第四四通换向阀F4的第一阀口通过第二中继管67与第一吸入三通阀61及第二吸入三通阀63各自的第三阀口连通。第四四通换向阀F4的第三阀口与第一流入管42连通。第四四通换向阀F4的第四阀口与罐13连通。
在热介质回路C中并联连接有两条室外回路。两条室外回路由第一室外回路OC1和第二室外回路OC2构成。热介质回路C也可以具有三条以上的室外回路。
在第一室外回路OC1中设置有第一室外热交换器12A、第一泵14A、第一吸入三通阀61以及第一喷出三通阀62。在第一泵14A的喷出侧布置有第一室外热交换器12A。在第一泵14A的吸入侧布置有第一吸入三通阀61。
第一吸入三通阀61的第一阀口与第一泵14A连通。第一吸入三通阀61的第二阀口与第二流出管43连通。
第一喷出三通阀62的第一阀口与第一室外热交换器12A连通。第一喷出三通阀62的第三阀口与第二流入管44连通。
在第二室外回路OC2中设置有第二室外热交换器12B、第二泵14B、第二吸入三通阀63以及第二喷出三通阀64。在第二泵14B的喷出侧布置有第二室外热交换器12B。在第二泵14B的吸入侧布置有第二吸入三通阀63。
第二吸入三通阀63的第一阀口与第二泵14B连通。第二吸入三通阀63的第二阀口与第二流出管43连通。
第二喷出三通阀64的第一阀口与第二室外热交换器12B连通。第二喷出三通阀64的第三阀口与第二流入管44连通。
-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。制热运转包括第一制热动作和第二制热动作。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第一动作(图4(A))和第二动作(图4(B))。
在图22所示的制冷运转中,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A及第二泵14B停止。第一泵14A及第二泵14B也可以运转。
被磁制冷单元U加热后的热介质在第一室外回路OC1和第二室外回路OC2中并行地流动。在第一室外回路OC1中,热介质通过第一吸入三通阀61后,在第一室外热交换器12A中散热。在第一室外热交换器12A中散热后的热介质通过第一喷出三通阀62后返回磁制冷单元U。在第二室外回路OC2中,热介质通过第二吸入三通阀63后,在第二室外热交换器12B中散热。在第二室外热交换器12B中散热后的热介质通过第二喷出三通阀64后返回磁制冷单元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中吸热后的热介质流过第三四通换向阀F3、旁通管66、第四四通换向阀F4后返回磁制冷单元U。
〈制热运转〉
制热运转包括第一制热动作和第二制热动作。第一制热动作在制热运转启动时执行。在控制装置100接收到制热运转的执行指令后,到制热运转达到稳定运转的这一条件成立为止的期间,执行第一制热动作。该条件例如是:室内热交换器11的吸入温度达到规定温度。当该条件成立时,执行第二制热动作。
[第一制热动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第三动作(图5(A))和第四动作(图5(B))。
在图23所示的第一制热动作中,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A及第二泵14B停止。第一泵14A及第二泵14B也可以运转。
被磁制冷单元U冷却后的热介质在第一室外回路OC1和第二室外回路OC2中并行地流动。在第一室外回路OC1中,热介质通过第一吸入三通阀61后,在第一室外热交换器12A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喷出三通阀62后返回磁制冷单元U。在第二室外回路OC2中,热介质通过第二吸入三通阀63后,在第二室外热交换器12B中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第二喷出三通阀64后返回磁制冷单元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中散热后的热介质流过第三四通换向阀F3、旁通管66、第四四通换向阀F4后返回磁制冷单元U。
如上所述,在第一制热动作中,被磁制冷单元U加热后的热介质绕过罐13后返回磁制冷单元U。因此,热介质的热量不会积存在罐13中。因此,能够迅速地提高室内热交换器11的制热能力,从而能够缩短制热运转的启动时间。
[第二制热动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第三动作(图5(A))和第四动作(图5(B))。
在图24所示的第二制热动作中,第三四通换向阀F3被设定为第二状态,第四四通换向阀F4被设定为第一状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A及第二泵14B停止。第一泵14A及第二泵14B也可以运转。
被磁制冷单元U冷却后的热介质在第一室外回路OC1和第二室外回路OC2中并行地流动。在第一室外回路OC1中,热介质通过第一吸入三通阀61后,在第一室外热交换器12A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喷出三通阀62后返回磁制冷单元U。在第二室外回路OC2中,热介质通过第二吸入三通阀63后,在第二室外热交换器12B中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第二喷出三通阀64后返回磁制冷单元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中散热后的热介质在罐13中流动。在罐13中蓄积热介质的热量。流过罐13后的热介质返回磁制冷单元U。
〈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、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:使由磁制冷部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中吸热的动作、以及将罐13中的热介质供往成为除霜对象的其他室外热交换器12的动作。
[第一除霜动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第三动作(图5(A))和第四动作(图5(B))。
在图25所示的第一除霜动作中,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第二状态,第一喷出三通阀62被设定为第一状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A运转。第二泵14B停止。第二泵14B也可以运转。
被磁制冷单元U冷却后的热介质在第二室外回路OC2中流动。在第二室外回路OC2中,热介质通过第二吸入三通阀63后,在第二室外热交换器12B中吸热。在第二室外热交换器12B中吸热后的热介质通过第二喷出三通阀64后返回磁制冷单元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中散热后的热介质流过第三四通换向阀F3、旁通管66、第四四通换向阀F4后返回磁制冷单元U。
罐13内的热介质通过第四四通换向阀F4、第一吸入三通阀61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,第一室外热交换器12A的表面上的霜因在其内部流动的热介质而融化。被用于对第一室外热交换器12A进行除霜后的热介质通过第一喷出三通阀62及第三四通换向阀F3后返回罐13。
[第二除霜动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第三动作(图5(A))和第四动作(图5(B))。
在图26所示的第二除霜动作中,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第二状态,第二喷出三通阀64被设定为第一状态。第二泵14B运转。第一泵14A停止。第一泵14A也可以运转。
被磁制冷单元U冷却后的热介质在第一室外回路OC1中流动。在第一室外回路OC1中,热介质通过第一吸入三通阀61后,在第一室外热交换器12A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喷出三通阀62后返回磁制冷单元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中散热后的热介质流过第三四通换向阀F3、旁通管66、第四四通换向阀F4后返回磁制冷单元U。
罐13内的热介质通过第四四通换向阀F4、第二吸入三通阀63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,第二室外热交换器12B的表面上的霜因在其内部流动的热介质而融化。被用于对第二室外热交换器12B进行除霜后的热介质通过第二喷出三通阀64及第三四通换向阀F3后返回罐13。
-第二实施方式的效果-
本方式的特征在于: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,所述除霜运转包括多个除霜动作,在多个所述除霜动作中,成为除霜对象的第二热交换器12、以及使热介质吸热的第二热交换器12各不相同,在各个所述除霜动作中同时执行:使由所述磁制冷部20加热后的热介质在所述第一热交换器11中散热且使由该磁制冷部20冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器12中吸热的动作;以及将所述蓄热部13、16中的热介质供往成为除霜对象的其他第二热交换器12的动作。
根据该特征,能够一边对除霜对象即第二热交换器12进行除霜,一边利用第一热交换器11对空气进行加热。具体而言,能够在对除霜对象即室外热交换器12进行除霜的同时继续进行制热运转。在除霜运转中,通过进行多个除霜动作,由此能够对所有室外热交换器12进行除霜。
〈第二实施方式的变形例1〉
图27所示的第二实施方式的变形例1的磁制冷装置1具有所谓的级联式磁制冷部20。第二实施方式的变形例1的磁制冷单元U的结构与第一实施方式的变形例1的磁制冷单元U的结构相同。
与第一实施方式的变形例1相同,本变形例的切换机构15具有第一四通换向阀F1及第二四通换向阀F2。
第一四通换向阀F1的第一阀口与第三四通换向阀F3的第三阀口连通。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的第三阀口与低温流入管52连通。第一四通换向阀F1的第四阀口分别与第一喷出三通阀62的第三阀口和第二喷出三通阀64的第三阀口连通。
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的第三阀口与低温流出管51连通。第二四通换向阀F2的第四阀口分别与第一吸入三通阀61的第二阀口和第二吸入三通阀63的第二阀口连通。
本变形例的磁制冷装置1的除此之外的结构基本上与第二实施方式的磁制冷装置1的结构相同。
-磁制冷装置的运转动作-
第二实施方式的变形例1的磁制冷装置1进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。制热运转包括第一制热动作和第二制热动作。除霜运转包括第一除霜动作和第二除霜动作。
〈制冷运转〉
在磁制冷单元U中,与第一实施方式的变形例1相同,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图28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,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A及第二泵14B停止。第一泵14A及第二泵14B也可以运转。
与第二实施方式相同,在制冷运转中,热介质在室内热交换器11中吸热。并且,热介质分别在第一室外热交换器12A及第二室外热交换器12B中散热。被磁制冷单元U加热后的热介质绕过罐13返回磁制冷单元U。
〈制热运转〉
在本变形例中,按照与第二实施方式相同的方式进行制热运转。
[第一制热动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式的变形例1相同,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图29所示的第一制热动作中,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,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A及第二泵14B停止。第一泵14A及第二泵14B也可以运转。
与第二实施方式相同,在第一制热动作中,热介质在室内热交换器11中散热。并且,热介质分别在第一室外热交换器12A及第二室外热交换器12B中吸热。由磁制冷单元U加热后的热介质绕过罐13后返回磁制冷单元U。这样一来,与第二实施方式相同,能够缩短制热运转的启动时间。
[第二制热动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式的变形例1相同,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图30所示的第二制热动作中,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,第三四通换向阀F3被设定为第二状态,第四四通换向阀F4被设定为第一状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A及第二泵14B停止。第一泵14A及第二泵14B也可以运转。
与第二实施方式相同,在第二制热运转中,热介质在室内热交换器11中散热。并且,热介质分别在第一室外热交换器12A及第二室外热交换器12B中吸热。由磁制冷单元U加热后的热介质通过罐13后返回磁制冷单元U。
〈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、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:使由磁制冷部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中吸热的动作、以及将罐13中的热介质供往成为除霜对象的其他室外热交换器12的动作。
[第一除霜动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式的变形例1相同,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图31所示的第一除霜动作中,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,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第二状态,第一喷出三通阀62被设定为第一状态,第二吸入三通阀63被设定为第一状态,第二喷出三通阀64被设定为第二状态。第一泵14A运转。第二泵14B停止。第二泵14B也可以运转。
在第一除霜动作中,进行在第二室外热交换器12B中热介质吸热、并且在室内热交换器11中热介质散热的动作。同时,进行罐13中的热介质在第一室外热交换器12A中散热后返回罐13的动作。
[第二除霜动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式的变形例1相同,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图32所示的第二除霜动作中,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,第三四通换向阀F3被设定为第一状态,第四四通换向阀F4被设定为第二状态,第一吸入三通阀61被设定为第一状态,第一喷出三通阀62被设定为第二状态,第二吸入三通阀63被设定为第二状态,第二喷出三通阀64被设定为第一状态。第二泵14B运转。第一泵14A停止。第一泵14A也可以运转。
在第二除霜动作中,进行在第一室外热交换器12A中热介质吸热、并且在室内热交换器11中热介质散热的动作。同时,进行罐13中的热介质在第二室外热交换器12B中散热后返回罐13的动作。
〈第二实施方式的其他结构〉
在第二实施方式及其变形例1中,也可以采用下述结构。
罐13也可以在制热运转中布置在室内热交换器11的上游侧。
热介质回路C也可以具有N个以上(N≥3)的室外热交换器12。在该情况下,成为除霜对象的室外热交换器的数量为N(N≥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,并且使热介质在剩余的一个室外热交换器12中吸热。
(第三实施方式)
在第三实施方式的磁制冷装置1的热介质回路C中,罐13与室内热交换器11并联。与第一实施方式的结构相同。磁制冷单元U具有单层式磁制冷部20。
如图33所示,热介质回路C具有第一流路71和第二流路72。第一流路71和第二流路72彼此并联布置。在第一流路71中设置有室内热交换器11。在第二流路72中设置有罐13。第一流路71与绕过罐13的旁通流路相对应。
第一流路71及第二流路72各自的一端与第一流出管41连通。第一流路71及第二流路72各自的另一端与第九三通阀T9的第一阀口连通。
第二流路72包括第一管73和第二管74。第一管73的一端与罐13的上端部相连。第二管74的一端与罐13的下端部相连。
切换机构15包括第七三通阀T7、第八三通阀T8、第九三通阀T9以及控制阀75。
第七三通阀T7的第一阀口与室外热交换器12连通。第七三通阀T7的第二阀口与第二流出管43连通。第七三通阀T7的第三阀口与喷出管47连通。
第八三通阀T8的第一阀口与室外热交换器12连通。第八三通阀T8的第二阀口与第三中继管68连通。第八三通阀T8的第三阀口与第二流入管44连通。
第九三通阀T9的第二阀口与吸入管48连通。第九三通阀T9的第三阀口与第一流入管42连通。
控制阀75设置在第二管74上。控制阀75例如由开关阀构成。控制阀75也可以是能够对开度进行多级调节的流量调节阀。第三中继管68的一端连接在第二管74的位于控制阀75与罐13之间的部位。
-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。制热运转包括第一制热动作和第二制热动作。
〈制冷运转〉
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第一动作(图4(A))和第二动作(图4(B))。
在图34所示的制冷运转中,第七三通阀T7被设定为第一状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第二状态。控制阀75被关闭。泵14停止。需要说明的是,在附图中,处于关闭状态的控制阀75被涂成了黑色。
由磁制冷单元U加热后的热介质通过第七三通阀T7后,在室外热交换器12中散热。在室外热交换器12中散热后的热介质通过第八三通阀T8后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U冷却后的热介质流入第一流路71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九三通阀T9后返回磁制冷单元U。如上所述,被磁制冷单元U冷却后的热介质通过在第一流路71中流动而实质上绕过罐13。
〈制热运转〉
制热运转包括第一制热动作和第二制热动作。与第二实施方式相同,第一制热动作在制热运转启动时执行。在控制装置100接收到制热运转的执行指令后,到制热运转达到稳定运转的这一条件成立为止的期间,执行第一制热动作。该条件例如是:室内热交换器11的吸入温度达到规定温度。当该条件成立时,执行第二制热动作。
[第一制热动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第三动作(图5(A))和第四动作(图5(B))。
在图35所示的第一制热动作中,第七三通阀T7被设定为第一状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第二状态。控制阀75被关闭。泵14停止。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第七三通阀T7后,在室外热交换器12中吸热。在室外热交换器12中吸热后的热介质通过第八三通阀T8后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U加热后的热介质流入第一流路71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九三通阀T9后返回磁制冷单元U。如上所述,由制冷单元U加热后的热介质通过在第一流路71中流动而实质上绕过罐13。
[第二制热动作]
在磁制冷单元U中,与第一实施方式相同,反复交替地进行第三动作(图5(A))和第四动作(图5(B))。
在图36所示的第二制热动作中,第七三通阀T7被设定为第一状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第二状态。控制阀75被打开。泵14停止。
被磁制冷单元U冷却后的热介质通过第七三通阀T7后,在室外热交换器12中吸热。在室外热交换器12中吸热后的热介质通过第八三通阀T8后返回磁制冷单元U。
被磁制冷单元U加热后的热介质流入第一流路71及第二流路72。第一流路71中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中散热后的热介质从第一流路71流出。
第二流路72中的热介质从第一管73流往罐13内的上部。因此,在罐13的内部,其上侧容易积存温度高的热介质。罐13的底部的热介质从第二管74流往罐13的外部。该热介质通过控制阀75后,从第二流路72流出。
分别从第一流路71及第二流路72流出的热介质通过第九三通阀T9后返回磁制冷单元U。
如上所述,被磁制冷单元U加热后的热介质在室内热交换器11和罐13中并行地流动。因此,能够同时进行由室内热交换器11对室内空气的加热和在罐13中蓄热。
〈除霜运转〉
在第三实施方式的除霜运转中,同时进行制冷剂在室内热交换器11中散热、和对室外热交换器12的除霜。
在图37所示的除霜运转中,磁制冷单元U停止。在除霜运转中,第七三通阀T7被设定为第二状态,第八三通阀T8被设定为第一状态,第九三通阀T9被设定为第一状态。控制阀75被关闭。泵14运转。
当泵14运转时,罐13内的热介质从第一管73流往外部。在罐13内,在其上侧容易积存高温的热介质。因此,温度较高的热介质从罐13流出。
第二流路72中的热介质流入第一流路71,然后在室内热交换器11中散热。其结果是,室内空气被加热。在室内热交换器11中散热后的热介质从第一流路71流出。该热介质依次通过第九三通阀T9、吸入管48、喷出管47、第七三通阀T7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依次通过第八三通阀T8、第三中继管68后返回罐13。
如上所述,在除霜运转中,已在制热运转中蓄积在罐13中的热量被用于室内热交换器11对室内空气的加热、和对室外热交换器12的除霜。
〈第三实施方式的变形例1〉
图38所示的第三实施方式的变形例1的磁制冷装置1具有所谓的级联式磁制冷部20。第三实施方式的变形例1的磁制冷单元U的结构与第一实施方式的变形例1的磁制冷单元U的结构相同。
与第一实施方式相同,本变形例的切换机构15具有第一四通换向阀F1及第二四通换向阀F2。
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的第二阀口与第九三通阀T9的第三阀口连通。第一四通换向阀F1的第三阀口与低温流入管52连通。第一四通换向阀F1的第四阀口与第八三通阀T8的第三阀口连通。
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的第二阀口与第一流路71及第二流路72连通。第二四通换向阀F2的第三阀口与低温流出管51连通。第二四通换向阀F2的第四阀口与第七三通阀T7的第二阀口连通。
本变形例的磁制冷装置1的除此之外的结构基本上与第三实施方式的磁制冷装置1的结构相同。
-磁制冷装置的运转动作-
第三实施方式的变形例1的磁制冷装置1进行制冷运转、制热运转以及除霜运转。制热运转包括第一制热动作和第二制热动作。
〈制冷运转〉
在磁制冷单元U中,与第一实施方式的变形例1相同,反复交替地进行第五动作和第六动作。
在图39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,第七三通阀T7被设定为第一状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第二状态。控制阀75被关闭。泵14停止。
与第二实施方式相同,在制冷运转中,热介质在室外热交换器12中散热。热介质在室内热交换器11中吸热。被磁制冷单元U冷却后的热介质绕过罐13后返回磁制冷单元U。
〈制热运转〉
在本变形例中,按照与第三实施方式相同的方式进行制热运转。
[第一制热动作]
在图40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,第七三通阀T7被设定为第一状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第二状态。控制阀75被关闭。泵14停止。
与第三实施方式相同,在第一制热动作中,热介质在室外热交换器12中吸热。并且,热介质在室内热交换器11中散热。由磁制冷单元U加热后的热介质绕过罐13后返回磁制冷单元U。这样一来,与第三实施方式相同,能够缩短制热运转的启动时间。
[第二制热动作]
在图41所示的第二制热动作中,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,第七三通阀T7被设定为第一状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第二状态。控制阀75被打开。泵14停止。
与第三实施方式相同,在第二制热动作中,热介质在室外热交换器12中吸热。由磁制冷单元U加热后的热介质在室内热交换器11和罐13中并行地流动。热介质从罐13的上端部流往内部。在罐13中蓄积热介质的热量。
〈除霜运转〉
在图42所示的除霜运转中,第七三通阀T7被设定为第二状态,第八三通阀T8被设定为第二状态,第九三通阀T9被设定为第一状态。控制阀75被关闭。泵14运转。
与第三实施方式相同,在除霜运转中,罐13内的热介质在室内热交换器11中散热。在室内热交换器11中散热后的热介质进一步在室外热交换器12中散热。
〈第三实施方式的其他结构〉
在第二实施方式及其变形例1中,也可以采用下述结构。
罐13也可以在制热运转中布置在室内热交换器11的上游侧。
在第二制热动作中,也可以使热介质从罐13的下部流入。
(其他实施方式)
在上述实施方式和各变形例中,还可以采用下述结构。
如图43所示,蓄热部也可以由蓄热材料16构成。蓄热材料16为热容量大的金属材料或相变材料等。在蓄热材料16的内部形成有供热介质流动的流路16a。在制热运转中,由磁制冷单元U加热后的热介质在蓄热材料16的流路16a中流动。这样一来,热介质的热量就蓄积在蓄热材料16中。在除霜运转中,将蓄积在蓄热材料16中的热量用于对室外热交换器12进行除霜。
如图44所示,也可以在贮存热介质的罐13的内部设置蓄热材料16。在该结构下,罐13的实质蓄热能力变大。
也可以将蓄积在蓄热部中的热量通过热传导性高的金属材料等传递给第二热交换器12。这样一来,就能够对第二热交换器12进行除霜。
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
蓄热部也可以构成为蓄积从设备发出的热量。在磁场调制部23使用电磁铁的情况下,也可以构成为蓄热部回收从线圈发出的热量。蓄热部也可以构成为回收从电子元器件发出的热量。
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。将在加热运转中蓄积的热量用于对利用热交换器进行除霜的运转与除霜运转相对应。
磁制冷装置1(固态制冷装置)也可以是热泵式冷却器、热水供给装置。在该结构下,在第一热交换器11中,热介质回路C中的热介质与在二次侧流路中流动的其他热介质进行热交换。其他热介质包括流体,例如水、制冷剂等。也可以在第二热交换器12中,使热介质回路C中的热介质与在二次侧流路中流动的其他热介质进行热交换。
也可以至少在制热运转开始时,通过增大磁制冷单元U的输出来抑制制热能力降低。具体而言,使直到制热运转启动的条件成立为止的这一期间的磁制冷单元U的输出大于该条件成立后磁制冷单元U的输出。在此,磁制冷单元U的输出例如能够根据磁制冷单元U使热介质往复运动的频率来进行调节。这样一来,就能够在制热运转启动时,抑制制热能力降低。
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施加电场变化。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,通过诱导部对固态制冷剂物质施加压力变化,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,通过诱导部对固态制冷剂物质施加应力变化,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、尤其是磁制冷装置很有用。
-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 罐(蓄热部)
14 泵(输送部)
15 切换机构
16 蓄热材料(蓄热部)
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 第一流出管(第一流出部)
42 第一流入管(第一流入部)
43 第二流出管(第二流出部)
44 第二流入管(第二流入部)
50 往复输送机构
51 低温流出管(低温流出部)
52 低温流入管(低温流入部)
53 高温流出管(高温流出部)
54 高温流入管(高温流入部)。

Claims (13)

1.一种固态制冷装置,该固态制冷装置包括:
固态冷却部(20),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);
至少一个第二热交换器(12);
热介质回路(C),在所述热介质回路(C)中,设置有所述第一热交换器(11)、所述第二热交换器(12)以及所述内部流路(24、25);以及
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,
该固态制冷装置进行加热运转和除霜运转,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)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,使该第二热交换器(12)上的霜融化,其特征在于:
所述固态制冷装置还包括蓄热部(13、16),所述蓄热部(13、16)在所述加热运转中蓄积热量,
在所述除霜运转中,利用蓄积在所述蓄热部(13、16)中的热量使所述第二热交换器(12)上的霜融化。
2.根据权利要求1所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述蓄热部包括罐(13),所述罐(13)贮存在所述加热运转中由所述固态冷却部(20)加热后的所述热介质,
所述固态制冷装置包括输送部(14),所述输送部(14)在所述除霜运转中将所述罐(13)内的热介质输送到所述第二热交换器(12)。
3.根据权利要求1或2所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述蓄热部含有蓄热材料(16)。
4.根据权利要求1所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述蓄热部含有蓄热材料(16),所述蓄热材料(16)对在所述加热运转中由所述固态冷却部(20)加热后的所述热介质的热量进行蓄积,
所述固态制冷装置包括输送部(14),所述输送部(14)在所述除霜运转中利用热介质将所述蓄热材料(16)的热量输送到所述第二热交换器(12)。
5.根据权利要求2到4中任一项权利要求所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述固态制冷装置包括切换机构(15),所述切换机构(15)对所述热介质回路(C)的流路进行切换,以使:在所述加热运转中由所述固态冷却部(20)加热后的热介质在所述第一热交换器(11)及所述蓄热部(13、16)中流动,在所述除霜运转中所述蓄热部(13、16)内的热介质在所述第二热交换器(12)中流动。
6.根据权利要求5所述的固态制冷装置,其特征在于:
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,
所述除霜运转包括多个除霜动作,在多个所述除霜动作中,成为除霜对象的第二热交换器(12)、以及使热介质吸热的第二热交换器(12)各不相同,
在各个所述除霜动作中同时执行:
使由所述固态冷却部(20)加热后的热介质在所述第一热交换器(11)中散热且使由该固态冷却部(20)冷却后的热介质在一部分所述第二热交换器(12)中吸热的动作;以及
将所述蓄热部(13、16)中的热介质供往成为除霜对象的其他第二热交换器(12)的动作。
7.根据权利要求5或6所述的固态制冷装置,其特征在于:
在处于所述加热运转中的所述热介质回路(C)中,所述蓄热部(13、16)布置在所述第一热交换器(11)的下游侧。
8.根据权利要求5或6所述的固态制冷装置,其特征在于:
在处于所述加热运转中的所述热介质回路(C)中,所述蓄热部(13、16)与所述第一热交换器(11)并联布置。
9.根据权利要求8所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述切换机构(15)对所述热介质回路(C)的流路进行切换,以使:在所述加热运转中由所述固态冷却部(20)加热后的热介质在所述第一热交换器(11)及所述蓄热部(13、16)中并行地流动,在所述除霜运转中所述蓄热部(13、16)内的热介质在所述第一热交换器(11)及所述第二热交换器(12)中流动。
10.根据权利要求5到9中任一项权利要求所述的固态制冷装置,其特征在于:
所述热介质回路(C)包括旁通流路(66、71),所述旁通流路(66、71)至少在所述加热运转开始时,使由所述固态冷却部(20)加热后的热介质绕过所述蓄热部(13、16)。
11.根据权利要求5到10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),
所述固态冷却部是由一种磁工质(22)构成的单层式磁制冷部(20),
所述固态制冷装置构成为还进行冷却运转,在所述冷却运转中,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)中吸热且使由所述磁制冷部(20)加热后的所述热介质在第二热交换器(12)中散热,
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,
所述切换机构(15)被进行切换,而使得:
在所述加热运转中形成下述流路,在该流路中,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)、所述蓄热部(13、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);
在所述冷却运转中形成下述流路,在该流路中,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)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);
在所述除霜运转中,形成供所述蓄热部(13、16)中的热介质流经所述第二热交换器(12)的流路。
12.根据权利要求5到10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),
所述固态冷却部是由多种磁工质(22)构成的级联式磁制冷部(20),
所述固态制冷装置构成为还进行冷却运转,在所述冷却运转中,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)中吸热且使由所述磁制冷部(20)加热后的所述热介质在第二热交换器(12)中散热,
所述热介质回路(C)包括低温流出部(51)、低温流入部(52)、高温流出部(53)以及高温流入部(54),所述低温流出部(51)、所述低温流入部(52)、所述高温流出部(53)以及所述高温流入部(54)分别与所述磁制冷部(20)的所述内部流路(24、25)连通,
所述切换机构(15)被进行切换,而使得:
在所述加热运转中形成下述流路,在该流路中,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)、所述蓄热部(13、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);
在所述冷却运转中形成下述流路,在该流路中,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)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);
在所述除霜运转中,形成供所述蓄热部(13、16)中的热介质流经所述第二热交换器(12)的流路。
13.根据权利要求1到10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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