DE112017005721T5

DE112017005721T5 - Magnetische Wärmepumpeneinrichtung

Info

Publication number: DE112017005721T5
Application number: DE112017005721.3T
Authority: DE
Inventors: Sangchul Bae
Original assignee: Sanden Holdings Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-08-08
Also published as: CN109937335A; JP2018080854A; US20190285319A1; WO2018088167A1

Abstract

Eine magnetische Wärmepumpeneinrichtung (1) ist mit einem magnetischen Arbeitsstoff (13) mit einem magneto-kalorischen Effekt, magnetischen Arbeitskörpern (11A, 11B), in denen ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird, Permanentmagneten (6), die die Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändern, und einen Verdrängungskörper (8) der das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende (14) und einem Niedertemperaturende (16) des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen versehen. Der Verdrängungskörper (8) bewegt das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes, bevor die Permanentmagneten (6) die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöhen. Eine Verbesserung einer Effizienz wird durch ein Verbessern des Zeitablaufs einer Änderung der Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds und der hin- und hergehenden Bewegung des Wärmeübertragungsmediums erzielt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Wärmepumpeneinrichtung, die einen magneto-kalorischen Effekt von magnetischen Arbeitsstoffen anwendet.
Stand der Technik
Eine magnetische Wärmepumpeneinrichtung, die anstatt einer konventionellen Dampf-Kompression-Kühleinrichtung, die ein Kältemittelgas, wie etwa Chlorfluorkohlenwasserstoff, verwendet, eine Eigenschaft anwendet, dass magnetische Arbeitsstoffe eine große Temperaturveränderung beL einer Magnetisierung und Entmagnetisierung (magneto-kalorischer Effekt) verursachen, hat in den letzten Jahren die Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Bisher ändert die magnetische Wärmepumpeneinrichtung von diesem Typ ein an magnetische Arbeitsstoffe anzulegendes Magnetfeld durch Einfüllen der magnetischen Arbeitsstoffe in einen Kanal eines magnetischen Arbeitskörpers, und dann ein Anbringen/Entfernen eines Permanentmagneten an dem magnetischen Arbeitskörper. Zu diesem Zeitpunkt, wenn das anzulegende Magnetfeld erhöht (magnetisiert) wird, steigt die Temperatur des magnetischen Arbeitsstoffes und wenn das Magnetfeld verringert (entmagnetisiert) wird fällt die Temperatur.
Währenddessen wird ein Wärmeübertragungsmedium (Wasser oder dergleichen) zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers, der eine Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die einen Verdrängungskörper (Kolben), eine Pumpe, ein Zellenrad oder dergleichen verwendet, hin- und herbewegt. Unter diesen Umständen werden die magnetischen Arbeitsstoffe magnetisiert, um die Temperatur davon zu erhöhen, und dann wird das Wärmeübertragungsmedium von dem Niedertemperaturende zu dem Hochtemperaturende bewegt, wobei Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen, in denen die Temperatur durch die Magnetisierung angestiegen ist, und dem Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium ausgetauscht wird. Somit entsteht ein Temperaturgradient in dem magnetischen Arbeitskörper, bei dem die Temperatur an dem Hochtemperaturende hoch ist und die Temperatur an dem Niedertemperaturende niedrig ist.
Als nächstes nimmt die Temperatur ab wenn die magnetischen Arbeitsstoffe entmagnetisiert werden. Das Wärmeübertragungsmedium wird von dem Hochtemperaturende zu dem Niedertemperaturende bewegt, wobei die Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen, in denen die Temperatur durch die Entmagnetisierung abgenommen hat, und dem Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium ausgetauscht wird. Dies erhöht den Temperaturgradienten des magnetischen Arbeitskörpers weiter.
Somit wird die durch den magneto-kalorischen Effekt verursachte Temperaturänderung in dem magnetischen Arbeitskörper selbst gespeichert und wird an dem Niedertemperaturende und dem Hochtemperaturende durch die Wärmemedien wirksam nach außen entnommen, wobei eine Wärmeabsorption (Kühlen) oder eine Wärmeabgabe (Heizen) mit einem externen Wärmetauscher durchgeführt wird (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Referenzdokumentliste
Patentdokumente
Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-51409
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Jedoch wurde das Wärmeübertragungsmedium, gleichzeitig mit der Magnetisierung der magnetischen Arbeitsstoffe, von dem Niedertemperaturende zu dem Hochtemperaturende bewegt, und es wurde bisher, gleichzeitig mit der Entmagnetisierung, von dem Hochtemperaturende zu dem Niedertemperaturende bewegt, und daher ist das Wärmeübertragungsmedium (Wasser) ausgeströmt, bevor ein ausreichender Wärmeaustausch durchgeführt wurde, sodass die Wärmeübertragung zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen und dem Wärmeübertragungsmedium unzureichend wurde. Somit konnte die durch den magneto-kalorischen Effekt verursachte Temperaturveränderung der magnetischen Arbeitsstoffe nicht wirksam genutzt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde ausgeführt, um die konventionellen technischen Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wärmepumpeneinrichtung bereitzustellen, in der durch eine Verbesserung des Zeitablaufs der Änderung der Größe von an die magnetischen Arbeitsstoffe anzulegenden Magnetfelder und der hin- und hergehenden Bewegung des Wärmeübertragungsmediums eine Verbesserung der Wirksamkeit erreicht wurde.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine magnetische Wärmepumpeneinrichtung der Erfindung von Anspruch 1 ist mit einem magnetischen Arbeitskörper, der einen magnetischen Arbeitsstoff mit einem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird, einer Magnetfeldänderungseinrichtung, die die Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert, einer Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen, einem Wärmetauscher auf einer Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen, und einem Wärmetauscher auf einer Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Niedertemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, versehen, in welcher die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bewegt bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht.
Eine magnetische Wärmepumpeneinrichtung der Erfindung von Anspruch 2 ist mit einem magnetischen Arbeitskörper, der einen magnetischen Arbeitsstoff mit einem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird, einer Magnetfeldänderungseinrichtung, die die Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert, einer Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen, einem Wärmetauscher auf eine Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen, und einem Wärmetauscher auf einer Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Niedertemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, versehen, in welcher die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes bewegt nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert.
Eine magnetische Wärmepumpeneinrichtung der Erfindung von Anspruch 3 ist mit einem magnetischen Arbeitskörper, der einen magnetischen Arbeitsstoff mit einem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird, einer Magnetfeldänderungseinrichtung, die die Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert, einer Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen, einem Wärmetauscher auf einer Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen, und einem Wärmetauscher auf einer Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Niedertemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, versehen, in welcher die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bewegt bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht und die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes bewegt nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtungen die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert.
Wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des in der Erfindung von Anspruch 1 oder 3 an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht, als T1 definiert ist, bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung in einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung der Erfindung von Anspruch 4 das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes vor einer Zeit, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung beginnt, die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds zu erhöhen.
Wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des in der Erfindung von Anspruch 2 oder 3 an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, als T2 definiert ist, bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung in einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung der Erfindung von Anspruch 5 das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes nach einer Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert.
In einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung der Erfindung von Anspruch 6 bewegt, wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds in der Erfindung von Anspruch 3 erhöht, als T1 definiert ist, die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes vor einer Zeit, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung beginnt, die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds zu erhöhen, und wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, als T2 definiert ist, bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes nach einer Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert.
Vorteilhafter Effekt der Erfindung
Gemäß der Erfindung von Anspruch 1 oder 3 bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung in der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung, die mit dem magnetischen Arbeitskörper, der den magnetischen Arbeitsstoff mit dem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem das Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird, der Magnetfeldänderungseinrichtung, die die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert, der Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen dem Hochtemperaturende und dem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen, dem Wärmetauscher auf der Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Hochtemperaturendseite zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen, und dem Wärmetauscher auf der Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Niedertemperaturendseite zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, versehen ist, das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht. Daher kann ein Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in den magnetischen Arbeitsstoff geschickt werden, bevor die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht wird, sodass eine Temperaturdifferenz von dem magnetischen Arbeitsstoff, in dem die Temperatur durch die darauffolgende Magnetfeldvergrößerung erhöht wurde, erhöht werden kann.
Somit kann Wärme zwischen dem magnetischen Arbeitsstoff und dem Wärmeübertragungsmedium wirksam ausgetauscht werden, der Temperaturgradient zwischen dem Hochtemperaturende und dem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers kann erhöht werden, und die durch den magneto-kalorischen Effekt des magnetischen Arbeitsstoffs verursachte Temperaturänderung kann wirksam und effizient genutzt werden.
Unter den Umständen, wenn die Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht, als T1 definiert ist, bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes vor einer Zeit, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung beginnt, wie in der Erfindung von Anspruch 4 oder Anspruch 6, die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds zu erhöhen, wobei der Temperaturanstieg des magnetischen Arbeitsstoffs wirksam genutzt werden kann.
Gemäß der Erfindung von Anspruch 2 oder 3 bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung in der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung, die mit dem magnetischen Arbeitskörper, der den magnetischen Arbeitsstoff mit dem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem das Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird, der Magnetfeldänderungseinrichtung, die die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert, der Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen dem Hochtemperaturende und dem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen, dem Wärmetauscher auf der Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen, und dem Wärmetauscher auf der Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf der Niedertemperaturendseite zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, versehen ist, das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert. Daher kann das Wärmeübertragungsmedium bewegt werden, nachdem die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert ist, sodass die Temperatur des Wärmeübertragungsmedium durch den magnetischen Arbeitsstoff, in dem die Temperatur durch die Verringerung in dem Magnetfeld verringert würde, weiter verringert werden kann.
Somit kann die Temperaturverringerung des magnetischen Arbeitsstoffs wirksam genutzt werden, der Temperaturgradient zwischen dem Hochtemperaturende und dem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers kann erhöht werden und die durch den magneto-kalorischen Effekt des magnetischen Arbeitsstoffe verursachte Temperaturänderungen kann wirksam und effizient genutzt werden.
Unter den Umständen, wenn die Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, als T2 definiert ist, bewegt die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes nachdem eine Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung, wie in der Erfindung von Anspruch 5 oder 6, die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds reduzierte, wobei die Temperaturverringerung des magnetischen Arbeitsstoffs wirksam genutzt werden kann.
Figurenliste

1 ist ein vollständiges Blockdiagramm einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung eines Beispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist.
2 ist eine Querschnittsansicht eines AMR (Aktiver Magnetischer Regenator) für die magnetische Wärmepumpe von 1.
3 ist eine Querschnittsansicht eines magnetischen Arbeitskörpers, die eine Bewegungsoperation eines Wärmeübertragungsmediums, bevor die magnetischen Arbeitsstoffe magnetisiert werden, erklärt.
4 ist eine Querschnittsansicht des magnetischen Arbeitskörpers in einem Zustand, in dem die magnetischen Arbeitsstoffe magnetisiert sind.
5 ist eine Querschnittsansicht des magnetischen Arbeitskörpers, wenn die magnetischen Arbeitsstoffe entmagnetisiert sind.
6 ist eine Querschnittsansicht des magnetischen Arbeitskörpers, die eine Bewegungsoperation des Wärmeübertragungsmediums, nachdem die magnetischen Arbeitsstoffe entmagnetisiert sind, erklärt.

Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben. 1 stellt ein vollständiges Blockdiagramm einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1 eines Beispiels, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist, dar. 2 stellt eine Querschnittsansicht einer magnetischen Wärmepumpe AMR 2 der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1 dar.
Konfiguration einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1
Zuerst wird die magnetische Wärmepumpe AMR 2 von 2 beschrieben. Die magnetische Wärmepumpe AMR 2 der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1 ist mit einem hohlen zylindrischen Gehäuse 3, dessen beide Enden in der axialen Richtung verschlossen sind, und einem rotierenden Körper 7, der in dem axialen Zentrum in dem Gehäuse 3 angeordnet ist und in dem ein Paar (2 Stücke) von Permanentmagneten 6 (Magnetfelderzeugungselement) radial an achsensymmetrischen Umfangsflächen angeordnet ist, versehen. Beide Enden einer Welle des rotierenden Körpers 7 sind drehbar und zentral in dem Gehäuse 3 gelagert und der rotierende Körper 7 ist mit einem Entschleuniger, der nicht gezeigt ist, an eine Rotationswelle 10 eines Motors M (1, Servomotor) gekoppelt und die Drehung wird durch den Motor M gesteuert. Der rotierende Körper 7, die Permanentmagneten 6, der Motor M und dergleichen konfigurieren eine Magnetfeldänderungseinrichtung, die die Größe eines an später beschriebene magnetische Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelds ändert. Darüber hinaus ist eine Kurvenscheibe 9 (1), die einen später beschriebenen Verdrängungskörper (Kolben) 8 antreibt, auch an die Rotationswelle 10 des Motors M gekoppelt.
Währenddessen sind vier magnetische Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B, die zwei Mal die Anzahl der Permanentmagneten 6 sind, in der Umfangsrichtung in gleichen Abständen an dem inneren Umfang des Gehäuses 3 in einem Zustand eines Nahekommens der äußeren Umfangsfläche der Permanentmagneten 6 befestigt. In dem Fall des Beispiels sind die magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A an achsensymmetrischen Positionen mit dem rotierenden Körper 7 dazwischen eingeschoben und die magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B sind an achsensymmetrischen Positionen mit dem rotierenden Körper 7 dazwischen eingeschoben angeordnet (2). Die magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B sind diese, in denen magnetische Arbeitsstoffe 13, die einen magneto-kalorischen Effekt haben, in einem hohlen Kanal 12, der entlang des inneren Umfangs des Gehäuses 3 einen kreisbogenförmigen Querschnitt hat, individuell eingefüllt sind, sodass ein Wärmeübertragungsmedium (hierbei, Wasser) zirkulieren kann (1).
Obwohl die magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B, wie in 2 dargestellt, tatsächlich in zwei Paaren an den achsensymmetrischen Positionen angeordnet sind, stellt 1 vertretungsweise einen magnetischen Arbeitskörper 11A und eine magnetischen Arbeitskörper 11B dar. In dem Beispiel ist der Kanal 12 durch ein Harzmaterial ausgebildet, das eine hohe Wärmeisolationseigenschaft hat. Somit ist der Wärmeverlust von den magnetischen Arbeitsstoffen 13, in denen sich die Temperatur aufgrund der Änderung (Magnetisierung und Entmagnetisierung) des Magnetfelds, wie später beschrieben, erhöht oder verringert, zu der Atmosphäre (Außenseite) reduziert. In dem Beispiel ist ein Mn-basierendes Material oder ein Labasierendes Material für die magnetischen Arbeitsstoffe 13 verwendet.
In dem vollständigen Blockdiagramm der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1 von 1, in der die magnetische Wärmepumpe AMR 2 installiert ist, hat jeder von den magnetischen Arbeitskörpern 11A und 11B an einem Ende (rechtes Ende in 1) ein Hochtemperaturende 14 und an dem anderen Ende (linkes Ende in 1) ein Niedertemperaturende 16. Ein Hochtemperaturrohr 17 ist mit dem Hochtemperaturende 14 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B verbunden (1 stellt jeweils einen magnetischen Arbeitskörper 11A und einen magnetischen Arbeitskörper 11B dar) und ist von dem Gehäuse 3 von 2 herausgezogen. Darüber hinaus ist ein Niedertemperaturrohr 18 mit dem Niedertemperaturende 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B verbunden (1 stellt jeweils einen magnetischen Arbeitskörper 11A und einen magnetischen Arbeitskörper 11B dar) und ist von dem Gehäuse 3 von 2 herausgezogen.
Ein Wärmetauscher 19 auf der Wärmeabgabeseite ist mit dem Hochtemperaturrohr 17 verbunden und ferner ist eine Umwälzpumpe 21 in dem Hochtemperaturrohr 17 platziert. Ein Wärmetauscher 22 auf der Wärmeabsorptionsseite ist mit dem Niedertemperaturrohr 18 verbunden und ferner ist auch eine Umwälzpumpe 23 in dem Niedertemperaturrohr 18 platziert.
Die Verdrängungskörper (Kolben) 8 sind an dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B individuell angeordnet und werden durch die von der rotierenden Welle 10 des Motors M rotierten Kurvenscheiben 9 angetrieben, um das Wärmeübertragungsmedium (Wasser) zu veranlassen, zwischen dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B hin- und herzugehen.
Genauer wird, wenn der Verdrängungskörper 8 auf der Seite des Hochtemperaturendes 14 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A zurückgeht und der Verdrängungskörper 8 auf der Seite des Niedertemperaturendes 16 davon vorgeht, wie in 1 dargestellt, das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes 16 des magnetischen Arbeitskörpers 11A zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bewegt. Andererseits geht, wie in 1 dargestellt, der Verdrängungskörper 8 auf der Seite des Niedertemperaturendes 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B zurück und der Verdrängungskörper 8 auf der Seite des Hochtemperaturendes 14 davon geht nach vorne, sodass das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes 14 des magnetischen Arbeitskörpers 11B zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 bewegt wird. Die Verdrängungskörper 8 und die Kurvenscheiben 9, und ferner der Motor M, die rotierende Welle 10 und dergleichen bilden eine Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung aus, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B hin- und herzugehen.
Grundlegende Operation einer magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1
Die grundlegende Operation der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung 1 mit der oben beschriebenen Konfiguration wird beschrieben. Zuerst befinden sich, wenn sich der rotierende Körper 7 an der Position von 0° befindet (in 2 dargestellte Position), die Permanentmagneten 6 und 6 an den Positionen von 0° und 180°. Daher steigt die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A an den Positionen von 0° und 180° anzulegenden Magnetfelder an und die Temperatur steigt durch eine Magnetisierung an. Andererseits nimmt die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 der sich an den Positionen von 90°und 270° befindenden magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B, die davon eine Phasendifferenz von 90 °haben, anzulegenden Magnetfelder ab und die Temperatur nimmt durch eine Entmagnetisierung ab.
Wenn sich der rotierende Körper 7 durch die Rotation des Motors M an der Position von 0° (2) befindet, werden die Kurvenscheiben 9 und 9 durch die rotierende Welle 10 des Motors angetrieben, um, wie in 1 dargestellt, die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Hochtemperaturendes 14 der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A zurück zu bewegen, und die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Niedertemperaturendes 16 davon nach vorne zu bewegen. Somit wird das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes 16 des magnetischen Arbeitskörpers 11A zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bewegt.
Somit wird Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen 13 der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A, in denen die Temperatur durch eine Magnetisierung durch die Permanentmagneten 6 und 6 angestiegen ist, und den Niedertemperatur-Heizmedien ausgetauscht, um dabei einen Temperaturgradienten, bei dem die Temperatur auf der Seite des Hochtemperaturendes 14 hoch ist und die Temperatur auf der Seite des Niedertemperaturendes 16 in jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A niedrig ist, zu erzeugen.
Wenn sich der rotierende Körper 7 durch die Rotation des Motors M an der Position von 0° (2) befindet, werden die Kurvenscheiben 9 und 9 durch die rotierende Welle 10 des Motors M angetrieben, um, wie in 1 dargestellt, die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Hochtemperaturendes 14 der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B nach vorn zu bewegen und die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Niedertemperaturendes 16 davon zurückzuziehen. Somit wird das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes 14 des magnetischen Arbeitskörpers 11A zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 bewegt. Somit wird Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen 13 der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B, in denen die Temperatur durch eine Entmagnetisierung abgenommen hat, und den Hochtemperatur-Heizmedien ausgetauscht, um die Temperaturgradienten der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B weiter zu erhöhen.
Als nächstes werden, wenn der rotierende Körper 7 durch den Motor M um 90° rotiert wird, die Permanentmagneten 6 und 6 zu den Positionen von 90° und 270° gebracht. Daher steigt die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B, die sich an den Positionen von 90° und 270° befinden, anzulegenden Magnetfelder an und die Temperatur steigt durch Magnetisierung an. Andererseits nimmt die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A, die sich an den Positionen von 0° und 180° befinden, die eine Phasendifferenz davon von 90° haben, anzulegenden Magnetfelder ab und die Temperatur nimmt durch Entmagnetisierung ab.
Wenn sich der rotierende Körper 7 durch die Rotation des Motors M an der Position von 90° befindet, werden die Kurvenscheiben 9 und 9 durch die rotierende Welle 10 des Motors M angetrieben, um die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Hochtemperaturendes 14 der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A vor zu bewegen und die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Niedertemperaturendes 16 davon zurück zu bewegen. Somit wird das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes 14 des magnetischen Arbeitskörpers 11A zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 bewegt. Somit wird die Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen 13 der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A, in denen die Temperatur durch Entmagnetisierung abgenommen hat, und den Hochtemperatur-Wärmemedien ausgetauscht, um die Temperaturgradienten der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11A weiter zu erhöhen.
Wenn der rotierende Körper 7 durch die Rotation des Motors M zu der Position von 90° gebracht wird, werden die Kurvenscheiben 9 und 9 durch die rotierende Welle 10 des Motors M angetrieben, um die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Niedertemperaturendes 16 der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B nach vorn zu bewegen, und die Verdrängungskörper 8 an den Seiten des Hochtemperaturendes 14 davon zurück zu bewegen. Somit wird das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes 16 des magnetischen Arbeitskörpers 11B zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bewegt.
Somit wird Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen 13 der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B, in denen die Temperatur durch Magnetisierung durch die Permanentmagneten 6 und 6 angestiegen ist, und den Niedertemperatur-Heizmedien ausgetauscht, um die Temperaturgradienten der magnetischen Arbeitskörper 11B und 11B weiter zu erhöhen.
Somit wird das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Hochtemperaturendes 14 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B, in dem die Temperatur erhöht wurde, mit der Umwälzpumpe 21 durch das Hochtemperaturrohr 17 in den Wärmetauscher 19 auf der Wärmeabgabeseite zirkuliert. Das Wärmeübertragungsmedium auf der Seite des Niedertemperaturendes 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B, in dem die Temperatur abgenommen hat, wird mit der Umwälzpumpe 23 durch das Niedertemperaturrohr 18 in den Wärmetauscher 22 auf der Wärmeabsorptionsseite zirkuliert.
Die Rotation des rotierenden Körpers 7 durch den Motor M und das Umschalten der Verdrängungskörper 8 werden bei relativen schnellen Drehzahlen und Zeitabläufen durchgeführt, das Wärmeübertragungsmedium (Wasser) wird zwischen dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jeden der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B hin- und herbewegt, und eine Wärmeabsorption/Wärmeabgabe von den magnetischen Arbeitsstoffen 13 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B, die zu Magnetisieren/Entmagnetisieren sind, wird wiederholt, wobei eine Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jeden der magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B allmählich ansteigt. Dann nimmt die Temperatur des Niedertemperaturendes 16 von jedem der auf der Wärmeabsorptionsseite mit dem Wärmetauscher 22 verbundenen magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B auf eine Temperatur ab, bei der die Kühlkapazität der magnetischen Arbeitsstoffe 13 und eine Wärmelast eines durch den Wärmetauscher 22 zu kühlenden Kühl-Zielkörpers ausgeglichen sind, und dann sind die Wärmeabgabefähigkeit und die Kühlfähigkeit des Wärmetauschers 19 ausgeglichen, sodass die Temperatur des Hochtemperaturendes 14 von jedem der mit dem Wärmetauscher 19 auf der Wärmeabgabeseite verbundenen magnetischen Arbeitskörper 11A, 11A, 11B und 11B eine im wesentlichen konstante Temperatur wird.
Details einer Umschaltsteuerung einer hin- und hergehenden Bewegung des Wärmeübertragungsmediums durch einen Verdrängungskörper 8
Als nächstes wird der Zeitablauf eines Umschaltens der Bewegung (hin- und hergehende Bewegung) des Wärmeübertragungsmediums durch die Verdrängungskörper 8 unter Bezugnahme auf 3 bis 6 im Detail beschrieben. Obwohl jede Figur den magnetischen Arbeitskörper 11A darstellt, ist dasselbe auch für den magnetischen Arbeitskörper 11B anwendbar. Darüber hinaus wird der folgende Umschalt-Zeitablauf in dem Beispiel hauptsächlich durch die Form der Kurvenscheibe 9 erzielt.
Zuerst wird in der vorliegenden Erfindung, wenn, wie in 1 gezeigt, die magnetischen Arbeitsstoffe 13 des magnetischen Arbeitskörpers 11A magnetisiert werden (Erhöhen eines Magnetfelds), das Wärmeübertragungsmedium, wie in 3 gezeigt, von der Seite des Niedertemperaturendes 16 des magnetischen Arbeitskörpers 11A vor einer Magnetisierung des magnetischen Arbeitskörpers 11A durch die Permanentmagneten 6 durch die Verdrängungskörper 8 zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bewegt. In diesem Fall wird, wenn eine Zeit, während der die Permanentmagneten 6 die magnetischen Arbeitsstoffe 13 des magnetischen Arbeitskörpers 11A magnetisieren (die Größe des anzulegenden Magnetfelds erhöhen), als T1 definiert ist, in dem Beispiel das Wärmeübertragungsmedium (Wasser) von der Seite des Niedertemperaturendes 16 des magnetischen Arbeitskörpers 11A vor einer Zeit, wenn die Permanentmagneten 16 beginnen, die magnetischen Arbeitsstoffe 13 zu magnetisieren (die Größe des anzulegenden Magnetfelds erhöhen), die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, durch die Verdrängungskörper 8 zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bewegt.
Da die magnetischen Arbeitsstoffe 13 zu diesem Zeitpunkt nicht magnetisiert sind, ist die Temperatur des Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmediums (in jeder Figur durch W1 angegeben, W2 gibt das Hochtemperatur-Wärmeübertragungsmedium an), das dort hineinströmt, wie durch die durchgezogene Linie L1 in 3 angegeben, niedriger als die in dem Fall (gestrichelte Linie L2), in dem das Wärmeübertragungsmedium veranlasst wird, gleichzeitig mit dem Magnetisieren dort hinein zu strömen. Danach werden, wie in 4 dargestellt, die magnetischen Arbeitsstoffe 13 der magnetischen Arbeitskörper 11A durch die Permanentmagneten 6 magnetisiert, und daher ist die Temperatur in einem durch die durchgezogene Linie L3 in 4 angegebenen Zustand. Eine Temperaturdifferenz (L3 - L1) zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen 13 und dem Wärmeübertragungsmedium zu diesem Zeitpunkt wird größer als eine Temperaturdifferenz (L3 - L2), wenn das Wärmeübertragungsmedium gleichzeitig veranlasst wird, dort hinein zu strömen.
Andernfalls werden in der vorliegenden Erfindung, selbst nachdem die magnetischen Arbeitsstoffe 13 der magnetischen Arbeitskörper 11A entmagnetisiert sind (das Magnetfeld verringern), die Verdrängungskörper 8 nicht betrieben und der Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeübertragungsmedium und den magnetischen Arbeitsstoffen 13 wird, wie in 5 dargestellt, fortgesetzt. In 5 gibt die gestrichelte Linie L4 die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums in diesem Fall an und die gestrichelte Linie L5 gibt die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums an, wenn das Wärmeübertragungsmedium gleichzeitig mit der Entmagnetisierung bewegt wird. Die Temperatur ist bei der gestrichelten Linie L4 niedriger als bei der gestrichelten Linie L5.
Danach wird das Wärmeübertragungsmedium, wie in 6 dargestellt, von der Seite des Hochtemperaturendes 14 des magnetischen Arbeitskörpers 11A durch die Verdrängungskörper 8 zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 bewegt. In diesem Fall wird, wenn eine Zeit während der die Permanentmagneten 6 die magnetischen Arbeitsstoffe 13 entmagnetisieren (die Größe des anzulegenden Magnetfelds verringern), als T2 definiert ist, das Wärmeübertragungsmedium durch die Verdrängungskörper 8 von der Seite des Hochtemperaturendes 14 der magnetischen Arbeitskörper 11A zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 nach einer Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Permanentmagneten 6 die magnetischen Arbeitsstoffe 13 in dem Beispiel entmagnetisieren (die Größe des anzulegenden Magnetfelds verringern), bewegt. L6 in 6 gibt die Temperatur der magnetischen Arbeitsstoffe 13 zu dieser Zeit an.
Wie oben beschrieben, wird das Wärmeübertragungsmedium durch die Verdrängungskörper 8 von der Seite des Niedertemperaturendes 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bewegt bevor die Permanentmagneten 6 in der vorliegenden Erfindung die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder erhöhen (magnetisieren). Daher kann, bevor die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder erhöht wird, das Niedertemperatur-Wärmeübertragungsmedium in die magnetischen Arbeitsstoffe 13 geschickt werden, und eine Temperaturdifferenz von den magnetischen Arbeitsstoffen 13, in denen die Temperatur durch das nachfolgende Magnetfeld angestiegen ist, kann erhöht werden.
Somit wird Wärme zwischen den magnetischen Arbeitsstoffen 13 und dem Wärmeübertragungsmedium effizient ausgetauscht, der Temperaturgradient zwischen dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B kann erhöht werden und der durch den magneto-kalorischen Effekt der magnetischen Arbeitsstoffe 13 verursachte Temperaturaustausch kann wirksam und effizient genutzt werden.
In diesem Fall bewegen die Verdrängungskörper 8, wenn eine Zeit, während der die Permanentmagneten 6 die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder erhöhen, als T1 definiert ist, das Wärmeübertragungsmedium vor einer Zeit, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, bevor die Permanentmagneten 6 beginnen, die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 in dem Beispiel anzulegenden Magnetfelder zu erhöhen, von der Seite des Niedertemperaturendes 16 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B zu der Seite des Hochtemperaturendes 14. Daher kann der Temperaturanstieg der magnetischen Arbeitsstoffe 13 wirksam genutzt werden.
Das Wärmeübertragungsmedium wird durch die Verdrängungskörper 8 von der Seite des Hochtemperaturendes 14 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 bewegt nachdem die Permanentmagneten 6 die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder reduzieren. Daher kann das Wärmeübertragungsmedium bewegt werden, nachdem die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder verringert ist, und die Temperatur des Wärmeübertragungsmediums kann durch die magnetischen Arbeitsstoffe 13, in denen die Temperatur durch die Verringerung in dem Magnetfeld abnimmt, weiter verringert werden.
Somit kann die Temperaturverringerung der magnetischen Arbeitsstoffe 13 wirksam genutzt werden, der Temperaturgradient zwischen dem Hochtemperaturende 14 und dem Niedertemperaturende 16 von jeden der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B kann erhöht werden und die durch den magneto-kalorischen Effekt der magnetischen Arbeitsstoffe 13 verursachte Temperaturänderung kann wirksam und effizient genutzt werden.
In diesem Fall wird, wenn eine Zeit, während der die Permanentmagneten 6 die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder reduzieren, als T2 definiert ist, das Wärmeübertragungsmedium durch die Verdrängungskörper 8 von der Seite des Hochtemperaturendes 14 von jedem der magnetischen Arbeitskörper 11A und 11B zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 nach einer Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Permanentmagneten 6 die Größe der an die magnetischen Arbeitsstoffe 13 anzulegenden Magnetfelder in dem Beispiel verringern, bewegt. Daher kann die Temperaturverringerung der magnetischen Arbeitsstoffe 13 wirksam genutzt werden.
In dem Beispiel werden sowohl die Steuerung einer Bewegung des Wärmeübertragungsmediums von der Seite des Niedertemperaturendes 16 zu der Seite des Hochtemperaturendes 14 bevor die magnetischen Arbeitsstoffe 13 magnetisiert werden als auch die Steuerung einer Bewegung des Wärmeübertragungsmediums von der Seite des Hochtemperaturendes 14 zu der Seite des Niedertemperaturendes 16 nachdem eine Entmagnetisierung der magnetischen Arbeitsstoffe 13 ausgeführt wird, aber es ist auch wirksam, nur eine der Steuerungen auszuführen, ohne darauf beschränkt zu sein.
Darüber hinaus ist auch die gesamte Konfiguration der magnetischen Wärmepumpeneinrichtung nicht auf das Beispiel beschränkt und die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung kann auch durch eine Umwälzpumpe oder ein Zellenrad statt dem Verdrängungskörper 8 ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1: magnetische Wärmepumpeneinrichtung
2: magnetische Wärmepumpe AMR
3: Gehäuse
6: Permanentmagnet (Magnetfeldänderungseinrichtung)
7: rotierender Körper (Magnetfeldänderungseinrichtung)
8: Verdrängungskörper (Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung)
9: Kurvenscheibe (Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung)
11A, 11B: magnetischer Arbeitskörper
12: Kanal
13: magnetischer Arbeitsstoff
14: Hochtemperaturende
16: Niedertemperaturende
19, 22: Wärmetauscher
M: Motor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008051409 [0007]

Claims

Magnetische Wärmepumpeneinrichtung, aufweisend: einen magnetischen Arbeitskörper, der einen magnetischen Arbeitsstoff mit einem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird; eine Magnetfeldänderungseinrichtung, die eine Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert; eine Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen; einen Wärmetauscher auf einer Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf einer Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen; und einen Wärmetauscher auf einer Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf einer Seite des Niedertemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, wobei die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bewegt, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht.
Magnetische Wärmepumpeneinrichtung, aufweisend: einen magnetischen Arbeitskörper, der einen magnetischen Arbeitsstoff mit einem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird; eine Magnetfeldänderungseinrichtung, die eine Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert; eine Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen; einen Wärmetauscher auf einer Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf einer Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen; und einen Wärmetauscher auf einer Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf einer Seite des Niedertemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, wobei die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes bewegt, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert.
Magnetische Wärmepumpeneinrichtung, aufweisend: einen magnetischen Arbeitskörper, der einen magnetischen Arbeitsstoff mit einem magneto-kalorischen Effekt hat und in dem ein Wärmeübertragungsmedium zirkuliert wird; eine Magnetfeldänderungseinrichtung, die eine Größe eines an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds ändert; eine Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung, die das Wärmeübertragungsmedium veranlasst, zwischen einem Hochtemperaturende und einem Niedertemperaturende des magnetischen Arbeitskörpers hin- und herzugehen; einen Wärmetauscher auf einer Wärmeabgabeseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf einer Seite des Hochtemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabgabe durchzuführen; und einen Wärmetauscher auf einer Wärmeabsorptionsseite, um das Wärmeübertragungsmedium auf einer Seite des Niedertemperaturendes zu veranlassen, eine Wärmeabsorption durchzuführen, wobei die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bewegt, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht, und die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes bewegt, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert.
Magnetische Wärmepumpeneinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 3, wobei, wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht, als T1 definiert ist, die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium vor einer Zeit, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung beginnt, die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds zu erhöhen, von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bewegt.
Magnetische Wärmepumpeneinrichtung gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei, wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, als T2 definiert ist, die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium nach einer Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes bewegt.
Magnetische Wärmepumpeneinrichtung gemäß Anspruch 3, wobei, wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds erhöht als T1 definiert ist, die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium vor einer Zeit, die größer als 0 und gleich oder kleiner als 0,15 × T1 ist, bevor die Magnetfeldänderungseinrichtung beginnt, die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds zu erhöhen, von der Seite des Niedertemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Hochtemperaturendes bewegt, und, wenn eine Zeit, während der die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, als T2 definiert ist, die Wärmeübertragungsmedium-Bewegungseinrichtung das Wärmeübertragungsmedium nach einer Zeit, die gleich oder größer als 0,25 × T2 und gleich oder kleiner als 0,33 × T2 ist, nachdem die Magnetfeldänderungseinrichtung die Größe des an den magnetischen Arbeitsstoff anzulegenden Magnetfelds verringert, von der Seite des Hochtemperaturendes des magnetischen Arbeitskörpers zu der Seite des Niedertemperaturendes bewegt.