JP2007271138A - Refrigerating machine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、冷凍機に係り、特に、家庭並びに民生用途及び業務用途にて使用される冷凍機に関する。 The present invention relates to a refrigerator, and more particularly, to a refrigerator used for home use, consumer use, and business use.
従来、家庭並びに民生用途及び業務用途(冷凍能力:0.1〜1kW程度)の冷凍機としては、一般的に蒸気圧縮冷凍サイクルが利用されている。この蒸気圧縮冷凍サイクルは、よく知られるように冷媒を圧縮する圧縮機及び冷媒を膨張する膨張弁を備え、圧縮機及び膨張弁間の冷媒流路に冷媒からの熱を放出する為の凝縮器並びに冷媒に熱を吸熱する為の蒸発機が配置されている。従って、この蒸気圧縮冷凍サイクルにおいては、圧縮機から供給された冷媒が凝縮器で熱を放出し、凝縮器から供給された冷媒が膨張弁で膨張されて蒸発機に供給され、蒸発機で吸熱して再び冷媒は圧縮機に供給されて圧縮される。この蒸気圧縮冷凍サイクルの特性は、温度―エントロピー線図(T−s線図)及び圧力―エンタルピー線図(p−h線図)として与えられ、可逆サイクルが両線図で説明される。 Conventionally, a vapor compression refrigeration cycle is generally used as a refrigerator for household, consumer use, and business use (refrigeration capacity: about 0.1 to 1 kW). As is well known, this vapor compression refrigeration cycle includes a compressor for compressing a refrigerant and an expansion valve for expanding the refrigerant, and a condenser for releasing heat from the refrigerant to a refrigerant flow path between the compressor and the expansion valve. In addition, an evaporator for absorbing heat into the refrigerant is disposed. Therefore, in this vapor compression refrigeration cycle, the refrigerant supplied from the compressor releases heat by the condenser, and the refrigerant supplied from the condenser is expanded by the expansion valve and supplied to the evaporator, and the refrigerant absorbs heat. Then, the refrigerant is again supplied to the compressor and compressed. The characteristics of this vapor compression refrigeration cycle are given as a temperature-entropy diagram (Ts diagram) and a pressure-enthalpy diagram (ph diagram), and the reversible cycle is explained by both diagrams.
また、極低温環境に限定した特殊用途においては、磁界の増減により、発熱及び吸熱作用を有する磁性体(所謂磁気作業物質)を利用した磁気冷凍サイクルが特許文献1で知られている。この磁気冷凍サイクルは、熱交換器間の冷媒流通路中に磁界を印加する超電導磁石が配置され、この磁界中に磁気熱量効果を有する磁気作業物質が出し入れされる。従って、この磁気冷凍サイクルにおいては、磁気作業物質への加磁作用及び消磁作用に伴って磁気作業物質からの発熱及び吸熱が冷媒流通路中の冷媒に与えられ、冷却された冷媒が冷却器に供給され、熱が与えられた冷媒が排熱熱交換器に供給されている。磁気作業物質には、磁界の印加で発熱し、磁界の消磁で吸熱する材料に限らず、磁界の印加で吸熱し、磁界の消磁で発熱する材料が知られている。
近年、急速冷凍(―30℃以下)を利用した食品の鮮度閉じ込め等、家庭並びに民生用途及び業務用途において、低温域(―30℃以下)にまで冷却可能な冷凍機の需要が増大している。しかし、従来、家庭等で一般的に用いられている蒸気圧縮冷凍サイクルにおいては、低温域(―30℃)を実現するには、圧縮比を増大させることが要求される。このような要求に応えると、冷凍機内の潤滑油或いは成績係数(COP)が劣化される虞がある。この対策として、一般的には、多段の圧縮一段膨張冷凍サイクルが採用されているが、冷凍システムとして複雑となり、また、装置の高コストを招き、家庭及び民生用途には不適であるとされている。 In recent years, there is an increasing demand for refrigerators that can be cooled to low temperatures (-30 ° C or lower) in household, consumer and business applications such as food freshness confinement using quick freezing (-30 ° C or lower). . However, in the conventional vapor compression refrigeration cycle generally used in homes and the like, it is required to increase the compression ratio in order to realize a low temperature range (−30 ° C.). If such a request is met, there is a risk that the lubricating oil or coefficient of performance (COP) in the refrigerator will be deteriorated. As a countermeasure, a multi-stage compression single-stage expansion refrigeration cycle is generally adopted. However, it is complicated as a refrigeration system, incurs high cost of the apparatus, and is not suitable for home and consumer use. Yes.
このような多段圧縮一段膨張冷凍サイクルに対して、磁気冷凍サイクルは、これまで知られている磁気熱量効果を有する磁性体を利用した磁気冷凍サイクルにおいて、大きな温度差を生じさせるには、非常に大きな磁界の増減を必要としている。従って、超電導磁石のようなかなり大がかり、且つ複雑な装置を必要としている。永久磁石で実現できるような低磁場においても、大きな温度差を生じさせることができる磁性体が既に開発され、このような磁性体を利用する磁気冷凍サイクルが既に特許文献1に開示されている。 In contrast to such a multi-stage compression single-stage expansion refrigeration cycle, the magnetic refrigeration cycle is very useful for causing a large temperature difference in a magnetic refrigeration cycle using a magnetic material having a magnetocaloric effect known so far. A large magnetic field increase / decrease is required. Therefore, a considerably large and complicated device such as a superconducting magnet is required. A magnetic material capable of generating a large temperature difference even in a low magnetic field that can be realized with a permanent magnet has already been developed, and a magnetic refrigeration cycle using such a magnetic material has already been disclosed in Patent Document 1.
この発明は、上述した事情に鑑みなされたものであって、コンパクトで、且つ、高効率な冷凍機を提供するにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is to provide a compact and highly efficient refrigerator.
この発明によれば、
第1の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記第1の冷媒を膨張する為の膨張弁と、
前記圧縮機から前記膨張弁に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒の熱を放熱する為の凝縮器と、
前記膨張弁から前記圧縮機に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒で外部から吸熱する為の蒸発器と、
第2の冷媒を循環させるポンプと、
磁界の増加及び減少に応じて発熱及び吸熱する磁性体と、
前記磁性体に対する前記磁界を増加及び減少するための磁石と、
前記蒸発器に熱的に連結され、前記第2の冷媒が供給されることにより前記第2の冷媒を冷却する第1の熱交換器と、
前記第2の冷媒を、前記前記磁界の増加および減少に起因して吸熱する磁性体を用いて冷却する吸熱部と、
前記吸熱部によって冷却された前記第2の冷媒が供給されることにより冷却対象を冷却する第2の熱交換器と、
を具備することを特徴とする冷凍機が提供される。
According to this invention,
A compressor for compressing the first refrigerant;
An expansion valve for expanding the first refrigerant;
A condenser for dissipating the heat of the first refrigerant, provided in a flow path of the first refrigerant flowing from the compressor to the expansion valve;
An evaporator provided in the flow path of the first refrigerant flowing from the expansion valve to the compressor, for absorbing heat from the outside by the first refrigerant;
A pump for circulating the second refrigerant;
A magnetic body that generates heat and absorbs heat in accordance with an increase and decrease in the magnetic field;
A magnet for increasing and decreasing the magnetic field on the magnetic body;
A first heat exchanger that is thermally coupled to the evaporator and that cools the second refrigerant by being supplied with the second refrigerant;
An endothermic part that cools the second refrigerant using a magnetic material that absorbs heat due to the increase and decrease of the magnetic field;
A second heat exchanger that cools an object to be cooled by being supplied with the second refrigerant cooled by the heat absorption unit;
A refrigerator is provided.
また、この発明によれば、
第1の冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記第1の冷媒を膨張する為の膨張弁と、
前記圧縮機から前記膨張弁に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒の熱を放熱する為の凝縮器と、
前記膨張弁から前記圧縮機に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒で外部から吸熱する為の蒸発器と、
第2の冷媒を循環させるポンプと、
このポンプからの前記第2の冷媒を前記蒸発器が設けられた第1の冷媒流路及び前記凝縮器が設けられた第2の冷媒流路に分岐する分岐部と、
前記第1及び第2の冷媒流路を合流してポンプに戻す合流部と、
磁界の増加及び減少に応じて発熱及び吸熱する磁性体と、
前記磁性体に対する前記磁界を増加及び減少するための磁石と、
前記第1の冷媒流路に設けられ、前記第2の冷媒を前記前記磁界の増加および減少に起因して吸熱する磁性体を用いて冷却する吸熱部と、
前記第2の冷媒流路に設けられ、前記第2の冷媒を前記前記磁界の増加および減少に起因して発熱する磁性体を用いて加熱する発熱部と、
を具備することを特徴とする冷凍機が提供される。
Moreover, according to this invention,
A compressor for compressing the first refrigerant;
An expansion valve for expanding the first refrigerant;
A condenser for dissipating the heat of the first refrigerant, provided in a flow path of the first refrigerant flowing from the compressor to the expansion valve;
An evaporator provided in the flow path of the first refrigerant flowing from the expansion valve to the compressor, for absorbing heat from the outside by the first refrigerant;
A pump for circulating the second refrigerant;
A branching portion for branching the second refrigerant from the pump into a first refrigerant flow path provided with the evaporator and a second refrigerant flow path provided with the condenser;
A merge portion that merges the first and second refrigerant flow paths and returns them to the pump;
A magnetic body that generates heat and absorbs heat in accordance with an increase and decrease in the magnetic field;
A magnet for increasing and decreasing the magnetic field on the magnetic body;
A heat-absorbing part that is provided in the first refrigerant flow path and cools the second refrigerant using a magnetic material that absorbs heat due to the increase and decrease of the magnetic field;
A heat generating part that is provided in the second refrigerant flow path and heats the second refrigerant using a magnetic material that generates heat due to the increase and decrease of the magnetic field;
A refrigerator is provided.
この発明によれば、家庭並びに民生用途及び業務用途で使用可能なコンパクトで、且つ、高効率な、低温域まで冷やすことができる冷凍機を提供することができる。 According to this invention, it is possible to provide a compact and highly efficient refrigerator that can be cooled to a low temperature range that can be used for household, consumer and business purposes.
以下、必要に応じて図面を参照しながら、この発明の一実施の形態に係る冷凍機例えばハイブリッド型磁気冷凍装置を説明する。 Hereinafter, a refrigerator, for example, a hybrid magnetic refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as necessary.
図1は、この発明の第一の実施形態に係るハイブリッド型磁気冷凍装置を概略的に示している。この図1に示されるハイブリッド型磁気冷凍装置は、蒸気圧縮冷凍サイクル1及び磁気冷凍サイクル10を有する。即ち、図1に示されるハイブリッド型磁気冷凍装置は、蒸気圧縮冷凍サイクル1及び磁気冷凍サイクル10を熱的に連結する熱交換連結部8を備え、この熱交換連結部8において、蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2と磁気冷凍サイクル10の高温側熱交換器11とが熱交換の為に熱的に結合されている。
FIG. 1 schematically shows a hybrid magnetic refrigeration apparatus according to a first embodiment of the present invention. The hybrid magnetic refrigeration apparatus shown in FIG. 1 has a vapor compression refrigeration cycle 1 and a
図1に示すように、蒸気圧縮冷凍サイクル1には、冷媒を圧縮する圧縮機3及び冷媒を膨張させる膨張弁5が設けられ、圧縮機3及び膨張弁5間の冷媒流路に凝縮器4及び熱交換連結部8内の蒸発器2が接続されている。従って、冷凍サイクル1中の冷媒は、圧縮機3で加圧され、この加圧された冷媒が凝縮器4に供給されて加圧冷媒の熱が凝縮器4で放散される。加圧冷媒は、凝縮器4から膨張弁5に供給され、膨張弁5で膨張されて蒸発器2に供給される。蒸発器2においては、膨張された冷媒が吸熱し、蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2に熱的に連結された磁気冷凍サイクル10の高温側熱交換器11から熱を奪うこととなる。ここで、蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2は、磁気冷凍サイクル10の熱交換器11を略0°C以下、好ましくは、0°Cから―10°Cの範囲で冷却することとなる。
As shown in FIG. 1, the vapor compression refrigeration cycle 1 is provided with a
磁気冷凍サイクル10は、熱交換連結部8内に冷媒を供給するポンプ14を備え、熱交換連結部8で冷却された冷媒が熱交換器16に供給され、冷却対象、例えば冷凍庫の庫内(この熱交換器16が置かれた外部環境)、との間で熱交換された冷媒は再びポンプ14に供給されるように循環される。熱交換連結部8は、熱交換器11、発熱部12A及び吸熱部12Bを有する磁気冷凍ユニット12を備え、この磁気冷凍サイクル10の高温部側に熱交換器11及び磁気冷凍ユニット12の発熱部12Aが配置され、磁気冷凍サイクル10の低温部側に熱交換器16及び磁気冷凍ユニット12の吸熱部12Bが配置されている。磁気冷凍ユニット12は、発熱部12Aに磁界を印加する磁石装置18を備え、発熱部12A及び吸熱部12Bとの間で磁気熱量効果を有する磁性体20が移動可能なように外部のアクチュエータ22に連結されている。この磁性体は、磁界の増加及び減少に応じてが発熱及び吸熱する特性(磁気熱量効果)を備えている。発熱部12A及び吸熱部12Bとの間を移動する磁性体20は、後に説明されるように筒状の筐体内に配置され、その内をピストン運動される。磁性体20に磁界を印加すると、その磁性体20が発熱(熱放散)し、磁性体20の減磁でその磁性体20が吸熱(冷却する)する正の磁気効果を有する磁性体20が磁気冷凍ユニット12に組み込まれる場合には、図1に示すように磁石装置18は、磁気冷凍サイクル10の高温部側に配置される。磁性体20が負の磁気効果を有する場合には、磁石装置18は、磁気冷凍サイクル10の低温部側に配置される。ここで、負の磁気効果を有する磁性体20では、磁性体20に磁界を印加すると、その磁性体20が吸熱(冷却)し、磁性体20の減磁でその磁性体20が発熱(熱放散)する。
The
尚、この磁気冷凍サイクル10では、磁気冷凍ユニット12は、磁気冷凍サイクル10の高温部側及び低温部側に配置されるが、両者間で熱が伝達されないように磁気冷凍ユニット12の高温部側及び低温部側間、すなわち発熱部12Aと吸熱部12Bとの間には、断熱構造24が設けられている。
In this
図1に示される磁気冷凍サイクル10においては、ポンプ14から供給された冷媒は、蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2に熱的に連結された熱交換器11で蒸発器2の温度まで冷却されて磁気冷凍ユニット12の発熱部12Aに供給される。磁気冷凍ユニット12の発熱部12Aにおいて、磁性体20の発熱で冷媒は、その加熱(温度が上昇)されるが、予め熱交換器11で冷却されること、熱交換器11に隣接して設けられていること、および断熱構造24が設けられていることから、比較的低温、例えば、0°C前後に維持される。この比較的低温に維持された冷媒は、同様にポンプ14の圧力で磁気冷凍ユニット12の吸熱部12Bに供給される。この吸熱部12Bにおいて、冷媒は、磁性体20によって熱を奪われ、更に冷却、例えば、−20°C〜−30°Cにまで冷却される。十分に冷却された冷媒は、磁気冷凍サイクル10の低温部側の熱交換器16に供給され、この熱交換器16を介して再びポンプ14に戻されることとなる。磁気冷凍サイクル10の低温部側の熱交換器16においては、その外部環境を供給された冷媒で冷却することとなる。
In the
図1に示される蒸気圧縮冷凍サイクル1及び磁気冷凍サイクル10の夫々における冷却温度差は、略20°〜30°Cの範囲内にあり、好ましくは、30°C以上となる。従って、蒸気圧縮冷凍サイクル1で略0°C程度まで冷却することができれば、磁気冷凍サイクル10の熱交換器16によってその回りの環境温度を−30°C以下にまで冷却することができる。
The cooling temperature difference in each of the vapor compression refrigeration cycle 1 and the
図2は、図1に示される磁気冷凍ユニット12の構造の一例を示している。図1に示されるように蒸気冷凍冷媒が流通されるパイプ42と磁気冷凍冷媒が流通されるパイプ44とが連結部8で交差して図1に示す蒸気冷凍冷サイクルの蒸発器2と磁気冷凍サイクル10の高温側熱交換器11が熱的に連結されている。即ち、連結部8において、パイプ42、44は、入れ子構造に配置されている。磁気冷凍冷媒用パイプ44は、U字形を成し、このU字形の磁気冷凍冷媒用パイプ44の一方が磁気冷凍サイクル10の高温部側パイプ部44Aに相当し、U字形の磁気冷凍冷媒用パイプ44の他方が磁気冷凍サイクル10の低温部側パイプ部44Bに相当している。高温部側パイプ部44A及び低温部側パイプ部44Bを貫通して磁性体20をスライド可能に収納する筒状部48が延出され、パイプ部44A、44Bと筒状部48とが入れ子構造を構成している。この筒状部48外には、磁性体20を高温部側パイプ部44A及び低温部側パイプ部44Bに選択的に移動させる為のアクチュエータ22が設けられている。また、筒状部48が延出される高温部側パイプ部44Aの両側には、永久磁石50が配置され、この永久磁石50によって磁界を筒状部48内の磁性体20に印加することができる。従って、永久磁石50から磁界が印加される筒状部48の高温部側及び低温部側は、磁気冷凍ユニット12の発熱部12A及び吸熱部12Bに定められる。なお、高温部側パイプ部44Aと低温部側パイプ部44Bとの間には断熱構造24が設けられるが、図2においてはその説明の都合上断熱構造24の図示を省略している。
FIG. 2 shows an example of the structure of the
図2に示される磁気冷凍ユニット12の構造においては、蒸気冷凍冷媒がパイプ42を流通され、磁気冷凍冷媒がパイプ44を流通され、連結部8において、蒸気冷凍冷媒によって磁気冷凍冷媒が冷却される。冷却されたこの冷媒が高温部側パイプ部44Aから低温部側パイプ部44Bに流通される。高温部側パイプ部44Aでは、筒状部48の高温部側の発熱部12Aに磁性体20が移動される際には、磁界の印加により磁性体20が発熱され、磁気冷凍冷媒との間で熱交換される。磁性体20の放熱に伴い磁気冷凍冷媒の温度が上昇されるが、磁気冷凍冷媒が予め冷却されていること、また熱交換器11に隣接して設けられていること、さらに断熱構造24が設けられていることから、磁気冷凍冷媒は、比較的低い温度に維持されたまま低温部側パイプ部44Bに流通される。磁性体20が筒状部48の低温部側の吸熱部12Bに移動されると、磁性体20が磁気冷凍冷媒に対して吸熱作用を与え、さらに冷却された磁気冷凍冷媒が低温部側パイプ部44Bを介して熱交換器16に供給される。
In the structure of the
図2に示された構造では、1つの連結部8が図示され、2箇所に1組の永久磁石50が配置され、2箇所の永久磁石50間に筒状部48が配置されているが、複数の連結部8が設けられ、また、1箇所または3箇所以上の複数箇所に永久磁石50及び筒状部48の組み合わせが配置され、低温部側パイプ部44Bに1または3以上の複数の吸熱部12Bを設けるようにして磁気冷凍冷媒をより低温に冷却しても良いことは明らかである。また、図2に示す配置において、明らかなように永久磁石50に代えて、電磁石が設けられても良いことは明らかである。更に、図2に示す様に、連結部8に対して磁気冷凍冷媒の流れる方向に対して上流側に発熱部12Aを設けることが好ましい。これは、連結部8における磁気冷凍冷媒と蒸気圧縮冷凍サイクル1の冷媒との温度差を大きく取ることができるため、磁気冷凍冷媒と蒸気圧縮冷凍サイクル1の冷媒との間で移動する熱量を増加させることができ、よりCOPを高くすることができるためである。
In the structure shown in FIG. 2, one connecting
尚、磁性体20が正の磁気効果に代えて、負の磁気効果を有する場合には、永久磁石50或いは電磁石は、低温部側パイプ部44Bに設けられることは明らかである。磁性体20が加磁され、また、減磁される時間サイクルに制約は無く、磁気冷凍サイクル10で実現する冷却特性に応じて適切に定められれば良い。また、独立したアクチュエータ22が設けられず、蒸気圧縮冷凍サイクルで用いられる圧縮機3のピストン或いはシリンダーの機械的動作或いは他の機械的動作を利用して、磁性体20が移動されても良い。
In addition, when the
図1及び図2に示されるハイブリッド型磁気冷凍装置においては、磁気冷凍サイクルの冷媒が蒸気圧縮冷凍サイクルによって冷却されて更に磁気冷凍サイクルで冷却されることから高いCOPにてより低温での冷却を実現することができる。磁気冷凍サイクルのみで同様な冷却を実現する場合に比べて磁気冷凍サイクル中を流通する冷媒が予め冷却されていることから、磁気冷凍装置をコンパクトにすることができる。 In the hybrid magnetic refrigeration apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the refrigerant in the magnetic refrigeration cycle is cooled by the vapor compression refrigeration cycle and further cooled by the magnetic refrigeration cycle. Can be realized. Since the refrigerant circulating in the magnetic refrigeration cycle is cooled in advance as compared with the case where the same cooling is realized only by the magnetic refrigeration cycle, the magnetic refrigeration apparatus can be made compact.
図3は、この発明の他の実施例に係る冷凍機、例えばハイブリッド型磁気冷凍装置を概略的に示している。図3においては、図1に示される部分或いは装置と同一部分或いは装置には同一符号を付してその説明を省略する。 FIG. 3 schematically shows a refrigerator, for example, a hybrid magnetic refrigeration apparatus, according to another embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same parts or devices as those shown in FIG.
図3に示されるハイブリッド型磁気冷凍装置における蒸気圧縮冷凍サイクル1には、凝縮器4及び膨張弁5間に液化した冷媒を貯蔵する受液器6が設けられている。即ち、圧縮機3で冷媒が圧縮されて液化され、凝縮器4で液化冷媒から熱が放出されて液化冷媒が受液器6に一時的に貯蔵される。この受液器6から液化冷媒が膨張弁5に供給されて膨張されて気化され、気化された冷媒が蒸発器2に供給されて蒸発器2で周辺から熱を奪い取ることとなる。
A vapor compression refrigeration cycle 1 in the hybrid magnetic refrigeration apparatus shown in FIG. 3 is provided with a liquid receiver 6 that stores liquefied refrigerant between a condenser 4 and an expansion valve 5. That is, the refrigerant is compressed and liquefied by the
図3に示されるハイブリッド型磁気冷凍装置においては、連結部8には、蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2及び磁気冷凍サイクルの熱交換器11が設けられ、蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2によって磁気冷凍サイクルの熱交換器11が冷却される。しかも、この磁気冷凍サイクルの熱交換器11は、磁気冷凍サイクルの高温側に設けられている。
In the hybrid magnetic refrigeration apparatus shown in FIG. 3, the
図3に示される磁気冷凍サイクル30は、ポンプ32からの冷媒は、分岐部で低温側及び高温側の2つの冷媒流路に分岐され、合流部で再び合流されてポンプ32に戻されている。低温側の冷媒流路には、磁気冷凍ユニット12の吸熱部12Bが設けられ、この吸熱部12Bを通過して冷媒は、外部環境から熱を奪う熱交換器16に供給されて再びポンプ32に戻されている。また、高温側の冷媒流路には、磁気冷凍ユニット12の発熱部12Aが設けられ、発熱部12Aにおいて、磁性体20から熱が冷媒に伝えられる。発熱部12Aを通過した冷媒は、磁気冷凍サイクルの熱交換器11に供給されて蒸気圧縮冷凍サイクル1の蒸発器2によって冷却されて同様にポンプ32に戻されている。
In the
図3に示す磁気冷凍ユニット12は、図2に示される構造において、磁気冷凍冷媒用パイプ44がU字形に形成されず、高温部側パイプ部44Aと低温部側パイプ部44Bが並列するように構成することによって実現することができる。即ち、ポンプ14からの冷媒が分岐されて夫々高温部側パイプ部44A及び低温部側パイプ部44Bに供給され、高温部側パイプ部44A及び低温部側パイプ部44Bからの冷媒が再び合流されてポンプ14に戻されることによって実現される。図3に示されるように、正の磁気効果を有する磁性体20が磁気冷凍ユニット12に組み込まれる場合には、磁石装置18は、磁気冷凍サイクル10の高温部側に配置されるが、磁性体20が負の磁気効果を有する場合には、磁石装置18は、磁気冷凍サイクル10の低温部側に配置されることとなることは図1及び図2に示した磁気冷凍サイクルと同様である。
The
図3に示されるハイブリッド型磁気冷凍装置においては、磁気冷凍サイクルの冷媒が蒸気圧縮冷凍サイクルによって冷却されて更に磁気冷凍サイクルで冷却されることから高いCOPにてより低温での冷却を実現することができる。磁気冷凍サイクルのみで同様な冷却を実現する場合に比べて磁気冷凍サイクル中を流通する冷媒が予め冷却されていることから、磁気冷凍装置をコンパクトにすることができる。 In the hybrid magnetic refrigeration apparatus shown in FIG. 3, the refrigerant in the magnetic refrigeration cycle is cooled by the vapor compression refrigeration cycle and further cooled by the magnetic refrigeration cycle, so that cooling at a lower temperature is realized with a high COP. Can do. Since the refrigerant circulating in the magnetic refrigeration cycle is cooled in advance as compared with the case where the same cooling is realized only by the magnetic refrigeration cycle, the magnetic refrigeration apparatus can be made compact.
1...蒸気圧縮冷凍サイクル、2...蒸発器、3...圧縮機、4...凝縮器、5...膨張弁、6...受液器、8...熱交換連結部、10...磁気冷凍サイクル、11...熱交換器、12...磁気冷凍ユニット、12A...発熱部、12B...吸熱部、14...ポンプ、16...熱交換器、18...磁石装置、20...磁性体、22...アクチュエータ、24...断熱構造、42、44...パイプ、48...筒状部、50...永久磁石 1. . . 1. Vapor compression refrigeration cycle, . . Evaporator, 3. . . Compressor, 4. . . 4. condenser, . . Expansion valve, 6. . . Liquid receiver, 8. . . Heat exchange connection part, 10. . . 10. Magnetic refrigeration cycle, . . Heat exchanger, 12. . . Magnetic refrigeration unit, 12A. . . Exothermic part, 12B. . . Endothermic part, 14. . . Pump, 16. . . Heat exchanger, 18. . . Magnet device, 20. . . Magnetic material, 22. . . Actuator, 24. . . Insulation structure, 42, 44. . . Pipes, 48. . . Cylindrical part, 50. . . permanent magnet
Claims (14)
前記第1の冷媒を膨張する為の膨張弁と、
前記圧縮機から前記膨張弁に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒の熱を放熱する為の凝縮器と、
前記膨張弁から前記圧縮機に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒で外部から吸熱する為の蒸発器と、
第2の冷媒を循環させるポンプと、
磁界の増加及び減少に応じて発熱及び吸熱する磁性体と、
前記磁性体に対する前記磁界を増加及び減少するための磁石と、
前記蒸発器に熱的に連結され、前記第2の冷媒が供給されることにより前記第2の冷媒を冷却する第1の熱交換器と、
前記第2の冷媒を、前記前記磁界の増加および減少に起因して吸熱する磁性体を用いて冷却する吸熱部と、
前記吸熱部によって冷却された前記第2の冷媒が供給されることにより冷却対象を冷却する第2の熱交換器と、
を具備することを特徴とする冷凍機。 A compressor for compressing the first refrigerant;
An expansion valve for expanding the first refrigerant;
A condenser for dissipating the heat of the first refrigerant, provided in a flow path of the first refrigerant flowing from the compressor to the expansion valve;
An evaporator provided in the flow path of the first refrigerant flowing from the expansion valve to the compressor, for absorbing heat from the outside by the first refrigerant;
A pump for circulating the second refrigerant;
A magnetic body that generates heat and absorbs heat in accordance with an increase and decrease in the magnetic field;
A magnet for increasing and decreasing the magnetic field on the magnetic body;
A first heat exchanger that is thermally coupled to the evaporator and that cools the second refrigerant by being supplied with the second refrigerant;
An endothermic part that cools the second refrigerant using a magnetic material that absorbs heat due to the increase and decrease of the magnetic field;
A second heat exchanger that cools an object to be cooled by being supplied with the second refrigerant cooled by the heat absorption unit;
Comprising a refrigerator.
前記蒸発器には前記第1の冷媒が流通する第1の冷媒用パイプが設けられ、
当該第1及び第2の冷媒用パイプが互いに入れ子構造に配置されて前記第1の熱交換器を構成することを特徴とする請求項1に記載の冷凍機。 A second refrigerant pipe through which the second refrigerant flows;
The evaporator is provided with a first refrigerant pipe through which the first refrigerant flows,
The refrigerator according to claim 1, wherein the first and second refrigerant pipes are arranged in a nested structure to constitute the first heat exchanger.
前記第1の冷媒を膨張する為の膨張弁と、
前記圧縮機から前記膨張弁に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒の熱を放熱する為の凝縮器と、
前記膨張弁から前記圧縮機に流通する前記第1の冷媒の流路に設けられ、前記第1の冷媒で外部から吸熱する為の蒸発器と、
第2の冷媒を循環させるポンプと、
このポンプからの前記第2の冷媒を前記蒸発器が設けられた第1の冷媒流路及び前記凝縮器が設けられた第2の冷媒流路に分岐する分岐部と、
前記第1及び第2の冷媒流路を合流してポンプに戻す合流部と、
磁界の増加及び減少に応じて発熱及び吸熱する磁性体と、
前記磁性体に対する前記磁界を増加及び減少するための磁石と、
前記第1の冷媒流路に設けられ、前記第2の冷媒を前記前記磁界の増加および減少に起因して吸熱する磁性体を用いて冷却する吸熱部と、
前記第2の冷媒流路に設けられ、前記第2の冷媒を前記前記磁界の増加および減少に起因して発熱する磁性体を用いて加熱する発熱部と、
を具備することを特徴とする冷凍機。 A compressor for compressing the first refrigerant;
An expansion valve for expanding the first refrigerant;
A condenser for dissipating the heat of the first refrigerant, provided in a flow path of the first refrigerant flowing from the compressor to the expansion valve;
An evaporator provided in the flow path of the first refrigerant flowing from the expansion valve to the compressor, for absorbing heat from the outside by the first refrigerant;
A pump for circulating the second refrigerant;
A branching portion for branching the second refrigerant from the pump into a first refrigerant flow path provided with the evaporator and a second refrigerant flow path provided with the condenser;
A merge portion that merges the first and second refrigerant flow paths and returns them to the pump;
A magnetic body that generates heat and absorbs heat in accordance with an increase and decrease in the magnetic field;
A magnet for increasing and decreasing the magnetic field on the magnetic body;
A heat-absorbing part that is provided in the first refrigerant flow path and cools the second refrigerant using a magnetic material that absorbs heat due to the increase and decrease of the magnetic field;
A heat generating part that is provided in the second refrigerant flow path and heats the second refrigerant using a magnetic material that generates heat due to the increase and decrease of the magnetic field;
Comprising a refrigerator.
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