JP2010151407A - Magnetic refrigerating device and magnetic refrigerating system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic refrigerating device and system, reducing input power by reducing power sources and improving refrigerating efficiency. <P>SOLUTION: This magnetic refrigerating device and system is provided with: a heat exchange container filled with magnetic particles having magnetocaloric effect; a magnetic field applying/removing mechanism for applying and removing magnetic field to the magnetic particles by relative motion of magnet and the heat exchange container; a low temperature side heat exchange part disposed at one end side of the heat exchange container; a high temperature side heat exchange part disposed at the other end side of the heat exchange container; and a liquid refrigerant moving mechanism forming a heat transport refrigerant flow flowing from one end side to the other end side or in the reverse direction in the heat exchange container by mechanically transmitting positional change of the magnet or the heat exchange container. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁気熱量効果を有する磁性体粒子を用いる磁気冷凍デバイスおよび磁気冷凍システムに関する。   The present invention relates to a magnetic refrigeration device and a magnetic refrigeration system using magnetic particles having a magnetocaloric effect.

現在、人間の日常生活に密接に関係する室温域の冷凍技術、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、室内冷暖房などの大半は、気体の圧縮膨張サイクルが使用されている。しかし、気体の圧縮膨張サイクルに基づく冷凍技術に関しては、特定フロンガスの環境排出に伴う環境破壊が大きな問題となっている。更に、代替フロンガスについてもその環境への影響が懸念されている。そこで、最近では、自然冷媒(CO等)やイソブタンを用いた改良を行っている。このような背景から、作業ガスの廃棄に伴う環境破壊の問題がない、クリーンでかつ効率の高い冷凍技術の実用化が求められている。 Currently, most of refrigeration technologies in the room temperature range, which are closely related to human daily life, such as refrigerators, freezers, indoor air-conditioners, etc., use gas compression / expansion cycles. However, regarding refrigeration technology based on a gas compression / expansion cycle, environmental destruction associated with environmental discharge of specific chlorofluorocarbon gas is a major problem. Furthermore, there are concerns about the environmental impact of alternative chlorofluorocarbons. Therefore, recently, improvements using natural refrigerants (such as CO 2 ) and isobutane are being carried out. Against this background, there is a demand for the practical use of a clean and highly efficient refrigeration technique that does not have the problem of environmental destruction associated with the disposal of working gas.

近年、このような環境配慮型でかつ効率の高い冷凍技術の一つとして、磁気冷凍への期待が高まり、室温域を対象とした磁気冷凍技術の研究開発が活発化して来ている。1881年、Warburgによって鉄(Fe)における磁気熱量効果が見出された。磁気熱量効果とは、断熱状態で磁性物質に対して外部印加磁場を変化させると、その磁性物質の温度が変化する現象である。   In recent years, as one of such environmentally friendly and highly efficient refrigeration technologies, expectations for magnetic refrigeration have increased, and research and development of magnetic refrigeration technologies for room temperature regions have become active. In 1881, Warburg found a magnetocaloric effect in iron (Fe). The magnetocaloric effect is a phenomenon in which, when an externally applied magnetic field is changed with respect to a magnetic substance in an adiabatic state, the temperature of the magnetic substance changes.

磁気冷凍では、磁気熱量効果を利用して以下のように低温を生成している。磁性物質では、磁場印加時の状態と磁場除去時の状態の間で、電子磁気スピン系の自由度の相違に起因してエントロピーが変化する。このようなエントロピー変化に伴い、電子磁気スピン系と格子系との間で、エントロピーの移動が起こる。磁気冷凍では大きな電子磁気スピンを持った磁性物質を使用する。そして、磁場印加時と磁場除去時の間での大きなエントロピーの変化を利用し、電子磁気スピン系と格子系との間でエントロピーの授受を行わせ低温を生成している。   In magnetic refrigeration, a low temperature is generated as follows using the magnetocaloric effect. In a magnetic substance, entropy changes due to the difference in the degree of freedom of the electron magnetic spin system between a state when a magnetic field is applied and a state when a magnetic field is removed. With such entropy change, entropy shift occurs between the electron magnetic spin system and the lattice system. Magnetic refrigeration uses a magnetic material with a large electron magnetic spin. The entropy is transferred between the electron magnetic spin system and the lattice system to generate a low temperature by using a large entropy change between when the magnetic field is applied and when the magnetic field is removed.

1900年代前半に磁気熱量効果を有する磁気冷凍作業物質としてGd(SO・8HOなどの常磁性塩やGdGa12(ガドリニウム・ガリウム・ガーネット;GGG)に代表される常磁性化合物を用いた冷凍デバイスが開発された。常磁性物質を使用した磁気冷凍を実現する冷凍デバイスでは、20K以下の極低温領域に適用されるものが中心であり、超伝導磁石を用いて得ることができる10テスラ程度の磁場が用いられている。 In the first half of the 1900s, paramagnetic salts such as Gd 2 (SO 4 ) 3 .8H 2 O and Gd 3 Ga 5 O 12 (gadolinium gallium garnet; GGG) are represented as magnetic refrigeration working substances having a magnetocaloric effect. Refrigeration devices using paramagnetic compounds have been developed. The refrigeration device that realizes magnetic refrigeration using paramagnetic substances is mainly applied to the cryogenic region below 20K, and uses a magnetic field of about 10 Tesla that can be obtained using a superconducting magnet. Yes.

これに対して、より高温での磁気冷凍を実現すべく1970年代以降、強磁性物質における常磁性状態と強磁性状態との間の磁気相転移を利用した磁気冷凍の研究が盛んに行なわれた。そして、Pr、Nd、Dy、Er、Tm、Gdなどのランタン系列の希土類元素単体やGd−Y、Gd−Dyのような2種以上の希土類合金系材料、RAl(Rは希土類元素を表す、以下において同じ)、RNi、GdPdなどの希土類金属間化合物など、単位体積当たりの電子磁気スピンが大きな希土類を含む磁性物質が数多く提案されている。 On the other hand, in order to realize magnetic refrigeration at higher temperatures, research on magnetic refrigeration using a magnetic phase transition between a paramagnetic state and a ferromagnetic state in ferromagnetic materials has been actively conducted since the 1970s. . And lanthanum series rare earth elements such as Pr, Nd, Dy, Er, Tm, Gd, or two or more rare earth alloy materials such as Gd-Y, Gd-Dy, RAl 2 (R represents a rare earth element) , The same applies hereinafter), and many magnetic materials containing rare earths having a large electron magnetic spin per unit volume, such as rare earth intermetallic compounds such as RNi 2 and GdPd.

1974年に米国のBrownは、強磁性相転移温度(Tc)が約294Kの強磁性物質Gdを用いて、室温域における磁気冷凍を初めて実現した。しかしながら、Brownの実験では、冷凍サイクルを連続的に運転したものの定常状態には至らなかった。1982年、米国のBarclayは、これまで室温域における磁気冷凍にとって阻害要因と位置付けられていた格子エントロピーを、むしろ積極的に利用することを考案し、磁気物質に、磁気熱量効果による磁気冷凍作業に加えて、この磁気冷凍作業により生成された冷熱を蓄える蓄熱効果を同時に担わせる冷凍方式を提案した(特許文献1参照)。この磁気冷凍方式は、AMR(Active Magnetic Refrigeration)方式と呼ばれている。これらの冷凍デバイスは、両者共に超伝導磁石を用いた強磁場下での動作である。   In 1974, Brown in the United States realized magnetic refrigeration at room temperature for the first time using a ferromagnetic material Gd having a ferromagnetic phase transition temperature (Tc) of about 294K. However, in Brown's experiment, although the refrigeration cycle was operated continuously, it did not reach a steady state. In 1982, Barclay in the United States devised the active use of lattice entropy, which had been positioned as an impediment to magnetic refrigeration at room temperature. In addition, a refrigeration system that simultaneously bears the heat storage effect of storing the cold generated by the magnetic refrigeration work has been proposed (see Patent Document 1). This magnetic refrigeration system is called an AMR (Active Magnetic Refrigeration) system. Both of these refrigeration devices operate under a strong magnetic field using a superconducting magnet.

1997年、米国のZimm、Gschneidner、Pecharskyらは、細かい球形状のGdが充填された充填筒を用いてAMR方式の磁気冷凍デバイスを試作し、室温域における磁気冷凍サイクルの連続定常運転に成功した。これによると、室温域で、超伝導磁石を使用して磁場を0テスラから5テスラへ変化させることによって、約30℃の冷凍に成功し、冷凍温度差(ΔT)が13℃の場合に、非常に高い冷凍効率(COP=15;但し、磁場発生手段への投入パワーを除く)を得たことが報告されている。因みに、従来のフロンを用いた圧縮サイクルにおける家庭用冷蔵庫などのCOP(Coefficient of Performance:成績係数)は1〜3程度である。   In 1997, Zim, Gschneidner, Pecharsky et al. Of the United States made a prototype of an AMR type magnetic refrigeration device using a filled cylinder filled with fine spherical Gd, and succeeded in continuous steady operation of the magnetic refrigeration cycle at room temperature. . According to this, by changing the magnetic field from 0 Tesla to 5 Tesla by using a superconducting magnet in the room temperature range, when the freezing temperature difference (ΔT) is 13 ° C. It has been reported that very high refrigeration efficiency (COP = 15; except for the input power to the magnetic field generating means) was obtained. Incidentally, the COP (Coefficient of Performance: coefficient of performance) of a household refrigerator or the like in a compression cycle using conventional chlorofluorocarbon is about 1 to 3.

2000年にはスペインのBohigasらにて永久磁石を用いた報告例もある。これは、固定された対向する永久磁石の空隙中に回転駆動系を伴う磁気冷凍作業物質を挿入した構造である。磁気冷凍作業物質にGdを用いて磁界強度:0.3T、冷媒:オリーブ油、回転数:4−50rpmの条件で室温域環境にて1.5℃の冷却を実証している。   In 2000, there was a report using permanent magnets at Bohigas et al. In Spain. This is a structure in which a magnetic refrigeration working material with a rotational drive system is inserted into a gap between fixed opposing permanent magnets. Using Gd as a magnetic refrigeration work substance, cooling at 1.5 ° C. has been demonstrated in a room temperature environment under the conditions of magnetic field strength: 0.3 T, refrigerant: olive oil, rotation speed: 4-50 rpm.

これ以降、永久磁石を用いた室温冷凍技術の開発が活発に行われている。磁場の印加・除去手段は、大別すると回転型と往復動型がある。回転型は、固定された磁気冷凍作業物質に対して回転方向に磁石が移動する方式である。一方、往復動型は、磁場を発生する磁気回路と磁気冷凍作業物質とが相対的に往復動作する方式である。   Since then, room temperature refrigeration technology using permanent magnets has been actively developed. The magnetic field application / removal means is roughly classified into a rotary type and a reciprocating type. The rotation type is a method in which a magnet moves in a rotation direction with respect to a fixed magnetic refrigeration working material. On the other hand, the reciprocating type is a system in which a magnetic circuit that generates a magnetic field and a magnetic refrigeration material relatively reciprocate.

そして、回転型、往復型に関わらず、AMR方式の磁気冷凍サイクルを得るためには、磁場ON→高温側に冷媒移動→磁場OFF→低温端に冷媒移動、を繰り返す。したがって、AMR方式の磁気冷凍デバイスには、従来、磁場印加除去のための動力源と、冷媒移動の動力源および磁気冷凍サイクルのタイミングを図り、磁場印加除去機構と冷媒移動機構を同期させるための制御回路が用いられていた。
米国特許第4332135号明細書
In order to obtain an AMR type magnetic refrigeration cycle regardless of the rotary type or the reciprocating type, magnetic field ON → refrigerant movement to the high temperature side → magnetic field OFF → refrigerant movement to the low temperature end is repeated. Therefore, in the AMR type magnetic refrigeration device, conventionally, the power source for applying and removing the magnetic field, the power source for moving the refrigerant, and the timing of the magnetic refrigeration cycle are intended to synchronize the magnetic field applying and removing mechanism and the refrigerant moving mechanism. A control circuit was used.
US Pat. No. 4,332,135

もっとも、磁場印加除去機構と冷媒移動機構で2つの動力源を用いると、磁気冷凍デバイスの動作入力電力が大きくなり冷凍効率が低下するという問題点がある。ここで、冷凍効率は、COPで表され、実際のCOP=冷凍能力W/入力電力Wの関係がある。磁気冷凍デバイスの冷凍効率を向上させるためには、一定の冷凍能力を得るための入力電力を低減させることが必要である。   However, when two power sources are used in the magnetic field application removal mechanism and the refrigerant moving mechanism, there is a problem that the operation input power of the magnetic refrigeration device is increased and the refrigeration efficiency is lowered. Here, the refrigeration efficiency is represented by COP, and there is a relationship of actual COP = refrigeration capacity W / input power W. In order to improve the refrigeration efficiency of the magnetic refrigeration device, it is necessary to reduce the input power for obtaining a constant refrigeration capacity.

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、動力源を削減することで入力電力を低減させ、冷凍効率が向上する磁気冷凍デバイスおよび磁気冷凍システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic refrigeration device and a magnetic refrigeration system that reduce input power by reducing the power source and improve refrigeration efficiency. There is to do.

本発明の一態様の磁気冷凍デバイスは、磁気熱量効果を有する磁性体粒子が充填される熱交換容器と、前記磁性体粒子への磁場の印加および除去を、磁石と前記熱交換容器との相対運動により実現する磁場印加除去機構と、前記熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、前記熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、前記磁石または前記熱交換容器の位置変化を機械的に伝達することにより、前記熱交換容器内を前記一端側から前記他端側またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒移動機構と、を備えることを特徴とする。   A magnetic refrigeration device according to an aspect of the present invention includes a heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect, and applying and removing a magnetic field to and from the magnetic particles relative to the magnet and the heat exchange container. A magnetic field application removal mechanism realized by movement, a low temperature side heat exchange part provided on one end side of the heat exchange container, a high temperature side heat exchange part provided on the other end side of the heat exchange container, the magnet or the heat A liquid refrigerant moving mechanism that forms a heat transport refrigerant flow that flows in the heat exchange container from the one end side to the other end side or in the opposite direction by mechanically transmitting a change in position of the exchange container. It is characterized by.

上記態様の磁気冷凍デバイスにおいて、前記液体冷媒移動機構が、前記熱交換容器の両端に設けられ液体冷媒を移動させるピストンと、前記磁石または前記熱交換容器の位置変化に連動して圧力を発生する圧力発生器と、前記圧力発生器で発生する圧力を前記ピストンに伝達する圧力配管と、を備えることが望ましい。   In the magnetic refrigeration device according to the above aspect, the liquid refrigerant moving mechanism generates pressure in conjunction with a piston provided at both ends of the heat exchange container and moving the liquid refrigerant, and a position change of the magnet or the heat exchange container. It is desirable to provide a pressure generator and a pressure pipe that transmits the pressure generated by the pressure generator to the piston.

上記態様の磁気冷凍デバイスにおいて、前記圧力配管に、前記磁石または前記熱交換容器の位置変化に弁の開閉が連動する圧力開閉弁が設けられることが望ましい。   In the magnetic refrigeration device of the above aspect, it is desirable that a pressure on-off valve that interlocks opening and closing of the valve with a change in position of the magnet or the heat exchange container is provided in the pressure pipe.

上記態様の磁気冷凍デバイスにおいて、前記磁石と前記熱交換容器が相対的に直線運動することが望ましい。   In the magnetic refrigeration device according to the above aspect, it is desirable that the magnet and the heat exchange container relatively linearly move.

上記態様の磁気冷凍デバイスにおいて、前記磁石と前記熱交換容器が相対的に回転運動し、前記液体冷媒移動機構が前記磁石または前記熱交換容器の回転運動を、直線運動に変換する運動方向変換部を有することが望ましい。   In the magnetic refrigeration device according to the above aspect, the magnet and the heat exchange container relatively rotate, and the liquid refrigerant moving mechanism converts the rotational movement of the magnet or the heat exchange container into a linear motion. It is desirable to have

上記態様の磁気冷凍デバイスにおいて、前記磁場印加除去機構が、複数の動力源と、前記熱交換容器の冷熱・冷凍状態をモニタする冷熱・冷凍状態モニタ部と、前記冷熱・冷凍状態モニタ部によるモニタ結果に応じて前記動力源を切り替える動力源切り替え部を有することが望ましい。   In the magnetic refrigeration device of the above aspect, the magnetic field application / removal mechanism includes a plurality of power sources, a cooling / freezing state monitoring unit that monitors a cooling / freezing state of the heat exchange vessel, and a monitor by the cooling / freezing state monitoring unit It is desirable to have a power source switching unit that switches the power source according to the result.

上記態様の磁気冷凍デバイスにおいて、前記磁場印加除去機構の動力源に波力、風力または水力による機械的エネルギーを用いることが望ましい。   In the magnetic refrigeration device of the above aspect, it is desirable to use mechanical energy by wave force, wind force or hydraulic power as a power source of the magnetic field application removal mechanism.

本発明の一態様の磁気冷凍システムは、上記態様の磁気冷凍デバイスと、前記低温側熱交換部に熱的に接続される冷却部と、前記高温側熱交換部に熱的に接続される排熱部と、を備えることを特徴とする。   The magnetic refrigeration system according to one aspect of the present invention includes the magnetic refrigeration device according to the above aspect, a cooling unit that is thermally connected to the low temperature side heat exchange unit, and an exhaust that is thermally connected to the high temperature side heat exchange unit. And a heating part.

本発明によれば、動力源を削減することで入力電力を低減させ、冷凍効率が向上する磁気冷凍デバイスおよび磁気冷凍システムを提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a magnetic refrigeration device and a magnetic refrigeration system that reduce input power by reducing power sources and improve refrigeration efficiency.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、磁気熱量効果を有する磁性体粒子が充填される熱交換容器と、これらの磁性体粒子への磁場の印加および除去を、磁石と熱交換容器との相対運動により実現する磁場印加除去機構と、この熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、この熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、磁石または熱交換容器の位置変化を機械的に伝達することにより、熱交換容器内を一端側から他端側またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒移動機構と、を備える。
(First embodiment)
The magnetic refrigeration device according to the first embodiment of the present invention includes a heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect, and application and removal of a magnetic field to these magnetic particles to exchange heat with a magnet. Magnetic field application removal mechanism realized by relative movement with the container, a low temperature side heat exchange part provided on one end side of the heat exchange container, a high temperature side heat exchange part provided on the other end side of the heat exchange container, and a magnet Alternatively, a liquid refrigerant moving mechanism that forms a heat transport refrigerant flow that flows in the heat exchange container from one end side to the other end side or in the opposite direction by mechanically transmitting the position change of the heat exchange container.

なお、ここで機械的に伝達するとは、機械的エネルギーを、例えば電気的エネルギー等の別のエネルギー形態に変換しないで、機械的エネルギーのまま伝達するという意味である。   Here, mechanically transmitting means that mechanical energy is transmitted as mechanical energy without being converted into another energy form such as electric energy.

図1は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの模式的構造断面図である。この磁気冷凍デバイス10においては、磁気熱量効果を有する磁性体粒子12が、たとえばメッシュ状の仕切り板を用いて熱交換容器14内に充填されている。   FIG. 1 is a schematic structural cross-sectional view of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. In the magnetic refrigeration device 10, magnetic particles 12 having a magnetocaloric effect are filled in a heat exchange container 14 using, for example, a mesh-like partition plate.

そして、磁場印加除去機構20を備える。この磁場印加除去機構20は、永久磁石(以下、単に磁石とも記載)16a、16bと、この永久磁石16a、16bを図中黒矢印の方向に、駆動させる動力源18を有している。磁場印加除去機構20は、磁石16a、16bと熱交換容器14との相対運動により、熱交換容器14中の磁性体粒子12への磁場の印加および除去を可能にしている。   And the magnetic field application removal mechanism 20 is provided. This magnetic field application removal mechanism 20 has permanent magnets (hereinafter also simply referred to as magnets) 16a and 16b, and a power source 18 that drives the permanent magnets 16a and 16b in the direction of the black arrow in the figure. The magnetic field application removal mechanism 20 enables application and removal of a magnetic field to the magnetic particles 12 in the heat exchange container 14 by relative movement between the magnets 16 a and 16 b and the heat exchange container 14.

永久磁石16a、16bとしては、例えば、NdFeB磁石、SmCo磁石、フェライト磁石等を適用することが可能である。また、磁石16a、16bの配置は、コの字型、円筒型、ハルバッハ型などが用いられ、磁石16a、16bと磁気ヨーク(図示せず)は磁束のリターンパスを有効かつ高効率化するための磁気回路を形成している。   As the permanent magnets 16a and 16b, for example, NdFeB magnets, SmCo magnets, ferrite magnets, and the like can be applied. The magnets 16a and 16b are arranged in a U shape, a cylindrical shape, a Halbach type or the like, and the magnets 16a and 16b and a magnetic yoke (not shown) are used for effective and high efficiency of a magnetic flux return path. The magnetic circuit is formed.

そして、この磁気冷凍デバイス10は、熱交換容器14内の一端側に配管30に接続されて設けられる低温側熱交換部22と、熱交換容器14の他端側に、配管30に接続されて設けられる高温側熱交換部24を備えている。ここで、低温側熱交換部22は、デバイス外部と冷熱を交換する機能をもたせることが可能である。高温側熱交換部24は、デバイス外部と高熱を交換する機能をもたせることが可能である。   The magnetic refrigeration device 10 is connected to the pipe 30 on the other end side of the low-temperature side heat exchanging unit 22 provided on one end side in the heat exchange container 14 and connected to the pipe 30 on the other end side of the heat exchange container 14. The high temperature side heat exchange part 24 provided is provided. Here, the low temperature side heat exchanging unit 22 can have a function of exchanging cold with the outside of the device. The high temperature side heat exchanging unit 24 can have a function of exchanging high heat with the outside of the device.

そして、この磁気冷凍デバイス10は、図中白抜き矢印で示すように、低温側熱交換部22から熱交換容器14内を径由して高温側熱交換部24の方向またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒移動機構26を備えている。この液体冷媒移動機構26は、図中黒矢印で示す磁石16a、16bと熱交換容器14の相対的な位置変化を機械的に伝達することにより熱輸送冷媒流を形成する。   And this magnetic refrigeration device 10 flows in the direction of the high temperature side heat exchange part 24 or the reverse direction from the low temperature side heat exchange part 22 through the inside of the heat exchange container 14 as shown by the white arrow in the figure. A liquid refrigerant moving mechanism 26 that forms a heat transport refrigerant flow is provided. The liquid refrigerant moving mechanism 26 forms a heat transport refrigerant flow by mechanically transmitting a relative positional change between the magnets 16a and 16b and the heat exchange container 14 indicated by black arrows in the drawing.

ここでは、熱交換容器14が固定され、磁石16a、16bが位置変化する場合を例に説明する。この双方向の熱輸送冷媒流は、磁場印加除去機構20による磁性体粒子12への磁場の印加および除去に同期している。   Here, a case where the heat exchange container 14 is fixed and the positions of the magnets 16a and 16b change will be described as an example. This bidirectional heat transport refrigerant flow is synchronized with the application and removal of the magnetic field to the magnetic particles 12 by the magnetic field application and removal mechanism 20.

熱交換容器14、低温側熱交換部22、高温側熱交換部24は、その内部に液体冷媒、例えばエチレングリコール水溶液を通す配管30によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路を形成している。そして、この液体冷媒を移動・循環させるための、動力源18以外のあらたな動力源は設けられない。   The heat exchange container 14, the low temperature side heat exchange unit 22, and the high temperature side heat exchange unit 24 are connected to each other by a pipe 30 through which a liquid refrigerant, for example, an ethylene glycol aqueous solution is passed, to form a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates. A new power source other than the power source 18 for moving and circulating the liquid refrigerant is not provided.

本実施の形態の磁気冷凍デバイス10では、熱交換容器14内部には、磁気熱量効果を有する、例えばGd(ガドリニウム)のような磁性体粒子12が充填されている。そして、永久磁石16a、16bを、この磁性体粒子12に対峙させることにより、磁性体粒子が発熱する。この熱エネルギーを、液体冷媒移動機構26で生じる熱輸送冷媒流により、高温側熱交換部24側へと移動させる。   In the magnetic refrigeration device 10 of the present embodiment, the heat exchange container 14 is filled with magnetic particles 12 such as Gd (gadolinium) having a magnetocaloric effect. Then, when the permanent magnets 16a and 16b are opposed to the magnetic particles 12, the magnetic particles generate heat. This thermal energy is moved to the high temperature side heat exchanging unit 24 side by the heat transport refrigerant flow generated by the liquid refrigerant moving mechanism 26.

そして、永久磁石16a、16bを、動力源18を用いた磁場印加除去機構20により、磁性体粒子12から遠ざけることで、磁性体粒子12は吸熱する。この熱エネルギーを、液体冷媒移動機構26で生じる熱輸送冷媒流により、逆方向の低温側熱交換部22側へと移動させる。この動作(以後、磁気冷凍サイクルと称する)を繰り返すことにより、熱交換容器14内で、磁性体粒子12の蓄熱効果に伴い、温度勾配が生じ、低温側熱交換部22側では冷熱が、高温側熱交換部24側では高熱が得られるようになる。   The magnetic particles 12 absorb heat by moving the permanent magnets 16a and 16b away from the magnetic particles 12 by the magnetic field application / removal mechanism 20 using the power source 18. This heat energy is moved to the low-temperature side heat exchanging part 22 side in the reverse direction by the heat transport refrigerant flow generated by the liquid refrigerant moving mechanism 26. By repeating this operation (hereinafter referred to as a magnetic refrigeration cycle), a temperature gradient is generated in the heat exchange vessel 14 due to the heat storage effect of the magnetic particles 12, and the cold heat is high on the low temperature side heat exchange section 22 side. High heat can be obtained on the side heat exchange section 24 side.

そして、磁気冷凍デバイス10では、磁石16a、16bの位置変化が機械的に伝達されることにより熱輸送冷媒流を形成する。すなわち、磁石16a、16bと液体冷媒の移動を一つの動力源18で実行している。   In the magnetic refrigeration device 10, the position change of the magnets 16 a and 16 b is mechanically transmitted to form a heat transport refrigerant flow. That is, the movement of the magnets 16 a and 16 b and the liquid refrigerant is executed by one power source 18.

図2は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。図2では、特に図1の液体冷媒移動機構26の動力伝達機構を詳細に示す。まず、磁石16a、16bは磁石支持部材32a、32bにより、熱交換容器14に対して図中上下方向に移動可能に支持される。   FIG. 2 is a schematic structural cross-sectional view of the main part of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. FIG. 2 particularly shows the power transmission mechanism of the liquid refrigerant moving mechanism 26 of FIG. 1 in detail. First, the magnets 16a and 16b are supported by the magnet support members 32a and 32b so as to be movable in the vertical direction in the figure with respect to the heat exchange container.

さらに、磁石支持部材32bには動力伝達板34が取り付けられている。この動力伝達板34は、磁石16a、16bおよび磁石支持部材32a、32bの位置変化を液体冷媒に伝達する。   Further, a power transmission plate 34 is attached to the magnet support member 32b. The power transmission plate 34 transmits the positional changes of the magnets 16a and 16b and the magnet support members 32a and 32b to the liquid refrigerant.

そして、磁気冷凍デバイス10は、磁石16a、16bおよび磁石支持部材32a、32bの位置変化を液体冷媒に伝達するための圧力配管36を備えている。圧力配管36を介して、熱交換容器14の低温端側の低温端側ピストン38、低温端側圧力発生器40、高温端側圧力発生器42および高温端側の高温端側ピストン44が接続されている。   The magnetic refrigeration device 10 includes a pressure pipe 36 for transmitting the position changes of the magnets 16a and 16b and the magnet support members 32a and 32b to the liquid refrigerant. The low temperature end side piston 38 on the low temperature end side, the low temperature end side pressure generator 40, the high temperature end side pressure generator 42, and the high temperature end side high temperature end side piston 44 are connected via the pressure pipe 36. ing.

低温端側ピストン38および高温端側ピストン44は、熱交換容器14内に充填された液体冷媒を移動させるためのピストン構造をしている。そして、低温端側ピストン38からは低温側熱交換部22(図1)に通じる流路30aが、高温端側ピストン44からは高温側熱交換部24(図1)に通じる流路30bが、設けられている。また、低温端側圧力発生器40および高温端側圧力発生器42は、圧力配管36内の空気に圧力を伝達するためのピストン構造をしている。   The low temperature end side piston 38 and the high temperature end side piston 44 have a piston structure for moving the liquid refrigerant filled in the heat exchange container 14. A flow path 30a that leads from the low temperature end side piston 38 to the low temperature side heat exchange part 22 (FIG. 1), and a flow path 30b that leads from the high temperature end side piston 44 to the high temperature side heat exchange part 24 (FIG. 1) Is provided. The low temperature end side pressure generator 40 and the high temperature end side pressure generator 42 have a piston structure for transmitting pressure to the air in the pressure pipe 36.

そして、固定端48a、48bに、低温端側圧力開閉弁50と高温端側圧力開閉弁52がそれぞれ固定されている。この低温端側圧力開閉弁50および高温端側圧力開閉弁52も、圧力配管36に接続される。そして、磁石16a、16bの位置変化に弁の開閉が連動することで、液体冷媒の流れを磁場印加除去機構20による磁性体粒子12への磁場の印加および除去に同期させる機能を有している。   And the low temperature end side pressure on-off valve 50 and the high temperature end side pressure on / off valve 52 are being fixed to the fixed ends 48a and 48b, respectively. The low temperature end side pressure on / off valve 50 and the high temperature end side pressure on / off valve 52 are also connected to the pressure pipe 36. The opening and closing of the valve is interlocked with the change in position of the magnets 16a and 16b, so that the flow of the liquid refrigerant is synchronized with the application and removal of the magnetic field to the magnetic particles 12 by the magnetic field application and removal mechanism 20. .

図3は、低温端側圧力開閉弁50および高温端側圧力開閉弁52に用いられる2段式圧力開閉弁の断面図である。台座54に2個の圧力開閉弁、すなわち開放弁56、圧力弁58が取り付けられている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a two-stage pressure on / off valve used for the low temperature end side pressure on / off valve 50 and the high temperature end side pressure on / off valve 52. Two pressure on-off valves, that is, an open valve 56 and a pressure valve 58 are attached to the base 54.

そして、開放弁56内および圧力弁58内のシリンダにそれぞれに摺動可能にピストン56a、58aが設けられている。ピストン56a、58aには貫通孔56b、58bが設けられている。また、シリンダ側面には、圧力配管36につながる空気管56c、58cが設けられているそして、シリンダの台座54側とピストン56a、58aの間にはバネ56d、58dが設けられている。   Pistons 56a and 58a are provided in the cylinders in the release valve 56 and the pressure valve 58 so as to be slidable. Through holes 56b and 58b are provided in the pistons 56a and 58a. Air pipes 56c and 58c connected to the pressure pipe 36 are provided on the side surface of the cylinder, and springs 56d and 58d are provided between the cylinder base 54 side and the pistons 56a and 58a.

また、ピストン56a、58aの双方に共通に稼働板59が接続されている。稼働板59の移動によりピストン56a、58aが移動して、貫通孔56b、58bが、圧力配管36(図2)につながる空気管56c、58cに位置的に一致したとき、弁が開いた状態になる構造となっている。   An operating plate 59 is connected to both the pistons 56a and 58a. When the operating plate 59 moves, the pistons 56a and 58a move, and when the through holes 56b and 58b are aligned with the air pipes 56c and 58c connected to the pressure pipe 36 (FIG. 2), the valve is opened. It becomes the structure which becomes.

空気管56cと空気管58cの位置は、図に示すように一定距離dだけ異なっている。したがって、この2段式圧力開閉弁においては、稼働板59が押し込まれると、まず開放弁56が開いた状態になり、所定の遅延時間をおいて、圧力弁58が開いた状態になるという機能を有している。本実施の形態においては、圧力配管36内の空気の圧力を開放するための開放端36a、36b(図2)が、この開放弁56の空気管56cの一端に相当する部分に接続される。   The positions of the air pipe 56c and the air pipe 58c differ from each other by a certain distance d as shown in the figure. Therefore, in this two-stage pressure on-off valve, when the operating plate 59 is pushed in, the opening valve 56 is first opened, and the pressure valve 58 is opened after a predetermined delay time. have. In the present embodiment, open ends 36 a and 36 b (FIG. 2) for releasing the pressure of air in the pressure pipe 36 are connected to a portion corresponding to one end of the air pipe 56 c of the open valve 56.

次に、磁気冷凍デバイス10の磁気冷凍サイクルに即した動作手順を説明する。図4〜8は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの動作手順の説明図である。   Next, an operation procedure according to the magnetic refrigeration cycle of the magnetic refrigeration device 10 will be described. 4-8 is explanatory drawing of the operation | movement procedure of the magnetic refrigeration device of this Embodiment.

図4の位置を磁気冷凍サイクルのスタートと定義する。動力源18によって、永久磁石16a、16bが直線運動し、熱交換容器14の低温端側へ移動する。これとともに、動力伝達板34も上昇し、低温端側圧力発生器40のピストンを押し始める。図4の状態では、低温端側圧力開閉弁50と高温端側圧力開閉弁52のすべての弁が閉じた状態となっている。   The position in FIG. 4 is defined as the start of the magnetic refrigeration cycle. The permanent magnets 16 a and 16 b move linearly by the power source 18 and move to the low temperature end side of the heat exchange vessel 14. Along with this, the power transmission plate 34 also rises and starts pushing the piston of the low temperature end side pressure generator 40. In the state of FIG. 4, all of the low temperature end side pressure on / off valve 50 and the high temperature end side pressure on / off valve 52 are closed.

さらに、図5に示すように永久磁石16a、16bが熱交換容器14の低温端側へ移動する。これによって、磁性体粒子12に磁場が印加され、磁性体粒子12が発熱を開始する。   Furthermore, as shown in FIG. 5, the permanent magnets 16 a and 16 b move to the low temperature end side of the heat exchange container 14. As a result, a magnetic field is applied to the magnetic particles 12 and the magnetic particles 12 start to generate heat.

磁石支持部材32aが、低温端側圧力開閉弁50に接触し、まず開放弁が開かれ、開放端36aにおいて圧力配管36が開放される。そして、さらに永久磁石16a、16bが熱交換容器14の低温端側へ移動すると、所定の遅延時間をおいて、低温端側圧力開閉弁50の圧力弁が開放される。   The magnet support member 32a comes into contact with the low-temperature end-side pressure on / off valve 50. First, the open valve is opened, and the pressure pipe 36 is opened at the open end 36a. When the permanent magnets 16a and 16b further move to the low temperature end side of the heat exchange vessel 14, the pressure valve of the low temperature end side pressure opening / closing valve 50 is opened after a predetermined delay time.

そして、低温端側圧力発生器40で圧力配管36内の空気に加えられる圧力が、黒矢印に示すように圧力配管36内を、開かれた低温端側圧力開閉弁50の圧力弁を経由して低温端側ピストン38のピストンを押し、液体冷媒を熱交換容器14の低温端側から高温端側へ移動させる。そして、液体冷媒は、流路30bを通って高温側熱交換部24(図1)へと流れる。   Then, the pressure applied to the air in the pressure pipe 36 by the low temperature end side pressure generator 40 passes through the pressure pipe 36 of the open low temperature end side pressure open / close valve 50 through the pressure pipe 36 as indicated by the black arrow. Then, the piston of the low temperature end side piston 38 is pushed to move the liquid refrigerant from the low temperature end side to the high temperature end side of the heat exchange vessel 14. Then, the liquid refrigerant flows through the flow path 30b to the high temperature side heat exchange unit 24 (FIG. 1).

次に、図6に示すように、永久磁石16a、16bが熱交換容器14の高温端側へ移動を開始する。これによって、磁性体粒子12から磁場が除去されはじめ、磁性体粒子12が吸熱を開始する。そして、低温端側圧力開閉弁50の圧力弁、開放弁はともに閉じられる。   Next, as shown in FIG. 6, the permanent magnets 16 a and 16 b start moving to the high temperature end side of the heat exchange container 14. As a result, the magnetic field begins to be removed from the magnetic particles 12 and the magnetic particles 12 start to absorb heat. Then, both the pressure valve and the open valve of the low temperature end side pressure open / close valve 50 are closed.

次に、図7に示すように永久磁石16a、16bが熱交換容器14の高温端側へさらに移動する。これによって、磁性体粒子12から磁場がほぼ除去される。動力伝達板34も下降し、高温端側圧力発生器42のピストンを押し始める。   Next, as shown in FIG. 7, the permanent magnets 16 a and 16 b further move to the high temperature end side of the heat exchange container 14. Thereby, the magnetic field is almost removed from the magnetic particles 12. The power transmission plate 34 is also lowered and starts to push the piston of the high temperature end side pressure generator 42.

さらに、図8に示すように永久磁石16a、16bが熱交換容器14の高温端側へ移動すると動力伝達板34が、高温端側圧力開閉弁52に接触する。まず開放弁が開かれ、開放端36bにおいて圧力配管36が開放される。そして、さらに永久磁石16a、16bが熱交換容器14の高温端側へ移動すると、所定の遅延時間をおいて、高温端側圧力開閉弁52の圧力弁が開放される。   Further, as shown in FIG. 8, when the permanent magnets 16 a and 16 b move to the high temperature end side of the heat exchange vessel 14, the power transmission plate 34 comes into contact with the high temperature end side pressure open / close valve 52. First, the release valve is opened, and the pressure pipe 36 is opened at the open end 36b. When the permanent magnets 16a and 16b further move to the high temperature end side of the heat exchange vessel 14, the pressure valve of the high temperature end side pressure on / off valve 52 is opened after a predetermined delay time.

そして、高温端側圧力発生器42で圧力配管36内の空気に加えられる圧力が、黒矢印に示すように圧力配管36内を、開かれた高温端側圧力開閉弁52の圧力弁を経由して高温端側ピストン44のピストンを押し、液体冷媒を熱交換容器14の高温端側から低温端側へ移動させる。そして、液体冷媒は、流路30aを通って低温側熱交換部22(図1)へと流れる。   Then, the pressure applied to the air in the pressure pipe 36 by the high temperature end side pressure generator 42 passes through the pressure pipe 36 through the pressure valve of the opened high temperature end side pressure open / close valve 52 as shown by the black arrow. Then, the piston of the high temperature end side piston 44 is pushed to move the liquid refrigerant from the high temperature end side to the low temperature end side of the heat exchange container 14. Then, the liquid refrigerant flows through the flow path 30a to the low temperature side heat exchange unit 22 (FIG. 1).

上記した動作を経て図4の位置に戻り、これらの動作を繰り返すことで磁気冷凍サイクルが実現される。   After returning to the position shown in FIG. 4 through the above operation, a magnetic refrigeration cycle is realized by repeating these operations.

このように、本実施の形態によれば、磁場印加除去機構の磁石の位置変化を機械的に液体冷媒移動機構の圧力発生器に伝達することにより、冷媒移動用の独立したアクチュエータやポンプ等の動力源が不要となる。したがって、冷媒移動のために要する入力電力が減少し、高いCOPが実現できる。   As described above, according to the present embodiment, the change in position of the magnet of the magnetic field application / removal mechanism is mechanically transmitted to the pressure generator of the liquid refrigerant moving mechanism, so that an independent actuator or pump for moving the refrigerant can be used. No power source is required. Therefore, the input power required for moving the refrigerant is reduced, and a high COP can be realized.

また、磁場印加除去機構の磁石の位置変化を機械的に圧力開閉弁に伝達することにより、磁性体粒子への磁場の印加後または除去後、所定のタイミングで熱交換容器の高温端側または低温端側へ冷媒が移動可能となる。このため、磁気冷凍サイクルのタイミングを計る位置モニタや制御回路等が必要ない。したがって、デバイスの簡略化、さらなるCOPの向上が実現可能となる。   Also, by transmitting the position change of the magnet of the magnetic field application / removal mechanism mechanically to the pressure on / off valve, after applying or removing the magnetic field to / from the magnetic particles, the heat exchange container at the high temperature end side or low temperature The refrigerant can move to the end side. Therefore, there is no need for a position monitor or a control circuit that measures the timing of the magnetic refrigeration cycle. Therefore, simplification of the device and further improvement of COP can be realized.

なお、圧力配管に、磁石または熱交換容器の位置変化に弁の開閉が連動する圧力開閉弁が設けられることは、必ずしも必須ではない。磁気冷凍サイクルのタイミングを計る位置モニタや制御回路等を別途設けても、冷媒移動用の独立したアクチュエータやポンプ等の動力源が不要となることで、高いCOPが実現できる。   In addition, it is not always essential that the pressure pipe is provided with a pressure on / off valve that is linked to the change in position of the magnet or the heat exchange container. Even if a position monitor, a control circuit, or the like for measuring the timing of the magnetic refrigeration cycle is separately provided, a high COP can be realized by eliminating the need for a power source such as an independent actuator or a pump for moving the refrigerant.

また、本実施の形態の磁場印加除去機構の動力源に、自然界の機械的エネルギー、例えば、波力、風力、水力または地熱蒸気を、電気エネルギーに変換せずに、直接に機械的エネルギーとして用いることが望ましい。電気的に変換することによるエネルギーロスがなくなり、さらなるCOPの向上が実現可能となるからである。   In addition, natural mechanical energy such as wave power, wind power, hydraulic power or geothermal steam is directly used as mechanical energy for the power source of the magnetic field application / removal mechanism of the present embodiment without converting it into electrical energy. It is desirable. This is because there is no energy loss due to electrical conversion, and further improvement of COP can be realized.

また、本実施の形態では、磁石が位置変化する構成としたが、磁石が固定され熱交換容器が位置変化する構成であっても構わない。   In the present embodiment, the position of the magnet is changed. However, the position of the heat exchange container may be changed with the magnet fixed.

本実施の形態の磁気熱量効果を有する磁性体粒子は特に限定されるものではない。上述のGdに限らず、磁気熱量効果を発現する磁性体粒子であれば、例えばGd(ガドリニウム)に各種元素を混合したGd化合物、各種希土類元素と遷移金属元素からなる金属間化合物、NiMnGa合金、GdGeSi化合物、LaFe13系化合物、LaFe13Hなどの磁性体粒子を用いることが可能である。 The magnetic particles having the magnetocaloric effect of the present embodiment are not particularly limited. For example, Gd compounds in which various elements are mixed with Gd (gadolinium), intermetallic compounds composed of various rare earth elements and transition metal elements, Ni 2 MnGa, and the like as long as the magnetic particles exhibit a magnetocaloric effect. Magnetic particles such as alloys, GdGeSi compounds, LaFe 13 compounds, LaFe 13 H, and the like can be used.

磁性体粒子は、略球状で、平均粒子径は100μmΦ以上2000μmΦ以下であることが望ましい。この磁性体粒子の平均粒径の測長は、目視下でのノギス等、あるいは、顕微鏡下での直接観察や顕微鏡写真での測定によることで評価可能である。   The magnetic particles are preferably substantially spherical and have an average particle diameter of 100 μmΦ to 2000 μmΦ. The measurement of the average particle diameter of the magnetic particles can be evaluated by vernier calipers or the like under visual observation, or by direct observation under a microscope or measurement with a micrograph.

圧力損失を低下させ、表面積を大きくして熱交換効率を高くするには、略球状の形状が適している。また、平均粒子径が、この範囲より小さくなると、圧力損失が著しく増大して熱輸送冷媒の移動が妨げられ、磁気冷凍デバイスの冷凍効率が低下するおそれがあるからである。また、この範囲を上回ると、表面積が小さくなり熱輸送にかかわる冷媒量がきわめて少なくなることから、本実施の形態の熱交換効率向上効果が発現されにくくなるからである。   To reduce the pressure loss, increase the surface area, and increase the heat exchange efficiency, a substantially spherical shape is suitable. Further, if the average particle diameter is smaller than this range, the pressure loss is remarkably increased, the movement of the heat transport refrigerant is hindered, and the refrigeration efficiency of the magnetic refrigeration device may be lowered. Further, if it exceeds this range, the surface area becomes small and the amount of refrigerant involved in heat transport becomes extremely small, so that the effect of improving the heat exchange efficiency of the present embodiment is hardly exhibited.

圧力損失を低減し、熱交換効率を向上させる観点からは、磁性体粒子の80wt%以上のアスペクト比が2以下であり、かつ、磁性体粒子径(長径)が100μmΦ以上2000μmΦ以下であることが望ましい。   From the viewpoint of reducing the pressure loss and improving the heat exchange efficiency, the aspect ratio of the magnetic particles of 80 wt% or more is 2 or less, and the magnetic particle diameter (major axis) is 100 μmΦ or more and 2000 μmΦ or less. desirable.

また、冷凍温度差(ΔTspan)をさらに、大きくする観点から、平均粒子径は200μmΦ以上800μmΦ以下であることがより望ましい。なお、冷凍温度差(ΔTspan)の定義は、高温端温度と低温端温度との温度差である。   Further, from the viewpoint of further increasing the freezing temperature difference (ΔTspan), the average particle diameter is more preferably 200 μmΦ to 800 μmΦ. The definition of the freezing temperature difference (ΔTspan) is the temperature difference between the high temperature end temperature and the low temperature end temperature.

熱交換容器に対する磁性体粒子の体積充填率は、40%以上70%以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、熱交換面積の低下により、冷凍温度差(ΔTspan)が大幅に低減するからである。また、上記範囲を下回ると、磁場印加除去に伴う磁気トルクおよび冷媒の流れによる磁性体粒子の振動・衝突がおこり微細粉が発生し圧力損失も生じやすくなるからである。また、上記範囲を上回ると、圧力損失の増大により、冷凍温度差(ΔTspan)が減少するからである。体積充填率は、50%以上65%以下であることがより望ましい。   The volume filling rate of the magnetic particles in the heat exchange container is desirably 40% or more and 70% or less. This is because if the temperature falls below the above range, the refrigeration temperature difference (ΔTspan) is significantly reduced due to a decrease in the heat exchange area. Further, when the value is below the above range, magnetic particles caused by magnetic field removal due to application and removal of the magnetic field and vibration / collision of the magnetic particles due to the flow of the refrigerant occur, so that fine powder is generated and pressure loss is likely to occur. Moreover, if it exceeds the said range, it is because a freezing temperature difference ((DELTA) Tspan) will decrease by the increase in pressure loss. The volume filling rate is more preferably 50% or more and 65% or less.

なお、冷媒としては、水が最も比熱が高く安価であるので適しているが、0℃以下の温度域では、鉱油やシリコン等のオイル系冷媒、不凍液、エチレングリコール等のアルコール類などの溶剤系冷媒も使用することができる。   As a refrigerant, water is suitable because it has the highest specific heat and is inexpensive, but in a temperature range of 0 ° C. or lower, an oil-based refrigerant such as mineral oil or silicon, a solvent system such as an antifreeze, alcohol such as ethylene glycol, or the like. A refrigerant can also be used.

冷凍サイクルの運転温度域に合わせて上記した、オイル系冷媒、溶剤系冷媒、水やこれらの混合液などを適宜選択することができる。磁性体粒子の平均粒子径も、使用される冷媒の粘性(表面張力)や熱交換容器のサイズに応じて、上記の範囲内で最適な粒子径を選ぶことが望ましい。   The oil-based refrigerant, solvent-based refrigerant, water, a mixed solution thereof, and the like described above can be appropriately selected according to the operating temperature range of the refrigeration cycle. As for the average particle size of the magnetic particles, it is desirable to select an optimal particle size within the above range according to the viscosity (surface tension) of the refrigerant used and the size of the heat exchange container.

(第2の実施の形態)
本発明の第2の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、磁場印加除去機構が複数の動力源と、熱交換容器の冷熱・冷凍状態をモニタする冷熱・冷凍状態モニタ部と、冷熱・冷凍状態モニタ部によるモニタ結果に応じて複数の動力源を切り替える動力源切り替え部を有する。複数の動力源、冷熱・冷凍状態モニタ部、および動力源切り替え部を有すること以外については第1の実施の形態と同様であるので重複する内容については記載を省略する。
(Second Embodiment)
In the magnetic refrigeration device according to the second embodiment of the present invention, the magnetic field application / removal mechanism has a plurality of power sources, a cold / freezer state monitor unit for monitoring the cold / frozen state of the heat exchange container, and a cold / frozen state monitor. A power source switching unit that switches a plurality of power sources according to the monitoring result of the unit. Except for having a plurality of power sources, a cold / refrigeration state monitoring unit, and a power source switching unit, it is the same as in the first embodiment, and therefore, the description of the overlapping contents is omitted.

図9は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。図に示すように、磁場印加除去機構が、第1の動力源60と第2の動力源62を備えている。また、これらの動力源が接続され、2つの動力源を切り替える動力源切り替え部64を備えている。   FIG. 9 is a schematic structural cross-sectional view of the main part of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. As shown in the figure, the magnetic field application removal mechanism includes a first power source 60 and a second power source 62. Moreover, these power sources are connected and the power source switching part 64 which switches two power sources is provided.

さらに、熱交換容器14の冷熱・冷凍状態をモニタする冷熱・冷凍状態モニタ部66を備えている。また、冷熱・冷凍状態モニタ部66によるモニタ結果を信号として受け取り、動力源切り替え部64を制御する動力源制御回路68を有している。   Furthermore, a cooling / freezing state monitoring unit 66 for monitoring the cooling / freezing state of the heat exchange container 14 is provided. Further, it has a power source control circuit 68 that receives the monitoring result from the cold / freezing state monitoring unit 66 as a signal and controls the power source switching unit 64.

ここで、第1の動力源60は、例えば、自然界の機械的エネルギー、例えば、波力、風力、水力または地熱蒸気を電気エネルギーに変換せずにそのまま機械的エネルギーとして用いるものである。また、第2の動力源62は、例えば、内燃機関や電気エネルギーより変換された直線運動するアクチュエータである。   Here, the first power source 60 uses, for example, mechanical energy in nature, for example, wave power, wind power, hydraulic power or geothermal steam as mechanical energy as it is without converting it into electrical energy. The second power source 62 is, for example, an internal combustion engine or an actuator that moves linearly converted from electric energy.

本実施の形態の磁気冷凍デバイスによれば、例えば、不安定な自然界の機械的エネルギーを用いる第1の動力源60だけでは、冷熱・冷凍状態が安定しない場合に、動力源を第2の動力源62に切り換えることで、安定した冷熱・冷凍状態を維持することができる。よって、自然界の機械的エネルギーを直接用いて入力電力を低減し、COPを向上させながらも、安定した冷凍能力を発揮すること可能である。   According to the magnetic refrigeration device of the present embodiment, for example, when the first power source 60 using unstable natural mechanical energy alone does not stabilize the cold / refrigerated state, the power source is used as the second power source. By switching to the source 62, a stable cold / refrigerated state can be maintained. Therefore, it is possible to exhibit a stable refrigerating capacity while directly using natural mechanical energy to reduce input power and improve COP.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、磁石または熱交換容器が相対的に回転運動し、液体冷媒移動機構が、磁石または熱交換容器の回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部を有する。磁石または熱交換容器が相対的に直線運動ではなく回転運動すること、運動方向変換部を有すること以外については第1の実施の形態と同様であるので重複する内容については記載を省略する。
(Third embodiment)
In the magnetic refrigeration device according to the third embodiment of the present invention, the magnet or the heat exchange container relatively rotates, and the liquid refrigerant moving mechanism moves the rotation of the magnet or the heat exchange container into a linear motion. It has a conversion part. Since the magnet or the heat exchange container is the same as in the first embodiment except that the magnet or the heat exchange container performs a rotational motion rather than a linear motion and has a motion direction conversion unit, the description of the overlapping contents is omitted.

図10は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。図11は、図10のA−A断面図である。図12は、図10のB−B断面図である。図13は、図10の上面図である。   FIG. 10 is a schematic structural cross-sectional view of the main part of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. 11 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. FIG. 13 is a top view of FIG.

この磁気冷凍デバイスは、磁石70a、b、c、dと、磁石70a、cを支持する磁石支持板72aと、磁石70b、dを支持する磁石支持板72bとを備えている。そして、これらの磁石70a〜dは、回転軸74を中心とし、動力源76により熱交換容器78a、78bに対して回転運動可能なように構成されている。   This magnetic refrigeration device includes magnets 70a, b, c, and d, a magnet support plate 72a that supports the magnets 70a and c, and a magnet support plate 72b that supports the magnets 70b and d. The magnets 70a to 70d are configured to be rotatable with respect to the heat exchange containers 78a and 78b by the power source 76 with the rotation shaft 74 as a center.

図11に示すように、熱交換容器78a、bの低温端側には低温端側ピストン80a、b、高温端側には高温端側ピストン82a、bが接続されている。そして、低温端側ピストン80a、bは圧力配管により低温端側圧力発生器(図示せず)に接続される。高温端側ピストン82a、bは圧力配管により高温端側圧力発生器(図示せず)に接続される。   As shown in FIG. 11, the low temperature end side pistons 80a, 80b are connected to the low temperature end side of the heat exchange containers 78a, 78b, and the high temperature end side pistons 82a, 82b are connected to the high temperature end side. The low temperature end side pistons 80a, 80b are connected to a low temperature end side pressure generator (not shown) by pressure piping. The high temperature end side pistons 82a and 82b are connected to a high temperature end side pressure generator (not shown) by pressure piping.

低温端側ピストン80a、b、および高温端側ピストン82a、bは、熱交換容器78a、b内に充填された液体冷媒を移動させるためのピストン構造をしている。そして、低温端側ピストン80a、bからは低温側熱交換部(図示せず)に通じる流路84a、bが、高温端側ピストン82a、bからは高温側熱交換部(図示せず)に通じる流路86a、bが設けられている。   The low temperature end side pistons 80a, 80b and the high temperature end side pistons 82a, 82b have a piston structure for moving the liquid refrigerant filled in the heat exchange containers 78a, 78b. Then, the flow paths 84a, b leading from the low temperature end side pistons 80a, 80b to the low temperature side heat exchange part (not shown) are connected to the high temperature side heat exchange part (not shown) from the high temperature end side pistons 82a, b. Channels 86a and 86b that communicate with each other are provided.

さらに、図13に示すように、運動方向変換部88を備えている。運動方向変換部88は、例えば、磁石支持板72aの回転運動を、クランク軸のようなエキセントリック機構を用いて直線運動に変換する。この直線運動を用いて、第1の実施の形態同様、液体冷媒機構を作動させ、液体冷媒を移動する。   Furthermore, as shown in FIG. 13, a motion direction conversion unit 88 is provided. The movement direction conversion unit 88 converts, for example, the rotational movement of the magnet support plate 72a into a linear movement using an eccentric mechanism such as a crankshaft. Using this linear motion, as in the first embodiment, the liquid refrigerant mechanism is operated to move the liquid refrigerant.

なお、回転運動から直線運動への変換は、変換効率、構造の容易性の観点から、クランク軸のようなエキセントリック機構を用いることが望ましい。しかし、例えば、遊星ギアやボールネジを用いる機構であっても構わない。   In addition, it is desirable to use an eccentric mechanism such as a crankshaft from the viewpoint of conversion efficiency and ease of structure for conversion from rotational motion to linear motion. However, for example, a mechanism using a planetary gear or a ball screw may be used.

本実施の形態によれば、第1の実施の形態同様、動力源を削減することでCOPの向上した磁気冷凍デバイスの実現が可能である。さらに、本実施の形態の動力源として、回転運動に変換容易な自然界の機械的エネルギーである、風力や水力を用いると、更なるCOPの向上が可能であるため望ましい。   According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to realize a magnetic refrigeration device with improved COP by reducing the number of power sources. Furthermore, it is desirable to use wind power or hydraulic power, which is mechanical energy in the natural world that can be easily converted into rotational motion, as the power source of the present embodiment, because it is possible to further improve COP.

(第4の実施の形態)
本発明の第4の実施の形態の磁気冷凍性システムは、第1ないし第3の実施の形態に記載の磁気冷凍デバイスと、低温側熱交換部に熱的に接続される冷却部と、高温側熱交換部に熱的に接続される排熱部とを備える。以下、第1ないし第3の実施の形態に記載した内容と重複する内容については、記述を省略する。
(Fourth embodiment)
A magnetic refrigeration system according to a fourth embodiment of the present invention includes a magnetic refrigeration device according to the first to third embodiments, a cooling unit thermally connected to a low-temperature side heat exchange unit, and a high temperature And an exhaust heat unit thermally connected to the side heat exchange unit. Hereinafter, the description overlapping with the contents described in the first to third embodiments is omitted.

図14は、本実施の形態の磁気冷凍システムの模式的構造断面図である。この磁気冷凍システムは、図1の磁気冷凍デバイス10に加え、低温側熱交換部22に熱的に接続される冷却部90と、高温側熱交換部24に熱的に接続される排熱部100とを備えている。   FIG. 14 is a schematic structural cross-sectional view of the magnetic refrigeration system of the present embodiment. This magnetic refrigeration system includes a cooling unit 90 that is thermally connected to the low temperature side heat exchange unit 22 and a heat exhaust unit that is thermally connected to the high temperature side heat exchange unit 24 in addition to the magnetic refrigeration device 10 of FIG. 100.

低温側熱交換部22は、低温の冷媒を貯留する低温側貯留層92と、その内部に冷媒に接するよう設けられた低温側熱交換器94とで構成される。同様に、高温側熱交換部24は、高温の冷媒を貯留する高温側貯留層102と、その内部に冷媒に接するよう設けられた高温側熱交換器104とで構成される。そして、低温側熱交換器22に熱的に冷却部90が接続され、高温側熱交換器24に熱的に排熱部100が接続されている。   The low temperature side heat exchanging unit 22 includes a low temperature side reservoir 92 for storing a low temperature refrigerant, and a low temperature side heat exchanger 94 provided in contact with the refrigerant therein. Similarly, the high temperature side heat exchange unit 24 includes a high temperature side reservoir 102 that stores a high temperature refrigerant, and a high temperature side heat exchanger 104 that is provided in contact with the refrigerant inside. The cooling unit 90 is thermally connected to the low temperature side heat exchanger 22, and the exhaust heat unit 100 is thermally connected to the high temperature side heat exchanger 24.

ここで、この磁気冷凍システムを、例えば家庭用冷蔵庫に適用することができる。この場合、冷却部90は、冷却される対象物である冷凍・冷蔵室であり、排熱部100は、例えば、放熱板である。   Here, this magnetic refrigeration system can be applied to a household refrigerator, for example. In this case, the cooling unit 90 is a freezing / refrigeration room that is an object to be cooled, and the exhaust heat unit 100 is, for example, a heat sink.

また、この磁気冷凍システムを、例えば漁船用冷凍庫に適用することができる。この場合、冷却部90は、冷却される対象物である冷凍庫であり、排熱部100は、例えば、放熱板である。そして、動力源18として波力を用いることが好ましい。このとき、例えば、海面に浮かせたフロートの、波による直線的な上下動を磁場除去印加機構として用いる。波力を用いることで、入力電力が削減でき、一層のCOP向上が可能となる。   Moreover, this magnetic refrigeration system can be applied to a freezer for fishing boats, for example. In this case, the cooling unit 90 is a freezer that is an object to be cooled, and the exhaust heat unit 100 is, for example, a heat sink. And it is preferable to use wave power as the power source 18. At this time, for example, a linear up-and-down movement by a wave of a float floating on the sea surface is used as the magnetic field removal applying mechanism. By using wave power, input power can be reduced and further COP improvement can be achieved.

なお、この磁気冷凍システムは特に限定されるものではない。上述の家庭用冷凍冷蔵庫や漁船用冷凍庫の他に、例えば、家庭用冷凍冷蔵庫、家庭用空調機、産業用冷凍冷蔵庫、大型冷凍冷蔵倉庫、液化ガス貯蔵・運搬用冷凍庫等の冷凍システムに適用することが可能である。それぞれ、適用場所によって必要な冷凍能力と制御温度域が異なる。しかし、磁性体粒子の使用量により冷凍能力を可変させることが出来る。さらに、制御温度域については、磁性体粒子の材質を制御することで磁気転移温度を可変させることが出来るため、特定の温度域に合わせることが可能である。さらに、磁気冷凍デバイスの排熱を暖房として利用した家庭用空調機、産業用空調機などの空調システムにも適用することが出来る。冷却と発熱の両方を利用したプラントに適用しても良い。   The magnetic refrigeration system is not particularly limited. In addition to the above-mentioned domestic refrigerator-freezers and fishing boat freezers, for example, it is applied to refrigeration systems such as household refrigerator-freezers, household air conditioners, industrial refrigerator-freezers, large-sized refrigerator-freezers, liquefied gas storage / transport refrigerators, etc. It is possible. The required refrigeration capacity and control temperature range differ depending on the application location. However, the refrigerating capacity can be varied according to the amount of magnetic particles used. Further, the control temperature range can be adjusted to a specific temperature range because the magnetic transition temperature can be varied by controlling the material of the magnetic particles. Furthermore, the present invention can also be applied to air conditioning systems such as home air conditioners and industrial air conditioners that use the exhaust heat of the magnetic refrigeration device as heating. You may apply to the plant using both cooling and heat_generation | fever.

本実施の形態の磁気冷凍システムにより、磁気冷凍効率を向上させる磁気冷凍システムの実現が可能となる。   With the magnetic refrigeration system of the present embodiment, a magnetic refrigeration system that improves the magnetic refrigeration efficiency can be realized.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システム等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システム等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example and does not limit the present invention. Further, in the description of the embodiment, the description of the portions that are not directly necessary for the description of the present invention in the magnetic refrigeration device, the magnetic refrigeration system, etc. is omitted, but the required magnetic refrigeration device, the magnetic refrigeration system. It is possible to appropriately select and use elements related to the above.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムは、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。   In addition, all magnetic refrigeration devices and magnetic refrigeration systems that include the elements of the present invention and whose design can be appropriately changed by those skilled in the art are included in the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.

第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの模式的構造断面図である。It is a typical structure sectional view of the magnetic refrigeration device of a 1st embodiment. 第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。It is typical structure sectional drawing of the principal part of the magnetic refrigeration device of a 1st embodiment. 第1の実施の形態の2段式圧力開閉弁の断面図である。It is sectional drawing of the two-stage pressure on-off valve of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの動作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement procedure of the magnetic refrigeration device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの動作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement procedure of the magnetic refrigeration device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの動作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement procedure of the magnetic refrigeration device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの動作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement procedure of the magnetic refrigeration device of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の磁気冷凍デバイスの動作手順の説明図である。It is explanatory drawing of the operation | movement procedure of the magnetic refrigeration device of 1st Embodiment. 第2の実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。It is a typical structure sectional view of the important section of the magnetic refrigeration device of a 2nd embodiment. 第3の実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。It is a typical structure sectional view of the important section of the magnetic refrigeration device of a 3rd embodiment. 図10のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図10のB−B断面図である。It is BB sectional drawing of FIG. 図10の上面図である。It is a top view of FIG. 第4の実施の形態の磁気冷凍システムの模式的構造断面図である。It is a typical structure sectional view of the magnetic refrigeration system of a 4th embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 磁気冷凍デバイス
12 磁性体粒子
14 熱交換容器
16a、b 永久磁石
18 動力源
20 磁場印加除去機構
22 低温側熱交換部
24 高温側熱交換部
26 液体冷媒移動機構
30 配管
32a、b 磁石支持部材
34 動力伝達板
36 圧力配管
38 低温端側ピストン
40 低温端側圧力発生器
42 高温端側圧力発生器
44 高温端側ピストン
48a、b 固定端
50 低温端側圧力開閉弁
52 高温端側圧力開閉弁
54 台座
56 開放弁
56a ピストン
56b 貫通孔
56c 空気管
58 圧力弁
58a ピストン
58b 貫通孔
58c 空気管
59 稼働板
60 第1の動力源
62 第2の動力源
64 動力源切り替え部
66 冷熱・冷凍状態モニタ部
68 動力源制御回路
70a〜d 磁石
72a、b 磁石支持板
74 回転軸
76 動力源
78a、b 熱交換容器
80a、b 低温端側ピストン
82a、b 高温端側ピストン
86a、b 流路
88 運動方向変換部
90 冷却部
92 低温側貯留層
94 低温側熱交換器
100 排熱部
102 高温側貯留層
104 高温側熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Magnetic refrigeration device 12 Magnetic substance particle 14 Heat exchange container 16a, b Permanent magnet 18 Power source 20 Magnetic field application removal mechanism 22 Low temperature side heat exchange part 24 High temperature side heat exchange part 26 Liquid refrigerant moving mechanism 30 Piping 32a, b Magnet support member 34 Power transmission plate 36 Pressure pipe 38 Low temperature end side piston 40 Low temperature end side pressure generator 42 High temperature end side pressure generator 44 High temperature end side piston 48a, b Fixed end 50 Low temperature end side pressure on-off valve 52 High temperature end side pressure on / off valve 54 Pedestal 56 Opening valve 56a Piston 56b Through hole 56c Air pipe 58 Pressure valve 58a Piston 58b Through hole 58c Air pipe 59 Operating plate 60 First power source 62 Second power source 64 Power source switching unit 66 Cold / freezing state monitor Portion 68 Power source control circuit 70a-d Magnet 72a, b Magnet support plate 74 Rotating shaft 76 Power source 78a, b Heat exchange vessel 80 a, b Low temperature end side piston 82a, b High temperature end side piston 86a, b Flow path 88 Movement direction conversion part 90 Cooling part 92 Low temperature side reservoir 94 Low temperature side heat exchanger 100 Heat exhaust part 102 High temperature side reservoir 104 High temperature side Heat exchanger

Claims (8)

磁気熱量効果を有する磁性体粒子が充填される熱交換容器と、
前記磁性体粒子への磁場の印加および除去を、磁石と前記熱交換容器との相対運動により実現する磁場印加除去機構と、
前記熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、
前記熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、
前記磁石または前記熱交換容器の位置変化を機械的に伝達することにより、前記熱交換容器内を前記一端側から前記他端側またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒移動機構と、
を備えることを特徴とする磁気冷凍デバイス。
A heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect;
A magnetic field application / removal mechanism for applying and removing a magnetic field to / from the magnetic particles by a relative motion of a magnet and the heat exchange vessel;
A low temperature side heat exchange section provided on one end side of the heat exchange vessel;
A high temperature side heat exchange section provided on the other end side of the heat exchange vessel;
A liquid refrigerant moving mechanism that forms a heat transport refrigerant flow that flows in the heat exchange container from the one end side to the other end side or in the opposite direction by mechanically transmitting a change in position of the magnet or the heat exchange container. When,
A magnetic refrigeration device comprising:
前記液体冷媒移動機構が、
前記熱交換容器の両端に設けられ液体冷媒を移動させるピストンと、
前記磁石または前記熱交換容器の位置変化に連動して圧力を発生する圧力発生器と、
前記圧力発生器で発生する圧力を前記ピストンに伝達する圧力配管と、
を備えることを特徴とする請求項1記載の磁気冷凍デバイス。
The liquid refrigerant moving mechanism is
Pistons provided at both ends of the heat exchange container to move the liquid refrigerant;
A pressure generator that generates pressure in conjunction with a change in position of the magnet or the heat exchange vessel;
A pressure pipe for transmitting the pressure generated by the pressure generator to the piston;
The magnetic refrigeration device according to claim 1, comprising:
前記圧力配管に、前記磁石または前記熱交換容器の位置変化に弁の開閉が連動する圧力開閉弁が設けられることを特徴とする請求項2記載の磁気冷凍デバイス。   The magnetic refrigeration device according to claim 2, wherein the pressure pipe is provided with a pressure on / off valve that interlocks with a change in position of the magnet or the heat exchange container. 前記磁石と前記熱交換容器が相対的に直線運動することを特徴とする請求項1ないし請求項3いずれか一項に記載の磁気冷凍デバイス。   The magnetic refrigeration device according to any one of claims 1 to 3, wherein the magnet and the heat exchange container relatively linearly move. 前記磁石と前記熱交換容器が相対的に回転運動し、前記液体冷媒移動機構が前記磁石または前記熱交換容器の回転運動を直線運動に変換する運動方向変換部を有することを特徴とする請求項1ないし請求項4いずれか一項に記載の磁気冷凍デバイス。   The magnet and the heat exchange container relatively rotate, and the liquid refrigerant moving mechanism has a motion direction conversion unit that converts the rotational motion of the magnet or the heat exchange container into a linear motion. The magnetic refrigeration device according to any one of claims 1 to 4. 前記磁場印加除去機構が、複数の動力源と、前記熱交換容器の冷熱・冷凍状態をモニタする冷熱・冷凍状態モニタ部と、前記冷熱・冷凍状態モニタ部によるモニタ結果に応じて前記動力源を切り替える動力源切り替え部を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5いずれか一項に記載の磁気冷凍デバイス。   The magnetic field application removal mechanism includes a plurality of power sources, a cooling / freezing state monitoring unit that monitors a cooling / freezing state of the heat exchange container, and the power source according to a monitoring result by the cooling / freezing state monitoring unit. The magnetic refrigeration device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a power source switching unit for switching. 前記磁場印加除去機構の動力源に波力、風力または水力による機械的エネルギーを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか一項に記載の磁気冷凍デバイス。   The magnetic refrigeration device according to any one of claims 1 to 6, wherein mechanical energy generated by wave power, wind power, or hydraulic power is used as a power source of the magnetic field application removal mechanism. 請求項1ないし請求項7いずれか一項に記載の磁気冷凍デバイスと、
前記低温側熱交換部に熱的に接続される冷却部と、
前記高温側熱交換部に熱的に接続される排熱部と、
を備えることを特徴とする磁気冷凍システム。






A magnetic refrigeration device according to any one of claims 1 to 7,
A cooling unit thermally connected to the low temperature side heat exchange unit;
An exhaust heat section thermally connected to the high temperature side heat exchange section;
A magnetic refrigeration system comprising:






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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012037112A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 Toshiba Corp Magnetic refrigerating device, and magnetic refrigerating system
CN102788444A (en) * 2011-05-17 2012-11-21 株式会社电装 Magnetic heat pump apparatus
KR101204325B1 (en) * 2011-01-19 2012-11-23 한국과학기술원 Compact active magnetic regenerative refrigerator
KR101238234B1 (en) 2011-11-18 2013-03-04 한국과학기술원 Active magnetic refrigerator for optimum flow rate adjustment
CN103216968A (en) * 2012-01-20 2013-07-24 台达电子工业股份有限公司 Magnetic refrigeration control system and method thereof
JP2013245879A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Denso Corp Magnetic heat pump system and air conditioning device using the same
CN103884065A (en) * 2014-03-31 2014-06-25 辽宁鑫源重工有限公司 Magnetic refrigerator air conditioning system
WO2015199139A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Magnetic refrigerating device
CN106252790A (en) * 2016-09-18 2016-12-21 广东工业大学 A kind of power battery thermal management system
CN106568229A (en) * 2016-07-26 2017-04-19 朱义洲 Novel electromagnetic propulsion magneto-rheological fluid refrigerating device based on magnetocaloric effect
JP2017194206A (en) * 2016-04-19 2017-10-26 株式会社デンソー Thermomagnetic cycle device
KR20190105418A (en) * 2018-03-05 2019-09-17 현대자동차주식회사 Thermal management system using magnetic refrigerant materials and control method thereof
CN110953760A (en) * 2019-12-05 2020-04-03 珠海格力电器股份有限公司 Magnetic refrigeration system
WO2021214836A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 三菱電機株式会社 Magnetic refrigeration device and refrigeration cycle device
CN113903943A (en) * 2021-09-22 2022-01-07 中国三峡新能源(集团)股份有限公司 Fuel cell thermal management system based on magnetocaloric property and control method
US11732933B2 (en) 2020-03-16 2023-08-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Magnetic cooling device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105402931B (en) * 2015-12-23 2018-11-02 应瑶琪 A kind of low-watt consumption magnetic refrigeration machine that no external heat source is invaded and harassed

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6502404B1 (en) * 2001-07-31 2003-01-07 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system using magnetic refrigeration
JP2007212128A (en) * 2006-02-11 2007-08-23 Bruker Biospin Ag Hybrid heat pump/refrigerator with magnetic cooling stage

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6502404B1 (en) * 2001-07-31 2003-01-07 Praxair Technology, Inc. Cryogenic rectification system using magnetic refrigeration
JP2007212128A (en) * 2006-02-11 2007-08-23 Bruker Biospin Ag Hybrid heat pump/refrigerator with magnetic cooling stage

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012037112A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 Toshiba Corp Magnetic refrigerating device, and magnetic refrigerating system
KR101204325B1 (en) * 2011-01-19 2012-11-23 한국과학기술원 Compact active magnetic regenerative refrigerator
CN102788444A (en) * 2011-05-17 2012-11-21 株式会社电装 Magnetic heat pump apparatus
JP2012241943A (en) * 2011-05-17 2012-12-10 Denso Corp Magnetic heat pump apparatus
KR101238234B1 (en) 2011-11-18 2013-03-04 한국과학기술원 Active magnetic refrigerator for optimum flow rate adjustment
CN103216968B (en) * 2012-01-20 2015-06-24 台达电子工业股份有限公司 Magnetic refrigeration control system and method thereof
CN103216968A (en) * 2012-01-20 2013-07-24 台达电子工业股份有限公司 Magnetic refrigeration control system and method thereof
JP2013245879A (en) * 2012-05-25 2013-12-09 Denso Corp Magnetic heat pump system and air conditioning device using the same
CN103884065A (en) * 2014-03-31 2014-06-25 辽宁鑫源重工有限公司 Magnetic refrigerator air conditioning system
CN103884065B (en) * 2014-03-31 2016-05-18 辽宁鑫源重工有限公司 Magnetic refrigerator air-conditioning system
WO2015199139A1 (en) * 2014-06-26 2015-12-30 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Magnetic refrigerating device
US10598411B2 (en) 2014-06-26 2020-03-24 National Institute For Materials Science Magnetic refrigerating device
JPWO2015199139A1 (en) * 2014-06-26 2017-04-20 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Magnetic refrigeration equipment
JP2017194206A (en) * 2016-04-19 2017-10-26 株式会社デンソー Thermomagnetic cycle device
CN106568229A (en) * 2016-07-26 2017-04-19 朱义洲 Novel electromagnetic propulsion magneto-rheological fluid refrigerating device based on magnetocaloric effect
CN106252790B (en) * 2016-09-18 2019-02-15 广东工业大学 A kind of power battery thermal management system
CN106252790A (en) * 2016-09-18 2016-12-21 广东工业大学 A kind of power battery thermal management system
KR20190105418A (en) * 2018-03-05 2019-09-17 현대자동차주식회사 Thermal management system using magnetic refrigerant materials and control method thereof
KR102440526B1 (en) * 2018-03-05 2022-09-06 현대자동차주식회사 Thermal management system using magnetic refrigerant materials and control method thereof
CN110953760A (en) * 2019-12-05 2020-04-03 珠海格力电器股份有限公司 Magnetic refrigeration system
US11732933B2 (en) 2020-03-16 2023-08-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Magnetic cooling device
WO2021214836A1 (en) * 2020-04-20 2021-10-28 三菱電機株式会社 Magnetic refrigeration device and refrigeration cycle device
JP7309052B2 (en) 2020-04-20 2023-07-14 三菱電機株式会社 Magnetic refrigeration system and refrigeration cycle system
CN113903943A (en) * 2021-09-22 2022-01-07 中国三峡新能源(集团)股份有限公司 Fuel cell thermal management system based on magnetocaloric property and control method
CN113903943B (en) * 2021-09-22 2023-10-20 中国三峡新能源(集团)股份有限公司 Fuel cell thermal management system based on magnetocaloric and control method

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