JP2012229634A - 熱磁気エンジン装置、および可逆熱磁気サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可逆熱磁気サイクル装置2の磁性体49、59は、キュリー温度を越えると磁性が低下し、キュリー温度を下回ると磁性が上昇する。ポンプ30は、高温端から低温端に向けて作業水を流して磁性体を加熱し、低温端から高温端に向けて作業水を流して磁性体を冷却する。加熱と冷却による磁性の変化に起因して、永久磁石45、55が回転し、熱磁気エンジン装置として機能する。磁性体は、外部磁場の印加により発熱し、外部磁場の除去により吸熱する磁気熱量素子でもある。ポンプ30は、磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに低温端から高温端に向けて作業水を流し、磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに高温端から低温端に向けて作業水を流す。磁場切換えによる発熱と吸熱に起因して、温度分布が生じ、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置が提供される。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明を適用した第1実施形態に係る可逆熱磁気サイクル装置2を含む車両用空調装置1を示すブロック図である。車両用空調装置1は、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。車両用空調装置1は、車両の室内に設けられ、室内の空気と熱交換する室内熱交換器3を備える。室内熱交換器3は、高温側熱交換器3とも呼ばれる。車両用空調装置2は、車両の室外に設けられ、室外の空気と熱交換する室外熱交換器4を備える。室外熱交換器4は、低温側熱交換器4とも呼ばれる。
図6は、本発明を適用した第2実施形態のRTM装置202の断面図である。RTM装置202は、RTM装置202に代えて車両用空調装置1に使用される。上記実施形態では、ポンプ30を斜板式ポンプによって提供した。これに代えて、この実施形態では、ラジアルピストンポンプによってポンプ230を提供する。さらに、この実施形態では、ひとつの可変容積室に2つの作業室46、56が対応するように接続されている。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
2 可逆熱磁気サイクル装置(RTM装置)
3 室内熱交換器
4 室外熱交換器
5 電池
10 制御装置
11 高温端
12 低温端
13 中間低温端
14 中間高温端
15 高温側循環流路
16 低温側循環流路
20 発電電動機
30、230 ポンプ
40 磁気熱量素子ユニット(MCDユニット)
45 永久磁石
49 磁気熱量素子(磁性体)
50 磁気熱量素子ユニット(MCDユニット)
55 永久磁石
59 磁気熱量素子(磁性体)
60−69 素子ユニット
70 変速機
80 変速機
Claims (8)
- 温度がキュリー温度を越えると磁性が低下し、温度がキュリー温度を下回ると磁性が上昇する磁性体であって、温熱が供給される高温端(11、14)の温度と冷熱が供給される低温端(12、13)の温度との間にキュリー温度をもつ磁性体(49、59)と、
前記磁性体を加熱するときに前記高温端から前記低温端に向けて熱輸送媒体を流し、前記磁性体を冷却するときに前記低温端から前記高温端に向けて熱輸送媒体を流すポンプ(30、230)と、
前記磁性体に外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、
前記磁性体と前記磁場印加装置との間に働く磁気的な力を運動エネルギとして取り出す動力機構(32、42、52、70、80、20)とを備えることを特徴とする熱磁気エンジン装置。 - 前記磁性体は、前記高温端と前記低温端との間の温度分布に対応するキュリー温度の分布をもち、
前記ポンプは、前記熱輸送媒体の流れによって、前記磁性体の温度がキュリー温度を越える状態と、前記磁性体の温度がキュリー温度を下回る状態とを切換えることを特徴とする請求項1に記載の熱磁気エンジン装置。 - 前記磁性体は、キュリー温度が異なる複数の素子ユニット(60−69)を有し、
複数の前記素子ユニットは、前記高温端と前記低温端との間においてキュリー温度の順に並ぶように直列に配列されていることを特徴とする請求項2に記載の熱磁気エンジン装置。 - さらに、冷熱の供給源と熱交換する低温側熱交換器(4)と、
前記低温側熱交換器を通る低温側循環流路(16)と、
温熱の供給源と熱交換する高温側熱交換器(3)と、
前記高温側熱交換器を通る高温側循環流路(15)とを備え、
前記ポンプは、
前記低温端(13)から前記高温端(11)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温端から前記高温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記高温端(11)から前記低温端(13)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温側循環流路から前記高温端に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記高温端(14)から前記低温端(12)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温端から前記低温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記低温端(12)から前記高温端(14)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温側循環流路から前記低温端に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の熱磁気エンジン装置。 - 前記磁性体は、
第1の磁性体ユニット(40)に設けられ、一端に中間低温端(13)を有し、反対の他端に前記高温端(11)を有する第1の磁気熱量素子(49)と、
第2の磁性体ユニット(50)に設けられ、一端に前記低温端(12)を有し、反対の他端に中間高温端(14)を有する第2の磁気熱量素子(59)とを備え、
前記磁場印加装置は、
前記第1の磁性体ユニットに設けられ、前記第1の磁気熱量素子へ磁場を印加する第1の永久磁石(45)と、
前記第2の磁性体ユニットに設けられ、前記第2の磁気熱量素子へ磁場を印加する第2の永久磁石(55)とを備え、
前記ポンプは、
前記第1の磁性体ユニット(40)において前記中間低温端(13)から前記高温端(11)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温端から前記高温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記第1の磁性体ユニット(40)において前記高温端(11)から前記中間低温端(13)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温側循環流路から前記高温端に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記第2の磁性体ユニット(50)において前記中間高温端(14)から前記低温端(12)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温端から前記低温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記第2の磁性体ユニット(50)において前記低温端(12)から前記中間高温端(14)に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温側循環流路から前記低温端に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項4に記載の熱磁気エンジン装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の前記熱磁気エンジン装置、または熱源(4)の熱を熱負荷(3)に供給する磁気熱量効果型ヒートポンプ装置として選択的に運転可能な可逆熱磁気サイクル装置であって、
前記磁気熱量効果型ヒートポンプ装置は、
前記磁性体(49、59)によって提供され、外部磁場の印加により発熱し、外部磁場の除去により吸熱する磁気熱量素子と、
前記動力機構(20)によって提供され、前記磁気熱量素子と前記磁場印加装置(44、45、54、55)とを相対的に移動させることにより、前記磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置(20)と、
前記ポンプ(30、230)によって提供され、前記磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに前記低温端から前記高温端に向けて熱輸送媒体を流し、前記磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに前記高温端から前記低温端に向けて熱輸送媒体を流すポンプ(30、230)とを備えることを特徴とする可逆熱磁気サイクル装置。 - 前記磁気熱量素子は、高い磁気熱量効果を示す高効率温度帯が異なる複数の素子ユニット(60−69)を有し、
複数の前記素子ユニットは、前記高温端と前記低温端との間において前記高効率温度帯が並ぶように直列に配列されていることを特徴とする請求項6に記載の可逆熱磁気サイクル装置。 - 前記熱磁気エンジン装置と前記磁気熱量効果型ヒートポンプ装置とを切換えるために、前記ポンプ(30、230)による熱輸送の位相と前記磁場印加装置または前記磁場切換装置による磁場変動の位相とを必要な量だけずらすことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の可逆熱磁気サイクル装置。
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