JP2016151393A - Heat exchanger and magnetic heat pump device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器、及び、その熱交換器を備えた磁気ヒートポンプ装置に関するものである。 The present invention relates to a heat exchanger used in a magnetic heat pump apparatus using a magnetocaloric effect, and a magnetic heat pump apparatus including the heat exchanger.
磁気熱量効果材料からなり、溝を有する板状の材料片を積層することで、マイクロチャンネルを有する熱交換器を製造する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 A technique of manufacturing a heat exchanger having a microchannel by laminating plate-like material pieces made of a magnetocaloric effect material and having grooves (see, for example, Patent Document 1).
上記の技術では、材料片に対して切断、切削、研磨等を行うことで溝を形成するので、当該材料片は一定の厚み(0.4mm)を必要とする。そのため、磁気熱量効果材料の内部から表面への伝熱時間が長く、磁気熱量効果材料の熱交換に要する時間が長くなってしまい、磁気ヒートポンプ装置の十分な高速化を図ることができない。 In the above technique, the groove is formed by cutting, cutting, polishing, or the like on the material piece. Therefore, the material piece needs a certain thickness (0.4 mm). Therefore, the heat transfer time from the inside to the surface of the magnetocaloric effect material is long, and the time required for heat exchange of the magnetocaloric effect material becomes long, and the magnetic heat pump device cannot be sufficiently speeded up.
これに対し、箔状の磁気熱量効果材料を用いることで、磁気熱量効果材料の熱交換に要する時間を短縮化することができる。しかしながら、単に磁気熱量効果材料を薄い箔状とすると、当該箔材を挿入するための狭い溝を支持部材に形成することが難しくなり、箔状の磁気熱量効果材料を狭ピッチで配置することが困難になる、という問題がある。 On the other hand, the time required for heat exchange of the magnetocaloric effect material can be shortened by using the foil-like magnetocaloric effect material. However, if the magnetocaloric effect material is simply made into a thin foil shape, it becomes difficult to form a narrow groove in the support member for inserting the foil material, and the foil-like magnetocaloric effect material can be arranged at a narrow pitch. There is a problem that it becomes difficult.
本発明が解決しようとする課題は、磁気ヒートポンプ装置の高速化を図ることが可能な熱交換器、及び、その熱交換器を備えた磁気ヒートポンプ装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a heat exchanger capable of increasing the speed of a magnetic heat pump device, and a magnetic heat pump device including the heat exchanger.
[1]本発明に係る熱交換器は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料を備え、磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器であって、前記磁気熱量効果材料から構成された少なくとも一つの箔材と、前記箔材を支持する支持部材と、を備えており、前記箔材は、U字状に折り曲げられた第1の屈曲部と、前記第1の屈曲部を介して相互に連結されている第1及び第2の面状部と、を有し、前記支持部材は、前記第1の面状部の端部及び前記第2の面状部の端部が挿入される第1の溝と、前記第1の溝に対応するように設けられ、前記第1の屈曲部が挿入される第2の溝と、を有する熱交換器である。 [1] A heat exchanger according to the present invention includes a magnetocaloric effect material having a magnetocaloric effect, and is a heat exchanger used in a magnetic heat pump device, and is at least one foil composed of the magnetocaloric effect material And a support member that supports the foil material, and the foil material is connected to each other via a first bent portion bent in a U-shape and the first bent portion. First and second planar portions, wherein the support member is inserted with an end portion of the first planar portion and an end portion of the second planar portion. A heat exchanger having a groove and a second groove provided to correspond to the first groove and into which the first bent portion is inserted.
[2]上記発明において、前記第1の屈曲部は、前記第1の屈曲部の曲げ中心線に沿った方向において、前記箔材の全域に亘って設けられていてもよい。 [2] In the above invention, the first bent portion may be provided over the entire area of the foil material in the direction along the bending center line of the first bent portion.
[3]上記発明において、前記箔材は、前記第1の面状部の端部及び前記第2の面状部の端部の少なくとも一方からさらに延在して、U字状に折り曲げられた第2の屈曲部を有しており、前記第2の屈曲部は、前記第1の面状部の端部と前記第2の面状部の端部の間に介在していてもよい。 [3] In the above invention, the foil material further extends from at least one of an end portion of the first planar portion and an end portion of the second planar portion, and is bent into a U shape. A second bent portion may be provided, and the second bent portion may be interposed between an end portion of the first planar portion and an end portion of the second planar portion.
[4]上記発明において、前記熱交換器は、複数の前記箔材を備えており、前記支持部材は、前記箔材の前記第1及び前記第2の面状部の端部がそれぞれ挿入される複数の前記第1の溝と、前記第1の溝にそれぞれ対応するように設けられ、前記箔材の前記第1の屈曲部がそれぞれ挿入される複数の前記第2の溝と、を有していてもよい。 [4] In the above invention, the heat exchanger includes a plurality of the foil members, and the support members are inserted with end portions of the first and second planar portions of the foil members, respectively. A plurality of the first grooves and a plurality of the second grooves that are provided so as to correspond to the first grooves, respectively, and into which the first bent portions of the foil material are respectively inserted. You may do it.
[5]上記発明において、前記熱交換器は、前記支持部材を有する容器を備えており、前記容器は、流体が前記容器に流入し又は前記容器から流出する第1の開口と、前記流体が前記容器から流出し又は前記容器に流入する第2の開口と、を有しており、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう方向と、前記第1の屈曲部の折り曲げ線と、が実質的に平行であってもよい。 [5] In the above invention, the heat exchanger includes a container having the support member, and the container has a first opening through which fluid flows into or out of the container, and the fluid A second opening that flows out of or into the container, a direction from the first opening toward the second opening, a fold line of the first bent portion, May be substantially parallel.
[6]本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、上記の熱交換器と、前記磁気熱量効果材料に磁場を印加すると共に前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、流路を介して前記容器にそれぞれ接続された第1及び第2の外部熱交換器と、前記磁場変更手段の動作に連動して前記容器から前記第1又は前記第2の外部熱交換器に前記流体を供給する流体供給手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置である。 [6] A magnetic heat pump device according to the present invention includes the heat exchanger, a magnetic field changing unit that applies a magnetic field to the magnetocaloric effect material and changes the magnitude of the magnetic field, and the container through a flow path. And a fluid supply for supplying the fluid from the container to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means. And a magnetic heat pump device.
本発明によれば、箔材の第1及び第2の面状部の端部を第1の溝に挿入すると共に、第1の屈曲部を第2の溝に挿入する。すなわち、二つ折にした箔材の両端を第1及び第2の溝に挿入することで、当該箔材を支持部材に支持させる。このため、箔材の総厚が厚くなり、支持部材の第1及び第2の溝の形成が容易になるので、磁気ヒートポンプ装置の高速化を図ることができる。 According to the present invention, the end portions of the first and second planar portions of the foil material are inserted into the first groove, and the first bent portion is inserted into the second groove. That is, by inserting both ends of the folded foil material into the first and second grooves, the foil material is supported by the support member. For this reason, since the total thickness of the foil material is increased and the formation of the first and second grooves of the support member is facilitated, the speed of the magnetic heat pump device can be increased.
また、本発明では、箔材の第1の屈曲部をU字状に折り曲げることで、第1の屈曲部が第1の面状部と第2の面状部を相互に離反する方向に付勢しているので、箔材を支持部材に安定的に固定することができる。 Further, in the present invention, the first bent portion of the foil material is bent in a U shape so that the first bent portion is attached in a direction in which the first planar portion and the second planar portion are separated from each other. Therefore, the foil material can be stably fixed to the support member.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は本実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図、図3及び図4は本実施形態におけるMCM熱交換器を示す図、図5及び図6は本実施形態における箔材を示す図である。 1 and 2 are diagrams showing the overall configuration of the magnetic heat pump device in the present embodiment, FIGS. 3 and 4 are diagrams showing an MCM heat exchanger in the present embodiment, and FIGS. 5 and 6 are foil materials in the present embodiment. FIG.
本実施形態における磁気ヒートポンプ装置1は、磁気熱量効果(Magnetocaloric effect)を利用したヒートポンプ装置であり、図1及び図2に示すように、第1及び第2のMCM熱交換器10,20と、ピストン30と、永久磁石40と、低温側熱交換器50と、高温側熱交換器60と、ポンプ70と、配管81〜84と、切替弁90と、を備えている。
The magnetic
本実施形態における第1及び第2のMCM熱交換器10,20が本発明における熱交換器の一例に相当し、本実施形態におけるピストン30及び永久磁石40が本発明における磁気変更手段の一例に相当し、低温側熱交換器50及び高温側熱交換器60が本発明における第1及び第2の熱交換器の一例に相当し、本実施形態における配管81〜84が本発明における流路の一例に相当し、本実施形態におけるポンプ70及び切替弁90が本発明における流体供給手段の一例に相当する。
The first and second
第1のMCM熱交換器10は、図3及び図4に示すように、複数の箔材12と、当該積箔材12を収容する容器13と、を備えている。なお、第1のMCM熱交換器10と第2のMCM熱交換器20は同一の構造を有しているので、以下に第1のMCM熱交換器10の構成について詳細に説明し、第2の熱交換器20の構成については省略する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first
それぞれの箔材12は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料(MCM:Magnetocaloric Effect Material)から構成されている。このMCMから構成される箔材12に磁場を印加すると、電子スピンが揃うことで磁気エントロピーが減少し、当該箔材12は発熱して温度が上昇する。一方、箔材12から磁場を除去すると、電子スピンが乱雑になり磁気エントロピーが増加し、当該箔材12は吸熱して温度が低下する。
Each
この箔材12は、1枚のMCM薄板を折り曲げることで形成されている。折り曲げ前のこのMCM薄板は、0.1mm程度の厚さを有すると共に、矩形形状を有している。なお、MCM薄板の厚さは、上記に特に限定されず、0.05mm〜0.1mm程度の厚さを有していればよい。
The
MCM薄板を折り曲げることで形成された箔材12は、図5及び図6に示すように、1第1及び第2の面状部121,122と、第1の屈曲部123と、を有している。第1の面状部121は面状に広がっている平坦な部分であり、その一方の端部121aで第1の屈曲部123に連続的に連結されている。第2の面状部122も、第1の面状部121と同様に、面状に広がっている平坦な部分であり、その一方の端部122aで第1の屈曲部123に連続的に連結されている。すなわち、第1の面状部121と第2の面状部122は、第1の屈曲部123を介して相互に連続的に連結されている。
The
第1の屈曲部123は、MCM薄板の略中央をU字状に180°程度折り曲げることで形成されている。この第1の屈曲部123は、曲げ中心線FLに沿った方向において箔材12の全域に亘って設けられている。当該第1の屈曲部123が折り曲げられることで、第1の面状部121と第2の面状部122とが相互に対向しており、第1の面状部121と第2の面状部122との間に第1の間隙125が形成される。この第1の屈曲部123の曲げ半径r1は、例えば、MCM薄板の厚さの半分程度であることが好ましい(すなわち、r1=0.05mm)。
The
さらに、本実施形態における箔材12は、第2の屈曲部124を有している。この第2の屈曲部124は、第2の面状部122の他方の端部122bからさらに延在する部分をU字状に180°以上折り曲げることで形成されており、当該第2の屈曲部124の端部は、第2の面状部122の他方の端部122bの近傍に接触している。この第2の屈曲部124は、第1の面状部121の他方の端部121bと第2の面状部122の他方の端部122bとの間に介在している。この第2の屈曲部124の曲げ半径r2は、特に限定されないが、第1の間隙125を大きくし過ぎないために、第1の屈曲部123の曲げ半径r1以下であることが好ましい(r2≦r1)。
Furthermore, the
なお、第2の面状部122の端部122bに代えて、第2の屈曲部124を第1の面状部121の他方の端部121bに設けてもよい。或いは、第2の屈曲部124を第1の面状部121の端部121bと第2の面状部122の端部122bの両方に設けてもよい。
In place of the
この箔材12を構成するMCMは、磁性体であれば特に限定されないが、例えば10℃〜30℃程度の常温域にキュリー温度(キュリー点)を有し、常温域で高い磁気熱量効果を発揮する磁性体であることが好ましい。こうしたMCMの具体例としては、例えば、ガドリニウム(Gd)、ガドリニウム合金、ランタン−鉄−シリコン(La−Fe−Si)系化合物等を例示することができる。
The MCM constituting the
また、箔材12を構成するMCM薄板の具体的な製造方法としては、次のような方法を例示することができる。すなわち、先ず、バルク状のガドリニウム(Gd)を粉砕した後、これを溶融して1mm程度の厚さを有する板材を形成する。次いで、当該板材の厚さが0.1mm程度の厚さとなるまで板材を複数回圧延した後、700℃〜800℃の温度で1時間程度加熱する。これにより、折り曲げ可能な延性を有するMCM薄板を形成することができる。
Moreover, as a concrete manufacturing method of the MCM thin plate which comprises the
以上に説明した複数の箔材12は、図3及び図4に示すように、第1のMCM熱交換器10の容器13に収容されている。この容器13は、複数の箔材12を支持する第1及び第2の内壁面134,135を有しており、複数の箔材12は、第1及び第2の内壁面134,135に支持された状態で、容器13の内部空間131に収容されている。本実施形態における第1及び第2の内壁面134,135が、本発明における支持部材の一例に相当する。
The plurality of
第1の内壁面134と第2の内壁面135はいずれも、容器13内における冷媒の流通方向CL(すなわち、容器13の第1の開口132から第2の開口133に向かう方向)に対して実質的に平行な面であり、相互に対向するように設けられている。
Both the first
第1の内壁面134には、複数の第1の溝134aが形成されている。それぞれの第1の溝134aは、0.3mm程度の幅を有する直線状の溝であり、前記流通方向CLに対して実質的に平行に延在している。この複数の第1の溝134aは、0.3mm程度の間隔で実質的に等間隔に配置されている。
A plurality of
第2の内壁面135にも、複数の第2の溝135aが形成されている。それぞれの第2の溝135aは、0.3mm程度の幅を有する直線状の溝であり、前記流通方向CLに対して実質的に平行に延在している。この複数の第2の溝135aは、0.3mm程度の間隔で実質的に等間隔に配置されており、第1の溝134aに対向するように設けられている。
A plurality of
それぞれの箔材12は、第1の屈曲部123の曲げ中心線FL(図5及び図6参照)が容器13内における冷媒の流通方向CLに対して実質的に平行となるように、容器13の内部空間131に収容されている。そして、当該箔材12の面状部121,122の他方の端部121b,122bが第1の内壁面134の第1の溝134aに挿入されていると共に、当該箔材12の第1の屈曲部123が第2の内壁面135の第2の溝135aに挿入されている。これにより、それぞれの箔材12が第1及び第2の内壁面134,135に支持されている。
Each
この際、本実施形態では、箔材12が第1の屈曲部123でU字状に折り曲げられており、この第1の屈曲部123によって第1の面状部121と第2の面状部122が相互に離反する方向に付勢されている。このため、面状部121,122の他方の端部121b,122bが、第1の内壁面134の第1の溝134aに安定的に固定されている。
At this time, in the present embodiment, the
また、上述のように、内壁面134,135の溝134a,135aが実質的に等間隔に形成されている。このため、複数の箔材12が当該内壁面134,135に支持された状態において、相互に隣り合う箔材12同士の間に第2の間隙126が形成されている。
Further, as described above, the
容器13の内部空間131には、2つの開口132,133が形成されている。図1に示すように、第1の開口132は、第1の低温側配管81を介して、低温側熱交換器50に連通している。一方、第2の開口133は、第1の高温側配管83を介して、高温側熱交換器60に連通している。
Two
同様に、第2のMCM熱交換器20の容器23も、図2に示すように、箔材22が収容されると共に第1及び第2の開口232,233が形成された内部空間231を有している。第1の開口232は、第2の低温側配管82を介して、低温側熱交換器50に連通しているのに対し、第2の開口は233、第2の高温側配管84を介して、高温側熱交換器60に連通している。
Similarly, the
なお、第2のMCM熱交換器20の箔材22は、第1のMCM熱交換器10の箔材12と同じ構成を有している。また、第2のMCM熱交換器20の容器23は、第1のMCM熱交換器20と同様に、実質的に等間隔に形成された複数の溝をそれぞれ有し、箔材22を支持する一対の内壁面を備えている。
The
例えば、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置1を用いた空気調和装置を冷房として機能させる場合には、低温側熱交換器50と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内を冷やすと共に、高温側熱交換器60と室外との間で熱交換を行うことで室外に放熱する。これに対し、当該空気調和装置を暖房として機能させる場合には、高温側熱交換器60と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内を暖めると共に、低温側熱交換器50と室外の空気との間で熱交換を行うことで室外から吸熱する。
For example, when the air conditioner using the magnetic
以上のように、2つの低温側配管81、82と2つの高温側配管83,84によって、4つの熱交換器10,20,50,60を含む循環路が形成されており、ポンプ70によって当該循環路内に冷媒が圧送される。冷媒の具体例としては、例えば水、不凍液、エタノール溶液、又は、それらの混合物等の液体を例示することができる。本実施形態における冷媒が、本発明における流体の一例に相当する。
As described above, a circulation path including the four
2つのMCM熱交換器10,20は、ピストン30の内部に収容されている。このピストン30は、特に図示しないアクチュエータによって、一対の永久磁石40の間を往復移動することが可能となっている。具体的には、このピストン30は、図1に示すような「第1の位置」と、図2に示すような「第2の位置」との間を往復移動することが可能となっている。
The two
ここで、「第1の位置」は、第1のMCM熱交換器10が永久磁石40の間に介在せず、第2のMCM熱交換器20が永久磁石40の間に介在するようなピストン30の位置である。これに対し、「第2の位置」は、第1のMCM熱交換器10が永久磁石40の間に介在し、第2のMCM熱交換器20が永久磁石40の間に介在しないようなピストン30の位置である。
Here, the “first position” refers to a piston in which the first
なお、第1及び第2のMCM熱交換器10,20に代えて、永久磁石40を往復移動させてもよい。或いは、永久磁石40に代えて、コイルを有する電磁石を用いてもよく、この場合には、MCM熱交換器10,20又は磁石を移動させる機構が不要となる。
The
切替弁90は、第1の高温側配管83と第2の高温側配管84に設けられている。この切替弁90は、上述のピストン30の動作に連動して、ポンプ70による冷媒の供給先を、第1のMCM熱交換器10、又は、第2のMCM熱交換器20に切り替えると共に、高温側熱交換器60の接続先を、第2のMCM熱交換器20、又は、第1のMCM熱交換器10に切り替えることが可能となっている。
The switching
次に、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置1の動作について、図1及び図2を参照しながら説明する。
Next, operation | movement of the magnetic
先ず、ピストン30を図1に示す「第1の位置」に移動させると、第1のMCM熱交換器10の箔材12が消磁されて温度が低下する一方で、第2のMCM熱交換器20の箔材22が着磁されて温度が上昇する。
First, when the
これと同時に、切替弁90によって、ポンプ70→第1の高温側配管83→第1のMCM熱交換器10→第1の低温側配管81→低温側熱交換器50→第2の低温側配管82→第2のMCM熱交換器20→第2の高温側配管84→高温側熱交換器60→ポンプ70からなる第1の経路が形成される。
At the same time, the switching
このため、消磁によって温度が低下した第1のMCM熱交換器10の箔材12によって冷媒が冷却され、当該冷媒が低温側熱交換器50に供給されて、当該低温側熱交換器50が冷却される。この際、第1のMCM熱交換器10の内部において、箔材12によって形成された第1及び第2の間隙125,126を冷媒が通過して箔材12と接触することで、当該冷媒が箔材12によって冷却される。
For this reason, the refrigerant is cooled by the
一方、着磁されて温度が上昇した第2のMCM熱交換器20の箔材22によって冷媒が加熱され、当該冷媒は高温側熱交換器60に供給されて、当該高温側熱交換器60が加熱される。この際、第2のMCM熱交換器20の内部において、箔材22によって形成された第1及び第2の間隙を冷媒が通過して箔材22と接触することで、当該冷媒が箔材22によって加熱される。
On the other hand, the refrigerant is heated by the
次いで、ピストン30を図2に示す「第2の位置」に移動させると、第1のMCM熱交換器10の箔材12が着磁されて温度が上昇する一方で、第2のMCM熱交換器20の箔材22が消磁されて温度が低下する。
Next, when the
これと同時に、切替弁90によって、ポンプ70→第2の高温側配管84→第2のMCM熱交換器20→第2の低温側配管82→低温側熱交換器50→第1の低温側配管81→第1のMCM熱交換器10→第1の高温側配管83→高温側熱交換器60→ポンプ70からなる第2の経路が形成される。
At the same time, the switching
このため、消磁によって温度が低下した第2のMCM熱交換器20の箔材22によって冷媒が冷却され、当該冷媒が低温側熱交換器50に供給されて、当該低温側熱交換器50が冷却される。この際、第2のMCM熱交換器20の内部において、箔材22によって形成された第1及び第2の間隙を冷媒が通過して箔材22と接触することで、当該冷媒が箔材22によって冷却される。
For this reason, the refrigerant is cooled by the
一方、着磁されて温度が上昇した第1のMCM熱交換器10の箔材12によって冷媒が加熱され、当該冷媒は高温側熱交換器60に供給されて、当該高温側熱交換器60が加熱される。この際、第1のMCM熱交換器10の内部において、箔材12によって形成された第1及び第2の間隙125,126を冷媒が通過して箔材12と接触することで、当該冷媒が箔材12によって加熱される。
On the other hand, the refrigerant is heated by the
そして、以上に説明したピストン30の「第1の位置」と「第2の位置」との間の往復移動を繰り返し、第1及び第2のMCM熱交換器10,20内の箔材21,22に対する磁場の印加・除去を繰り返すことにより、低温側熱交換器50の冷却と、高温側熱交換器60の加熱とが継続される。
Then, the reciprocating movement between the “first position” and the “second position” of the
以上のように、本実施形態では、二つ折にした箔材12の両端を容器13の内壁面134,135の溝134a,135aに挿入することで、箔材12を容器13に支持させる。このため、箔材12の総厚が厚くなり(本実施形態では、箔材12の総厚3.0mm(=0.1mm[第1の面状部121の厚さ]+0.05mm[第1の屈曲部123の曲げ半径]×2+0.1mm[第2の面状部122の厚さ]))、第1及び第2の溝134a,135aの形成が容易になるので、磁気ヒートポンプ装置1の高速化を図ることができる。
As described above, in this embodiment, the
また、本実施形態では、箔材12の第1の屈曲部123がU字状に折り曲げられており、この第1の折り曲げ部123によって第1の面状部121と第2の面状部122が相互に離反する方向に付勢されている。このため、面状部121,122の他方の端部121b,122bを、第1の内壁面134の第1の溝134aに安定的に固定することができる。
In the present embodiment, the first
また、本実施形態では、曲げ中心線FLに沿った方向において、第1の屈曲部123が箔材12の全域に亘って設けられているので、箔材12の強度を向上させることができる。
Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、第2の屈曲部124が第1の面状部121の他方の端部121bと第2の面状部122の他方の端部122bとの間に介在しているので、冷媒の流通時に第1の間隙125の出入口が閉塞されてしまうのを抑制することができる。
In the present embodiment, the second
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上述した磁気ヒートポンプ装置の構成は一例であり、例えば、本発明に係る熱交換器をAMR(Active Magnetic Refrigeration)方式の他の磁気ヒートポンプ装置に適用してもよい。 The configuration of the magnetic heat pump device described above is an example, and for example, the heat exchanger according to the present invention may be applied to other magnetic heat pump devices of an AMR (Active Magnetic Refrigeration) system.
また、上述の実施形態では、磁気ヒートポンプ装置を家庭用或いは自動車用の空気調和装置に適用した例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、用途に応じた適切なキュリー温度を有するMCMを選定することで、冷凍機のような極低温域での用途、或いは、ある程度高温域での用途に、本発明に係る磁気ヒートポンプ装置を適用してもよい。 Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which applied the magnetic heat pump apparatus to the air conditioning apparatus for household use or a motor vehicle, it is not limited to this in particular. For example, by selecting an MCM having an appropriate Curie temperature according to the application, the magnetic heat pump device according to the present invention can be applied to an application in a cryogenic temperature region such as a refrigerator or an application in a certain high temperature region. May be.
1…磁気ヒートポンプ装置
10…第1のMCM熱交換器
12…箔材
121…第1の面状部
121a,121b…端部
122…第2の面状部
122a,122b…端部
123…第1の屈曲部
124…第2の屈曲部
125…第1の間隙
126…第2の間隙
13…容器
131…内部空間
132…第1の開口
133…第2の開口
134…第1の内壁面
134a…第1の溝
135…第2の内壁面
135a…第2の溝
20…第2のMCM熱交換器
22…箔材
23…容器
231…内部空間
232…第1の開口
233…第2の開口
30…ピストン
40…永久磁石
50…低温側熱交換器
60…高温側熱交換器
70…ポンプ
81〜82…第1〜第2の低温側配管
83〜84…第3〜第4の低温側配管
90…切替弁
DESCRIPTION OF
121a, 121b ... end 122 ... second planar portion
122a, 122b ... end 123 ... first
Claims (6)
前記磁気熱量効果材料から構成された少なくとも一つの箔材と、
前記箔材を支持する支持部材と、を備えており、
前記箔材は、
U字状に折り曲げられた第1の屈曲部と、
前記第1の屈曲部を介して相互に連結されている第1及び第2の面状部と、を有し、
前記支持部材は、
前記第1の面状部の端部及び前記第2の面状部の端部が挿入される第1の溝と、
前記第1の溝に対応するように設けられ、前記第1の屈曲部が挿入される第2の溝と、を有する熱交換器。 A heat exchanger comprising a magnetocaloric effect material having a magnetocaloric effect and used in a magnetic heat pump device,
At least one foil material composed of the magnetocaloric effect material;
A support member for supporting the foil material,
The foil material is
A first bent portion bent into a U-shape;
And first and second planar portions connected to each other via the first bent portion,
The support member is
A first groove into which an end of the first planar portion and an end of the second planar portion are inserted;
And a second groove provided to correspond to the first groove and into which the first bent portion is inserted.
前記第1の屈曲部は、前記第1の屈曲部の曲げ中心線に沿った方向において、前記箔材の全域に亘って設けられている熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
The first bent portion is a heat exchanger provided over the entire area of the foil material in a direction along the bending center line of the first bent portion.
前記箔材は、前記第1の面状部の端部及び前記第2の面状部の端部の少なくとも一方からさらに延在して、U字状に折り曲げられた第2の屈曲部を有しており、
前記第2の屈曲部は、前記第1の面状部の端部と前記第2の面状部の端部の間に介在している熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The foil material has a second bent portion that extends further from at least one of an end portion of the first planar portion and an end portion of the second planar portion and is bent into a U shape. And
The second bent portion is a heat exchanger interposed between an end portion of the first planar portion and an end portion of the second planar portion.
前記熱交換器は、複数の前記箔材を備えており、
前記支持部材は、
前記箔材の前記第1及び前記第2の面状部の端部がそれぞれ挿入される複数の前記第1の溝と、
前記第1の溝にそれぞれ対応するように設けられ、前記箔材の前記第1の屈曲部がそれぞれ挿入される複数の前記第2の溝と、を有している熱交換器。 It is a heat exchanger as described in any one of Claims 1-3,
The heat exchanger includes a plurality of the foil materials,
The support member is
A plurality of the first grooves into which ends of the first and second planar portions of the foil material are respectively inserted;
A heat exchanger having a plurality of second grooves provided to correspond to the first grooves, respectively, into which the first bent portions of the foil material are respectively inserted.
前記熱交換器は、前記支持部材を有する容器を備えており、
前記容器は、
流体が前記容器に流入し又は前記容器から流出する第1の開口と、
前記流体が前記容器から流出し又は前記容器に流入する第2の開口と、を有しており、
前記第1の開口から前記第2の開口に向かう方向と、前記第1の屈曲部の曲げ中心線と、が実質的に平行である熱交換器。 It is a heat exchanger as described in any one of Claims 1-4,
The heat exchanger includes a container having the support member,
The container is
A first opening through which fluid flows into or out of the container;
A second opening through which the fluid flows out of or into the container;
A heat exchanger in which a direction from the first opening toward the second opening and a bending center line of the first bent portion are substantially parallel.
前記磁気熱量効果材料に磁場を印加すると共に前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、
流路を介して前記容器にそれぞれ接続された第1及び第2の外部熱交換器と、
前記磁場変更手段の動作に連動して前記容器から前記第1又は前記第2の外部熱交換器に前記流体を供給する流体供給手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置。 The heat exchanger according to any one of claims 1 to 5,
A magnetic field changing means for applying a magnetic field to the magnetocaloric material and changing the magnitude of the magnetic field;
First and second external heat exchangers respectively connected to the vessel via a flow path;
And a fluid supply means for supplying the fluid from the container to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means.
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JP2015029905A JP2016151393A (en) | 2015-02-18 | 2015-02-18 | Heat exchanger and magnetic heat pump device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018168295A1 (en) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | サンデンホールディングス株式会社 | Magnetic work body unit and magnetic heat pump device using same |
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2015
- 2015-02-18 JP JP2015029905A patent/JP2016151393A/en active Pending
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