JP2017009165A - 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.
略球状の粒子である磁気冷凍用磁性材料が充填された熱交換機を備えた磁気冷凍デバイスが知られている(例えば、特許文献1(段落[0038]〜[0039]、図2)参照)。この熱交換器は、配管を介して低温側熱交換部に接続された一方の開口と、別の配管を介して高温側熱交換部に接続された他方の開口と、を有している。 A magnetic refrigeration device including a heat exchanger filled with magnetic material for magnetic refrigeration that is substantially spherical particles is known (see, for example, Patent Document 1 (paragraphs [0038] to [0039], FIG. 2)). This heat exchanger has one opening connected to the low temperature side heat exchange part via piping and the other opening connected to the high temperature side heat exchange part via another pipe.
上記の熱交換器の断面積は、それぞれの開口の断面積と比較して相対的に大きなっている。このため、開口の中心軸から離れるに従って液体冷媒の流速が遅くなり、液体冷媒が熱交換器の内部を均一に流れず、熱交換効率が低下してしまう、という問題がある。 The cross-sectional area of the heat exchanger is relatively large compared to the cross-sectional area of each opening. For this reason, there is a problem that the flow rate of the liquid refrigerant decreases as the distance from the central axis of the opening increases, and the liquid refrigerant does not flow uniformly inside the heat exchanger, resulting in a decrease in heat exchange efficiency.
本発明が解決しようとする課題は、熱交換効率の向上を図ることが可能な熱交換器、及び、それ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 improving the heat exchange efficiency and a magnetic heat pump apparatus including the heat exchanger.
[1]本発明に係る熱交換器は、磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器であって、磁気熱量効果材料から構成される複数の板材と、複数の前記板材を収容する容器と、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、複数の前記板材の延在方向は、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう第1の方向に対して実質的に平行であり、複数の前記板材は、前記第1の方向に対して実質的に直交する第2の方向において、相互に間隔を空けて配置されており、前記板材のピッチは、前記第1の開口と前記第2の開口とを結ぶ仮想直線の最も近くで、最も狭くなっている熱交換器である。 [1] A heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger used in a magnetic heat pump device, and includes a plurality of plate members made of a magnetocaloric effect material, and a container that stores the plurality of plate members. The container has a first opening through which fluid flows into or out of the container, and a second opening through which the fluid flows out of or into the container; The extending direction of the plurality of plate members is substantially parallel to the first direction from the first opening toward the second opening, and the plurality of plate members are in the first direction. In a second direction substantially orthogonal to each other, and the pitch of the plate members is closest to an imaginary straight line connecting the first opening and the second opening, The narrowest heat exchanger.
[2]上記発明において、前記板材のピッチは、前記仮想直線から離れるに従って漸次的又は段階的に広がっていてもよい。 [2] In the above invention, the pitch of the plate material may gradually or stepwise increase as the distance from the virtual straight line increases.
[3]上記発明において、前記第1の開口は、前記第1の方向において、前記第2の開口の少なくとも一部と重複していてもよい。 [3] In the above invention, the first opening may overlap at least a part of the second opening in the first direction.
[4]上記発明において、前記容器は、前記第1の開口が形成された第1の壁と、前記第2の開口が形成された第2の壁と、を有しており、前記第1の開口は、前記第1の壁の実質的に中央に設けられており、前記第2の開口も、前記第2の壁の実質的に中央に設けられていてもよい。 [4] In the above invention, the container includes a first wall in which the first opening is formed, and a second wall in which the second opening is formed, and the first wall The opening may be provided substantially at the center of the first wall, and the second opening may be provided substantially at the center of the second wall.
[5]本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、上記の少なくとも一つの熱交換器と、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、配管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。 [5] A magnetic heat pump device according to the present invention includes at least one heat exchanger, a magnetic field changing means for applying a magnetic field to the magnetocaloric effect material and changing the magnitude of the magnetic field, and a pipe. The first and second external heat exchangers respectively connected to the container and the fluid is supplied from the container to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means. And a fluid heat supply device.
本発明によれば、板材のピッチが仮想直線の最も近くで最も狭くなっている。これにより、容器内での流体の流速の均一化が図られるので、熱交換器の熱交換効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, the pitch of the plate material is narrowest closest to the virtual straight line. Thereby, since the flow velocity of the fluid in the container is made uniform, the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be improved.
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〜図5は本実施形態におけるMCM熱交換器を示す図である。 1 and 2 are diagrams showing the overall configuration of the magnetic heat pump apparatus in the present embodiment, and FIGS. 3 to 5 are views showing an MCM heat exchanger in the present embodiment.
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 heat pump device 1 in the present embodiment is a heat pump device using a magnetocaloric effect, and as shown in FIGS. 1 and 2, first and second
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の外部熱交換器の一例に相当し、本実施形態における配管81〜84が本発明における配管の一例に相当し、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〜図5に示すように、複数の板材11と、当該板材11を収容する容器12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の構造は同一であるので、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MCM熱交換器20の構成については説明を省略する。
As shown in FIGS. 3 to 5, the first
それぞれの板材11は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料(MCM:Magnetocaloric Effect Material)を塑性加工等により板状に形成した部材から構成されている。このMCMから構成される板材11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、当該板材11は発熱して温度が上昇する。一方、板材11から磁場を除去すると、電子スピンが乱雑となり磁気エントロピーが増加し、当該板材11は吸熱して温度が低下する。なお、本実施形態における板状形状には、0.1mm程度の厚さの箔材も含む。
Each
この板材11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
複数の板材11は、図3〜図5に示すように、第1のMCM熱交換器10の容器12に収容されている。この容器12は、前壁13、後壁14、第1の側壁15、及び、第2の側壁16を持つ箱状形状を有している。複数の板材11は、第1及び第2の側壁15,16に支持された状態で、容器12の内部空間121に収容されている。
The several board |
なお、本実施形態では、容器12が矩形の断面形状を有しているが、特にこれに限定されず、例えば、容器15が円形の断面形状を有していてもよい。本実施形態における前壁13が本発明における第1の壁の一例に相当し、本実施形態における後壁14が本発明における第2の壁の一例に相当する。
In the present embodiment, the
容器12の前壁13には、第1の開口131が形成されている。この第1の開口131は、容器12内における液体媒体の流通方向CL(すなわち、第1の開口131から第2の開口141に向かう方向。図中のX方向)に沿って前壁13を貫通しており、当該前壁13の実質的に中央に配置されている。図1に示すように、この第1の開口131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。
A
容器12の後壁14にも、第2の開口141が形成されている。この第2の開口141は、上述の流通方向CLに沿って後壁14を貫通しており、当該後壁14の実質的に中央に配置されている。図2に示すように、この第2の開口141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。
A
本実施形態では、上述の流通方向CLに沿って見た場合に、第1の開口131の全体が、第2の開口141の全体と重複している。なお、流通方向CLに沿って見た場合の第1の開口と第2の開口の位置関係は、第1の開口と第2の開口が部分的に重複していれば、特にこれに限定されない。
In the present embodiment, the entire first opening 131 overlaps the entire
第1の側壁15と第2の側壁16はいずれも、流通方向CLに対して実質的に平行に延在する側壁である。この第1及び第2の側壁15,16は、前壁13と後壁14の間に介在していると共に、相互に対向している。
Both the
第1の側壁15の内側面には、複数の第1の溝151が形成されている。それぞれの第1の溝151は、流通方向RLに沿って延在する直線状の溝である。複数の第1の溝151は、流通方向CLに対して実質的に直交する方向(図中のZ方向)において、相互に間隔を空けて配置されている。本実施形態では、相互に隣り合う第1の溝151同士のピッチは、第1の開口131と第2の開口141を結ぶ仮想直線VLの最も近くで最も狭くなっているのに対し、仮想直線VLから最も遠くで最も広くなっている。
A plurality of
第2の側壁16の内側面にも、複数の第2の溝161が形成されている。それぞれの第2の溝161は、流通方向RLに沿って延在する直線状の溝である。複数の第2の溝161は、当該流通方向CLに対して実質的に直交する方向(図中のZ方向)において、相互に間隔を空けて配置されている。本実施形態では、相互に隣り合う第2の溝161同士のピッチは、仮想直線VLの最も近くで最も狭くなっているのに対し、仮想直線VLから最も遠くで最も広くなっている。
A plurality of
それぞれの板材11は、当該板材11の平面方向(図中のXY平面方向)が流通方向CLに対して実質的に平行となるように、容器12の内部空間121に収容されている。そして、板材11の一方の側端部が第1の溝151に挿入されていると共に、当該板材11の他方の側端部が第2の溝161に挿入されることで、板材11が容器12の側壁15,16の内側面によりそれぞれ支持されている。
Each
この際、上述のように、第1の溝151は相互に間隔を空けて配置されていると共に、第2の溝161も相互に間隔を空けて配置されている。このため、複数の板材11が容器12に支持された状態において、相互に隣り合う板材11同士の間に間隙17が形成されている。
At this time, as described above, the
また、本実施形態では、相互に隣り合う第1の溝151同士のピッチが仮想直線VLから離れるに従って漸次的に広くなっていると共に、相互に隣り合う第2の溝161同士のピッチも仮想直線VLから離れるに従って漸次的に広くなっている。このため、複数の板材11同士のピッチは、仮想直線VLの最も近くで最も狭くなっているのに対し(図中のピッチPmin)、仮想直線VLの最も遠くで最も広くなっている(図中のピッチPmax)。
In the present embodiment, the pitch between the
このように、本実施形態では、板材11のピッチが仮想直線VLから離れるに従って漸次的に広がっている。このため、容器12の内部空間121における仮想直線VLに近い位置では、液体媒体の圧力損失が大きくなり当該液体媒体の流速が低下する。これに対し、容器12の内部空間121における仮想直線VLから離れた位置では、液体媒体の圧力損失が小さくなり当該液体媒体の流速が上昇する。これにより、容器12内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第1のMCM熱交換器10の熱交換効率が向上する。
Thus, in the present embodiment, the pitch of the
なお、本例において、「容器12の内部空間121における仮想直線VLに近い位置」とは、仮想直線VLを中心とした径方向(図中のZ方向)において、内部空間121内での仮想直線VLに近い位置を意味する。また、「容器12の内部空間121における仮想直線VLから離れた位置」とは、仮想直線VLを中心とした径方向(図中のZ方向)において、内部空間121内での仮想直線VLから離れた位置を意味する。
In this example, the “position close to the virtual straight line VL in the
図6は本実施形態におけるMCM熱交換器の変形例を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the MCM heat exchanger in the present embodiment.
なお、図6に示すように、相互に隣り合う板材11同士のピッチが、仮想直線VLから離れるに従って段階的に広がってもよい。この変形例の場合にも、容器12内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第1のMCM熱交換器10の熱交換効率が向上する。
In addition, as shown in FIG. 6, the pitch between the
図7は本実施形態における板材の変形例を示す図である。 FIG. 7 is a view showing a modification of the plate material in the present embodiment.
また、板材11の形状も上記の形状に特に限定されない。例えば、図7に示すように、板材11Bが、折り曲げ部111で二つ折にされた形状を有してもよい。この場合には、折り曲げ部111が第1の溝151に挿入されると共に、板材11Bにおいて折り曲げ部111とは反対側の側端部が第2の溝161に挿入されることで、それぞれの板材11Bが容器12の側壁15,16に支持される。
Further, the shape of the
図2に示すように、第2のMCM熱交換器20の容器22も、第1のMCM熱交換器10の容器12と同様に、前壁、後壁、及び、一対の側壁を持つ箱型形状を有しており、その内部に複数の板材21が収容されている。なお、この第2のMCM熱交換器20の板材21も、第1のMCM熱交換器10の板材11と同じ構成を有している。
As shown in FIG. 2, the
容器22の前壁には第1の開口231が形成されており、当該第1の開口231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。容器22の後壁にも第2の開口241が形成されており、当該第2の開口241は、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。
A
また、第1のMCM熱交換器10の容器12と同様に、容器22の一対の側壁の内側面には、相互に対向するように複数の溝が形成されており、複数の板材21が容器22の側壁によって支持されている。この際、本実施形態では、第1のMCM熱交換器10と同様に、溝のピッチが容器22の中心から離れるに従って漸次的に広がるように複数の溝が側壁の内側面に形成されているので、板材21のピッチも容器22の中心から離れるに従って漸次的に広がっている。
Similarly to 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。
For example, when the air conditioner using the magnetic heat pump device 1 in the present embodiment functions as cooling, the room is cooled by exchanging heat between the low temperature
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。
On the other hand, when the air conditioner functions as heating, the room is warmed by exchanging heat between the high temperature
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液体媒体が圧送される。液体媒体の具体例としては、例えば、水、不凍液、エタノール溶液、または、こ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液体媒体が、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、アクチュエータ35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。なお、アクチュエータ35の一例としては、例えば、ボールねじ機構を備えたモータやエアシリンダ等を例示することができる。
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をアクチュエータ35により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。また、コイルを有する電磁石を用いる場合には、MCM熱交換器10,20の板材11,21に対する磁場の印加/除去に代えて、板材11,21に印加した磁場の大きさを変更するようにしてもよい。
Note that 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による液体媒体の供給先を、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 heat pump apparatus 1 in this embodiment is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2.
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の板材11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の板材21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の板材11によって液体媒体が冷却され、当該液体媒体が低温側熱交換器50に供給されて、当該低温側熱交換器50が冷却される。
For this reason, the liquid medium is cooled by the
この際、第1のMCM熱交換器10の内部において、板材11の間に形成された間隙17を液体媒体が通過して板材11と接触することで、当該液体媒体が板材11によって冷却される。また、本実施形態では、相互に隣り合う板材11同士のピッチが、仮想直線VLから離れるに従って漸次的に広がっているので、容器12内での液体媒体の流速の均一化が図られている。
At this time, the liquid medium passes through the
一方、着磁されて温度が上昇した第2のMCM熱交換器20の板材21によって液体媒体が加熱され、当該液体媒体は高温側熱交換器60に供給されて、当該高温側熱交換器60が加熱される。
On the other hand, the liquid medium is heated by the
この際、第2のMCM熱交換器20の内部において、板材21の間に形成された間隙を液体媒体が通過して板材21と接触することで、当該液体媒体が板材21によって加熱される。また、本実施形態では、相互に隣り合う板材21同士のピッチが、容器22の中心から離れるに従って漸次的に広がっているので、容器22内での液体媒体の流速の均一化が図られている。
At this time, inside the second
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の板材11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の板材21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の板材21によって液体媒体が冷却され、当該液体媒体が低温側熱交換器50に供給されて、当該低温側熱交換器50が冷却される。
For this reason, the liquid medium is cooled by the
この際、第2のMCM熱交換器20の内部において、板材21の間に形成された間隙を液体媒体が通過して板材21と接触することで、当該液体媒体が板材21によって冷却される。また、本実施形態では、相互に隣り合う板材21同士のピッチが、容器22の中心から離れるに従って漸次的に広がっているので、容器22内での液体媒体の流速の均一化が図られている。
At this time, in the second
一方、着磁されて温度が上昇した第1のMCM熱交換器10の板材11によって液体媒体が加熱され、当該液体媒体は高温側熱交換器60に供給されて、当該高温側熱交換機60が加熱される。
On the other hand, the liquid medium is heated by the
この際、第1のMCM熱交換器10の内部において、板材11の間に形成された間隙17を液体媒体が通過して板材11と接触することで、当該液体媒体が板材11によって加熱される。また、本実施形態では、相互に隣り合う板材11同士のピッチが、仮想直線VLから離れるに従って漸次的に広がっているので、容器12内での液体媒体の流速の均一化が図られている。
At this time, in the first
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内の板材11,21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、第1のMCM熱交換器10において、複数の板材11同士のピッチが、仮想直線VLの最も近くで最も狭くなっている。このため、容器12内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第1のMCM熱交換器10の熱交換効率の向上を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, in the first
また、第2のMCM熱交換器20においても、相互に隣り合う板材21同士のピッチが、仮想直線の最も近くで最も狭くなっている。このため、容器22内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第2のMCM熱交換器20の熱交換効率の向上を図ることができる。
In 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、本発明に係る熱交換器をAMR(Active Magnetic Refrigerataion)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 the heat exchanger according to the present invention may be applied to other magnetic heat pump devices of an AMR (Active Magnetic Refrigerataion) system.
例えば、磁気ヒートポンプ装置が、一つのMCM熱交換器と、当該MCMに磁場を印加すると共に磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、配管を介してMCM熱交換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、磁場変更手段の動作に連動してMCM熱交換器から第1又は第2の外部熱交換器に流体を供給する流体供給手段と、を備えてもよい。 For example, the magnetic heat pump device includes a first MCM heat exchanger, a magnetic field changing unit that applies a magnetic field to the MCM and changes the magnitude of the magnetic field, and a first connected to the MCM heat exchanger via a pipe. And a second external heat exchanger and fluid supply means for supplying fluid from the MCM heat exchanger to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means.
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等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 air conditioners, such as home use or a motor vehicle, it is not specifically limited to this. 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
11,11B…板材
111…折り曲げ部
12…容器
121…内部空間
13…前壁
131…第1の開口
14…後壁
141…第2の開口
15…第1の側壁
151…第1の溝
16…第2の側壁
161…第2の溝
17…間隙
20…第2のMCM熱交換器
21…板材
22…容器
221…内部空間
23…前壁
231…第1の開口
24…後壁
241…第2の開口
30…ピストン
35…アクチュエータ
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の高温側配管
90…切替弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic
13 ... Front wall
131 ... 1st opening
14 ... Back wall
141 ... second opening
15 ... 1st side wall
151: First groove
16 ... second side wall
161 ...
231 ... 1st opening 24 ... Rear wall
241 ...
Claims (5)
磁気熱量効果材料から構成される複数の板材と、
複数の前記板材を収容する容器と、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、
複数の前記板材の延在方向は、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう第1の方向に対して実質的に平行であり、
複数の前記板材は、前記第1の方向に対して実質的に直交する第2の方向において、相互に間隔を空けて配置されており、
前記板材のピッチは、前記第1の開口と前記第2の開口とを結ぶ仮想直線の最も近くで、最も狭くなっている熱交換器。 A heat exchanger used in a magnetic heat pump device,
A plurality of plates made of magnetocaloric effect material;
A container for accommodating a plurality of the plate members,
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;
The extending direction of the plurality of plate members is substantially parallel to a first direction from the first opening toward the second opening,
The plurality of plate members are disposed at a distance from each other in a second direction substantially orthogonal to the first direction,
The pitch of the said board | plate material is the heat exchanger which is the narrowest at the nearest of the virtual straight line which connects the said 1st opening and the said 2nd opening.
前記板材のピッチは、前記仮想直線から離れるに従って漸次的又は段階的に広がっている熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
The pitch of the said board | plate material is a heat exchanger which spreads gradually or in steps as it leaves | separates from the said virtual straight line.
前記第1の開口は、前記第1の方向において、前記第2の開口の少なくとも一部と重複している熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The heat exchanger in which the first opening overlaps at least a part of the second opening in the first direction.
前記容器は、
前記第1の開口が形成された第1の壁と、
前記第2の開口が形成された第2の壁と、を有しており、
前記第1の開口は、前記第1の壁の実質的に中央に設けられており、
前記第2の開口も、前記第2の壁の実質的に中央に設けられている熱交換器。 It is a heat exchanger as described in any one of Claims 1-3,
The container is
A first wall in which the first opening is formed;
A second wall in which the second opening is formed,
The first opening is provided substantially in the center of the first wall;
The heat exchanger in which the second opening is also provided substantially at the center of the second wall.
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、
配管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。 At least one heat exchanger according to any one of claims 1 to 4;
A magnetic field changing means for applying a magnetic field to the magnetocaloric effect material and changing the magnitude of the magnetic field;
First and second external heat exchangers respectively connected to the vessel via piping;
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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2015
- 2015-06-19 JP JP2015123622A patent/JP2017009165A/en active Pending
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