JP2017096528A - Heat exchanger and magnetic heat pump device - Google Patents

Heat exchanger and magnetic heat pump device Download PDF

Info

Publication number
JP2017096528A
JP2017096528A JP2015227377A JP2015227377A JP2017096528A JP 2017096528 A JP2017096528 A JP 2017096528A JP 2015227377 A JP2015227377 A JP 2015227377A JP 2015227377 A JP2015227377 A JP 2015227377A JP 2017096528 A JP2017096528 A JP 2017096528A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
liquid medium
flow path
wire
mcm
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015227377A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晃太 上野
Kota Ueno
晃太 上野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP2015227377A priority Critical patent/JP2017096528A/en
Publication of JP2017096528A publication Critical patent/JP2017096528A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of improving heat exchange efficiency.SOLUTION: A first MCM heat exchanger 10 is a heat exchanger for a magnetic heat pump device, and includes a wire 12 being a magnetocaloric effect material exhibiting a magnetocaloric effect, and a container 13 having a storage space 135 storing the wire 12. The container 13 includes plural rows of grooves 134 formed on an inner peripheral surface 136 defining the storage space 135, and the plural rows of grooves 134 extend along a direction inclined to an extension direction of the storage space 135.SELECTED DRAWING: Figure 5

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 device using a magnetocaloric effect, and a magnetic heat pump device including the heat exchanger.

磁気熱量効果を利用した磁気冷凍装置に用いられる熱交換器として、磁気作業物質がダクトに充填され、さらに、球状の磁気作業物質がダクトの内壁に固着されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の熱交換器では、ダクトの内壁にディンプルが形成されており、このディンプルに球状の磁気作業物質が部分的に嵌合している。   As a heat exchanger used in a magnetic refrigeration apparatus using the magnetocaloric effect, a magnetic working substance is filled in a duct, and a spherical magnetic working substance is fixed to the inner wall of the duct (for example, Patent Document 1). In the heat exchanger described in Patent Document 1, dimples are formed on the inner wall of the duct, and a spherical magnetic working material is partially fitted into the dimples.

特開2009−281683号公報JP 2009-281683 A

上記熱交換器では、球状の磁気作業物質の体積の半分がダクトの内壁に埋め込まれているので、球状の磁気作業物質の体積の半分しか熱交換に利用されず、熱交換効率を効果的に向上させることはできない。   In the above heat exchanger, since half of the volume of the spherical magnetic working material is embedded in the inner wall of the duct, only half of the volume of the spherical magnetic working material is used for heat exchange, effectively increasing the heat exchange efficiency. It cannot be improved.

本発明が解決しようとする課題は、熱交換効率を向上できる熱交換器及び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 and a magnetic heat pump device that can improve heat exchange efficiency.

[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、磁気熱量効果を発現する磁気熱量効果材料と、前記磁気熱量効果材料を収容する収容空間を有する容器とを備え、前記容器は、前記収容空間を画定する内壁面に形成された複数列の溝を備え、前記複数列の溝は、前記収容空間の延在方向に対して傾斜した方向に沿って延在している。 [1] A heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger used in a magnetic heat pump device, and a container having a magnetocaloric effect material exhibiting a magnetocaloric effect and a housing space for housing the magnetocaloric effect material. The container includes a plurality of rows of grooves formed on an inner wall surface that defines the accommodation space, and the plurality of rows of grooves extend along a direction inclined with respect to the extending direction of the accommodation space. It is extended.

[2]上記発明において、前記磁気熱量効果材料は、線材であり、複数の前記線材から構成される集合体が前記収容空間に収容されており、前記複数の線材は、前記収容空間の延在方向に沿って延在していてもよい。 [2] In the above invention, the magnetocaloric effect material is a wire, an assembly composed of a plurality of the wires is accommodated in the accommodation space, and the plurality of wires extend the accommodation space. It may extend along the direction.

[3]本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、少なくとも一つの上記熱交換器と、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、配管を介して前記熱交換器の前記収容空間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熱交換器から前記第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る。 [3] A magnetic heat pump device according to the present invention includes at least one 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 pipe through a pipe. First and second external heat exchangers respectively connected to the accommodation space of the heat exchanger, and the first or second external heat exchanger from the heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means Fluid supply means for supplying a fluid to the fluid.

本発明では、容器の収容空間を通過する流体のうち、容器の内壁面に沿って通過する流体の割合を低減することができる。これにより、熱交換器の熱交換効率を向上することができる。   In this invention, the ratio of the fluid which passes along the inner wall face of a container among the fluid which passes through the storage space of a container can be reduced. Thereby, the heat exchange efficiency of a heat exchanger can be improved.

図1は、本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図であり、ピストンが第1の位置にある状態を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a magnetic heat pump device according to an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a state in which a piston is in a first position. 図2は、本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図である、ピストンが第2の位置にある状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the overall configuration of the magnetic heat pump device according to the embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a state where the piston is in the second position. 図3は、本発明の一実施の形態に係るMCM熱交換器の構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the MCM heat exchanger according to one embodiment of the present invention. 図4は、本発明の一実施の形態に係るMCM熱交換器の延在方向に沿った断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view along the extending direction of the MCM heat exchanger according to the embodiment of the present invention. 図5は、図4のV-V線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 図6は、本発明の一実施の形態に係る容器を展開して示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an expanded container according to an embodiment of the present invention. 図7は、本発明の一実施の形態に係る容器を一部破断して示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a container according to an embodiment of the present invention with a part broken away. 図8は、本発明の変形例に係るMCM熱交換器を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an MCM heat exchanger according to a modification of the present invention. 図9は、本発明の変形例に係る容器を展開して示す図である。FIG. 9 is an expanded view of a container according to a modification of the present invention.

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である。図3〜図5は本実施形態におけるMCM熱交換器を示す図、図6及び図7は本実施形態に係る容器を示す図である。   FIG.1 and FIG.2 is a figure which shows the whole structure of the magnetic heat pump apparatus in this embodiment. 3-5 is a figure which shows the MCM heat exchanger in this embodiment, FIG.6 and FIG.7 is a figure which shows the container which concerns on this 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 MCM heat exchangers 10 and 20, The piston 30, the permanent magnet 40, the low temperature side heat exchanger 50, the high temperature side heat exchanger 60, the pump 70, the pipes 81 to 84, and the switching valve 90 are provided.

本実施形態における「磁気ヒートポンプ装置1」が本発明における「磁気ヒートポンプ装置」の一例に相当し、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「磁場変更手段」の一例に相当し、本実施形態における「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「ポンプ70」が本発明における「流体供給手段」の一例に相当する。   The “magnetic heat pump device 1” in the present embodiment corresponds to an example of the “magnetic heat pump device” in the present invention, and the “first and second MCM heat exchangers 10 and 20” in the present embodiment are “heat” in the present invention. The “piston 30” and the “permanent magnet 40” in the present embodiment correspond to an example of the “magnetic field changing means” in the present invention, and the “low temperature side heat exchanger 50” in the present embodiment. The “high temperature side heat exchanger 60” corresponds to an example of “first and second external heat exchangers” in the present invention, and the “pump 70” in the present embodiment is an example of “fluid supply means” in the present invention. It corresponds to.

第1のMCM熱交換器10は、図3及び図4に示すように、複数の線材12からなる集合体11と、当該集合体11を収容する収容空間135を有する容器13と、容器13に接続された第1のアダプタ16及び第2のアダプタ17とを備えている。本実施形態における「線材12」が本発明における「磁気熱量効果材料」、「線材」の一例に相当し、本実施形態における「集合体11」が本発明における「集合体」の一例に相当し、本実施形態における「容器13」が本発明における「容器」の一例に相当する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first MCM heat exchanger 10 includes an assembly 11 composed of a plurality of wires 12, a container 13 having an accommodation space 135 for accommodating the assembly 11, and a container 13. A first adapter 16 and a second adapter 17 connected to each other are provided. “Wire 12” in the present embodiment corresponds to an example of “magnetocaloric effect material” and “wire” in the present invention, and “aggregate 11” in the present embodiment corresponds to an example of “aggregate” in the present invention. The “container 13” in the present embodiment corresponds to an example of the “container” in the present invention.

なお、第1のMCM熱交換器10と第2のMCM熱交換器20は、同一の構成を有しているので、以下に第1のMCM熱交換器10の構成についてのみ説明し、第2のMCM熱交換器20の構成については省略する。従って、図3〜図7では、第1のMCM熱交換器10を示し、第2のMCM熱交換器20については括弧内に対応する符号を付することで図示を省略する。   Since the first MCM heat exchanger 10 and the second MCM heat exchanger 20 have the same configuration, only the configuration of the first MCM heat exchanger 10 will be described below. The configuration of the MCM heat exchanger 20 will be omitted. Therefore, in FIGS. 3-7, the 1st MCM heat exchanger 10 is shown, About the 2nd MCM heat exchanger 20, the code | symbol corresponding to a parenthesis is attached | subjected and illustration is abbreviate | omitted.

線材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から構成される線材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、当該線材12は発熱して温度が上昇する。一方、線材12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、当該線材12は吸熱して温度が低下する。   The wire 12 is made of a magnetocaloric effect material (MCM) having a magnetocaloric effect. When a magnetic field is applied to the wire 12 composed of this MCM, the magnetic spins are reduced by aligning the electron spin, and the wire 12 generates heat and the temperature rises. On the other hand, when the magnetic field is removed from the wire 12, the electron spin becomes messy and the magnetic entropy increases, and the wire 12 absorbs heat and the temperature decreases.

この線材12を構成するMCMは、磁性体であれば特に限定しないが、例えば、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。   Although MCM which comprises this wire 12 will not be specifically limited if it is a magnetic body, For example, it is preferable that it is a magnetic body which exhibits the high magnetocaloric effect in a normal temperature range. Specific examples of such MCMs include gadolinium (Gd), gadolinium alloys, lanthanum-iron-silicon (La-Fe-Si) compounds, and the like.

本実施形態における線材12は、円形の断面形状を有する線材である。なお、複数の線材12を容器13に収容した際に当該線材12の間に第1の流路111(後述)が形成可能であれば、線材12が円形以外の断面形状を有していてもよい。   The wire 12 in the present embodiment is a wire having a circular cross-sectional shape. If the first flow path 111 (described later) can be formed between the wires 12 when the plurality of wires 12 are accommodated in the container 13, the wire 12 may have a cross-sectional shape other than a circle. Good.

集合体11は、複数の上記線材12を相互に並列させることで構成されている。隣接する線材12同士の側面は相互に接触し、その結果、これらの間に第1の流路111が形成されている。なお、理解を容易にするために、図3及び図5には、実際の本数よりも少ない本数の線材12から構成される集合体11を示しているが、実際には、数本〜数百本の線材12から集合体11が構成されている。このような集合体11の外径としては、特に限定しないが、例えば、磁束密度を確保する観点から、30mm以下で設定されていることが好ましい。   The assembly 11 is configured by arranging a plurality of the wires 12 in parallel with each other. The side surfaces of adjacent wire rods 12 are in contact with each other, and as a result, a first flow path 111 is formed between them. For ease of understanding, FIG. 3 and FIG. 5 show the assembly 11 composed of a smaller number of wire rods 12 than the actual number, but in practice, several to several hundreds. An assembly 11 is composed of the wire rods 12. Although it does not specifically limit as an outer diameter of such an aggregate | assembly 11, For example, it is preferable to set to 30 mm or less from a viewpoint of ensuring magnetic flux density.

線材12の線径としては、特に限定しないが、例えば、1〜10mmであることが好ましく、1〜5mmであることがより好ましい。この際、集合体11を構成する複数の線材12は、実質的に同一の線径のものを用いてもよいし、異なる線径のものが混在していてもよい。   Although it does not specifically limit as a wire diameter of the wire 12, For example, it is preferable that it is 1-10 mm, and it is more preferable that it is 1-5 mm. At this time, the plurality of wire rods 12 constituting the aggregate 11 may have substantially the same wire diameter, or may have a mixture of different wire diameters.

この線材12の集合体11は、容器13の収容空間135に収容されている。容器13は、図3〜図5に示すように、矩形筒状に構成されている。この容器13の軸方向の一端及び他端には、第1の開口131及び第2の開口132がそれぞれ形成されており、収容空間135の一端は、第1の開口131で開口し、当該収容空間135の他端は、第2の開口132で開口している。線材12は、直線状に延在しており、この線材12の延在方向と容器13の軸方向とは一致している。即ち、線材12の延在方向と、容器13内に形成された収容空間135の延在方向とは一致している。また、第1及び第2の開口131,132の中心は、集合体11の中心と同軸上に位置している。即ち、容器13内に形成された収容空間135の延在方向と、集合体11の軸方向とは一致している。また、上述のように、集合体11を構成する線材12同士の間には、第1の流路111が形成されている。一方、集合体11の最も外周側の線材12と内壁面136との間には、第2の流路112が形成されている。   The assembly 11 of the wire 12 is accommodated in the accommodation space 135 of the container 13. The container 13 is comprised by the rectangular cylinder shape as shown in FIGS. A first opening 131 and a second opening 132 are respectively formed at one end and the other end of the container 13 in the axial direction, and one end of the accommodation space 135 is opened by the first opening 131, The other end of the space 135 is opened by the second opening 132. The wire 12 extends linearly, and the extending direction of the wire 12 coincides with the axial direction of the container 13. That is, the extending direction of the wire 12 coincides with the extending direction of the accommodation space 135 formed in the container 13. Further, the centers of the first and second openings 131 and 132 are located coaxially with the center of the assembly 11. That is, the extending direction of the accommodation space 135 formed in the container 13 and the axial direction of the assembly 11 are the same. Further, as described above, the first flow path 111 is formed between the wire members 12 constituting the assembly 11. On the other hand, a second flow path 112 is formed between the outermost wire 12 and the inner wall surface 136 of the assembly 11.

図5〜図7に示すように、上述の収容空間135を画定する容器13の内壁面136には、複数列の溝134が形成されている。この複数列の溝134は、収容空間135の周方向に凹凸が繰り返されるように形成されている。この溝134を容器13の軸方向に対して直交する断面で切断した場合における断面形状としては、例えば、図示するような三角形状、あるいは、矩形状や円弧状等を例示することができる。   As shown in FIGS. 5 to 7, a plurality of rows of grooves 134 are formed on the inner wall surface 136 of the container 13 that defines the accommodation space 135. The plurality of rows of grooves 134 are formed such that unevenness is repeated in the circumferential direction of the accommodation space 135. Examples of the cross-sectional shape when the groove 134 is cut in a cross-section orthogonal to the axial direction of the container 13 include a triangular shape as shown, a rectangular shape, an arc shape, or the like.

溝134の深さとしては、特に限定しないが、線材12の線径と比較して相対的に小さいことが好ましい。例えば、0.1〜2mmであることが好ましく、0.1〜1mmであることがより好ましい。また、溝134のピッチとしては、線材12の線径と比較して相対的に小さいことが好ましい。例えば、0.1〜2mmであることが好ましく、0.1〜1mmであることがより好ましい。   Although it does not specifically limit as the depth of the groove | channel 134, Compared with the wire diameter of the wire 12, It is preferable that it is relatively small. For example, it is preferably 0.1 to 2 mm, and more preferably 0.1 to 1 mm. Further, the pitch of the grooves 134 is preferably relatively small as compared with the wire diameter of the wire 12. For example, it is preferably 0.1 to 2 mm, and more preferably 0.1 to 1 mm.

ここで、図6及び図7に示すように、溝134は、内壁面136を構成するそれぞれの平面において直線状に延在しており、当該複数の溝134は、相互に実質的に平行に延在している。その溝134の延在方向は、容器13の軸方向(即ち、容器13の収容空間135の延在方向)に対して所定角度で傾斜している。この所定角度としては、特に限定しないが、例えば、15〜45°であることが好ましく、20〜35°であることがより好ましい。   Here, as shown in FIGS. 6 and 7, the groove 134 extends linearly in each plane constituting the inner wall surface 136, and the plurality of grooves 134 are substantially parallel to each other. It is extended. The extending direction of the groove 134 is inclined at a predetermined angle with respect to the axial direction of the container 13 (that is, the extending direction of the accommodation space 135 of the container 13). Although it does not specifically limit as this predetermined angle, For example, it is preferable that it is 15-45 degrees, and it is more preferable that it is 20-35 degrees.

内壁面136の隅部137において、相互に直交する平面の一方に形成された複数列の溝134の端部と、相互に直交する平面の他方に形成された複数列の溝134の端部との位置は一致している。即ち、相互に直交する平面の一方に形成された複数列の溝134と、相互に直交する平面の他方に形成された複数列の溝134とは、連続的に形成されている。なお、相互に直交する平面の一方に形成された複数列の溝134と、相互に直交する平面の他方に形成された複数列の溝134とを、連続的に形成することは必須ではなく、断続的に形成してもよい。   At the corner 137 of the inner wall surface 136, the end of the plurality of rows of grooves 134 formed in one of the mutually orthogonal planes, and the end of the plurality of rows of grooves 134 formed in the other of the mutually orthogonal planes The positions of match. That is, the plurality of rows of grooves 134 formed in one of the mutually orthogonal planes and the plurality of rows of grooves 134 formed in the other of the mutually orthogonal planes are continuously formed. In addition, it is not essential to continuously form a plurality of rows of grooves 134 formed on one of the mutually orthogonal planes and a plurality of rows of grooves 134 formed on the other of the mutually orthogonal planes. You may form intermittently.

本実施形態における「溝134」が本発明における「溝」の一例に相当し、本実施形態における「収容空間135」が本発明における「収容空間」の一例に相当する。   The “groove 134” in the present embodiment corresponds to an example of the “groove” in the present invention, and the “accommodating space 135” in the present embodiment corresponds to an example of the “accommodating space” in the present invention.

図3に示すように、容器13の第1の開口131には第1のアダプタ16が接続されており、第2の開口132には第2のアダプタ17が接続されている。この第1及び第2のアダプタ16,17としては、例えば、熱収縮チューブや樹脂成型品や金属加工品などを用いることができる。   As shown in FIG. 3, the first adapter 16 is connected to the first opening 131 of the container 13, and the second adapter 17 is connected to the second opening 132. As the first and second adapters 16 and 17, for example, heat shrinkable tubes, resin molded products, metal processed products, or the like can be used.

第1のアダプタ16は、第1の開口131に接続される側と反対側に、当該第1の開口131よりも小さな第1の連結口161を有している。この第1の連結口161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。第2のアダプタ17も、第2の開口132に接続される側と反対側に、当該第2の開口132よりも小さな第2の連結口171を有している。この第2の連結口171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。この第1及び第2の連結口161,171の中心は、集合体11の中心と同軸上に位置している。   The first adapter 16 has a first coupling port 161 smaller than the first opening 131 on the side opposite to the side connected to the first opening 131. The first connection port 161 communicates with the low temperature side heat exchanger 50 via the first low temperature side pipe 81. The second adapter 17 also has a second connection port 171 smaller than the second opening 132 on the side opposite to the side connected to the second opening 132. The second connection port 171 communicates with the high temperature side heat exchanger 60 via the first high temperature side pipe 83. The centers of the first and second connection ports 161 and 171 are located coaxially with the center of the assembly 11.

同様に、第2のMCM熱交換器20の容器23の収容空間235にも、複数の線材22からなる集合体21が収容されている。そして、第1のMCM熱交換器10と同様、容器23の第3の開口231には第3のアダプタ26が接続され、当該容器23の第4の開口232には第4のアダプタ27が接続されている。この第2のMCM熱交換器20は、第3のアダプタ26に連結された第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。一方、第2のMCM熱交換器20は、第4のアダプタ27に連結された第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, an assembly 21 made of a plurality of wires 22 is also stored in the storage space 235 of the container 23 of the second MCM heat exchanger 20. As with the first MCM heat exchanger 10, the third adapter 26 is connected to the third opening 231 of the container 23, and the fourth adapter 27 is connected to the fourth opening 232 of the container 23. Has been. The second MCM heat exchanger 20 communicates with the low temperature side heat exchanger 50 via a second low temperature side pipe 82 connected to the third adapter 26. On the other hand, the second MCM heat exchanger 20 communicates with the high temperature side heat exchanger 60 via the second high temperature side pipe 84 connected to the fourth adapter 27.

なお、本実施形態では、第2のMCM熱交換器20の線材22は、第1のMCM熱交換器10の線材12と同じ構成を有している。また、第2のMCM熱交換器20の線材22の集合体21は、第1のMCM熱交換器10の線材12の集合体11と同じ構成を有している。さらに、第2のMCM熱交換器20の容器23は、第1のMCM熱交換器10の容器13と同じ構成を有している。   In the present embodiment, the wire 22 of the second MCM heat exchanger 20 has the same configuration as the wire 12 of the first MCM heat exchanger 10. Further, the assembly 21 of the wires 22 of the second MCM heat exchanger 20 has the same configuration as the assembly 11 of the wires 12 of the first MCM heat exchanger 10. Further, the container 23 of the second MCM heat exchanger 20 has the same configuration as the container 13 of the first MCM heat exchanger 10.

例えば、図1及び図2に示すように、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, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, when the air conditioner using the magnetic heat pump device 1 according to the present embodiment is caused to function as cooling, heat is generated between the low temperature side heat exchanger 50 and indoor air. The room is cooled by exchanging, and heat is radiated to the outside by exchanging heat between the high temperature side heat exchanger 60 and the outside.

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 making the said air conditioning apparatus function as heating, while heat-exchanging between the high temperature side heat exchanger 60 and indoor air, a room is warmed, and the low temperature side heat exchanger 50 and outdoor Heat is absorbed from the outside by exchanging heat with air.

以上のように、二つの低温側配管81,82と二つの高温側配管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、又は、これらの混合物等の液体を例示することができる。   As described above, a circulation path including the four heat exchangers 10, 20, 50, 60 is formed by the two low temperature side pipes 81, 82 and the two high temperature side pipes 83, 84. A liquid medium is pumped into the circulation path. Specific examples of the liquid medium include liquids such as water, antifreeze, ethanol solution, or a mixture thereof.

二つの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、エアシリンダなどを例示することができる。   The two MCM heat exchangers 10 and 20 are accommodated inside the piston 30. The piston 30 can reciprocate between the pair of permanent magnets 40 by an actuator 35. Specifically, the piston 30 can reciprocate between a “first position” as shown in FIG. 1 and a “second position” as shown in FIG. . In addition, as an example of the actuator 35, an air cylinder etc. can be illustrated, for example.

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 MCM heat exchanger 10 is not interposed between the permanent magnets 40 and the second MCM heat exchanger 20 is interposed between the permanent magnets 40. 30 positions. On the other hand, the “second position” is a piston in which the first MCM heat exchanger 10 is interposed between the permanent magnets 40 and the second MCM heat exchanger 20 is not interposed between the permanent magnets 40. 30 positions.

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。あるいは、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の線材12,22に対する磁場の印加/除去に代えて、線材12,22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 permanent magnet 40 may be reciprocated by the actuator 35 instead of the first and second MCM heat exchangers 10 and 20. Alternatively, an electromagnet having a coil may be used in place of the permanent magnet 40. In this case, a mechanism for moving the MCM heat exchangers 10 and 20 or the magnet becomes unnecessary. When using an electromagnet having a coil, the magnitude of the magnetic field applied to the wires 12 and 22 is changed instead of applying / removing the magnetic field to / from the wires 12 and 22 of the MCM heat exchangers 10 and 20. May be.

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により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 valve 90 is provided in the first high temperature side pipe 83 and the second high temperature side pipe 84. The switching valve 90 switches the liquid medium supply destination to the first MCM heat exchanger 10 or the second MCM heat exchanger 20 by the pump 70 in conjunction with the operation of the piston 30 described above, The connection destination of the high temperature side heat exchanger 60 can be switched to the second MCM heat exchanger 20 or the first MCM heat exchanger 10.

次に、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置1の動作について説明する。   Next, operation | movement of the magnetic heat pump apparatus 1 in this embodiment is demonstrated.

まず、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の線材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の線材22が着磁されて温度が上昇する。   First, when the piston 30 is moved to the “first position” shown in FIG. 1, the wire 12 of the first MCM heat exchanger 10 is demagnetized and the temperature decreases, while the second MCM heat exchanger 20. The wire 22 is magnetized and the temperature rises.

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 valve 90 causes the pump 70 → the first high temperature side pipe 83 → the first MCM heat exchanger 10 → the first low temperature side pipe 81 → the low temperature side heat exchanger 50 → the second low temperature side pipe. A first path consisting of 82 → second MCM heat exchanger 20 → second high temperature side pipe 84 → high temperature side heat exchanger 60 → pump 70 is formed.

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の線材12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 wire 12 of the first MCM heat exchanger 10 whose temperature has decreased due to demagnetization, the liquid medium is supplied to the low-temperature side heat exchanger 50, and the low-temperature side heat exchanger 50 is To be cooled.

この際、第1のMCM熱交換器10の収容空間135では、全体のうちの多くの割合を占める液体媒体が、中央側の第1の流路111を通過し、残りの一部の液体媒体が、外周側の第2の流路112を通過する。第1の流路111を通過する液体媒体は、第1の流路111を囲う複数の線材12と接触することで、当該複数の線材12によって冷却される。また、第2の流路112を通過する液体媒体は、集合体11において最も外周側の線材12と接触することで、当該線材12によって冷却される。   At this time, in the accommodation space 135 of the first MCM heat exchanger 10, the liquid medium occupying a large proportion of the whole passes through the first channel 111 on the center side, and the remaining part of the liquid medium Passes through the second flow path 112 on the outer peripheral side. The liquid medium passing through the first flow path 111 is cooled by the plurality of wires 12 by coming into contact with the plurality of wires 12 surrounding the first flow path 111. Further, the liquid medium passing through the second flow path 112 is cooled by the wire 12 by contacting the outermost wire 12 in the assembly 11.

ここで、内壁面136の全体に亘って形成された複数列の溝134の一端が、第1の開口131に位置している。そのため、第1の開口131において、第2の流路112に流入する液体媒体の流路の断面積が減少することにより、第2の流路112に流入する液体媒体に縮流が生じ、圧力損失が生じる。また、溝134の延在方向が、収容空間135の延在方向に対して傾斜していることにより、第1の開口131から第2の流路112に流入する液体媒体の流れの向きが変わる。そのため、第1の開口131において、第2の流路112に流入する液体媒体に圧力損失が生じる。それにより、液体媒体は、第2の流路112を流れ難くなる。従って、収容空間135を流れる液体媒体のうち、内壁面136に沿って流れる液体媒体の割合が低減されるので、液体媒体の熱交換効率が向上される。   Here, one end of the plurality of rows of grooves 134 formed over the entire inner wall surface 136 is positioned in the first opening 131. Therefore, in the first opening 131, the cross-sectional area of the flow path of the liquid medium flowing into the second flow path 112 is reduced, so that a contracted flow is generated in the liquid medium flowing into the second flow path 112, and the pressure Loss occurs. Further, since the extending direction of the groove 134 is inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 135, the direction of the flow of the liquid medium flowing into the second flow path 112 from the first opening 131 is changed. . Therefore, in the first opening 131, a pressure loss occurs in the liquid medium flowing into the second flow path 112. This makes it difficult for the liquid medium to flow through the second flow path 112. Accordingly, since the proportion of the liquid medium flowing along the inner wall surface 136 in the liquid medium flowing through the accommodation space 135 is reduced, the heat exchange efficiency of the liquid medium is improved.

また、第2の流路112を流れる液体媒体は、複数列の溝134に沿って収容空間135の延在方向に対して傾斜した方向に流れる。それにより、複数列の溝134の延在方向と収容空間135の延在方向とが一致している場合と比較して、第2の流路112を流れる液体媒体の流路長が長くなり、第2の流路112を流れる液体媒体と線材12との接触長さが長くなる。従って、第2の流路112を流れる液体媒体の熱交換効率が向上される。   Further, the liquid medium flowing through the second flow path 112 flows in a direction inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 135 along the plurality of rows of grooves 134. Thereby, compared with the case where the extending direction of the plurality of rows of grooves 134 and the extending direction of the accommodating space 135 coincide with each other, the flow path length of the liquid medium flowing through the second flow path 112 is increased, The contact length between the liquid medium flowing through the second flow path 112 and the wire 12 is increased. Therefore, the heat exchange efficiency of the liquid medium flowing through the second flow path 112 is improved.

一方、着磁されて温度が上昇した第2のMCM熱交換器20の線材22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 wire 22 of the second MCM heat exchanger 20 that has been magnetized and the temperature has risen, and the liquid medium is supplied to the high temperature side heat exchanger 60, and the high temperature side heat exchanger 60. Is heated.

この際、第2のMCM熱交換器20の収容空間235では、全体のうち多くの割合を占める液体媒体が、中央側の第1の流路211を通過し、残りの一部の液体媒体が、外周側の第2の流路212を通過する。第1の流路211を通過する液体媒体は、第1の流路211を囲う複数の線材22と接触することで、当該複数の線材22によって加熱される。また、第2の流路212を通過する液体媒体は、集合体21において最も外周側の線材22と接触することで、当該線材22によって加熱される。   At this time, in the accommodation space 235 of the second MCM heat exchanger 20, the liquid medium occupying a large proportion of the whole passes through the first flow path 211 on the central side, and the remaining part of the liquid medium And passes through the second channel 212 on the outer peripheral side. The liquid medium passing through the first flow path 211 is heated by the plurality of wires 22 by coming into contact with the plurality of wires 22 surrounding the first flow path 211. Further, the liquid medium passing through the second flow path 212 is heated by the wire 22 by contacting the outermost wire 22 in the assembly 21.

この場合においても、内壁面236の全体に亘って形成された複数列の溝234の一端が、第3の開口231に位置している。そのため、第3の開口231において、第2の流路212に流入する液体媒体の流路の断面積が減少することにより、第2の流路212に流入する液体媒体に縮流が生じ、圧力損失が生じる。また、溝234の延在方向が、収容空間235の延在方向に対して傾斜していることにより、第3の開口231から第2の流路212に流入する液体媒体の流れの向きが変わる。そのため、第3の開口231において、第2の流路212に流入する液体媒体に圧力損失が生じる。それにより、液体媒体は、第2の流路212を流れ難くなる。従って、収容空間235を流れる液体媒体のうち、内壁面236に沿って流れる液体媒体の割合が低減されるので、液体媒体の熱交換効率が向上される。   Also in this case, one end of the plurality of rows of grooves 234 formed over the entire inner wall surface 236 is located in the third opening 231. Therefore, in the third opening 231, the cross-sectional area of the flow path of the liquid medium flowing into the second flow path 212 is reduced, so that the liquid medium flowing into the second flow path 212 is contracted to generate pressure. Loss occurs. In addition, since the extending direction of the groove 234 is inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 235, the direction of the flow of the liquid medium flowing into the second flow path 212 from the third opening 231 is changed. . Therefore, pressure loss occurs in the liquid medium flowing into the second flow path 212 in the third opening 231. This makes it difficult for the liquid medium to flow through the second flow path 212. Accordingly, since the proportion of the liquid medium flowing along the inner wall surface 236 in the liquid medium flowing through the accommodation space 235 is reduced, the heat exchange efficiency of the liquid medium is improved.

また、第2の流路212を流れる液体媒体は、複数列の溝234に沿って収容空間235の延在方向に対して傾斜した方向に流れる。それにより、複数列の溝234の延在方向と収容空間235の延在方向とが一致している場合と比較して、第2の流路212を流れる液体媒体の流路長が長くなり、第2の流路212を流れる液体媒体と線材22との接触長さが長くなる。従って、第2の流路212を流れる液体媒体の熱交換効率が向上される。   Further, the liquid medium flowing through the second flow path 212 flows in a direction inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 235 along the plurality of rows of grooves 234. Thereby, compared to the case where the extending direction of the plurality of rows of grooves 234 and the extending direction of the accommodating space 235 coincide with each other, the flow path length of the liquid medium flowing through the second flow path 212 is increased, The contact length between the liquid medium flowing through the second flow path 212 and the wire 22 is increased. Accordingly, the heat exchange efficiency of the liquid medium flowing through the second flow path 212 is improved.

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の線材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の線材22が消磁されて温度が低下する。   Next, when the piston 30 is moved to the “second position” shown in FIG. 2, the wire 12 of the first MCM heat exchanger 10 is magnetized and the temperature rises, while the second MCM heat exchanger The 20 wires 22 are demagnetized and the temperature is lowered.

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 valve 90 causes the pump 70 → second high temperature side pipe 84 → second MCM heat exchanger 20 → second low temperature side pipe 82 → low temperature side heat exchanger 50 → first low temperature side pipe. A second path consisting of 81 → first MCM heat exchanger 10 → first high temperature side pipe 83 → high temperature side heat exchanger 60 → pump 70 is formed.

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の線材22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 wire 22 of the second MCM heat exchanger 20 whose temperature has decreased due to demagnetization, the liquid medium is supplied to the low temperature side heat exchanger 50, and the low temperature side heat exchanger 50 is To be cooled.

この際、第2のMCM熱交換器20の収容空間235では、全体のうち多くの割合を示す液体媒体が、中央側の第1の流路211を通過し、残りの一部の液体媒体が、外周側の第2の流路212を通過する。第1の流路211を通過する液体媒体は、第1の流路211を囲う複数の線材22と接触することで、当該複数の線材22によって冷却される。また、第2の流路212を通過する液体媒体は、集合体21において最も外周側の線材22と接触することで、当該線材22によって冷却される。   At this time, in the accommodation space 235 of the second MCM heat exchanger 20, the liquid medium showing a large proportion of the whole passes through the first flow path 211 on the center side, and the remaining part of the liquid medium And passes through the second channel 212 on the outer peripheral side. The liquid medium passing through the first flow path 211 is cooled by the plurality of wires 22 by contacting the plurality of wires 22 surrounding the first flow path 211. Further, the liquid medium passing through the second flow path 212 is cooled by the wire 22 by contacting the outermost wire 22 in the assembly 21.

ここで、内壁面236の全体に亘って形成された複数列の溝234の一端が、第4の開口232に位置している。そのため、第4の開口232において、第2の流路212に流入する液体媒体の流路の断面積が減少することにより、第2の流路212に流入する液体媒体に縮流が生じ、圧力損失が生じる。また、溝234の延在方向が、収容空間235の延在方向に対して傾斜していることにより、第2の開口132から第2の流路212に流入する液体媒体の流れの向きが変わる。そのため、第4の開口232において、第2の流路212に流入する液体媒体に圧力損失が生じる。それにより、液体媒体が、第2の流路212を流れ難くなる。従って、収容空間235を流れる液体媒体のうち、内壁面236に沿って流れる液体媒体の割合が低減されるので、液体媒体の熱交換効率が向上される。   Here, one end of the plurality of rows of grooves 234 formed over the entire inner wall surface 236 is positioned in the fourth opening 232. Therefore, in the fourth opening 232, the cross-sectional area of the flow path of the liquid medium flowing into the second flow path 212 is reduced, so that a contraction flow is generated in the liquid medium flowing into the second flow path 212, and the pressure Loss occurs. Further, since the extending direction of the groove 234 is inclined with respect to the extending direction of the accommodating space 235, the direction of the flow of the liquid medium flowing into the second flow path 212 from the second opening 132 is changed. . Therefore, in the fourth opening 232, a pressure loss occurs in the liquid medium flowing into the second flow path 212. This makes it difficult for the liquid medium to flow through the second flow path 212. Accordingly, since the proportion of the liquid medium flowing along the inner wall surface 236 in the liquid medium flowing through the accommodation space 235 is reduced, the heat exchange efficiency of the liquid medium is improved.

また、第2の流路212を流れる液体媒体は、複数列の溝234に沿って収容空間235の延在方向に対して傾斜した方向に流れる。それにより、複数列の溝234の延在方向と収容空間235の延在方向とが一致している場合と比較して、第2の流路212を流れる液体媒体の流路長が長くなり、第2の流路212を流れる液体媒体と線材12との接触長さが長くなる。従って、第2の流路212を流れる液体媒体の熱交換効率が向上される。   Further, the liquid medium flowing through the second flow path 212 flows in a direction inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 235 along the plurality of rows of grooves 234. Thereby, compared to the case where the extending direction of the plurality of rows of grooves 234 and the extending direction of the accommodating space 235 coincide with each other, the flow path length of the liquid medium flowing through the second flow path 212 is increased, The contact length between the liquid medium flowing through the second flow path 212 and the wire 12 is increased. Accordingly, the heat exchange efficiency of the liquid medium flowing through the second flow path 212 is improved.

一方、着磁されて温度が上昇した第1のMCM熱交換器10の線材12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 wire 12 of the first MCM heat exchanger 10 that has been magnetized and the temperature has risen, and the liquid medium is supplied to the high temperature side heat exchanger 60, and the high temperature side heat exchanger 60. Is heated.

この際、第1のMCM熱交換器10の収容空間135では、全体のうち多くの割合を占める液体媒体が、中央側の第1の流路111を通過し、残りの一部の液体媒体が、外周側の第2の流路112通過する。第1の流路111を通過する液体媒体は、第1の流路111を囲う複数の線材12と接触することで、当該複数の線材12によって加熱される。また、第2の流路112を通過する液体媒体は、集合体11において最も外周側の線材12と接触することで、当該線材12によって加熱される。   At this time, in the accommodation space 135 of the first MCM heat exchanger 10, the liquid medium occupying a large proportion of the whole passes through the first flow path 111 on the center side, and the remaining part of the liquid medium is The second flow path 112 on the outer peripheral side passes. The liquid medium passing through the first flow path 111 is heated by the plurality of wires 12 by coming into contact with the plurality of wires 12 surrounding the first flow path 111. In addition, the liquid medium passing through the second flow path 112 is heated by the wire 12 by contacting the outermost wire 12 in the assembly 11.

この場合においても、内壁面136の全体に亘って形成された複数列の溝134の一端が、第2の開口132に位置している。そのため、第2の開口132において、第2の流路112に流入する液体媒体の流路の断面積が減少することにより、第2の流路112に流入する液体媒体に縮流が生じ、圧力損失が生じる。また、溝134の延在方向が、収容空間135の延在方向に対して傾斜していることにより、第2の開口132から第2の流路112に流入する液体媒体の流れの向きが変わる。そのため、第2の開口132において、第2の流路112に流入する液体媒体に圧力損失が生じる。それにより、液体媒体が、第2の流路112を流れ難くなる。従って、収容空間135を流れる液体媒体のうち、内壁面136に沿って流れる液体媒体の割合が低減されるので、液体媒体の熱交換効率が向上される。   Also in this case, one end of the plurality of rows of grooves 134 formed over the entire inner wall surface 136 is positioned in the second opening 132. Therefore, in the second opening 132, the cross-sectional area of the flow path of the liquid medium flowing into the second flow path 112 decreases, so that a contraction flow occurs in the liquid medium flowing into the second flow path 112, and the pressure Loss occurs. Further, since the extending direction of the groove 134 is inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 135, the flow direction of the liquid medium flowing into the second flow path 112 from the second opening 132 is changed. . Therefore, a pressure loss occurs in the liquid medium flowing into the second flow path 112 at the second opening 132. This makes it difficult for the liquid medium to flow through the second flow path 112. Accordingly, since the proportion of the liquid medium flowing along the inner wall surface 136 in the liquid medium flowing through the accommodation space 135 is reduced, the heat exchange efficiency of the liquid medium is improved.

また、第2の流路112を流れる液体媒体は、複数列の溝134に沿って収容空間135の延在方向に対して傾斜した方向に流れる。それにより、複数列の溝134の延在方向と収容空間135の延在方向とが一致している場合と比較して、第2の流路112を流れる液体媒体の流路長が長くなり、第2の流路112を流れる液体媒体と線材12との接触長さが長くなる。従って、第2の流路112を流れる液体媒体の熱交換効率が向上される。   Further, the liquid medium flowing through the second flow path 112 flows in a direction inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 135 along the plurality of rows of grooves 134. Thereby, compared with the case where the extending direction of the plurality of rows of grooves 134 and the extending direction of the accommodating space 135 coincide with each other, the flow path length of the liquid medium flowing through the second flow path 112 is increased, The contact length between the liquid medium flowing through the second flow path 112 and the wire 12 is increased. Therefore, the heat exchange efficiency of the liquid medium flowing through the second flow path 112 is improved.

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内の線材12,22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 piston 30 described above is repeated, and the wires 12 and 22 in the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 are repeated. By repeating the application / removal of the magnetic field, the cooling of the low temperature side heat exchanger 50 and the heating of the high temperature side heat exchanger 60 are continued.

本実施形態の第1及び第2のMCM熱交換器10,20は、以下の効果を奏する。なお、第2のMCM熱交換器20の効果は、第1のMCM熱交換器10の効果と同様であるため、重複した説明を省略し、第1のMCM熱交換器10についての説明を援用する。   The 1st and 2nd MCM heat exchangers 10 and 20 of this embodiment have the following effects. In addition, since the effect of the 2nd MCM heat exchanger 20 is the same as the effect of the 1st MCM heat exchanger 10, the overlapping description is abbreviate | omitted and the description about the 1st MCM heat exchanger 10 is used. To do.

本実施形態では、複数列の溝134を、容器13内の収容空間135の延在方向に対して傾斜する方向に沿って延在するように、容器13の内壁面136に形成したことにより、第1の開口131又は第2の開口132において、第2の流路112に流入する液体媒体に圧力損失が生じる。それにより、第1の開口131又は第2の開口132から第2の流路112に流入する液体媒体の割合を低減できる。従って、第1の開口131又は第2の開口132から収容空間135に流入する液体媒体のうち、より多くの割合の液体媒体を、中央側の第1の流路111を通過させることができるので、第1のMCM熱交換器10の熱交換効率を向上させることができる。   In the present embodiment, the plurality of rows of grooves 134 are formed on the inner wall surface 136 of the container 13 so as to extend along the direction inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 135 in the container 13. In the first opening 131 or the second opening 132, a pressure loss occurs in the liquid medium flowing into the second flow path 112. Thereby, the ratio of the liquid medium flowing into the second flow path 112 from the first opening 131 or the second opening 132 can be reduced. Therefore, a larger proportion of the liquid medium flowing into the accommodation space 135 from the first opening 131 or the second opening 132 can pass through the first flow path 111 on the center side. The heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 can be improved.

また、内壁面136の全体に亘って形成された複数列の溝134の延在方向が、収容空間135の延在方向に対して傾斜していることにより、第2の流路112を流れる液体媒体の流路長を延長することができる。従って、第2の流路112を流れる液体媒体と線材12との接触長さを延長することができるので、第1のMCM熱交換器10の熱交換効率を向上させることができる。   Further, since the extending direction of the plurality of rows of grooves 134 formed over the entire inner wall surface 136 is inclined with respect to the extending direction of the accommodation space 135, the liquid flowing through the second flow path 112. The flow path length of the medium can be extended. Therefore, the contact length between the liquid medium flowing through the second flow path 112 and the wire 12 can be extended, so that the heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 can be improved.

また、本実施形態では、MCM材料である複数の線材12から構成される集合体11が、容器13の収容空間135に収容されており、このような複数の線材12は、収容空間135の延在方向に沿って延在している。これにより、隣接する線材12の間に形成された第1の流路111が、収容空間135の延在方向に沿って延在しているので、第1の開口131又は第2の開口132から第1の流路111に流入した液体媒体は、向きを変えずに第1の流路111を通過する。従って、第1の流路111に流入する液体媒体に生じる圧力損失を抑制できるので、収容空間135を流れる液体媒体のうち、中央側の第1の流路111を流れる液体媒体の割合を増大させることができ、第1のMCM熱交換器10の熱交換効率を向上させることができる。   Further, in this embodiment, the assembly 11 composed of a plurality of wires 12 that are MCM materials is accommodated in the accommodation space 135 of the container 13, and the plurality of wires 12 are not extended in the accommodation space 135. It extends along the current direction. Thereby, since the first flow path 111 formed between the adjacent wires 12 extends along the extending direction of the accommodation space 135, the first opening 131 or the second opening 132 is used. The liquid medium that has flowed into the first flow path 111 passes through the first flow path 111 without changing its orientation. Therefore, since the pressure loss generated in the liquid medium flowing into the first flow path 111 can be suppressed, the ratio of the liquid medium flowing through the first flow path 111 on the center side among the liquid media flowing through the accommodation space 135 is increased. The heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 can be improved.

図8は、変形例に係る第1及び第2のMCM熱交換器10,20を示す断面図であり、図9は、変形例に係る第1及び第2のMCM熱交換器10,20の容器13,23を示す展開図である。なお、第1のMCM熱交換器10と第2のMCM熱交換器20は、同一の構成を有しているので、以下に第1のMCM熱交換器10の構成についてのみ説明し、第2のMCM熱交換器20の構成については省略する。従って、図8及び図9では、第1のMCM熱交換器10を示し、第2のMCM熱交換器20については括弧内に対応する符号を付することで図示を省略する。また、上述の実施形態に係る第1及び第2のMCM熱交換器10、20と同様の構成についての繰り返しの説明は省略し、上述の実施形態についてした説明を援用する。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 according to the modification, and FIG. 9 shows the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 according to the modification. FIG. 3 is a development view showing containers 13 and 23. Since the first MCM heat exchanger 10 and the second MCM heat exchanger 20 have the same configuration, only the configuration of the first MCM heat exchanger 10 will be described below. The configuration of the MCM heat exchanger 20 will be omitted. Therefore, in FIG.8 and FIG.9, the 1st MCM heat exchanger 10 is shown, About the 2nd MCM heat exchanger 20, the code | symbol corresponding to a parenthesis is attached | subjected and illustration is abbreviate | omitted. Moreover, the repeated description about the structure similar to the 1st and 2nd MCM heat exchangers 10 and 20 which concern on the above-mentioned embodiment is abbreviate | omitted, and the description made about the above-mentioned embodiment is used.

図8に示すように、容器13は、円筒状に構成されている。線材12は、直線状に延在しており、この線材12の延在方向と容器13の軸方向とは一致している。即ち、線材12の延在方向と、容器13内に形成された収容空間135の延在方向とは一致している。また、容器13の軸心は、集合体11の中心と同軸上に位置している。即ち、容器13内に形成された収容空間135の延在方向と、集合体11の軸方向とは一致している。   As shown in FIG. 8, the container 13 is configured in a cylindrical shape. The wire 12 extends linearly, and the extending direction of the wire 12 coincides with the axial direction of the container 13. That is, the extending direction of the wire 12 coincides with the extending direction of the accommodation space 135 formed in the container 13. Further, the axis of the container 13 is positioned coaxially with the center of the assembly 11. That is, the extending direction of the accommodation space 135 formed in the container 13 and the axial direction of the assembly 11 are the same.

図8及び図9に示すように、容器13の内壁面136には、複数列の溝134が形成されている。この複数列の溝134は、収容空間135の周方向に凹凸が繰り返されるように形成されている。この溝134を容器13の軸方向に対して直交する断面で切断した場合における断面形状としては、例えば、図示するような三角形状、あるいは、矩形状や円弧状等を例示することができる。   As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of rows of grooves 134 are formed on the inner wall surface 136 of the container 13. The plurality of rows of grooves 134 are formed such that unevenness is repeated in the circumferential direction of the accommodation space 135. Examples of the cross-sectional shape when the groove 134 is cut in a cross-section orthogonal to the axial direction of the container 13 include a triangular shape as shown, a rectangular shape, an arc shape, or the like.

ここで、図9に示すように、溝134は、内壁面136において螺旋状に延在している。その溝134の容器13の軸方向(即ち、容器13内の収容空間135の延在方向)に対する傾斜角度としては、特に限定しないが、例えば、15〜45°であることが好ましく、20〜35°であることがより好ましい。   Here, as shown in FIG. 9, the groove 134 extends spirally on the inner wall surface 136. The inclination angle of the groove 134 with respect to the axial direction of the container 13 (that is, the extending direction of the accommodation space 135 in the container 13) is not particularly limited, but is preferably 15 to 45 °, for example. More preferably.

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。従って、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 includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

例えば、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。   For example, the configuration of the magnetic heat pump apparatus described above is an example, and the heat exchanger according to the present invention may be applied to another magnetic heat pump apparatus of an AMR (Active Magnetic Refrigerataion) system.

また、磁気ヒートポンプ装置は、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。   In addition, 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.

また、本実施形態では、矩形状、円筒形状の容器13を例示したが、特にこれに限定されず、多角形断面の筒状の容器等を用いてもよい。   Further, in the present embodiment, the rectangular and cylindrical containers 13 are exemplified, but the present invention is not particularly limited thereto, and a cylindrical container having a polygonal cross section may be used.

また、本実施形態では、第1及び第2のMCM熱交換器10,20は、相互に同一の構成であったが、特にこれに限定されず、これらが異なる構成を有していてもよい。例えば、第1及び第2のMCM熱交換器10,20の間で、異なる線径の線材を用いてもよい。   In the present embodiment, the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 have the same configuration, but are not particularly limited thereto, and may have different configurations. . For example, wires having different wire diameters may be used between the first and second MCM heat exchangers 10 and 20.

また、本実施形態では、MCM熱交換器は、単一の集合体によって構成していたが、特にこれに限定されず、複数の集合体を当該MCM熱交換器の延在方向に沿って並設して構成してもよい。この場合、複数の集合体は、相互に同一の構成を有していてもよいし、異なる構成を有していてもよい。   In the present embodiment, the MCM heat exchanger is configured by a single assembly. However, the present invention is not particularly limited to this, and a plurality of assemblies are arranged along the extending direction of the MCM heat exchanger. It may be provided and configured. In this case, the plurality of aggregates may have the same configuration or different configurations.

なお、磁気ヒートポンプ装置を連続して使用し続けると、MCM熱交換器においては、高温側配管と連結された側が高温となり、低温側配管と連結された側低温となる温度勾配が生じる。このため、上記例においては、並設された複数の集合体のうち、高温側に位置する集合体を構成する線材は、キュリー点(キュリー温度)の比較的高い材料を採用し、低温側に位置する集合体を構成する線材は、キュリー点の比較的低い材料を採用することが好ましい。このように、MCM熱交換器における温度雰囲気に対応して異なるキュリー点の材料で構成された線材を用いることで、より効率良く磁気熱量効果を作用させることができる。   If the magnetic heat pump device is continuously used, in the MCM heat exchanger, a temperature gradient is generated in which the side connected to the high temperature side pipe becomes high temperature and the side connected to the low temperature side pipe becomes low temperature. For this reason, in the above example, the wire constituting the aggregate located on the high temperature side among the plurality of aggregates arranged side by side employs a material having a relatively high Curie point (Curie temperature), and on the low temperature side. It is preferable to employ a material having a relatively low Curie point as the wire constituting the aggregate. As described above, the magnetocaloric effect can be applied more efficiently by using the wire made of the material having different Curie points corresponding to the temperature atmosphere in the MCM heat exchanger.

1・・・磁気ヒートポンプ装置
10・・・第1のMCM熱交換器
11・・・集合体
111・・・第1の流路
112・・・第2の流路
12・・・線材
13・・・容器
131・・・第1の開口
132・・・第2の開口
134・・・溝
135・・・収容空間
136・・・内壁面
137・・・隅部
16・・・第1のアダプタ
161・・・第1の連結口
17・・・第2のアダプタ
171・・・第2の連結口
20・・・第2のMCM熱交換器
21・・・集合体
211・・・第1の流路
212・・・第2の流路
22・・・線材
23・・・容器
231・・・第3の開口
232・・・第4の開口
234・・・溝
235・・・収容空間
236・・・内壁面
237・・・隅部
26・・・第3のアダプタ
261・・・第1の連結口
27・・・第4のアダプタ
271・・・第2の連結口
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・・・第1の低温側配管
82・・・第2の低温側配管
83・・・第1の高温側配管
84・・・第2の高温側配管
90・・・切替弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic heat pump apparatus 10 ... 1st MCM heat exchanger 11 ... Aggregate 111 ... 1st flow path 112 ... 2nd flow path 12 ... Wire rod 13 ... -Container 131 ... 1st opening 132 ... 2nd opening 134 ... Groove 135 ... Storage space 136 ... Inner wall surface 137 ... Corner | angular part 16 ... 1st adapter 161 ... 1st connection port 17 ... 2nd adapter 171 ... 2nd connection port 20 ... 2nd MCM heat exchanger 21 ... Assembly 211 ... 1st flow Path 212 ... second flow path 22 ... wire rod 23 ... container 231 ... third opening 232 ... fourth opening 234 ... groove 235 ... accommodation space 236 ... -Inner wall surface 237 ... Corner 26 ... Third adapter 261 ... First connection port 27 ... Fourth Adapter 271 ... Second connection port 30 ... Piston 35 ... Actuator 40 ... Permanent magnet 50 ... Low temperature side heat exchanger 60 ... High temperature side heat exchanger 70 ... Pump 81 ... first low temperature side pipe 82 ... second low temperature side pipe 83 ... first high temperature side pipe 84 ... second high temperature side pipe 90 ... switch valve

Claims (3)

磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器であって、
磁気熱量効果を発現する磁気熱量効果材料と、
前記磁気熱量効果材料を収容する収容空間を有する容器と
を備え、
前記容器は、前記収容空間を画定する内壁面に形成された複数列の溝を備え、
前記複数列の溝は、前記収容空間の延在方向に対して傾斜した方向に沿って延在している熱交換器。
A heat exchanger used in a magnetic heat pump device,
A magnetocaloric material that exhibits a magnetocaloric effect;
A container having a storage space for storing the magnetocaloric effect material;
The container includes a plurality of rows of grooves formed on an inner wall surface that defines the accommodation space,
The plurality of rows of grooves extend along a direction inclined with respect to the extending direction of the housing space.
請求項1に記載の熱交換器であって、
前記磁気熱量効果材料は、線材であり、
複数の前記線材から構成される集合体が前記収容空間に収容されており、
前記複数の線材は、前記収容空間の延在方向に沿って延在している熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
The magnetocaloric effect material is a wire,
An assembly composed of a plurality of the wires is housed in the housing space,
The plurality of wires are heat exchangers extending along an extending direction of the accommodation space.
請求項1又は2に記載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、
配管を介して前記熱交換器の前記収容空間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熱交換器から前記第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
を備える磁気ヒートポンプ装置。
At least one heat exchanger according to claim 1 or 2,
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 accommodation space of the heat exchanger via piping;
A magnetic heat pump apparatus comprising: fluid supply means for supplying fluid from the heat exchanger to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means.
JP2015227377A 2015-11-20 2015-11-20 Heat exchanger and magnetic heat pump device Pending JP2017096528A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015227377A JP2017096528A (en) 2015-11-20 2015-11-20 Heat exchanger and magnetic heat pump device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015227377A JP2017096528A (en) 2015-11-20 2015-11-20 Heat exchanger and magnetic heat pump device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017096528A true JP2017096528A (en) 2017-06-01

Family

ID=58816471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015227377A Pending JP2017096528A (en) 2015-11-20 2015-11-20 Heat exchanger and magnetic heat pump device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017096528A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017154236A (en) * 2016-03-04 2017-09-07 株式会社フジクラ Manufacturing method of heat exchanger
CN109386991A (en) * 2017-08-10 2019-02-26 株式会社藤仓 Wire rod, heat exchanger and magnetic heat pump assembly

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59212659A (en) * 1983-05-18 1984-12-01 株式会社日立製作所 Magnetic refrigerator
JP2005321122A (en) * 2004-05-06 2005-11-17 Sanoh Industrial Co Ltd Tubular type heat exchanger
JP2006105464A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Toyota Motor Corp Heat exchanger and heat exchanger system
JP2007085331A (en) * 2005-08-24 2007-04-05 Toyota Motor Corp Exhaust recirculation gas cooling device
JP2009524796A (en) * 2006-01-27 2009-07-02 株式会社大宇エレクトロニクス Active magnetic refrigerator
KR20100057420A (en) * 2008-11-21 2010-05-31 방정수 Heat exchanger
JP2013064588A (en) * 2011-08-30 2013-04-11 Denso Corp Heat exchanger, heat exchanger unit, and method of mounting heat exchanger
JP2014001871A (en) * 2012-06-15 2014-01-09 Denso Corp Magnetic heat pump system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59212659A (en) * 1983-05-18 1984-12-01 株式会社日立製作所 Magnetic refrigerator
JP2005321122A (en) * 2004-05-06 2005-11-17 Sanoh Industrial Co Ltd Tubular type heat exchanger
JP2006105464A (en) * 2004-10-04 2006-04-20 Toyota Motor Corp Heat exchanger and heat exchanger system
JP2007085331A (en) * 2005-08-24 2007-04-05 Toyota Motor Corp Exhaust recirculation gas cooling device
JP2009524796A (en) * 2006-01-27 2009-07-02 株式会社大宇エレクトロニクス Active magnetic refrigerator
KR20100057420A (en) * 2008-11-21 2010-05-31 방정수 Heat exchanger
JP2013064588A (en) * 2011-08-30 2013-04-11 Denso Corp Heat exchanger, heat exchanger unit, and method of mounting heat exchanger
JP2014001871A (en) * 2012-06-15 2014-01-09 Denso Corp Magnetic heat pump system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017154236A (en) * 2016-03-04 2017-09-07 株式会社フジクラ Manufacturing method of heat exchanger
CN109386991A (en) * 2017-08-10 2019-02-26 株式会社藤仓 Wire rod, heat exchanger and magnetic heat pump assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6505312B2 (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
CN104930749B (en) Magnetic regenerator unit and magnetic cooling system having the same
US20150260433A1 (en) Magnetic cooling apparatus
CN107683394B (en) Heat exchanger, magnetocaloric pump device, and method for manufacturing heat exchanger
CA2746204A1 (en) Cooling system of an electromagnet assembly
WO2017171077A1 (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
US20190049158A1 (en) Wire, heat exchanger, and magnetic heat pump device
WO2018135386A1 (en) Magnetic heat pump apparatus
JP6486998B2 (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
WO2018168294A1 (en) Magnetic work body and magnetic heat pump device using same
JP2017096528A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
US20200191449A1 (en) Magnetic Heat Pump Device
JP2018124029A (en) Magnetic heat pump device
JP2019158209A (en) Magnetocaloric material, heat exchanger, and magnetic heat pump device
JP2017009164A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP6549961B2 (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018146154A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018100785A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018100787A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018132205A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018132203A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018132204A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2018100786A (en) Heat exchanger and magnetic heat pump device
JP2017154236A (en) Manufacturing method of heat exchanger
JP2018124028A (en) Magnetic heat pump device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180620

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190507

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191105