JP2020041742A - Magnetic refrigeration device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、磁気冷凍装置に関するものである。 The present disclosure relates to a magnetic refrigerator.
磁気作業物質を用いた磁気冷凍装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の例では、ロータリー弁を切り換えることによって、磁気作業物質と熱交換を行う熱交換媒体の流路を切り換えている。
2. Description of the Related Art A magnetic refrigeration apparatus using a magnetic work material is known (see, for example, Patent Document 1). In the example of
しかしながら、特許文献１の例では、ロータリー弁を８つ備えており、構造が複雑である。
However, in the example of
本開示の目的は、磁気冷凍装置における流路切り替えの構造を簡略化することにある。 An object of the present disclosure is to simplify a structure for switching channels in a magnetic refrigerator.
本開示の第１の態様は、磁気作業物質（23）が配置され且つ熱媒体が流れる流路（21）が、それぞれ形成された第１及び第２磁気冷凍部（20-1,20-2）と、
第１及び第２熱交換器（41,42）と、
前記第２熱交換器（42）の一端から他端への前記熱媒体の流れを形成するポンプ（30）とを備え、
各流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成され、
各第１ポート（P1）には、前記熱媒体の流入を制限する第１逆止弁（25）が接続され、
各第２ポート（P2）には、前記熱媒体の流出を制限する第２逆止弁（26）が接続され、
前記第１熱交換器（41）は、一端が各第１逆止弁（25）の流出端側に接続され、且つ他端が各第２逆止弁（26）の流入端側に接続され、
前記第２熱交換器（42）は、その一端を何れかの第３ポート（P3）に選択的に接続する第１三方弁（51）が接続され、その他端を何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続する第２三方弁（52）が接続されていることを特徴とする磁気冷凍装置である。
A first aspect of the present disclosure is directed to a first and second magnetic refrigeration units (20-1, 20-2) in which a magnetic work material (23) is arranged and a flow path (21) through which a heat medium flows is formed. )When,
First and second heat exchangers (41, 42);
A pump (30) for forming a flow of the heat medium from one end of the second heat exchanger (42) to the other end,
Each flow path (21) has first and second ports (P1, P2) formed at one end, and third and fourth ports (P3, P4) formed at the other end.
Each first port (P1) is connected to a first check valve (25) for restricting the flow of the heat medium,
Each of the second ports (P2) is connected to a second check valve (26) for restricting outflow of the heat medium,
The first heat exchanger (41) has one end connected to the outflow end of each first check valve (25) and the other end connected to the inflow end of each second check valve (26). ,
The second heat exchanger (42) is connected to a first three-way valve (51) having one end selectively connected to any one of the third ports (P3), and the other end is connected to any of the fourth ports (P3). A magnetic refrigeration apparatus characterized in that a second three-way valve (52) selectively connected to P4) is connected.
第１の態様では、２つの三方弁によって、磁気冷凍装置における熱媒体の流動方向が切り換えられる。 In the first mode, the flow direction of the heat medium in the magnetic refrigerator is switched by the two three-way valves.
本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記第１及び第２三方弁（51,52）は、モータ（57）で回転駆動されることで流路（56）を切り換える弁体（54）を備えていることを特徴とする磁気冷凍装置である。
According to a second aspect of the present disclosure, in the first aspect,
The first and second three-way valves (51, 52) are provided with a valve (54) that switches a flow path (56) by being rotationally driven by a motor (57). It is.
第２の態様では、モータ（57）によって三方弁（51,52）が切り替わる。 In the second mode, the three-way valves (51, 52) are switched by the motor (57).
本開示の第３の態様は、第２の態様において、
前記第１三方弁（51）の弁体（54）と前記第２三方弁（52）の弁体（54）とは、共通の駆動軸（55）で回転駆動されることを特徴とする磁気冷凍装置である。
According to a third aspect of the present disclosure, in the second aspect,
The valve body (54) of the first three-way valve (51) and the valve body (54) of the second three-way valve (52) are rotationally driven by a common drive shaft (55). Refrigeration equipment.
第３の態様では、２つの三方弁（51,52）が連動（同期）して切り替わる。 In the third mode, the two three-way valves (51, 52) are switched in an interlocking (synchronous) manner.
本開示の第４の態様は、第２又は第３の態様において、
前記弁体（54）は、外周面に溝（54a）が形成されており、前記弁体（54）を収容するケース（53）の内面と前記溝（54a）との間で前記流路（56）を形成していることを特徴とする磁気冷凍装置である。
According to a fourth aspect of the present disclosure, in the second or third aspect,
The valve body (54) has a groove (54a) formed on an outer peripheral surface thereof, and the flow path (54) is formed between an inner surface of a case (53) that houses the valve body (54) and the groove (54a). 56) A magnetic refrigeration apparatus characterized by forming (1).
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
《実施形態１》
本実施形態の磁気冷凍装置（10）は、磁気熱量効果を利用して熱媒体の温度を調節する。磁気冷凍装置（10）は、例えば空気調和装置に適用される。
<<
The magnetic refrigeration apparatus (10) of the present embodiment adjusts the temperature of the heat medium using the magnetocaloric effect. The magnetic refrigerator (10) is applied to, for example, an air conditioner.
図１は、実施形態１にかかる磁気冷凍装置（10）の構成を示す。図１に示すように、磁気冷凍装置（10）は、熱媒体が充填される熱媒体回路（11）を備えている。熱媒体には、種々の流体を用いることができるが、この例では水を用いている。また、熱媒体回路（11）は、２つの磁気冷凍ユニット（20）、ポンプ（30）、低温熱交換器（41）、高温熱交換器（42）、第１及び第２三方弁（51,52）を構成要素として備えている。熱媒体回路（11）の各構成要素は、配管を介して互いに接続されている。以下、各構成要素について説明する。 FIG. 1 shows a configuration of a magnetic refrigerator (10) according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the magnetic refrigeration apparatus (10) includes a heating medium circuit (11) filled with a heating medium. Various fluids can be used as the heat medium. In this example, water is used. The heat medium circuit (11) includes two magnetic refrigeration units (20), a pump (30), a low-temperature heat exchanger (41), a high-temperature heat exchanger (42), and first and second three-way valves (51, 52) as a component. Each component of the heat medium circuit (11) is connected to each other via a pipe. Hereinafter, each component will be described.
〈磁気冷凍ユニット〉
磁気冷凍装置（10）には、２つの磁気冷凍ユニット（20）（第１及び第２磁気冷凍部）が設けられている。以下の説明において、これらの磁気冷凍ユニット（20）を区別する必要がある場合には、参照符合に枝番（具体的には20-1、20-2）を付して両者を識別する。
<Magnetic refrigeration unit>
The magnetic refrigeration apparatus (10) is provided with two magnetic refrigeration units (20) (first and second magnetic refrigeration units). In the following description, when it is necessary to distinguish these magnetic refrigeration units (20), the reference numbers are assigned with branch numbers (specifically, 20-1 and 20-2) to identify them.
図１に示すように、各磁気冷凍ユニット（20）は、ベッド（22）、磁気作業物質（23）、磁場変調部（24）、第１逆止弁（25）、及び第２逆止弁（26）を備えている。 As shown in FIG. 1, each magnetic refrigeration unit (20) includes a bed (22), a magnetic work material (23), a magnetic field modulator (24), a first check valve (25), and a second check valve. (26).
ベッド（22）は、中空状の容器ないしカラムである。ベッド（22）内には磁気作業物質（23）と熱媒体とが熱交換を行い、熱媒体を温調する温調流路（21）が形成されている。この温調流路（21）の内部には、磁気作業物質（23）が充填される。磁気作業物質（23）は、磁場が印加される、あるいは印加された磁場が強くなると発熱し、磁場が除去される、あるいは印加された磁場が弱くなると吸熱する特性を有する。磁気作業物質（23）の材料としては、例えば、Ｇｄ5（Ｇｅ0.5Ｓｉ0.5）4、Ｌａ（Ｆｅ1-xＳｉx）13、Ｌａ（Ｆｅ1-xＣｏxＳｉy）13、Ｌａ（Ｆｅ1-xＳｉx）13Ｈy、Ｍｎ（Ａｓ0.9Ｓｂ0.1）等を用いることができる。 The bed (22) is a hollow container or column. In the bed (22), a temperature control flow path (21) for performing heat exchange between the magnetic work substance (23) and the heat medium and controlling the temperature of the heat medium is formed. The inside of the temperature control flow path (21) is filled with a magnetic work substance (23). The magnetic working material (23) has a property of generating heat when a magnetic field is applied or when the applied magnetic field is strong, and absorbing heat when the magnetic field is removed or the applied magnetic field is weakened. The material of the magnetic working material (23), for example, Gd 5 (Ge 0.5 Si 0.5 ) 4, La (Fe 1-x Si x) 13, La (Fe 1-x Co x Si y) 13, La (Fe 1-x Si x) 13 H y, it can be used Mn (As 0.9 Sb 0.1) or the like.
温調流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成されている。温調流路（21）では、これらのポート（P1,P2,P3,P4）によって、温調流路（21）内への熱媒体の供給や、該温調流路（21）からの熱媒体の排出が行われる。熱媒体の供給や排出に伴って、温調流路（21）の内部では、磁気作業物質（23）と熱媒体とが熱交換を行う。 The temperature control flow path (21) has first and second ports (P1, P2) formed at one end, and third and fourth ports (P3, P4) formed at the other end. In the temperature control flow path (21), these ports (P1, P2, P3, P4) supply a heat medium into the temperature control flow path (21) and generate heat from the temperature control flow path (21). The ejection of the medium is performed. With the supply and discharge of the heat medium, the magnetic working material (23) and the heat medium exchange heat inside the temperature control flow path (21).
第１及び第２逆止弁（25,26）は、２つのポートを有した弁であり、これらのポート間で一方向のみの流体の流れを許容する。この例では、第１逆止弁（25）と第２逆止弁（26）とは、同じ構造である。第１逆止弁（25）は、第１ポート（P1）に接続され、第１ポート（P1）から温調流路（21）への熱媒体の流入を制限している。また、第２逆止弁（26）は、第２ポート（P2）に接続され、該第２ポート（P2）からの熱媒体の流出を制限している。 The first and second check valves (25, 26) are valves having two ports, and allow a flow of fluid in only one direction between these ports. In this example, the first check valve (25) and the second check valve (26) have the same structure. The first check valve (25) is connected to the first port (P1), and restricts the flow of the heat medium from the first port (P1) into the temperature control flow path (21). Further, the second check valve (26) is connected to the second port (P2), and restricts outflow of the heat medium from the second port (P2).
磁場変調部（24）は、磁気作業物質（23）に付与される磁場の強さを調節する。磁場変調部（24）は、例えば磁場を変調可能な電磁石で構成される。磁場変調部（24）は、磁気作業物質（23）に磁場を印加する、あるいは印加された磁場を強くする第１変調動作と、磁気作業物質（23）に印加された磁場の除去、あるいは印加された磁場を弱くする第２変調動作とを行う。 The magnetic field modulator (24) adjusts the strength of the magnetic field applied to the magnetic work material (23). The magnetic field modulation unit (24) is formed of, for example, an electromagnet capable of modulating a magnetic field. The magnetic field modulating unit (24) applies a magnetic field to the magnetic work material (23) or increases the applied magnetic field, and removes or applies the magnetic field applied to the magnetic work material (23). And a second modulation operation for weakening the applied magnetic field.
〈熱交換器〉
低温熱交換器（41）（第１熱交換器）は、熱媒体の流入端と流出端を有し、磁気冷凍ユニット（20）で冷却された熱媒体と、所定の冷却対象（例えば二次冷媒や空気など）とを熱交換させる。高温熱交換器（42）（第２熱交換器）は、熱媒体の流入端と流出端を有し、磁気冷凍ユニット（20）で加熱された熱媒体と、所定の加熱対象（例えば二次冷媒や空気など）とを熱交換させる。
<Heat exchanger>
The low-temperature heat exchanger (41) (first heat exchanger) has an inflow end and an outflow end of the heat medium, and is provided with a heat medium cooled by the magnetic refrigeration unit (20) and a predetermined cooling object (for example, a secondary heat exchanger). Heat exchange with a refrigerant or air). The high-temperature heat exchanger (42) (second heat exchanger) has an inflow end and an outflow end of the heat medium, and is provided with a heat medium heated by the magnetic refrigeration unit (20) and a predetermined heat target (for example, a secondary heat object). Heat exchange with a refrigerant or air).
〈ポンプ〉
ポンプ（30）は、熱媒体（流体）を搬送する装置である。この磁気冷凍装置（10）では、ポンプ（30）は、高温熱交換器（42）の一端から他端への熱媒体の流れを形成する。ポンプ（30）の形式には、特に限定は無い。ポンプ（30）には、例えば、遠心ポンプや往復式のピストンポンプ等、種々の形式のポンプを採用できる。
<pump>
The pump (30) is a device that conveys a heat medium (fluid). In the magnetic refrigerator (10), the pump (30) forms a flow of the heat medium from one end of the high-temperature heat exchanger (42) to the other end. The type of the pump (30) is not particularly limited. Various types of pumps such as a centrifugal pump and a reciprocating piston pump can be used as the pump (30).
〈三方弁〉
第１及び第２三方弁（51,52）は、３つのポート（53a,53b,53c）を有した弁であり、何れか２つのポート間で流体（ここでは熱媒体）を流通させたり、何れのポートも閉じたりすることができる。
<Three-way valve>
The first and second three-way valves (51, 52) are valves having three ports (53a, 53b, 53c), and allow a fluid (here, a heat medium) to flow between any two ports, Either port can be closed.
この例では、第１三方弁（51）と第２三方弁（52）とは、同じ構造を有している。図２に本実施形態における三方弁（51,52）の断面（縦断面とする）の形状を模式的に示す。図２に示すように、これらの三方弁（51,52）は、ケース（53）、弁体（54）、及び駆動軸（55）を備えている。 In this example, the first three-way valve (51) and the second three-way valve (52) have the same structure. FIG. 2 schematically shows the shape of a cross section (a vertical cross section) of the three-way valve (51, 52) in the present embodiment. As shown in FIG. 2, these three-way valves (51, 52) include a case (53), a valve element (54), and a drive shaft (55).
ケース（53）は、円筒状の金属部材であり、図３に示すように、外側の円筒面に９０度ピッチで３つのポート（53a,53b,53c）が形成され、各ポート（53a,53b,53c）は、ケース（53）内に開口している。これらのポート（53a,53b,53c）は、軸方向の位置が同じである。なお、軸方向とは、駆動軸（55）の軸心の方向であり、図２では上下方向である。 The case (53) is a cylindrical metal member. As shown in FIG. 3, three ports (53a, 53b, 53c) are formed at a 90-degree pitch on the outer cylindrical surface, and each port (53a, 53b) is formed. , 53c) are open in the case (53). These ports (53a, 53b, 53c) have the same axial position. The axial direction is the direction of the axis of the drive shaft (55), and is the vertical direction in FIG.
弁体（54）は、円柱状の金属部材であり、ケース（53）の内側の円筒面にちょうど嵌まり込むように、外径が設定されている。弁体（54）の中心には駆動軸（55）が嵌め込まれている。この駆動軸（55）は、モータ（57）によって回転駆動される。すなわち、弁体（54）は、モータ（57）によって、ケース（53）内で回転する。なお、ケース（53）と弁体（54）の間には、必要に応じて、例えばＯリングなどのシール部材（図示は省略）が設けられる。 The valve body (54) is a cylindrical metal member, and has an outer diameter set so as to be fitted into a cylindrical surface inside the case (53). A drive shaft (55) is fitted into the center of the valve body (54). The drive shaft (55) is driven to rotate by a motor (57). That is, the valve element (54) is rotated in the case (53) by the motor (57). In addition, a seal member (not shown) such as an O-ring is provided between the case (53) and the valve body (54) as necessary.
また、弁体（54）は、外周面に２本の溝（54a）が形成されている（図２、図３参照）。これにより、三方弁（51,52）では、ケース（53）の内面と溝（54a）との間で流路（56）が形成される。軸方向における流路（56）の位置は、図２に示すように、ポート（53a,53b,53c）の軸方向位置と同じである。したがって、弁体（54）の回転角度によっては、溝（54a）が何れかのポート（53a,53b,53c）に対向する。 The valve body (54) has two grooves (54a) formed on the outer peripheral surface (see FIGS. 2 and 3). Thereby, in the three-way valves (51, 52), a flow path (56) is formed between the inner surface of the case (53) and the groove (54a). The position of the flow path (56) in the axial direction is the same as the axial position of the ports (53a, 53b, 53c) as shown in FIG. Therefore, depending on the rotation angle of the valve element (54), the groove (54a) faces one of the ports (53a, 53b, 53c).
図３に三方弁（51,52）の切り替え状態を示す。図３では、弁体（54）の回転角度に応じて、溝（54a）（流路（56））とポート（53a,53b,53c）との位置関係が変わって行く様子を示している。 FIG. 3 shows a switching state of the three-way valves (51, 52). FIG. 3 shows that the positional relationship between the groove (54a) (flow path (56)) and the ports (53a, 53b, 53c) changes according to the rotation angle of the valve element (54).
図３に示すように、各流路（56）は、弁体（54）の半周よりもやや短い長さを有している。これらの流路（56）の位置が弁体（54）の回転角度に応じて変わることで、ポート（53a,53b,53c）間の接続状態が変わる。具体的には、２つのポートが同じ流路（56）に面しているときに、これらの２つのポート間で流体（熱媒体）を流通させることができる（図３の（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）を参照）。 As shown in FIG. 3, each flow path (56) has a length slightly shorter than a half circumference of the valve element (54). The connection state between the ports (53a, 53b, 53c) changes by changing the positions of these flow paths (56) according to the rotation angle of the valve element (54). Specifically, when two ports face the same flow path (56), a fluid (heat medium) can be circulated between these two ports ((b) and ( c), (e) and (f)).
図３（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）には、流体が流通可能な方向を矢印で示してある。例えば、図３の（ｂ）の状態では、ポート（53a）とポート（53b）が互いに繋がり、ポート（53c）は、閉じた状態である。一方、図３（ａ），（ｄ）のように、同一の流路（56）に対して２つのポートが面していない場合には、何れのポート（53a,53b,53c）も閉じた状態となる。 3B, 3C, 3E, and 3F, arrows indicate the directions in which the fluid can flow. For example, in the state of FIG. 3B, the port (53a) and the port (53b) are connected to each other, and the port (53c) is in a closed state. On the other hand, as shown in FIGS. 3A and 3D, when two ports do not face the same flow path (56), all ports (53a, 53b, 53c) are closed. State.
〈制御装置〉
制御装置（70）は、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアが格納されたメモリディバイスとを備えている。制御装置（70）は、磁場変調部（24）の制御、及び弁体（54）を駆動するモータ（57）の制御を行う。すなわち、制御装置（70）は、磁場変調部（24）における第１変調動作と第２変調動作の切り替え、及び各三方弁（51,52）における流路の切り替えを行う。
<Control device>
The control device (70) includes a microcomputer and a memory device in which software for operating the microcomputer is stored. The control device (70) controls the magnetic field modulator (24) and controls the motor (57) that drives the valve element (54). That is, the control device (70) switches between the first modulation operation and the second modulation operation in the magnetic field modulation unit (24) and switches the flow path in each of the three-way valves (51, 52).
〈構成要素の接続関係〉
熱媒体回路（11）の各構成要素は、配管を介して互いに接続されている。例えば、ポンプ（30）は、図１に示すように、その吸入ポート（31）が高温熱交換器（42）に接続されている。これにより、ポンプ（30）が稼働すると、高温熱交換器（42）の一端（流入端）から他端（流出端）への熱媒体の流れが形成される。
<Connection of components>
Each component of the heat medium circuit (11) is connected to each other via a pipe. For example, as shown in FIG. 1, the pump (30) has its suction port (31) connected to the high-temperature heat exchanger (42). Thereby, when the pump (30) operates, a flow of the heat medium from one end (inflow end) to the other end (outflow end) of the high-temperature heat exchanger (42) is formed.
第１三方弁（51）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第３ポート（P3）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第３ポート（P3）、及び高温熱交換器（42）の流入端に接続されている。より具体的には、第１三方弁（51）は、２つの磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第３ポート（P3）を選択的に高温熱交換器（42）に接続するように、各ポートの接続先が決められている。 The three ports (53a, 53b, 53c) of the first three-way valve (51) are the third port (P3) of the magnetic refrigeration unit (20-1) and the third port (P3) of the magnetic refrigeration unit (20-2). ), And the high-temperature heat exchanger (42). More specifically, the first three-way valve (51) selectively connects the third port (P3) of one of the two magnetic refrigeration units (20-1, 20-2) to the high-temperature heat exchanger (42). The connection destination of each port is determined so as to connect to the port.
また、第２三方弁（52）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第４ポート（P4）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第４ポート（P4）、及びポンプ（30）の吐出ポート（32）（高温熱交換器（42）の流出端と見なしてよい）に接続されている。より具体的には、第２三方弁（52）は、ポンプ（30）の吐出ポート（32）を、２つの磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続するように、各ポートの接続先が決められている。 The three ports (53a, 53b, 53c) of the second three-way valve (52) are the fourth port (P4) of the magnetic refrigeration unit (20-1) and the fourth port of the magnetic refrigeration unit (20-2). (P4) and the discharge port (32) of the pump (30) (which may be regarded as the outlet end of the high-temperature heat exchanger (42)). More specifically, the second three-way valve (52) connects the discharge port (32) of the pump (30) to the fourth port (P4) of one of the two magnetic refrigeration units (20-1, 20-2). ), The connection destination of each port is determined so as to selectively connect to each port.
低温熱交換器（41）は、その一端（熱媒体の流入端側）が、磁気冷凍ユニット（20-1）の第１逆止弁（25）の流出端側に接続されている。また、低温熱交換器（41）の流入端は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第１逆止弁（25）の流出端側にも接続されている。更に、低温熱交換器（41）は、その他端（流出端）が、磁気冷凍ユニット（20-1）の第２逆止弁（26）の流入端側に接続されている。また、低温熱交換器（41）は、流出端が、磁気冷凍ユニット（20-2）の第２逆止弁（26）の流入端側にも接続されている。 One end (the inflow end side of the heat medium) of the low-temperature heat exchanger (41) is connected to the outflow end side of the first check valve (25) of the magnetic refrigeration unit (20-1). The inflow end of the low-temperature heat exchanger (41) is also connected to the outflow end of the first check valve (25) of the magnetic refrigeration unit (20-2). Further, the other end (outflow end) of the low-temperature heat exchanger (41) is connected to the inflow end side of the second check valve (26) of the magnetic refrigeration unit (20-1). The outflow end of the low-temperature heat exchanger (41) is also connected to the inflow end side of the second check valve (26) of the magnetic refrigeration unit (20-2).
〈運転動作〉
以下では、はじめに磁気冷凍装置（10）の運転中における熱媒体の流れについて説明し、その後、その流れの下で行われる熱交換について説明する。
<Driving operation>
Hereinafter, the flow of the heat medium during the operation of the magnetic refrigerator (10) will be described first, and then the heat exchange performed under the flow will be described.
−熱媒体の流れ−
磁気冷凍装置（10）では、制御装置（70）が、第１及び第２三方弁（51,52）を切り替えることによって、熱媒体回路（11）における熱媒体の流れが、以下に説明する２つのモード（以下、第１流動モード、第２流動モードという）の何れかに交互に制御される。
−Flow of heat medium−
In the magnetic refrigeration apparatus (10), the control device (70) switches the first and second three-way valves (51, 52) to change the flow of the heat medium in the heat medium circuit (11) as described below. One of two modes (hereinafter, referred to as a first flow mode and a second flow mode) is alternately controlled.
第１流動モードでは、図１に実線矢印で示すように熱媒体を流す。それを実現するため、磁気冷凍装置（10）では、磁気冷凍ユニット（20-1）の第３ポート（P3）と高温熱交換器（42）の流入端とが接続されるように、制御装置（70）によって第１三方弁（51）が切り換えられる。更に、第１流動モードでは、ポンプ（30）の吐出ポート（32）と磁気冷凍ユニット（20-2）の第４ポート（P4）とが接続されるように、制御装置（70）によって第２三方弁（52）が切り換えられる。 In the first flow mode, the heat medium flows as indicated by solid arrows in FIG. In order to realize this, in the magnetic refrigeration system (10), the control device is set so that the third port (P3) of the magnetic refrigeration unit (20-1) is connected to the inflow end of the high-temperature heat exchanger (42). The first three-way valve (51) is switched by (70). Furthermore, in the first flow mode, the controller (70) controls the second port so that the discharge port (32) of the pump (30) is connected to the fourth port (P4) of the magnetic refrigeration unit (20-2). The three-way valve (52) is switched.
この状態で、ポンプ（30）が運転されると、ポンプ（30）から吐出された熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第４ポート（P4）に入り、その温調流路（21）を通過する。その後、熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第１ポート（P1）から流出する。第１ポート（P1）から流出した熱媒体は、第１逆止弁（25）を経由して、低温熱交換器（41）に入る。 In this state, when the pump (30) is operated, the heat medium discharged from the pump (30) enters the fourth port (P4) of the magnetic refrigeration unit (20-2), and its temperature control flow path ( 21). Thereafter, the heat medium flows out of the first port (P1) of the magnetic refrigeration unit (20-2). The heat medium flowing out of the first port (P1) enters the low-temperature heat exchanger (41) via the first check valve (25).
低温熱交換器（41）を通過した熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-1）内に、その第２逆止弁（26）を介して入って行く。なお、第１流動モードでは、低温熱交換器（41）における圧力損失によって、低温熱交換器（41）から流出した熱媒体は、その圧力が磁気冷凍ユニット（20-2）の第２ポート（P2）における熱媒体の圧力よりも低くなる。したがって、低温熱交換器（41）の流出端が磁気冷凍ユニット（20-2）の第２ポート（P2）に接続されていても、熱媒体は、該第２ポート（P2）からは磁気冷凍ユニット（20-2）内には流れ込まない。 The heat medium that has passed through the low-temperature heat exchanger (41) enters the magnetic refrigeration unit (20-1) via the second check valve (26). In the first flow mode, the pressure of the heat medium flowing out of the low-temperature heat exchanger (41) due to the pressure loss in the low-temperature heat exchanger (41) causes the pressure of the heat medium to flow through the second port (2) of the magnetic refrigeration unit (20-2). It becomes lower than the pressure of the heat medium in P2). Therefore, even if the outflow end of the low-temperature heat exchanger (41) is connected to the second port (P2) of the magnetic refrigeration unit (20-2), the heat medium is supplied to the magnetic refrigeration unit from the second port (P2). Do not flow into the unit (20-2).
そして、磁気冷凍ユニット（20-1）内（温調流路（21））を通過した熱媒体は、高温熱交換器（42）に入る。高温熱交換器（42）内を通過した熱媒体は、その後、ポンプ（30）に吸入される。 Then, the heat medium that has passed through the inside of the magnetic refrigeration unit (20-1) (temperature control flow path (21)) enters the high-temperature heat exchanger (42). The heat medium that has passed through the high-temperature heat exchanger (42) is then sucked into the pump (30).
一方、第２流動モードでは、図１に破線矢印で示すように熱媒体を流す。それを実現するため、磁気冷凍装置（10）では、第１三方弁（51）は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第３ポート（P3）と高温熱交換器（42）の流入端とが接続されるように、制御装置（70）によって第１三方弁（51）が切り換えられる。更に、第２流動モードでは、ポンプ（30）の吐出ポート（32）と磁気冷凍ユニット（20-1）の第４ポート（P4）とが接続されるように、制御装置（70）によって第２三方弁（52）が切り換えられる。 On the other hand, in the second flow mode, the heat medium flows as shown by the dashed arrow in FIG. To achieve this, in the magnetic refrigerator (10), the first three-way valve (51) is connected to the third port (P3) of the magnetic refrigerator unit (20-2) and the inflow end of the high-temperature heat exchanger (42). The first three-way valve (51) is switched by the control device (70) so that is connected. Further, in the second flow mode, the controller (70) controls the second port so that the discharge port (32) of the pump (30) is connected to the fourth port (P4) of the magnetic refrigeration unit (20-1). The three-way valve (52) is switched.
この状態で、ポンプ（30）が運転されると、ポンプ（30）から吐出された熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第４ポート（P4）に入り、その温調流路（21）を通過する。その後、熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第１ポート（P1）から流出する。第１ポート（P1）から流出した熱媒体は、第１逆止弁（25）を経由して、低温熱交換器（41）に入る。 In this state, when the pump (30) is operated, the heat medium discharged from the pump (30) enters the fourth port (P4) of the magnetic refrigeration unit (20-1), and the temperature control flow path ( 21). Thereafter, the heat medium flows out of the first port (P1) of the magnetic refrigeration unit (20-1). The heat medium flowing out of the first port (P1) enters the low-temperature heat exchanger (41) via the first check valve (25).
低温熱交換器（41）を通過した熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-2）内に、その第２逆止弁（26）を介して入って行く。なお、第２流動モードでは、低温熱交換器（41）における圧力損失によって、低温熱交換器（41）から流出した熱媒体は、その圧力が磁気冷凍ユニット（20-1）の第２ポート（P2）における熱媒体の圧力よりも低くなる。したがって、低温熱交換器（41）の流出端が磁気冷凍ユニット（20-1）の第２ポート（P2）に接続されていても、熱媒体は、該第２ポート（P2）からは磁気冷凍ユニット（20-1）内には流れ込まない。 The heat medium that has passed through the low-temperature heat exchanger (41) enters the magnetic refrigeration unit (20-2) via the second check valve (26). In the second flow mode, due to the pressure loss in the low-temperature heat exchanger (41), the heat medium flowing out of the low-temperature heat exchanger (41) has its pressure changed to the second port (20-1) of the magnetic refrigeration unit (20-1). It becomes lower than the pressure of the heat medium in P2). Therefore, even if the outflow end of the low-temperature heat exchanger (41) is connected to the second port (P2) of the magnetic refrigeration unit (20-1), the heat medium flows from the second port (P2) through the magnetic refrigeration unit. Do not flow into the unit (20-1).
そして、磁気冷凍ユニット（20-2）内（詳しくは温調流路（21））を通過した熱媒体は、第１三方弁（51）を経由して高温熱交換器（42）に入る。高温熱交換器（42）内を通過した熱媒体は、その後、ポンプ（30）に吸入される。第１流動モードと第２流動モードとは、磁気冷凍装置（10）の運転中は、制御装置（70）によって、所定の周期で交互に切り換えられる。 Then, the heat medium that has passed through the inside of the magnetic refrigeration unit (20-2) (specifically, the temperature control flow path (21)) enters the high-temperature heat exchanger (42) via the first three-way valve (51). The heat medium that has passed through the high-temperature heat exchanger (42) is then sucked into the pump (30). The first flow mode and the second flow mode are alternately switched at a predetermined cycle by the control device (70) during the operation of the magnetic refrigerator (10).
−各流動モードにおける熱交換−
磁気冷凍装置（10）では、第１流動モード及び第２流動モードの切り替え（第１及び第２三方弁（51,52）の切り替え）に同期して、各磁場変調部（24）が制御装置（70）によって制御される。
-Heat exchange in each flow mode-
In the magnetic refrigeration system (10), each magnetic field modulation unit (24) controls the control device in synchronization with switching between the first flow mode and the second flow mode (switching between the first and second three-way valves (51, 52)). Controlled by (70).
例えば、第１流動モードでは、磁気冷凍ユニット（20-1）において第１変調動作（発熱）が行われ、磁気冷凍ユニット（20-2）において第２変調動作（吸熱）が行われるように、それぞれの磁場変調部（24）が制御される。また、第２流動モードでは、第１流動モードの時とは逆に、磁気冷凍ユニット（20-1）において第２変調動作（吸熱）が行われ、磁気冷凍ユニット（20-2）において第１変調動作（発熱）が行われるようにそれぞれの磁場変調部（24）が制御される。 For example, in the first flow mode, the first modulation operation (heat generation) is performed in the magnetic refrigeration unit (20-1), and the second modulation operation (heat absorption) is performed in the magnetic refrigeration unit (20-2). Each magnetic field modulator (24) is controlled. In the second flow mode, contrary to the first flow mode, the second modulation operation (endothermic operation) is performed in the magnetic refrigeration unit (20-1), and the first modulation operation is performed in the magnetic refrigeration unit (20-2). Each magnetic field modulator (24) is controlled so that a modulation operation (heat generation) is performed.
つまり、磁気冷凍装置（10）では、一方の磁気冷凍ユニット（20）で磁気作業物質（23）が発熱している際に、他方の磁気冷凍ユニット（20）では、磁気作業物質（23）が吸熱する。そして、磁気作業物質（23）が発熱している側の磁気冷凍ユニット（20）から流出した熱媒体が高温熱交換器（42）に供給され、磁気作業物質（23）が吸熱している側の磁気冷凍ユニット（20）から流出した熱媒体が低温熱交換器（41）に供給されるのである。 That is, in the magnetic refrigeration apparatus (10), when the magnetic work material (23) is generating heat in one magnetic refrigeration unit (20), the magnetic work material (23) is generated in the other magnetic refrigeration unit (20). Endothermic. Then, the heat medium flowing out of the magnetic refrigeration unit (20) on the side where the magnetic work material (23) is generating heat is supplied to the high-temperature heat exchanger (42), and the heat is absorbed by the magnetic work material (23). The heat medium flowing out of the magnetic refrigeration unit (20) is supplied to the low-temperature heat exchanger (41).
各磁気冷凍ユニット（20）では、第１及び第２流動モードの双方において、熱媒体と磁気作業物質（23）との間で熱交換が行われる。また、低温及び高温熱交換器（41,42）では、熱媒体と所定の対象（例えば二次冷媒や空気など）との熱交換が行われる。したがって、第１流動モードと第２流動モードとが交互に入れ替わり、それに同期して各磁気冷凍ユニット（20）における第１変調動作（発熱）と第２変調動作（吸熱）とが交互に入れ替わることによって、低温及び高温熱交換器（41,42）において、継続的に熱交換が行われる。 In each magnetic refrigeration unit (20), heat exchange is performed between the heat medium and the magnetic work material (23) in both the first and second flow modes. In the low-temperature and high-temperature heat exchangers (41, 42), heat exchange between the heat medium and a predetermined object (for example, a secondary refrigerant or air) is performed. Therefore, the first flow mode and the second flow mode are alternately switched, and the first modulation operation (heat generation) and the second modulation operation (heat absorption) in each magnetic refrigeration unit (20) are switched alternately in synchronization with the first flow mode and the second flow mode. Thereby, heat exchange is continuously performed in the low-temperature and high-temperature heat exchangers (41, 42).
以上をまとめると、本実施形態は、磁気作業物質（23）が配置され且つ熱媒体が流れる流路（温調流路（21））が、それぞれ形成された磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）（第１及び第２磁気冷凍部）と、低温及び高温熱交換器（41,42）（第１及び第２熱交換器）と、前記第２熱交換器（42）の一端から他端への前記熱媒体の流れを形成するポンプ（30）とを備えている。 Summarizing the above, the present embodiment provides a magnetic refrigeration unit (20-1, 20) in which a magnetic work material (23) is arranged and a flow path (temperature control flow path (21)) through which a heat medium flows is formed. -2) (first and second magnetic refrigeration units), low and high temperature heat exchangers (41, 42) (first and second heat exchangers), and one end of the second heat exchanger (42) A pump (30) for forming a flow of the heat medium to the other end.
各流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成されている。各第１ポート（P1）には、前記熱媒体の流入を制限する第１逆止弁（25）が接続されている。各第２ポート（P2）には、前記熱媒体の流出を制限する第２逆止弁（26）が接続されている。 Each flow path (21) has first and second ports (P1, P2) formed at one end, and third and fourth ports (P3, P4) formed at the other end. Each first port (P1) is connected to a first check valve (25) for restricting the flow of the heat medium. Each of the second ports (P2) is connected to a second check valve (26) for restricting the heat medium from flowing out.
前記第１熱交換器は、一端が各第１逆止弁（25）の流出端側に接続され、且つ他端が各第２逆止弁（26）の流入端側に接続されている。前記第２熱交換器は、その一端を何れかの第３ポート（P3）に選択的に接続する第１三方弁（51）が接続され、その他端を何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続する第２三方弁（52）が接続されている。 The first heat exchanger has one end connected to the outflow end of each first check valve (25), and the other end connected to the inflow end of each second check valve (26). The second heat exchanger is connected to a first three-way valve (51) having one end selectively connected to any of the third ports (P3), and the other end is connected to any of the fourth ports (P4). A selectively connected second three-way valve (52) is connected.
〈本実施形態の効果〉
以上の通り、本実施形態では、２つの三方弁（51,52）と２つの逆止弁（25,26）とによって、各磁気冷凍ユニット（20）において熱媒体の往復流動を実現している。すなわち、従来の磁気冷凍装置よりも少ない数の三方弁で熱媒体の切り替え回路を実現している。したがって、本実施形態によれば、磁気冷凍装置における流路切り替えの構造を簡略化できるし、磁気冷凍装置（10）のコストも低減できる。
<Effect of this embodiment>
As described above, in the present embodiment, the reciprocating flow of the heat medium is realized in each magnetic refrigeration unit (20) by the two three-way valves (51, 52) and the two check valves (25, 26). . That is, the switching circuit of the heat medium is realized with a smaller number of three-way valves than the conventional magnetic refrigerator. Therefore, according to the present embodiment, the structure for switching the flow path in the magnetic refrigerator can be simplified, and the cost of the magnetic refrigerator (10) can be reduced.
また、三方弁の数が減ったことによって、制御も容易になる。 Also, the control is facilitated by the reduced number of three-way valves.
また、三方弁の数が減ったことによって、三方弁を駆動するための動力（電力）も減らすことができる。 In addition, since the number of the three-way valves is reduced, power (electric power) for driving the three-way valves can be reduced.
《実施形態１の変形例１》
図４は、実施形態１の変形例１にかかる第１及び第２三方弁（51,52）の縦断面図である。図４の例では、第１及び第２三方弁（51,52）のそれぞれの弁体（54）は、共通の駆動軸（55）に連結され、その駆動軸（55）は、ひとつのモータ（57）で連動して回転駆動されている。こうすることで、第１及び第２三方弁（51,52）の切り替え動作を容易に同期させることができる。
<<
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the first and second three-way valves (51, 52) according to the first modification of the first embodiment. In the example of FIG. 4, the respective valve bodies (54) of the first and second three-way valves (51, 52) are connected to a common drive shaft (55), and the drive shaft (55) is connected to one motor. It is rotationally driven in conjunction with (57). By doing so, the switching operation of the first and second three-way valves (51, 52) can be easily synchronized.
《実施形態１の変形例２》
図５は、実施形態１の変形例２にかかる熱媒体回路（11）を示している。本変形例では、ポンプ（30）の位置が実施形態１とは異なっている。本変形例では、ポンプ（30）は、第１三方弁（51）と高温熱交換器（42）を繋ぐ配管の途中に設けられている。より詳しくは、ポンプ（30）の吐出ポート（32）が第１三方弁（51）側に接続され、吐出ポート（32）が高温熱交換器（42）の流入端に接続されている。
<< Modification 2 of
FIG. 5 shows a heat medium circuit (11) according to a second modification of the first embodiment. In this modification, the position of the pump (30) is different from that of the first embodiment. In the present modification, the pump (30) is provided in the middle of a pipe connecting the first three-way valve (51) and the high-temperature heat exchanger (42). More specifically, the discharge port (32) of the pump (30) is connected to the first three-way valve (51), and the discharge port (32) is connected to the inflow end of the high-temperature heat exchanger (42).
したがって、この例においても、ポンプ（30）は、高温熱交換器（42）の一端から他端への熱媒体の流れを形成する。つまり、本変形例においても、実施形態１と同様に、制御装置（70）によって、第１及び第２逆止弁（25,26）、各磁場変調部（24）を制御することによって、第１流動モードと第２流動モードとが交互に入れ替え、それに同期して各磁気冷凍ユニット（20）における第１変調動作（発熱）と第２変調動作（吸熱）とを交互に入れ替えれば、低温及び高温熱交換器（41,42）において、継続的に熱交換が行われる。 Therefore, also in this example, the pump (30) forms a flow of the heat medium from one end of the high-temperature heat exchanger (42) to the other end. That is, also in the present modification, similarly to the first embodiment, the control device (70) controls the first and second check valves (25, 26) and the respective magnetic field modulation units (24), thereby achieving the second control. If the first flow mode and the second flow mode are alternately switched and the first modulation operation (heat generation) and the second modulation operation (heat absorption) in each magnetic refrigeration unit (20) are alternately switched in synchronization with each other, low temperature and low flow can be obtained. Heat exchange is continuously performed in the high-temperature heat exchangers (41, 42).
《実施形態２》
図６は、実施形態２にかかる磁気冷凍装置（10）の構成を示す。この例では、磁気冷凍ユニット（20）の構成が実施形態１と異なっている。この例では、各磁気冷凍ユニット（20）は、第１逆止弁（25）第２逆止弁（26）、複数のベッド（22）、及び複数の磁場変調部（24）を備えている。磁場変調部（24）は、実施形態１と同様の構成であり、ベッド（22）毎に設けられている。勿論、各ベッド（22）でひとつの磁場変調部（24）を共用してもよい。
<< Embodiment 2 >>
FIG. 6 shows a configuration of a magnetic refrigerator (10) according to the second embodiment. In this example, the configuration of the magnetic refrigeration unit (20) is different from that of the first embodiment. In this example, each magnetic refrigeration unit (20) includes a first check valve (25), a second check valve (26), a plurality of beds (22), and a plurality of magnetic field modulation units (24). . The magnetic field modulation unit (24) has the same configuration as that of the first embodiment, and is provided for each bed (22). Of course, one magnetic field modulation unit (24) may be shared by each bed (22).
各磁気冷凍ユニット（20）には、２つのベッド（22）が設けられている。図６において、上側の２つのベッド（22）が一方の磁気冷凍ユニット（20-1）に属し、残りの２つのベッド（22）が他方の磁気冷凍ユニット（20-2）に属している。勿論、磁気冷凍ユニット（20）に対して、２つ以上のベッド（22）を設けることも可能である（図６の破線部を参照）。 Each magnetic refrigeration unit (20) is provided with two beds (22). In FIG. 6, the upper two beds (22) belong to one magnetic refrigeration unit (20-1), and the remaining two beds (22) belong to the other magnetic refrigeration unit (20-2). Of course, it is also possible to provide two or more beds (22) for the magnetic refrigeration unit (20) (see the broken line in FIG. 6).
各ベッド（22）は、中空状の容器ないしカラムである。この例でもベッド（22）内には温調流路（21）が形成され、その内部には、磁気作業物質（23）が充填されている。温調流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成されている。温調流路（21）では、これらのポート（P1,P2,P3,P4）によって、温調流路（21）内への熱媒体の供給や、該流路（21）からの熱媒体の排出が行われる。 Each bed (22) is a hollow container or column. Also in this example, a temperature control channel (21) is formed in the bed (22), and the inside thereof is filled with a magnetic work material (23). The temperature control flow path (21) has first and second ports (P1, P2) formed at one end, and third and fourth ports (P3, P4) formed at the other end. In the temperature control flow path (21), these ports (P1, P2, P3, P4) supply the heat medium into the temperature control flow path (21) and supply the heat medium from the flow path (21). Discharge takes place.
そして、各磁気冷凍ユニット（20）では、各ベッド（22）の、互いに対応するポート（P1,P2,P3,P4）同士がひとつに纏められて共通の配管（以下、集合管という）に接続されている。例えば、各ベッド（22）の第１ポート（P1）は、纏められてひとつの集合管に接続され、各ベッド（22）の第２ポート（P2）も纏められてひとつの集合管に接続されている（図６参照）。なお、以下では、第１ポート（P1）を纏めた集合管を第１集合管（L1）、第２ポート（P2）を纏めた集合管を第２集合管（L2）、第３ポート（P3）を纏めた集合管を第３集合管（L3）、第４ポート（P4）を纏めた集合管を第４集合管（L4）と呼ぶことにする。 Then, in each magnetic refrigeration unit (20), the corresponding ports (P1, P2, P3, P4) of each bed (22) are combined into one and connected to a common pipe (hereinafter referred to as a collective pipe). Have been. For example, the first port (P1) of each bed (22) is integrated and connected to one collecting pipe, and the second port (P2) of each bed (22) is also integrated and connected to one collecting pipe. (See FIG. 6). In the following description, the collecting pipe combining the first port (P1) is the first collecting pipe (L1), the collecting pipe combining the second port (P2) is the second collecting pipe (L2), and the third port (P3). ) Is referred to as a third collecting pipe (L3), and a collecting pipe combining the fourth port (P4) is referred to as a fourth collecting pipe (L4).
第１逆止弁（25）は、第１集合管（L1）に接続され、第１ポート（P1）から各温調流路（21）への熱媒体の流入を制限している。また、第２逆止弁（26）は、第２集合管（L2）に接続され、各第２ポート（P2）からの熱媒体の流出を制限している。 The first check valve (25) is connected to the first collecting pipe (L1), and restricts the flow of the heat medium from the first port (P1) into each temperature control flow path (21). The second check valve (26) is connected to the second collecting pipe (L2), and restricts the flow of the heat medium from each second port (P2).
また、第１三方弁（51）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第３集合管（L3）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第３集合管（L3）、及び高温熱交換器（42）の流入端に接続されている。より具体的には、第１三方弁（51）は、磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第３集合管（L3）を選択的に高温熱交換器（42）に接続するように、各ポートの接続先が決められている。 The three ports (53a, 53b, 53c) of the first three-way valve (51) are connected to the third collecting pipe (L3) of the magnetic refrigeration unit (20-1) and the third port of the magnetic refrigeration unit (20-2). It is connected to the collecting pipe (L3) and the inflow end of the high-temperature heat exchanger (42). More specifically, the first three-way valve (51) selectively connects any one of the third collecting pipes (L3) of the magnetic refrigeration units (20-1, 20-2) to the high-temperature heat exchanger (42). The connection destination of each port is determined so as to connect.
また、第２三方弁（52）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第４集合管（L4）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第４集合管（L4）、及びポンプ（30）の吐出ポート（32）に接続されている。より具体的には、第２三方弁（52）は、ポンプ（30）の吐出ポート（32）を、磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第４集合管（L4）に選択的に接続するように、各ポートの接続先が決められている。 The three ports (53a, 53b, 53c) of the second three-way valve (52) are connected to the fourth collecting pipe (L4) of the magnetic refrigeration unit (20-1) and the fourth port of the magnetic refrigeration unit (20-2). It is connected to the collecting pipe (L4) and the discharge port (32) of the pump (30). More specifically, the second three-way valve (52) connects the discharge port (32) of the pump (30) to the fourth collecting pipe (L4) of any of the magnetic refrigeration units (20-1, 20-2). The connection destination of each port is determined so as to selectively connect to the ports.
以上の構成において、実施形態１と同様に、制御装置（70）が、第１流動モードと第２流動モードとを交互に切り換えるとともに、それに同期して各磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）における第１変調動作（発熱）と第２変調動作（吸熱）とを切り換えることによって、低温及び高温熱交換器（41,42）において、継続的に熱交換が行われる。 In the above configuration, similarly to the first embodiment, the control device (70) alternately switches between the first flow mode and the second flow mode, and synchronizes with each of the magnetic refrigeration units (20-1, 20- By switching between the first modulation operation (heat generation) and the second modulation operation (heat absorption) in 2), heat exchange is continuously performed in the low-temperature and high-temperature heat exchangers (41, 42).
以上の通り、本実施形態でも、各磁気冷凍ユニット（20）における熱媒体の流れ方向の切り替えを、２つの三方弁（51,52）と２つの逆止弁（25,26）によって実現している。したがって、本実施形態でも、磁気冷凍装置における流路切り替えの構造を簡略化できるし、磁気冷凍装置（10）のコストも低減できる。 As described above, also in the present embodiment, the switching of the flow direction of the heat medium in each magnetic refrigeration unit (20) is realized by the two three-way valves (51, 52) and the two check valves (25, 26). I have. Therefore, also in the present embodiment, the structure for switching the flow path in the magnetic refrigerator can be simplified, and the cost of the magnetic refrigerator (10) can be reduced.
《その他の実施形態》
なお、磁場変調部（24）の構成は、例示である。例えば、電磁石に代えて、永久磁石を設け、その永久磁石と磁気作業物質との距離を可変することで、磁場の印加の有無、あるいは印加される磁場の強弱を切り換えてもよい。
<< Other embodiments >>
Note that the configuration of the magnetic field modulation unit (24) is an example. For example, a permanent magnet may be provided in place of the electromagnet, and the distance between the permanent magnet and the magnetic work material may be varied to switch whether or not a magnetic field is applied, or to switch the strength of the applied magnetic field.
また、熱媒体は、水には限定されない。例えば水に代えて、ブラインなどを用いてもよい。 Further, the heat medium is not limited to water. For example, brine may be used instead of water.
また、第１及び第２三方弁（51,52）の構造も例示である。他の構造の三方弁を用いても前述の効果を得ることができる。 The structure of the first and second three-way valves (51, 52) is also an example. The above-described effect can be obtained even if a three-way valve having another structure is used.
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。 Although the embodiments and the modified examples have been described above, it will be understood that various changes in form and details can be made without departing from the spirit and scope of the claims. The above embodiments and modifications may be combined or replaced as appropriate as long as the function of the present disclosure is not impaired.
以上説明したように、本開示は、磁気冷凍装置について有用である。 As described above, the present disclosure is useful for a magnetic refrigerator.
１０ 磁気冷凍装置
２１ 温調流路（流路）
２３ 磁気作業物質
２５ 第１逆止弁
２６ 第２逆止弁
３０ ポンプ
４１ 低温熱交換器（第１熱交換器）
４２ 高温熱交換器（第２熱交換器）
５１ 第１三方弁
５２ 第２三方弁
５３ ケース
５４ 弁体
５４ａ 溝
５５ 駆動軸
５６ 流路
５７ モータ
Ｐ１ 第１ポート
Ｐ２ 第２ポート
Ｐ３ 第３ポート
Ｐ４ 第４ポート
10
23
42 High-temperature heat exchanger (second heat exchanger)
51 first three-
Claims (4)
第１及び第２熱交換器（41,42）と、
前記第２熱交換器（42）の一端から他端への前記熱媒体の流れを形成するポンプ（30）とを備え、
各流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成され、
各第１ポート（P1）には、前記熱媒体の流入を制限する第１逆止弁（25）が接続され、
各第２ポート（P2）には、前記熱媒体の流出を制限する第２逆止弁（26）が接続され、
前記第１熱交換器（41）は、一端が各第１逆止弁（25）の流出端側に接続され、且つ他端が各第２逆止弁（26）の流入端側に接続され、
前記第２熱交換器（42）は、その一端を何れかの第３ポート（P3）に選択的に接続する第１三方弁（51）が接続され、その他端を何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続する第２三方弁（52）が接続されていることを特徴とする磁気冷凍装置。 A first and second magnetic refrigeration unit (20-1, 20-2) in which a magnetic working material (23) is arranged and a flow path of the heat medium flows;
First and second heat exchangers (41, 42);
A pump (30) for forming a flow of the heat medium from one end of the second heat exchanger (42) to the other end,
Each flow path (21) has first and second ports (P1, P2) formed at one end, and third and fourth ports (P3, P4) formed at the other end.
Each first port (P1) is connected to a first check valve (25) for restricting the flow of the heat medium,
Each of the second ports (P2) is connected to a second check valve (26) for restricting outflow of the heat medium,
The first heat exchanger (41) has one end connected to the outflow end of each first check valve (25) and the other end connected to the inflow end of each second check valve (26). ,
The second heat exchanger (42) is connected to a first three-way valve (51) having one end selectively connected to any one of the third ports (P3), and the other end is connected to any of the fourth ports (P3). A magnetic refrigeration apparatus, wherein a second three-way valve (52) selectively connected to P4) is connected.
前記第１及び第２三方弁（51,52）は、モータ（57）で回転駆動されることで流路（56）を切り換える弁体（54）を備えていることを特徴とする磁気冷凍装置。 In claim 1,
The first and second three-way valves (51, 52) are provided with a valve (54) that switches a flow path (56) by being rotationally driven by a motor (57). .
前記第１三方弁（51）の弁体（54）と前記第２三方弁（52）の弁体（54）とは、共通の駆動軸（55）で回転駆動されることを特徴とする磁気冷凍装置。 In claim 2,
The valve body (54) of the first three-way valve (51) and the valve body (54) of the second three-way valve (52) are rotationally driven by a common drive shaft (55). Refrigeration equipment.
前記弁体（54）は、外周面に溝（54a）が形成されており、前記弁体（54）を収容するケース（53）の内面と前記溝（54a）との間で前記流路（56）を形成していることを特徴とする磁気冷凍装置。 In claim 2 or claim 3,
The valve body (54) has a groove (54a) formed on an outer peripheral surface thereof, and the flow path (54) is formed between an inner surface of a case (53) that houses the valve body (54) and the groove (54a). 56) A magnetic refrigeration apparatus characterized by forming (1).
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