JP2634140B2 - 低温生成のためのヒートポンプ作動方法およびヒートポンプ - Google Patents

低温生成のためのヒートポンプ作動方法およびヒートポンプ

Info

Publication number
JP2634140B2
JP2634140B2 JP5318059A JP31805993A JP2634140B2 JP 2634140 B2 JP2634140 B2 JP 2634140B2 JP 5318059 A JP5318059 A JP 5318059A JP 31805993 A JP31805993 A JP 31805993A JP 2634140 B2 JP2634140 B2 JP 2634140B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
medium
working medium
heat pump
temperature
chamber
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5318059A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06281285A (ja
Inventor
ペシュカ バルター
シュナイダー ゴットフリート
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.)
DOITSUCHE FUORUSHUNKUSANSHUTARUTO FUYURU RUFUTO UNTO RAUMUFUAARUTO EE FUAU
Original Assignee
DOITSUCHE FUORUSHUNKUSANSHUTARUTO FUYURU RUFUTO UNTO RAUMUFUAARUTO EE FUAU
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 DOITSUCHE FUORUSHUNKUSANSHUTARUTO FUYURU RUFUTO UNTO RAUMUFUAARUTO EE FUAU filed Critical DOITSUCHE FUORUSHUNKUSANSHUTARUTO FUYURU RUFUTO UNTO RAUMUFUAARUTO EE FUAU
Publication of JPH06281285A publication Critical patent/JPH06281285A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2634140B2 publication Critical patent/JP2634140B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/001Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using electro-caloric effects
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に低温生成のための
ヒートポンプ作動方法、および低温側の第1室、高温側
の第2室、その間に配置された蓄熱器および作動媒体を
一方の室から他方の室に周期的に排出するための装置か
らなるヒートポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】低温、特に150゜K以下の低温生成の
ための非常に信頼性が高く経済的に実行可能性のあるヒ
ートポンプが、宇宙旅行等の多くの用途に求められてい
る。この方法は、長い耐用年数を有するヒートポンプに
よって実行可能である。かかる方法を開発する際、機械
的に動くため摩滅が生じやすい部品をできる限り少なく
することが目的となる。さらに、これら部品の移動速度
をできるだけ遅く保つことも目的であるが、これは、か
かる方法で達成できる冷凍能力が落ちることを意味す
る。そのため、これらの方法は、ワット数の少ない低冷
凍能力の分野で好んで利用されている。
【0003】従来のヒートポンプ作動方法の1つで、宇
宙旅行用に開発され、逆スターリングプロセスに従って
動くものでは、作動媒体が室温で等温圧縮され、冷却す
べき場所に移動することで、既存の温度勾配に従って冷
却され、冷却すべき場所で膨張し、その後再び、温度勾
配に従って加熱されて戻るものである。この方法では、
互いに関して移動する部品が多数あるため、装置につい
て相当な資源が必要であり、室温で作動する圧縮装置が
少なくとも1台、容積型装置およびおよび低温で作動す
る膨張装置が必要となる。一方、ギフォード・アンド・
マクマホンの開発したヒートポンプ作動方法では、作動
気体のための容積型装置の他には、室温で作動する圧縮
装置と、同じように室温で設けた入口弁および出口また
は膨張弁しか必要としない。そのため、このスターリン
グ方法を逆方向に行うヒートポンプ作動方法の実施する
にあたって、高荷重下で低温で動く装置構成部品は必要
ない。この方法の詳細は、1971年ロンドン、アカデ
ミック・プレス出版のG.G.ヘーゼルデンによる「ク
リオジェニック・ファンダメンタルズ」752頁に述べ
られている。それでも、この方法には圧縮装置が必要な
ため、中断や故障が非常に起きやすく、方法を実行する
ためのシステムには徹底した保守点検が必要である。
【0004】いわゆる磁気冷凍を利用するもう1つの従
来方法を実行するには、保守点検が必要で故障しやすい
コンプレッサーを使う必要はなく、キュリー点以上の温
度範囲の常磁性体または強磁性体の循環式断熱消磁によ
って冷凍を行う。この方法の欠点は、様々な理由がある
が、特に、超伝導コイルでしか生成できない高い磁界強
度が必要であるため、周期的磁化と消磁を、十分速く実
行できない点である。この場合、約1Hzのサイクル周
波数が上限と見られるため、このヒートポンプ作動方法
の効率は非常に限られたものとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の方法より効率的で故障が起きにくく、必要な装置に関
して低コストでしかも経済的に実施可能な資源で実施で
きる、特に低温生成のためのヒートポンプ作動方法を提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、本発明
により、次のステップを周期的に反復することを特徴と
する、冒頭に述べた方法により達成される。すなわち、
電気的に分極性媒体に高電圧で生じた電界を印加するす
ることにより該分極性媒体を加熱し、加熱された分極性
媒体を第1室に前に維持されていた作動媒体によって冷
却し、よって作動媒体は加熱され、蓄熱器内の温度勾配
に従って作動媒体を加熱し、分極性媒体から前に吸収し
た作動媒体の熱の少なくとも一部を高温側熱交換器に伝
達し、そして作動媒体を第2室に収納し、分極性媒体に
対する電界の作用を断熱的に終結させ、よって分極性媒
体を電界を印加する前の温度以下の温度まで冷却し、第
室に収納されていた作動媒体を蓄熱器内の温度勾配に
従って冷却し、よって蓄熱器から前に吸収された熱の少
なくとも大半を蓄熱器に戻し、蓄熱器で冷却された作動
媒体を、冷却された分極性媒体によって最初の温度以下
の温度までさらに冷却し、分極性媒体によって冷却され
た作動媒体によって低温側熱交換器を冷却し、そして作
動媒体を第1室に収納する、ステップである。
【0007】電気的分極性媒体は、誘電材料または強誘
電材料でよく、その熱力学的大きさが電界の影響により
大きくなることによって熱が生じ、媒体の温度が上昇す
る。この熱の少なくとも一部を作動媒体に伝達する。作
動媒体には、ヘリウム、水素またはアルゴンが望ましい
が、他の媒体も考えられる。この媒体が、この熱の少な
くとも一部を、蓄熱器で低温から周囲温度まで加熱され
た後に蓄熱器の高温側に配置した熱交換器に伝達する。
【0008】蓄熱器は蓄熱手段であり、理想的には、流
れの方向に熱伝導的でなく、これによって作動媒体を低
温から周囲温度まで加熱し、作動媒体が蓄熱器を逆方向
に流れる場合、再び低温に冷却する。熱モーターまたは
ヒートポンプで作動媒体を加熱、冷却するために蓄熱器
を利用することは、例えばフィリップスのガス冷凍機で
周知であり、この機械では、冒頭に述べた逆スターリン
グプロセスを使っている。中を作動媒体が流れる蓄熱器
は、内部に例えば小さな金属球や金属チップを有する。
これによって、小金属球間の規則的な接触により、流れ
方向での熱伝導性を非常に小さく保つ一方、金属の大き
な熱容量によって、蓄熱または蓄冷容量が大きくなる。
作動媒体が循環して蓄熱器を流れると、蓄熱器内部の温
度勾配は、ヒートポンプの周囲温度と、プロセス中さら
に冷却された分極性媒体の温度レベルの間となる。
【0009】分極媒体に対する電界の作用を断熱的に終
結する場合、最も単純なケースとしては、高電圧に接続
され電極間に分極性媒体を含むコンデンサを、この目的
のために高電圧との接続を絶つか、分極媒体を、低いあ
るいは減少中の電界強度を持つ場に移動することによ
り、分極媒体は、その熱力学的状態機能を温度および電
界強度に依存するために冷却され、これにより生じた冷
却能力が作動媒体に伝達され、もって低温側熱交換器が
冷却されることになる。
【0010】第1室と第2室との間で行き来して流れる
作動媒体は、第1室と第2室からそれぞれ排出されるの
が望ましい。これは、特に容積型ピストンを有する単純
な容積型装置によって行うことができる。気体が流れて
いる時の流体抵抗に打ち勝つため容積型装置によって強
めなければならない圧力差は、無視できるほど小さいた
め、容積型装置の耐用年数に影響を与えるような摩滅は
生じない。
【0011】本発明によるヒートポンプ作動方法の開始
時に、作動媒体、分極性媒体および蓄熱器は、例えば同
じ初期温度にある。その後、分極性媒体を高電圧で生じ
た電界の作用で加熱する。分極媒体と熱接触した作動媒
体は熱を吸収し、まだ初期温度にある蓄熱器と高温側熱
交換器内でこれを放出する。分極媒体に対する電解の作
用を断熱的に終結することにより、分極媒体が初期温度
以下まで冷却され、対応する冷却能力が、この時反対方
向に流れている作動媒体によって、少なくとも部分的に
低温側熱交換器に伝達される。これを何サイクルも行う
ことで、温度分布は分極性媒体と低温側熱交換器が低温
で、蓄熱器の温度分布が流動長さにわたって周囲温度ま
で上昇する。
【0012】そのため、作動媒体は、低温側熱交換器に
おいて低温で供給され、各サイクルで、高温側熱交換器
において、少なくとも部分的に、作動媒体から再び熱が
引き出される。分極性媒体に強誘電体を使う場合、この
方法で達成可能な冷却能力については静止冷却運転で
は、強誘電体の温度をそのキュリー点の範囲に保つのが
有利である。
【0013】高電圧で生じる電界は、分極性媒体に当て
てもよく、他の任意の方法で分極性媒体に作用させても
よい。上記に述べたように、分極性媒体は、相当な電界
強度を有する場、または減少中あるいは低電界強度を有
する場でサイクルに入れることができる。しかしなが
ら、この電界はまた、電極によって増強あるいは減少さ
せてもよく、電極を分極性媒体に当てて周期的に高電圧
に接続する。しかし、電界は、電気的分極性媒体を含む
コンデンサ配置によって印加するのが望ましく、コンデ
ンサ配置には、分極性媒体を含むコンデンサ配置の破壊
電圧の約80%から約98%の範囲の高電圧を周期的に
印加する。
【0014】作動媒体と分極性媒体との間に熱接触を生
じさせるには、上記の場合、前者をコンデンサの電極を
通って移動させるのが有利であるが、そのためには、加
熱および冷却する分極性媒体とコンデンサ板との間の熱
伝達抵抗は、できる限り低くなければならない。さら
に、すぐれた熱カップリングを得るため、作動媒体を分
極性媒体の開口を通って移動させることが考えられ、ま
たこれが有利である。
【0015】この方法のパラメータを決定するため、サ
イクル周波数を、作動媒体変位中のフローロスの関数、
および分極性媒体と作動媒体または作動媒体と熱交換器
との間の熱伝達の関数として選択することができる。サ
イクル周波数の上昇による冷却能力の上昇は、周波数上
昇によってより不完全となる熱伝達に制限される。周波
数上昇と共に上昇するフローロスは、この方法を実行す
るための電力要件を増すことになり、これにより生じる
力が、摩滅の兆候を生じさせることがある。サイクル周
波数を、約5Hzから約25Hzの範囲で各状況の関数
として選択するのが望ましい。10Hzから20Hzの
範囲、さらには15Hzから20Hzの範囲でサイクル
周波数を選択するのが特に有利である。
【0016】本発明のもう1つの目的は、冒頭に述べた
タイプのヒートポンプで、摩滅しやすい可動部品をでき
る限り少なくし、特に、保守点検が必要で破損しやすい
コンプレッサーを必要とせず、できる限り高いサイクル
周波数を達成できるヒートポンプを提供することであ
る。本発明によればこの目的は、低温側の第1室と高温
側の第2室と、その間に配置された蓄熱器と、一方の室
から他方の室へ作動媒体を循環式に変位させるための装
置からなるヒートポンプで、温度調整装置を第1室と蓄
熱器との間に設け、この装置は電気的分極性媒体を含
み、その中に作動媒体を流すもので、電気的分極性媒体
は温度調整装置によって電界に印加することで加熱さ
れ、電界の作用を断熱的に終結することで冷却され、高
温側熱交換器は、蓄熱器の高温側に配置されて蓄熱器に
よって加熱された作動媒体を冷却し、低温側熱交換器
熱器から離れた温度調整装置側に配置されて作動媒体
に熱を伝達することを特徴とするヒートポンプによって
達成される。
【0017】このヒートポンプは、作動媒体の循環式変
位のための装置が、可動容積型ピストンを有する容積型
装置からなるよう設計するのが有利である。容積型装置
による作動媒体の変位に必要な圧力差は非常に小さいた
め、コンプレッサーに生じるような、ピストンおよびシ
ールに作用する力に起因する摩滅の兆候は無視できる。
【0018】さらに、構造的観点から、上記のように設
計したヒートポンプでは、第1および第2室を容積型装
置によって形成し、断熱容積型ピストンの一方または他
方で限定するのが望ましい。しかしながら、ヒートポン
プの特定の運転には、第2室は必ずしもそのように構成
する必要はなく、ヒートポンプの周囲を囲む室として形
成することができる。
【0019】電気的分極性媒体に電界を印加するため、
温度調整装置内に周期的に高電圧と接続することのでき
る電極を設けることができる。本発明のヒートポンプの
実施例では、電界を印加するため、温度調整装置が、電
極間に配置した分極性媒体を有するコンデンサから構成
されている。これは、望ましくは複数の、特に平行に接
続されたコンデンサ板からなる板コンデンサ、または同
軸に配置された電極を有するコンデンサでよい。
【0020】作動媒体と加熱または冷却される電気的分
極性媒体との間に熱接触を生じさせるため、ヒートポン
プの温度調整装置は、作動媒体がコンデンサの電極周囲
を流れるように設計するのが望ましい。しかしながら、
分極性媒体に、作動媒体が中を流れるための開口を設け
ることも考えられ、これも有利である。後者の実施例
は、分極体をコンデンサの電極間に恒久的に配置せず、
回動可能コンデンサのように、コンデンサの板の間の電
解に周期的に出し入れする場合に、特に有利である。
【0021】そのため、破損の起きにくい特に単純な構
造は、ヒートポンプ運転中、高温側熱交換器の中を冷却
剤が流れ、低温側熱交換器が、熱伝導式に冷却すべき容
器に接続されるものである。 本発明のヒートポンプの
他の実施例では、ヒートポンプを最適冷却能力で運転で
きるようなできる限り広い温度範囲をカバーするため、
分極性媒体として、異なるキュリー温度を有する複数の
強誘電体を設ける。
【0022】温度調整装置は多段設計として、異なる温
度範囲用に、それぞれ異なる分極性媒体を有する複数の
コンデンサを設けることができる。本発明のさらに他の
特徴、利点および詳細は、下記の説明と本発明のヒート
ポンプの実施例の略図およびその運転モードにより生じ
るものである。
【0023】
【実施例】図1に略図で示す本発明のヒートポンプは、
変位容積12を囲む容積型シリンダー14および容積型
ピストン16を有する容積型装置10からなる。容積型
シリンダー14は、容積型ピストン16のピストン表面
18と共に第1室20を形成する。第1ライン22は、
第1室20から温度調整装置24へ通じ、この温度調整
装置24はハウジングと、その中に設けた平行に接続し
た複数の板コンデンサ26からなる。例えば強誘電媒体
の分極可能な媒体30が、板コンデンサ26の板状電極
28間に配置する。板コンデンサ26は、図では単に図
示してあるのみの高電圧電源36に、ライン32および
制御装置34を介して周期的に接続される。制御装置3
4は、容積型ピストン16を上下に移動させるピストン
駆動ユニットと相互作用し、図には示さないが、容積型
ピストン16が図に従って上死点から下降する少し前に
板コンデンサ26が高電圧電源36に接続され、そして
容積型ピストン16が下死点から上昇する少し前に板コ
ンデンサ26が再び高電圧電源36との接続を絶たれる
ようになっている。
【0024】温度調整装置24は、特にヘリウム、水素
等の気体作動媒体が中を流れて、作動媒体と分極性媒体
30および板状電極28との間に熱接触が成立するよう
設計される。分極性媒体30はまたこのために、作動媒
体が中を流れるよう分極性媒体30内に延びる流路状開
口38を有する。
【0025】第1ライン22から離れている温度調整装
置24の側40は、短いライン部分42によって蓄熱器
44に接続される。蓄熱器44は、理想的には流れの方
向に非熱伝導的な蓄熱手段である。これは、主にハウジ
ング46からなり、その中を作動媒体が流れることがで
き、中には、直径がミリメーター範囲の小さい金属球4
7が充填されている。温度調整装置24より離れている
蓄熱器の側50は、第2のライン52を介して第2室5
4に接続される。第2室54は、容積型シリンダー14
と、第1のピストン表面18の反対側の第2のピストン
表面56によって形成される。そのため、第1室20お
よび第2室54は、同じ容積型シリンダー14により形
成され、容積型ピストン16の第1または第2のピスト
ン表面18、56によってそれぞれ規定される。
【0026】最後に、低温側熱交換器58を第1ライン
22に設け、高温側熱交換器60を第2ライン52に設
ける。冷却すべきリザーバからの熱は、低温側熱交換器
58を通って第1ライン22を流れる作動媒体に供給さ
れ、蓄熱器44から第2室54の方向に流れる作動媒体
は、高温側熱交換器60を通って冷却される。
【0027】冷却作動の始めには、本発明のヒートポン
プの全構成部品は室温にあり且つ容積型ピストン16は
上死点にあり、すなわち、第2室54の容積は無視でき
るほど小さく、第1室20の容積は、その最大規模に達
し、作動媒体のかなりの部分を含んでいる。冷却サイク
ルの始めに、板コンデンサ26は制御装置34を介して
高電圧電源36に接続され、分極性媒体30は電界に当
てられ、電界強度は分極性媒体30を入れたコンデンサ
26の絶縁破壊強さに近いため、これによって加熱され
る。容積型ピストン16の下向きの移動により、作動媒
体が第1室20から排出され、始めは室温の低温側熱交
換器58を流れ、次に温度調整装置24を流れ、この中
で作動媒体は加熱された分極性媒体30と熱接触してこ
れを冷却し、自身は加熱される。短いライン部分42を
通って温度調整装置24を出た後、作動媒体は蓄熱器4
4内を流れ、高温側熱交換器60を流れて、第2ライン
52を通って第2室54に流れる。この場合、分極性媒
体30から前に吸収した熱の少なくとも一部を、まだ室
温にある蓄熱器44と高温側熱交換器60に伝達する。
板コンデンサ26が制御装置34によって電源36との
接続を絶たれ、電界の作用が断熱的に終結すると、分極
性媒体30は、その熱力学的状態機能が温度および電界
強度に依存しているため、最初の温度よりも低い温度ま
で冷却され、容積型ピストン16が次に上向きに移動す
る間、今度は第2ライン52、高温側熱交換器60、蓄
熱器44および温度調整装置24内を逆方向に流れる作
動媒体を、第1室の最初の温度よりも低い温度へ冷却す
る。冷却された作動媒体は、第1室20の方向に第1ラ
イン22内を流れ、もって低温側熱交換器58を介して
冷却すべきリザーバを冷却する。
【0028】このように、板コンデンサ26と分極性媒
体30を有する温度調整装置24並びに低温側熱交換器
58、すなわち冷却すべきリザーバは、このサイクルを
何回も行うことで低温まで冷却され、一方低温から周囲
温度へと上昇する温度分布は、蓄熱器44において、す
なわち、温度調整装置24に面する側から高温側熱交換
器58に面する側に向かう方向で生じる。
【0029】静止冷却運転中、すなわち、上記に述べた
状態が達成されたとき、第1室20から第2室54の方
向に流れる作動媒体は、蓄熱器44で低温から周囲温度
まで加熱され、作動媒体が逆方向に流れる場合は低温に
冷却される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の実施例を示す図である。
【符号の説明】
10…容積型装置 14…シリンダ 16…ピストン 20…第1室 22…第1ライン 24…温度調整器 30…分極性媒体 44…蓄熱器 52…第2ライン 54…第2室 58…熱交換器 60…熱交換器

Claims (22)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 特に低温生成のためのヒートポンプ作動
    方法であって、 電気的に分極性媒体に高電圧で生じた電界を印加するす
    ることにより該分極性媒体を加熱し、 加熱された分極性媒体を第1室に前に維持されていた作
    動媒体によって冷却し、よって作動媒体は加熱され、 蓄熱器内の温度勾配に従って作動媒体を加熱し、 分極性媒体から前に吸収した作動媒体の熱の少なくとも
    一部を高温側熱交換器に伝達し、そして作動媒体を第2
    室に収納し、 分極性媒体に対する電界の作用を断熱的に終結させ、よ
    って分極性媒体を電界を印加する前の温度以下の温度ま
    で冷却し、 第2室に収納されていた作動媒体を蓄熱器内の温度勾配
    に従って冷却し、よって蓄熱器から前に吸収された熱の
    少なくとも大半を蓄熱器に戻し、 蓄熱器で冷却された作動媒体を、冷却された分極性媒体
    によって最初の温度以下の温度までさらに冷却し、 分極性媒体によって冷却された作動媒体によって低温側
    熱交換器を冷却し、そして作動媒体を第1室に収納す
    る、 上記ステップを周期的に反復することを特徴とするヒー
    トポンプ作動方法。
  2. 【請求項2】 作動媒体が、第1室および第2室から排
    出されることを特徴とする請求項1に記載のヒートポン
    プ作動方法。
  3. 【請求項3】 作動媒体としてヘリウムを使うことを特
    徴とする請求項1又は2に記載のヒートポンプ作動方
    法。
  4. 【請求項4】 作動媒体として水素を使うことを特徴と
    する請求項1又は2に記載のヒートポンプ作動方法。
  5. 【請求項5】 前記分極性媒体として強誘電体を使用
    し、前記強誘電体の温度を静止冷却作動中そのキュリー
    点の範囲に保つことを特徴とする請求項1から4のいず
    れかに記載のヒートポンプ作動方法。
  6. 【請求項6】 電気的分極性媒体を含むコンデンサ配置
    によって分極性媒体に電界を印加することを特徴とする
    請求項1から5のいずれかに記載のヒートポンプ作動方
    法。
  7. 【請求項7】 コンデンサの破壊電圧の約80%から約
    98%の間の高電圧をコンデンサに印加することを特徴
    とする請求項6に記載のヒートポンプ作動方法。
  8. 【請求項8】 作動媒体と分極性媒体との間の熱接触を
    生じさせるため、作動媒体をコンデンサの電極を通って
    移動させることを特徴とする請求項6または7に記載の
    ヒートポンプ作動方法。
  9. 【請求項9】 作動媒体と分極性媒体との間の熱接触を
    生じさせるため、作動媒体をを分極性媒体の開口を通っ
    て移動させることを特徴とする請求項1から8のいずれ
    かに記載のヒートポンプ作動方法。
  10. 【請求項10】 サイクル周波数を、作動媒体の容積変
    位中のフローロスの関数、および分極性媒体と作動媒
    体、または作動媒体と熱交換器との間の熱伝達の関数と
    して選択することを特徴とする請求項1から9のいずれ
    かに記載のヒートポンプ作動方法。
  11. 【請求項11】 サイクル周波数を、約5Hzから約2
    5Hzの範囲で選択することを特徴とする請求項10に
    記載のヒートポンプ作動方法。
  12. 【請求項12】 サイクル周波数を、約10Hzから約
    20Hzの範囲で選択することを特徴とする請求項11
    に記載のヒートポンプ作動方法。
  13. 【請求項13】 特に前記請求項のいずれかに記載の方
    法を実行するためのヒートポンプであって、低温側の第
    1室と高温側の第2室と、その間に配置された蓄熱器
    と、前記第1及び第2の室のうちの一方の室から他方の
    室へ作動媒体を周期的に排出するための装置とからな
    り、温度調整装置(24)が第1室(20)と蓄熱器
    (44)の間に設けられ、前記温度調整装置は電気的分
    極性媒体(30)を含み且つ作動媒体を通し、電気的分
    極性媒体(30)は温度調整装置(24)に電界に印加
    することによって加熱可能で、且つ電界の作用を断熱的
    に終結することで冷却され、さらに、蓄熱器(44)で
    加熱された作動媒体を冷却するための高温側熱交換器
    (60)が蓄熱器(44)の高温側に接続され、作動媒
    体に熱を伝達するための低温側熱交換器(58)が流れ
    の方向で見て蓄熱器(44)から離れた温度調整装置
    (24)の側に接続されることを特徴とするヒートポン
    プ。
  14. 【請求項14】 作動媒体の周期的な排出のための装置
    は、可動容積型ピストン(16)を有する容積型装置
    (10)からなることを特徴とする請求項13に記載の
    ヒートポンプ。
  15. 【請求項15】 第1室および第2室(20、54)
    は、容積型装置(10)によって形成され、断熱容積型
    ピストン(16)の第1の側および前記第1の側の反対
    側の前記ピストン(16)の第2の側により、それぞれ
    限定されることを特徴とする請求項14に記載のヒート
    ポンプ。
  16. 【請求項16】 電界を印加するため、温度調整装置
    (24)は、電極(28)間に配置された分極性媒体
    (30)を有するコンデンサ(26)からなることを特
    徴とする請求項13から15のいずれかに記載のヒート
    ポンプ。
  17. 【請求項17】 作動媒体は、コンデンサ(26)の電
    極(28)の周囲を流れることを特徴とする請求項16
    に記載のヒートポンプ。
  18. 【請求項18】 分極性媒体(30)に作動媒体を流す
    ための開口(38)を設けることを特徴とする請求項1
    6または17に記載のヒートポンプ。
  19. 【請求項19】 高温側熱交換器(60)の中を冷却剤
    が流れることを特徴とする請求項13から18のいずれ
    かに記載のヒートポンプ。
  20. 【請求項20】 低温側熱交換器(58)が、冷却すべ
    きリザーバに熱伝導的に接続されることを特徴とする請
    求項13から19のいずれかに記載のヒートポンプ。
  21. 【請求項21】 前記分極性媒体(30)として、キュ
    リー温度の異なる複数の強誘電体を設けることを特徴と
    する前記請求項13から20のいずれかに記載のヒート
    ポンプ。
  22. 【請求項22】 温度調整装置(24)は、多段設計で
    あることを特徴とする請求項13から21のいずれかに
    記載のヒートポンプ。
JP5318059A 1992-12-17 1993-12-17 低温生成のためのヒートポンプ作動方法およびヒートポンプ Expired - Lifetime JP2634140B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4242642A DE4242642C2 (de) 1992-12-17 1992-12-17 Wärmepumpverfahren sowie Wärmepumpe, insbesondere zur Erzeugung kryogener Temperaturen
DE4242642:1 1992-12-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06281285A JPH06281285A (ja) 1994-10-07
JP2634140B2 true JP2634140B2 (ja) 1997-07-23

Family

ID=6475551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5318059A Expired - Lifetime JP2634140B2 (ja) 1992-12-17 1993-12-17 低温生成のためのヒートポンプ作動方法およびヒートポンプ

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5463868A (ja)
JP (1) JP2634140B2 (ja)
DE (1) DE4242642C2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103884065A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 辽宁鑫源重工有限公司 磁制冷机空调系统

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5867991A (en) * 1996-04-03 1999-02-09 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Ferroelectric Stirling-cycle refrigerator
KR100233198B1 (ko) * 1997-07-04 1999-12-01 윤종용 스터링 냉동기의 진동흡수펌프장치
RU2182689C1 (ru) * 2001-06-14 2002-05-20 Юрий Эдуардович Зевацкий Способ и устройство для охлаждения рабочего тела и способ генерации микроволнового излучения
US6453677B1 (en) * 2002-04-05 2002-09-24 Praxair Technology, Inc. Magnetic refrigeration cryogenic vessel system
JP4533838B2 (ja) * 2005-12-06 2010-09-01 株式会社東芝 熱輸送装置、冷凍機及びヒートポンプ
FR2932254B1 (fr) * 2008-06-10 2010-08-20 Commissariat Energie Atomique Dispositif de refrigeration magnetique et procede de refrigeration
JP2013502061A (ja) * 2009-08-10 2013-01-17 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 熱磁気材料からなる熱交換器床
FR2959602B1 (fr) * 2010-04-28 2013-11-15 Cooltech Applications Procede de generation d'un flux thermique et generateur thermique magnetocalorique
CN103148633B (zh) * 2011-12-07 2015-07-08 南京大学 基于afr的室温铁电制冷机
US9429344B2 (en) * 2014-06-17 2016-08-30 Palo Alto Research Center Incorporated Electrocaloric system with active regeneration
CN109539624B (zh) * 2018-11-15 2020-07-24 珠海格力电器股份有限公司 一种磁制冷机及其控制方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3154927A (en) * 1964-02-17 1964-11-03 Battelle Memorial Institute Heat pumps
NL6602744A (ja) * 1966-03-03 1967-09-04
US3436924A (en) * 1967-11-15 1969-04-08 Corning Glass Works Paraelectric refrigeration method and apparatus
US3650117A (en) * 1970-06-08 1972-03-21 Liquid Air Canada Paraelectric refrigerator
US3638440A (en) * 1970-11-20 1972-02-01 Corning Glass Works Closed-cycle electrocaloric refrigerator and method
US4136525A (en) * 1976-12-30 1979-01-30 International Business Machines Corporation Dielectic refrigerator using orientable defect dipoles
SU1044906A1 (ru) * 1982-01-25 1983-09-30 Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт Сегнетоэлектрическа холодильна установка
DE3535083A1 (de) * 1985-10-02 1987-04-02 Deutsche Forsch Luft Raumfahrt Verfahren zur waermeabfuhr von einer kaeltelast und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
SU1467339A1 (ru) * 1987-07-21 1989-03-23 Предприятие П/Я М-5727 Магнитокалорический рефрижератор
US5182914A (en) * 1990-03-14 1993-02-02 Astronautics Corporation Of America Rotary dipole active magnetic regenerative refrigerator
US5177970A (en) * 1991-02-25 1993-01-12 Hughes Aircraft Company Refrigerator of air conditioner based on a fluid of electric dipoles

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103884065A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 辽宁鑫源重工有限公司 磁制冷机空调系统
CN103884065B (zh) * 2014-03-31 2016-05-18 辽宁鑫源重工有限公司 磁制冷机空调系统

Also Published As

Publication number Publication date
DE4242642A1 (de) 1994-06-23
US5463868A (en) 1995-11-07
DE4242642C2 (de) 1996-10-17
JPH06281285A (ja) 1994-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2634140B2 (ja) 低温生成のためのヒートポンプ作動方法およびヒートポンプ
US5848532A (en) Cooling system for superconducting magnet
JP3347870B2 (ja) 超電導マグネット並びに該マグネット用の蓄冷型冷凍機
JP2008541004A (ja) ソリッドステート極低温冷凍機
JP2005090921A (ja) 磁性体を用いた温度調節装置
KR20240046197A (ko) 압력 열량 효과 기반의 실온 압력 열량 냉동기
CN114396825B (zh) 一种用于极低温设备的两腔体式热传导开关及极低温设备
Matsumoto et al. An Ericsson magnetic refrigerator for low temperature
JP2020056533A (ja) 極低温冷却装置
JP2002090022A (ja) 携帯用冷温蔵庫
Zimm et al. Magnetic refrigeration: Application and enabler for HTSC magnets
JP3648265B2 (ja) 超電導磁石装置
WO2024161969A1 (ja) 極低温冷凍機および極低温冷凍機のクールダウン方法
JP3152542B2 (ja) 冷凍装置
CN220710835U (zh) 散热系统及激光设备
SU1726931A1 (ru) Магнитокалорический рефрижератор
JPH08210713A (ja) 極低温冷凍機
CN116379637B (zh) 一种双回热式低温磁制冷装置
SU1204887A1 (ru) Газова криогенна машина
JP2525269B2 (ja) 冷凍システム
Jeong et al. Magnetically augmented regeneration in Stirling Cryocooler
JPH02254264A (ja) 極低温蓄熱器
CN116222018A (zh) 具有独立导热支路且保持回热能力的电卡制冷系统
JPH09243189A (ja) パルスチューブ冷凍機
SU1101630A1 (ru) Газова криогенна машина