JP5724603B2 - 磁気冷凍システム及び該磁気冷凍システムを用いた空気調和装置 - Google Patents
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Description
11 冷却水製造部
12 温水製造部
13 往復動ポンプ
14 放熱器
15 冷却水循環路
16 温水循環路
17,18,19 流路切換弁
21 回転軸
22 ロータ
23 永久磁石
24 ヨーク部
25 材料容器
26 磁気熱量効果材料
30 本発明の磁気冷凍システム
43 材料容器支持体
44 リニアモータ
45〜48 ピストン
55〜58 シリンダ
62〜66 断熱層
62M、64M、66M 溝
63M、65M 円周溝
Claims (11)
- 両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料(26)を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器(25)と、
前記材料容器(25)内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ(13)と、
前記材料容器(25)内の前記磁気熱量効果材料(26)に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構(22,23、24)と、を備える磁気冷凍システム(30)において、
前記磁場変化付与機構(22,23、24)に含まれるヨーク部(24)に、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗を大きくする熱抵抗増大層(64、65,66)を設け、
前記熱抵抗増大層(64、65,66)は、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向に垂直で且つ磁束の流れに平行な面形状であり、
前記ヨーク部(24)は回転軸(21)を中心軸とする円筒状であり、
前記材料容器(25)は前記ヨーク部(24)の内周面に、前記回転軸(21)に対して放射状に複数個取り付けられており、
前記磁場変化付与機構に含まれるロータ(22)は、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向に平行な回転軸(21)に取り付けられており、
前記磁場変化付与機構に含まれる永久磁石(23)は、前記ロータ(22)の外周面に取り付けられており、
前記熱抵抗増大層(64)は、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向に垂直で且つ磁束の流れに平行な面を備えるリング形状の溝(64M)内に充填された低熱伝導率物質(64)であり、
前記面形状の断熱層(64)は、前記ヨーク部(24)の長手方向に所定間隔で複数形成されていることを特徴とする磁気冷凍システムである。 - 前記ロータ(22)に、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗を大きくする別の熱抵抗増大層(62)を設けたことを特徴とする請求項1に記載の磁気冷凍システム。
- 前記別の熱抵抗増大層(62)は、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向に垂直で且つ磁束の流れに平行な扇紙形状の溝(62M)内に充填された低熱伝導率物質(62)であり、
前記扇紙形状の断熱溝(62)は、前記ロータ(22)の長手方向に所定間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項2に記載の磁気冷凍システム。 - 両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料(26)を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器(25)と、
前記材料容器(25)内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ(13)と、
前記材料容器(25)内の前記磁気熱量効果材料(26)に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構(22,23、24)と、を備える磁気冷凍システム(30)において、
前記磁場変化付与機構(22,23、24)に含まれるヨーク部(24)に、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗を大きくする熱抵抗増大層(64、65,66)を設け、
前記熱抵抗増大層(64、65,66)は、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向に垂直で且つ磁束の流れに平行な面形状であり、
前記ヨーク部(24)は回転軸(21)を中心軸とする円板状であり、
前記材料容器(25)は前記ヨーク部(24)の一方の面に、熱輸送媒体の流れ方向が前記回転軸(21)に対して放射状になるように複数個取り付けられており、
前記磁場変化付与機構に含まれるロータ(22)は、前記材料容器(25)を挟んで前記回転軸(21)に取り付けられた円板であり、
前記磁場変化付与機構に含まれる永久磁石(23)は、前記ロータ(22)の前記材料容器(25)側の面に取り付けられており、
前記熱抵抗増大層(65)は、前記回転軸(21)に対して同心円状に設けられた円周溝(65M)内に充填された低熱伝導率物質(65)であり、
前記円周溝(65M)は、前記ヨーク部(24)の半径方向に所定間隔で複数形成されていることを特徴とする磁気冷凍システム。 - 前記ロータ(22)に、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗を大きくする別の熱抵抗増大層(63)を設けたことを特徴とする請求項4に記載の磁気冷凍システム。
- 前記別の熱抵抗増大層(63)は、前記回転軸(21)に対して同心円状に設けられた円周溝(63M)内に充填された低熱伝導率物質(65)であり、
前記円周溝(63)は、前記ロータ(22)の半径方向に所定間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項5に記載の磁気冷凍システム。 - 両端部が開口した筐体内に、磁気熱量効果材料(26)を熱輸送媒体が通過できる状態で配置した材料容器(25)と、
前記材料容器(25)内で熱輸送媒体を往復流動させる往復動ポンプ(13)と、
前記材料容器(25)内の前記磁気熱量効果材料(26)に対して、磁界を印加、或いは印加していた磁界を除去する磁場変化付与機構(22,23、24)と、を備える磁気冷凍システム(30)において、
前記磁場変化付与機構(22,23、24)に含まれるヨーク部(24)に、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向の熱抵抗を大きくする熱抵抗増大層(64、65,66)を設け、
前記熱抵抗増大層(64、65,66)は、前記材料容器(25)内を流れる熱輸送媒体の流れ方向に垂直で且つ磁束の流れに平行な面形状であり、
前記ヨーク部(24)は、ギャップ部(24G)を有する不連続な環状の磁路を備えており、
前記磁場変化付与機構に含まれる永久磁石(23)は、前記ヨーク部(24)の前記ギャップ部(24G)に対向する両端部に取り付けられており、
前記材料容器(25)は、前記ギャップ部(24G)の磁場を横切って往復動するようにリニアモータ(44)に取り付けられていると共に、前記材料容器(25)を流れる熱輸送媒体の流れ方向は、前記材料容器(25)の往復動方向に対して垂直方向であり、
前記熱抵抗増大層(66)は、前記ヨーク部(24)を流れる磁束の流れに平行方向に形成された溝(66M)内に充填された低熱伝導率物質(66)であり、
前記溝(66M)は、前記ヨーク部(24)の厚さ方向に所定間隔で複数形成されていることを特徴とする磁気冷凍システム。 - 前記ヨーク部(24)は、前記ギャップ部(24G)を隣接させた状態で、面対称に配置されており、
前記材料容器(25)は、熱輸送媒体の流れ方向に2つ並列に前記リニアモータ(44)に取り付けられていることを特徴とする請求項7に記載の磁気冷凍システム。 - 低熱伝導率物質(63〜66)がエアロゲル或いは空気であることを特徴とする請求項1から8の何れか一項に記載の磁気冷凍システム。
- 請求項1から6に記載の磁気冷凍システム(30)の何れかを用いた空気調和装置(10)であって、
前記往復動ポンプ(13)は、モータ(20)に駆動される回転軸(21)により駆動され、前記回転軸(21)の周囲に備えられた複数のシリンダから前記ポンプ(13)の両側にある前記材料容器(25)に熱輸送媒体を吐出、或いは前記材料容器(25)から熱輸送媒体を吸引するように構成され、
磁場変化付与機構(22,23)は、前記回転軸(21)に取り付けられたロータ(22)に設置された永久磁石(23)により構成され、
前記材料容器(25)に接続する循環路(15,16)は、クーラユニット(2)を備えた第1の循環路(15)とヒータユニット(5)を備えた第2の循環路(16)から構成され、
前記第1の循環路(15)では、熱輸送媒体の前記材料容器(25)からの吐出時に前記永久磁石(23)が前記磁気熱量効果材料(26)への磁場を除去するように動作し、前記第2の循環路(16)では、熱輸送媒体の前記材料容器(25)からの吐出時に前記永久磁石(23)が前記磁気熱量効果材料(26)に磁場を印加するように動作することを特徴とする空気調和装置。 - 前記第1の循環路(15)には、前記材料容器(25)から吐出された冷却された熱輸送媒体を前記クーラユニット(2)を通さずに前記材料容器(25)に戻すための第1のバイパス通路(17A)と、熱輸送媒体が前記材料容器(25)に戻る前に外気から吸熱を行う室外器(14)を備えた第3のバイパス通路(19A)が設けられており、
前記第2の循環路(16)には、前記材料容器(25)に戻る前に外気に放熱を行う室外器(14)を備えた第2のバイパス通路(18A)が設けられていて、
前記空気調和装置(10)の暖房時に、前記第1の循環路(15)の熱輸送媒体は、前記第1のバイパス通路(17A)と前記第3のバイパス通路(19A)を通り、
前記空気調和装置(10)の冷房時に、前記第2の循環路(16)の熱輸送媒体は、前記第2のバイパス通路(18A)を通ることを特徴とする請求項10に記載の空気調和装置。
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