JP5867255B2 - 熱交換器、熱交換器ユニット、および熱交換器の取り付け方法 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、圧力損失の増大を抑制できる磁性体を用いた熱交換器を提案することである。
ここでいう八角形とは、正八角形に限定されるものではないが、ある1つの方向に対して平行な2辺と、その2辺に直交する2辺と、を有する形であると容易に重ねることができるため都合がよい。
磁性体の断面形状を円形とする場合、非常に容易に加工することができる。また、熱交換器内部において、形成される流路に対して磁性体が占める割合を大きくすることができ、吸熱量および発熱量を大きくできるほか、液体媒体との接触面積が大きくなり、熱伝導を行いやすくすることができる。
上述した断面形状による特性の傾向を表1に示す。
請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の熱交換器において、さらに筒状のケースを備えており、複数の磁性体は、形成される流路がケースの軸方向に沿うようにケースに挿入されてなることを特徴とする。
このように構成された熱交換器は、磁性体が被覆部材によって保護されることとなるため、液体媒体との摩擦によって磁性体が破損することを抑制できる。なお、被覆部材としては、磁性体の形状保持機能、耐食性、熱伝導率の高い材質を用いるとよい。
ここでいう取り付け対象物とは、上述した熱交換器を備える装置などが該当する。
本実施例では、断面形状が円形である磁性体を用いた熱交換器について説明する。
磁性体としては、NaZn13結晶構造を主相とするLaFe13系材料を用いた。この磁性体は、水素を含浸させることでキュリー温度が変化し、磁性体の動作温度(磁気熱量効果を発現する温度)が変化する。もちろん、上記以外の磁性体を用いてもよい。
まず、図1(A)に示すような磁性体の粉末を、図1(B)に示す線状の形状に成型加工し、線状の磁性体11を作製する。成型の方法は特に限定されないが、例えば粉末を型に入れ焼結加工して成型することができる。本実施例では、磁性体を円柱状に成型した。
熱交換器1の断面図を図1(D)に示す。なお図1(D)および以降の図において、断面図とは磁性体の長手方向に対して直交する平面で熱交換器を切断したときの切断部の図である。磁性体11は長手方向と直交する面の断面が円形であるため、磁性体11同士を密着させると、複数の磁性体11の側壁(外周壁)によって間隙が形成され、それが流路17となる。集合体13は、流路17がケース15の軸方向に沿うようにケース15に挿入されている。
ガイド部材21としては金属製のワイヤを用いる。なお、ガイド部材21は金属製のワイヤに限るものではなく、細く長く形成されたものであれば樹脂や糸などのように様々な材質のものを用いることができる。
このように熱交換器ユニット23を形成し、複数の熱交換器1を連結した状態とすることで、複数の熱交換器1を1つの物として扱うことができる。例えば、複数の熱交換器1を所定の取り付け対象物に取り付ける際に熱交換器1をバラバラに扱う必要がなくなり便利である。取り付け対象物とは、例えば複数の熱交換器1を取り付けることによって動作する熱交換装置が該当する。
本実施例では、断面形状が八角形である磁性体を用いた熱交換器について説明する。
磁性体としては、実施例1と同様の材質のものを用いた。本実施例では、まず磁性体の粉末を線状の形状に成型加工し、図4(A)に示すような断面が八角形である磁性体31を形成した。
熱交換器3の断面図を図4(C)に示す。磁性体31同士を重ねると、磁性体31の側壁(外周壁)によって流路37となる間隙が形成される。図4(D)のように、この流路37を液体媒体が通過し、このときに熱交換器3に磁場を印加することで熱交換を行うことができる。
本実施例では、断面形状が十字型である磁性体を用いた熱交換器について説明する。
磁性体としては、実施例1と同様の材質のものを用いる。本実施例では、磁性体の粉末を線状の形状に成型加工し、図5(A)に示すような断面が十字型である磁性体41を形成した。
熱交換器5の断面図を図5(C)に示す。磁性体41同士を重ねると、磁性体41の側壁(外周壁)によって流路47となる間隙が形成される。図5(D)のように、この流路47を液体媒体が通過し、このときに熱交換器5に磁場を印加することで熱交換を行うことができる。
[実施例4]
本実施例では、表面を被覆部材に被覆された磁性体を複数重ねて熱交換器を製造した。
このように構成された熱交換器7では、被覆部材51によって磁性体53が保護されるため、液体媒体との摩擦によって磁性体53が破損してしまうことを抑制できる。さらに被覆部材51として熱伝導率の高い銅を用いているため、被覆部材51を介することで熱交換の効率が低下してしまうことも抑制できる。
本実施例では、実施例4とは異なる被覆部材によって表面を被覆した磁性体を複数重ねて熱交換器を製造した。具体的には、図7(A),(B)に示すように、線状形状の磁性体61に銅めっきを施すことで、磁性体61を被覆する被覆部材63を形成した。なお以降の熱交換器の製造方法については実施例4と同様であり、詳細な説明を割愛する。
本実施例では、磁性粉末を線形かつ中空の容器に充填することで線形の磁性体を形成し、その磁性体を複数重ねて熱交換器を製造した。
なお、以降の熱交換器の製造方法については実施例4と同様であり、詳細な説明を割愛する。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、上記実施例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。
図9に、複数種類の線状形状の磁性体を用いて形成される熱交換器の例を示す。図9の熱交換器は、断面が正方形である筒状のケースを用い、断面が十字型の磁性体と八角形の磁性体との2種類を用いる。そして、外側、即ち、ケース付近または外周側には、断面が八角形の磁性体を配置し、内側には断面が十字型の磁性体を配置している。
またケース自体を、伸縮性を有する部材、あるいはその内部空間の大きさを調整できるように構成された部材で形成し、線状形状とした複数の磁性体を束ねてケースによって締め付けることで、線状形状とした複数の磁性体を固定するように形成してもよい。
Claims (9)
- 線状の形状である複数の磁性体を、当該磁性体の側壁によって流路を形成するように、当該磁性体の長手方向と交差する方向に重ねて固定してなり、
前記磁性体は、少なくともその長手方向と直交する面の断面形状が、(a)平行である2辺と、該2辺に直交する2辺と、によって構成される矩形の4つの角の部分を切り欠いた形状であって、複数の前記磁性体を前記長手方向と交差する方向に重ねたときに前記側壁により流路が形成される形状、及び、(b)十字型、からなる群から選ばれるいずれか1種であるものを含む
ことを特徴とする熱交換器。 - 前記(a)の形状は、八角形である
ことを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。 - 筒状のケースを備え、
前記複数の磁性体は、形成される流路が前記ケースの軸方向に沿うように前記ケースに挿入されてなる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱交換器。 - 前記固定された複数の磁性体において、少なくとも外側に配置される磁性体は、内側に配置される磁性体よりも断面積が大きい
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記磁性体の表面を被覆する被覆部材を備える
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 前記被覆部材は、前記磁性体の側壁を覆う筒状形状である
ことを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。 - 前記被覆部材は金属であり、めっき処理によって前記磁性体の表面に被覆されている
ことを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載された複数の熱交換器と、
前記複数の熱交換器の前記流路を通過するように挿入されて、当該複数の熱交換器を連結する長尺状のガイド部材と、を備える
ことを特徴とする熱交換器ユニット。 - 長尺状のガイド部材を、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載された複数の熱交換器の前記流路に挿入して当該複数の熱交換器を前記磁性体の長手方向に連結した状態で、取り付け対象物に対して前記複数の熱交換器の取り付けを行う
ことを特徴とする熱交換器の取り付け方法。
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