JP6136842B2 - 熱磁気サイクル装置 - Google Patents
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Description
開示される発明のひとつにより熱磁気サイクル装置が提供される。熱磁気サイクル装置は、高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、高温端と低温端との間において磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、高温端または低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、さらに、熱交換器(3、4)と、熱交換器を通る循環流路(15、16)とを備え、ポンプは、熱輸送媒体を一方に向けて流すときに、高温端および低温端の一方から循環流路に熱輸送媒体を吐出し、熱輸送媒体を他方に向けて流すときに、循環流路から高温端および低温端の一方に熱輸送媒体を吸い込み、熱交換調節器(390、490、590)は、磁気熱量素子(49、59)の高温端または低温端と循環流路との間に滞留する熱輸送媒体の容積(VC、393)を調節する装置であり、熱交換調節器(490)は、磁気熱量素子(49、59)の高温端または低温端と循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、容積室に挿入可能であって、容積室に挿入されることにより容積室の容積を減少させる部材(495)とを備えることを特徴とする。
開示される発明のひとつにより熱磁気サイクル装置が提供される。熱磁気サイクル装置は、高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、高温端と低温端との間において磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、高温端または低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、さらに、熱交換器(3、4)と、熱交換器を通る循環流路(15、16)とを備え、ポンプは、熱輸送媒体を一方に向けて流すときに、高温端および低温端の一方から循環流路に熱輸送媒体を吐出し、熱輸送媒体を他方に向けて流すときに、循環流路から高温端および低温端の一方に熱輸送媒体を吸い込み、熱交換調節器(390、490、590)は、磁気熱量素子(49、59)の高温端または低温端と循環流路との間に滞留する熱輸送媒体の容積(VC、393)を調節する装置であり、熱交換調節器(590)は、磁気熱量素子(49、59)の高温端または低温端と循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、容積室を区画形成し、容積室の容積を可変とする可変壁(596)とを備えることを特徴とする。
開示される発明のひとつにより熱磁気サイクル装置が提供される。熱磁気サイクル装置は、高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、高温端と低温端との間において磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、高温端または低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、さらに、定常時において熱交換量を多くするように熱交換調節器を制御するとともに、起動時において熱交換量を定常時より少なくするように熱交換調節器を制御する電気的な制御装置(5)または機械的なアクチュエータ(WX)を備えることを特徴とする。
図1は、発明を実施するための第1実施形態に係る磁気熱量効果型ヒートポンプ装置2を含む車両用空調装置1を示すブロック図である。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置2はMHP(Magneto-caloric effectHeat Pump)装置2とも呼ばれる。車両用空調装置1は、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。車両用空調装置1は、2つの熱交換器3、4を備える。熱交換器3は、熱交換器4より高温になる高温側熱交換器である。熱交換器4は、熱交換器3より低温になる低温側熱交換器である。車両用空調装置1は、高温側熱交換器3、および/または低温側熱交換器4を室内空調のために利用するための空調ダクトおよび送風機などの空気系機器を備える。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、弁92は電磁式の開閉弁である。これに代えて、この実施形態では、感温式アクチュエータによって駆動される開閉弁が利用される。
図10は、弁292aの開弁状態を示す。弁292aは、作業水の温度が定常運転状態における温度より低いとき、バイパス通路291aを開くように設定されている。サーモワックスWXの収縮により、弁体MVは引き込まれ、バイパス通路291aが開かれている。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、バイパス通路と弁とによって熱交換調節器を提供した。これに代えて、この実施形態では、MCE素子49、59の高温端11または低温端12と循環流路15、16との間に滞留する作業水の容積を調節する装置によって熱交換調節器が提供される。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、付加容積室393と弁394とによって熱交換調節器を提供した。これに代えて、この実施形態では、MHP装置2の端部の容積VCを可変とし、しかも調節可能とすることによって熱交換調節器が提供される。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、挿入体495によって熱交換調節器を提供した。これに代えて、この実施形態では、MHP装置2の端部の容積VCを区画する部材を変形可能に構成し、しかも調節可能とすることによって熱交換調節器が提供される。
ここに開示される発明は、その発明を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示される発明の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
3 熱交換器(高温側)、 4 熱交換器(低温側)、 5 制御装置、
11 高温端、 12 低温端、 13 中間低温端、
14 中間高温端、 15 高温側循環流路、 16 低温側循環流路、
20 モータ、 30 ポンプ、
40、50 磁気熱量装置ユニット(MCDユニット)、 45、55 永久磁石、
49、59 磁気熱量素子(MCE素子)、 70、80 変速機、
90 熱交換調節器。
Claims (14)
- 高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、
前記磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、
前記高温端と前記低温端との間において前記磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、
前記高温端または前記低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、
さらに、熱交換器(3、4)と、
前記熱交換器を通る循環流路(15、16)とを備え、
前記ポンプは、
前記熱輸送媒体を一方に向けて流すときに、前記高温端および前記低温端の一方から前記循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記熱輸送媒体を他方に向けて流すときに、前記循環流路から前記高温端および前記低温端の一方に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記熱交換調節器(390、490、590)は、前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に滞留する前記熱輸送媒体の容積(VC、393)を調節する装置であり、
前記熱交換調節器(390)は、
前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、
前記容積室に連通可能に設けられた付加容積室(393)と、
前記容積室と前記付加容積室との間に設けられ、前記容積室と前記付加容積室との間の連通を断続する弁(394)とを備えることを特徴とする熱磁気サイクル装置。 - 高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、
前記磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、
前記高温端と前記低温端との間において前記磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、
前記高温端または前記低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、
さらに、熱交換器(3、4)と、
前記熱交換器を通る循環流路(15、16)とを備え、
前記ポンプは、
前記熱輸送媒体を一方に向けて流すときに、前記高温端および前記低温端の一方から前記循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記熱輸送媒体を他方に向けて流すときに、前記循環流路から前記高温端および前記低温端の一方に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記熱交換調節器(390、490、590)は、前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に滞留する前記熱輸送媒体の容積(VC、393)を調節する装置であり、
前記熱交換調節器(490)は、
前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、
前記容積室に挿入可能であって、前記容積室に挿入されることにより前記容積室の容積を減少させる部材(495)とを備えることを特徴とする熱磁気サイクル装置。 - 高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、
前記磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、
前記高温端と前記低温端との間において前記磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、
前記高温端または前記低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、
さらに、熱交換器(3、4)と、
前記熱交換器を通る循環流路(15、16)とを備え、
前記ポンプは、
前記熱輸送媒体を一方に向けて流すときに、前記高温端および前記低温端の一方から前記循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記熱輸送媒体を他方に向けて流すときに、前記循環流路から前記高温端および前記低温端の一方に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記熱交換調節器(390、490、590)は、前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に滞留する前記熱輸送媒体の容積(VC、393)を調節する装置であり、
前記熱交換調節器(590)は、
前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、
前記容積室を区画形成し、前記容積室の容積を可変とする可変壁(596)とを備えることを特徴とする熱磁気サイクル装置。 - 前記熱交換器は、高温側熱交換器(3)と低温側熱交換器(4)とを有し、
前記循環流路は、前記高温側熱交換器を通る高温側循環流路(15)と前記低温側熱交換器を通る低温側循環流路(16)とを備え、
前記ポンプは、
前記高温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温端から前記高温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記低温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温側循環流路から前記高温端に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記低温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温端から前記低温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記高温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温側循環流路から前記低温端に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。 - 高温端(11)と低温端(12)との間に設けられた磁気熱量素子(49、59)と、
前記磁気熱量素子に周期的に変動する外部磁場を印加する磁場印加装置(44、45、54、55)と、
前記高温端と前記低温端との間において前記磁気熱量素子に沿って熱輸送媒体を往復的に流すポンプ(30)と、
前記高温端または前記低温端と外部の熱負荷または外部の熱源との間の熱交換量を調節する熱交換調節器(90、290a、290b、390、490、590)とを備え、
さらに、定常時において前記熱交換量を多くするように前記熱交換調節器を制御するとともに、起動時において前記熱交換量を前記定常時より少なくするように前記熱交換調節器を制御する電気的な制御装置(5)または機械的なアクチュエータ(WX)を備えることを特徴とする熱磁気サイクル装置。 - さらに、熱交換器(3、4)と、
前記熱交換器を通る循環流路(15、16)とを備え、
前記ポンプは、
前記熱輸送媒体を一方に向けて流すときに、前記高温端および前記低温端の一方から前記循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記熱輸送媒体を他方に向けて流すときに、前記循環流路から前記高温端および前記低温端の一方に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項5に記載の熱磁気サイクル装置。 - 前記熱交換器は、高温側熱交換器(3)と低温側熱交換器(4)とを有し、
前記循環流路は、前記高温側熱交換器を通る高温側循環流路(15)と前記低温側熱交換器を通る低温側循環流路(16)とを備え、
前記ポンプは、
前記高温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温端から前記高温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記低温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温側循環流路から前記高温端に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記低温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温端から前記低温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記高温端に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温側循環流路から前記低温端に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項6に記載の熱磁気サイクル装置。 - 前記熱交換調節器(90、290a、290b)は、
前記循環流路(15、16)に設けられ、前記熱交換器をバイパスするバイパス通路(91、291a、291b)と、
前記バイパス通路を開閉する弁(92、292a、292b)とを備えることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の熱磁気サイクル装置。 - 前記熱交換調節器(390、490、590)は、前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に滞留する前記熱輸送媒体の容積(VC、393)を調節する装置であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の熱磁気サイクル装置。
- 前記熱交換調節器(390)は、
前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、
前記容積室に連通可能に設けられた付加容積室(393)と、
前記容積室と前記付加容積室との間に設けられ、前記容積室と前記付加容積室との間の連通を断続する弁(394)とを備えることを特徴とする請求項9に記載の熱磁気サイクル装置。 - 前記熱交換調節器(490)は、
前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、
前記容積室に挿入可能であって、前記容積室に挿入されることにより前記容積室の容積を減少させる部材(495)とを備えることを特徴とする請求項9に記載の熱磁気サイクル装置。 - 前記熱交換調節器(590)は、
前記磁気熱量素子(49、59)の前記高温端または前記低温端と前記循環流路との間に区画形成された容積室(VC)と、
前記容積室を区画形成し、前記容積室の容積を可変とする可変壁(596)とを備えることを特徴とする請求項9に記載の熱磁気サイクル装置。 - 前記定常時と前記起動時とは、温度に基づいて決定されることを特徴とする請求項5から請求項12のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
- 前記機械的なアクチュエータ(WX)は、温度を感知して前記熱交換調節器を駆動する感温式アクチュエータを有することを特徴とする請求項13に記載の熱磁気サイクル装置。
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JP2013215749A JP6136842B2 (ja) | 2013-10-16 | 2013-10-16 | 熱磁気サイクル装置 |
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