KR100768010B1

KR100768010B1 - 왕복식 자기냉동기

Info

Publication number: KR100768010B1
Application number: KR1020060074240A
Authority: KR
Inventors: 신승훈; 이동관
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2007-10-17

Abstract

본 발명은 제1AMR베드의 원출입구와 제2AMR베드의 원출입구 사이에 저온열교환기가 열적으로 접속된 왕복식 자기냉동기에 관한 것이다.

Description

왕복식 자기냉동기{shuttle type magnetic refrigerator}

도 1은 종래 능동자기냉동기의 구성도.

도 2는 도 1의 AMR베드를 도시한 단면도.

도 3은 도 1의 제1AMR베드의 온도구배를 도시한 도.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕복식 재생기를 개략적으로 도시한 사시도 및 정면도.

도 6은 도 4의 능동자기재생기(AMR)의 주요 부분을 도시한 분리 사시도.

도 7 내지 도 16은 자기냉동시스템의 사이클 동작도로서, 도 10은 도 9의 제1AMR베드의 온도구배를 도시한 도.

도 17은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 다단 자기냉동시스템을 도시한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40,140 : 펌프 60,163 : 저온열교환기(실내부기)

70,170 : 고온열교환기 100 : 재생기

110 : AMR 110A,110B : AMR베드

110AL,110BL : 원출입구(저온측 자기재료)

110AH,110BH : 근출입구(고온측 자기재료)

114A,114B : 관통공 115 : 장착홈

120 : AMR커넥터 120A,120B : AMR노즐

120AL,120BL : 저온측 열전도유체 출입구

120AH,120BH : 고온측 열전도유체 출입구

210 : 마그넷부재 211 : 자석

213 : 바디 230 : AMR가동부재

231,233 : 랙 앤 피니언 250 : 롤러

270 : AMR받침대 D1~D4 : 분배챔버

M : 메쉬 R : 리브형 격벽

S : 패킹 SOL1,SOL2 : 솔레노이드밸브

미국특허공보 제6,826,915호

본 발명은 저온의 제1AMR베드 원출입구와 저온의 제2AMR베드 원출입구 사이에 저온열교환기가 열적으로 접속된 왕복식 자기냉동기에 관한 것이다.

종래의 자기냉동기로서, 예컨대 위에서 기술된 공보들이 제안되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래 자기냉동기는 제1AMR베드(10A)가 자기장 안에서 시작으로 볼 때, 제1AMR베드(10A)에서 가열된 열전도유체가 고온열교환기(70)를 통해 대기온도로 낮아진 후 제2자기열교환유닛(10B)을 통과한다. 이때 제2AMR베드(10B)는 자기장 밖에 있으며 자기재료(16)의 온도는 저온이므로 열전도유체가 지나가면서 열전도유체의 온도가 낮아진다. 온도가 낮아진 열전도유체는 저온열교환기(60)를 통과하여 다시 제1AMR베드(10A)로 투입되어서 가열된 후 고온열교환기(70)와 제2AMR베드(10B) 및 저온열교환기(60)로 가면서 한 사이클이 된다. 반대로, 이동기구(24)에 의해 제2AMR베드(10B)가 마그넷 서키트(22)로 가면 채널스위치(30)가 열전도유체의 흐름을 정반대로 바꾸어서 역회전하는 사이클이 된다.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이, AMR베드(10)는 실린더 형태의 컨테이너(12), 컨테이너(12) 내부에 저장된 복수의 자기재료층(16) 및 메쉬(14)로 구성되어 있다. 컨테이너(12)는, 열교환튜브(32 또는 34)에 접속되는 열전도유체 인렛/아웃렛 포트(18a 및 18b)를 포함한다.

그런데, 도 1에서 볼 때(화살표 방향을 기준으로 할 때), 왕복운동하는 AMR베드(10) 각각의 인렛 포트(18a)측은 마그넷 서키트(22)에 근접한 근인렛 포트(18a)이고, 아웃렛 포트(18b)측은 마그넷 서키트(22)에서 먼 원인렛 포트(18b)이다. 따라서, 근인렛 포트(18a)측은 마그넷 서키트(22)에 먼저 진입하고 원인렛 포트(18b)측은 맨 나중에 진입하기 때문에, 근인렛 포트(18a)측의 자기재료층(16a)은 원인렛 포트(18b)측의 자기재료층(16b) 보다 온도가 높은 고온 상태이다.

이러한 온도 분포를 갖는 제1AMR베드(10A)의 근인렛 포트(18a)와 제2AMR베드(10B)의 원인렛 포트(18b)에 저온열교환기(60)에 열적으로 접속되어 있기 때문에, 제1AMR베드(10A)가 자석(22)에 있을 때, 도 3과 같은 열전도유체가 흐르게 된다.

즉, 저온열교환기(60)를 거친 상온의 열전도유체가 고온측에서 저온측으로 흐르기 때문에 초기 점선(열전도유체가 흐르기 전)의 온도구배에서 실선(열전도유체가 흐른 후)의 온도구배로 바뀌게 된다. 따라서, 고온측에서 저온측으로 흐르는 열전도유체로 인해, 초기 온도를 지우는 방향으로 돼 있기 때문에 현저한 성능저하로 본래의 용도 예컨대 에어컨 등에 사용할 수 없다.

또한, 인렛/아웃렛 포트(18a 및 18b)는 컨테이너(12)의 중심부에 설치되어 있다. 그래서, 열전도유체가 컨테이너(12) 단면 전체로 퍼져 유동하지 않아 열전도유체가 자기재료(16)를 한번 뚫고 지나간 자리만 계속 지나갈 우려가 크기 때문에 원만한 열교환의 수행이 어렵다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, AMR베드의 큰 내부 온도 구배(기울기)를 유지할 수 있는 왕복식 자기냉동기를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 왕복식 자기냉동기는 열전도유체의 흐름을 통과시키는 자기재료를 포함하는 제1AMR베드(능동자기재생기베드)와 제2AMR베드(능동자기재생기베드)를 포함하는 AMR; 자석; 상기 제1AMR베드와 상기 제2AMR베드를 상기 자석에 왕복운동시켜 상호적으로 자장을 인가하거나 소거하는 AMR가동부재; 상기 AMR에 열적으로 접속되는 저온열교환부와 고온열교환부; 로 이루어지되,

상기 제1AMR베드의 양단과 상기 제2AMR베드의 양단에는, 상기 자석에 근접한 근출입구와, 이 근출입구에 비해 상기 자석으로부터 먼 원출입구가 형성되며,

상기 저온열교환부는 상기 제1AMR베드의 원출입구와 상기 제2AMR베드의 원출입구에 배치되는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 저온열교환기를 거친 상온의 열전도유체가 저온측에서 고온측으로 흐르기 때문에 AMR베드의 큰 내부 온도 구배를 동일하게 유지할 수 있다.

전술한 구성에서, 상기 제1AMR베드와 제2AMR베드에는, 상기 자기재료가 충전될 제1관통공과 제2관통공이 길이방향을 따라 형성되고, 상기 제1AMR베드와 제2AMR베드의 원출입구측에는, 상기 제1관통공과 제2관통공에 연통되는 저온측 제1AMR노즐과 저온측 제2AMR노즐이 결합되고, 상기 제1AMR베드와 제2AMR베드의 근출입구측에는, 상기 제1관통공과 제2관통공에 연통되는 고온측 제1AMR노즐과 고온측 제2AMR노즐이 형성된 AMR커넥터가 결합되고, 상기 AMR노즐들 중 적어도 어느 하나에는 상기 열전도유체를 상기 관통공의 단면 전체에 골고루 분배하는 분배챔버가 형성되면, 분배챔버를 통해 열전도유체가 관통공 단면 전체로 골고루 분배 유동하기 때문에, 자기재료 전체와 골고루 열교환 할 수 있다.

전술한 구성에서, 상기 AMR을 플라스틱 재질로 구현하면, 단열효과로 넓은 온도구배를 형성할 수 있다.

또한, 상기 AMR베드와 상기 AMR노즐 사이에 메쉬와 패킹이 설치되면, 열전도유체와 자기재료의 유출을 방지할 수 있다.

또한, 상기 관통공은 리브형 격벽에 의해 상측 관통공과 하측 관통공으로 구획되면, 열전도유체의 압력에 따른 베드의 변형을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 왕복식 재생기를 개략적으로 도시한 사시도 및 정면도이고, 도 6은 도 4의 능동자기재생기(AMR)의 주요 부분을 도시한 분리 사시도이고, 도 7 내지 도 16은 자기냉동기의 사이클 동작도이다.

도 4 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 자기냉동기는 재생기(100)와, 상기 재생기(100)와 열적으로 접속되는 저온열교환부(160)와 고온열교환부(170)로 포함되는 것이 바람직하다. 저온열교환부(160)는 냉각 기능을 하는 반면에, 고온열교환부(170)는 열방출 기능을 한다.

재생기(100)는 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 크게 능동자기재생기(Active Magnetic Regenerator: AMR)(110)와, 마그넷부재(210)와, AMR(110)에 자장을 인가하거나 소거하는 AMR가동부재(230)로 구성하여 있다.

AMR(110)은 열전도유체의 흐름을 통과시키는 자기재료를 포함하는 제1AMR베드(110A)와 제2AMR베드(110B)로 구성하여 있다. 상기 제1AMR베드(110A)와 제2AMR베드(110B)에는, 자기재료가 충전될 제1관통공(114A)과 제2관통공(114B)이 길이방향을 따라 형성되어 있다.

또한, 상기 제1AMR베드(110A)와 제2AMR베드(110B)의 외측에는 상대적으로 자석(210)에서 먼 위치에 있는 제1원출입구(110AL)와 제2원출입구(110BL)가 형성되어 있다. 이들 원출입구(110AL)(110BL)는 왕복운동 시 후술된 근출입구(110AH)(110BH) 보다 상대적으로 자석(210) 내로 늦게 진입하기 때문에 온도가 낮게 형성된다. 또 한, 상기 제1원출입구(110AL)와 제2원출입구(110BL)에는, 상기 제1관통공(114A)과 제2관통공(114B)에 연통되는 저온측 제1AMR노즐(120A)과 저온측 제2AMR노즐(120B)이 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1AMR베드(110A)와 제2AMR베드(110B)의 내측(마주보는 측)에는 전술한 원출입구(110AL)(110BL)보다 상대적으로 자석(210)에 먼저 진입하기 때문에 고온측인 제1근출입구(110AH)와 제2근출입구(110BH)가 형성되어 있다. 또한, 상기 제1근출입구(110AH)와 제2근출입구(110BH)의 내측에는, 상기 제1관통공(114A)과 제2관통공(114B)에 연통되는 고온측 제1AMR노즐과 고온측 제2AMR노즐이 형성된 AMR커넥터(120)가 결합되어 있다.

이러한 AMR의 구조에서, 저온열교환기(160)는 제1AMR베드의 제1원출입구(110AL)와 제2AMR베드의 제2원출입구(110BL)에 접속되어 있다. 이 구조에 의하여, 도 10에 도시한 바와 같이, 저온열교환기(160)를 거친 상온의 열전도유체가 저온측에서 고온측의 자기재료를 통과하기 때문에 초기온도와 최종온도의 구배가 섞임 없어 동일하게 유지되어, AMR 베드의 내부 온도의 폭을 넓게 구현할 수 있다.

또한, 제1AMR베드(110A)와 제2AMR베드(110B) 사이에 AMR커넥터(120)가 있어서, 하나의 AMR베드가 자석(211) 속에 있으면 다른 하나는 자석(211)밖에 위치한다. 즉, AMR베드 하나가 가열되면 다른 하나는 냉각되는 사이클이 반복된다. AMR베드(110A)(110B) 사이에 AMR커넥터(120)가 있는 이유는 AMR베드(110A)(110B)가 자기장 밖으로 나올 때는 열전도유체가 흐르지 않아야 하기 때문이다. AMR커넥터(120)의 길이는 AMR베드 하나의 길이와 실질적으로 같은 것이 바람직하다.

또한, 고온측 AMR노즐을 갖는 AMR커넥터(120)와 저온측 AMR노즐(120A)(120B)은 열전도유체가 흐를 수 있는 유로 역할을 한다. 즉, 제1AMR노즐(120A)의 양단에는 제1저온측출입구(120AL)와 분배챔버(D1)가 형성되고, 제2AMR노즐(120B)의 양단에는 제2저온측출입구(120BL)가 타단엔 분배챔버(D2)가 형성되어 있다. 이들 분배챔버(D1)(D2)는 관통공(114A)(114B)의 유로 단면 전체에 골고루 분배하는 분배챔버로 기능을 한다. 따라서, 저온출입구(120AL)(120BL)에서 충분한 속도로 진행하다가 분배챔버(D1)(D2)에서 확산되어 관통공(114A)(114B) 전체로 골고루 유동하기 때문에, 자기재료와의 부분적 접촉과 이에 따른 골 형상을 최대한 억제하여 열교환효율을 현저히 높일 있다.

또한, AMR커넥터(120)의 양단에는 제1고온측노즐과 제2고온측노즐이 형성되어 있다. 제1고온측노즐에는 상기 관통공(114A)과 접속되는 분배챔버(D3)와 제1고온측출입구(120AH)이 형성되고, 제2고온측노즐에는 상기 관통공(114B)과 접속되는 분배챔버(D4)와 제2고온측출입구(120BH)이 형성되어 있다. 이들 제1저온측출입구(120AL)와 제2저온측출입구(120BL), 제1고온측출입구(120AH)와 제2고온측출입구(120BH)는 열교환튜브(132)(134)에 접속되어 있다.

이와 같은 AMR(110)의 구조에 의해, 열전도유체가 자기재료를 항상 거쳐 지나가기 때문에 열교환 효율을 상승시킬 수 있다. 또한, 자기재료가 외부로 노출되지 않아 단열 상태를 이룰 수 있어 열교환 효율이 상승된다.

또한, AMR베드(110A)(110B) 또는 전체 AMR(110)이 플라스틱 재질로 성형되는 것이 바람직하다. 플라스틱은 단열효과가 크고 넓은 온도구배를 형성해 준다.

한편, 상기 관통공(114A)(114B)은 리브형 격벽(R)에 의해 상측 관통공(UP)과 하측 관통공(LP)으로 구획되는 것이 바람직하다. 격벽(R)은 리브의 기능을 하여, 압력으로 인해 AMR베드의 형상이 변형되지 않도록 잡아주는 기능을 한다.

상기 관통공(114A)(114B)의 장착홈(115)에는 메쉬(M)와 플라스틱 패킹(S)이 장착되는 것이 자기재료와 열전도유체의 유출을 방지한다는 측면에서 바람직하다.

저온열교환부(160)와 고온열교환부(170)는 열전도유체가 유동하는 열전달튜브(132)(133)(134)(135)(136)에 의해 AMR(110)과 열적으로 접속되어 있다. 열전도유체의 유동은 펌프(140)에 의해 생성된다. 또한, 열전도유체의 방향전환은 솔레노이드밸브(SOL1,SOL2)에 의해 행해진다.

마그넷부재(210)는 자석(211)과 이 자석(211)을 지지하는 바디(213)로 구성하여 있다.

AMR가동부재(230)는 AMR(110)을 왕복운동시키는 메커니즘으로서, 본 실시예에서는 AMR(110)에 접속되는 랙(231)과, 상기 랙(231)과 맞물리는 피니언(233)과, 상기 피니언(233)에 회전동력을 전달하는 모터(미도시)로 구성되어 있다.

랙(231)이 AMR1과 AMR2 양쪽에 접속되어 지지하여도 좋지만 구조가 복잡하여 스페이스를 많이 차지한다는 트러블이 있다. 따라서, 하나의 랙(231)으로 AMR(110)을 지지하는 경우에는 AMR(110)을 복수의 롤러(250)에 의해 지지하는 것이 바람직하다. 이것은, AMR베드(110A)(110B)가 왕복운동할 때에 마그넷부재(213)와의 접촉으로 생기는 마찰력에 의한 열이 AMR베드(110A)(110B)로 전도되는 것을 방지하여 열교환효율을 높일 수 있고, 또한 마찰력이 적기 때문에 적은 에너지로도 왕복운동 을 가능하게 할 수 있다. AMR(110)은 AMR받침판(270)에 받친 후 롤러(250)에 지지하는 것이 바람직하다. 이때 AMR가동부재(230)는 AMR받침판(270)에 연결하여도 무방하다.

이하에서는 전술한 구성에 의한 본 실시예의 자기냉동기 사이클 동작을 도 7 내지 도 16에 따라 설명한다. 또한, 도 7 내지 도 16의 솔레노이드밸브(SOL)가 OFF 이면 엘보 형태로 유동하고, ON 이면 직선 형태로 유동하도록 스위치하는 것을 나타낸다.

도 7은 AMR커넥터(120)가 정확하게 자석(211) 안에 위치하였을 때를 나타낸다. 이때는 AMR1과 AMR2에는 열전도유체가 흐르지 않아야 하기에, 솔레노이드밸브1 및 솔레노이드밸브2는 OFF 상태다.

도 8은 AMR가동부재(230)에 의해 AMR1이 자석(211) 안으로 들어가는 반면에 AMR2는 자석(211) 밖으로 나가기 때문에, 고온열교환기(170)를 거친 대기온도의 열전도유체가 튜브(134)를 통해 AMR2를 통과하며 냉각되고, 저온열교환기(160)를 지나면서 다시 대기온도(사실은 대기온도보다 약간 낮은 온도)로 돌아와 AMR1을 거쳐 가열된 후 튜브(132)와 튜브(133)를 통해 펌프(140)를 지나 고온열교환기(160)를 거쳐 대기온도(사실은 대기온도보다 약간 높은 온도)로 돌아와 튜브(134)를 통해 AMR2로 투입되는 것이 한 사이클이다. 도 9는 AMR1이 자석(211) 속으로 완전히 들어가 멈춰서서 다시 밖으로 나오기 위해 이동하기 전까지 열전도유체는 도 8과 같은 방향으로 유동한다. 이때의 솔레노이드밸브1은 OFF, 솔레노이드밸브2는 ON 상태로서, 제1저온측출입구(120AL)과 제1고온측출입구(120AH)는 저온측 인렛과 고온측 아웃렛으로, 제2고온측출입구(120BH)과 제2저온측출입구(120BL)는 고온측 인렛과 저온측 아웃렛으로 기능하여 순환하게 된다.

이와 같이, 저온열교환기(160)에서 나온 상온의 열전도유체가 AMR1의 원출입구(110AL) 저온측 자기재료에서 AMR1의 근출입구(110AH) 고온측 자기재료를 통과하기 때문에, 도 10과 같이 AMR 내부의 초기 온도 구배(점선)에서 최종 온도 구배(실선)로 섞임 없이 떨어진다.

다음, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, AMR1이 자석(211) 밖으로 나오기 위해 이동하는 순간부터는 열전도유체가 AMR(110)에 흐르지 않는다(솔레노이드밸브 모두 OFF).

계속에서 도 13 및 도 14에 도시한 바와 같이, 이전 사이클과 정반대로 AMR2가 자석(211) 안으로 들어가는 반면에 AMR1이 자석(211) 밖으로 나가기 때문에, 고온열교환기(170)를 거친 대기온도의 열전도유체가 튜브(132)를 통해 AMR1을 통과하며 냉각되고, 저온열교환기(160)를 지나면서 다시 대기온도(사실은 대기온도보다 약간 낮은 온도임)로 돌아와 AMR2을 거쳐 가열된 후 튜브(134)와 튜브(135)을 펌프(140)를 지나 고온열교환기(170)를 거쳐 대기온도(사실은 대기온도보다 약간 높은 온도임)로 돌아와 AMR1로에 다시 투입되는 것이 한 사이클이다. 이때의 솔레노이드밸브2는 OFF, 솔레노이드밸브1은 ON 상태로서, 제1고온측출입구(120AH)과 제1저온측출입구(120AL)는 고온측 인렛과 저온측 아웃렛으로, 제2저온측출입구(120BL)과 제2고온측출입구(120BH)는 저온측 인렛과 고온측 아웃렛으로 기능하여 순환하게 된다.

이와 같이, 저온열교환기(160)에서 나온 상온의 열전도유체가 AMR2의 원출입구(110BL) 저온측 자기재료에서 AMR2의 근출입구(110BH) 고온측 자기재료를 통과하기 때문에, 도 10과 같이 AMR 내부의 초기 온도 구배(점선)에서 최종 온도 구배(실선)로 섞임 없이 떨어진다.

도 15 및 도 16에서는, AMR2가 자석(211) 밖으로 나오기 위해 이동하는 순간부터는 열전도유체가 AMR(110)에 흐르지 않는다.

또한, 도 17에 도시한 바와 같이, AMR과 자석을 더 연결하여 다단 냉각 효과를 얻을 수도 있다.

이와 같은 본 실시예에 따른 자기냉동기 사이클의 특징은 저온열교환기(160)가 제1AMR베드의 저온측 자기재료와 제2AMR베드의 저온측 자기재료측에 접속되어 있어, 열전도유체가 저온측의 자기재료에서 고온측의 자기재료를 통과하게 된다. 따라서, AMR 베드의 전체의 온도는 동일한 온도 구배를 유지하며 떨어지기 때문에, 성능계수의 현저한 저하를 억제하여 본래의 용도(예컨대 에어컨)에 사용할 수 있다.

또한, 열전도유체가 직접 자기재료를 거쳐야만 하는 구조로 열교환의 효율을 높였고, 2개의 AMR(110)이 연결되어 더욱 많은 양의 자기재료로 거의 두 배의 냉각효과를 볼 수 있다. 또한, AMR에 리브(114A)(114B)가 있어서 열전도유체의 유동압력으로 인해 AMR의 형상이 변형되지 않지만, 설령 변형된다 하더라도 열전도유체는 분배챔버(D)의 구조에 의해 자기재료를 피해갈 수 없기 때문에 열교환의 효율이 높다. 또한, AMR(110)이 판형상으로 그 구조가 간단하지만 효율이 매우 좋고 성형이 용이한 플라스틱 재질로 형성되어 있다는 점이다.

또한, 왕복식 트윈 AMR의 사이클 동작이기 때문에, 효율적이며 높은 저온과 고온의 온도구배로 냉각효과를 볼 수 있다. 앞에서 설명하였듯이 AMR이 자석 안으로 들어갈 때는 열전도유체가 저온에서 고온으로 흐르며 AMR이 자석 밖으로 나가는 동안에는 열전도유체가 AMR에 흐르지 않는다. AMR이 자석 밖으로 나와서 냉각된 후 열전도유체가 고온에서 저온으로 흐른다. 예를 들어, AMR1에서 냉각된 열전도유체가 저온열교환기를 거친 후 AMR2로 투입되어 하나의 열전도유체가 AMR1,2를 모두 거치는 특징이다.

또한, 고온열교환기의 위치는 펌프의 토출측에 있기 때문에, 고온열교환기의 위치도 펌프에 의해 가열된 열전도유체의 열을 AMR에 들어가기 전에 대기온도로 만들어 줄 수 있다.

또한, 자기재료는 자장이 인가될 때 온도가 변화는 특성이 있는데, 이러한 특성이 우수한 재료로는 미세한 크기의 분말인 가돌리늄(Gd)이 있다. 이 가돌리늄은 열전도유체의 흐름에 대해 침투성이 우수한 공극을 가지고 있고, 열의 흡수 및 방출이 우수하다.

본 발명의 왕복식 자기냉동기는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 AMR의 양단에 AMR노즐을 형성하고, 이들 AMR를 AMR노즐이 없는 커넥터로 연결하여 사용할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명의 왕복식 자기냉동기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 저온열교환기에서 나온 상온 열전도유체가 저온측 자기재료에서 고온측 자기재료로 통과하기 때문에, AMR 베드 전체의 온도는 동일한 온도구배를 유지하며 떨어진다. 따라서, AMR 성능 본래의 목적인 초기온도와 최종온도 간의 온도구배간의 폭을 섞임 없이 크게 형성할 수 있다.

둘째, AMR베드의 자기재료의 충전 횡단면도 거의 같은 크기의 분배챔버가 형성되어 있어, 열전도유체가 자기재료 전체로 골고루 유동하기 때문에, 부분적으로 유동하여 형성되는 골이 거의 억제되어 열교환효율을 현저히 향상시킬 수 있다.

둘째, 왕복식 트윈 AMR의 사이클 동작을 이용하기 때문에 열교환 효율을 상승시킬 수 있다.

셋째, 열전도유체가 자기재료를 항상 거쳐 지나가는 구조로 되어 있어, 열교환 효율을 상승시킬 수 있다.

넷째, 메쉬와 플라스틱 패킹을 이용하여 열전도유체와 자기재료의 유출을 동시에 방지할 수 있다.

다섯째, 2개의 AMR을 이용하여 냉각효과를 두 배로 향상시킬 수 있다.

여섯째, AMR이 플라스틱 재질과 외부로 노출되지 않는 자기재료로 인해 단열 상태를 이룰 수 있어 열교환 효율을 상승시킬 수 있다.

일곱째, AMR베드의 관통공을 리브형태의 격벽으로 상하로 구획함으로써, 열전도유체의 유동압력으로 인해 AMR의 형상이 변형되지 않지만, 설령 변형된다 하더 라도 열전도유체는 분배챔버(D)의 구조에 의해 자기재료를 피해갈 수 없기 때문에 열교환의 효율이 높다.

Claims

열전도유체의 흐름을 통과시키는 자기재료를 포함하는 제1AMR베드(능동자기재생기베드)와 제2AMR베드(능동자기재생기베드)를 포함하는 AMR;

자석;

상기 제1AMR베드와 상기 제2AMR베드를 상기 자석에 왕복운동시켜 상호적으로 자장을 인가하거나 소거하는 AMR가동부재;

상기 AMR에 열적으로 접속되는 저온열교환부와 고온열교환부; 로 이루어지되,

상기 제1AMR베드의 양단과 상기 제2AMR베드의 양단에는, 상기 자석에 근접한 근출입구와, 이 근출입구에 비해 상기 자석으로부터 먼 원출입구가 형성되며,

상기 저온열교환부는 상기 제1AMR베드의 원출입구와 상기 제2AMR베드의 원출입구에 배치되는 것을 특징으로 하는 왕복식 자기냉동기.
제1항에 있어서,

상기 제1AMR베드와 제2AMR베드에는, 상기 자기재료가 충전될 제1관통공과 제2관통공이 길이방향을 따라 형성되고,

상기 제1AMR베드와 제2AMR베드의 원출입구측에는, 상기 제1관통공과 제2관통공에 연통되는 저온측 제1AMR노즐과 저온측 제2AMR노즐이 결합되고,

상기 제1AMR베드와 제2AMR베드의 근출입구측에는, 상기 제1관통공과 제2관통 공에 연통되는 고온측 제1AMR노즐과 고온측 제2AMR노즐이 형성된 AMR커넥터가 결합되고,

상기 AMR노즐들 중 적어도 어느 하나에는 상기 열전도유체를 상기 관통공의 단면 전체에 골고루 분배하는 분배챔버가 형성되는 것을 특징으로 하는 왕복식 자기냉동기.
제2항에 있어서,

상기 AMR은 플라스틱 재질이고,

상기 AMR베드와 상기 AMR노즐 사이에는 메쉬와 패킹이 설치되는 것을 특징으로 하는 왕복식 자기냉동기.
제3항에 있어서,

상기 제1관통공 및 제2관통공은 리브형 격벽에 의해 상측 관통공과 하측 관통공으로 구획되는 것을 특징으로 하는 왕복식 자기냉동기.