KR20030029818A - 회전형 베드 자기 냉장장치 - Google Patents

회전형 베드 자기 냉장장치 Download PDF

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Abstract

회전형 자기 냉장장치는 중앙축선 주위로 회전하도록 장착된 링(21)에 배치되는 자기 재생기 베드(22)를 포함하므로써, 각각의 베드는 링(21)이 회전할 때 자석(29)에 의해 제공된 자장의 내외로 이동한다. 열전달액은 도관에 의해 베드의 고온 단부 및 저온 단부에 연결되고 베드(22)의 링(21)과 함께 회전하는 분배밸브(24)에 의해 재생기 베드(22)로 지향되거나 베드(22)로부터 유출된다. 상기 분배밸브(24)는 도관에 의해 고온 열교환기(34) 및 저온 열교환기(38)에 연결되는 정지형 밸브부재를 포함한다. 상기 베드는, 다공성이며 열전달액을 유동시키는 자기열 물질을 포함한다. 상기 분배밸브(24)는 열전달액을 저온 단부로 유동시킨 후 다시 분배밸브(24)로 유동시키는, 자장의 외측에 위치된 베드의 고온 단부로 지향시키며; 베드가 자장내에 위치될 때, 상기 분배밸브(24)는 열전달액을, 액체가 베드의 저온 단부로 지향되는 베드의 고온 단부로 지향시키고, 상기 액체는 다시 분배 밸브로 지향되어, 활성의 자기 재생기 사이클이 완료된다. 각각의 도관을 흐르는 액체는 단일 방향으로만 흐르거나, 또는 정지된 채로 있어서, 도관에서의 사체적을 최소화한다.

Description

회전형 베드 자기 냉장장치{ROTATING BED MAGNETIC REFRIGERATION APPARATUS}
활성 자기 냉장장치는 자기열 효과(magnetocaloric effect)로 작동되는 장치를 구비한 재생기와 조합된다. 활성 자기 재생기의 작동은 바클레이 등에 허여된 미국특허 제4.332.135호에 개시되어 있다. 실험적인 활성 자기 재생기 모델이 구축되어 실험되었으며, 이에 대한 내용은 "저온 엔지니어링의 진보", 1991년, 제37B권에 기재된 "활성 자기 재생식 냉장기의 실험결과"에 개시되어 있다. 상기 활성 자기 재생기에 대한 상세한 모델은 에이.제이. 디그레고리아가 저술한 "저온 엔지니어링의 진보", 제37B권, 1991년에 기재되어 있다. 활성 자기 재생기는 자기열 효과를 이용하는 쿨러 또는 히트펌프의 형태를 취하고 있다. 자기열 효과를 나타내는 물질은 자화에 따라 따뜻하게 되고, 탈자화에 의해 냉각된다. 기본적인 활성 자기 재생기(active magnetic regenerator: ARM) 장치에 있어서, 열전달액이 통과할 수 있는 자기열 물질의 베드는 자기열 물질의 베드를 통해 한쪽 열교환기로부터 다른쪽 열교환기로 액체 흐름을 왕복시키는 효과를 제공하는 기구와 함께, 2개의열교환기에 연결되어 있다. 상기 베드를 자화 및 탈자화시키기 위한 기구도 제공된다. AMR 사이클은 4개의 부분 즉, 베드내의 액체와 자기열 물질을 자기열 효과에 의해 따뜻하게 하는 베드 자화부분과; 고온측 열교환기를 통한 열해제에 의해, 베드를 통한 저온측으로부터 고온측으로의 액체 유동부와; 베드에서의 액체와 자기열 물질을 냉각시키는 베드 탈자화 부분과; 저온측 열교환기에서 열을 흡수하는 차가운 액체에 의해, 베드를 통해 고온측으로부터 저온측으로의 액체 유동부로 구성되어 있다.
AMR 장치는 액체를 저온측으로부터 고온측으로 유동하기 전에 베드를 자화시켜 따뜻하게 하며, 고온측으로부터 저온측으로 액체를 유동시키키 전에 탈자화시켜 베드를 냉각시킨다. 자화 베드에 자장을 인가하면 한쌍의 온도 프로필과 베드에서의 관련 위치가 생성되는데; 그중 하나는 베드가 자화되었을 때이고, 다른 하나는 베드가 탈자화되었을 때이다. 어떤 위치에서 두개의 베드 프로필 사이의 편차는 자장의 변화를 통해 진행되는 자기열 물질의 단열 온도변화 이다. 만일, 단열 온도변화가 상당하다면, 베드의 저온측으로부터 방출되는 액체는 저온조(cold reservoir)의 온도 보다 낮은 온도를 가질 수 있으며; 통상의 재생기에서처럼 고온조로부터 저온조로의 열이 누설되는 것이 아니라, 저온조의 실제 냉각으로 나타난다. 물론, 열역학 법칙에 따라, 열은 저온조로부터 고온조로 흐르기 때문에 이러한 과정에 따라 일이 실행되어야만 한다. AMR에서의 일은 자석 및/또는 베드를 서로에 대해 이동시키는 구동기구나, 전기적으로 절환되는 자석에 의해 실행된다. 고온측 및 저온측에 열교환기를 사용하므로써, 열은 AMR을 통해 저온측 열교환기로부터 제거된 후 고온측 열교환기를 통해 방출된다. 이러한 열전달을 달성하기 위한 구조는 상술한 미국특허 제4.332.135호에 개시되어 있다.
디그레고리아 등에 허여된 미국특허 제5.249.424호에 개시된 활성 자기 재생기에 따르면, 베드를 통과하는 열전달액의 흐름은 평형화되지 않아, 액체는 베드의 저온측으로부터 고온측이 아닌, 고온측으로부터 저온측을 통과한다. 과잉의 열전달액은 베드의 고온측으로 다시 전환되며, 활성 자기 재생기의 복합 스테이지가 사용된다. 상기 특허에 개시된 바와 같이, 재생기 베드는 왕복하는 형태로 자장의 내외로 이동하며, 베드는 회전 휘일에 장착된다.
활성 자기 재생기의 단점중 하나는 왕복 활성 자기 재생기에서의 열전달액이 재생기 베드와 각각의 고온 및 저온 열교환기 사이에서 전후방으로 이동하므로써 유발되는 비효율을 예로 들 수 있다. 액체는 베드와 열교환기 사이에서 한쪽 방향으로 흐르는 것이 아니기 때문에, 열전달액의 일부는 항상 베드와 열교환기 사이의 연결라인에 있으며, 베드와 열교환기를 통해서는 결코 순환되지 않는다. 통상적으로 "사체적(死體積 : dead volume)"으로 언급되는 이러한 열전달액은 종래 자기 활성 재생기에서 비효율의 주요한 원인이 되었다. 로우톤 쥬니어에 허여된 미국특허 제5.934.078호에는 열전달액의 사체적을 상당히 감소시키는 왕복동 활성 자기 재생기 냉장장치가 개시되어 있다.
본 발명은 자기 냉장에 관한 것으로서, 특히 활성 자기 재생식 냉장장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 자기 냉장장치를 개략적으로 도시한 도면.
도2는 본 발명에 따른 자기 재생기 베드의 링을 개략적으로 도시한 도면으로서, 도관은 분배밸브로부터 재생기 베드의 저온 단부 및 고온 단부의 포트로 연장되는 것을 도시한 도면.
도3은 재생기 베드의 링의 제1위치에서 장치의 부품들을 통과하는 열전달액의 흐름 패턴을 도시한 도면.
도4는 이동하는 제2위치에서, 베드의 링에서의 액체 흐름을 도시한 도면.
도5는 계속 이동한 위치에서 베드의 링에서의 액체 흐름을 도시한 도면.
도6은 본 발명에 따른 회전형 베드 자기 냉장장치의 양호한 실시예의 부분단면도.
도7은 도6에 도시된 분배밸브의 단면도.
도8은 도7의 선8-8을 따른 분배밸브의 단면도.
도9는 도7의 선9-9를 따른 분배밸브의 단면도.
도10은 도7의 선10-10을 따른 분배밸브의 단면도.
도11은 도7의 선11-11을 따른 분배밸브의 단면도.
도12는 또 다른 분배밸브의 정렬에 사용되는 디스크를 도시한 도면.
도13 및 도14는 분배밸브에 사용되는 또 다른 디스크를 도시한 도면.
도15는 도12의 디스크를 이용하는 분배밸브용 장착조립체의 정면도.
도16은 도15에 도시된 장착조립체의 단면도.
도17은 C형 자석의 단면도.
본 발명에 따르면, 회전하는 베드 자기 냉장장치는 중앙축선 주위로 회전하도록 장착된 링에 배치된 자기 재생기 베드를 가지므로, 각각의 베드는 링이 회전함에 따라 자석에 의해 제공된 자장의 내외로 이동한다. 각각의 베드는 저온 단부와 고온 단부를 갖고 있다. 열전달액은 도관에 의해 고온 열교환기 및 저온 열교환기에 연결된 분배밸브에 의해 재생기 베드로 지향된다. 상기 분배밸브는 도관에의해 고온 열교환기 및 저온 열교환기에 연결된 정지형 밸브부재를 포함한다. 도관에 연결된 펌프는 도관을 거쳐 고온 열교환기와 저온 열교환기 및 분배밸브와 자기 재생기 베드를 통해 열전달액을 순환구동시킨다. 각각의 베드는, 다공성이면서 열전달액을 유동시키게 하는 자기열 물질을 포함한다. 상기 분배밸브는 자장의 외측에 있는 베드의 고온 단부로 열전달액을 향하게 하므로써, 열전달액은 베드를 통해 원주방향으로 저온 단부로 흐르고, 이러한 저온 단부에서 열전달액은 다시 분배밸브로 흐른다. 베드가 자장내에 있을 때, 상기 분배밸브는 액체를 베드의 저온 단부로 향하게 하여 원주방향으로 고온 단부로 흐르게 하며; 이러한 액체는 다시 분배밸브로 지향되어, 활성 자기 재생기 사이클이 완료된다. 재생기 베드의 링의 회전이 완료될 동안, 각각의 도관을 통해 흐르는 액체는 오직 한쪽 방향으로만 흐르거나 또는 일부 사이클중 정지상태로 남아 있어, 도관내의 사체적을 감소시키므로써 효율을 강화시킨다.
분배밸브는 정지형 밸브부재와 결합하여 중앙의 축선 주위로 회전하도록 장착된 외측의 회전형 밸브부재와 내측의 정지형 밸브부재를 포함한다. 양호한 회전형 분배밸브에 있어서, 정지형 밸브부재는 2개의 저온 액체실과 2개의 고온 액체실을 포함하며; 회전형 밸브부재는 회전형 밸브부재가 회전할 때 제1의 저온 액체실과 연속적으로 연결되어 있는 제1의 저온 액체포트와, 회전형 밸브부재가 회전할때 제2의 저온 액체실과 연속적으로 연결되어 있는 제2의 저온 액체포트를 포함한다. 상기 회전형 밸브부재는 회전형 밸브부재가 회전할 때 제1의 고온 액체포트와 연속적으로 연결된 제1의 고온 액체포트와, 회전형 밸브부재가 회전할 때 제2의 고온 액체포트와 연속적으로 연결된 제2의 고온 액체포트를 포함한다. 채널은 2개의 고온 액체개구로부터 제1의 고온 액체실 및 제2의 고온 액체실로 연장되고 2개의 저온 액체개구로부터 제1의 저온 액체실 및 제2의 저온 액체실로 연장되는 정지형 밸브부재에 형성된다. 그후 도관은 저온 단부에서 베드의 저온 입구 포트로부터, 제1의 저온 액체실과 연속적으로 연결된 회전형 밸브부재에서의 포트로 연장된다. 도관은 베드의 출구 포트로부터, 제2의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로도 연장된다. 또한, 도관은 베드의 고온 입구포트로부터 제2의 고온 액체실과 연속적으로 연결된 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과 마찬가지로, 베드의 고온 단부에서 베드의 고온 출구포트로부터 제1의 고온 액체실과 연속적으로 연결된 회전형 밸브부재의 포트로도 연장된다. 상기 회전형 밸브부재는 베드의 링에서 도관에 의해 베드에 연결되어, 상기 링과 함께 회전한다. 따라서 액체 흐름의 모든 절환은 링과 연결된 밸브에서 실행되는게 아니라 중앙의 회전형 분배밸브에서 실행된다. 상기 중앙의 회전형 분배밸브에서 필요로 하는 밀봉부는, 베드에서 포트와 연결될 것을 필요로 하는 밀봉부에 비해, 구조가 간단하고 효과적이므로 밀봉부의 설계가 간단해지고, 밀봉부에서의 마모가 감소되며, 분배밸브에서 기계적 손실이 최소화된다.
분배밸브는 서로 밀착되어 결합되는 평탄면을 구비한 2개의 디스크로 형성될수 있다. 디스크중 하나는 정지형 밸브부재이고, 다른 하나의 디스크는 회전하기 위해 장착되는 회전형 밸브부재이다. 상기 2개의 디스크에는 액체 흐름을 회전형 디스크로부터 각각의 자기 냉장 베드의 고온 단부 및 저온 단부로 연장된 도관으로 적절히 지향시키기 위해, 연결 및 해제가 연속적으로 이루어지는 포트가 제공된다. 상기 분배밸브의 정지형 디스크는 도관에 의해 고온 열교환기 및 저온 열교환기에 연결되며; 액체 흐름은 내측의 정지형 밸브부재와 외측의 회전형 밸브부재가 구비된 분배밸브에 대해 서술한 바와 같은 방식으로, 분배밸브 디스크에 의해 분배된다.
상기 링은 일정한 속도로 원형 운동으로 구동되기 때문에, 왕복형 시스템에 비해 기계적 효율이 높다. 또한, 회전부품들의 질량을 감소시켜 관성 효과를 최소로 할 수 있다. 인접한 베드들 사이의 온도편차를 최소화하여 베드들 사이의 열누설을 최소화하기 위하여, 링을 형성하고 있는 복합 베드(multiple bed)는 서로 인접하고 있는 베드들의 고온 단부 및 서로 인접하고 있는 베드들의 저온 단부와 정렬된다. 인접한 베드들의 고온 단부는 유동방지 분리기(flow-proof separator)에 의해 분리된다. 상기 분리기는 인접한 베드들의 저온 단부에 사용될 수도 있지만 이에 한정되는 것은 아니며; 양호한 실시예에서 인접한 베드들의 저온 단부는 개방되어 있고 서로 연결되어 있다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명에 따른 회전형 베드 자기 냉장장치는 장치의 가동부의 기계적 운동을 연속한 원형 운동으로 실행하여 탁월한 기계적 효율을 제공한다. 장치의 부품들상에 가해진 힘은 양호하게 평형이 이루어지며, 실제 구동력은 주로 냉장처리를 구동하는데 필요한 힘이다. 재생동작은 열전달액의 흐름을 자기열 물질쪽으로 왕복동시키므로써 제공된다. 열교환기 및 도관을 통해 열전달액의 비방향성 흐름을 얻을 수 있으므로, 활성 물질과 열교환기 사이의 도관이나 열교환기에서의 사체적 효과를 최소화할 수 있다. 밸브의 구조는 간단하고 마모가 최소가 되도록 노출되어, 장치상에서의 마찰부하가 최소한으로 되게 한다. 또한, 재생기 베드에서의 회전형 부품의 질량을 감소시키므로써 관성효과가 최소화될 수 있으며, 유사한 온도를 갖는 베드들을 집단화하고 또한 베드들 사이에 공간분리부를 형성하여 명확하게 상이한 온도를 제공하므로써 열누설을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 복합 재생기 베드에 동시적인 열전달액 흐름을 제공한다.
본 발명의 원리를 도시하기 위하여, 도1에는 본 발명에 따른 회전형 베드 자기 재생기 장치(20)가 도시되어 있다. 상기 장치(20)는 다수의 재생기 베드(22)로 형성된 원형 링(21)을 포함하며, 상기 각각의 재생기 베드에는 자기효과를 나타내며 열전달액이 통과할 수 있는 물질이 포함되어 있다. 상기 링(21)은 중앙축선(23) 주위로 회전하도록 장착된다. 중앙축선(23)에 배치되는 중앙의 분배밸브(24)에는 내측의 정지형 밸브부재(25)와 외측의 회전형 밸브부재(26)가 제공된다. 열전달액을 위한 한세트의 회전형 도관(27)은 외측의 밸브부재(26)로부터 재생기 베드(22)의 링(21)에 연결된다. 상기 도관(27)은 도시의 편의상 회전형 분배밸브(24)로부터 링(21)으로 직접 연장되는 것으로 도시되었지만, 이러한 도관은 다른 방식(하기에 서술될 것임)으로 지향될 수 있으며, 축선(23) 주위로 회전하도록 장착되는 링(21)을 위한 물리적 지지체를 제공하기 위해 사용될 수도 있고, 사용되지 않을 수도 있음을 인식해야 한다.
자석(29)은 단부판(30) 사이에 공간을 갖도록 형성되며, 이러한 단부판에서 자장은 일부를 통해 연장되지만, 링(21)의 원주 전체를 통해서는 연장되지 않으며; 이에 따라 일부 베드(22)가 자장의 외측에 있을 동안, 다른 베드를 자석(29)의 자장내에서 링(21)내에 위치시킬 수 있다. 링(21)이 축선(23)의 주위로 회전함에 따라, 링(21)내에 있는 각각의 베드(22)는 자석(29)에 의해 제공된 자장내로 점진적으로 이동한 후 상기 자장으로부터 벗어난다. 베드(22)가 자석(29)으로부터의 자장내에 있을 때, 베드내의 자기열 물질은 온도가 증가하고, 저온 열전달액은 그 사이를 통과하여 자기열 물질로부터 열을 뺏을 수 있다. 베드(22)가 자장의 외측으로 이동할 때, 베드의 온도는 감소되며, 따뜻한 열전달액이 베드를 통과하여 열전달액으로부터 베드의 자기열 물질로 열을 인출할 수 있다. 상기 베드(22)는 베드가 자석(29)의 자장내에 있을 때 차가운 열전달액을 저온 단부로부터 베드의 고온 단부로 유동시키므로써, 또한 베드가 자석(29)의 자장 외측에 있을 때 따뜻한 열전달액을 베드의 고온 단부로부터 베드의 저온 단부로 유동시키므로써, "고온" 단부로부터 "저온" 단부로, 베드를 통해 원주방향으로 다공성 자기열 물질에열구배(thermal gradient)가 유지되도록 배치된다. 이러한 흐름은 회전형 분배밸브(24)로부터 각각의 베드의 고온 단부 및 저온 단부로 연결되는 도관(27)에 의해 이루어진다.
상기 밸브(24)는 세트로 이루어진 하나이상의 도관(27)을 통해 하나이상의 베드로부터 유출되는 고온의 열전달액을 자장내에 수용한 후, 이러한 열전달액을 도관(31)상의 정지형 밸브부재(25)로부터 펌프(33)를 통해 액체내의 열을 대기 또는 다른 히트싱크로 전달하는 고온의 열교환기(34)로 지향시킨다. 고온의 열교환기(35)로부터 배출된 차가운 액체는 도관(35)상에서 정지형 밸브부재(25)의 포트로 다시 통과한다. 그후 상기 액체는 하나이상의 도관(27)상에서 자장 외측에 위치된 하나이상의 베드(22)의 고온 단부로 지향되어, 차가운 베드를 통과할 때 액체 온도가 감소된다. 그후, 차가운 액체는 다시 도관(27)상에서 밸브(24)의 정지형 밸브부재(25)로 지향되고, 도관(37)상에서 정지형 밸브부재(25)로부터 냉각된 체적(예를 들어, 냉장기 포위부 내측)으로부터 열전달액으로 열을 전달하는 저온 열교환기(38)로 배출된다. 따뜻해진 액체는 하나의 도관(27)에서 베드의 고온단부로부터 펌프(33)로 배출되어, 사이클이 완료된다. 링(21)이 회전할 때, 회전형 밸브부재(24)는 재생기 베드가 자석(29)의 자장 내외로 이동함에 따라 흐름을 도관(27)으로 지향시켜 재생기 베드(22)로 적절한 흐름방향을 유지시킨다.
도1에 도시된 내용은 단지 예시적인 것으로서, 세트로 이루어진 도관(27)에서 도관은 재생기 베드(22)에 고정되어, 재생기 베드의 링(21)과 함께 회전한다. 따라서, 링(21)의 위치에서 도관(27)과 재생기 베드 사이에 필요로 하는 미끄럼 접촉은 없다. 또한, 세트로 이루어진 도관(27)은 회전형 밸브부재(26)에 고정가능하게 연결되어, 링(21)과 함께 회전한다. 또한, 도관(27)에서의 흐름은 비방향성 즉, 도관이 열전달액을 재생기 베드를 통해 전송하도록 연결되었을 때 액체는 세트로 이루어진 각각의 도관(27)에서 한쪽 방향으로 흐를 수도 있고, 도관(27)을 통해서는 흐르지 않을 수도 있으므로, 도관내의 열전달액은 도관에 연결된 베드가 상이한 위치에 도달할 때까지 도관에 위치된다. 또한, 열전달액은 외부 도관(31, 35) 및 펌프(33)를 통해 흐르며, 고온 열교환기(34)는 한쪽 방향에 위치되고; 열전달액은 외부 도관(37, 39)을 통해 흐르며, 저온 열교환기(38)도 한쪽 방향에 위치되고, 액체는 이러한 소자들을 통해 연속적으로 흐른다. 따라서, 열전달액의 사체적이 최소화된다.
도2에는 열전달 도관(27)이 베드(22)의 고온 단부 및 저온 단부에 연결되는 방식을 개략적으로 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 도2의 링(21)은 예를 들어 1 내지 6으로 명명된 6개의 베드(22)를 포함한다. 이와 유사한 도관에는 다른 숫자의 베드도 사용될 수 있다. 각각의 베드는 고온단부(h)와, 저온 단부(c)를 포함한다. 도2에 도시된 바와 같이 각각의 베드(22)는 2개의 고온 단부 포트 즉, 베드(1)를 위한 포트(h1)와, 베드(2)를 위한 포트(h2)와, 베드(3)를 위한 포트(h3)와, 베드(4)를 위한 포트(h4)와, 베드(5)를 위한 포트(h5)와, 베드(6)를 위한 포트(h6)를 포함한다. 이러한 포트들중 일부는 고온 단부 입구포트로 작용하며, 세트로 이루어진 도관들(27)중 하나의 도관(27hi)에 연결된다. 고온 단부에서의 다른 일부의 포트는 출구포트로 작용하며, 도2에서 도관들중 하나의 도관(27ho)에연결된다. 베드는 짝수개인 것이 바람직하며, 이러한 베드에서 각각의 베드(22)는 인접 베드의 고온 단부에 인접하여 위치된 고온 단부를 갖는다. 베드의 링(21) 및 밸브의 고온부를 위한 구조적 지지체는 베드의 고온 단부에 양호하게 장착된다. 베드의 고온 단부는 분리기(40)에 의해 분리되므로, 열전달액은 고온 단부에서 인접한 베드 사이로 흐른다. 따라서, 베드의 저온 단부는 서로 인접해 있으며, 베드 측부에 있는 포트와 유사한 포트 배치부를 포함한다. 그러나, 도2에 도시된 바와 같이 도관 연결부는 인접한 베드(22)의 저온 단부들이 만나는 위치에서 단일의 출구포트 및 단일의 입구포트를 가지므로써, 간단하게 구성될 수 있다. 단일의 도관(27ci)은 인접한 베드의 저온 단부에서 입구포트에 연결되며, 도2에서의 도관(27co)은 인접한 베드(22)의 저온 단부 사이의 위치에서 저온 단부 출구포트에 연결된다. 저온 단부에서 베드를 통해 열전달액의 균일한 분배를 허용하기 위하여, 도2에서의 점선(41)으로 한정된 분배공간이 인접한 베드 사이에 형성된다. 밸브의 저온부를 위한 구조적 지지체는 베드의 저온 단부에 양호하게 장착된다.
신뢰성을 개선하기 위하여 액체 루프의 외부에는 종래의 액체 취급설비가 부가된다. 예를 들어, 밸브 및 자기열 베드를 압력 스파이크(pressure spike) 및 오염으로부터 보호하기 위하여 펌프(33)의 뒤에서 유동 루프에 액체 축적기 및 필터가 부가된다.
밸브로부터 연장되는, 쌍으로 이루어진 도관(27)의 입구 및 출구는 베드 링(21)에서 종료되는 단일의 통로에서 연결된다. Y형 커넥터에 의해 병합이 이루어진다. 예를 들어, 도2에 있어서 쌍으로 이루어진 도관(27ho, 27hi)의 입구 및출구는 Y형 커넥터에 의해 연결되고, 도관(27co, 27ci)과 마찬가지로 각각의 베드에서 단일의 입구/출구 포트에서 종료된다. Y형 커넥터와 베드 사이의 통로에서의 흐름은 쌍방향이므로, 흐름이 사체적으로 된다는 단점을 갖게 된다. 그러나, 베드상에서의 조합된 입구/출구 포트는 공간을 적게 차지하고, 막힘(clogging)에 민감하며 열누설이 적다는 장점을 갖는다.
도3 내지 도5는 베드 링(21)이 회전할 때 회전형 및 정지형 도관과, 회전형 분배밸브(24)와, 재생기 베드(22)를 통한 유동패턴을 도시하고 있다.
도시를 용이하게 하기 위하여, 링에 대해 시계방향으로 이동하는 것은 자석이 아니라, 자석에 대해 시계방향으로 이동하는 것은 링 임을 인식해야 함에도 불구하고, 도면에서는 자석(29)의 위치가 링에 대해 여러 위치에서 점선으로 도시되었다. 각각의 도면에 있어서, 액체가 흐르는 도관은 굵은 선으로 도시되었으며, 액체가 흐르지 않는 도관은 가는 선으로 도시되었다. 마찬가지로, 도관 사이로 액체를 흐르게 하는 밸브(24)내의 연결부는 검게 칠한 영역으로 도시되었으며, 밸브의 밝은 영역은 이러한 영역에 연결된 도관으로부터의 액체 또는 이러한 도관을 향하는 액체가 밸브에 의해 차단되는 것을 도시하고 있다. 밸브 영역은 4개가 제공되며, 이들은 도3 내지 도5에서 도면부호(24ho, 24hi, 24ci, 24co)로 각각 도시되었다.
도3에 도시된 바와 같이, 전체 베드(1)와 대부분의 베드(6)는 자석(29)의 자장내에 있다. 열전달액은 베드(1, 6)의 저온 단부 입구포트(ci)에 연결된 2개의 도관(27ci)에서 고온 열교환기(38)의 고온 단부로부터 도관(39)을 통해밸브부(24ci)의 저온 액체실로 흐른다. 고온 열전달액은 베드의 저온 단부로부터 베드(1)를 통해 베드의 고온 단부로 원주방향으로 흘러서, 고온 단부 포트(ho)로부터 도관(27ho)으로 배출되며, 상기 도관(27ho)은 포트(H1)에서 밸브(24)의 액체가 흘러 들어가는 밸브부(24ho)의 고온 출구실은 도관(27ho)에서 자석(29)의 자장 외측으로 이동하는 베드(6)의 고온 출구포트(ho)로부터 고온 열전달액을 수용한다. 고온 출구 밸브부(24ho)에 의해 수용되는, 라인(27ho)로부터의 고온 열전달액은 (정지형)출구 도관(31)으로 이송된 후, 펌프(33)를 통해 고온 열교환기(34)로 이송되며, 상기 고온 열교환기에서는 액체로부터 열이 방출되어 이를 냉각시킨다. 차가워진 액체는 밸브부(24)의 고온 입구 밸브부(24hi)로 유동되어, 도관(35)에서 도3에서 검게 칠해진 고온 액체실으로 분배된다. 차가워진 액체는 밸브(24)를 벗어나서, 베드(3)의 고온 단부 입구포트(hi) 및 베드(4)의 고온 단부 입구포트(hi)로 연결되는 2개의 도관(27hi)으로 흐른다. 상기 베드(3, 4)는 모두 자장의 외부에 있으므로 차갑다. 열전달액은 상기 두개의 베드의 고온 단부에서 입구포트(hi)로부터 베드의 자기열 물질을 통해 베드의 저온 단부로 흘러서, 출구포트를 통해 도관(27co)으로 배출된다. 상기 액체는 저온 출구 밸브부(24co)를 통해 정지형 도관(31) 및 저온 열교환기(38)로 흐른다.
도4는 링(21)에 대한 자석(29)의 상대위치가 변해서 자석(29)으로부터의 자장이 베드(1, 2) 위로 완전히 덮이고, 베드(6)는 자장 외부에 있는 것을 도시하고 있다. 밸브부(24ho)는 베드(6)의 출구 포트로부터 이어지는 도관(27)에서의 흐름을 차단하도록 이동되며, 밸브부(24ci)는 베드(6)의 저온 단부 입구포트(ci)로 이어지는 도관(27ci)에서의 흐름을 차단하도록 이동된다. 또한, 밸브부(24hi)는 베드(3)의 입구포트(hi)로 이어지는 도관(27hi)에서의 흐름을 차단하도록 이동되므로, 이제 베드(3)를 통해서는 흐름이 없다. 따라서, 자장에 부분적으로 위치되거나 완전히 외부에 위치되는 베드(3, 6)를 통해서는 흐름이 없으며; 자장내에 위치되는 베드(1, 2)를 통해서 고온 열교환기(34)로 이동하는 흐름이 형성되며; 완전히 자장 외부에 위치되는(이에 따라 온도가 낮은) 베드(4, 5)를 통해서는 저온 열교환기(38)로 이동하는 흐름이 형성된다.
도5는 자석(29)에 대해 링(21)이 계속 이동한 위치를 도시한 것으로서, 이러한 위치에서 전체 베드(2) 및 대부분의 베드(3)는 자장내에 위치된다. 밸브부(24ci)는 베드(2, 3)의 저온 입구단부 포트로 이어지는 도관(27ci)이 상기 베드들에 액체를 공급하는 위치로 이동되며, 밸브부(24ho)는 베드(2, 3)의 출구 포트로부터 도관(27ho)을 통해 흐름을 제공하도록 이동된다. 따라서, 베드(2, 3)를 통해 흐르는 액체는 밸브부(24ho)를 통해 출구 도관(31)과 펌프(33) 및 고온 열교환기(34)로 흐른다. 밸브부(24hi)는 도관(27hi)의 액체 흐름을 (완전히 자장 외부에 위치되어 차가워지는)베드(5, 6)의 고온 단부 입구포트(hi)에 제공하도록 이동되며, 밸브부(24co)는 도관(27co)에서의 흐름을 베드(5, 6)의 저온 단부 출구포트로부터 도관(37) 및 저온 열교환기(38)에 제공하는 위치로 이동한다.
상술한 바와 같은 열전달액의 유동패턴은 자석(29)의 자장에 대한 베드 링(21)의 상대위치가 링의 완전한 일회전을 완료함에 따라 반복된다. 베드의 각각의 단부를 통해 흐르는 액체는 베드가 자석(29)의 자장내에 위치될 때 베드의 저온단부로부터 고온 단부로 흐르며; 베드가 자장의 외부에 위치될 때, 흐름은 베드의 고온 단부로부터 저온 단부로 흐른다. 따라서, 베드가 자장의 내외부로 회전할 때, 베드내에서 자기열 물질의 온도구배가 유지될 것이다. 각각의 도관(27)에서 흐름의 방향은 비방향성이므로, 어느 경우라도 열전달액이 역류되지 않는다. 밸브(24)의 이러한 위치에서, 도관(도3 내지 도5에서 가늘게 도시된 선)의 일부에 있어서, 열전달액은 밸브(24)의 추후 위치까지 정지된 형태로(그러나, 흐름 방향으로는 역류하지 않는) 유지될 것이다.
도6은 냉장 장치(20)를 동작하기 위한 예시적인 기계적 구조를 도시하고 있다. 예를 들어, 자석(29)은 플럭스가 집중되는, 자석(29)의 중앙부에 있는 개구(50)를 통해 연장되는 링(21)과 함께 형성될 수도 있다. 도관(27)의 일부로 작용하는 중공부로 형성될 수도 있는 지지부재(53)는, 개구(50)로 이어지는 자석(29)의 슬롯(51)을 통과할 수 있다. 상기 도관(27)은 분배밸브(24)의 회전형 외측부(26)로 연장된다. 밸브(24)의 정지부(25)는 코어(57)에 장착되며, 회전부(26)는 코어(57)에 장착되어 베어링(59)에 의해 회전하도록 장착된다. 도6에 도시된 바와 같이, 정지형 도관(31A, 35A, 37A, 39A)은 정지형 밸브부재(25)에 연결된다. 모터(60)는 전동장치(61)에 의해 펌프(33)에 연결되어 펌프를 구동하며, 장착 플랫포옴(55) 및 이에 연결된 회전형 밸브부재(26)를 회전구동하도록 연결된다. 도6에 도시된 바와 같이, 고온 열교환기(34)는 열교환소자를 통해 공기를 취입하여 열교환 효율을 강화하도록 연결된 팬(62)을 포함한다.
도7은 밸브(24)의 축방향 단면적을 상세히 도시하고 있으며, 도8 내지 도11은 밸브의 여러 부분(24ho, 24hi, 24ci, 24co)의 레벨에서 축선에 수직한 단면적을 도시하고 있다. 도7에 도시된 바와 같이, 밸브의 정지부(25)는 경사진 형태로 형성되어 회전형 밸브부(26)의 내부 보어에 수용되며; 상기 보어는 정지부재의 경사부와 부합되도록 경사지게 형성되므로, 회전형 부재(26)는 정지부재(25)에 넉넉하게 삽입된다. 스프링(65)은 컬러(67)가 구비된 베어링(66)을 통해 외측 밸브부재(26)와 정지형 밸브부재(25) 사이에 압력을 인가한다. 상기 밸브부재(25, 26)는 상용품인 나일라트론 GS 및 테프론을 포함하여, 플라스틱 등의 적절한 물질로 형성될 수 있으며; 이러한 물질은 외측 밸브부재(26)가 정지형 밸브부재(25)에 대해 회전할 때, 액체 흐름은 차단하지만 저항 및 마찰손실은 작아지도록, 내측 밸브부재와 외측 밸브부재 사이에 밀착결합을 제공한다.
고온의 출구 밸브부(24ho)(도8)의 내부에는 고온 액체실(71)이 형성되어 있으며, 이러한 액체실은 고온 액체개구를 통해 도관(31)에 연결되는 정지형 밸브부재에 형성된 채널(31A)에 연결된다. 고온의 입구 밸브부(24hi)에는 고온 액체실(70)이 형성되어 있으며, 이러한 액체실에서 밸브부재(25)의 채널(35A)은 정지형 밸브부의 고온 액체의 개구를 통하여 도관(35)에 연결된다(도9). 저온 입구 밸브부(24ci)에는 저온 액체실(75)이 형성되며, 이러한 액체실은 도관(39)이 연결되는 저온 액체를 갖는 정지형 밸브부재(25)에 형성된 채널(39A)과 연결되며(도10); 저온 출구 밸브부(24co)에는 저온 액체실(74)이 형성되며, 이러한 액체실은 도관(37)이 연결될 수 있는 저온 액체개구를 갖는 정지형 밸브부재(25)의 채널(37A)과 연결된다(도11). 도6에 도시된 바와 같이, 저온 액체개구는 밸브의한쪽 단부(상단부로 도시)에서 축방향으로 대면하며, 고온 액체개구는 다른쪽 단부(하단부로 도시)에서 축방향으로 대면한다.
외측 밸브부재(26)가 내측의 정지부재(25)에 대해 회전할 때, 도관(27hi, 27ho)에 연결되는, 각각의 밸브부(24ho, 24hi)에서 6개의 포트(H1 내지 H6)는 고온 액체실(70, 71)과 연결 및 분리된다. 이와 마찬가지로, 밸브가 회전할 때, 도관(27ci, 27co)이 각각 연결되는 각각의 밸브부(24ci, 24co)에서 저온 액체포트(C1-2, C3-4, C5-6)는 저온 액체실(75, 74)과 각각 연결된다.
밸브(24)는 상술한 바와 같이 조합된 밸브와 동일한 기능을 완성할 수 있는 여러개의 부분으로 분기된다. 예를 들어, 고온에서 저온으로의 열 누설은 밸브를 기능부(24ho, 24hi)가 구비된 고온부와, 기능부(24co, 24ci)가 구비된 저온부로 분기시키므로써 감소된다.
또 다른 형태의 밸브(24)로는 디스크 밸브를 들 수 있다. 이러한 밸브는 4개의 분리된 비방향성 흐름을 장치의 정지부 및 회전부 사이로 전송한다. 또한, 이러한 밸브는 절환기능을 실행하며, 적절한 시기에 적절한 베드로부터 또는 이러한 베드로 흐름을 지향시키는 기능을 실행한다.
도12에는 부드러운 2개의 평탄 디스크(80, 81)가 구비된 디스크 밸브의 실시예가 도시되어 있다. 제1디스크(80)는 반경이 다른 아크형 슬롯(82, 83, 84, 85)으로 형성된 포트를 포함하며, 장치의 회전 축선(23)과 동축인 중앙축선이 구비된 장치의 정지부에 고정된다. 각각의 슬롯은 장치의 정지부로부터 회전부로 또는 장치의 회전부로부터 정지부로 전송될 분리될 흐름에 대응하며, 각각의 슬롯 포트는도관(31, 35, 37, 39)중 하나에 연결된다. 양호한 하나의 자석에 있어서, 6형 베드와 슬롯(82, 83)은 서로에 대향하며, 아치형으로 180°연장되고, 흐름을 저온 열교환기로 이송하며; 상기 슬롯(84, 85)은 서로에 대향하며, 아치형으로 120°연장되고, 흐름을 고온 열교환기로 이송한다. 제2디스크(81)는 2개의 디스크가 서로에 대해 회전할 때 정지형 디스크(80)에서 포트 슬롯(82, 83, 84, 85)과 연결되거나 분리되는, 반경이 상이한 원형 개구(87, 88)로 형성된 포트 세트를 포함한다. 포트(87, 88)는 회전형 도관(27)에 연결된다. 양호한 하나의 자석에 있어서, 6형 베드와 포트는 원 주위로 균일하게 이격되며, 포트(87)는 포트(88)에 대해 30°이격되어 있다. 디스크(81)는 장치의 회전부에 부착되며, 또한 그 중앙축선은 장치의 회전 축선(23)과 동축으로 형성된다. 디스크(80)의 평탄면(90)과 디스크(81)의 평탄면(91)은 쌍으로 형성되며, 밀착결합되어 동적인 밀봉부를 형성한다. 2개의 디스크(80, 81)는 하기에 서술되는 바와 같이 스프링에 의해 서로 가압되어, 정확한 접촉 압력을 보장하며 오정렬을 보정한다.
도15 및 도16에는 정지형 밸브 디스크(80)를 위한 장착조립체(105)가 도시되어 있다. 상기 장착조립체(105)는 디스크(80, 81)를 서로에 대해 지지하기 위하여 밀봉력을 인가하여, 정지형 디스크 및 회전형 디스크 사이의 오정렬을 수용한다. 신축성 튜브(108, 109)와 조합된 코일 스프링(107)은 정지형 디스크(80)를 회전형 디스크(81)에 가압하여, 디스크들을 분리시키려는 내부 액체압에 저항한다. 내측 튜브(109)에 고정되어 외측 튜브(108)에서 축방향 슬롯(113)으로 미끄러지는 핀(111)은 회전형 디스크에 의해 인가된 마찰 토오크에 저항하며, 정지형디스크(80)가 회전하는 것을 방지한다. 디스크(80)는 후방판(115)과, 탄성 소자(116)(예를 들어, 고무 또는 플라스틱 링)와, 밸브 시트(117)에 의해 장착되며; 탄성소자(116)는 2개의 디스크 사이의 미세한 오정렬 또는 "요동"을 수용하여, 2개의 결합면이 완전히 접촉되게 한다. 이러한 목적들을 달성하기 위하여 U형 조인트가 사용된다.
내측 튜브 및 스프링을 통과하여 도관(31, 35, 37, 39)을 거쳐 4개의 흐름이 이동된다. 조립체(105)는 장착판(119)에 고정되며, 스프링(107)은 나선형 조정기(120)에 의해 나선형 튜브(121)에 지지된다. 회전형 밸브 디스크(81)는 장치의 회전부(도시않음)에 단단히 장착된다.
도13 및 도14는 한쌍의 디스크(93, 94) 및 한쌍의 디스크(95, 96)로 구성된 2개의 분리된 디스크 밸브의 실시예를 도시하고 있다. 이러한 디스크는 디스크(80, 81)에 대해 상술한 바와 동일한 방식으로 작용하는 포트 슬롯(101, 102) 및 포트(103)를 포함한다. 쌍으로 이루어진 제1디스크 밸브(93, 94)는 회전부와 정지부 사이에서 장치의 한쪽 축방향 단부에 위치되며, 쌍으로 이루어진 제2밸브(95, 96)는 회전부와 정지부 사이에서 대향 단부에 위치된다. 모두 4개의 디스크는, 회전 축선이 그 표면에 수직하게 형성되고 표면의 중심을 통과하므로써 디스크가 장치의 회전 축선(23)에 동축으로 회전하도록 위치된다. 쌍으로 이루어진 밸브(93, 94)와 쌍으로 이루어진 밸브(95, 96)는 2개의 분리된 흐름을 장치의 정지부 및 회전부로 전송한다. 분리된 2개의 디스크 밸브의 사용에 따른 장점은 장치의 고온부와 저온부 사이에 열 분리를 제공하며, 소형의 평탄 디스크면의 제조비용을 절감할 수 있다는 점이다.
디스크(80, 81, 93, 94, 95, 96)는 세라믹이나 탄소-그라파이트 혼합물을 포함하여 다양한 물질로 제조될 수도 있다. 쌍으로 형성되는 경우에는 동일한 물질로 제조될 필요는 없다.
베드(22)를 충진시키기 위해 선택된 특정의 자기열 물질은 장치의 온도 작동범위 및 자석(29)의 자장에 의존한다. 이러한 물질은 열전달액이 통과할 수 있는 격자를 형성하도록 패킹된 작은 입자로 구성된다. 실온이나 실온 근처의 온도에서의 작동에 적절한 한가지 자기열 물질로는 가돌리늄이 있으며, 적절한 열전달액으로는 물 또는 물과 혼합된 부동액을 들 수 있다. 베드의 구성과 여러 부품들을 위한 물질은 본 발명에 참조인용된 미국특허 제5.934.078호에 개시되어 있다. 베드의 벽에는 열 절연부가 부가될 수도 있으며, 양호한 실시예에 따르면 베드의 내벽은 경질의 발포 절연부로 형성될 수 있다. 자석(29)은 자석에 슬롯 절결부를 갖는 링 쌍극 자석(ring dipole magnet)과 같은 영구자석을 포함한다. 도17에 도시된 바와 같이 영구자석 부재(125)와 2개의 플럭스 집중 포올부재(131, 132)를 갖는 C형 단면의 자석(29)이 사용될 수도 있다. 6형 베드의 양호한 단일 자석에 있어서, 자석은 120°의 아치 위로 연장된다. 또한, 전자석이나 저장성 초전도 자석 등을 포함하는 기타 다른 형태의 자석이 사용될 수도 있다. 이러한 자석들의 실시예로는 본 발명에 참조인용된 미국특허 5.934.078호 및 5.249.424호에 개시되어 있다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (23)

  1. 열전달액의 재생 냉각을 제공하는 방법에 있어서,
    짝수개의 자기 재생기 베드의 링을 제공하는 단계와,
    베드의 링이 회전할 때, 각각의 재생기 베드에 자장을 선택적으로 인가하거나 제거하도록, 자장을 통해 재생기 베드의 링을 회전시키는 단계와,
    열전달액이 베드가 회전하는 중앙축선에 대해 원주방향으로 흐를 수 있도록, 베드가 자장내에 위치되지 않았을 때, 열전달액을 베드의 고온 단부로부터 재생기 베드를 통해 저온 단부로 통과시키는 단계와; 베드가 자장내에 위치되도록, 베드의 링이 회전할 때, 열전달액을 베드의 저온 단부로부터 재생기 베드를 통해 고온 단부로 원주방향 흐름으로 통과시키는 단계를 포함하며,
    상기 각각의 베드는, 다공성이고 자기열 효과를 나타내며 자기열 물질을 통해 열전달액을 흐를 수 있게 하는 물질을 포함하며; 상기 베드는 고온 단부와 저온 단부를 포함하며; 상기 베드는 원형 링에서 베드의 저온 단부가 인접 베드의 저온 단부와 인접하게 배치되고 또한 각 베드의 고온 단부가 인접 베드의 고온 단부와 인접하게 배치되는 것을 특징으로 하는 열전달액의 재생 냉각 제공방법.
  2. 제1항에 있어서, 베드가 자장내에 위치될 때 재생기 베드를 통해 베드의 저온 단부로부터 고온 단부를 통과하는 열전달액으로부터 열을 인출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달액의 재생 냉각 제공방법.
  3. 제2항에 있어서, 베드가 자장내에 위치될 때 재생기 베드를 통해 베드의 저온 단부로부터 고온 단부를 통과하는 열전달액으로 열을 전달하는 단계를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 열전달액의 재생 냉각 제공방법.
  4. 자기 냉장 히트펌프 장치를 회전시키는 장치에 있어서,
    중앙축선 주위로 자기 재생기 베드의 링을 구동시키는 구동부와 중앙축선 주위로 회전하기 위해 장착되는 자기 재생기 베드의 링과,
    적어도 하나의 베드가 자장내에 위치되고 적어도 하나의 베드가 자장의 외부에 위치되도록, 적어도 하나의 재생기 베드를 통과하지만 모든 재생기 베드를 통과하지는 않는 자장을 제공하는 자석과,
    고온 열교환기와,
    저온 열교환기와,
    도관에 의해 고온 열교환기 및 저온 열교환기에 연결되고 도관에 의해 각각의 자기 재생기 베드의 고온 단부 및 저온 단부에 연결되는 분배밸브와,
    고온 열교환기 및 저온 열교환기와 도관과 분배밸브를 통해 열전달액을 구동시키기 위해 도관에 연결되는 펌프를 포함하며,
    상기 베드는 다공성이고 자기열 효과를 나타내며 자기열 물질을 통해 열전달액을 원주방향으로 흐를 수 있게 하는 물질을 포함하며; 각각의 베드는 고온 단부와 저온 단부를 포함하며; 상기 분배밸브는 재생기 베드의 링이 회전할 때 도관내의 열전달액을 자장의 외부에 위치된 베드로부터 분배밸브를 통해 저온 열교환기로 지향시키고, 그리고 다시 분배 밸브를 통해 자장내에 위치된 베드로, 그리고 분배밸브를 통해 고온 열교환기로, 그리고 다시 분배밸브를 통해 자장의 외부에 위치된 베드로 지향시키도록 절환되며; 상기 분배밸브는 도관을 통과하는 흐름이 동일한 방향을 유지하도록 흐름을 지향시키며; 베드가 자장의 외측에 위치될 때 각각의 베드를 통과하는 흐름의 방향은 베드가 자장내에 위치될 때의 흐름 방향과는 반대인 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 분배밸브와 베드 사이에서 서로 대응하는 입구도관 및 출구도관은 Y형 커넥터에 의해 베드에서 단일의 입구/출구 포트로 병합되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  6. 제4항에 있어서, 자기 재생기 베드는 짝수로 제공되며, 상기 베드는 원형 링에서 인접 베드의 저온 단부에 인접한 각각의 베드의 저온 단부와, 인접 베드의 고온 단부에 인접한 각각의 베드의 고온 단부에 정렬되며; 베드의 인접한 저온 단부들은 액체의 흐름을 위하여 서로 개방되며, 하나의 공통 저온 단부 입구포트와 하나의 공통 저온 단부 출구포트를 포함하며; 베드의 인접한 고온 단부들은 유동방지 분리기에 의해 분리되고, 각각의 베드의 고온 단부를 위한 입구포트 및 출구포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 분배밸브는 정지형 밸브부재와, 중앙축선 주위에서 상기 정지형 밸브부재와 결합하여 회전하도록 장착되는 회전형 밸브부재를 포함하며; 액체를 분배밸브와 베드 사이에 분배하기 위하여, 도관은 회전형 밸브부재로부터 각각의 베드의 고온 단부 및 저온 단부로 연장되며; 상기 회전형 밸브부재는 재생기 베드의 링과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 분배밸브는 내측의 정지형 밸브부재와, 중앙축선 주위에서 상기 정지형 밸브부재와 결합하여 회전하도록 장착되는 외측의 회전형 밸브부재를 포함하며; 상기 정지형 밸브부재는 2개의 저온 액체실과 2개의 고온 액체실을 포함하며; 상기 회전형 밸브부재는 회전형 밸브부재가 회전할 때 제1의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 제1의 저온 액체포트와, 회전형 밸브부재가 회전할 때 제2의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 제2의 저온 액체포트를 포함하며; 상기 회전형 밸브부재는 회전형 밸브부재가 회전할 때 제1의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 제1의 고온 액체포트와, 회전형 밸브부재가 회전할 때 제2의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 제2의 고온 액체포트를 포함하며; 정지형 밸브부재내의 채널은 2개의 고온 액체개구로부터 제1의 고온 액체실 및 제2의 고온 액체실로 연장되고, 또한 2개의 저온 액체개구로부터 제1의 저온 액체실과 제2의 저온 액체실로 연장되며;
    베드의 저온 입구포트로부터 제1의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 베드의 저온 출구포트로부터 제2의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 베드의 고온 출구포트로부터 제1의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 베드의 고온 입구포트로부터 제2의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 저온 열교환기의 출구로부터 제1의 저온 액체실과 연결되는 회전형 밸브부재의 저온 액체개구로 연장되는 도관과, 저온 열교환기의 입구로부터 제2의 저온 액체실과 연결되는 회전형 밸브부재의 저온 액체개구로 연장되는 도관과, 제1의 고온 액체실과 연결된 회전형 밸브부재의 고온 액체개구로부터 펌프를 통해 고온 열교환기의 입구로 연장되는 도관과, 고온 열교환기의 출구로부터 회전형 밸브부재의 제2의 고온 액체실과 연결되는 정지형 밸브부재의 고온 액체개구로 연장되는 도관을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 정지형 밸브부재는 상단부와 바닥 단부를 포함하며, 회전형 밸브부재의 저온 액체개구는 적어도 하나의 단부에서 축방향으로 대면하며, 회전형 밸브부재의 고온 액체개구는 다른쪽 단부에서 축방향으로 대면하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  10. 제7항에 있어서, 자석은 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프장치를 회전시키는 장치.
  11. 제10항에 있어서, 자석은 C형 자석인 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  12. 제7항에 있어서, 중앙축선 주위로 회전하도록 장착되는 장착 플랫포옴을 부가로 포함하며, 회전형 밸브부재로부터 베드로 연장되는 도관은 상기 장착 플랫포옴으로부터 베드의 링으로 연장되는 부분을 포함하며, 상기 링의 베드는 중앙축선 주위로 회전하기 위하여 장착 플랫포옴에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 도관의 연장 부분은 장착 플랫포옴으로부터, 베드의 링을 위한 물리적 지지체를 제공하는 베드로 연장되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  14. 제12항에 있어서, 회전형 밸브부재와 장착 플랫포옴은 서로 연결되어 중앙축선 주위로 회전하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  15. 제7항에 있어서, 정지형 밸브부재와 회전형 밸브부재는 서로 결합되는 평탄면을 갖는 디스크로서 형성되며; 회전형 밸브부재는 중앙축선 주위로 회전하도록장착되고, 밸브부재의 표면은 중앙축선에 대해 수직하며; 상기 정지형 밸브부재와 회전형 밸브부재에는 회전형 밸브부재가 회전할 때 연결되거나 분리되는 포트가 제공되는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  16. 제15항에 있어서, 정지형 밸브부재 디스크를 회전형 밸브부재 디스크와 결합시켜 장착하는 스프링 장착조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 히트펌프 장치를 회전시키는 장치.
  17. 회전하는 자기 냉장 히트펌프 장치에 있어서,
    짝수개의 자기 재생기 베드와,
    적어도 하나의 베드가 자장내에 위치되고 적어도 하나의 베드가 자장 외부에 위치되도록, 적어도 하나의 재생기 베드를 통과하지만 모든 재생기 베드를 통과하지는 않는 자장을 제공하는 자석과,
    내측의 정지형 밸브부재와, 중앙축선 주위에서 상기 정지형 밸브부재와 결합하여 회전하도록 장착되는 외측의 회전형 밸브부재를 포함하는 회전형 분배밸브와,
    베드의 저온 입구포트로부터 제1의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 베드의 저온 출구포트로부터 제2의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 베드의 고온 출구포트로부터 제1의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과, 베드의 고온 입구포트로부터 제2의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 회전형 밸브부재의 포트로 연장되는 도관과,
    입구 및 출구가 구비된 고온 열교환기와,
    입구 및 출구가 구비된 저온 열교환기와,
    저온 열교환기의 출구로부터 제1의 저온 액체실과 연결되는 회전형 밸브부재의 저온 액체개구로 연장되는 도관과, 저온 열교환기의 입구로부터 제2의 저온 액체실과 연결되는 회전형 밸브부재의 저온 액체개구로 연장되는 도관과, 제1의 고온 액체실과 연결된 회전형 밸브부재의 고온 액체개구로부터 펌프를 통해 고온 열교환기의 입구로 연장되는 도관과, 고온 열교환기의 출구로부터 회전형 밸브부재의 제2의 고온 액체실과 연결되는 정지형 밸브부재의 고온 액체개구로 연장되는 도관과,
    회로에서의 열전달액을 고온 열교환기와 저온 열교환기 및 도관들, 베드 및 분배밸브를 통해 구동시키기 위하여 도관에 연결된 펌프를 포함하며,
    상기 각각의 베드는, 다공성이고 자기열 효과를 나타내며 열전달액이 자기열 물질를 통과할 수 있게 하는 물질을 포함하며; 각각의 베드는 고온 단부 및 저온 단부와, 각각의 베드의 고온 단부에 위치되는 고온 단부 입구포트 및 출구포트와, 각각의 베드의 저온 단부에 위치되는 저온 단부 입구포트 및 출구포트를 포함하며; 상기 베드는 원형 링에서 베드의 저온 단부가 인접 베드의 저온 단부와 인접하게 배치되고 또한 각 베드의 고온 단부가 인접 베드의 고온 단부와 인접하게 배치되며; 베드의 인접한 고온 단부들은 유동방지 분리기에 의해 분리되고, 각각의 베드의 고온 단부를 위한 입구포트 및 출구포트를 포함하며; 자기 재생기 베드의 링은 중앙축선 주위로 회전하도록 장착되고, 베드의 링을 중앙축선 주위로 회전시키는구동부를 포함하며; 베드의 입구포트로부터 출구포트로 흐르는 열전달액은 중앙축선에 대해 원주방향으로 흐르며;
    상기 정지형 밸브부재는 2개의 저온 액체실과 2개의 고온 액체실을 포함하며; 상기 회전형 밸브부재는 회전형 밸브부재가 회전할 때 제1의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 제1의 저온 액체포트와, 회전형 밸브부재가 회전할 때 제2의 저온 액체실과 연속적으로 연결되는 제2의 저온 액체포트를 포함하며; 상기 회전형 밸브부재는 회전형 밸브부재가 회전할 때 제1의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 제1의 고온 액체포트와, 회전형 밸브부재가 회전할 때 제2의 고온 액체실과 연속적으로 연결되는 제2의 고온 액체포트를 포함하며; 정지형 밸브부재내의 채널은 2개의 고온 액체개구로부터 제1의 고온 액체실 및 제2의 고온 액체실로 연장되고, 또한 2개의 저온 액체개구로부터 제1의 저온 액체실과 제2의 저온 액체실로 연장되는 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
  18. 제17항에 있어서, 정지형 밸브부재는 상단부와 바닥단부를 포함하며; 회전형 밸브부재의 저온 액체개구는 적어도 하나의 단부에서 축방향으로 대면하며, 회전형 밸브부재의 고온 액체개구는 다른쪽 단부에서 축방향으로 대면하는 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
  19. 제17항에 있어서, 상기 자석은 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
  20. 제19항에 있어서, 자석은 C형 자석인 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
  21. 제17항에 있어서, 중앙축선 주위로 회전하도록 장착되는 장착 플랫포옴을 부가로 포함하며, 회전형 밸브부재로부터 베드로 연장되는 도관은 상기 장착 플랫포옴으로부터 베드의 링으로 연장되는 부분을 포함하며, 상기 링의 베드는 중앙축선 주위로 회전하기 위하여 장착 플랫포옴에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 도관의 연장 부분은 장착 플랫포옴으로부터, 베드의 링을 위한 물리적 지지체를 제공하는 베드로 연장되는 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
  23. 제21항에 있어서, 회전형 밸브부재와 장착 플랫포옴은 서로 연결되어 중앙축선 주위로 회전하는 것을 특징으로 하는 냉장 히트펌프 장치.
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