KR20130063119A - Heat exchange apparatus using magnetic materials - Google Patents

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KR20130063119A
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김호섭
오상수
백승규
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한국전기연구원
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Abstract

PURPOSE: A heat exchanger with a magnetic refrigeration material is provided to obtain a smooth flow of a thermal medium and to improve the efficiency of a heat exchange. CONSTITUTION: A heat exchanger with a magnetic refrigeration material comprises a magnet(100), a housing unit(200), a cold end(300), a hot end(350), and a heat exchanging member. The magnet generates a magnetic field in the internal space. The housing unit is received inside the magnet. The cold end is joined to one side of the housing unit and receives a heat medium. The heat exchanging member is received inside the housing unit. A magnetic refrigeration material is deposited on the surface of a substrate of the heat exchanging member, thereby being arranged at an equal interval to be parallel to a flowing direction of the heat medium. The heat exchanging member is heated and cooled by whether the magnetic field of the magnet is applied or not.

Description

자기냉동물질을 이용한 열교환장치{Heat exchange apparatus using magnetic materials}Heat exchange apparatus using magnetic materials

본 발명은 자기 냉동물질을 이용한 열교환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 자기냉동물질을 기판에 코팅시켜 열교환 장치의 하우징에 위치시키고, 상기 기판에 자기장 인가시 열매체를 콜드엔드에서 핫엔드로 유동시키고, 자기장 제거시 열매체를 핫엔드에서 콜드엔드로 이동시키는 방식으로 열매체를 가열,냉각시켜 열교환 시키는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치에 관한 것이다. The present invention relates to a heat exchanger using a magnetic refrigeration material, and more particularly, the magnetic refrigeration material is coated on a substrate and placed in the housing of the heat exchanger, and when the magnetic field is applied to the substrate, the heat medium flows from the cold end to the hot end. The present invention relates to a heat exchanger using a magnetic refrigeration material for heat exchange by heating and cooling a heat medium in a manner of moving the heat medium from a hot end to a cold end when the magnetic field is removed.

일반적으로, 자기냉동기술은 자성재료의 자기열효과(Magnetocaloric effect, MCE)를 이용하여 물체를 냉각(냉동)하는 기술로 강자성 물질에 외부에서 강한 자기장을 걸어주면 자성물질의 온도는 증가하고 걸어준 자기장을 중지하면 강자성물질의 온도는 내려가는 MCE를 이용한다. In general, magnetic refrigeration technology is a technology that uses a magnetic heat effect (MCE) of the magnetic material to cool (freeze) an object. When a strong magnetic field is applied to the ferromagnetic material from outside, the temperature of the magnetic material increases and is applied. When the magnetic field is stopped, the temperature of the ferromagnetic material is reduced by using the MCE.

기존의 냉동기술은 가스의 압축과 팽창에 의한 발열과 냉각 싸이클을 이용하여 물체를 냉각하지만 자기냉동기술은 자성체의 자기열효과(MCE)를 이용하는 것이다.  Conventional refrigeration technology uses the heat and cooling cycle of the compression and expansion of the gas to cool the object, but magnetic refrigeration technology uses the magnetic heat effect (MCE) of the magnetic material.

즉, 자기변태온도(Curie temp. Tc)부근의 자성체에 자기장을 인가하면 자성체 내부에서 마그네틱 모멘트(magnetic moment)의 정렬이 일어나고 이는 마그네틱 엔트로피(magnetic entropy)를 저하시키며 총엔트로피 보존법칙에 의하여 래티스 엔트로피(lattice entropy)는 증가하게 된다. In other words, applying a magnetic field to a magnetic body near the magnetism temperature (Curie temp. Tc) causes magnetic moment alignment within the magnetic body, which reduces the magnetic entropy and the lattice entropy by the law of preservation of total entropy. (lattice entropy) increases.

래티스 엔트로피(Lattice entropy)의 증가는 래티스 바이브레이션(lattice vibration)의 증가로 이어지고 이로 인하여 자기장 안의 자성체의 온도는 상승하게 된다. 상온 자기냉동의 경우 물을 순환시켜 열을 방출시키고 이 과정에서 자성체의 온도는 다소 내려가며 자기장을 중지시키면 자성체 내부의 마그네틱 모멘트(magnetic moment)가 무질서하게 배열되면서 온도 하강이 일어난다. 이때 냉장고나 냉동고의 내부 물체(열부하)와 연결하면 물체의 온도는 내려가고 자성체의 온도는 열을 흡수하여 상승하게 된다. An increase in lattice entropy leads to an increase in lattice vibration, thereby raising the temperature of the magnetic body in the magnetic field. In the case of room temperature magnetic refrigeration, heat is released by circulating water, and in this process, the temperature of the magnetic material decreases slightly, and when the magnetic field is stopped, the magnetic moment inside the magnetic material is disorderedly arranged, resulting in a temperature drop. At this time, when connected to the internal object (heat load) of the refrigerator or freezer, the temperature of the object is lowered, and the temperature of the magnetic material absorbs heat and rises.

상기의 원리를 이용한 것이 자기냉동물질을 이용한 열교환장치이고, 종래기술에 따른 열교환장치는 도1에 도시된 바와 같이, 마그네트(100) 내부에 하우징(200)을 위치시키고, 상기 하우징(200) 내부에는 입자형태의 자기냉동물질(410)이 충전된다. 그리고 상기 하우징(20))의 일측에는 상기 하우징(200)과 연결된 콜드엔드(300)가 결합되고 상기 하우징(200)의 타측에는 상기 하우징(200)과 연결된 핫엔드(350)가 결합된다. 상기 콜드엔드(300)와 핫엔드(350)는 내부에 공간이 형성된 형태가 되며, 상기 내부 공간에 물 등의 열매체가 수용된다. Using the above principle is a heat exchanger using a magnetic refrigeration material, the heat exchanger according to the prior art, as shown in Figure 1, to place the housing 200 inside the magnet 100, the inside of the housing 200 It is filled with a magnetic refrigeration material 410 in the form of particles. The cold end 300 coupled to the housing 200 is coupled to one side of the housing 20, and the hot end 350 coupled to the housing 200 is coupled to the other side of the housing 200. The cold end 300 and the hot end 350 has a space formed therein, the heat medium such as water is accommodated in the internal space.

상기의 열교환장치에서 상기 마그네트(100)에 자기장이 인가되면, 상기 하우징(200) 내부에 수용된 입자형상의 자기냉동물질(410)의 온도는 증가한다. When the magnetic field is applied to the magnet 100 in the heat exchanger, the temperature of the particulate magnetic refrigeration material 410 accommodated in the housing 200 increases.

그런 상태에서 상기 콜드엔드(300)에 수용된 열매체를 상기 하우징(200) 내부로 유입시켜 상기 입자형태의 자기냉동물질(410)과 열접촉시키면 열매체가 상기 자기냉동물질(410)의 열을 흡수한 후 상기 핫엔드(350)로 이동된다. 상기 핫엔드(350)로 이동된 열매체는 외부의 물체와 열교환하는 방식으로 열의 교환이 이루어진다. In such a state, when the heat medium accommodated in the cold end 300 is introduced into the housing 200 and thermally contacted with the particulate magnetic refrigeration material 410, the heat medium absorbs heat of the magnetic refrigeration material 410. It is then moved to the hot end 350. The heat medium moved to the hot end 350 is exchanged with heat by heat exchange with an external object.

반대로 상기 마그네트(100)에서 자기장을 제거시키면, 상기 하우징(200) 내부에 수용된 입자형태의 자기냉동물질(410)의 온도는 하강하고, 상기 핫엔드(350)에 수용된 열매체를 상기 하우징(20)) 내부로 유입시켜 상기 입자형상의 자기냉동물질(410)과 열접촉시키면 열매체가 상기 자기냉동물질(410)의 냉기를 흡수한 후 냉각되어 상기 콜드엔드(300)로 이동된다. 상기 콜드엔드로 이동된 열매체는 외부의 물체와 열교환하는 방식으로 열의 교환이 이루어진다.On the contrary, when the magnetic field is removed from the magnet 100, the temperature of the magnetic refrigeration material 410 in the form of particles contained in the housing 200 decreases, and the heat medium accommodated in the hot end 350 is transferred to the housing 20. The heat medium absorbs the cold air of the magnetic refrigeration material 410 and then moves to the cold end 300 when the thermal magnetic material is brought into thermal contact with the particulate magnetic refrigeration material 410. The heat medium moved to the cold end is exchanged with heat by heat exchange with an external object.

그러나 상기 종래기술은 도2에 도시된 바와 같이, 하우징(200) 내부에 수용된 자기냉동물질(410)이 입자형태로 충전된 형상으로 구성되어 열매체가 상기 입자 사이를 통과하는 동안 입자와 열매체간에 열교환이 이루어지는 방식인바, 열매체의 유동이 자유롭지 못하여 즉각적인 열교환이 이루어지지 못하며 열교환 효율이 감소한다는 문제점이 있다. However, the prior art, as shown in Figure 2, the magnetic refrigeration material 410 accommodated in the housing 200 is configured in a shape filled with particles to heat exchange between the particles and the heat medium while the heat medium passes between the particles In this way, there is a problem in that the flow of the heat medium is not free, so that instant heat exchange is not achieved and heat exchange efficiency is reduced.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자기냉동물질을 기판상에 코팅하여 기판을 하우징 내부에 열매체가 이동하는 방향과 평행하게 위치시켜, 열매체와 자기냉동물질 간에 열교환 시킴에 의해 열매체의 유동이 원활함과 동시에 열교환효율이 양호한 자기냉동물질을 이용한 열교환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, by coating a magnetic refrigeration material on the substrate to position the substrate in parallel with the direction in which the heat medium moves inside the housing, between the heat medium and the magnetic refrigeration material It is an object of the present invention to provide a heat exchanger using a magnetic refrigeration material having good heat exchange efficiency and smooth heat flow through heat exchange.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부공간측으로 자장을 발생시키는 마그네트와; 상기 마그네트의 내부 공간에 수용되는 하우징과; 상기 하우징의 일측에 결합되고 열매체가 수용된 콜드엔드와; 상기 하우징의 타측에 결합되고 열매체가 수용된 핫엔드와; 상기 하우징 내부에 수용되고 기판의 표면에 자기냉동물질이 증착되어 열매체의 유동방향과 평행하게 등간격으로 설치되고, 상기 마그네트의 자기장 인가 여부에 의해 발열/냉각되는 열교환부재;를 포함하여 구성되는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치를 기술적 요지로 한다. The present invention for achieving the above object, and a magnet for generating a magnetic field to the inner space side; A housing accommodated in an inner space of the magnet; A cold end coupled to one side of the housing and containing a heat medium; A hot end coupled to the other side of the housing and accommodating a heat medium; A heat exchange member accommodated in the housing and deposited on the surface of the substrate to be equally spaced in parallel with the flow direction of the heat medium, and to generate heat / cool by the application of the magnetic field of the magnet; A heat exchanger using refrigerated materials is a technical subject.

상기 콜드엔드 및 핫엔드는 외부물체와 열교환되는 것이 바람직하다. The cold end and the hot end are preferably heat exchanged with an external object.

상기 기판은 판상으로 형성되고, 상기 자기냉동물질은 상기 기판의 일면 또는 양면에 증착되는 것이 바람직하다. The substrate is formed in a plate shape, the magnetic refrigeration material is preferably deposited on one side or both sides of the substrate.

상기 자기냉동물질이 증착된 기판의 표면에는 보호층이 더 형성되는 것이 바람직하다. It is preferable that a protective layer is further formed on the surface of the substrate on which the magnetic refrigeration material is deposited.

상기 기판은 원통 또는 원주형상으로 형성되는 것이 바람직하다. The substrate is preferably formed in a cylindrical or cylindrical shape.

상기 증착은 챔버내에서 동시증발법을 이용하여 자기냉동물질을 증발시켜 증착시키는 것이 바람직하다.The deposition is preferably deposited by evaporating the magnetic refrigeration material in the chamber using a co-evaporation method.

이에 따라, 자기냉동물질을 기판상에 코팅하여 기판을 하우징 내부에 열매체가 이동하는 방향과 평행하게 위치시켜, 열매체와 자기냉동물질 간에 열교환 시킴에 의해 열매체의 유동이 원활함과 동시에 열교환효율이 양호하다는 이점이 있다. Accordingly, by coating the magnetic refrigeration material on the substrate and placing the substrate in parallel with the direction in which the heat medium moves in the housing, heat exchange between the heat medium and the magnetic refrigeration material facilitates the flow of the heat medium and the heat exchange efficiency is good. There is an advantage.

상기의 구성에 의한 본 발명은, 자기냉동물질을 기판에 코팅시켜 열교환 장치의 하우징에 위치시키고, 상기 기판에 자기장 인가시 열매체를 콜드엔드에서 핫엔드르 유동시키고, 자기장 제거시 열매체를 핫엔드에서 콜드엔드로 이동시키는 방식으로 열매체를 가열,냉각시켜 열교환 시킴에 의해 열매체의 유동이 원활함과 동시에 열교환효율이 양호하다는 효과가 있다. According to the present invention, the magnetic refrigeration material is coated on a substrate and placed in a housing of a heat exchanger, and when the magnetic field is applied to the substrate, the heating medium is hot-end flowed from the cold end to the substrate, and the heating medium is cold at the hot end when the magnetic field is removed. By heating and cooling the heat medium in a manner of moving to the end to heat exchange, there is an effect that the heat medium flows smoothly and heat exchange efficiency is good.

도 1은 종래기술에 따른 열교환장치를 나타낸 개략도이고,
도 2는 종래기술에 따른 입자형상의 자기냉동물질이 충전된 열교환장치의 하우징에 열매체가 유동하는 형상을 나타낸 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따른 자기냉동물질을 이용한 열교환장치의 개략도이고,
도 4은 자기냉동물질을 동시증발법을 이용하여 기판에 증착시키는 형상을 나타낸 개략도이고,
도 5는 본 발명에 따른 판상의 열교환부재의 형상을 나타낸 개략도이고,
도 6은 본 발명에 따른 원통형 구조의 열교환 부재를 나타낸 개략도이고,
도 7은 본 발명에 따른 기판에 자기냉동물질이 증착되거나, 자기냉동물질 외에 보호층이 더 형성된 열교환 부재를 나타낸 개략도이다. 1 is a schematic view showing a heat exchanger according to the prior art,
2 is a schematic view showing a shape in which a heat medium flows in a housing of a heat exchanger filled with a particulate magnetic refrigeration material according to the prior art;
3 is a schematic diagram of a heat exchanger using a magnetic refrigeration material according to the present invention,
4 is a schematic view showing a shape of depositing a magnetic refrigeration material on a substrate using a co-evaporation method,
5 is a schematic view showing the shape of a plate-shaped heat exchange member according to the present invention,
6 is a schematic view showing a heat exchange member having a cylindrical structure according to the present invention,
7 is a schematic diagram illustrating a heat exchange member in which a magnetic refrigeration material is deposited on a substrate or a protective layer is further formed in addition to the magnetic refrigeration material.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 자기냉동물질을 이용한 열교환장치의 개략도이고, 도 4는 자기냉동물질을 동시증발법을 이용하여 기판에 증착시키는 형상을 나타낸 개략도이고, 도 5는 본 발명에 따른 판상의 열교환부재의 형상을 나타낸 개략도이고, 도 6은 본 발명에 따른 원통형 구조의 열교환 부재를 나타낸 개략도이고, 도 7은 본 발명에 따른 기판에 자기냉동물질이 증착되거나, 자기냉동물질 외에 보호층이 더 형성된 열교환 부재를 나타낸 개략도이다.Figure 3 is a schematic diagram of a heat exchanger using a magnetic refrigeration material according to the present invention, Figure 4 is a schematic view showing the shape of depositing the magnetic refrigeration material on the substrate using a co-evaporation method, Figure 5 is a plate-shaped according to the present invention Figure 6 is a schematic diagram showing the shape of the heat exchange member, Figure 6 is a schematic diagram showing a heat exchange member of a cylindrical structure according to the invention, Figure 7 is a magnetic refrigeration material is deposited on the substrate according to the invention, or a protective layer in addition to the magnetic refrigeration material It is a schematic diagram which shows the formed heat exchange member.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자기냉동물질을 이용한 열교환장치는 크게 마그네트(100)와, 하우징(200)과, 콜드엔드(300)와, 핫엔드(350)와, 열교환부재(400)로 구성된다. As shown, the heat exchange apparatus using a magnetic refrigeration material according to an embodiment of the present invention is largely a magnet 100, a housing 200, a cold end 300, a hot end 350, a heat exchange member ( 400).

먼저 상기 마그네트(100)에 대해 설명한다. First, the magnet 100 will be described.

상기 마그네트(100)는 후술하는 하우징(200)을 감싸는 형태로 형성되어 하우징(200)에 자기장을 인가시킨다. The magnet 100 is formed to surround the housing 200 to be described later to apply a magnetic field to the housing 200.

상기 마그네트(100)는 통상 영구자석 등을 이용하여, 자성체에 인가하는 자기장의 세기는 높을수록 자기열효과가 증가하기 때문에 더 높은 자기장을 발생시키기 위해서는 초전도자석 등을 이용하여도 가능하며, 마그네트는 공지의 기술이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.The magnet 100 generally uses a permanent magnet or the like, and the higher the strength of the magnetic field applied to the magnetic material, the higher the magnetic thermal effect is. Therefore, a superconducting magnet may be used to generate a higher magnetic field. Since it is a well-known technique, further detailed description is abbreviate | omitted.

상기 마그네트(100)가 둘러싼 내부 공간에는 하우징(200)이 설치되는바, 상기 하우징(200)은 양측이 개방된 원통형상으로 형성되고 내부에 후술하는 열교환부재(400)가 설치되며, 상기 하우징(200)측으로 상기 마그네트의 자기력이 인가된다. The housing 200 is installed in an inner space surrounded by the magnet 100, and the housing 200 is formed in a cylindrical shape with both sides open and a heat exchange member 400 described later is installed inside the housing ( The magnetic force of the magnet is applied to the 200) side.

상기 하우징(200)의 일측에는 내부에 수용부가 형성된 콜드엔드(300)가 형성되고, 상기 수용부에는 열매체가 충전되고, 상기 열매체는 상기 하우징(200)을 통과하며 후술하는 열교환부재(400)와 열교환되는 방식으로 가열되어 후술하는 핫엔드측으로 이동된다. On one side of the housing 200 is formed a cold end 300 having a receiving portion therein, the receiving portion is filled with a heat medium, the heat medium passes through the housing 200 and the heat exchange member 400 to be described later and It is heated in such a way that it is heat exchanged and moved to the hot end side described later.

그리고 상기 하우징(200)의 타측에는 수용부가 형성된 핫엔드(350)가 형성되고, 상기 핫엔드(350)에는 열매체가 충전되고, 상기 열매체는 상기 하우징(200)을 통과하며 후술하는 열교환부재(400)와 열교환되는 방식으로 냉각되어 상기 콜드엔드(300)측으로 이동된다. And the other end of the housing 200 is formed with a hot end 350 having a receiving portion, the hot end 350 is filled with a heat medium, the heat medium passes through the housing 200 and the heat exchange member 400 described later Cooled in such a way that the heat exchange with the cold end 300 is moved.

상기 하우징(200)의 내부에는 열교환부재(400)가 설치되는바, 상기 열교환부재(400)는 기판에 자기냉동물질이 증착되어 형성된다. The heat exchange member 400 is installed inside the housing 200, and the heat exchange member 400 is formed by depositing a magnetic refrigeration material on a substrate.

도 4에서 자기냉동물질의 증착은 챔버(700)내에서 이루어지는바, 원료물질이 수용된 도가니(800)와 기판(430) 사이에는 증착영역제어판(600)이 형성된다. In FIG. 4, the deposition of the magnetic refrigeration material is performed in the chamber 700, and the deposition area control panel 600 is formed between the crucible 800 in which the raw material is accommodated and the substrate 430.

그리고 기판(430)은 일측은 풀림롤(510)에 감겨져 있고, 타측은 감김롤(520)에 연결되어 풀림롤(510)에서 풀려져 자기냉동물질이 증착된 후 감김롤(520)에 감겨지게 된다. And the substrate 430 is one side is wound on the unwinding roll 510, the other side is connected to the unwinding roll 520 is unwinded from the unwinding roll 510 to be wound on the unwinding roll 520 after the magnetic refrigeration material is deposited do.

도가니(800)에서 자기냉동물질(410)의 원료물질을 증발시키면 증발된 원료물질은 상기 기판(430)에 박막형태로 증착된다. 이때 상기 증착영역제어판(600)을 제어시킴에 의해 상기 기판(430)에 형성되는 박막의 증착영역이 결정되며, 필요에 따라 증착되는 원료물질의 조성분포가 경사형으로 다르게 형성되도록 제어할 수도 있다. When the raw material of the magnetic refrigeration material 410 is evaporated in the crucible 800, the evaporated raw material is deposited on the substrate 430 in a thin film form. In this case, the deposition region of the thin film formed on the substrate 430 is determined by controlling the deposition region control panel 600, and if necessary, the composition distribution of the raw material to be deposited may be controlled to be differently formed in an inclined shape. .

상기의 과정을 통하여 도 7(a)와 같이, 기판(430)의 일측면에 자기냉동물질(410)을 증발시켜 박막을 형성시켜 사용해도 무방하나, 타측면에 자기냉동물질을 증착하여 사용하여도 된다. Through the above process, as shown in FIG. 7 (a), the magnetic refrigeration material 410 may be formed by evaporating the magnetic refrigeration material 410 on one side of the substrate 430, but the magnetic refrigeration material may be deposited on the other side. You may also

타측면에 자기냉동물질을 증착하기 위해서는 상기 기판(430)을 롤에서 풀고 증착이 되지않은 면을 도가니 쪽으로 향하도록 하여 상기와 같은 방법으로 하여 기판의 타측면에 자기냉동물질을 증착시킨다. 그리고 필요에 따라서는 도 7(b)와 같이 상기 자기냉동물질(410)의 표면에 보호층(420)을 더 형성시켜도 무방하다. In order to deposit the magnetic refrigeration material on the other side, the substrate 430 is unrolled from the roll and the non-deposition surface is directed toward the crucible and the magnetic refrigeration material is deposited on the other side of the substrate in the same manner as described above. If necessary, a protective layer 420 may be further formed on the surface of the magnetic refrigeration material 410 as shown in FIG. 7B.

상기와 같이 형성된 기판을 절단하여 열교환부재(400)로 사용한다. The substrate formed as described above is cut and used as the heat exchange member 400.

도 5와 같이 판상의 열교환부재(400)를 상기 하우징(200)의 내부에 설치하되, 열매체가 이동하는 방향과 평행하게 다수개 설치시킨다. 하우징(200)을 유동하는 열매체는 자기냉동물질과 열교환 되어 가열 또는 냉각된다. As shown in FIG. 5, the plate-shaped heat exchange member 400 is installed inside the housing 200, but a plurality of plate-shaped heat exchange members 400 are installed in parallel with the direction in which the heat medium moves. The heat medium flowing through the housing 200 is heated or cooled by heat exchange with the magnetic refrigeration material.

그리고, 필요 시 상기 열교환부재(400)는 도 6과 같이 원통형의 표면에 자기냉동물질을 증착하여 사용한다. 상기 자기냉동물질의 증착은 상기에서 설명한 동시증발법을 이용하여 증착시킨다. 상기 원통형의 열교환부재(400)는 하우징(200)의 내부에 설치하되 열매체가 이동하는 방향과 평행하게 다수개 설치시킨다. 하우징(200)을 유동하는 열매체는 자기냉동물질과 열교환 되어 가열 또는 냉각된다. And, if necessary, the heat exchange member 400 is used to deposit a magnetic refrigeration material on the cylindrical surface as shown in FIG. The magnetic refrigeration material is deposited using the co-evaporation method described above. The cylindrical heat exchange member 400 is installed inside the housing 200, but a plurality of heat exchange members 400 are installed in parallel with the direction in which the heat medium moves. The heat medium flowing through the housing 200 is heated or cooled by heat exchange with the magnetic refrigeration material.

상기의 구성에 의한 작동효과는 후술하는 바와 같다. The operation effect by the above configuration is as described later.

사용자는 상기 마그네트(100)를 이용하여 상기 자기냉동물질이 증착된 열교환부재(400)가 설치된 하우징(200)측으로 자기장을 인가시킨다. 자기장의 인가에 의해 상기 열교환부재(400)에 증착된 자기냉동물질은 발열 된다. 상기의 상태에서 상기 콜드엔드(300)측에 수용된 열매체를 상기 하우징(200)측으로 유입시키면, 상기 열매체는 상기 열교환부재(400)와 열교환되어 가열되고, 가열된 열매체는 상기 핫엔드(350)측으로 유입되고, 유입된 열매체는 외부의 열이 필요한 물체와 열교환되어 냉각된다. The user applies the magnetic field to the housing 200 in which the heat exchange member 400 on which the magnetic refrigeration material is deposited is installed using the magnet 100. The magnetic refrigeration material deposited on the heat exchange member 400 is generated by the application of a magnetic field. When the heat medium accommodated in the cold end 300 is introduced into the housing 200 in the above state, the heat medium is heated by heat exchange with the heat exchange member 400, and the heated heat medium is heated to the hot end 350. The introduced heat medium is cooled by exchanging heat with an object requiring external heat.

사용자가 상기 마그네트(100)의 자기장을 제거시키면 상기 자기냉동물질에 인가된 자가장은 제거된다. 상기의 상태가 되면, 자기장의 제거에 의해 상기 열교환부재(400)에 증착된 자기냉동물질은 냉각된다. 상기의 상태에서 상기 핫엔드(350)측에 수용된 열매체를 상기 하우징(200)측으로 유입시키면, 상기 열매체는 상기 열교환부재(400)와 열교환되어 냉각되고 냉각된 열매체는 상기 콜드엔드(300)측으로 유입되고, 유입된 열매체는 외부의 냉기가 필요한 물체와 열교환된다. When the user removes the magnetic field of the magnet 100, the magnetic field applied to the magnetic refrigeration material is removed. In this state, the magnetic refrigeration material deposited on the heat exchange member 400 is cooled by removing the magnetic field. In the above state, when the heat medium accommodated in the hot end 350 is introduced into the housing 200, the heat medium is heat-exchanged with the heat exchange member 400, and the cooled heat medium is introduced into the cold end 300. The heat medium introduced is heat exchanged with an object requiring external cold air.

상기와 같은 방법으로 열교환되며, 하우징(200) 내부에 자기냉동물질이 증착된 열교환부재(400)가 열매체가 이동하는 방향과 평행하게 위치되어, 열매체와 자기냉동물질 간에 열교환 시킴에 의해 열매체의 유동이 원활함과 동시에 열교환효율이 양호하다. The heat exchanger is heat exchanged in the same manner as above, and the heat exchange member 400 having the magnetic refrigeration material deposited therein is positioned in parallel with the direction in which the heat medium moves, and the heat medium flows through heat exchange between the heat medium and the magnetic refrigeration material. At the same time, the heat exchange efficiency is good.

100 : 마그네트 200 : 하우징
300 : 콜드엔드 350 : 핫엔드
400 : 열교환부재 410 : 자기냉동물질
420 : 보호층 430 : 기판
510 : 풀림롤 520 : 감김롤
600 : 증착영역제어판 700 : 챔버
800 : 도가니100: magnet 200: housing
300: cold end 350: hot end
400: heat exchange member 410: magnetic refrigeration material
420: protective layer 430: substrate
510: unwinding roll 520: winding roll
600: deposition area control panel 700: chamber
800: crucible

Claims (7)

내부공간측으로 자장을 발생시키는 마그네트와;
상기 마그네트의 내부 공간에 수용되는 하우징과;
상기 하우징의 일측에 결합되고 열매체가 수용된 콜드엔드와;
상기 하우징의 타측에 결합되고 열매체가 수용된 핫엔드와;
상기 하우징 내부에 수용되고 기판의 표면에 자기냉동물질이 증착되어 열매체의 유동방향과 평행하게 등간격으로 설치되고, 상기 마그네트의 자기장 인가 여부에 의해 발열/냉각되는 열교환부재;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치. A magnet generating a magnetic field toward the inner space;
A housing accommodated in an inner space of the magnet;
A cold end coupled to one side of the housing and containing a heat medium;
A hot end coupled to the other side of the housing and accommodating a heat medium;
A heat exchange member accommodated in the housing and deposited on the surface of the substrate to be equally spaced in parallel with the flow direction of the heating medium, and to generate heat / cool by the application of the magnetic field of the magnet; Heat exchanger using magnetic refrigeration material. 제1항에 있어서, 상기 콜드엔드는 외부물체와 열교환됨을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치.The heat exchange apparatus of claim 1, wherein the cold end is heat-exchanged with an external object. 제1항에 있어서, 상기 핫엔드는 외부물체와 열교환됨을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치.The heat exchange apparatus of claim 1, wherein the hot end is heat-exchanged with an external object. 제1항에 있어서, 상기 자기냉동물질이 증착된 기판의 표면에는 보호층이 더 형성됨을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치.The heat exchange apparatus of claim 1, wherein a protective layer is further formed on a surface of the substrate on which the magnetic refrigeration material is deposited. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 기판은 판상으로 형성되고, 상기 자기냉동물질은 상기 기판의 일면 또는 양면에 증착됨을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치.The heat exchange apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate is formed in a plate shape, and the magnetic refrigeration material is deposited on one or both surfaces of the substrate. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 기판은 원통 또는 원주형상으로 형성됨을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치.The heat exchange apparatus using magnetic refrigeration material according to any one of claims 1 to 4, wherein the substrate is formed in a cylindrical or cylindrical shape. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 증착은 챔버내에서 동시증발법을 이용하여 자기냉동물질을 증발시켜 증착시킴을 특징으로 하는 자기냉동물질을 이용한 열교환장치.The heat exchange apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the deposition is performed by evaporating and evaporating the magnetic refrigeration material in a chamber using a co-evaporation method.
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KR101531000B1 (en) * 2013-10-28 2015-06-25 한국전기연구원 Magnetic heat exchanger

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