KR20150048540A - Magnetic heat exchanger - Google Patents

Magnetic heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
KR20150048540A
KR20150048540A KR1020130128746A KR20130128746A KR20150048540A KR 20150048540 A KR20150048540 A KR 20150048540A KR 1020130128746 A KR1020130128746 A KR 1020130128746A KR 20130128746 A KR20130128746 A KR 20130128746A KR 20150048540 A KR20150048540 A KR 20150048540A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat
heat exchange
unit
magnetic
circulation line
Prior art date
Application number
KR1020130128746A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101531000B1 (en
Inventor
김호섭김호섭
김호섭
오상수오상수
오상수
백승규백승규
백승규
하홍수하홍수
하홍수
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020130128746A priority Critical patent/KR101531000B1/en
Publication of KR20150048540A publication Critical patent/KR20150048540A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101531000B1 publication Critical patent/KR101531000B1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/002—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
    • F25B2321/0021—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects with a static fixed magnet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/002—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects
    • F25B2321/0022—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects by using magneto-caloric effects with a rotating or otherwise moving magnet

Abstract

The present invention provides a magnetic heat exchanger which has a structure to be dropped and circulated for the smooth flow of a heating medium with the use of a heat exchange member attached with a magnetic refrigeration material and separately manages a path for heating and cooling the heating medium. To achieve this, the heat exchanger using the heat exchange member to which a magnetic refrigeration material adheres to be heated or cooled with the application of a magnetic field comprises: a heat exchange unit including a rotary shaft on which a plurality of heat exchange members is arranged along the periphery to be axially rotated; a high temperature circulation line installed on one side of the heat exchange unit to provide a pipe conduit to allow the heating medium to be circulated through the rotating heat exchange members; a low temperature circulation line installed on the other side of the heat exchange unit to provide a pipe conduit to allow the heating medium to be circulated through the rotating heat exchange members; and a magnet installed on both sides of the high temperature circulation line to apply a magnetic field to the heat exchange members.

Description

자기 열교환 장치 {Magnetic heat exchanger}Magnetic heat exchanger

본 발명은 자기 열교환 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동시증착법에 의해 자기냉동물질이 증착된 필름 또는 시트형 열교환부재를 이용하여 열매체를 고온 및 저온 상태로 열교환 할 수 있는 자기 열교환 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic heat exchanger, and more particularly, to a magnetic heat exchanger capable of heat-exchanging heat medium in a high-temperature and low-temperature state by using a film or a sheet-type heat exchange member on which a magnetic freezing material is deposited by co-evaporation.

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.Generally, magnetic refrigeration technology is a technique of cooling (freezing) an object by using a magnetocaloric effect (MCE) of a magnetic material. When a strong magnetic field is applied to a ferromagnetic material from outside, the temperature of the magnetic material increases, When the magnetic field is stopped, the temperature of the ferromagnetic material is lowered 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 heating and cooling cycles to compress and expand the gas to cool the object, while the magnetic refrigeration technology uses the magnetothermal effect (MCE) of the magnetic body.

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.That is, when a magnetic field is applied to a magnetic body near a magnetic transformation temperature (Curie temp. Tc), alignment of magnetic moments occurs within the magnetic body, which degrades magnetic entropy, and by lattice entropy the lattice entropy is increased.

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.The increase in lattice entropy leads to an increase in lattice vibration, which causes the temperature of the magnetic body in the magnetic field to rise. In the case of room temperature self-cooling, heat is released by circulating the water. In this process, the temperature of the magnetic body is lowered somewhat. When the magnetic field is stopped, the magnetic moment inside the magnetic body is disorderly arranged and the temperature is lowered. At this time, when the object is connected with the object (heat load) of the refrigerator or the freezer, the temperature of the object is lowered and the temperature of the magnetic material is absorbed by the heat.

상기의 원리를 이용한 것이 자기냉동물질을 이용한 열교환장치이고, 종래기술에 따른 열교환장치는 도 1에 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.1, the housing 200 is positioned inside the magnet 100, and the inside of the housing 200 is used as a heat exchanger, The magnetic freezing material 410 in the form of particles is charged. A cold end 300 connected to the housing 200 is coupled to one side of the housing 200 and a hot end 350 connected to the housing 200 is coupled to the other side of the housing 200. The cold end 300 and the hot end 350 have a space formed therein, and a heating medium such as water is received in the inner space.

상기의 열교환장치에서 상기 마그네트(100)에 자기장이 인가되면, 상기 하우징(200) 내부에 수용된 입자형상의 자기냉동물질(410)의 온도는 증가한다.When a magnetic field is applied to the magnet 100 in the heat exchanger, the temperature of the granular magnetic material 410 stored 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 this state, when the heating medium received in the cold end 300 flows into the housing 200 and is in thermal contact with the magnetic refrigerant 410 in the form of particles, the heating medium absorbs the heat of the magnetic refrigerant 410 And then moved to the hot end 350. The heat medium transferred to the hot-end 350 exchanges heat in a manner that heat-exchanges 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 콜드엔드(300)로 이동된 열매체는 외부의 물체와 열교환하는 방식으로 열의 교환이 이루어진다.In contrast, when the magnetic field is removed from the magnet 100, the temperature of the particle-shaped magnetic freezing material 410 received in the housing 200 is lowered, and the heating medium stored in the hot- The refrigerant absorbs the cold air of the magnetic freezing material 410 and is then cooled and moved to the cold end 300. As a result, The heat medium transferred to the cold end 300 exchanges heat in such a manner that it exchanges heat with an external object.

그러나 상기 종래기술은 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(200) 내부에 수용된 자기냉동물질(410)이 입자형태로 충전된 형상으로 구성되어 열매체가 상기 입자 사이를 통과하는 동안 입자와 열매체 간에 열교환이 이루어지는 방식인 바, 열매체의 유동이 자유롭지 못하여 즉각적인 열교환이 이루어지지 못하며 열교환 효율이 감소한다는 문제점이 있다.2, the magnetic refrigeration material 410 accommodated in the housing 200 is formed in a shape filled with particles so that heat exchange occurs between the particles and the heating medium while the heating medium passes between the particles. The flow of the heat medium is not free, so that the heat exchange can not be performed immediately and the heat exchange efficiency is reduced.

KRKR 10-2013-006311910-2013-0063119 AA KRKR 10-2013-005468910-2013-0054689 AA

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 자기냉동물질이 증착된 열교환부재를 이용하여, 열매체의 원활한 유동을 위해 낙하하면서 순환되는 구조를 가지며, 열매체가 가열 및 냉각되는 경로를 분리하여 운용할 수 있는 자기 열교환 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a heat exchanger having a structure in which a heating medium is heated and cooled, And to provide a self heat exchanging device that can operate the heat exchanger.

그리고, 열매체의 열교환 면적과 용량을 제어할 수 있으며 간단한 설치구조를 가지는 자기 열교환 장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a magnetic heat exchanger which can control the heat exchange area and capacity of a heating medium and has a simple installation structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기 열교환 장치는, 자기냉동물질이 증착되어 자기장의 인가 여부에 의해 발열 또는 냉각되는 열교환부재를 이용한 열교환 장치에 있어서, 상기 열교환부재 다수개가 외주를 따라 배치되어 축회전되는 회전축을 포함하는 열교환유닛; 상기 열교환유닛의 일측에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재를 통과하여 순환되는 관로를 제공하는 고온순환라인; 상기 열교환유닛의 타측에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재를 통과하여 순환되는 관로를 제공하는 저온순환라인; 및, 상기 고온순환라인의 양측에 설치되어 상기 열교환부재에 자기장을 인가하는 마그네트;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a heat exchange apparatus using a heat exchange member in which a magnetic freezing material is deposited and heated or cooled by the application of a magnetic field, wherein a plurality of heat exchange members are disposed along the outer periphery, A heat exchange unit including a rotary shaft rotated; A high temperature circulation line installed at one side of the heat exchange unit to provide a conduit through which the heat medium is circulated through the heat exchange member; A low temperature circulation line provided on the other side of the heat exchange unit to provide a channel through which the heat medium is circulated through the heat exchange member rotating; And a magnet installed on both sides of the hot circulation line and applying a magnetic field to the heat exchange member.

그리고, 상기 열교환부재는 동시증착법으로 자기냉동물질이 증착된 필름 또는 시트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The heat exchange member is formed of a film or sheet on which a self-cooling material is deposited by co-evaporation.

이와 함께, 상기 고온순환라인은 상기 열교환유닛 일측의 상부에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재를 통과하면서 낙하되게 하는 제1 낙하유도부, 상기 제1 낙하유도부에서 낙하되는 열매체가 회수되는 제1 회수부 및, 상기 제1 낙하유도부와 제1 회수부를 연통시켜 열매체를 순환시키는 제1 순환관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the high-temperature circulation line may include a first drop-inducing portion provided at an upper portion of one side of the heat-exchanging unit to allow the heat-dropping member to fall through the heat-exchanging member rotating the heating medium, And a first circulation conduit communicating the first drop inducing portion and the first recovering portion to circulate the heat medium.

또한, 상기 저온순환라인은 상기 열교환유닛 타측의 상부에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재를 통과하면서 낙하되게 하는 제2 낙하유도부, 상기 제2 낙하유도부에서 낙하되는 열매체가 회수되는 제2 회수부 및, 상기 제2 낙하유도부와 제2 회수부에 연결되어 열매체를 순환시키는 제2 순환관로를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the low-temperature circulation line may include a second drop inducing unit installed on the other side of the heat exchanging unit to allow the heat medium to fall through the heat exchanging member rotating the heat medium, a second recovering unit for recovering the heat medium dropped from the second drop inducing unit, And a second circulation conduit connected to the second drop inducing portion and the second collecting portion to circulate the heat medium.

아울러, 상기 열교환유닛은 상기 열교환부재의 회전반경 외측에 설치되어 열손실을 방지하는 외부커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the heat exchange unit may further include an outer cover installed outside the rotation radius of the heat exchange member to prevent heat loss.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.As described above, according to the present invention, the following effects can be expected.

먼저, 열교환부재가 자기냉동물질이 증착된 필름 또는 시트로 이루어지고 그 면적을 조절할 수 있게 됨으로써, 필요에 따라 열교환부재를 교체하면서 열교환 면적과 용량 및 효율을 조절할 수 있는 이점이 있다.First, the heat exchange member is made of a film or a sheet on which a magnetic freezing material is deposited, and the area of the film or sheet can be adjusted. Thus, the heat exchange area, capacity and efficiency can be adjusted while replacing the heat exchange member as necessary.

그리고, 열매체가 낙하하면서 순환되는 구조를 가지게 됨으로써, 열매체의 순환관로의 설치가 용이한 이점이 있다.Further, since the heating medium is circulated while falling, there is an advantage that the circulation duct of the heating medium can be easily installed.

아울러, 열교환유닛의 회전속도 조절에 따라 열교환 용량 및 효율을 제어할 수 있는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the heat exchange capacity and efficiency can be controlled according to the rotation speed of the heat exchange unit.

도 1은 종래의 열교환 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 종래의 자기냉동물질이 충진된 하우징에 열매체가 유동하는 것을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기 열교환 장치를 나타낸 개략도이다.1 is a schematic view showing a conventional heat exchanger.
2 is a schematic view showing a flow of a heating medium in a housing filled with a conventional magnetic freezing material.
3 is a schematic view showing a magnetic heat exchanger according to the present invention.

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

설명에 앞서, 본 발명은 자기냉동물질이 증착되어 자기장의 인가 여부에 의해 발열 또는 냉각되는 열교환부재를 이용한 자기 열교환 장치에 관한 것으로, 상기 열교환부재는 다양한 방법으로 자기냉동물질이 증착될 수 있으나 바람직하게는 본 발명자에 의해 출원된 대한민국공개특허 제10-2013-0054689호 "자기냉동물질 증착방법"을 따라서 자기냉동물질이 증착되게 함을 주지하여 본 명세서의 이해를 돕고자 한다.The present invention relates to a magnetic heat exchanging apparatus using a heat exchange member in which a magnetic freezing material is deposited and heated or cooled by the application of a magnetic field and the heat exchanging member can deposit the magnetic freezing material in various ways, Discloses that the self-cooling material is deposited according to Korean Patent Publication No. 10-2013-0054689 filed by the present inventor in accordance with "Method for depositing a magnetic freezing material" to assist the understanding of the present specification.

본 발명에 따른 자기 열교환 장치를 개략적으로 도시한 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자기 열교환 장치는 열교환유닛(100), 고온순환라인(200), 저온순환라인(300) 및 마그네트(400)를 포함하여 이루어진다.3, the magnetic heat exchanger of the present invention includes a heat exchange unit 100, a high temperature circulation line 200, a low temperature circulation line 300, and a magnet 400 ).

먼저, 상기 열교환유닛(100)은 열교환부재(110)와 회전축(130)을 포함하여 이루어진다. 상기 열교환부재(110)는 자기냉동물질이 증착되어 자기장의 인가 여부에 따라 발열 또는 냉각되는 것으로, 상기한 바와 같이 동시증착법에 의해 자기냉동물질이 증착된 필름 또는 시트로 이루어지게 한다.First, the heat exchange unit 100 includes a heat exchange member 110 and a rotation shaft 130. The heat exchange member 110 is made of a film or sheet on which a magnetic freezing material is deposited by the co-evaporation method as described above because the magnetic freezing material is deposited and heated or cooled according to application of a magnetic field.

그리고, 상기 회전축(130)은 수직하게 설치되어 모터 등의 구동수단(미도시)과 연동되어 회전하는 것으로, 외주를 따라 다수개의 상기 열교환부재(110)가 배치된다.The rotation shaft 130 is installed vertically and rotates in conjunction with driving means (not shown) such as a motor, and a plurality of the heat exchange members 110 are disposed along the outer periphery.

다음으로, 상기 고온순환라인(200)은 열교환유닛(100)의 일측에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재(110)를 통과하여 순환되는 관로를 제공하게 된다. 자세하게, 상기 고온순환라인(200)은 제1 낙하유도부(210), 제1 회수부(230) 및 제1 순환관로(250)를 포함하여 이루어진다.Next, the high-temperature circulation line 200 is installed on one side of the heat exchange unit 100 to provide a conduit through which the heat medium is circulated through the heat exchange member 110. In detail, the high-temperature circulation line 200 includes a first drop inducing unit 210, a first collecting unit 230, and a first circulation pipe 250.

상기 제1 낙하유도부(210)는 열교환유닛(100) 일측의 상부에 설치되어 열매체로 하여금 회전하는 열교환부재(110)를 통과하면서 낙하되게 한다. 이러한, 상기 제1 낙하유도부(210)는 장방형상의 박스형태로 형성되며 열매체가 낙하할 수 있도록 외부와 통기되는 구조를 가지게 된다.The first fall inducing portion 210 is installed at an upper portion of one side of the heat exchanging unit 100 to allow the heating medium to fall through the heat exchanging member 110 rotating. The first dropping inducing part 210 is formed in a rectangular box shape, and has a structure in which the heating medium is vented to the outside so as to fall down.

그리고, 상기 제1 회수부(230)는 열교환유닛(100)을 사이에 두고 제1 낙하유도부(210)의 수직 하방향에 대향 설치되어, 상기 제1 낙하유도부(210)로부터 낙하하여 회전하는 열교환부재(110)를 통과한 열매체를 회수하여 수집하게 된다. 이러한, 상기 제1 회수부(230)는 상부가 개방된 장방형의 박스형태로 형성되며, 낙하하는 열매체의 손실을 방지하기 위해 상기 제1 낙하유도부(210)보다 상대적으로 크게 형성하는 것이 바람직할 것이다.The first collecting unit 230 is installed to oppose to the vertical downward direction of the first drop inducing unit 210 with the heat exchanging unit 100 interposed therebetween and performs heat exchange The heat medium having passed through the member 110 is collected and collected. It is preferable that the first collecting part 230 is formed in the shape of a rectangular box with the top opened and relatively larger than the first dropping inducing part 210 to prevent the loss of the falling heating medium .

이어서, 상기 제1 순환관로(250)는 제1 낙하유도부(210)와 제1 회수부(230)를 연통시켜 열매체를 순환시키며, 외부의 열이 필요한 물체와 열교환 된다. 이러한 상기 제1 순환관로(250) 상에는 펌프 등의 펌핑수단(미도시)이 설치되어 열매체를 순환시킬 수 있게 한다.Then, the first circulation conduit 250 circulates the heat medium through the first drop inducing portion 210 and the first collecting portion 230, and exchanges heat with an object requiring external heat. A pumping means (not shown) such as a pump is installed on the first circulation conduit 250 to circulate the heat medium.

이와 함께, 상기 마그네트(400)는 고온순환라인(200)의 양측에 설치되어 상기 열교환부재(110)에 자기장을 인가하게 된다.In addition, the magnet 400 is installed on both sides of the high-temperature circulation line 200 to apply a magnetic field to the heat exchange member 110.

상기한 열교환유닛(100)과 고온순환라인(200) 및 마그네트(400)의 조합에 의한 열교환 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.The heat exchange structure by the combination of the heat exchange unit 100, the high temperature circulation line 200, and the magnet 400 will be described in detail.

상기 마그네트(400)는 제1 낙하유도부(210)의 상부와 제1 회수부(230)의 하부에 배치되어, 상기 제1 낙하유도부(210)와 제1 회수부(230)사이에서 회전하는 열교환부재(110)에 자기장을 인가하게 되면, 상기 회전축(130)에 의해 회전되어 상기 마그네크(400)의 자기영역을 통과하는 열교환부재(110)의 자기냉동물질이 발열 된다. 여기서, 상기 제1 순환관로(250)의 열매체가 상기 제1 낙하유도부(210)에서 낙하하게 되면, 열매체는 회전하는 열교환부재(110)를 통과하면서 열교환되어 가열된다. 이렇게 가열된 열매체는 제1 회수부(230)에 수집회수되어 상기 제1 순환관로(250)를 통해 이송되면서 열이 필요한 물체와 열교환되어 냉각된 후 상기 제1 낙하유도부(210)로 이송되는 순환과정을 거치게 된다.The magnet 400 is disposed at an upper portion of the first falling guide portion 210 and at a lower portion of the first collecting portion 230 so as to perform heat exchange between the first falling guide portion 210 and the first collecting portion 230 When a magnetic field is applied to the member 110, the magnetic freezing material of the heat exchange member 110, which is rotated by the rotation shaft 130 and passes through the magnetic region of the magnet 400, generates heat. Here, when the heating medium of the first circulation conduit 250 drops from the first drop inducing portion 210, the heating medium passes through the rotating heat exchanging member 110 and is heat-exchanged and heated. The heated heating medium is collected in the first recovering unit 230, transferred through the first circulating conduit 250, cooled by heat exchange with an object requiring heat, and then conveyed to the first falling inducing unit 210 .

다음으로, 상기 저온순환라인(300)은 열교환유닛(100)의 타측에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재(110)를 통과하여 순환되는 관로를 제공하게 된다. 자세하게, 상기 저온순환라인(300)은 고온순환라인(200)과 대향되는 위치에 설치되어 상기 마그네트(400)에서 인가되는 자기장의 영향을 최소화할 수 있게 한다. 이러한, 상기 저온순환라인(300)은 제2 낙하유도부(310), 제2 회수부(330) 및 제2 순환관로(350)를 포함하여 이루어진다.Next, the low-temperature circulation line 300 is installed on the other side of the heat exchange unit 100 to provide a conduit through which the heat medium is circulated through the heat exchange member 110. In detail, the low-temperature circulation line 300 is installed at a position opposite to the high-temperature circulation line 200 to minimize the influence of the magnetic field applied from the magnet 400. The low temperature circulation line 300 includes a second drop inducing unit 310, a second collecting unit 330, and a second circulation pipe 350.

상기 제2 낙하유도부(310)는 열교환유닛(100) 타측의 상부에 설치되어 열매체로 하여금 회전하는 열교환부재(110)를 통과하면서 낙하되게 한다. 그리고, 상기 제2 낙하유도부(310)는 제1 낙하유도부(210)와 대향 설치되어 회전하는 열교환부재(110)에 열매체를 낙하시킨다. 이러한, 상기 제2 낙하유도부(310)는 장방형상의 박스형태로 형성되며 열매체가 낙하할 수 있도록 외부와 통기되는 구조를 가지게 된다.The second drop inducing portion 310 is provided on the other side of the heat exchanging unit 100 to allow the heat medium to fall through the heat exchanging member 110 rotating. The second drop inducing portion 310 drops the heating medium to the heat exchanging member 110, which is installed opposite to the first falling inducing portion 210 and rotates. The second drop guide part 310 is formed in a box shape in a rectangular shape and has a structure in which the heating medium is vented to the outside so that the heating medium can drop.

그리고, 상기 제2 회수부(330)는 열교환유닛(100)을 사이에 두고 제2 낙하유도부(310)의 수직 하방향에 대향 설치되어, 상기 제2 낙하유도부(310)로부터 낙하하여 회전하는 열교환부재(110)를 통과한 열매체를 회수하여 수집하게 된다. 이러한, 상기 제2 회수부(330)는 상부가 개방된 장방형의 박스형태로 형성되며, 낙하하는 열매체의 손실을 방지하기 위해 상기 제2 낙하유도부(310)보다 상대적으로 크게 형성하는 것이 바람직할 것이다.The second collecting unit 330 is installed to oppose to the vertical downward direction of the second drop inducing unit 310 with the heat exchanging unit 100 interposed therebetween and performs heat exchange The heat medium having passed through the member 110 is collected and collected. It is preferable that the second collecting part 330 is formed in the shape of a rectangular box having an open upper part and is formed relatively larger than the second falling guide part 310 to prevent the loss of the falling heat medium .

이어서, 상기 제2 순환관로(350)는 제2 낙하유도부(310)와 제2 회수부(330)를 연통시켜 냉각을 위한 열매체를 순환시키며, 외부에 냉각이 필요한 물체와 열교환 된다. 이러한 상기 제2 순환관로(350) 상에는 펌프 등의 펌핑수단(미도시)이 설치되어 열매체를 순환시킬 수 있게 한다.Then, the second circulation conduit 350 circulates the heating medium for cooling by communicating the second drop inducing portion 310 and the second collecting portion 330, and is heat-exchanged with an object requiring cooling to the outside. Pumping means (not shown) such as a pump is installed on the second circulation conduit 350 to circulate the heat medium.

상기한 열교환유닛(100)과 저온순환라인(300)의 조합에 의한 열교환 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.The heat exchange structure by the combination of the heat exchange unit 100 and the low temperature circulation line 300 will be described in detail.

상기 마그네트(400)에 의해 자기장을 인가받아 가열된 열교환부재(110)가 회전하면서 상기 마그네트(400)로부터 멀어지게 되어 최대 이격위치가 되는 상기 제2 낙하유도부(310)와 제2 회수부(330)사이에 위치하게 되면 상기 열교환부재(110)에 증착된 자기냉동물질이 냉각된다. 이것을 이용하여 상기 제2 순환관로(350)의 열매체가 상기 제2 낙하유도부(310)에서 낙하하게 되면, 열매체는 회전하는 열교환부재(110)를 통과하면서 열교환되어 냉각된다. 이렇게 냉각된 열매체는 제2 회수부(330)에 수집회수되어 상기 제2 순환관로(350)를 통해 이송되면서 냉기가 필요한 물체와 열교환되어 냉각된 후 상기 제1 낙하유도부(210)로 이송되는 순환과정을 거치게 된다.The second drop guide portion 310 and the second drop guide portion 330 which are separated from the magnet 400 by the magnetic flux applied by the magnet 400 and become the maximum separation position while the heated heat exchange member 110 rotates, The magnetic refrigerant deposited on the heat exchange member 110 is cooled. When the heating medium of the second circulation conduit 350 drops from the second drop inducing portion 310, the heating medium passes through the rotating heat exchanging member 110 and is heat-exchanged to be cooled. The cooled heating medium is collected in the second recovery unit 330, transferred through the second circulation conduit 350, cooled by heat exchange with an object requiring cool air, and then transferred to the first drop inducing unit 210 .

여기에서, 상기 제1 낙하유도부(210) 및 제2 낙하유도부(310)의 저면에는 다수의 노즐(미도시) 또는 분사구(미도시)가 방사형으로 형성되어 열매체가 낙하함에 있어 상기 열교환부재(110)와 마찰 및 간섭을 최소화할 수 있게 한다.A plurality of nozzles (not shown) or ejection openings (not shown) are radially formed on the bottom surfaces of the first drop inducing portion 210 and the second falling inducing portion 310 to allow the heat exchange member 110 ) To minimize friction and interference.

또한, 상기 열교환유닛(100)에는 외부커버(150)가 설치되어 열손실을 방지할 수 있게 하는 것이 바람직할 것이다. 자세하게, 상기 외부커버(150)는 열교환부재(110)의 회전반경 외측에 설치되어 열매체와 열교환부재(110)의 열교환 과정에서 열손실을 방지할 수 있게 한다.In addition, it is preferable that the heat exchange unit 100 is provided with an outer cover 150 to prevent heat loss. In detail, the outer cover 150 is installed outside the rotation radius of the heat exchange member 110 to prevent heat loss during heat exchange between the heat medium and the heat exchange member 110.

이와 함께, 상기 회전축(130)의 외주를 따라 배치되는 열교환부재(110)의 면적과 배치간격을 조절하여 열교환 용량을 제어할 수 있으며, 아울러 상기 회전축(130)의 회전속도를 제어하여 열교환 용량 및 효율을 효과적으로 제어할 수도 있다.In addition, the heat exchange capacity can be controlled by adjusting the area and arrangement interval of the heat exchange member 110 disposed along the outer periphery of the rotation shaft 130, and the rotation speed of the rotation shaft 130 can be controlled to control the heat exchange capacity Efficiency can be effectively controlled.

이상과 같이, 본 발명은 자기냉동물질이 증착된 열교환부재를 이용하여, 열매체의 원활한 유동을 위해 낙하하면서 순환되는 구조를 가지며, 열매체가 가열 및 냉각되는 경로를 분리하여 운용할 수 있을 뿐만 아니라, 열매체의 열교환 면적과 용량을 제어할 수 있으며 간단한 설치구조를 가지는 자기 열교환 장치를 제공하는것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.As described above, the present invention has a structure in which a heat exchanging member having a self-cooling material deposited thereon is used to circulate while dropping for smooth flow of a heating medium, and a path through which the heating medium is heated and cooled can be separated and operated, It is understood that the basic technical idea is to provide a self heat exchanging device capable of controlling the heat exchange area and capacity of the heat medium and having a simple installation structure.

아울러, 본 발명의 기본적인 기술적 사상 범주내에서 당업계의 통상적인 지식을 가진자에 의해 다양한 변형이 가능함은 물론이다.Needless to say, various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the basic technical spirit of the invention.

100: 열교환유닛 110: 열교환부재
130: 회전축 150: 외부커버
200: 고온순환라인 210: 제1 낙하유도부
230: 제1 회수부 250: 제1 순환관로
300: 저온순환라인 310: 제2 낙하유도부
330: 제2 회수부 350: 제2 순환관로
400: 마그네트100: heat exchange unit 110: heat exchange member
130: rotating shaft 150: outer cover
200: high-temperature circulation line 210:
230: first recovery section 250: first circulation conduit
300: low temperature circulation line 310: second fall inducing portion
330: second recovery section 350: second circulation conduit
400: Magnet

Claims (5)

자기냉동물질이 증착되어 자기장의 인가 여부에 의해 발열 또는 냉각되는 열교환부재(110)를 이용한 열교환 장치에 있어서,
상기 열교환부재(110) 다수개가 외주를 따라 배치되어 축회전되는 회전축(130)을 포함하는 열교환유닛(100);
상기 열교환유닛(100)의 일측에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재(110)를 통과하여 순환되는 관로를 제공하는 고온순환라인(200);
상기 열교환유닛(100)의 타측에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재(110)를 통과하여 순환되는 관로를 제공하는 저온순환라인(300); 및,
상기 고온순환라인(200)의 양측에 설치되어 상기 열교환부재(110)에 자기장을 인가하는 마그네트(400);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 열교환 장치.A heat exchange apparatus using a heat exchange member (110) in which a magnetic freezing material is deposited and heated or cooled by application of a magnetic field,
A heat exchange unit (100) including a rotary shaft (130) in which a plurality of heat exchange members (110) are arranged along the outer periphery and rotated axially;
A hot circulation line (200) installed at one side of the heat exchange unit (100) to provide a channel through which the heat transfer member (110) through which the heat medium rotates is circulated;
A low temperature circulation line (300) installed on the other side of the heat exchange unit (100) and providing a channel through which the heat transfer member (110) through which the heat medium rotates is circulated; And
And a magnet (400) installed on both sides of the hot circulation line (200) and applying a magnetic field to the heat exchange member (110). 제1항에 있어서,
상기 열교환부재(110)는 동시증발법으로 자기냉동물질이 증착된 필름 또는 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기 열교환 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heat exchange member (110) comprises a film or sheet on which a self-cooling material is deposited by a simultaneous evaporation method. 제1항에 있어서,
상기 고온순환라인(200)은,
상기 열교환유닛(100) 일측의 상부에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재(110)를 통과하면서 낙하되게 하는 제1 낙하유도부(210),
상기 제1 낙하유도부(210)에서 낙하되는 열매체가 회수되는 제1 회수부(230) 및,
상기 제1 낙하유도부(210)와 제1 회수부(230)를 연통시켜 열매체를 순환시키는 제1 순환관로(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 열교환 장치.The method according to claim 1,
The high temperature circulation line (200)
A first drop inducing portion 210 installed at an upper portion of one side of the heat exchanging unit 100 to allow the heat falling member 110 to pass through the heat exchanging member 110,
A first recovery unit 230 for recovering the heating medium dropped from the first drop inducing unit 210,
And a first circulation conduit (250) communicating the first drop inducing portion (210) and the first collecting portion (230) to circulate the heat medium. 제1항에 있어서,
상기 저온순환라인(300)은,
상기 열교환유닛(100) 일측의 상부에 설치되어 열매체가 회전하는 열교환부재(110)를 통과하면서 낙하되게 하는 제2 낙하유도부(310),
상기 제2 낙하유도부(310)에서 낙하되는 열매체가 회수되는 제2 회수부(330) 및,
상기 제2 낙하유도부(310)와 제2 회수부(330)에 연결되어 열매체를 순환시키는 제2 순환관로(350)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 열교환 장치.The method according to claim 1,
The low temperature circulation line (300)
A second drop inducing portion 310 provided at an upper portion of one side of the heat exchanging unit 100 to allow the heat falling member 110 to pass through the heat exchanging member 110,
A second recovery unit 330 for recovering the heating medium dropped from the second drop inducing unit 310,
And a second circulation conduit (350) connected to the second drop inducing portion (310) and the second collecting portion (330) to circulate the heat medium. 제1항에 있어서,
상기 열교환유닛(100)은,
상기 열교환부재(110)의 회전반경 외측에 설치되어 열손실을 방지하는 외부커버(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 열교환 장치.The method according to claim 1,
The heat exchanging unit (100)
Further comprising an outer cover (150) provided outside the rotation radius of the heat exchange member (110) to prevent heat loss.
KR1020130128746A 2013-10-28 2013-10-28 Magnetic heat exchanger KR101531000B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130128746A KR101531000B1 (en) 2013-10-28 2013-10-28 Magnetic heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130128746A KR101531000B1 (en) 2013-10-28 2013-10-28 Magnetic heat exchanger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150048540A true KR20150048540A (en) 2015-05-07
KR101531000B1 KR101531000B1 (en) 2015-06-25

Family

ID=53387008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130128746A KR101531000B1 (en) 2013-10-28 2013-10-28 Magnetic heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101531000B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110595104A (en) * 2018-06-13 2019-12-20 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110595105A (en) * 2018-06-13 2019-12-20 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110926055A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof
CN110926056A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof
CN110926058A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110926057A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof
CN113494785A (en) * 2020-04-07 2021-10-12 中国科学院物理研究所 All-solid-state magnetic refrigeration device and use method and application thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101819520B1 (en) * 2016-10-05 2018-02-28 엘지전자 주식회사 Magnetic cooling system
KR101814399B1 (en) * 2016-10-05 2018-01-30 엘지전자 주식회사 Magnetic cooling system
CN110953759A (en) * 2019-11-28 2020-04-03 珠海格力电器股份有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100728495B1 (en) * 2005-11-10 2007-06-14 주식회사 대우일렉트로닉스 magnetic heat-exchanging unit and magnetic refrigerator with the magnetic heat-exchanging unit
KR20130063119A (en) * 2011-12-06 2013-06-14 한국전기연구원 Heat exchange apparatus using magnetic materials

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110595104A (en) * 2018-06-13 2019-12-20 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110595105A (en) * 2018-06-13 2019-12-20 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110595105B (en) * 2018-06-13 2023-11-28 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110595104B (en) * 2018-06-13 2023-12-26 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110926055A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof
CN110926056A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof
CN110926058A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange device, system and control method thereof
CN110926057A (en) * 2018-09-20 2020-03-27 青岛海尔智能技术研发有限公司 Magnetic refrigeration heat exchange system and control method thereof
CN113494785A (en) * 2020-04-07 2021-10-12 中国科学院物理研究所 All-solid-state magnetic refrigeration device and use method and application thereof
CN113494785B (en) * 2020-04-07 2022-05-24 中国科学院物理研究所 All-solid-state magnetic refrigeration device and use method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR101531000B1 (en) 2015-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101531000B1 (en) Magnetic heat exchanger
KR100684521B1 (en) Magnetic refrigerator
KR102217279B1 (en) Variable heat pump using magneto caloric materials
CN107076478A (en) With the magnetic refrigerating system not blown not etc.
EP2813785B1 (en) Magnetic cooling apparatus and method of controlling the same
JP2009524796A (en) Active magnetic refrigerator
US20070130960A1 (en) Device for generating a thermal flux with magneto-caloric material
JP4842327B2 (en) Magnetic refrigerator
US10527325B2 (en) Refrigerator appliance
EP3404337A1 (en) Radiant air conditioning system for heat-producing device
KR20150081090A (en) Thermal storage air-conditioning system using a different phase change materials.
JP2017003176A (en) Refrigeration device and refrigerator including the same
US9797629B2 (en) Method for carrying out a heat transfer between alternately working adsorbers and device
WO2017129109A1 (en) Parallel flow heat exchanger and air conditioner
CN106766484A (en) A kind of refrigerator with semiconductor air cooling room
CN106642897A (en) Refrigerator with semiconductor direct-cooling chambers
KR100684527B1 (en) Magnetic heat-exchanging unit for magnetic refrigerator
CN211608091U (en) Fruit and vegetable heat treatment, precooling and storage integrated machine
CN106288499A (en) A kind of by the refrigerating and heating combined equipment of rotary ring plate caloric value in heat pipe transmission electric field
CN103162394B (en) Air-conditioning system with energy storage function
CN214065269U (en) Refrigerating and heating double-effect heat exchanger with natural cooling function
KR100768006B1 (en) magnetic heat-exchanging unit and magnetic refrigerator with the magnetic heat-exchanging unit
JP2014528567A (en) Indoor cooling system
WO2020143586A1 (en) A fan speed control method for caloric heat pump systems
KR102042204B1 (en) A Refrigerator System Using Magnetocaloric Material

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180313

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190318

Year of fee payment: 5