KR20190105418A - Thermal management system using magnetic refrigerant materials and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작동온도에 따라 영구자석을 이동시키면서 구획별 자장을 가해주어 최적의 특성을 발현할 수 있는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a thermal management system and a control method using a magnetic refrigerant material, and more particularly using a magnetic refrigerant material that can express the optimal characteristics by applying a magnetic field for each section while moving the permanent magnet according to the operating temperature A thermal management system and a control method thereof.
가정용 및 자동차용 냉각시스템의 기본 구조는 냉매가스(프레온가스 등)와 압축기를 이용한 구조를 가지고 있다. 이러한 시스템은 오존층을 파괴하거나 온실가스 배출이 발생하는 구조로 친환경적 측면에 불리한 특성을 가지고 있다. 이러한 이유로 기존 사용하는 냉매가스의 규제를 기반으로 냉매가스를 사용하지 않는 냉각시스템 구조를 개발할 필요가 있다.The basic structure of the cooling system for home and car has a structure using refrigerant gas (freon gas, etc.) and a compressor. Such a system is disadvantageous in terms of eco-friendliness as it destroys the ozone layer or emits greenhouse gases. For this reason, it is necessary to develop a cooling system structure that does not use refrigerant gas based on the regulation of refrigerant gas.
도 1은 종래의 자기냉방기의 냉방원리를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a cooling principle of a conventional self-cooler.
도 1을 참조하면, 상기 자기냉방기는 상자성체인 자기냉매(상자성염)에 외부에서 자기장을 걸어주면 무질서하게 있던 자기냉매의 원자들이 정렬하고 자화되는 단열자화과정에 의해 자기냉매가 자석이 되면서 온도가 올라가게 된다. 온도가 올라간 자기냉매는 고온 열방출 과정에 의해 자기열 효과로 더워진 자기 냉매의 열이 외부로 방출된다. 이 후, 상기 자기냉매를 비자화(소자)시키는 단열 비자화과정을 수행하면, 자기냉매는 소자되면서 냉각된다. 냉각된 자기냉매는 저온 열 흡수과정을 수행하면서 주위의 열을 흡수하게 된다. 이와 같은 자기냉매가 자화에 의한 발열 및 비자화를 수행하게 되면 흡열되는 영역에서는 냉방이 이루어지게 된다.Referring to FIG. 1, the magnetic cooler is a magnetic refrigerant that becomes a magnet by an adiabatic magnetization process in which atoms of a magnetic refrigerant are disordered and magnetized when a magnetic field is externally applied to a magnetic refrigerant (paramagnetic salt) that is a paramagnetic body. Goes up. As the temperature increases, the magnetic refrigerant heats up the magnetic refrigerant heated by the magnetic heat effect to the outside by a high temperature heat release process. Thereafter, when the adiabatic non-magnetization process of nonmagnetic (element) of the magnetic refrigerant is performed, the magnetic refrigerant is cooled while being elementary. The cooled magnetic refrigerant absorbs the surrounding heat while performing the low temperature heat absorption process. When the self-refrigerant is heated and magnetized by magnetization, cooling is performed in an endothermic region.
냉각 효율 측면에서 기존에 사용한 가스 냉매를 사용한 경우 대비 자기 냉매를 이용한 냉각시스템은 냉각효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 자기 냉매를 이용한 냉각시스템의 경우는 시스템 작동시 압축기를 사용하지 않기 때문에 전력 소모도 최소화할 수 있으며 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.In terms of cooling efficiency, the cooling system using magnetic refrigerant has the advantage of improving the cooling efficiency compared to the case of using the conventional gas refrigerant. In the case of a cooling system using magnetic refrigerant, power consumption can be minimized and noise can be reduced because a compressor is not used to operate the system.
그러나, 자기 고체 냉매로 사용된 소재는 Gd계 화합물을 주로 사용하였으나 가격이 비싼 단점이 있으며, 외부 자기장을 효과적으로 변화시켜줄 수 있는 시스템 구성이 어려워 상용화하기가 어렵다는 단점이 있다.However, although the material used as the magnetic solid refrigerant mainly uses Gd-based compounds, there is a disadvantage that the price is expensive, and it is difficult to commercialize the system configuration that can effectively change the external magnetic field.
또한, 보통 소재의 큐리 온도가 다른 소재를 적층하여 시스템에 적용하여 사용하는 경우도 있다. 그러나, 이 경우에는 큐리 온도가 다른 소재 전반에 자장을 가함으로써 작동 온도에 따라 최대의 소재 특성을 활용하기 어렵다는 단점이 있다.In addition, there are cases in which materials having different Curie temperatures of ordinary materials are laminated and used in a system. However, this case has a disadvantage that it is difficult to utilize the maximum material characteristics according to the operating temperature by applying a magnetic field throughout the material with different Curie temperature.
본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 큐리 온도가 상이한 각각의 재료를 여러 구획으로 나누어 작동온도에 따라 구획별 자장을 가해주는 구조를 구성하여 작동 온도에서 최적의 특성을 발현할 수 있는 자기소재로 한정하여 최대의 효율을 얻고, 온도가 내려가거나 올라감에 따라 자장이 가해지는 영역을 변경하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템 및 그 제어 방법을 제공하고자 한다.In order to overcome the problems of the prior art, an embodiment of the present invention divides each material having a different Curie temperature into several compartments and configures a structure to apply a magnetic field for each compartment according to the operating temperature to express optimal characteristics at the operating temperature. It is intended to provide a thermal management system using a magnetic refrigerant material and a method of controlling the same, which are limited to magnetic materials that can be used to obtain the maximum efficiency, and improve the cooling efficiency by changing the region in which the magnetic field is applied as the temperature decreases or rises. do.
본 발명의 일 측면에 따르면, 자기냉매 소재; 상기 자기냉매 소재에 의해 발생되는 열을 전달하는 열전달 매개체; 상기 열전달 매개체를 이동시키는 피스톤들 및 상기 자기냉매 소재 외부에 위치하는 영구자석을 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, a magnetic refrigerant material; A heat transfer medium transferring heat generated by the magnetic refrigerant material; It may include a piston for moving the heat transfer medium and a permanent magnet located outside the magnetic refrigerant material.
상기 자기냉매 소재는 원통형 형상일 수 있다.The magnetic refrigerant material may have a cylindrical shape.
상기 자기냉매 소재에는 복수개의 관통 구멍들이 천공되어 있는 구조일 수 있다.The magnetic refrigerant material may have a structure in which a plurality of through holes are drilled.
상기 자기냉매 소재는 저온 자기냉매 소재, 중온 자기냉매 소재 및 고온 자기냉매 소재를 포함할 수 있다.The magnetic refrigerant material may include a low temperature magnetic refrigerant material, a medium temperature magnetic refrigerant material and a high temperature magnetic refrigerant material.
상기 피스톤들은 자기냉매 소재에 천공되어 있는 관통 구멍들을 따라 이동할 수 있다.The pistons can move along the through holes drilled in the magnetic refrigerant material.
상기 영구자석은 자기냉매 소재의 길이 방향을 따라 이동할 수 있다.The permanent magnet may move along the length direction of the magnetic refrigerant material.
상기 열관리 시스템은 열전달 매개체를 순환시키는 펌프를 더 포함할 수 있다.The thermal management system may further comprise a pump for circulating the heat transfer medium.
상기 열관리 시스템은 영구자석을 이동시키는 구동부를 더 포함할 수 있다.The thermal management system may further include a driving unit for moving the permanent magnet.
상기 열관리 시스템은 전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.The thermal management system may further include a power supply unit for supplying power.
상기 자기냉매 소재는 3개 이상의 재료들을 포함할 수 있다.The magnetic refrigerant material may include three or more materials.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 제어 방법으로서, (a) 열전달 매개체를 이동시키는 단계, (b) 고온 영역으로 영구자석을 이동시키는 단계, (c) 자장을 인가하는 단계, (d) 열전달 매개체를 순환시키는 단계, 및 (e) 자장을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method of controlling a thermal management system using a magnetic refrigerant material, comprising: (a) moving a heat transfer medium, (b) moving a permanent magnet to a high temperature region, (c) applying a magnetic field Step (d) circulating the heat transfer medium, and (e) removing the magnetic field.
상기 (e) 단계 후에 제 2 온도 영역으로 영구자석을 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include moving the permanent magnet to the second temperature region after the step (e).
상기 영구자석을 제 2 온도 영역으로 이동시킨 후에 제 3 온도 영역으로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include moving the permanent magnet to a second temperature region and then to the third temperature region.
본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템 및 그 제어 방법은 큐리 온도가 상이한 각각의 재료를 여러 구획으로 나누어 작동온도에 따라 구획별 자장을 가해주는 구조를 구성하여 최대의 효율을 얻고, 온도가 변화함에 따라 자장이 가해지는 영역을 변경하여 냉각 효율을 향상시킬 수 있으며, 시스템 부피를 최소화하면서 소음을 최소화할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a thermal management system using a magnetic refrigerant material and a method of controlling the same may be configured by dividing each material having a different Curie temperature into several compartments and applying a magnetic field for each compartment according to the operating temperature. By gaining efficiency, changing the area where the magnetic field is applied as the temperature changes can improve cooling efficiency, and can provide the effect of minimizing noise while minimizing system volume.
도 1은 종래의 자기냉방기의 냉방원리를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 모식도이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 상세 모식도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 작동 메커니즘을 나타내는 모식도이다.1 is a view showing a cooling principle of a conventional self-cooler.
2 is a schematic diagram of a thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention.
3 is a detailed schematic diagram of a thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention of FIG. 2.
Figure 4 is a schematic diagram showing the operating mechanism of the thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention.
이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.The embodiments described below are provided to enable those skilled in the art to easily understand the technical spirit of the present invention, and the present invention is not limited thereto. In addition, matters represented in the accompanying drawings may be different from the form actually embodied in the schematic drawings in order to easily explain the embodiments of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. When a component is referred to as being connected or connected to another component, it is to be understood that although the component may be directly connected or connected to the other component, other components may exist in the middle.
그리고 여기서의 "연결"이란 일 부재와 타 부재의 직접적인 연결, 간접적인 연결을 포함하며, 접착, 부착, 체결, 접합, 결합 등 모든 물리적인 연결을 의미할 수 있다. In addition, the term "connection" herein includes direct connection and indirect connection between one member and another member, and may mean all physical connections such as adhesion, attachment, fastening, bonding, and coupling.
또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.In addition, an expression such as 'first' and 'second' is used only for distinguishing a plurality of components, and does not limit the order or other features between the components.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. The terms "comprises" or "having" are intended to mean that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features or numbers, It can be interpreted that steps, actions, components, parts or combinations thereof may be added.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 모식도이고, 도 3은 도 2의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 상세 모식도이다.2 is a schematic diagram of a thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a detailed schematic diagram of a thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention of FIG.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템은 자기냉매 소재(110), 상기 자기냉매 소재(110)에 의해 발생되는 열을 전달하는 열전달 매개체(120), 상기 열전달 매개체(120)를 이동시키는 피스톤들(130) 및 상기 자기냉매 소재(110) 외부에 위치하는 영구자석(140)을 포함하여 구성되어 있다.2 and 3 together, the thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention is a
하나의 구체적인 예에서, 상기 자기냉매 소재(110)는 원통형 형상일 수 있으며, 복수개의 관통 구멍들이 천공되어 있고, 상기 관통 구멍들은 등간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하다. 상기 자기냉매 소재(110)는 저온 자기냉매 소재(111), 중온 자기냉매 소재(112) 및 고온 자기냉매 소재(113)로 이루어져 있는 것이 바람직하고, 상기 자기냉매 소재(110)는 3개 이상의 재료들을 포함할 수 있다.In one specific example, the
이때, 상기 피스톤들(130)은 열전달 매개체(120)를 이동시키되, 자기냉매 소재(110)에 천공되어 있는 관통 구멍들을 따라 이동하도록 가이드 라인들(150)이 구비되어 있어 상기 피스톤들(130)이 상기 가이드 라인들(150)을 따라 이동하게 된다. 또한, 상기 자기냉매 소재(110) 외부에 위치하는 영구자석(140)은 자기냉매 소재(110)의 길이 방향을 따라 이동하게 된다.In this case, the
이러한 구조에 추가하여, 상기 열관리 시스템은 열전달 매개체(120)를 순환시키는 펌프, 구동부 및 전원부를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.In addition to this structure, the thermal management system preferably further comprises a pump, a drive unit and a power supply unit for circulating the
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템의 작동 메커니즘을 나타내는 모식도이다.Figure 4 is a schematic diagram showing the operating mechanism of the thermal management system using a magnetic refrigerant material according to an embodiment of the present invention.
도 4를 도 2 및 도 3과 함께 참조하여 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 원리와 작동 관계 및 제어 방법을 기술하면, 고온 영역, 중온 영역 및 저온 영역으로 구분되어 있되, 먼저 고온 영역에서 이루어지는 이루어지는 과정을 설명하면 하방향으로 단계별로 도시되어 있는데 (a) 열전달 매개체를 이동시키고, (b) 제 1 온도 영역, 제 2 온도 영역 및 제 3 온도 영역인 세 영역으로 구분되어 있되, 제 1 온도 영역은 고온 영역, 제 2 온도 영역은 중온 영역 및 제 3 온도 영역은 저온 영역이며, 이 중 제 1 온도 영역인 고온 영역으로 영구자석을 이동시킨다. 영구자석이 이동되면 (c) 자장을 인가하고, (d) 열전달 매개체를 순환시킨다. 이러한 일련의 과정이 수행되면 (e) 자장을 제거하고 중온 영역으로 영구자석을 이동시킨다.Referring to FIG. 4 in conjunction with FIGS. 2 and 3, the principle, the operating relationship, and the control method according to an embodiment of the present invention will be described, which is divided into a high temperature region, a medium temperature region, and a low temperature region. The process takes place in a downward direction step by step (a) moving the heat transfer medium, (b) is divided into three zones, the first temperature zone, the second temperature zone and the third temperature zone, the first temperature The region is a high temperature region, the second temperature region is a middle temperature region and the third temperature region is a low temperature region, and the permanent magnet is moved to a high temperature region, which is a first temperature region. When the permanent magnet is moved, (c) the magnetic field is applied, and (d) the heat transfer medium is circulated. When this series of steps is performed (e) the magnetic field is removed and the permanent magnet is moved to the warm zone.
영구자석을 중온 영역으로 이동시키고 상기와 같은 과정을 수행한 후에 영구자석을 저온 영역으로 이동시킨다. 도면에서는 고온 영역에서 상기 과정들을 수행하고 다음 단계인 중온 영역을 수행한 후에 저온 영역에서 상기 과정들이 수행되었으나 이러한 수행 영역들의 순서는 변경되어 수행될 수 있다.After moving the permanent magnet to the middle temperature zone and performing the above process, the permanent magnet is moved to the low temperature zone. In the drawing, the above processes are performed in the low temperature region after the above processes are performed in the high temperature region and the middle temperature region, but the order of the performing regions may be changed.
본 발명에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템은 종래의 냉매가스를 이용한 냉각시스템을 대체할 수 있는 냉각시스템으로서 자기 고체 냉매를 이용한 냉각시스템이다. 즉, 자기고체 냉매의 경우는 자기장 유무에 따라 엔트로피변화(온도변화)를 얻을 수 있는 구조로 자기장이 가해졌을 경우 엔트로피가 작아진 후에 자기장 제거에 의해 자기 냉매로부터 주변 온도를 낮추는 과정을 통해 냉각을 하는 시스템이다.Thermal management system using a magnetic refrigerant material according to the present invention is a cooling system using a magnetic solid refrigerant as a cooling system that can replace the conventional cooling system using a refrigerant gas. That is, in the case of the magnetic solid refrigerant, the entropy change (temperature change) can be obtained depending on the presence or absence of the magnetic field. When the magnetic field is applied, the entropy decreases and the ambient temperature is lowered from the magnetic refrigerant by removing the magnetic field. It is a system.
자기 냉매는 온도에 따른 엔트로피가 변화하는 인자 이외에 자기장 유무에 따라 엔트로피가 변화하는 특성을 가지고 있다. 하기 식에서 Sm의 경우는 자기장 유무에 의해서만 변하는 엔트로피 변화로 이러한 특성을 활용하여 냉각 효율을 결정할 수 있다.Magnetic refrigerant has a characteristic of changing entropy depending on the presence or absence of a magnetic field in addition to a factor of changing entropy according to temperature. In the following equation, in the case of Sm, the cooling efficiency can be determined by utilizing these characteristics as the entropy change that changes only with or without the magnetic field.
ST (H, T) = Sm(H,T)+Sr(T)+Se(T)S T (H, T) = Sm (H, T) + Sr (T) + Se (T)
여기서, Sm은 자기장에 의한 엔트로피 변화, Sr은 격자 진동에 의한 엔트로피 변화, Se는 전자에 의한 엔트로피 변화를 의미한다.Here, Sm is an entropy change due to a magnetic field, Sr is an entropy change due to lattice vibration, and Se is an entropy change due to an electron.
자기냉매 소재는 최고의 특성을 발현할 수 있는 Tc(큐리온도)에 따라 여러 가지로 구성이 가능한데, 그 온도영역에서 멀어질수록 특성이 급격하게 떨어지는 특성을 갖고 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 큐리온도가 다른 소재를 적층하여 사용하는 경우도 있으나 이 경우에는 큐리온도가 다른 소재 전반에 자장을 가함으로써 작동 온도에 따라 최대의 소재 특성을 활용하기 어렵다는 단점이 있다.Magnetic refrigerant material can be configured in various ways depending on the Tc (Curie temperature) that can express the best properties, the characteristic is rapidly falling away from the temperature range. In order to overcome these drawbacks, materials with different Curie temperatures may be stacked, but in this case, it is difficult to utilize the maximum material properties according to the operating temperature by applying a magnetic field to the materials with different Curie temperatures.
그러나, 본 발명에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템 및 그 제어 방법은 큐리 온도가 상이한 각각의 재료를 복수개의 구획으로 분할하여 작동온도에 따라 구획별 자장을 가해주는 구조로서, 작동 온도에서 최적의 특성을 발현할 수 있는 자기냉매 소재로 한정하여 최대의 효율을 얻을 수 있다. 또한, 온도가 변화함에 따라 자장이 가해지는 영역을 변경하므로 효율을 극대화할 수 있다.However, the thermal management system and control method using the magnetic refrigerant material according to the present invention is divided into a plurality of compartments of each material having a different Curie temperature to apply a magnetic field for each section according to the operating temperature, the optimum at the operating temperature Maximum efficiency can be obtained by limiting the magnetic refrigerant material to exhibit the characteristics. In addition, the efficiency of the magnetic field may be changed as the temperature is changed.
종래에는 냉매가 압축되었다가 팽창하면서 온도가 변화되어 냉방을 진행하는 과정을 거치지만, 본 발명에 따른 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템은 자기냉매 소재에 자장이 가해졌을때 자기모멘트가 자장 방향으로 정렬되면서 엔트로피가 작아져 열이 발생하고 자장이 제거되었을 때 엔트로피가 상승하여 주변으로부터 에너지를 흡수하여 주변을 냉각시켜주는 과정을 거쳐 주변을 냉각 및 가열할 수 있는 시스템이다.Conventionally, while the refrigerant is compressed and expanded, the temperature is changed and cooling is performed. However, in the thermal management system using the magnetic refrigerant material according to the present invention, when the magnetic field is applied to the magnetic refrigerant material, the magnetic moment is aligned in the magnetic field direction. As the entropy becomes smaller and heat is generated, when the magnetic field is removed, the entropy rises, absorbing energy from the surroundings, cooling the surroundings, and cooling and heating the surroundings.
따라서, 종래의 가스 냉매를 사용하던 에어컨과 달리 컴프레서, 컨덴서, 팽창밸브, 증발기가 필요없어 공간을 적게 차지하는 콤팩트한 구성이 가능하고, 작동시 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.Therefore, unlike an air conditioner using a conventional gas refrigerant, it is possible to have a compact configuration that requires less space because it does not need a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and has an advantage of reducing energy consumed during operation.
도 4를 다시 참조하면, 큐리온도가 다른 자기냉매 소재를 이용해서 시스템을 구성하고 각각의 자기냉매 소재가 최적으로 온도 변화를 낼 수 있는 온도영역에서 영구 자석이 그 온도 영역에 해당하는 자기냉매 소재 부분으로 이동하여 온도 변화를 효과적으로 유도하는 과정을 나타내고 있다.Referring to FIG. 4 again, the magnetic refrigerant material of which the permanent magnet corresponds to the temperature range in the temperature range in which the system is composed of the magnetic refrigerant materials having different Curie temperatures and the magnetic temperature of each magnetic refrigerant material can be optimally changed. It shows the process of effectively inducing temperature changes by moving to a part.
하나의 구체적인 예에서, 각각의 큐리온도가 다른 a(300K), b(280K), c(260K)에 해당하는 소재를 적용시 냉각 영역 기준으로 300K구간에서는 a소재에 자장 인가가 집중되도록 영구 자석을 이동시키고, 온도가 낮아져 280K 영역에서는 b소재에 자장 인가가 집중되도록 하며, 260K 영역에서는 c소재에 자장이 집중적으로 인가되도록 시스템을 구성하여 효과가 작아지는 소재 구간에서는 사용을 억제함으로써 영구자석의 크기를 작게 할 수 있어 부피가 작아지고 하중이 감소하는 장점이 있다.In one specific example, the permanent magnet is concentrated so that the magnetic field is concentrated on the material a in the 300K section based on the cooling area when the curie temperature is applied to materials with different a (300K), b (280K) and c (260K). The temperature is lowered, so that the magnetic field is concentrated on the material b in the 280K region, and the system is configured to apply the magnetic field to the c material in the 260K region. Since the size can be reduced, the volume is reduced and the load is reduced.
본 발명이 속하는 기술분야의통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 또한 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어가 정의된 것으로서, 통상적이거나 사전적인 의미로만 한정해서 해석되어서는 아니되어야 한다. 더불어, 상술하는 과정에서 기술된 구성의 순서는 반드시 시계열적인순서대로 수행될 필요는 없으며, 각 구성 및 단계의 수행 순서가 바뀌어도 본 발명의 요지를 충족한다면 이러한 과정은 본 발명의 권리범위에 속할 수 있음은 물론이다.Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the above-described embodiments are only selected and presented as the most preferred embodiments to help those skilled in the art among various possible examples, and the technical spirit of the present invention is not limited or limited only by the embodiments presented. Rather, various changes, additions and changes are possible within the scope without departing from the spirit of the present invention, as well as other equivalent embodiments. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted. In addition, the inventors have defined terms or words used in the present specification and claims based on the principle that the concept of terms can be properly defined in order to explain the invention in the best way. It should not be construed as limited to meaning. In addition, the order of the components described in the above-described process is not necessarily performed in a time-series order, and even if the order of execution of each component and step is changed, the process may fall within the scope of the present invention if the subject matter of the present invention is met. Of course.
110: 자기냉매 소재 120: 열전달 매개체
130: 피스톤들 140: 영구자석
150: 가이드 라인들110: magnetic refrigerant material 120: heat transfer medium
130: pistons 140: permanent magnet
150: guidelines
Claims (13)
상기 자기냉매 소재에 의해 발생되는 열을 전달하는 열전달 매개체;
상기 열전달 매개체를 이동시키는 피스톤들; 및
상기 자기냉매 소재 외부에 위치하는 영구자석;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.Magnetic refrigerant material;
A heat transfer medium transferring heat generated by the magnetic refrigerant material;
Pistons for moving the heat transfer medium; And
A permanent magnet located outside the magnetic refrigerant material;
Thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that it comprises a.
상기 자기냉매 소재는 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The magnetic refrigerant material is a thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that the cylindrical shape.
상기 자기냉매 소재에는 복수개의 관통 구멍들이 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
Thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that a plurality of through holes are perforated in the magnetic refrigerant material.
상기 자기냉매 소재는 저온 자기냉매 소재, 중온 자기냉매 소재 및 고온 자기냉매 소재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The magnetic refrigerant material is a thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that it comprises a low temperature magnetic refrigerant material, a medium temperature magnetic refrigerant material and a high temperature magnetic refrigerant material.
상기 피스톤들은 자기냉매 소재에 천공되어 있는 관통 구멍들을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
And the pistons move along the through holes drilled in the magnetic refrigerant material.
상기 영구자석은 자기냉매 소재의 길이 방향을 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The permanent magnet is a thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that to move along the longitudinal direction of the magnetic refrigerant material.
상기 열관리 시스템은 열전달 매개체를 순환시키는 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The thermal management system further comprises a pump for circulating the heat transfer medium, the thermal management system using a magnetic refrigerant material.
상기 열관리 시스템은 영구자석을 이동시키는 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The thermal management system is a thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that it further comprises a drive unit for moving the permanent magnet.
상기 열관리 시스템은 전원을 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The thermal management system is a thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that further comprises a power supply for supplying power.
상기 자기냉매 소재는 3개 이상의 재료들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기냉매 소재를 이용한 열관리 시스템.The method of claim 1,
The magnetic refrigerant material thermal management system using a magnetic refrigerant material, characterized in that it comprises three or more materials.
(a) 열전달 매개체를 이동시키는 단계,
(b) 고온 영역으로 영구자석을 이동시키는 단계,
(c) 자장을 인가하는 단계,
(d) 열전달 매개체를 순환시키는 단계, 및
(e) 자장을 제거하는 단계,
를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.A control method of a thermal management system using the magnetic refrigerant material according to any one of claims 1 to 10,
(a) moving the heat transfer medium,
(b) moving the permanent magnet to a high temperature region,
(c) applying a magnetic field,
(d) circulating a heat transfer medium, and
(e) removing the magnetic field,
Control method comprising a.
상기 (e) 단계 후에 중온 영역으로 영구자석을 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.The method of claim 11,
And moving the permanent magnet to a mesophilic region after step (e).
상기 영구자석을 중온 영역으로 이동시킨 후에 저온 영역으로 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 방법.The method of claim 12,
And moving the permanent magnet to a low temperature region after moving the permanent magnet to a medium temperature region.
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2018
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