KR20230064461A - 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 - Google Patents
자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230064461A KR20230064461A KR1020210150069A KR20210150069A KR20230064461A KR 20230064461 A KR20230064461 A KR 20230064461A KR 1020210150069 A KR1020210150069 A KR 1020210150069A KR 20210150069 A KR20210150069 A KR 20210150069A KR 20230064461 A KR20230064461 A KR 20230064461A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- cooling
- self
- tape
- present
- based compound
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 47
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 title 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 336
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 47
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 43
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 40
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 38
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 35
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 5
- 229910001291 heusler alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 5
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 4
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 2
- 239000010944 silver (metal) Substances 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 description 22
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 20
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 13
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N gadolinium atom Chemical compound [Gd] UIWYJDYFSGRHKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 description 1
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C14/00—Alloys based on titanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
본 발명은 금속 시스 내부에 장입된 자기 냉각 재료를 포함하는 자기냉각용 테이프를 포함하여 냉각 효율이 우수한 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 AMR용 베드를 제공한다.
Description
본 발명은 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 AMR용 베드에 관한 것이다. 구체적으로, 냉각효율이 우수한 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 AMR용 베드에 관한 것이다.
자기냉각물질은, 외부에서 자기장이 가해지면 가해준 자기장 방향으로 물질 내부 스핀이 정렬하여 자기 엔트로피가 낮아지면서 동시에 결정격자의 진동을 통해 외부로 열을 방출한다. 한편, 가해준 자기장을 제거하면 내부 스핀이 마구잡이 형태로 변화면서 자기 엔트로피가 높아지고 결정격자의 진동을 통해 외부의 열을 흡수하게 된다.
자기냉각 기술에 사용되는 물질은 상자성-강자성 간의 전이가 발생하는 온도인 Tc(전이온도) 부근에서 가장 높은 자기 엔트로피 변화(ΔS)를 보이며, 이후 온도를 높이거나 낮추면 자기 엔트로피 변화도 줄어들게 된다. 도 1에 일반적인 형태의 ΔS-T 곡선 그래프를 나타내었다. 이때 ΔS-T 곡선에서 가장 높은 ΔS 값의 반치전폭(Full Width at Half Maximum, FWHM)에 해당하는 ΔT가 구해지고, ΔS x ΔT 값이 상대적인 냉각효율(Relative Cooling Power)로 불린다.
따라서 자기냉각 물질의 최적의 작동 온도구간은 전이온도 부근이고, 각각의 물질이 갖는 ΔS, ΔT도 어느정도 고정되어 있다. 한편, 자기냉각물질로서 LaFeSi계 화합물은 상온영역에서 Tc를 갖고 첨가원소에 의해 Tc를 가변할 수 있는 특징이 있다. 또한 ΔS가 가돌리늄에 비해 ~3배 정도 높은 특징을 갖고 있다. 그러나 ΔT가 ~5K로 협소한 온도구간을 나타내어 LaFeSi계 화합물을 자기냉각 시스템에 적용하기 위해서는 Tc를 제어하여 연속적인 배치를 통하여 온도구간(ΔT)을 넓히게 된다.
이러한 자기냉각물질이 활용되는 자기냉각시스템의 예로서, 능동형 자기 재생기(Active Magnetocaloric regenerator; AMR)로 불리는 자기냉각시스템에서 자기냉각 물질은 일정한 형태의 구조체 베드(Bed)에 장입된다. 그리고 장입된 구조체 내부로 열교환 유체가 주기적으로 흐르면서 열교환이 일어난다. 상기 LaFeSi계 화합물은 깨어지기 쉬운 특성이 있어, 합금 제조 후 벌크 형태에서 가공이 어려운 관계로 분말 형태로 분쇄한 후 분말 자체로 사용되거나, 고분자 또는 금속과 혼합되어 형성된 성형체의 형태로 사용되거나, 또는 Co와 같은 원소를 첨가하여 제조한 LaFeSi계 화합물 분말을 성형하고 열처리하여 형성한 벌크 형태로 사용되어 왔다.
그러나 분말형태로 자기냉각 물질이 장입되는 경우, 분말의 높은 표면적으로 열교환에는 유리하지만, 유체의 흐름에는 높은 저항으로 작용하고 분말의 유실이 심각하다. 또한 물 등의 유체에 의한 자기냉각물질의 부식 문제도 발생하고 있다. 또한, 고분자 또는 금속과 함께 혼합되어 형성된 성형체 벌크의 경우, 주로 판상으로 제조되고 장입되어 열교환유체의 층흐름(laminar flow)을 원활하게 할 수 있으나, 성형체 형태유지를 위한 고분자 및 금속이 차지하는 중량 및 부피에 의해 전체적인 자기냉각 효율이 저하될 우려가 있고, 판상 성형체의 두께를 1mm 이하로 얇게 성형하여 이를 유지하는 것도 어려운 문제가 있었다. 또한, Co와 같은 원소가 첨가되어 형성된 벌크 형태의 경우, 다양한 형상으로 가공될 수 있지만 이러한 형상을 위해 절삭 가공이 수행되어야 하고, 절삭 가공에 의한 소모량이 많으며, 표면적 증가를 위해 매우 좁은 유로채널을 형성하다 보니 형태의 유지가 어려운 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 자기냉각물질을 베드에 도입하는 형태의 다른 대안이 필요한 실정이었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 온도 구간이 넓어 냉각 효율이 우수한 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 AMR용 베드를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 방열 시스; 및 상기 방열 시스 내부에 장입된 자기 냉각 재료; 를 포함하는 자기냉각용 테이프를 포함하고, 상기 자기냉각용 테이프의 표면에는 스페이서가 구비되고, 상기 자기냉각용 테이프는 동심형 다층 구조로 포함되는 것인 자기냉각용 부재가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 자기냉각용 부재를 포함하는 능동형 자기 재생기(Active Magnetocaloric regenerator; AMR)용 베드가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재는 자기냉각물질의 유실, 열교환유체에 따른 부식, 압력 손실과 같은 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재는 온도구간이 넓어 냉각 온도를 광범위하게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재는 저렴한 비용으로 제조가 가능할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드는 열교환유체의 저항을 줄여 층흐름(laminar flow)이 보장될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드는 유로의 부피도 자유롭게 제어 및 확보가 가능하여 자기냉각재료와 열교환유체 사이에 원활한 열교환이 가능할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 형태의 ΔS-T 곡선 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재에 포함된 자기냉각용 테이프의 단면의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재의 형상과 스페이서의 형태와 테이프 측단면 형상의 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재의 개략도 및 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드의 개략도이다.
도 6는 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 M-T 곡선이다.
도 7는 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 M-H 곡선이다.
도 8은 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 ΔS-T 그래프이다.
도 9은 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 엔트로피 변화량의 절대값(|ΔS|)의 최고값, FWHM에 해당하는 ΔT, 및 이를 곱하여 계산된 상대적인 냉각 효율의 자기장에 대한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재에 포함된 자기냉각용 테이프의 단면의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재의 형상과 스페이서의 형태와 테이프 측단면 형상의 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재의 개략도 및 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드의 개략도이다.
도 6는 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 M-T 곡선이다.
도 7는 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 M-H 곡선이다.
도 8은 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 ΔS-T 그래프이다.
도 9은 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말, 실시예 1의 자기냉각용 부재, 실시예 2의 자기냉각용 부재 및 실시예 3의 자기냉각용 부재의 엔트로피 변화량의 절대값(|ΔS|)의 최고값, FWHM에 해당하는 ΔT, 및 이를 곱하여 계산된 상대적인 냉각 효율의 자기장에 대한 그래프이다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 방열 시스; 및 상기 방열 시스 내부에 장입된 자기 냉각 재료; 를 포함하는 자기냉각용 테이프를 포함하고, 상기 자기냉각용 테이프의 표면에는 스페이서가 구비되고, 상기 자기냉각용 테이프는 동심형 다층 구조로 포함되는 것인 자기냉각용 부재가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재는 자기냉각물질의 유실, 열교환유체에 따른 부식, 압력 손실과 같은 문제를 해결할 수 있고, 온도구간이 넓어 냉각 온도를 광범위하게 조절할 수 있으며, 저렴한 비용으로 제조가 가능할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재는, 방열 시스 및 상기 방열 시스 내부에 장입된 자기 냉각 재료를 포함하는 자기냉각용 테이프를 포함한다. 상기 방열 시스는 내부의 자기 냉각 재료의 유실을 방지하는 등으로 보호하는 역할을 할 수 있으며, 열을 방출하는 기능을 수행하는 것으로서 열전도성이 우수한 소재로 구성될 수 있다. 상기 자기 냉각 재료는 자기장 인가 및 제거에 의한 에너지 흡수로 냉각 효과를 내는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방열 시스는 금속, 고분자 및 무기 필러 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 방열 시스는 열교환이 유리한 소재로서 열전도성이 우수한 소재로 구성되는 것이 바람직한 바, 적용하고자 하는 자기 냉각 시스템 및 자기 냉각 재료를 고려하여 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 금속은 Cu, Cu계 합금, Ti, Ti계 합금, Ni, Ni계 합금, Ag, Fe, Nb, 스테인레스강, Gd 및 Gd계 합금 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있고, 상기 고분자는 에폭시 수지, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 실리콘 엘라스토머, 폴리이미드, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플로라이드 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 상기 고열전도성 필러는 질화 알루미늄, 질화 알루미늄, 질화 붕소, 마그네시아, 알루미나, 그래파이트, 그래핀, 실리콘 카바이드, 다이아몬드, 알루미늄, 금, 구리, 납, 스테인레스강 및 은 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어 상기 방열 시스는 금속 시스일 수 있으며, 또는 고분자 및 고열전도성 필러를 포함하는 시스일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방열 시스는 필요에 따라 다층 구조일 수도 있다. 구체적으로, 상기 방열 시스는 금속 시스; 및 상기 금속 시스 외측에 구비되고 고분자 및 고열전도성 필러를 포함하는 방열층;을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료는 Gd계 화합물, La(Fe,Si)13계 화합물, La(Fe,Si)13H계 화합물, La(Fe, Al)13계 화합물, (Mn,Fe)2(P,Si) 계 화합물, Mn계 호이슬러 합금, Ln계 마그네사이트 및 FeRh계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
즉, 상기 자기 냉각 재료는 Gd계 화합물, La(Fe,Si)13계 화합물, La(Fe,Si)13H계 화합물, La(Fe, Al)13계 화합물, (Mn,Fe)2(P,Si) 계 화합물, Mn계 호이슬러 합금, Ln계 마그네사이트 및 FeRh계 화합물 중에서 선택된 단일 조성의 재료를 포함하는 것일 수 있고; Gd계 화합물, La(Fe,Si)13계 화합물, La(Fe,Si)13H계 화합물, La(Fe, Al)13계 화합물, (Mn,Fe)2(P,Si) 계 화합물, Mn계 호이슬러 합금, Ln계 마그네사이트 및 FeRh계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 혼합 조성의 재료를 사용할 수도 있으며; Gd계 화합물, La(Fe,Si)13계 화합물, La(Fe,Si)13H계 화합물, La(Fe, Al)13계 화합물, (Mn,Fe)2(P,Si) 계 화합물, Mn계 호이슬러 합금, Ln계 마그네사이트 및 FeRh계 화합물 중에서 선택된 재료에 있어 포함된 성분의 함량이 상이하여 조성이 다른 2종 이상의 재료가 혼합된 형태일 수도 있다. 단일 조성의 재료를 사용하는 경우보다, 2종 이상의 혼합 자기 냉각 재료를 사용하는 경우 전이 온도가 상이한 자기 냉각 재료가 혼합됨에 따라 ΔT이 보다 확장될 수 있다. 따라서, 본 발명의 자기냉각용 부재는 조성이 상이한 2종 이상의 자기 냉각 재료를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재가 적용될 수 있는 AMR의 경우 열교환유체가 자기냉각용 부재와의 열 교환을 통해 냉각이 수행되는 것인 바, 경우에 따라 열교환유체가 유입되는 지점 및 배출되는 지점의 온도를 상이하게 조절해야 할 필요가 있을 수 있다.
따라서 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 부재는 축 방향으로 1개 이상의 구획에 따라 전이 온도(Tc)가 서로 상이한 자기 냉각 재료가 장입된 자기냉각용 테이프를 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 자기냉각용 부재의 축 방향으로 제1구역, 제2구역, 제3구역, ... 및 제n구역이 구획될 수 있고, 각 구역에 대하여 전이 온도가 서로 상이한 제1 자기 냉각 재료, 제2 자기 냉각 재료, 제3 자기 냉각 재료, … 및 제n 자기 냉각 재료가 장입된 자기냉각용 테이프가 포함되는 것일 수 있다. 상기 구획은 동일한 길이로 구획될 수도 있고, 서로 상이한 길이로 구획될 수도 있다. 상기 구획의 수 및 길이는 열교환유체의 종류, 냉각시스템의 종류 및 그의 특성 등에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 또한 상기 자기냉각용 부재의 축 방향으로 연속적으로 전이 온도(Tc)가 다른 자기 냉각 재료가 장입된 자기냉각용 테이프를 포함하는 것일 수도 있다. 즉, 자기냉각용 테이프의 폭 방향 또는 길이 방향으로 별도의 구획 없이 전이 온도가 테이프 길이에 따른 구배를 갖도록 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있고, 이로부터 자기냉각용 부재가 구성되는 것일 수 있다. 예를 들어, 자기 냉각 재료가 La(Fe,Si)13계 화합물인 경우, 테이프의 길이 방향으로 첨가 원소의 함량이 증가하거나 감소하는 형태의 조성으로 자기 냉각 재료를 장입하여 전이 온도가 테이프 길이에 따른 구배를 갖도록 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재가, 자기냉각용 테이프를 권취하여 형성되는 코일인 경우, 상기 자기냉각용 테이프의 길이 방향으로 1개 이상의 구획에 따라 전이 온도(Tc)가 서로 상이한 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 구체적으로, 자기냉각용 테이프의 길이 방향으로 제1구역, 제2구역, 제3구역, ... 및 제n구역이 구획될 수 있고, 각 구역에 대하여 전이 온도가 서로 상이한 제1 자기 냉각 재료, 제2 자기 냉각 재료, 제3 자기 냉각 재료, … 및 제n 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 상기 구획은 동일한 길이로 구획될 수도 있고, 서로 상이한 길이로 구획될 수도 있다. 상기 구획의 수 및 길이는 열교환유체의 종류, 냉각시스템의 종류 및 그의 특성 등에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 또한 상기 자기냉각용 테이프의 길이 방향으로 연속적으로 전이 온도(Tc)가 다른 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 즉, 자기냉각용 테이프의 길이 방향으로 별도의 구획 없이 전이 온도가 테이프 길이에 따른 구배를 갖도록 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 예를 들어, 자기 냉각 재료가 La(Fe,Si)13계 화합물인 경우, 테이프의 길이 방향으로 첨가 원소의 함량이 증가하거나 감소하는 형태의 조성으로 자기 냉각 재료를 장입하여 전이 온도가 테이프 길이에 따른 구배를 갖도록 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 또한 상기 자기냉각용 테이프의 길이 방향으로 전이 온도가 다른 자기 냉각 재료가 장입되는 경우, 자기냉각용 테이프가 권취된 형태인 코일은 냉각시스템의 베드에 장입될 때 권취축이 베드의 길이 방향과 대응하도록 구비될 수 있다. 이 때, 코일의 단면에 있어 비교적 열교환유체의 유속이 빠른 중심부와 비교적 열교환유체의 유속이 느린 주변부가 다른 자기 냉각 재료로 구성된 자기냉각용 테이프와 접하는 형태일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 코일의 길이 방향으로 1개 이상의 구획에 따라 전이 온도(Tc)가 서로 상이한 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 코일의 길이 방향으로 제1구역, 제2구역, 제3구역, … 및 제n구역이 구획될 수 있고, 각 구역에 대하여 전이 온도가 서로 상이한 제1 자기 냉각 재료, 제2 자기 냉각 재료, 제3 자기 냉각 재료, … 및 제n 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 상기 구획은 동일한 길이로 구획될 수도 있고, 서로 상이한 길이로 구획될 수도 있다. 상기 구획의 수 및 길이는 열교환유체의 종류, 냉각시스템의 종류 및 그의 특성 등에 따라 조절될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 코일의 길이 방향으로 연속적으로 전이 온도(Tc)가 다른 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 즉, 자기냉각용 코일의 길이 방향으로 별도의 구획 없이 전이 온도가 코일 길이에 따른 구배를 갖도록 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다. 예를 들어, 자기 냉각 재료가 La(Fe,Si)13계 화합물인 경우, 코일의 길이 방향으로 첨가 원소의 함량이 증가하거나 감소하는 형태의 조성으로 자기 냉각 재료를 장입하여 전이 온도가 코일 길이에 따른 구배를 갖도록 자기 냉각 재료가 장입되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료는 분말 형태로 장입되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료는 단심 구조 또는 다심 구조로 상기 자기냉각용 테이프에 포함되는 것일 수 있다. 즉, 상기 자기냉각용 테이프의 단면은 금속 시스의 단면; 및 상기 금속 시스 내부에 포함되는 자기 냉각 재료의 하나 이상의 단면;을 포함하는 것일 수 있다. 도 2에 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재에 포함된 자기냉각용 테이프의 단면의 개략도를 나타내었다. 도 2를 참조하면, 금속 시스 내부에 하나의 공간이 있고, 그 내부에 자기냉각재료가 장입된 형태, 즉 단심 구조(a)일 수 있고, 또는 금속 시스 내부에 수개의 공간이 있고, 각각 그 내부에 자기냉각재료가 장입된 형태, 즉 다심 구조(b)일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료가 다심 구조로 상기 자기냉각용 테이프에 포함되는 경우, 각각 독립적으로 서로 상이하거나 동일한 자기 냉각 재료인 것일 수 있다. 구체적으로, 자기 냉각 재료가 금속 시스 내부의 수개의 공간에 각각 장입되는 경우, 각각의 공간에 장입된 자기 냉각 재료는 서로 상이하거나 동일할 수 있고, 특히 전이 온도가 동일하거나 상이할 수 있다. 다심 구조의 자기냉각용 테이프에 있어 각각의 자기 냉각 재료가 서로 상이한 경우, 적용되는 냉각 시스템의 용도나 목적에 따라 다른 형태의 냉각 구배를 구현할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료가 다심 구조로 상기 자기냉각용 테이프에 포함되는 경우, 동일 부피로 자기 냉각 재료가 포함되더라도 다심 구조의 각 심의 금속 시스와 접하는 면적이 증가하여 열전달의 효율성을 높여 자기 냉각 효과를 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프는 두께가 0.01 mm 내지 1 mm, 0.01 mm 내지 0.1 mm 또는 0.01 mm 내지 0.05 mm인 것일 수 있다. 자기냉각용 부재가 상기 범위 내의 두께를 갖는 자기냉각용 테이프로 구성되는 경우, 냉각 효율이 우수할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프의 폭은 목적에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 냉각시스템의 베드의 길이와 자기냉각용 테이프의 폭을 동일하게 하여, 상기 자기냉각용 부재가 냉각시스템의 베드에 1개 장입되는 형태가 되도록 폭이 조절될 수도 있고, 냉각시스템의 베드의 길이를 고려하여 수개의 자기냉각용 부재가 장입될 수 있도록 폭이 조절될 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프의 단면 형상은 타원형 또는 직사각형일 수 있다. 즉, 자기냉각용 테이프의 두께가 폭보다 작은 띠 형상일 수 있다. 자기냉각용 테이프의 형상이 특별히 제한되는 것은 아니며, 해당 기술 분야의 냉각 시스템에 적용하기 위한 자기냉각용 부재의 형상을 고려하여 조절되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프의 단면에 있어, 자기 냉각 재료이 차지하는 면적이 차지하는 비율은 10 % 내지 90 % 또는 50 % 내지 90 %일 수 있다. 상기 비율은 시스의 강도 및 건전성을 고려하여 선택될 수 있으며, 단면적에 있어 상기 범위 내의 비율을 갖는 경우, 금속 시스의 열전도 효율은 우수하면서도 냉각시스템 구동 중의 자기 냉각 재료의 유실 등의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프의 표면에는 스페이서가 구비된다. 상기 스페이서는, 자기냉각용 테이프의 표면에 구비되어 자기냉각용 테이프가 권취될 때 테이프의 각 면이 서로 접하지 않도록 하여 간격을 형성할 수 있고, 상기 간격을 열교환유체의 유로 채널로 확보하여 제어할 수 있어 결과적으로 열교환유체의 저항이 적은 층흐름을 얻을 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서는 높이가 0.01 mm 내지 1 mm인 것일 수 있다. 상기 스페이서는, 자기냉각용 테이프의 두께, 자기냉각용 부재 전체의 크기, 적용되는 냉각시스템의 베드의 규격, 열교환유체의 역학적 특성 등을 고려하여 그 높이가 조절되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서는 원형 돌기 형태, 다각형 돌기 형태, 곡면 바 형태, 다각 바 형태 등일 수 있다. 스페이서는 자기냉각용 테이프가 권취되었을 때 서로 각 면이 직접 접하지 않도록 이격시키는 역할을 하기 위한 것으로서, 자기냉각용 테이프의 두께, 자기냉각용 부재 전체의 크기, 적용되는 냉각시스템의 베드의 규격, 열교환유체의 역학적 특성 등을 고려하여 그 형태가 선택되는 것일 수 있다.
도 3에 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재의 형상과 스페이서의 형태와 테이프 측단면 형상의 예시를 나타내었다.
도 3을 참조하면, 자기냉각용 테이프가 권취되어 자기냉각용 부재를 구성하는 경우의 개략적인 형상을 확인할 수 있고, 상기 자기냉각용 테이프의 표면에 다양한 형상의 스페이서가 형성될 수 있으며 그 예시를 나타내고 있다.
구체적으로 왼쪽부터 차례로 설명하면, 상기 스페이서는 원형 돌기 형태일 수 있다. 즉, 측면에서 보았을 때 곡선을 이루는 형태의 돌기일 수 있으며, 가장 높은 부분에서 자기 테이프 표면까지의 거리가 스페이서의 높이일 수 있다. 상기 원형 돌기 형태의 스페이서는 서로 소정의 간격으로 이격되어 복수 개 구비되는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 스페이서는 곡면 바 형태일 수 있다. 즉, 테이프의 폭 방향으로 일 측면으로부터 타 측면까지를 연결하는 바 형태로 돌출된 것으로써, 테이프의 측면에서 보았을 때 곡선을 이루는 형태일 수 있으며, 가장 높은 부분에서 자기 테이프 표면까지의 거리가 스페이서의 높이일 수 있다. 상기 원형 돌기 형태의 스페이서는 서로 소정의 간격으로 이격되어 복수 개 구비되는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 스페이서는 다각형 돌기 형태일 수 있다. 즉, 측면에서 보았을 때 다각형 형태의 돌기일 수 있으며, 가장 높은 부분에서 자기 테이프 표면까지의 거리가 스페이서의 높이일 수 있다. 상기 다각형 돌기 형태의 스페이서는 서로 소정의 간격으로 이격되어 복수 개 구비되는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 스페이서는 다각 바 형태일 수 있다. 즉, 테이프의 폭 방향으로 일 측면으로부터 타 측면까지를 연결하는 바 형태로 돌출된 것으로써, 테이프의 측면에서 보았을 때 다각형을 이루는 형태일 수 있으며, 가장 높은 부분에서 자기 테이프 표면까지의 거리가 스페이서의 높이일 수 있다. 상기 다각 바 형태의 스페이서는 서로 소정의 간격으로 이격되어 복수 개 구비되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서는 자기 냉각 테이프 표면에 스페이서용 부재를 부착하여 구비되는 것일 수 있고, 자기 냉각 테이프를 압입 등의 공정을 통하여 돌출된 형태로 변형시켜 구비되는 것일 수도 있다. 구체적으로, 도 3의 우측 상단을 참조하면, 스페이서용 부재를 자기 냉각 테이프 표면에 부착하여 측면에서 보았을 때 스페이서 내부가 채워진 형태의 단면인 것일 수 있고, 다르게는 자기 냉각 테이프를 압입 등의 동정으로 구부러트려 돌출된 형태를 구비함으로써 스페이서가 형성되고, 이에 따라 측면에서 보았을 때 스페이서 내부가 채워지지 않은 형태의 단면인 것일 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 스페이서는 상기 자기냉각용 테이프 표면의 일부 또는 전부에 1개 이상 구비된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 스페이서는 자기냉각용 테이프 표면에 일정 간격으로 수개 구비되는 것일 수도 있고, 자기냉각용 부재에 있어 자기냉각용 테이프의 다층 구조의 층 수를 조절하거나, 권취에 따라 코일 형상의 자기냉각용 부재의 직경이 달라지는 점을 고려하여 동일하지 않은 간격으로 수개 구비되는 것일 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 부재는 상기 자기냉각용 테이프를 동심형 다층 구조로 포함한다. 즉, 자기냉각용 테이프를 복수 개의 조각으로 재단하고 이를 이용해 크기가 서로 다른 형태로 제조한 뒤 이들을 조합하여 다층 구조로 자기냉각용 테이프를 포함하는 자기냉각용 부재를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 동심형 다층 구조란, 자기냉각용 부재의 횡단면에 있어 동심원 형태, 동심타원 형태, 동심다각형 형태, 또는 나선 형태인 것일 수 있다. 구체적으로, 자기냉각용 부재의 횡단면이 직경이 서로 다른 원이 동일한 중심을 공유하며 겹쳐진 형태이거나, 변의 길이가 서로 다른 정다각형이 동일한 중심을 공유하며 겹쳐진 형태이거나, 대응하는 변의 길이가 서로 다른 다각형이 동일한 중심을 공유하며 겹쳐진 형태이거나, 하나의 중심을 기준으로 선의 간격이 일정하거나 일정하지 않은 나선 형태인 것일 수 있다.
도 4에 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재의 개략도 및 단면도를 나타내었다.
도 4를 참조하면, 상기 자기냉각용 부재는 상기 자기냉각용 테이프를 동심원 형태(a) 또는 동심다각형 형태(b)의 다층 구조로 포함하는 것일 수 있다. 구체적으로, 도 4의 (a)를 참조하면, 상기 자기냉각용 테이프를 서로 다른 길이로 재단한 다음, 양 말단을 부착하여 원형 고리 형상으로 만들 수 있고, 서로 다른 직경의 고리 형상인 자기냉각용 테이프를 동일 중심을 공유하도록 중첩하여 자기냉각용 부재를 구성하는 것일 수 있고, 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 자기냉각용 테이프를 서로 다른 길이로 재단한 다음 다각형, 도면에서는 사각형의 고리 형상으로 만들 수 있고, 서로 다른 크기의 고리 형상인 자기냉각용 테이프를 동일 중심을 공유하도록 중첩하여 자기냉각용 부재를 구성하는 것일 수 있다. 또는 테이프를 구부려 형성할 수도 있으며, 재단하여 붙여 제조할 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 부재는 자기냉각용 부재의 횡단면에 있어 상기 자기냉각용 테이프를 나선 구조로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 자기냉각용 부재는 자기냉각용 테이프를 권취하여 형성되는 코일일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 부재는, 방열 시스; 및 상기 방열 시스 내부에 장입된 자기 냉각 재료; 를 포함하는 자기냉각용 테이프를 제조하는 단계; 및 상기 자기냉각용 테이프를 가공하여 자기냉각용 부재를 제조하는 단계;를 포함하는 공정으로 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프를 제조하는 방법은 해당 기술 분야에서 잘 알려진 방법을 이용하는 것일 수 있으며, 예를 들어 하기와 같은 PIT(Powder In Tube) 공법을 이용하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 테이프는, 방열 시스를 준비하는 단계; 상기 방열 시스의 내부 공간에 자기 냉각 재료를 장입하는 단계; 상기 자기 냉각 재료가 장입된 방열 시스를 가공하여 직경을 제어하고 길이를 증가시키는 단계; 및 스페이서를 형성하는 단계; 를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현에에 따르면, 상기 방열 시스는 직접 제조하는 것일 수 있으나, 상업적으로 판매되고 있는 것을 구입하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방열 시스는 공지된 방법으로 제조되는 것일 수 있다. 예를 들어, 금속 입자를 유도 가열 방법으로 용융한 다음 몰드에 부어 로드(rod) 형태로 제조하고 로드 내부를 드릴가공, 방전가공 등의 가공으로 공간을 형성하는 방법을 통해 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 방열 시스의 내부 공간에 자기 냉각 재료를 장입할 수 있다. 이 때 자기 냉각 재료는 분말 형태일 수 있다. 또한, 자기 냉각 재료를 장입함에 있어 전술한 바와 같이 제조하고자 하는 자기 냉각 부재의 형상을 고려하여 상이한 조성 또는 상이한 종류의 자기 냉각 재료를 장입하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료는 상업적으로 판매되는 것을 구입하여 사용할 수도 있고, 직접 제조하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 자기 냉각 재료로 La(Fe,Si)13-H계 화합물을 제조하는 경우, La, Fe, Si, 그리고 전이온도를 제어하기 위한 Mn 과 같은 도핑 물질을 각각 목적하는 조성비로 혼합하고, 이를 아크 용융법으로 용융하여 벌크화한 다음 진공 조건에서 열처리, 예를 들어 900 ℃ 내지 1200 ℃의 온도에서 3일 내지 10일 동안 열처리한 벌크를 분쇄하여 분말을 제조한 다음, 상기 분말을 수소 분위기에서 열처리, 예를 들어 약 150 ℃ 내지 500 ℃의 온도에서 약 1 시간 내지 10 시간동안 열처리하여 제조하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기 냉각 재료가 장입된 금속 시스를 가공하여 직경을 제어하고 길이를 증가시킬 수 있다. 상기 자기 냉각 재료가 장입된 금속 시스의 경우, 적용되는 냉각 시스템의 베드 길이, 목적 냉각온도 등을 고려하여 길이가 연장되고 직경이 조절되어야 할 필요가 있을 수 있으므로, 인발, 압연, 스웨이징 등과 같은 공정을 통하여 가공될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 가공 단계에서 평판 압연 공정을 포함하여 테이프 형상으로 가공할 수 있다. 구체적으로, 상기 가공 단계에서 압연을 통해 상기 자기 냉각 재료가 장입된 금속 시스의 길이를 증가시키며 직경을 줄일 수 있고, 이를 권취가 용이하도록 테이프 형상으로 가공하기 위해 평판 압연 공정을 더 수행하는 것일 수 있다. 상기 평판 압연 공정을 통해, 단면 형상이 타원형 또는 직사각형 등인 테이프 형상으로 가공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 다음으로 스페이서를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 가공 단계 이후 형성된 자기냉각용 테이프의 표면에 압입 공정으로 스페이서를 형성하는 것일 수 있다. 한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 테이프는, 제1금속 시스 및 제1금속 시스보다 직경이 작은 제2금속 시스를 준비하는 단계; 상기 제2금속 시스의 내부 공간에 자기 냉각 재료를 장입하는 단계; 상기 제1금속 시스 내부에 1개 이상의 제2금속 시스를 삽입하는 단계; 및 상기 제2금속 시스가 삽입된 제1금속 시스를 가공하여 직경을 제어하고 길이를 증가시키는 단계;를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 공정은 다심 구조의 자기냉각용 테이프를 제조하기 위해 도입되는 것일 수 있으며, 구체적인 공정은 전술한 바와 같을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제조 공정에 있어 금속 시스 및 자기 냉각 재료에 관한 사항은 자기냉각용 코어에 대하여 전술한 바와 같을 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 테이프는, 복수 개의 금속 시스를 준비하는 단계; 상기 복수 개의 금속 시스의 내부 공간에 각각 자기 냉각 재료를 장입하는 단계; 상기 자기 냉각 재료가 장입된 복수 개의 금속 시스를 가공하여 직경을 제어하고 길이를 증가시키는 단계; 가공 후의 자기 냉각 재료가 장입된 복수 개의 금속 시스를 결합하여 테이프 형상으로 성형하는 단계; 및 스페이서를 형성하는 단계; 를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수도 있으며, 다르게는 복수 개의 제1금속 시스 및 제1금속 시스보다 직경이 작은 복수 개의 제2금속 시스를 준비하는 단계; 상기 복수 개의 제2금속 시스의 내부 공간에 각각 자기 냉각 재료를 장입하는 단계; 상기 복수 개의 제1금속 시스 내부에 1개 이상의 제2금속 시스를 삽입하는 단계; 및 상기 제2금속 시스가 삽입된 복수 개의 제1금속 시스를 결합하여 테이프 형상으로 성형하는 단계; 및 스페이서를 형성하는 단계; 를 포함하는 방법으로 제조되는 것일 수도 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 자기 냉각 재료가 장입된 금속 시스를 복수 개 결합하여 테이프 형상을 구성할 수 있고, 구체적으로는 자기 냉각 재료가 장입된 금속 시스를 복수 개 꼬아 형성하는 단계를 포함하는 공정으로 자기냉각용 테이프를 형성할 수 있다. 상기 공정을 통해 다심 구조의 자기냉각용 테이프를 제조할 수 있으며, 구체적으로 상기 방법을 통해 다심 구조로 자기 냉각 재료를 포함하는 자기 냉각 테이프를 제조하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프를 가공하여 자기냉각용 부재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 상기 자기냉각용 테이프를 서로 다른 길이로 재단하여 복수 개의 자기냉각용 테이프 조각을 얻는 단계; 서로 다른 길이로 재단된 상기 복수 개의 자기냉각용 테이프 조각 각각의 양 말단을 이어 붙여 원형, 타원형 또는 다각형 고리를 형성하는 단계; 상기 고리로 형성된 복수 개의 자기냉각용 테이프를 중첩하여 자기냉각용 부재를 형성하는 단계;를 포함하는 공정으로 자기냉각용 부재를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 자기냉각용 테이프를 이용하여 심부를 형성하는 단계; 및 상기 심부의 외표면에 자기냉각용 테이프를 감싸는 단계를 반복하여 다층 구조를 형성하는 단계;를 포함하는 공정으로 자기냉각용 부재를 제조할 수 있다. 구체적으로, 자기냉각용 테이프를 이용하여 자기냉각용 부재의 축이 되는 심부를 형성할 수 있고, 그 외부에 한 층씩을 더 형성하여 자기냉각용 부재를 형성할 수 있다. 상기 다층 구조의 층 수는, 자기냉각용 테이프의 두께 및 자기냉각용 부재를 활용하고자 하는 냉각 시스템의 규격을 고려하여 조절되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 자기냉각용 부재를 포함하는 능동형 자기 재생기(Active Magnetocaloric regenerator; AMR)용 베드가 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드는 열교환유체의 저항을 줄여 층흐름(laminar flow)이 보장될 수 있고, 열교환 유체의 유로 부피도 자유롭게 제어 및 확보가 가능하여 자기냉각재료와 열교환유체 사이에 원활한 열교환이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드는 상기 자기냉각용 부재를 포함할 수 있고, 구체적으로 상기 자기냉각용 부재를 1개 이상 포함할 수 있다.
도 5에는 본 발명의 일 구현예에 따른 AMR용 베드의 개략도를 나타내었다. 구체적으로, 도 5의 (a)에는 1개의 자기냉각용 부재가 도입되는 일 구현예에 대하여 나타내었으며, 도 5의 (b)에는 수개의 자기냉각용 부재가 도입되는 일 구현예에 대하여 나타내었다. 도 5를 참조하면, 상기 자기냉각용 부재의 길이가 AMR용 베드의 길이와 동일한 경우, AMR용 베드는 자기냉각용 부재를 1개 포함할 수 있다. 또한, 상기 자기냉각용 부재의 길이가 AMR용 베드의 길이보다 짧은 경우 수개의 자기냉각용 부재를 직렬로 직접 접하도록 또는 소정의 거리로 이격되도록 포함할 수 있다. 수개의 자기냉각용 부재를 포함하는 경우, 각각의 자기냉각용 부재에 포함된 자기 냉각 재료는, 전술한 바와 같이 각각 독립적으로 상이하거나 동일할 수 있으며, 구체적으로는 전이 온도가 상이하거나 동일할 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예 1
본 발명에서는 독일 Vacuumschmeltze사에서 구입한 La(Fe,Si)13-H 분말(제품명 CALORIVAC H) 100 mg 준비하여 사용하였다.
실시예 1
구리 튜브 (내경 6 mm, 외경 8 mm, 길이 50 mm) 내부에 제조예 1과 동일한 분말 약 3.75 g을 충진하고 양끝을 밀봉한 다음, 공형압연 공정으로 튜브의 직경을 약 2.5 mm까지 줄였다. 이후 평판압연 공정으로 두께 1 mm, 폭 3.5mm의 테이프 형태로 가공하였다.
그 다음, 압입 공정을 사용하여 테이프 표면에 펀치를 이용하여 스페이서를 형성하고 테이프를 권취하여 코일 형상을 제조하고, 분석을 위해 테이프의 일부분을 잘라내어 La(Fe,Si)13-H 분말이 26 mg 충진된 자기냉각용 부재 시편을 제조하였다.
실시예 2
구리 튜브 (내경 6 mm, 외경 8 mm, 길이 50 mm) 내부에 제조예 1과 동일한 분말 약 3.75 g을 충진하고 양끝을 밀봉한 다음, 공형압연 공정으로 튜브의 직경을 약 2.5 mm까지 줄였다. 이후 평판압연 공정으로 두께 0.1 mm(100 μm), 폭 4.5 mm의 테이프 형태로 가공하였다.
그 다음, 압입 공정을 사용하여 테이프 표면에 펀치를 이용하여 스페이서를 형성하고 테이프를 권취하여 코일 형상을 제조하고, 분석을 위해 테이프의 일부분을 잘라내어 La(Fe,Si)13-H 분말이 4 mg 충진된 자기냉각용 부재 시편을 제조하였다.
실시예 3
구리 튜브 (내경 6 mm, 외경 8 mm, 길이 50 mm) 내부에 제조예 1과 동일한 분말 약 3.75 g을 충진하고 양끝을 밀봉한 다음, 공형압연 공정으로 튜브의 직경을 약 2.5 mm까지 줄였다. 이후 평판압연 공정으로 두께 0.05 mm(50 μm), 폭 5 mm의 테이프 형태로 가공하였다.
그 다음, 압입 공정을 사용하여 테이프 표면에 펀치를 이용하여 스페이서를 형성하고 테이프를 권취하여 코일 형상을 제조하고, 분석을 위해 테이프의 일부분을 잘라내어 La(Fe,Si)13-H 분말이 2 mg 충진된 자기냉각용 부재 시편을 제조하였다.
실험예 1: M-T 곡선의 측정 및 분석
실시예 1 내지 실시예 3의 자기냉각용 부재 시편에 대하여, 온도를 260 K 로 낮춘 후 시료의 길이방향으로 외부 자기장 500 Oe를 인가하였다. 자기장을 인가한 상태에서 340 K(실시예 1) 또는 360 K(실시예 2 및 3)로 온도를 증가시키며 시료의 자기모멘트(emu)를 측정하고, 측정한 자기 모멘트를 시료의 무게로 나누어 자화(magnetization, emu/g)를 계산하여 온도에 따른 자화 곡선(Magnetization-Temperature; M-T)을 도시하였다.
또한, 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말 33 mg에 대하여, 온도를 280 K 로 낮춘 후 시료의 길이방향으로 외부 자기장 500 Oe를 인가하였다. 자기장을 인가한 상태에서 320 K로 온도를 증가시키며 시료의 자기모멘트(emu)를 측정하고, 측정한 자기 모멘트를 시료의 무게로 나누어 자화(magnetization, emu/g)를 계산하여 온도에 따른 자화 곡선(Magnetization-Temperature; M-T)을 도시하였다.
도 6에 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말(a), 실시예 1의 자기냉각용 부재(b), 실시예 2의 자기냉각용 부재(c) 및 실시예 3의 자기냉각용 부재(d)의 M-T 곡선을 나타내었다.
도 6를 참조하면, 제조예 1의 분말은 전이온도가 약 300 K이고, 실시예 1 내지 3의 부재의 경우도 이와 유사한 전이온도로서 302 K ~ 303 K인 것을 확인할 수 있다. 이는 자기 냉각 물질 자체가 동일함에 따라 전이온도가 크게 달라진 것은 아닌 점을 확인할 수 있다. 다만, 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말의 경우 자화값이 온도에 대하여 급격하게 변화하고 불연속적인 1차 상전이 특성을 나타내나, 실시예 1 내지 3의 부재의 경우 전이폭이 증가하고 보다 완만한 형태의 그래프 형상으로서 연속적인 2차 상전이 특성을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이는 실시예 1 내지 3의 부재 제조 공정 중의 공형압연 및 평판압연 공정에 의해 내부에 충진된 자기 냉각 재료 분말이 외부 압력 및 내부 분말간의 접촉 등을 통해 처음 분말크기보다 크기가 작아짐으로 인해 생기는 현상으로 판단된다. 특히 사용된 분말이 가지고 있는 깨어지기 쉬운 특성이 반영된 것으로서, 결정입계 부분이 쉽게 떨어져 나가고 단결정 크기의 수준까지 줄어듦에 의한 것으로 판단된다. 분말의 결정성 변화 및 수소 함량 변화 등은 추후 보다 엄밀한 연구가 필요해 보인다.
실험예 2: M-H 곡선의 측정 및 분석
제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말 및 실시예 1 내지 실시예 3의 자기냉각용 부재 시편에 대하여, 온도를 280 K로 고정하고, 자기장을 0 내지 5 T로 변화시키면서 각 시료의 자기 모멘트를 측정한다. 이어서, 온도를 285K, 290K, 292K, 294K, 296K, 298K, 300K, 302K, 304K, 306K, 308K, 310K, 315K, 320K로 변화시켜 동일 측정을 반복하였다.
또한, 실시예 2 및 3의 자기냉각용 부재에 대하여는, 온도를 325 K, 330 K, 335 K, 340 K, 345 K, 350 K, 355 K, 360 K로 변화시켜 동일 측정을 추가적으로 반복하였다.
측정한 자기 모멘트를 시료의 무게로 나누어 자화(magnetization, emu/g)를 계산하여 자기장에 따른 자화 곡선(Magnetization-Applied Field; M-H)을 도시하였다.
도 7에 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말(a), 실시예 1의 자기냉각용 부재(b), 실시예 2의 자기냉각용 부재(c) 및 실시예 3의 자기냉각용 부재(d)의 M-H 곡선을 나타내었다.
도 7를 참조하면, 제조예 1의 분말의 경우 1차 상전이 특성을 갖고 있어 전이온도 이하에서는 자기장이 증가함에 따라 자화가 급격히 증가한 후 완만해지는 강자성체의 특성을 보여주는 것을 확인할 수 있다. 한편, 전이온도 이상의 온도에서는 S자 곡선 형태를 나타내며, 이는 상자성에서 강자성으로 다시 전이되는 메타마그네틱 전이가 존재하는 점을 나타낸다. 이러한 전이 특성의 경우, 자기열량 특성 향상에 기여하며, 후술하는 ΔS-T 그래프에서 전이온도를 중심으로 비대칭적인 곡선 형태의 원인이 된다.
또한, 실시예 1 내지 3의 경우에는 앞에서 분석한 분말이 갖고 있는 1차 상전이 특성이 줄어들고, 2차 상전이 특성에 가까운 M-H 특성을 보여준다.
실험예 3: ΔS-T 그래프의 도시 및 분석
도 7의 M-H 곡선을 기초로, 맥스웰 방정식을 이용하여 온도에 따른 엔트로피 변화량의 그래프를 도시하였다.
도 8에 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말(a), 실시예 1의 자기냉각용 부재(b), 실시예 2의 자기냉각용 부재(c) 및 실시예 3의 자기냉각용 부재(d)의 ΔS-T 그래프를 나타내었다.
또한, 도 8의 ΔS-T 그래프를 기초로, 도 9에 1 내지 5T 범위의 자기장에 있어 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말 및 실시예 1 내지 실시예 3의 자기냉각용 부재의 엔트로피 변화량의 절대값(|ΔS|)의 최고값(a), FWHM에 해당하는 ΔT(b), 및 이를 곱하여 계산된 상대적인 냉각 효율(c)을 자기장에 대한 그래프로 나타내었다.
도 9의 (a)를 참조하면, 엔트로피 변화량의 절대값(|ΔS|)의 최고값은 제조예 1의 La(Fe,Si)13-H 분말이 실시예 1의 부재에 비하여 약 1.3 배 내지 1.9 배 높은 값을 나타내며, 실시예 2의 부재에 비하여 약 1.7 배 내지 2.9 배 높은 값을 나타내고, 실시예 3의 부재는 실시예 2의 부재와 유사한 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
한편, 도 9의 (b)를 참조하면, ΔS-T 그래프에서 절대값(|ΔS|)의 절반에 해당하는 지점의 온도 폭인 FWHM(반치전폭)은 ~3 T의 범위에서 실시예 1의 경우가 제조예 1의 경우보다 약 1.6배 내지 2배 높은 것을 확인할 수 있고, 4 T 및 5 T에서의 반치전폭의 경우 측정 온도 범위를 벗어나 계산할 수 없었다. 또한, 실시예 2의 경우, 제조예 1의 경우보다 1.4 배 내지 2.8 배 높은 것을 확인할 수 있고, 실시예 1보다도 반치전폭이 더 큰 것을 확인할 수 있다. 그리고, 실시예 3의 경우, 3 T까지는 실시예 2와 유사한 정도의 반치전폭을 보이나, 4T 및 5T에서는 다소 증가한 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 9의 (c)를 참조하면, 상대적인 냉각 효율(RCP)에 있어 제조예 1의 분말 및 실시예 1 내지 3의 코어가 유사한 수준의 냉각 효율을 갖는 것을 확인할 수 있다.
상기 결과는, 본 발명의 일 구현예에 따른 자기냉각용 부재를 제조함에 있어 PIT 가공 공정을 통해 금속 시스 내부에 충진된 자기 냉각 재료 분말이 외부 압력 및 분말간 접촉 등의 외력으로 인해 분말의 결정성, 크기 효과 등의 영향으로 엔트로피 변화량의 최대값은 감소하지만, 반치전폭은 증가하는 것에 따른 효과로 볼 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (16)
- 방열 시스; 및 상기 방열 시스 내부에 장입된 자기 냉각 재료; 를 포함하는 자기냉각용 테이프를 포함하고,
상기 자기냉각용 테이프의 표면에는 스페이서가 구비되고,
상기 자기냉각용 테이프는 동심형 다층 구조로 포함되는 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 동심형 다층 구조는, 상기 자기냉각용 부재의 횡단면에 있어 동심원 형태, 동심타원 형태, 동심다각형 형태 또는 나선 형태인 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 방열 시스는 금속, 고분자 및 고열전도성 필러 중 1종 이상을 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제3항에 있어서,
상기 금속은 Cu, Cu계 합금, Ti, Ti계 합금, Ni, Ni계 합금, Ag, Fe, Nb, 스테인레스강, Gd 및 Gd계 합금 중 1종 이상을 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제3항에 있어서,
상기 고열전도성 필러는 질화 알루미늄, 질화 붕소, 마그네시아, 알루미나, 그래파이트, 그래핀, 실리콘 카바이드, 다이아몬드, 알루미늄, 금, 구리, 납, 스테인레스강 및 은 중 1종 이상을 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제3항에 있어서,
상기 고분자는 에폭시 수지, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리비닐알코올, 실리콘 엘라스토머, 폴리이미드, 폴리스티렌, 및 폴리비닐리덴플로라이드 중 1종 이상을 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 자기냉각용 테이프는 두께가 0.01 mm 내지 1 mm인 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 자기 냉각 재료는 Gd계 화합물, La(Fe,Si)13계 화합물, La(Fe,Si)13H계 화합물, La(Fe, Al)13계 화합물, (Mn,Fe)2(P,Si) 계 화합물, Mn계 호이슬러 합금, Ln계 마그네사이트 및 FeRh계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 자기냉각용 부재의 축 방향으로 1개 이상의 구획에 따라 전이 온도(Tc)가 서로 상이한 자기 냉각 재료가 장입된 자기냉각용 테이프를 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 자기냉각용 부재의 축 방향으로 연속적으로 전이 온도(Tc)가 다른 자기 냉각 재료가 장입된 자기냉각용 테이프를 포함하는 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 자기 냉각 재료는 단심 구조 또는 다심 구조로 상기 자기냉각용 테이프에 포함되는 것인 자기냉각용 부재.
- 제11항에 있어서,
상기 자기 냉각 재료가 다심 구조로 상기 자기냉각용 테이프에 포함되는 경우,
각각 독립적으로 서로 상이하거나 동일한 자기 냉각 재료인 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서는 높이가 0.01 mm 내지 1 mm인 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항에 있어서,
상기 스페이서는 상기 자기냉각용 테이프 표면의 일부 또는 전부에 1개 이상 구비된 것인 자기냉각용 부재.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 자기냉각용 부재를 포함하는 능동형 자기 재생기(Active Magnetocaloric regenerator; AMR)용 베드.
- 제15항에 있어서,
상기 AMR용 베드는 상기 자기냉각용 부재를 1개 이상 포함하는 것인 AMR용 베드.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210150069A KR20230064461A (ko) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 |
| PCT/KR2022/011971 WO2023080402A1 (ko) | 2021-11-03 | 2022-08-11 | 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210150069A KR20230064461A (ko) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230064461A true KR20230064461A (ko) | 2023-05-10 |
Family
ID=86241228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210150069A KR20230064461A (ko) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230064461A (ko) |
| WO (1) | WO2023080402A1 (ko) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2458039B (en) * | 2007-02-12 | 2012-07-25 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Article for magnetic heat exchange and method of manufacturing the same |
| GB201111235D0 (en) * | 2011-06-30 | 2011-08-17 | Camfridge Ltd | Multi-Material-Blade for active regenerative magneto-caloric or electro-caloricheat engines |
| JP5867255B2 (ja) * | 2011-08-30 | 2016-02-24 | 株式会社デンソー | 熱交換器、熱交換器ユニット、および熱交換器の取り付け方法 |
| US20180306470A1 (en) * | 2015-06-19 | 2018-10-25 | Fujikura Ltd. | Heat exchanger, magnetic heat pump device, and manufacturing method of heat exchanger |
| JP2020204443A (ja) * | 2019-06-19 | 2020-12-24 | 信越化学工業株式会社 | シース一体型磁気冷凍部材、その製造方法及び磁気冷凍システム |
-
2021
- 2021-11-03 KR KR1020210150069A patent/KR20230064461A/ko not_active Application Discontinuation
-
2022
- 2022-08-11 WO PCT/KR2022/011971 patent/WO2023080402A1/ko active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023080402A1 (ko) | 2023-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Moore et al. | Selective laser melting of La (Fe, Co, Si) 13 geometries for magnetic refrigeration | |
| US20110048031A1 (en) | Magneto-caloric regenerator system and method | |
| Pulko et al. | Epoxy-bonded La–Fe–Co–Si magnetocaloric plates | |
| KR20170097131A (ko) | 자기 열량적 캐스케이드 및 자기 열량적 캐스케이드의 제조 방법 | |
| JP4622179B2 (ja) | 磁気冷凍作業物質および蓄冷式熱交換器ならびに磁気冷凍装置 | |
| JP6285463B2 (ja) | 材料配列の最適化による磁気熱量カスケードの性能改良 | |
| Wikus et al. | Magnetocaloric materials and the optimization of cooling power density | |
| Xu et al. | Effects of Co substitution for Fe on the glass forming ability and properties of Fe80P13C7 bulk metallic glasses | |
| US20080092366A1 (en) | Current Transformer Core and Method for Producing a Current Transformer Core | |
| JP2010516042A (ja) | 磁気熱交換用構造体及びその製造方法 | |
| KR101804062B1 (ko) | Mn계 자기열량합금 및 이의 제조 방법 | |
| JP6878547B2 (ja) | 希土類蓄冷材粒子、それを用いた冷凍機、超電導磁石、検査装置およびクライオポンプ | |
| Liu | Optimizing and fabricating magnetocaloric materials | |
| KR20170095987A (ko) | 자기 열량적 캐스케이드 및 자기 열량적 캐스케이드의 제조 방법 | |
| JP2016520256A (ja) | 磁気冷却装置用の回転磁気遮蔽システムの使用方法 | |
| Shen et al. | The magnetocaloric composite designed by multi‐Gd‐Al‐Co microwires with close performances | |
| KR20230064461A (ko) | 자기냉각용 부재 및 이를 포함하는 amr용 베드 | |
| Xing et al. | Magnetocaloric effect and critical behavior in melt‐extracted Gd60Co15Al25 microwires | |
| Radulov et al. | Heat Exchangers From Metal-Bonded La (Fe, Mn, Si) 13 H x Powder | |
| US11244782B2 (en) | Amorphous alloy magnetic core | |
| EP3756200B1 (en) | Magnetocaloric alloys useful for magnetic refrigeration applications | |
| Karpenkov et al. | Adjusting of the performance characteristics of the La (Fe, Si) 13 compounds and their hydrides for multi-stimuli cooling cycle application | |
| JP2005536630A (ja) | 高熱伝導材料が複合された室温磁気冷却材料の成型及び製造方法 | |
| JP6115306B2 (ja) | 磁気冷凍装置用磁気作業物質および磁気冷凍装置 | |
| CN105112025B (zh) | 一种固体磁制冷材料、制备方法及磁制冷器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal |