JP2019138613A - Magnetic heat pump device - Google Patents
Magnetic heat pump device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019138613A JP2019138613A JP2018025316A JP2018025316A JP2019138613A JP 2019138613 A JP2019138613 A JP 2019138613A JP 2018025316 A JP2018025316 A JP 2018025316A JP 2018025316 A JP2018025316 A JP 2018025316A JP 2019138613 A JP2019138613 A JP 2019138613A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- flow path
- medium
- magnetocaloric
- transport medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- 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
- Hard Magnetic Materials (AREA)
Abstract
Description
ここに開示される技術は、磁気熱量効果型のヒートポンプ装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a magnetocaloric effect type heat pump apparatus.
従来から、磁気熱量素子の磁気熱量効果を利用する磁気ヒートポンプ装置が知られている。このような装置は、磁気熱量素子と、容器と、磁場変調装置と、熱輸送装置とを備えている。容器が形成する作業室には、磁気熱量素子が配置されている。磁場変調装置は、磁気熱量素子に印加する外部磁場を変調する。熱輸送装置は、作業室に高温端と低温端とを生成するように、磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を、外部磁場の変調に同期して作業室の内部で往復移動させる。作業室に配置される磁気熱量素子として、多数の球形の磁気熱量粒子を作業室に充填してなるものが知られている。このような装置は、例えば下記特許文献1に開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a magnetic heat pump device that uses the magnetocaloric effect of a magnetocaloric element is known. Such an apparatus includes a magnetocaloric element, a container, a magnetic field modulation device, and a heat transport device. A magnetocaloric element is disposed in the working chamber formed by the container. The magnetic field modulation device modulates an external magnetic field applied to the magnetocaloric element. The heat transport device reciprocates a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element in the work chamber in synchronization with the modulation of the external magnetic field so as to generate a high temperature end and a low temperature end in the work chamber. 2. Description of the Related Art As a magnetocaloric element disposed in a work chamber, an element formed by filling a work chamber with many spherical magnetocaloric particles is known. Such an apparatus is disclosed in, for example,
しかしながら、上記従来技術の装置では、磁気熱サイクルの効率が比較的低く、高効率が得難いという不具合を発生する。本発明者は鋭意検討を行ない、磁気熱量素子が発生する温熱や冷熱が大きくても熱輸送媒体に伝わり難く、熱量が磁気熱量素子内に留まることが不具合の原因であることを見出した。これにより、作業室内の磁気熱量効果材を単に増量するのではなく適正量とすることで、磁気熱サイクルの効率を向上することが可能であることを見出した。 However, the above prior art apparatus has a disadvantage that the efficiency of the magnetothermal cycle is relatively low and it is difficult to obtain high efficiency. The present inventor has intensively studied and found that even if the heat or cold generated by the magnetocaloric element is large, it is difficult to be transmitted to the heat transport medium, and the amount of heat remaining in the magnetocaloric element is the cause of the problem. As a result, it has been found that the efficiency of the magnetothermal cycle can be improved by making the amount of magnetocaloric effect material in the working chamber an appropriate amount rather than simply increasing the amount.
ここに開示される技術は、上記点に鑑みてなされたものであり、サイクル効率を向上することが可能な磁気ヒートポンプ装置を提供することを目的とする。 The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a magnetic heat pump device capable of improving cycle efficiency.
上記目的を達成するため、開示される磁気ヒートポンプ装置では、
外部磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる磁気熱量素子(12、212、312)と、
磁気熱量素子が配置される作業室(11)が形成された容器(21)と、
磁気熱量素子に印加される外部磁場を変調する磁場変調装置(13)と、
作業室の内部に形成した媒体流路(120)において、磁気熱量素子に高温端と低温端とを生成するように、磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を往復移動させる熱輸送装置(14)と、を備え、
磁気熱量素子の素子熱容量と媒体流路を満たす熱輸送媒体の媒体熱容量との比に基づいて、作業室に配置される磁気熱量素子の容積が設定されている。
In order to achieve the above object, in the disclosed magnetic heat pump device,
Magnetocaloric elements (12, 212, 312) that generate heat and endotherm due to the strength of the external magnetic field;
A container (21) in which a working chamber (11) in which a magnetocaloric element is disposed;
A magnetic field modulation device (13) for modulating an external magnetic field applied to the magnetocaloric element;
In a medium flow path (120) formed inside the working chamber, a heat transport device (14) that reciprocates a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element so as to generate a high temperature end and a low temperature end in the magnetocaloric element. ) And
Based on the ratio between the element heat capacity of the magnetocaloric element and the medium heat capacity of the heat transport medium that fills the medium flow path, the volume of the magnetocaloric element disposed in the work chamber is set.
これによると、磁気熱量素子の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量との比に応じて決まる磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換特性に基づいて、作業室内に配置される磁気熱量素子の容積を適正に設定することが可能である。したがって、磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換を確実に行なうことで、磁気熱量素子が発生する温熱や冷熱を熱輸送媒体に良好に伝達することができる。このようにして、サイクル効率を向上することができる。 According to this, based on the heat exchange characteristics between the magnetocaloric element and the heat transport medium determined according to the ratio between the element heat capacity of the magnetocaloric element and the medium heat capacity of the heat transport medium, the magnetocaloric element disposed in the work chamber It is possible to set the volume appropriately. Therefore, by reliably performing heat exchange between the magnetocaloric element and the heat transport medium, the heat and cold generated by the magnetocaloric element can be satisfactorily transmitted to the heat transport medium. In this way, cycle efficiency can be improved.
なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示技術の範囲を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in the parenthesis described in a claim and this clause shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later as one aspect, Comprising: The range of an indication technique is limited It is not a thing.
以下に、図面を参照しながら開示技術を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した形態と同様とする。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed technology will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. In the case where only a part of the configuration is described in each embodiment, the other parts of the configuration are the same as those described previously. In addition to the combination of parts specifically described in each embodiment, the embodiments may be partially combined as long as the combination is not particularly troublesome.
(第1実施形態)
開示技術を適用した第1実施形態について、図1〜図9を参照して説明する。図1は、開示技術を適用した車両用空調装置1を示すブロック図である。図1に示すように、車両用空調装置1は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置10を備える。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置10はMHP(Magneto-caloric effectHeat Pump)装置10とも呼ばれる。MHP装置10は、磁気ヒートポンプ装置10とも呼ばれる。MHP装置10は、熱磁気サイクル装置を提供する。
(First embodiment)
A first embodiment to which the disclosed technology is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram illustrating a
この明細書においてヒートポンプ装置の語は広義の意味で使用される。すなわち、ヒートポンプ装置の語には、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置と、ヒートポンプ装置によって得られる温熱を利用する装置との両方が含まれる。冷熱を利用する装置は、冷凍サイクル装置とも呼ばれることがある。よって、この明細書においてヒートポンプ装置の語は冷凍サイクル装置を包含する概念として使用される。 In this specification, the term heat pump device is used in a broad sense. That is, the term “heat pump device” includes both a device that uses the cold energy obtained by the heat pump device and a device that uses the heat energy obtained by the heat pump device. An apparatus using cold heat may be referred to as a refrigeration cycle apparatus. Therefore, in this specification, the term heat pump apparatus is used as a concept including a refrigeration cycle apparatus.
MHP装置10は、磁気熱量素子12を備える。磁気熱量素子12は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質からなり、MCE(Magneto-CaloricEffect)素子12とも呼ばれる。以下、磁気熱量素子12を、MCE素子12、又は磁気作業物質12と呼ぶ場合がある。
The
MHP装置10は、作業室11が内部に形成された容器21を備える。容器21は、ハウジング20内に配置され、少なくともひとつの作業室11を区画形成している。本実施形態では、円筒形状の容器21が、等間隔に配置された複数の作業室11を区画形成している。本例では、ひとつの容器21は、6つの作業室11を区画形成しており、6つの作業室11のそれぞれにMCE素子12が充填配置されている。容器21は、素子ベッド又は材料ベッドと呼ばれる場合がある。容器21は、非磁性材である例えば樹脂により形成されている。
The MHP
MCE素子12は、外部磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる。MCE素子12は、外部磁場の印加により発熱し、外部磁場の除去により吸熱する。MCE素子12は、外部磁場が印加されることによって電子スピンが磁場方向に揃うと、磁気エントロピーが減少し、熱を放出することによって温度が上昇する。また、MCE素子12は、外部磁場が除去されることによって電子スピンが乱雑になると、磁気エントロピーが増加し、熱を吸収することによって温度が低下する。MCE素子12は、常温域において高い磁気熱量効果を発揮する磁性体によって作られている。例えば、ガドリニウム系材料、またはランタン−鉄−シリコン化合物を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物を用いることができる。
The
一群のMCE素子12は、MCE素子12の長手方向、すなわち一次媒体の流れ方向に沿って配置された複数の部分を有する。複数の部分は、後述する複数の素子ブロックである。複数の部分のそれぞれを構成する材料は、キュリー温度が異なる。複数の部分は、異なる温度帯において高い磁気熱量効果(ΔS(J/kgK))を発揮する。高温端に近い部分は、定常運転状態において高温端に現れる温度の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。中温部に近い部分は、定常運転状態において中温部に現れる温度の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。低温端に近い部分は、定常運転状態において低温端に現れる温度の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。
The group of
MCE素子12のそれぞれの部分が高い磁気熱量効果を発揮する温度帯は、高効率温度帯と呼ばれる。高効率温度帯の上限温度と下限温度とは、MCE素子12の材料組成などに依存する。複数の部分は、高温端と低温端との間において高効率温度帯が並ぶように直列に配列されている。言い換えると、複数の部分の高効率温度帯は、高温端と低温端との間において、高温端から徐々に低下する分布を示す。この高効率温度帯の分布は、定常状態における高温端と低温端との間の温度分布にほぼ対応する。
A temperature zone in which each portion of the
この実施形態では、定常運転において高温端と低温端との間に作り出される定常温度差を複数の部分が分担する。これにより、それぞれの部分において高い効率が得られる。言い換えると、MCE素子12は、定常温度差が得られるときに、それぞれの素子ブロックが所定の閾値を上回る磁気熱量効果を発揮するように調節されている。複数の素子ブロックは、作業室11内に、所謂カスケード配置されている。
In this embodiment, a plurality of portions share the steady temperature difference created between the high temperature end and the low temperature end in the steady operation. Thereby, high efficiency is obtained in each part. In other words, the
MHP装置10は、MCE素子12の磁気熱量効果を利用する。MHP装置10は、MCE素子12をAMR(Active Magnetic Refrigeration)サイクルとして機能させるための磁場変調装置13と熱輸送装置14とを備える。
The
磁場変調装置13は、MCE素子12に外部磁場を与えるとともに、その外部磁場の強さを増減させる。磁場変調装置13は、MCE素子12を強い磁界内に置く励磁状態と、MCE素子12を弱い磁界内またはゼロ磁界内に置く消磁状態とを周期的に切換える。磁場変調装置13は、MCE素子12が強い外部磁場の中に置かれる励磁期間、およびMCE素子12が励磁期間より弱い外部磁場の中に置かれる消磁期間を周期的に繰り返すように外部磁場を変調する。磁場変調装置13は、外部磁場を生成するための磁力源、例えば永久磁石、又は電磁石を備える。本例では、磁力源を永久磁石としている。
The
熱輸送装置14は、MCE素子12が放熱または吸熱する熱を輸送するための熱輸送媒体を流すための流体機器を備える。熱輸送装置14は、MCE素子12と熱交換する熱輸送媒体をMCE素子12に沿って流す装置である。熱輸送装置14は、MCE素子12に高温端と低温端とを生成するように、熱輸送媒体を流す。熱輸送装置14は、磁場変調装置13による外部磁場の変化に同期して、熱輸送媒体の往復的な流れFM、FNを発生させる。以下、MCE素子12の一端から他端へ向かう流れFMを往流と呼び、他端から一端へ向かう流れFNを復流と呼ぶ場合がある。本例では、往流FMは、高温端11E1から低温端11E2へ向かう熱輸送媒体流れである。復流FNは、低温端11E2から高温端11E1へ向かう熱輸送媒体流れである。以下、高温端11E1を、端部11E1と呼ぶ場合がある。また、低温端11E2を、端部11E2と呼ぶ場合がある。
The heat transport device 14 includes a fluid device for flowing a heat transport medium for transporting heat that the
この実施形態では、MCE素子12と熱交換する熱輸送媒体は一次媒体と呼ばれる。一次媒体は、不凍液、水、油などの流体によって提供することができる。熱輸送媒体は、水、または、エチレングリコール等の不凍成分が溶解した水溶液であることが好ましい。熱輸送装置14は、磁場変調装置13による磁場の増減に同期して熱輸送媒体を往復的に移動させる。熱輸送装置14は、熱輸送媒体を流すためのポンプを含むことができる。熱輸送装置14は、一次媒体を流すためのポンプ62、72を備える。熱輸送装置14は、各作業室11の両端部にそれぞれ設けられた吸入弁111と吐出弁112とを備える。ポンプ62、72は、吸入弁111及び吐出弁112と協働して、作業室11のそれぞれに充填されたひとつのMCE素子12に関して一次媒体の往復流れを供給する。ひとつのMCE素子12は、複数の素子ブロックを組み合わせて提供される。
In this embodiment, the heat transport medium that exchanges heat with the
MHP装置10は、動力源としてのモータ15を備える。モータ15は、磁場変調装置13の動力源である。モータ15は、熱輸送装置14の動力源である。MHP装置10の動力源として設けられたモータ15は、例えば、車載の電池によって駆動される。また、モータ15は、磁場変調装置13を提供するロータコア31を回転駆動する。これにより、モータ15と磁場変調装置13とは、MCE素子12へ外部磁場を印加する状態と、MCE素子12から外部磁場を除去した状態との間での周期的な交互切換を生じさせる。モータ15は、熱輸送装置14のポンプ62、72を駆動する。これにより、モータ15とポンプ62、72とは、ひとつのMCE素子12において、一次媒体の往復的な流れを生じさせる。MHP装置10は、磁場変調装置13による磁場の増減と、熱輸送装置14による熱輸送媒体の往復的移動とを同期させるように、モータ15の出力軸に変速機構18を備えている。
The
ポンプ62、72は、MCE素子12をAMRサイクルとして機能させるための一次媒体の往復流FM、FNを作業室11内に生じさせる。ポンプ62、72は、例えば、容積型のポンプである。ポンプ62、72は、例えば、ピストンポンプである。ポンプ62、72は、例えば、多気筒のラジアルピストンポンプである。ひとつのMCE素子12に、ポンプ62のひとつの気筒と、ポンプ72のひとつの気筒とが対応付けられている。ひとつのMCE素子12に対応付けられた2つの気筒は、同期的に作動する。ポンプ62、72、吸入弁111及び吐出弁112の機能により、ひとつのMCE素子12の長手方向に沿って流れる一次媒体の往復流FM、FNが提供される。この実施形態では、MHP装置10は、熱的に並列接続された複数のMCE素子12を備える。本例のMHP装置10は、熱的に並列接続された6基のMCE素子12を有する。ポンプ62、72は、6気筒である。
The
ハウジング20は、円筒部と端板部とを有する外形円柱状の筐体である。ハウジング20は、その中心軸上に回転軸22を回転可能に支持する。回転軸22は、モータ15の出力軸に連結されている。ハウジング20は、回転軸22の周囲に、磁場変調装置13を収容する。図2に示すように、磁場変調装置13は、ロータコア31、ヨーク部32、ベアリング33、及び磁石34、35を備える。
The
ロータコア31は、回転軸22に固定されている。ロータコア31は、磁場変調装置13のためのインナヨークを提供する。ロータコア31は、その周方向に沿って磁束を通しやすい範囲と、磁束を通しにくい範囲とを形成するように構成されている。ロータコア31は、例えば断面が扇状の一対の部材からなる。ロータコア31には、磁石34が固定されている。磁石34は、部分円筒状であり、その断面が扇紙型である。磁石34は、ロータコア31の外周面に固定されている。
The
ヨーク部32は、円筒形状をなしている。ヨーク部32は、ハウジング20の内周面に沿って配置されている。ヨーク部32は、保持機構であるベアリング33によってハウジング20の内周面に回転自在に保持されている。ベアリング33は、例えばボールベアリングである。ヨーク部32は、アウタヨークを提供する。ヨーク部32には、磁石35が固定されている。
The
磁場変調装置13のうち、ロータコア31及び磁石34は、容器21の内周側に配置されている。また、磁場変調装置13のうち、ヨーク部32、ベアリング33及び磁石35は、容器21の外周側に配置されている。磁石34は、容器21の一側に配置される第1磁石である。磁石35は、容器21の他側に配置される第2磁石である。磁石34と磁石35とは、容器21の内外方の両側において、互いに異なる極が対向するように配置される。磁石34と磁石35とは、径方向の内側と外側とに配置されることによって、それらの間に位置付けられたMCE素子12に強い磁場を供給する。磁石34、35には、フェライト磁石や、ネオジム磁石等の希土類磁石を用いることができる。
In the magnetic
モータ15により回転軸22が回転されると、磁場変調装置13では、ロータコア31とともに磁石34が回転移動する。また、磁石34の回転移動に伴い、磁石34に対向する磁石35が磁石間に働く吸引力によって追従して移動し、ヨーク部32が回転する。これにより、ロータコア31、ヨーク部32、磁石34及び磁石35を有する構成が、MCE素子12に対して強力な励磁及び減磁を周期的に提供する磁場変調装置13となる。ロータコア31、ヨーク部32、磁石34及び磁石35を有する構成が、本実施形態における磁気回路部13Aである。磁気回路部13Aは、容器21に対し相対的に移動する相対的移動体である。容器21と磁気回路部13Aとを容器21外表面に沿った方向に相対的に移動させることで、磁場変調装置13はMCE素子12に印加される磁場を変調する。
When the
なお、ヨーク部32は、ベアリング33によりハウジング20の内周面に保持されていたが、これに限定されるものではない。例えば、潤滑油層や空気層を介して保持されるものであってもよい。
In addition, although the
容器21と磁石34とは相互に離間して配設され、ロータコア31とともに磁石34が回転しても容器21に干渉しないようになっている。容器21の外表面のうち内周側の内周側表面と、磁石34の外表面のうち外周側の外周側表面との間には、隙間部23が形成されている。一方、容器21と磁石35とも相互に離間して配設され、磁石34に追従して磁石35及びヨーク部32が回転しても容器21に干渉しないようになっている。容器21の外表面のうち外周側の外周側表面と、磁石35の外表面のうち内周側の内周側表面との間には、隙間部24が形成されている。
The
MHP装置10は、MHP装置10によって得られた高温の温熱を輸送する高温系統16を備える。高温系統16は、MHP装置10によって得られた温熱を利用する熱機器でもある。MHP装置10は、MHP装置10によって得られた低温の冷熱を輸送する低温系統17を備える。低温系統17は、MHP装置10によって得られた冷熱を利用する熱機器でもある。
The
高温系統16は、一次媒体が循環的に流される通路61を備える。高温系統16は、一次媒体と他の媒体との間の熱交換を提供する熱交換器63を備える。例えば、熱交換器63は、一次媒体と空気との熱交換を提供する。高温系統16は、MHP装置10の高温端11E1からの温熱出力を利用して、熱交換器63から放熱して外部媒体を加熱する。高温系統16は、MHP装置10の高温端11E1からの温熱出力を熱交換器63で外部媒体へ放出する。
The
低温系統17は、一次媒体が循環的に流される通路71を備える。低温系統17は、一次媒体と他の媒体との間の熱交換を提供する熱交換器73を備える。例えば、熱交換器73は、一次媒体と空気との熱交換を提供する。高温系統16は、MHP装置10の低温端11E2からの冷熱出力を利用して、熱交換器63で吸熱して外部媒体を冷却する。低温系統17は、MHP装置10の低温端11E2からの冷熱出力を熱交換器73で外部媒体に放出するとも言える。
The low temperature system 17 includes a
図3に示すように、容器21内の作業室11には、複数の素子ブロックを配列したブロック群からなるMCE素子12が配設される。図3では、容器21のうち、ひとつの作業室11に対応する部分が図示されている。図中には、ブロック群の素子ブロック12A、12Bと、スペーサ124が図示されている。ひとつの作業室11に配置される素子ブロックは、2つに限定されるものではない。ひとつの作業室11に配置される素子ブロックの数は、3つ以上であってもよい。
As shown in FIG. 3, the
素子ブロック12A、12Bのそれぞれは、素子片である素子プレートを積層して構成されている。図3に示すように、複数の素子ブロックは、熱輸送媒体の往復移動方向であるXX方向に配列されている。各素子ブロックの素子プレートは熱輸送媒体の往復移動方向に直交するYY方向に積層されている。以下、熱輸送媒体の往復移動方向でもある素子ブロックの配列方向を、単にXX方向と呼ぶ場合がある。また、素子プレートの積層方向を、単にYY方向と呼ぶ場合がある。また、XX方向及びYY方向の両者に直交する直交方向を、ZZ方向と呼ぶ場合がある。ZZ方向は、磁場変調装置13による磁力線の通過方向でもある。ZZ方向は、磁場変調装置13による外部磁場の印加方向とも言える。外部磁場の印加方向をYY方向とすることもできる。
Each of the element blocks 12A and 12B is configured by stacking element plates that are element pieces. As shown in FIG. 3, the plurality of element blocks are arranged in the XX direction that is the reciprocating direction of the heat transport medium. The element plates of each element block are stacked in the YY direction orthogonal to the reciprocating direction of the heat transport medium. Hereinafter, the arrangement direction of the element blocks, which is also the reciprocating direction of the heat transport medium, may be simply referred to as the XX direction. In addition, the stacking direction of the element plates may be simply referred to as the YY direction. In addition, an orthogonal direction orthogonal to both the XX direction and the YY direction may be referred to as a ZZ direction. The ZZ direction is also the direction of passage of magnetic field lines by the
素子ブロック12A、12Bのそれぞれは、素子プレート121、端部素子プレート122を有する。素子プレート121は、薄い直方体状に形成されている。素子プレート121は、ひとつの広い面に凹状に形成された一つの流路溝121aを有する。流路溝121aは、断面形状が矩形状の溝であり、XX方向に沿って延びている。流路溝121aは、同一の断面形状がXX方向に連続するように形成されている。流路溝121aは、XX方向における両端に開口している。
Each of the element blocks 12 </ b> A and 12 </ b> B includes an
流路溝121aは、直方体状の素子プレートの一部を除去加工して形成することができる。除去加工として、ワイヤーカット加工、切削加工、研削加工等を採用することができる。流路溝121aの形成は、除去加工に限定されず、例えば、素子プレート形成時に予め形成してもよい。
The
素子ブロック12A、12Bは、それぞれ素子プレート121が複数枚積層され、積層構造体の図示上方の端部に板状の端部素子プレート122が配置されている。素子ブロック12A、12Bは、積層されたプレートの間に複数の媒体流路120を区画形成する。各素子ブロックのXX方向の両端部には、複数の流路溝121aにより提供される複数の媒体流路120が開口している。複数の媒体流路120は、素子ブロック12A、12Bの内部に熱輸送媒体を流す流路である。媒体流路120は、熱輸送媒体がMCE素子12の内部を流れるように形成された内部流路と呼ぶことができる。媒体流路120は、本実施形態における内部流路に相当する。以下、媒体流路120を内部流路120と呼ぶ場合がある。
In each of the element blocks 12A and 12B, a plurality of
スペーサ124は、XX方向において隣り合う2つの素子ブロック12A、12Bの間に配設されている。スペーサ124は、本例では枠状体であり、素子ブロック12A、12Bの端部に開口した複数の開口を包含する大きな貫通穴を有する。貫通穴は、素子ブロック12Aに設けられた複数の媒体流路120と、素子ブロック12Bに設けられた複数の媒体流路120との連通を可能とする。スペーサ124は、例えば、ゴム材、樹脂材、または比較的硬度が低い金属材により形成することができる。スペーサ124は、弾性材からなる弾性部材である。スペーサ124は、素子ブロック12A、12Bの間の緩衝部材としても機能する。スペーサ124は、断熱性を有することが好ましい。
The
図4に素子プレート121の単体を示す。前述したように、薄い直方体状に形成された素子プレート121には、内部流路120を提供するための断面矩形状の流路溝121aが形成されている。素子プレート121は、流路溝121aの底部側となる部分に、XX方向およびZZ方向に拡がる平板部1211を有している。そして、平板部1211の板厚T12は、流路溝121aの溝深さD12に対して、0.45倍〜1.55倍となるように設定されている。
FIG. 4 shows a
図3に示すように、各素子ブロック12A、12Bにおいて、複数の素子プレート121および一枚の端部素子プレート122は、複数の内部流路120を区画する板状の区画壁部12Wに相当する。この区画壁部12Wは、熱輸送媒体の往復移動方向であるXX方向に延びて互いに平行に並設された複数の平板部1211を有している。そして、互いに隣り合う平板部1211の間に内部流路120が形成されている。平板部1211の並設方向における内部流路120の高さ寸法は、流路溝121aの溝深さD12に相当する。以下、内部流路120の高さ寸法を、高さ寸法D12と呼ぶ場合がある。
As shown in FIG. 3, in each of the element blocks 12 </ b> A and 12 </ b> B, the plurality of
本実施形態では、内部流路120の流路断面の等価半径が、磁気作業物質からなる素子から熱輸送媒体への熱浸透距離dに基づいて設定されている。
In the present embodiment, the equivalent radius of the cross section of the
熱浸透距離dは、下記の式(1)により求められる。 The heat penetration distance d is obtained by the following equation (1).
d=(α/(π・f))1/2・・・(1)
ここで、αは、熱輸送媒体の熱浸透係数であり、fは、磁場変調装置13の磁場変調周波数である。fは、熱輸送装置14による熱輸送媒体往復移動周波数であるとも言える。
d = (α / (π · f)) 1/2 (1)
Here, α is the heat penetration coefficient of the heat transport medium, and f is the magnetic field modulation frequency of the magnetic
また、式(1)で用いる熱浸透係数αは、下記の式(2)により求められる。 Moreover, the thermal osmosis coefficient (alpha) used by Formula (1) is calculated | required by following formula (2).
α=λ/(ρ・Cp)・・・(2)
ここで、λは、熱輸送媒体の熱伝導率、ρは、熱輸送媒体の密度、Cpは、熱輸送媒体の比熱である。
α = λ / (ρ · Cp) (2)
Here, λ is the thermal conductivity of the heat transport medium, ρ is the density of the heat transport medium, and Cp is the specific heat of the heat transport medium.
なお、ここで言う等価半径は、等価水力半径、水力等価半径、または単に水力半径と呼ばれることがある。また、等価半径は、相当半径と呼ばれることもある。したがって、等価直径は、等価水力直径、水力等価直径、または単に水力直径と呼ぶことができる。また、等価直径を、相当直径と呼ぶこともある。 In addition, the equivalent radius said here may be called an equivalent hydraulic radius, a hydraulic equivalent radius, or just a hydraulic radius. In addition, the equivalent radius is sometimes called an equivalent radius. Thus, the equivalent diameter can be referred to as the equivalent hydraulic diameter, the hydraulic equivalent diameter, or simply the hydraulic diameter. In addition, the equivalent diameter may be referred to as an equivalent diameter.
本実施形態では、内部流路120は、その流路断面の等価半径が、磁気熱量素子から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定されている。これにより、サイクル運転中において、MCE素子12が発する冷熱や温熱を、内部流路120の中央部を流れる熱輸送媒体にまで確実に伝えることができる。すなわち、内部流路120内の全域で熱交換を行なうことができる。
In the present embodiment, the
また、平板部1211の板厚T12は、平板部1211の並設方向であるYY方向における内部流路120の高さ寸法D12の0.45倍〜1.55倍に設定されている。板厚T12は、高さ寸法D12の0.45倍〜1.55倍に設定することが好ましく、高さ寸法D12の0.5倍〜1.25倍に設定することがより好ましい。さらに、板厚T12は、高さ寸法D12の0.65倍〜1倍に設定することがより一層好ましい。
In addition, the plate thickness T12 of the
図5は、磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換特性を示すグラフである。横軸は、体積比、すなわち、各素子ブロックの内部流路120内の熱輸送媒体体積に対する各素子ブロックを構成する磁気作業物質体積の比である。縦軸は、熱交換特性、すなわち、熱輸送媒体が磁気熱量素子から獲得して利用できる温熱や冷熱の熱量を示している。なお、図5においては、MCE素子構成材としてランタン−鉄−シリコン化合物を採用し、熱輸送媒体としてエチレングリコール50%水溶液を採用した場合の特性を示している。
FIG. 5 is a graph showing the heat exchange characteristics between the magnetocaloric element and the heat transport medium. The horizontal axis represents the volume ratio, that is, the ratio of the magnetic working material volume constituting each element block to the heat transport medium volume in the
図5から明らかなように、体積比が0.45〜1.55の場合には、比較的高い熱交換特性を得ることができる。また、体積比が0.5〜1.25の場合には、高い熱交換特性を確実に得ることができる。さらに、体積比が0.65〜1の場合には、高い熱交換特性をより確実に得ることができる。したがって、平板部1211の板厚T12は、内部流路120の高さ寸法D12の0.45倍〜1.55倍に設定することが好ましく、0.5倍〜1.25倍に設定することがより好ましく、0.65倍〜1倍に設定することがより一層好ましい。
As is clear from FIG. 5, when the volume ratio is 0.45 to 1.55, relatively high heat exchange characteristics can be obtained. Moreover, when the volume ratio is 0.5 to 1.25, high heat exchange characteristics can be obtained with certainty. Furthermore, when the volume ratio is 0.65 to 1, high heat exchange characteristics can be obtained more reliably. Therefore, the plate thickness T12 of the
このように、平板部1211の板厚T12と内部流路120の高さ寸法D12との対応関係を所定範囲に設定することで、MCE素子12の熱容量である素子熱容量と媒体流路120を満たす熱輸送媒体の熱容量である媒体熱容量との比を近似させることができる。換言すれば、素子熱容量と媒体熱容量とを実質的に一致させることができる。したがって、作業室11に配置されるMCE素子12の容積を好適に設定し、素子熱容量と媒体熱容量との比に応じて決まるMCE素子と熱輸送媒体との熱交換特性を良好なものとすることができる。
In this way, by setting the correspondence relationship between the plate thickness T12 of the
図1に戻り、車両用空調装置1は、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。2つの熱交換器63、73は、車両用空調装置1の一部を提供する。熱交換器63は、熱交換器73より高温になる高温側熱交換器である。熱交換器73は、熱交換器63より低温になる低温側熱交換器である。車両用空調装置1は、高温側の熱交換器63、および/または低温側の熱交換器73を室内空調のために利用するための空調ダクトおよび送風機などの空気系機器を備える。
Returning to FIG. 1, the
車両用空調装置1は、冷房装置又は暖房装置として利用される。車両用空調装置1は、室内に供給される空気を冷却する冷却器と、冷却器によって冷却された空気を再び加熱する加熱器とを備えることができる。MHP装置10は、車両用空調装置1における冷熱供給源、または温熱供給源として利用される。すなわち、熱交換器63は上記加熱器として用いることができる。また、熱交換器73は上記冷却器として用いることができる。
The
MHP装置10が温熱供給源として利用されるとき、熱交換器63を通過した空気は車両の室内に供給され、暖房のために利用される。熱交換器73を通過した空気は車両の室外に排出される。このとき、熱交換器63は、室内熱交換器とも呼ばれる。熱交換器73は、室外熱交換器とも呼ばれる。
When the
MHP装置10が冷熱供給源として利用されるとき、熱交換器73を通過した空気は車両の室内に供給され、冷房のために利用される。熱交換器63を通過した空気は車両の室外に排出される。このとき、熱交換器63は、室外熱交換器とも呼ばれる。熱交換器73は、室内熱交換器とも呼ばれる。
When the
また、MHP装置10は、除湿装置として利用されることもある。この場合、熱交換器73を通過した空気は、その後に、熱交換器63を通過し、室内に供給される。MHP装置10は、冬期においても、夏期においても、温熱供給源として利用される。
In addition, the
上述の構成のMHP装置10によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
According to the
MHP装置10は、磁気熱量素子12と、容器21と、磁場変調装置13と、熱輸送装置14と、を備える。磁気熱量素子12は、外部磁場の強弱により発熱と吸熱とを生じる。容器21には、磁気熱量素子12が配置される作業室11が形成されている。磁場変調装置13は、磁気熱量素子12に印加される外部磁場を変調する。熱輸送装置14は、作業室11内部に形成した媒体流路120において、磁気熱量素子12に高温端と低温端とを生成するように、磁気熱量素子12と熱交換する熱輸送媒体を往復移動させる。そして、磁気熱量素子12の素子熱容量と媒体流路120を満たす熱輸送媒体の媒体熱容量との比に基づいて、作業室11に配置される磁気熱量素子12の容積が設定されている。
The
これによると、磁気熱量素子12の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量との比に応じて決まる磁気熱量素子12と熱輸送媒体との熱交換特性に基づいて、作業室11内に配置される磁気熱量素子12の容積を適正に設定することが可能である。したがって、磁気熱量素子12と熱輸送媒体との熱交換を確実に行なうことで、磁気熱量素子12が発生する温熱や冷熱を熱輸送媒体に良好に伝達することができる。このようにして、サイクル効率を向上することができる。
According to this, it arrange | positions in the working
また、媒体流路120は、熱輸送媒体が磁気熱量素子12の内部を流れるように形成された内部流路を有している。そして、磁気熱量素子12は、内部流路120を区画する板状の区画壁部12Wを備えている。この区画壁部12Wは、熱輸送媒体の往復移動方向に延びて互いに平行に並設された複数の平板部1211を有し、互いに隣り合う平板部1211の間に内部流路120が形成されている。
The
内部流路120の等価半径が、磁気熱量素子12から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定され、平板部1211の板厚T12が、平板部1211の並設方向における内部流路120の高さ寸法D12の0.45倍〜1.55倍に設定されている。
The equivalent radius of the
これによると、磁気熱量素子12からの熱を内部流路120の熱輸送媒体に確実に伝達できるとともに、平板部1211の板厚T12の増大を抑制することができる。したがって、磁気熱量素子12が不必要に大型化することを抑制できる。
According to this, the heat from the
図6は、本例のMCE素子12のヒートポンプサイクル1サイクル運転中の熱量変化を模式的に示す図である。MCE素子12を励磁状態とする励磁工程では、素子が磁気熱量効果により昇温する。次の熱交換工程では昇温に伴い発生した温熱の一部が熱交換により熱輸送媒体へ移動する。このときの温熱移動量は、素子熱容量と媒体熱容量との比により決まる。本例では、素子熱容量と媒体熱容量とを近似させているので、約半分の温熱を熱輸送媒体へ移動させ、素子に残留する未利用熱量を抑制することができる。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a change in the amount of heat during one cycle operation of the heat pump cycle of the
次のMCE素子12を消磁状態とする消磁工程では、素子が磁気熱量効果により降温する。次の熱交換工程では降温に伴い発生した冷熱の一部が熱交換により熱輸送媒体へ移動する。このときの冷熱移動量は、前の熱交換工程と同様に素子熱容量と媒体熱容量との比により決まる。本例では、素子熱容量と媒体熱容量とを近似させているので、約半分の冷熱を熱輸送媒体へ移動させ、素子に残留する未利用熱量を抑制することができる。
In the next degaussing step of demagnetizing the
図7は、比較例のMCE素子のヒートポンプサイクル1サイクル運転中の熱量変化を模式的に示す図である。比較例は、励磁工程や消磁工程における発熱量を優先して、本例よりもMCE素子の配置密度を向上させた例である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a change in the amount of heat during one cycle operation of the heat pump cycle of the MCE element of the comparative example. The comparative example is an example in which the arrangement density of the MCE elements is improved as compared with this example by giving priority to the heat generation amount in the excitation process and the demagnetization process.
比較例では、MCE素子を励磁状態とする励磁工程では、素子が磁気熱量効果により昇温する。このとき発生する熱量は、図6で例示した本例の場合よりも大きい。次の熱交換工程では昇温に伴い発生した温熱の一部が熱交換により熱輸送媒体へ移動する。このときの温熱移動量は、素子熱容量と媒体熱容量との比により決まる。比較例では、素子熱容量が媒体熱容量よりも極めて大きいので、一部の温熱を熱輸送媒体へ移動できるものの、素子に残留する未利用熱量が極めて大きくなってしまう。 In the comparative example, the temperature of the element rises due to the magnetocaloric effect in the excitation process in which the MCE element is excited. The amount of heat generated at this time is larger than that in this example illustrated in FIG. In the next heat exchange step, part of the heat generated as the temperature rises moves to the heat transport medium by heat exchange. The amount of heat transfer at this time is determined by the ratio between the element heat capacity and the medium heat capacity. In the comparative example, since the element heat capacity is much larger than the medium heat capacity, some of the heat can be transferred to the heat transport medium, but the amount of unused heat remaining in the element becomes extremely large.
次のMCE素子12を消磁状態とする消磁工程では、素子が磁気熱量効果により降温する。この消磁工程では、比較的大きな冷熱を発生するものの、残留している温熱も大きいために降温の効果が小さくなり易い。次の熱交換工程では降温に伴い発生した冷熱の一部が熱交換により熱輸送媒体へ移動する。このときの冷熱移動量は、前の熱交換工程と同様に素子熱容量と媒体熱容量との比により決まる。比較例では、素子熱容量が媒体熱容量よりも極めて大きいので、一部の冷熱を熱輸送媒体へ移動できるものの、素子に残留する未利用熱量が極めて大きくなってしまう。
In the next degaussing step of demagnetizing the
このように、発生熱量のみを考慮して作業室内の素子容積を増大させると、発生熱量を有効利用することが困難であり、サイクル効率が悪化してしまう。これに対し、本例のように、作業室内への素子配設容積を適正に設定すれば、サイクル効率を向上することが可能である。 As described above, when the element volume in the working chamber is increased in consideration of only the generated heat amount, it is difficult to effectively use the generated heat amount, and the cycle efficiency is deteriorated. On the other hand, cycle efficiency can be improved by appropriately setting the element arrangement volume in the working chamber as in this example.
本実施形態では、素子熱容量と媒体熱容量と比に応じて決まる熱交換特性に着目して、作業室に配設される素子容積を設定している。熱容量は、体積比熱と容積との積である。例えば、ランタン−鉄−シリコン化合物の体積比熱は、3650KJ/(m3・K)であり、エチレングリコール50%水溶液の体積比熱は、3520KJ/(m3・K)である。これらの体積比熱から、素子熱容量と媒体熱容量とが近似するように、作業室内への素子配設容積を適正に設定している。 In the present embodiment, the element volume disposed in the work chamber is set by paying attention to the heat exchange characteristics determined according to the ratio between the element heat capacity and the medium heat capacity. The heat capacity is the product of volume specific heat and volume. For example, the volume specific heat of a lanthanum-iron-silicon compound is 3650 KJ / (m 3 · K), and the volume specific heat of an ethylene glycol 50% aqueous solution is 3520 KJ / (m 3 · K). The element arrangement volume in the working chamber is appropriately set so that the element heat capacity and the medium heat capacity are approximated from these volume specific heats.
また、本実施形態のMHP装置10では、熱輸送媒体は、水または不凍成分が溶解した水溶液である。熱輸送媒体を水または不凍成分が溶解した水溶液とすると、熱輸送媒体の入手が容易であるとともに、比較的体積比熱が大きい熱輸送媒体を用いることで、磁気熱量素子の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量とを近似させることが容易である。
In the
なお、上述した説明では、内部流路120の等価半径を、磁気熱量素子12から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定していた。これに加えて、平板部1211の板厚T12を、平板部1211の並設方向における内部流路120の高さ寸法D12の所定倍率に設定することで、熱容量比を好適に調節し、サイクル効率を向上させていた。
In the above description, the equivalent radius of the
上述したサイクル効率を向上させる構成は、内部流路を区画する区画壁部12Wの板厚を内部流路の等価直径以下としたものであるとも言える。すなわち、媒体流路は、熱輸送媒体が磁気熱量素子12の内部を流れるように形成された内部流路120を有している。そして、磁気熱量素子12は、内部流路120を区画する板状の区画壁部12Wを備えている。内部流路120の等価半径が、磁気熱量素子12から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定されている。さらに、区画壁部12Wの板厚が、内部流路120の等価直径以下に設定されている。
It can be said that the configuration for improving the cycle efficiency described above is such that the thickness of the
これによると、磁気熱量素子12からの熱を内部流路120の熱輸送媒体に確実に伝達できるとともに、区画壁部12Wの板厚の増大を抑制することができる。区画壁部12Wの板厚を抑制して素子熱容量と媒体熱容量とが近似させ、サイクル効率を向上することができる。
According to this, the heat from the
このような特徴的な構成は、例えば、図8に示すように、内部流路120を区画する格子形状の区画壁部12Wを有するMCE素子や、図9に示すように、内部流路120を区画するハニカム形状の区画壁部12Wを有するMCE素子にも適用可能である。これらによっても、前述のプレート積層構造のMCE素子と同様の効果を得ることができる。
Such a characteristic configuration includes, for example, an MCE element having a lattice-shaped
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について図10に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described based on FIG.
第2実施形態は、前述の第1実施形態と比較して、MCE素子及び内部流路の構成が異なる。なお、第1実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第1実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第2実施形態において説明しない他の構成は、第1実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。 The second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the MCE element and the internal flow path. In addition, about the part similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. Components having the same reference numerals as those in the drawings according to the first embodiment and other configurations not described in the second embodiment are the same as those in the first embodiment and have the same effects.
図10は、本実施形態のMCE素子212を構成する素子ブロック群のうち一つの素子ブロック212Aを示す斜視図である。本実施形態では、他の素子ブロックにも素子ブロック212Aと同様の構成を採用している。
FIG. 10 is a perspective view showing one
図10に示すように、素子ブロック212Aは、素子片である素子プレートを積層して構成されている。素子ブロック212Aは、素子プレート2121、端部素子プレート2122を有する。素子プレート2121は、薄い直方体状に形成されている。素子プレート2121は、媒体流路120を提供するために、ひとつの広い面に凹状に形成された一つの流路溝121aを有する。
As shown in FIG. 10, the
素子ブロック212Aは、それぞれ素子プレート2121が複数枚積層され、積層構造体の図示上方の端部に板状の端部素子プレート2122が配置されている。素子ブロック212Aは、積層されたプレートの間に複数の媒体流路120を区画形成する。各素子ブロックのXX方向の両端部には、複数の流路溝121aにより提供される複数の媒体流路120が開口している。複数の媒体流路120は、素子ブロック212Aの内部に熱輸送媒体を流す流路である。媒体流路120は、熱輸送媒体がMCE素子212の内部を流れるように形成された内部流路と呼ぶことができる。媒体流路120は、本実施形態における内部流路に相当する。本実施形態においても、媒体流路120を内部流路120と呼ぶ場合がある。
In the
本実施形態では、内部流路120の流路断面の等価半径が、磁気作業物質を含む素子から熱輸送媒体への熱浸透距離dに基づいて設定されている。内部流路120は、流路断面の等価半径が、磁気熱量素子から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定されている。これにより、サイクル運転中において、MCE素子212が発する冷熱や温熱を、内部流路120の中央部を流れる熱輸送媒体にまで確実に伝えることができる。すなわち、内部流路120内の全域で熱交換を行なうことができる。
In this embodiment, the equivalent radius of the cross section of the
また、素子プレート2121、および端部素子プレート2122は、いずれも、磁気熱量効果材と磁気熱量効果材よりも体積比熱が小さい樹脂材とが混合された成形材により構成されている。磁気熱量効果材としては、ガドリニウム系材料、ランタン−鉄−シリコン化合物を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物を用いることができる。樹脂材としては、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂のいずれか1つもしくは複数を用いることができる。
Each of the
磁気熱量効果材と磁気熱量効果材よりも体積比熱が小さい樹脂材とを混合した成形材でMCE素子を構成することで、MCE素子の体積比熱を、熱輸送媒体の体積比熱よりも小さくしている。磁気熱量効果材としてランタン−鉄−シリコン化合物を採用し、樹脂材としてエポキシ樹脂を採用した例について説明する。磁気熱効果材の体積比熱は3650KJ/(m3・K)であり、樹脂材の体積比熱は例えば1440KJ/(m3・K)である。これによると、MCE素子212を構成する成形材を、磁気熱量効果材を40体積%、樹脂材60体積%の混合材とした場合には、混合成形材の体積比熱は2324KJ/(m3・K)となる。
By configuring the MCE element with a molding material that is a mixture of a magnetocaloric effect material and a resin material having a volume specific heat smaller than that of the magnetocaloric effect material, the volume specific heat of the MCE element is made smaller than the volume specific heat of the heat transport medium. Yes. An example in which a lanthanum-iron-silicon compound is employed as the magnetocaloric effect material and an epoxy resin is employed as the resin material will be described. The volume specific heat of the magnetothermal effect material is 3650 KJ / (m 3 · K), and the volume specific heat of the resin material is 1440 KJ / (m 3 · K), for example. According to this, when the molding material constituting the
なお、熱輸送媒体は、例えば体積比熱が3520KJ/(m3・K)のエチレングリコール50%水溶液である。体積比熱が比較的小さい樹脂材を混合した成形材を用いることで、MCE素子の体積比熱を、熱輸送媒体の体積比熱よりも容易に小さくできる。 The heat transport medium is, for example, a 50% aqueous solution of ethylene glycol having a volume specific heat of 3520 KJ / (m 3 · K). By using a molding material in which a resin material having a relatively small volume specific heat is mixed, the volume specific heat of the MCE element can be easily made smaller than the volume specific heat of the heat transport medium.
そして、作業室11内においてMCE素子212が占める容積を60体積%、媒体流路120が占める容積、すなわち媒体流路120を満たす熱輸送媒体が占める容積を40体積%とした場合には、MCE素子/熱輸送媒体の熱容積比は、約0.99となる。すなわち、素子熱容量と媒体熱容量とを実質的に一致させる程度に近似させることができる。
When the volume occupied by the
本実施形態のMHP装置によれば、第1実施形態と同様に、磁気熱量素子212の素子熱容量と媒体流路を満たす熱輸送媒体の媒体熱容量との比に基づいて、作業室に配置される磁気熱量素子の容積が設定されている。
According to the MHP apparatus of the present embodiment, as in the first embodiment, the MHP device is arranged in the work chamber based on the ratio between the element heat capacity of the
これによると、磁気熱量素子の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量との比に応じて決まる磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換特性に基づいて、作業室内に配置される磁気熱量素子の容積を適正に設定することが可能である。したがって、磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換を確実に行なうことで、磁気熱量素子が発生する温熱や冷熱を熱輸送媒体に良好に伝達することができる。このようにして、サイクル効率を向上することができる。 According to this, based on the heat exchange characteristics between the magnetocaloric element and the heat transport medium determined according to the ratio between the element heat capacity of the magnetocaloric element and the medium heat capacity of the heat transport medium, the magnetocaloric element disposed in the work chamber It is possible to set the volume appropriately. Therefore, by reliably performing heat exchange between the magnetocaloric element and the heat transport medium, the heat and cold generated by the magnetocaloric element can be satisfactorily transmitted to the heat transport medium. In this way, cycle efficiency can be improved.
また、媒体流路120は、熱輸送媒体が磁気熱量素子212の内部を流れるように形成された内部流路を有している。そして、内部流路の等価半径が、磁気熱量素子212から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定されている。さらに、磁気熱量素子212の体積比熱を、熱輸送媒体の体積比熱よりも小さく設定している。
The
これによると、磁気熱量素子212からの熱を内部流路120の熱輸送媒体に確実に伝達できるとともに、磁気熱量素子212の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量とを近似させ易い。したがって、磁気熱量素子212と熱輸送媒体との間の温熱や冷熱の熱交換を確実に行なうことができ、磁気熱量素子212が発生する温熱や冷熱を熱輸送媒体に良好に伝達することができる。
According to this, the heat from the
また、磁気熱量素子212は、磁気熱量効果材と磁気熱量効果材よりも体積比熱が小さい樹脂材とが混合された成形材からなる。これによると、磁気熱量効果材に樹脂材を混合した成形材を用いることで、磁気熱量素子212の体積比熱を熱輸送媒体の体積比熱よりも小さく設定することが容易である。
The
また、本実施形態のMHP装置においても、熱輸送媒体は水または不凍成分が溶解した水溶液である。熱輸送媒体を水または不凍成分が溶解した水溶液とすると、熱輸送媒体の入手が容易であるとともに、比較的体積比熱が大きい熱輸送媒体を用いることで、磁気熱量素子の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量とを近似させることが容易である。 Also in the MHP apparatus of this embodiment, the heat transport medium is an aqueous solution in which water or an antifreeze component is dissolved. If the heat transport medium is an aqueous solution in which water or an antifreeze component is dissolved, the heat transport medium can be easily obtained, and the heat capacity of the magnetocaloric element and the heat transport can be obtained by using a heat transport medium having a relatively large volumetric specific heat. It is easy to approximate the medium heat capacity of the medium.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図11に基づいて説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described based on FIG.
第3実施形態は、前述の第2実施形態と比較して、MCE素子及び内部流路の構成が異なる。なお、第1、第2実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。第1、第2実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品、第3実施形態において説明しない他の構成は、第1、第2実施形態と同様であり、また同様の作用効果を奏するものである。 The third embodiment differs from the second embodiment described above in the configuration of the MCE element and the internal flow path. In addition, about the part similar to 1st, 2nd embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted. The components denoted by the same reference numerals as those in the drawings according to the first and second embodiments, and other configurations not described in the third embodiment are the same as those in the first and second embodiments, and have the same effects. Is.
図11は、本実施形態のMCE素子312が作業室11に収容された容器21を示す斜視図である。図11に示すように、容器21の作業室11には、粒子群からなるMCE素子312が充填されている。MCE素子312を構成する粒子群の間には媒体流路120が形成されている。本実施形態の媒体流路120は、複数の粒子間に熱輸送媒体を流通し、熱輸送媒体が分流や合流を繰り返す内部流路を提供する。媒体流路120は、熱輸送媒体がMCE素子312の内部を流れるように形成された内部流路と呼ぶことができる。媒体流路120は、本実施形態における内部流路に相当する。本実施形態においても、媒体流路120を内部流路120と呼ぶ場合がある。
FIG. 11 is a perspective view showing the
本実施形態では、内部流路120は、網目状の各部において流路断面の等価半径が、磁気作業物質を含む素子から熱輸送媒体への熱浸透距離dに基づいて設定されている。内部流路120は、流路断面の等価半径が、磁気熱量素子から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定されている。これにより、サイクル運転中において、MCE素子312が発する冷熱や温熱を、内部流路120の中央部を流れる熱輸送媒体にまで確実に伝えることができる。すなわち、内部流路120内の全域で熱交換を行なうことができる。
In the present embodiment, the
MCE素子312は、磁気熱量効果材からなる粒子3121と磁気熱量効果材よりも体積比熱が小さい樹脂材からなる粒子3122とを混在させて構成されている。粒子3121には、ガドリニウム系材料の粒子、ランタン−鉄−シリコン化合物の粒子を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物の粒子を用いることができる。粒子3122には、エポキシ樹脂の粒子を用いることができる。粒子3121の粒径と粒子3122の粒径とは、ほぼ同一とすることができる。
The
磁気熱量効果材からなる粒子3121と磁気熱量効果材よりも体積比熱が小さい樹脂材からなる粒子3122とを混在させることで、MCE素子312の体積比熱を、熱輸送媒体の体積比熱よりも小さくしている。粒子3121としてランタン−鉄−シリコン化合物の粒子を採用し、粒子3122としてエポキシ樹脂の粒子を採用した例について説明する。粒子3121を40体積%、粒子3122を60体積%で混在させた場合には、混在粒子群からなるMCE素子312の平均体積比熱は、第2実施形態のMCE素子212と同様に、2324KJ/(m3・K)となる。
By mixing the
なお、熱輸送媒体は、例えば体積比熱が3520KJ/(m3・K)のエチレングリコール50%水溶液である。粒子3121に体積比熱が比較的小さい樹脂材の粒子3122をほぼ均一に混在させた粒子群を用いることで、MCE素子312の体積比熱を、熱輸送媒体の体積比熱よりも容易に小さくできる。
The heat transport medium is, for example, a 50% aqueous solution of ethylene glycol having a volume specific heat of 3520 KJ / (m 3 · K). By using a particle group in which
そして、作業室11内においてMCE素子312が占める容積が60体積%、媒体流路120が占める容積、すなわち媒体流路120を満たす熱輸送媒体が占める容積が40体積%である場合には、MCE素子/熱輸送媒体の熱容積比は、約0.99となる。すなわち、素子熱容量と媒体熱容量とをほぼ一致する程度に近似させることができる。
When the volume occupied by the
本実施形態のMHP装置によれば、第1、第2実施形態と同様に、磁気熱量素子312の素子熱容量と媒体流路を満たす熱輸送媒体の媒体熱容量との比に基づいて、作業室に配置される磁気熱量素子の容積が設定されている。
According to the MHP apparatus of this embodiment, in the same manner as in the first and second embodiments, based on the ratio between the element heat capacity of the
これによると、磁気熱量素子の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量との比に応じて決まる磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換特性に基づいて、作業室内に配置される磁気熱量素子の容積を適正に設定することが可能である。したがって、磁気熱量素子と熱輸送媒体との熱交換を確実に行なうことで、磁気熱量素子が発生する温熱や冷熱を熱輸送媒体に良好に伝達することができる。このようにして、サイクル効率を向上することができる。 According to this, based on the heat exchange characteristics between the magnetocaloric element and the heat transport medium determined according to the ratio between the element heat capacity of the magnetocaloric element and the medium heat capacity of the heat transport medium, the magnetocaloric element disposed in the work chamber It is possible to set the volume appropriately. Therefore, by reliably performing heat exchange between the magnetocaloric element and the heat transport medium, the heat and cold generated by the magnetocaloric element can be satisfactorily transmitted to the heat transport medium. In this way, cycle efficiency can be improved.
また、媒体流路120は、熱輸送媒体が磁気熱量素子312の内部を流れるように形成された内部流路を有している。そして、内部流路の等価半径が、磁気熱量素子312から熱輸送媒体への熱浸透距離d以下となるように設定されている。さらに、磁気熱量素子312の体積比熱を、熱輸送媒体の体積比熱よりも小さく設定している。
The
これによると、磁気熱量素子312からの熱を内部流路120の熱輸送媒体に確実に伝達できるとともに、磁気熱量素子312の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量とを近似させ易い。したがって、磁気熱量素子312と熱輸送媒体との間の温熱や冷熱の熱交換を確実に行なうことができ、磁気熱量素子312が発生する温熱や冷熱を熱輸送媒体に良好に伝達することができる。
According to this, heat from the
また、磁気熱量素子312は、磁気熱量効果材からなる粒子3121と磁気熱量効果材よりも体積比熱が小さい樹脂材からなる粒子3122とを混在させて作業室11に充填してなる。これによると、磁気熱量効果材粒子と樹脂粒子とを混在させることで、磁気熱量素子312の体積比熱を熱輸送媒体の体積比熱よりも小さく設定することが容易である。
The
また、粒子3121の粒径と粒子3122の粒径とをほぼ同一としている。これによると、粒子3121と粒子3122との混合が容易であり、粒子の偏在を抑制し易い。なお、粒子3121の粒径と粒子3122の粒径とを異ならせてもよい。これによれば、内部流路120の等価半径を調節することが容易である。
Further, the particle size of the
また、本実施形態のMHP装置においても、熱輸送媒体は水または不凍成分が溶解した水溶液である。熱輸送媒体を水または不凍成分が溶解した水溶液とすると、熱輸送媒体の入手が容易であるとともに、比較的体積比熱が大きい熱輸送媒体を用いることで、磁気熱量素子の素子熱容量と熱輸送媒体の媒体熱容量とを近似させることが容易である。 Also in the MHP apparatus of this embodiment, the heat transport medium is an aqueous solution in which water or an antifreeze component is dissolved. If the heat transport medium is an aqueous solution in which water or an antifreeze component is dissolved, the heat transport medium can be easily obtained, and the heat capacity of the magnetocaloric element and the heat transport can be obtained by using a heat transport medium having a relatively large volumetric specific heat. It is easy to approximate the medium heat capacity of the medium.
(他の実施形態)
この明細書に開示される技術は、その開示技術を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される技術は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示技術の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示技術のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
(Other embodiments)
The technology disclosed in this specification is not limited to the embodiment for carrying out the disclosed technology, and can be implemented with various modifications. The disclosed technology is not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented in various combinations. Embodiments can have additional parts. The portion of the embodiment may be omitted. The parts of the embodiments can be replaced or combined with the parts of the other embodiments. The structure, operation, and effect of the embodiment are merely examples. The technical scope of the disclosed technology is not limited to the description of the embodiments. Some technical scope of the disclosed technology is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims. .
上記各実施形態では、作業室11内を流れる熱輸送媒体の媒体流路120は、MCE素子内部の内部流路であったが、これに限定されるものではない。媒体流路は、例えば、MCE素子の外表面に沿って熱輸送媒体を流通する媒体流路であってもよい。また、例えば、内部流路に加えて、MCE素子の外表面に沿って熱輸送媒体を流通する媒体流路を備えるものであってもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記第1、第2実施形態では、各素子ブロックにXX方向に延びる複数の媒体流路が形成されていたが、これに限定されるものではない。媒体流路の数は、上記実施形態で例示したものに限定されない。媒体流路の数は、図で例示した数よりも少なくてもかまわない。また、図で例示した数よりも多い微細な媒体流路を設けてもかまわない。さらに、媒体流路は、上記各実施形態のようにXX方向に直線的に延びるものに限定されない。例えば、作業室内においてXX方向に熱輸送媒体の往復流が形成できるのであれば、若干屈曲する媒体流路であってもかまわない。 In the first and second embodiments, the plurality of medium flow paths extending in the XX direction are formed in each element block. However, the present invention is not limited to this. The number of medium flow paths is not limited to that exemplified in the above embodiment. The number of medium flow paths may be smaller than the number illustrated in the figure. Further, a larger number of medium flow paths than the number illustrated in the figure may be provided. Further, the medium flow path is not limited to one that linearly extends in the XX direction as in the above embodiments. For example, the medium flow path may be slightly bent as long as a reciprocating flow of the heat transport medium can be formed in the XX direction in the working chamber.
また、上記各実施形態では、磁気ヒートポンプ装置の磁場変調装置が、容器の一側に配置された第1磁石及びヨークと、容器の他側で第1磁石に対して異なる極が対向するように配置された第2磁石及びヨークと、を備えている。そして、第1磁石及びヨークに連結された駆動装置と、第2磁石及びヨークを第1磁石及びヨークに追従して回転するように保持する保持機構とを備えるものであった。しかしながら、これに限定されるものではない。 In each of the above embodiments, the magnetic field modulation device of the magnetic heat pump device is configured such that the first magnet and the yoke disposed on one side of the container and the different poles face the first magnet on the other side of the container. And a second magnet and a yoke arranged. The driving device is connected to the first magnet and the yoke, and the holding mechanism is configured to hold the second magnet and the yoke so as to rotate following the first magnet and the yoke. However, the present invention is not limited to this.
例えば、第2磁石が取り付けられたヨークを、外部から駆動する外部駆動機構を設けて、第2磁石及びヨークを第1磁石及びヨークに追従して回転させるものであってもよい。この外部駆動機構の駆動源は、第1磁石が取り付けられたヨークを回転させる駆動装置であってもよいし、第1磁石が取り付けられたヨークを回転させる駆動装置とは別の駆動装置であってもよい。 For example, an external drive mechanism that drives the yoke to which the second magnet is attached from the outside may be provided, and the second magnet and the yoke may be rotated following the first magnet and the yoke. The drive source of the external drive mechanism may be a drive device that rotates the yoke to which the first magnet is attached, or a drive device that is different from the drive device that rotates the yoke to which the first magnet is attached. May be.
また、上記各実施形態では、磁気回路部は、容器を間にして相互に対向する第1磁石である磁石34と第2磁石である磁石35とを有していたが、これに限定されるものではない。例えば、第1磁石および第2磁石のいずれかのみを備える磁気回路部としてもかまわない。
Moreover, in each said embodiment, although the magnetic circuit part had the
また、上記各実施形態では、素子ベッドである容器21を静止させておき、磁石34、35側を回転する構成を採用した。これに代えて、素子ベッドである容器21と磁場変調装置13との間の相対的な回転を提供するための多様な構成を採用することができる。例えば、作業室11とMCE素子12とを有する素子ベッドである容器を、永久磁石を含む磁場変調装置に対して相対的に回転移動させてもよい。これにより、ひとつのMCE素子12に与えられる磁場を変動させることができる。換言すれば、磁場変調装置は、磁石を有する相対的移動体に対して容器を容器外表面に沿った方向に移動させるものであってもよい。すなわち、容器と相対的移動体とを容器外表面に沿った方向に相対的に移動させて、磁気作業物質へ印加する磁場の大きさを変更するものであればよい。
Moreover, in each said embodiment, the
また、上記各実施形態では、熱輸送媒体の移動装置としてのポンプを高温端及び低温端を有する容器の両側に設けていたが、これに限定されるものではない。例えば、ポンプの両側に、高温端を有する容器と低温端を有する容器とをそれぞれ配置したものであってもよい。また、ポンプの形態も前述したタイプに限定されるものではない。 Moreover, in each said embodiment, although the pump as a moving apparatus of a heat transport medium was provided in the both sides of the container which has a high temperature end and a low temperature end, it is not limited to this. For example, a container having a high temperature end and a container having a low temperature end may be disposed on both sides of the pump. Further, the form of the pump is not limited to the type described above.
また、上記各実施形態では、磁場変調装置は、磁力源として永久磁石を有する磁気回路部を備え、磁気回路部と容器とを相対的に移動させて磁気作業物質に印加する外部磁場を変調していた。そして、磁力源は永久磁石に限定されず、電磁石でもよいことを説明した。磁力源として電磁石を採用する場合には、磁場変調装置は、磁気回路部と容器との相対的移動を行なわなくてもかまわない。電磁石を採用する場合には、磁気回路部と容器との相対的移動がなくても磁場変調が可能である。 In each of the above embodiments, the magnetic field modulation device includes a magnetic circuit unit having a permanent magnet as a magnetic force source, and modulates an external magnetic field applied to the magnetic work substance by relatively moving the magnetic circuit unit and the container. It was. Then, it has been explained that the magnetic source is not limited to a permanent magnet but may be an electromagnet. When an electromagnet is employed as the magnetic force source, the magnetic field modulator does not have to perform relative movement between the magnetic circuit unit and the container. When an electromagnet is employed, magnetic field modulation is possible without relative movement between the magnetic circuit unit and the container.
また、上記各実施形態では、MHP装置の外部の熱交換器63、73に熱輸送媒体を供給した。これに代えて、一次媒体である熱輸送媒体と、二次媒体とを熱交換する熱交換器をMHP装置内に設け、二次媒体を低温系統と高温系統とに供給してもよい。
In each of the above embodiments, the heat transport medium is supplied to the
また、上記各実施形態では、車両用空調装置に開示技術を適用した。これに代えて、車両以外の船舶や航空機等の移動体用の空調装置に開示技術を適用してもよい。また、住宅用等の定置式の空調装置に開示技術を適用してもよい。また、水を加熱する給湯装置や水を冷却する冷水機として利用してもよい。また、上記実施形態では、室外の空気を主要な熱源とするMHP装置を説明した。これに代えて、水、土などの他の熱源を主要熱源として利用してもよい。 In the above embodiments, the disclosed technology is applied to the vehicle air conditioner. Instead, the disclosed technology may be applied to an air conditioner for a moving body such as a ship or an aircraft other than the vehicle. Further, the disclosed technology may be applied to a stationary air conditioner for home use or the like. Moreover, you may utilize as a hot-water supply apparatus which heats water, and a cold water machine which cools water. In the above-described embodiment, the MHP apparatus using outdoor air as a main heat source has been described. Instead, other heat sources such as water and soil may be used as the main heat source.
10 磁気熱量効果型ヒートポンプ装置(MHP装置、磁気ヒートポンプ装置)
11 作業室
12、212、312 磁気熱量素子(MCE素子、磁気作業物質)
13 磁場変調装置
14 熱輸送装置
21 容器
10 Magneto-caloric effect type heat pump device (MHP device, magnetic heat pump device)
11
13 Magnetic Field Modulator 14
Claims (7)
前記磁気熱量素子が配置される作業室(11)が形成された容器(21)と、
前記磁気熱量素子に印加される前記外部磁場を変調する磁場変調装置(13)と、
前記作業室の内部に形成した媒体流路(120)において、前記磁気熱量素子に高温端と低温端とを生成するように、前記磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を往復移動させる熱輸送装置(14)と、を備え、
前記磁気熱量素子の素子熱容量と前記媒体流路を満たす前記熱輸送媒体の媒体熱容量との比に基づいて、前記作業室に配置される前記磁気熱量素子の容積が設定された磁気ヒートポンプ装置。 Magnetocaloric elements (12, 212, 312) that generate heat and endotherm due to the strength of the external magnetic field;
A container (21) in which a working chamber (11) in which the magnetocaloric element is disposed is formed;
A magnetic field modulation device (13) for modulating the external magnetic field applied to the magnetocaloric element;
Heat transport that reciprocates a heat transport medium that exchanges heat with the magnetocaloric element so as to generate a high temperature end and a low temperature end in the magnetocaloric element in a medium flow path (120) formed inside the working chamber. An apparatus (14),
A magnetic heat pump device in which a volume of the magnetocaloric element disposed in the working chamber is set based on a ratio between an element heat capacity of the magnetocaloric element and a medium heat capacity of the heat transport medium filling the medium flow path.
前記磁気熱量素子(12)は、前記内部流路を区画する板状の区画壁部(12W)を備えており、
前記内部流路の等価半径が、前記磁気熱量素子から前記熱輸送媒体への熱浸透距離以下となるように設定され、
前記区画壁部の板厚が、前記内部流路の等価直径以下に設定された請求項1に記載の磁気ヒートポンプ装置。 The medium flow path has an internal flow path formed so that the heat transport medium flows inside the magnetocaloric element,
The magnetocaloric element (12) includes a plate-shaped partition wall (12W) that partitions the internal flow path,
The equivalent radius of the internal flow path is set to be equal to or less than the heat penetration distance from the magnetocaloric element to the heat transport medium,
The magnetic heat pump device according to claim 1, wherein a thickness of the partition wall is set to be equal to or less than an equivalent diameter of the internal flow path.
前記磁気熱量素子(12)は、前記内部流路を区画する板状の区画壁部(12W)を備えており、
前記区画壁部は、前記熱輸送媒体の往復移動方向に延びて互いに平行に並設された複数の平板部(1211)を有し、互いに隣り合う前記平板部の間に前記内部流路が形成されており、
前記内部流路の等価半径が、前記磁気熱量素子から前記熱輸送媒体への熱浸透距離以下となるように設定され、
前記平板部の板厚が、前記平板部の並設方向における前記内部流路の高さ寸法の0.45倍〜1.55倍に設定された請求項1に記載の磁気ヒートポンプ装置。 The medium flow path has an internal flow path formed so that the heat transport medium flows inside the magnetocaloric element,
The magnetocaloric element (12) includes a plate-shaped partition wall (12W) that partitions the internal flow path,
The partition wall portion has a plurality of flat plate portions (1211) extending in the reciprocating direction of the heat transport medium and arranged in parallel to each other, and the internal flow path is formed between the adjacent flat plate portions. Has been
The equivalent radius of the internal flow path is set to be equal to or less than the heat penetration distance from the magnetocaloric element to the heat transport medium,
2. The magnetic heat pump device according to claim 1, wherein a thickness of the flat plate portion is set to be 0.45 to 1.55 times the height dimension of the internal flow path in the parallel arrangement direction of the flat plate portions.
前記内部流路の等価半径が、前記磁気熱量素子から前記熱輸送媒体への熱浸透距離以下となるように設定されており、
前記磁気熱量素子(212、312)の体積比熱を、前記熱輸送媒体の体積比熱よりも小さく設定した請求項1に記載の磁気ヒートポンプ装置。 The medium flow path has an internal flow path formed so that the heat transport medium flows inside the magnetocaloric element,
The equivalent radius of the internal flow path is set to be equal to or less than the heat penetration distance from the magnetocaloric element to the heat transport medium,
The magnetic heat pump device according to claim 1, wherein a volume specific heat of the magnetocaloric element (212, 312) is set smaller than a volume specific heat of the heat transport medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018025316A JP2019138613A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Magnetic heat pump device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018025316A JP2019138613A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Magnetic heat pump device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019138613A true JP2019138613A (en) | 2019-08-22 |
Family
ID=67693641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018025316A Pending JP2019138613A (en) | 2018-02-15 | 2018-02-15 | Magnetic heat pump device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019138613A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014095486A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-22 | Denso Corp | Method of producing magnetic refrigeration material |
JP2016080206A (en) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Magneto-caloric element and thermomagnetic cycle device |
JP2017026305A (en) * | 2011-06-30 | 2017-02-02 | ケンフリッジ リミテッド | Active type regenerative magnetic heat amount heat engine and multiple material blades for active type regenerative magnetic heat amount heat engine |
JP2017522532A (en) * | 2014-07-28 | 2017-08-10 | アストロノーティックス コーポレイション オブ アメリカ | Magnetic cooling system with separate inlet and outlet streams |
-
2018
- 2018-02-15 JP JP2018025316A patent/JP2019138613A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017026305A (en) * | 2011-06-30 | 2017-02-02 | ケンフリッジ リミテッド | Active type regenerative magnetic heat amount heat engine and multiple material blades for active type regenerative magnetic heat amount heat engine |
JP2014095486A (en) * | 2012-11-07 | 2014-05-22 | Denso Corp | Method of producing magnetic refrigeration material |
JP2017522532A (en) * | 2014-07-28 | 2017-08-10 | アストロノーティックス コーポレイション オブ アメリカ | Magnetic cooling system with separate inlet and outlet streams |
JP2016080206A (en) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 株式会社デンソー | Magneto-caloric element and thermomagnetic cycle device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6601309B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
US10443905B2 (en) | Magnetocaloric refrigeration using fully solid state working medium | |
CN104930749B (en) | Magnetic regenerator unit and magnetic cooling system having the same | |
JP5278486B2 (en) | Thermomagnetic engine device and reversible thermomagnetic cycle device | |
JP6003879B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
KR100962136B1 (en) | Air Conditioning System | |
JP5267689B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
JP5267613B2 (en) | Magneto-caloric effect type heat pump device | |
US20140366557A1 (en) | Magnetic cooling apparatus and method of controlling the same | |
JP2009507168A (en) | Thermoelectric generator with magneto-thermal conversion material | |
JP6589706B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
JP5724603B2 (en) | Magnetic refrigeration system and air conditioner using the magnetic refrigeration system | |
JP6344103B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
JP6384256B2 (en) | Magneto-caloric element and thermomagnetism cycle device | |
JP2016080205A (en) | Magneto-caloric element and thermomagnetic cycle device | |
JP6583143B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
US9322579B2 (en) | Thermo-magnetic cycle apparatus | |
JP2019138613A (en) | Magnetic heat pump device | |
JP6060789B2 (en) | Thermomagnetic cycle equipment | |
JP6683138B2 (en) | Thermomagnetic cycle device | |
JP6361413B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
JP6365173B2 (en) | Magnetic heat pump device | |
JP2020008247A (en) | Magneto-caloric element and thermomagnetic cycle device | |
JP2019086170A (en) | Thermomagnetic cycle device | |
JP2019031722A (en) | Magneto-caloric element body, thermomagnetic cycle apparatus using a magneto-caloric element body and manufacturing method for a magneto-caloric element body |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211022 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211116 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20220517 |