JP2010025435A - Magnetic refrigeration device, magnetic refrigeration system and magnetic refrigeration method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気熱量効果を有する磁性体粒子を用いる磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムおよび磁気冷凍方法に関する。 The present invention relates to a magnetic refrigeration device, a magnetic refrigeration system, and a magnetic refrigeration method using magnetic particles having a magnetocaloric effect.
現在、人間の日常生活に密接に関係する室温域の冷凍技術、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、室内冷暖房などの大半は、気体の圧縮膨張サイクルが使用されている。しかし、気体の圧縮膨張サイクルに基づく冷凍技術に関しては、特定フロンガスの環境排出に伴う環境破壊が大きな問題となっている。更に、代替フロンガスについてもその環境への影響が懸念されている。そこで、最近では、自然冷媒（ＣＯ２等）やイソブタンを用いた改良を行っている。このような背景から、作業ガスの廃棄に伴う環境破壊の問題がない、クリーンでかつ効率の高い冷凍技術の実用化が求められている。 Currently, most of refrigeration technologies in the room temperature range, which are closely related to human daily life, such as refrigerators, freezers, indoor air-conditioners, etc., use gas compression / expansion cycles. However, regarding refrigeration technology based on a gas compression / expansion cycle, environmental destruction associated with environmental discharge of specific chlorofluorocarbon gas is a major problem. Furthermore, there are concerns about the environmental impact of alternative chlorofluorocarbons. Therefore, recently, improvements using natural refrigerants (such as CO 2 ) and isobutane are being carried out. Against this background, there is a demand for the practical use of a clean and highly efficient refrigeration technique that does not have the problem of environmental destruction associated with the disposal of working gas.
近年、このような環境配慮型でかつ効率の高い冷凍技術の一つとして、磁気冷凍への期待が高まり、室温域を対象とした磁気冷凍技術の研究開発が活発化して来ている。１８８１年、Ｗａｒｂｕｒｇによって鉄（Ｆｅ）における磁気熱量効果が見出された。磁気熱量効果とは、断熱状態で磁性物質に対して外部印加磁場を変化させると、その磁性物質の温度が変化する現象である。 In recent years, as one of such environmentally friendly and highly efficient refrigeration technologies, expectations for magnetic refrigeration have increased, and research and development of magnetic refrigeration technologies for room temperature regions have become active. In 1881, Warburg found a magnetocaloric effect in iron (Fe). The magnetocaloric effect is a phenomenon in which, when an externally applied magnetic field is changed with respect to a magnetic substance in an adiabatic state, the temperature of the magnetic substance changes.
磁気冷凍では、磁気熱量効果を利用して以下のように低温を生成している。磁性物質では、磁場印加時の状態と磁場除去時の状態の間で、電子磁気スピン系の自由度の相違に起因してエントロピーが変化する。このようなエントロピー変化に伴い、電子磁気スピン系と格子系との間で、エントロピーの移動が起こる。磁気冷凍では大きな電子磁気スピンを持った磁性物質を使用する。そして、磁場印加時と磁場除去時の間での大きなエントロピーの変化を利用し、電子磁気スピン系と格子系との間でエントロピーの授受を行わせ低温を生成している。 In magnetic refrigeration, a low temperature is generated as follows using the magnetocaloric effect. In a magnetic substance, entropy changes due to the difference in the degree of freedom of the electron magnetic spin system between a state when a magnetic field is applied and a state when a magnetic field is removed. With such entropy change, entropy shift occurs between the electron magnetic spin system and the lattice system. Magnetic refrigeration uses a magnetic material with a large electron magnetic spin. The entropy is transferred between the electron magnetic spin system and the lattice system to generate a low temperature by using a large entropy change between when the magnetic field is applied and when the magnetic field is removed.
磁気冷凍システムは、１９００年代前半に磁気熱量効果を有する磁気冷凍作業物質としてＧｄ２（ＳＯ４）３・８Ｈ２Ｏなどの常磁性塩やＧｄ３Ｇａ５Ｏ１２（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット；ＧＧＧ）に代表される常磁性化合物を用いた冷凍デバイスが開発された。常磁性物質を使用した磁気冷凍を実現する冷凍デバイスでは、２０Ｋ以下の極低温領域に適用されるものが中心であり、超伝導磁石を用いて得ることができる１０テスラ程度の磁場が用いられている。 The magnetic refrigeration system is a paramagnetic salt such as Gd 2 (SO 4 ) 3 .8H 2 O or Gd 3 Ga 5 O 12 (gadolinium gallium garnet; GGG) as a magnetic refrigeration working material having a magnetocaloric effect in the first half of the 1900s. ) Refrigeration devices using paramagnetic compounds represented by) have been developed. The refrigeration device that realizes magnetic refrigeration using paramagnetic substances is mainly applied to the cryogenic region below 20K, and uses a magnetic field of about 10 Tesla that can be obtained using a superconducting magnet. Yes.
これに対して、より高温での磁気冷凍を実現すべく１９７０年代以降、強磁性物質における常磁性状態と強磁性状態との間の磁気相転移を利用した磁気冷凍の研究が盛んに行なわれた。そして、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｇｄなどのランタン系列の希土類元素単体やＧｄ−Ｙ、Ｇｄ−Ｄｙのような２種以上の希土類合金系材料、ＲＡｌ２（Ｒは希土類元素を表す、以下において同じ）、ＲＮｉ２、ＧｄＰｄなどの希土類金属間化合物など、単位体積当たりの電子磁気スピンが大きな希土類を含む磁性物質が数多く提案されている。 On the other hand, in order to realize magnetic refrigeration at higher temperatures, research on magnetic refrigeration using a magnetic phase transition between a paramagnetic state and a ferromagnetic state in ferromagnetic materials has been actively conducted since the 1970s. . And lanthanum series rare earth elements such as Pr, Nd, Dy, Er, Tm, Gd, or two or more rare earth alloy materials such as Gd-Y, Gd-Dy, RAl 2 (R represents a rare earth element) , The same applies hereinafter), and many magnetic materials containing rare earths having a large electron magnetic spin per unit volume, such as rare earth intermetallic compounds such as RNi 2 and GdPd.
１９７４年に米国のＢｒｏｗｎは、強磁性相転移温度（Ｔｃ）が約２９４Ｋの強磁性物質Ｇｄを用いて、室温域における磁気冷凍を初めて実現した。しかしながら、Ｂｒｏｗｎの実験では、冷凍サイクルを連続的に運転したものの定常状態には至らなかった。１９８２年、米国のＢａｒｃｌａｙは、これまで室温域における磁気冷凍にとって阻害要因と位置付けられていた格子エントロピーを、むしろ積極的に利用することを考案し、磁気物質に、磁気熱量効果による磁気冷凍作業に加えて、この磁気冷凍作業により生成された冷熱を蓄える蓄熱効果を同時に担わせる冷凍方式を提案した（特許文献１参照）。この磁気冷凍方式は、ＡＭＲ方式（”Ａｃｔｉｖｅ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ”）と呼ばれている。これらの冷凍デバイスは、両者共に超伝導磁石を用いた強磁場下での動作である。 In 1974, Brown in the United States realized magnetic refrigeration at room temperature for the first time using a ferromagnetic material Gd having a ferromagnetic phase transition temperature (Tc) of about 294K. However, in Brown's experiment, although the refrigeration cycle was operated continuously, it did not reach a steady state. In 1982, Barclay in the United States devised the active use of lattice entropy, which had been positioned as an impediment to magnetic refrigeration at room temperature. In addition, a refrigeration system that simultaneously bears the heat storage effect of storing the cold generated by the magnetic refrigeration work has been proposed (see Patent Document 1). This magnetic refrigeration method is called an AMR method (“Active Magnetic Refrigeration”). Both of these refrigeration devices operate under a strong magnetic field using a superconducting magnet.
１９９７年、米国のＺｉｍｍ、Ｇｓｃｈｎｅｉｄｎｅｒ、Ｐｅｃｈａｒｓｋｙらは、細かい球形状のＧｄが充填された充填筒を用いてＡＭＲ方式の磁気冷凍デバイスを試作し、室温域における磁気冷凍サイクルの連続定常運転に成功した。これによると、室温域で、超伝導磁石を使用して磁場を０テスラから５テスラへ変化させることによって、約３０℃の冷凍に成功し、冷凍温度差（ΔＴ）が１３℃の場合に、非常に高い冷凍効率（ＣＯＰ＝１５；但し、磁場発生手段への投入パワーを除く）を得たことが報告されている。因みに、従来のフロンを用いた圧縮サイクルにおける家庭用冷蔵庫などの冷凍効率（ＣＯＰ）は１〜３程度である。 In 1997, Zim, Gschneidner, Pecharsky et al. Of the United States made a prototype of an AMR type magnetic refrigeration device using a filled cylinder filled with fine spherical Gd, and succeeded in continuous steady operation of the magnetic refrigeration cycle at room temperature. . According to this, by changing the magnetic field from 0 Tesla to 5 Tesla by using a superconducting magnet in the room temperature range, when the freezing temperature difference (ΔT) is 13 ° C. It has been reported that very high refrigeration efficiency (COP = 15; except for the input power to the magnetic field generating means) was obtained. Incidentally, the refrigeration efficiency (COP) of a household refrigerator or the like in a compression cycle using conventional chlorofluorocarbon is about 1 to 3.
２０００年にはスペインのＢｏｈｉｇａｓらにて永久磁石を用いた報告例もある。これは、固定された対向する永久磁石の空隙中に回転駆動系を伴う磁気冷凍作業物質を挿入した構造である。磁気冷凍作業物質にＧｄを用いて磁界強度：０．３Ｔ、冷媒：オリーブ油、回転数：４−５０ｒｐｍの条件で室温域環境にて１．５Ｋの冷却を実証している。しかし、回転駆動系に冷媒循環を内蔵させる複雑な構造と冷却能力不足が課題となっている。 In 2000, there was a report using permanent magnets at Bohigas et al. In Spain. This is a structure in which a magnetic refrigeration working material with a rotational drive system is inserted into a gap between fixed opposing permanent magnets. Using Gd as a magnetic refrigeration work substance, cooling of 1.5K is demonstrated in a room temperature environment under the conditions of magnetic field strength: 0.3 T, refrigerant: olive oil, rotation speed: 4-50 rpm. However, the complicated structure in which the refrigerant circulation is built in the rotary drive system and the lack of cooling capacity are problems.
以降、永久磁石を用いた室温磁気冷凍技術が活発に行われている。そして、極低温域での磁気冷凍では気体冷媒が使われるのに対し、室温磁気冷凍では主に高粘性な液体冷媒が用いられことが一つの特徴である。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、気体冷媒に比較して高粘性である液体冷媒を用いる際に、冷媒流の流れを最適化し、熱交換効率を向上させる磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムおよび磁気冷凍方法を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and the object of the present invention is to optimize the flow of the refrigerant flow and use heat exchange when using a liquid refrigerant having a higher viscosity than the gas refrigerant. It is an object of the present invention to provide a magnetic refrigeration device, a magnetic refrigeration system, and a magnetic refrigeration method that improve efficiency.
本発明の一態様の磁気冷凍デバイスは、磁気熱量効果を有する磁性体粒子が充填された熱交換容器と、前記磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にする磁場印加除去機構と、前記熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、前記熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、前記磁場の印加および除去に同期して、前記熱交換容器内を前記一端側から前記他端側またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒と、前記熱交換容器内を流れる前記熱輸送冷媒流を乱流状態とする乱流発生機構と、を備えることを特徴とする。 A magnetic refrigeration device according to one aspect of the present invention includes a heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect, a magnetic field application removal mechanism that enables application and removal of a magnetic field to the magnetic particles, A low temperature side heat exchange section provided on one end side of the heat exchange container, a high temperature side heat exchange section provided on the other end side of the heat exchange container, and in the heat exchange container in synchronization with application and removal of the magnetic field A liquid refrigerant that forms a heat transport refrigerant flow that flows from the one end side to the other end side or the opposite direction thereof, and a turbulent flow generation mechanism that makes the heat transport refrigerant flow flowing through the heat exchange container turbulent, It is characterized by providing.
上記、磁気冷凍デバイスにおいて、前記乱流発生機構が前記熱輸送冷媒流の流速を第１の流速から第２の流速へとステップ状に変化可能とする流速変更装置を含み、前記流速変更装置が前記熱交換容器外に設けられることが望ましい。 In the above magnetic refrigeration device, the turbulent flow generation mechanism includes a flow rate changing device capable of changing the flow rate of the heat transport refrigerant flow from the first flow rate to the second flow rate in a stepped manner, and the flow rate changing device includes: It is desirable to be provided outside the heat exchange container.
上記、磁気冷凍デバイスにおいて、前記乱流発生機構が、前記熱交換容器内に設けられた流路変更板を含むことが望ましい。 In the above magnetic refrigeration device, it is desirable that the turbulent flow generation mechanism includes a flow path changing plate provided in the heat exchange container.
上記、磁気冷凍デバイスにおいて、前記乱流発生機構が、前記熱交換容器端部に設けられた流路変更板を含むことが望ましい。 In the above magnetic refrigeration device, it is desirable that the turbulent flow generation mechanism includes a flow path changing plate provided at an end portion of the heat exchange container.
上記、磁気冷凍デバイスにおいて、前記磁性体粒子が１００μｍΦ以上２０００μｍΦ以下の略球状であり、前記熱交換容器に対する前記磁性体粒子の体積充填率が４０％以上７０％以下であることが望ましい。 In the above magnetic refrigeration device, it is desirable that the magnetic particles have a substantially spherical shape of 100 μmΦ to 2000 μmΦ, and the volume filling rate of the magnetic particles with respect to the heat exchange container is 40% to 70%.
本発明の一態様の磁気冷凍システムは、上記の磁気冷凍デバイスと、前記低温側熱交換部に熱的に接続される冷却部と、前記高温側熱交換部に熱的に接続される排熱部と、を備えることを特徴とする。 A magnetic refrigeration system according to one aspect of the present invention includes the above-described magnetic refrigeration device, a cooling unit thermally connected to the low temperature side heat exchange unit, and exhaust heat thermally connected to the high temperature side heat exchange unit. And a section.
上記、磁気冷凍システムにおいて、前記磁気冷凍システムが、家庭用冷蔵庫、家庭用空調機、産業用冷凍冷蔵庫または液化ガス貯蔵・運搬用冷凍庫であることが望ましい。 In the above magnetic refrigeration system, it is desirable that the magnetic refrigeration system is a household refrigerator, a domestic air conditioner, an industrial refrigerator, or a liquefied gas storage / transport freezer.
上記、前記磁気冷凍システムにおいて、家庭用冷蔵庫であって、前記冷却部が−２１℃以下に冷却可能な急速冷凍室であることが望ましい。 In the magnetic refrigeration system, it is preferable that the refrigerator is a home refrigerator, and the cooling unit is a quick freezer that can be cooled to -21 ° C or lower.
本発明の一態様の磁気冷凍方法は、磁気熱量効果を有する磁性体粒子が充填された熱交換容器と、前記熱交換容器に対して相対的に移動し、前記磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にする磁場印加除去機構と、前記熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、前記熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、前記磁場の印加および除去に同期して、前記熱交換容器内を前記一端側から前記他端側またはその逆方向に流れる液体の熱輸送冷媒流を生成する冷媒移動機構とを備える磁気冷凍デバイスを用いた磁気冷凍方法であって、前記熱交換容器内の前記熱輸送冷媒流を、少なくとも一定時間の間、乱流状態とすることを特徴とする。 The magnetic refrigeration method of one embodiment of the present invention includes a heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect, and a magnetic field applied to the magnetic particles that moves relative to the heat exchange container. And a magnetic field application / removal mechanism that enables removal, a low temperature side heat exchange section provided on one end side of the heat exchange container, a high temperature side heat exchange section provided on the other end side of the heat exchange container, Magnetically using a magnetic refrigeration device comprising a refrigerant transfer mechanism that generates a heat transport refrigerant flow of a liquid that flows in the heat exchange container from the one end side to the other end side or the opposite direction in synchronization with application and removal In the refrigeration method, the heat transport refrigerant flow in the heat exchange vessel is in a turbulent state for at least a certain time.
上記、磁気冷凍方法において、前記熱輸送冷媒流の流速を、ステップ状に変化させることにより、前記熱輸送冷媒流を乱流状態とすることが望ましい。 In the above magnetic refrigeration method, it is desirable that the heat transport refrigerant flow be in a turbulent state by changing the flow rate of the heat transport refrigerant flow in a stepped manner.
本発明によれば、気体冷媒に比較して高粘性である液体冷媒を用いる際に、冷媒流の流れを最適化し、熱交換効率を向上させる磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムおよび磁気冷凍方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, there is provided a magnetic refrigeration device, a magnetic refrigeration system, and a magnetic refrigeration method that optimize the flow of a refrigerant flow and improve the heat exchange efficiency when using a liquid refrigerant having a higher viscosity than a gas refrigerant. It becomes possible to do.
発明者らは、高粘性である液体冷媒を用いる磁気冷凍デバイスの熱交換効率を向上する上で、熱交換容器内の磁性体粒子間に生じる死水領域の活用に着目した。そして、熱交換容器内の冷媒流を一定の状態で安定して流れる層流ではなく乱流状態にすることにより、磁気冷凍デバイスの熱交換効率が飛躍的に向上することを見出した。本発明は、発明者らの見出したかかる知見に基づき完成されたものである。以下、本発明の実施の形態につき図面を参照しつつ説明する。 The inventors paid attention to the utilization of a dead water region generated between magnetic particles in a heat exchange container in order to improve the heat exchange efficiency of a magnetic refrigeration device using a highly viscous liquid refrigerant. The present inventors have found that the heat exchange efficiency of the magnetic refrigeration device is dramatically improved by making the refrigerant flow in the heat exchange container into a turbulent state instead of a laminar flow that stably flows in a constant state. The present invention has been completed based on such findings found by the inventors. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、本明細書中「乱流」とは、液体が規則正しく流れる層流に対峙する概念で、液体が不規則に流れる状態を表すものとする。具体的には、例えば、渦流や旋回流などが乱流に相当する。 In the present specification, “turbulent flow” is a concept that confronts laminar flow in which liquid flows regularly, and represents a state in which liquid flows irregularly. Specifically, for example, vortex flow and swirl flow correspond to turbulent flow.
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、磁気熱量効果を有する磁性体粒子が充填された熱交換容器と、磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にする磁場印加除去機構を備えている。さらに、この熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部を有している。また、磁場の印加および除去に同期して、熱交換容器内を一端側から他端側またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒を有している。加えて、熱交換容器内を流れる熱輸送冷媒流を乱流状態とする乱流発生機構とを備えることを特徴とする。
(First embodiment)
A magnetic refrigeration device according to a first embodiment of the present invention includes a heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect, and a magnetic field application / removal mechanism capable of applying and removing a magnetic field to / from the magnetic particles. It has. Furthermore, it has the low temperature side heat exchange part provided in the one end side of this heat exchange container, and the high temperature side heat exchange part provided in the other end side of a heat exchange container. Further, in synchronism with the application and removal of the magnetic field, the heat exchange container has a liquid refrigerant that forms a heat transport refrigerant flow that flows from one end side to the other end side or in the opposite direction. In addition, it is characterized by comprising a turbulent flow generation mechanism that makes the heat transport refrigerant flow flowing in the heat exchange container into a turbulent state.
図１は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの模式的構造断面図である。磁気熱量効果を有する磁性体粒子（図示せず）が、たとえばメッシュ状の仕切り板を用いて熱交換容器１０内に充填されている。そして、永久磁石１２ａ、１２ｂと、この永久磁石１２ａ、１２ｂを図中点線矢印の方向に駆動させる駆動装置（図示せず）を磁場印加除去機構として備えることによって、熱交換容器１０中の磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にしている。 FIG. 1 is a schematic structural cross-sectional view of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. Magnetic particles (not shown) having a magnetocaloric effect are filled in the heat exchange vessel 10 using, for example, a mesh-like partition plate. Then, by providing the permanent magnets 12a and 12b and a drive device (not shown) for driving the permanent magnets 12a and 12b in the direction of the dotted arrow in the figure as a magnetic field application removal mechanism, the magnetic body in the heat exchange vessel 10 is provided. Application and removal of a magnetic field to the particles is possible.
そして、この磁気冷凍デバイスは、熱交換容器１０内の一端側に配管に接続されて設けられる低温側熱交換部１４と、熱交換容器１０の他端側に、配管に接続されて設けられる高温側熱交換部１６を備えている。ここで、低温側熱交換部１４は、デバイス外部と冷熱を交換する機能をもたせることが可能である。高温側熱交換部１６は、デバイス外部と高熱を交換する機能をもたせることが可能である。 The magnetic refrigeration device includes a low-temperature side heat exchanging portion 14 provided by being connected to a pipe at one end side in the heat exchange vessel 10 and a high temperature provided by being connected to a pipe at the other end side of the heat exchange vessel 10. A side heat exchange unit 16 is provided. Here, the low temperature side heat exchanging unit 14 can have a function of exchanging cold with the outside of the device. The high temperature side heat exchanging unit 16 can have a function of exchanging high heat with the outside of the device.
そして、この磁気冷凍デバイスは、図中実線矢印で示すように、低温側熱交換部１４から熱交換容器１０内を径由して高温側熱交換部１６の方向またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒（図示せず）を有している。この双方向の熱輸送冷媒流は、磁場印加除去機構による磁性体粒子への磁場の印加および除去に同期している。 And this magnetic refrigeration device is the heat transport which flows in the direction of the high temperature side heat exchange part 16 from the low temperature side heat exchange part 14 in the direction of the heat exchange container 10 or the reverse direction as shown by the solid line arrow in a figure. It has a liquid refrigerant (not shown) that forms a refrigerant flow. This bidirectional heat transport refrigerant flow is synchronized with the application and removal of the magnetic field to the magnetic particles by the magnetic field application and removal mechanism.
熱交換容器１０、低温側熱交換部１４、高温側熱交換部１６は、その内部に液体冷媒、例えばエチレングリコール水溶液を通す配管１８によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路を形成している。そして、この液体冷媒を移動・循環させるための冷媒移動機構としてポンプ２０が配管１８の途中に設けられている。 The heat exchange vessel 10, the low temperature side heat exchange unit 14, and the high temperature side heat exchange unit 16 are connected to each other by a pipe 18 through which a liquid refrigerant, for example, an ethylene glycol aqueous solution is passed, to form a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates. A pump 20 is provided in the middle of the pipe 18 as a refrigerant moving mechanism for moving and circulating the liquid refrigerant.
本実施の形態の磁気冷凍デバイスでは、熱交換容器１０内部には、磁気熱量効果を有する、例えばＧｄ（ガドリニウム）のような磁性体粒子が充填されている。そして、永久磁石１２ａ、１２ｂを、この磁性体粒子に対峙させることにより、磁性体粒子が発熱する。この熱エネルギーを、ポンプ２０で生じる熱輸送冷媒流により、高温側熱交換部１６側へと移動させる。 In the magnetic refrigeration device of the present embodiment, the heat exchange vessel 10 is filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect, such as Gd (gadolinium). The magnetic particles are heated by causing the permanent magnets 12a and 12b to oppose the magnetic particles. This heat energy is moved to the high temperature side heat exchange section 16 side by the heat transport refrigerant flow generated by the pump 20.
その後、永久磁石１２ａ、１２ｂを図示しない駆動装置を用いて、磁性体粒子から遠ざけることで、磁性体粒子が吸熱する。この熱エネルギーを、ポンプ２０で生じる熱輸送冷媒流により、逆方向の低温側熱交換部１４側へと移動させる。この動作（以後、磁気冷凍サイクルと称する）を繰り返すことにより、熱交換容器１０内で、磁性体粒子の蓄熱効果に伴い、温度勾配が生じ、低温側熱交換部１４側では冷熱が、高温側熱交換部１６側では高熱が得られるようになる。 Then, the magnetic particles absorb heat by moving the permanent magnets 12a and 12b away from the magnetic particles using a driving device (not shown). The heat energy is moved to the low temperature side heat exchanging unit 14 in the reverse direction by the heat transport refrigerant flow generated by the pump 20. By repeating this operation (hereinafter referred to as a magnetic refrigeration cycle), a temperature gradient is generated in the heat exchange vessel 10 due to the heat storage effect of the magnetic particles, and the cold heat is increased on the low temperature side heat exchange section 14 side. High heat can be obtained on the heat exchange section 16 side.
図２は、熱交換容器内の高温端の温度（ＨＴ）および低温端側の温度（ＬＴ）と、磁気冷凍デバイス動作時間、すなわち磁気冷凍サイクルのサイクル数との関係を示す図である。図２のように、磁気冷凍サイクルを繰り返すことによりＨＴとＬＴの温度差が開いていくことが分かる。ＨＴとＬＴが飽和する領域における温度差を冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）と定義する。 FIG. 2 is a diagram showing a relationship between the temperature at the high temperature end (HT) and the temperature at the low temperature end (LT) in the heat exchange container and the operating time of the magnetic refrigeration device, that is, the number of cycles of the magnetic refrigeration cycle. As shown in FIG. 2, it can be seen that the temperature difference between HT and LT opens by repeating the magnetic refrigeration cycle. A temperature difference in a region where HT and LT are saturated is defined as a freezing temperature difference (ΔTspan).
そして、本実施の形態においては、熱交換容器外に設けられたポンプ２０が単なる冷媒移動機構としての機能のみならず、熱交換容器１０内を流れる熱輸送冷媒流を乱流状態とする乱流発生機構としての機能を有している。すなわち、ポンプ２０は、熱輸送冷媒流の流速を、第１の流速から第２の流速へとステップ状に急峻に変化可能とする流速変更装置として動作する。 In this embodiment, the pump 20 provided outside the heat exchange container not only functions as a refrigerant moving mechanism, but also turbulent flow that makes the heat transport refrigerant flow flowing in the heat exchange container 10 turbulent. It has a function as a generation mechanism. That is, the pump 20 operates as a flow rate changing device that can change the flow rate of the heat transport refrigerant flow stepwise from the first flow rate to the second flow rate.
本実施の形態によれば、熱輸送冷媒流の流速を第１の流速から第２の流速へとステップ状に変化させて乱流状態を発生可能とすることで、熱交換容器１０内の磁性体粒子間に生じうる死水領域を減少させる。これにより、従来、死水領域が存在することで移動できなかった熱エネルギーが有効に活用され、結果として磁気冷凍デバイスの熱交換効率が飛躍的に向上する。具体的には、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）を拡大することが可能となる。 According to the present embodiment, the flow rate of the heat transport refrigerant flow is changed stepwise from the first flow rate to the second flow rate, and a turbulent flow state can be generated, whereby the magnetism in the heat exchange vessel 10 is generated. Reduce dead water area between body particles. As a result, the heat energy that could not be moved due to the presence of the dead water region is effectively utilized, and as a result, the heat exchange efficiency of the magnetic refrigeration device is dramatically improved. Specifically, it becomes possible to expand the freezing temperature difference (ΔTspan).
本実施の形態の磁気熱量効果を有する磁性体粒子は特に限定されるものではない。上述のＧｄに限らず、磁気熱量効果を発現する磁性体粒子であれば、例えばＧｄ（ガドリニウム）に各種元素を混合したＧｄ化合物、各種希土類元素と遷移金属元素からなる金属間化合物、Ｎｉ２ＭｎＧａ合金、ＧｄＧｅＳｉ化合物、ＬａＦｅ１３系化合物、ＬａＦｅ１３Ｈなどの磁性体粒子を用いることが可能である。 The magnetic particles having the magnetocaloric effect of the present embodiment are not particularly limited. For example, Gd compounds in which various elements are mixed with Gd (gadolinium), intermetallic compounds composed of various rare earth elements and transition metal elements, Ni 2 MnGa, and the like as long as the magnetic particles exhibit a magnetocaloric effect. Magnetic particles such as alloys, GdGeSi compounds, LaFe 13 compounds, LaFe 13 H, and the like can be used.
磁性体粒子は、略球状で、平均粒子径は１００μｍΦ以上２０００μｍΦ以下であることが望ましい。この磁性体粒子の平均粒径の測長は、目視下でのノギス等、あるいは、顕微鏡下での直接観察や顕微鏡写真での測定によることで評価可能である。 The magnetic particles are preferably substantially spherical and have an average particle diameter of 100 μmΦ to 2000 μmΦ. The measurement of the average particle diameter of the magnetic particles can be evaluated by vernier calipers or the like under visual observation, or by direct observation under a microscope or measurement with a micrograph.
圧力損失を低下させ、表面積を大きくして熱交換効率を高くするには、略球状の形状が適している。また、平均粒子径が、この範囲より小さくなると、圧力損失が著しく増大して熱輸送冷媒の移動が妨げられ、磁気冷凍デバイスの冷凍効率が低下するおそれがあるからである。また、この範囲を上回ると、表面積が小さくなり死水領域がきわめて少なくなることから、本実施の形態の熱交換効率向上効果が発現されにくくなるからである。冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）を大きくする観点から、平均粒子径は３００μｍΦ以上１０００μｍΦ以下であることがより望ましい。 To reduce the pressure loss, increase the surface area, and increase the heat exchange efficiency, a substantially spherical shape is suitable. Further, if the average particle diameter is smaller than this range, the pressure loss is remarkably increased, the movement of the heat transport refrigerant is hindered, and the refrigeration efficiency of the magnetic refrigeration device may be lowered. Further, if it exceeds this range, the surface area becomes small and the dead water area becomes extremely small, so that the effect of improving the heat exchange efficiency of the present embodiment is hardly exhibited. From the viewpoint of increasing the freezing temperature difference (ΔTspan), the average particle diameter is more preferably 300 μmΦ to 1000 μmΦ.
熱交換容器に対する磁性体粒子の体積充填率は、４０％以上７０％以下であることが望ましい。上記範囲を下回ると、熱交換面積の低下により、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）が大幅に低減するからである。また、上記範囲を上回ると、圧力損失の増大により、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）が減少するからである。体積充填率は、５０％以上６５％以下であることがより望ましい。 The volume filling rate of the magnetic particles in the heat exchange container is desirably 40% or more and 70% or less. This is because if the temperature falls below the above range, the refrigeration temperature difference (ΔTspan) is significantly reduced due to a decrease in the heat exchange area. Moreover, if it exceeds the said range, it is because a freezing temperature difference ((DELTA) Tspan) will decrease by the increase in pressure loss. The volume filling rate is more preferably 50% or more and 65% or less.
なお、冷媒としては、水が最も比熱が高く安価であるので適しているが、０℃以下の温度域では、鉱油やシリコン等のオイル系冷媒、エチレングリコール等のアルコール類などの溶剤系冷媒も使用することができる。 As the refrigerant, water is suitable because it has the highest specific heat and is inexpensive, but in the temperature range of 0 ° C. or lower, oil-based refrigerants such as mineral oil and silicon, and solvent-based refrigerants such as alcohols such as ethylene glycol are also used. Can be used.
冷凍サイクルの運転温度域に合わせて上記した、オイル系冷媒、溶剤系冷媒、水やこれらの混合液などを適宜選択することができる。磁性体粒子の平均粒子径も、使用される冷媒の粘性（表面張力）や熱交換容器のサイズに応じて、上記の範囲内で最適な粒子径を選ぶことが望ましい。 The oil-based refrigerant, solvent-based refrigerant, water, a mixed solution thereof, and the like described above can be appropriately selected according to the operating temperature range of the refrigeration cycle. As for the average particle size of the magnetic particles, it is desirable to select an optimal particle size within the above range according to the viscosity (surface tension) of the refrigerant used and the size of the heat exchange container.
次に、図１の磁気冷凍デバイスを用いた本実施の形態の磁気冷凍方法について説明する。図３は本実施の形態の磁気冷凍方法における磁気冷凍サイクルのタイムチャートである。図３の上段が磁場の印加（ＯＮ）と除去（ＯＦＦ）のタイミングを示している。また、図３の下段は流速の時間変化を示している。図３の下段の縦軸では、図１中の実線矢印に付随して示すように、熱輸送冷媒流が高温側熱交換部１６側（高温端側）に流れる方向を（＋）、低温側熱交換部１４側（低温端側）に流れる方向を（−）として表示している。 Next, the magnetic refrigeration method of the present embodiment using the magnetic refrigeration device of FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a time chart of the magnetic refrigeration cycle in the magnetic refrigeration method of the present embodiment. The upper part of FIG. 3 shows the timing of application (ON) and removal (OFF) of the magnetic field. Moreover, the lower stage of FIG. 3 has shown the time change of the flow velocity. In the lower vertical axis of FIG. 3, the direction in which the heat transport refrigerant flow flows to the high temperature side heat exchanging portion 16 side (high temperature end side) is (+), as indicated by the solid arrow in FIG. The direction flowing to the heat exchanging unit 14 side (low temperature end side) is indicated as (−).
図３に示すように、磁場ＯＦＦ状態のｔ０から磁場ＯＮになった時点ｔ１の時点で、図１のポンプ２０を駆動させ、高流速条件である第１の流速で液体冷媒を（＋）方向、すなわち高温側熱交換部１６側に移動する。その後、ポンプ２０により、高流速条件である第１の流速から、低流速条件である第２の流速へとステップ状に変化させ、ｔ２の時点まで熱輸送冷媒流を流し続ける。 As shown in FIG. 3, at the time t 1 when the magnetic field is turned on from t 0 in the magnetic field OFF state, the pump 20 of FIG. 1 is driven, and the liquid refrigerant is (+ ) Direction, that is, the high temperature side heat exchange section 16 side. Thereafter, the pump 20, from a first flow rate a high flow condition, to a second flow rate which is low flow condition is changed stepwise, continuous flow heat transport coolant flow to the point of t 2.
その後、磁場ＯＮから磁場ＯＦＦに移行するｔ２からｔ３の間は、ポンプ２０の動作を停止することにより、熱輸送冷媒流を停止する。磁場ＯＦＦになったｔ３の時点で、ポンプ２０を駆動させ、高流速条件である第１の流速で液体冷媒を（−）方向、すなわち低温側熱交換部１４側に移動する。その後、ポンプ２０により、高流速条件である第１の流速から、低流速条件である第２の流速へとステップ状に変化させ、ｔ４の時点まで熱輸送冷媒流を流し続ける。 After that, during the period from t 2 to t 3 when the magnetic field is switched from ON to OFF, the heat transport refrigerant flow is stopped by stopping the operation of the pump 20. At the time of t 3 when became field OFF, the pump 20 is driven, the liquid refrigerant in the first flow rate is a high flow rate conditions (-) direction, i.e. moves to the low temperature side heat exchange portion 14 side. Thereafter, the pump 20, from a first flow rate a high flow condition, to a second flow rate which is low flow condition is changed stepwise, continuous flow heat transport coolant flow to the point of t 4.
以上の磁気冷凍サイクルを繰り返すことにより、熱交換容器１０内の高温端の温度（ＨＴ）と低温温端側の温度（ＬＴ）が開いていき、それぞれが飽和する領域に達することになる。 By repeating the above magnetic refrigeration cycle, the temperature (HT) at the high temperature end and the temperature (LT) at the low temperature end in the heat exchange vessel 10 are opened, and reach a region where each is saturated.
本実施の形態によれば、高流速条件から、低流速条件へと液体冷媒の流速を急峻にステップ状に変化させることによって、熱輸送冷媒流を、規則正しい層琉状態から、磁気冷凍サイクル内の少なくとも一定時間の間不規則な乱流状態にする。そして、乱流状態にすることによって、層流状態では熱交換容器内の磁性体粒子間で流れず死水となっていた領域の液体冷媒を、流動させることを可能にする。したがって、熱交換効率が向上し、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ＝ＨＴ−ＬＴ）を大きくすることが可能となる。 According to the present embodiment, by changing the flow rate of the liquid refrigerant steeply from a high flow rate condition to a low flow rate condition, the heat transport refrigerant flow is changed from a regular laminar state into a magnetic refrigeration cycle. Irregular turbulence for at least a certain time. And by making it a turbulent flow state, in the laminar flow state, it becomes possible to make the liquid refrigerant of the area | region which did not flow between the magnetic body particles in a heat exchange container and became dead water flow. Therefore, the heat exchange efficiency is improved and the refrigeration temperature difference (ΔTspan = HT−LT) can be increased.
なお、流速を変化させたとしても、緩やかな変化では層流状態から乱流状態への移行が生じない。本実施の形態における流速の変化は、乱流状態を生じせしめるような急峻、あるいはステップ状の変化であることが必要である。 Even if the flow velocity is changed, a gradual change does not cause a transition from a laminar flow state to a turbulent flow state. The change in the flow velocity in the present embodiment needs to be a steep or step-like change that causes a turbulent state.
なお、１回の高流速条件で流れる液体冷媒の流量（図３中の領域Ａ）が、１回の低流速条件で流れる液体冷媒の量（図３中の領域Ｂ）よりも少ないことが望ましい。高流速条件では、低流速条件の時よりも熱交換容器内での圧力損失が大きくなるからである。すなわち、高流速条件で流れる液体冷媒の流量が多くなると、液体冷媒と磁性粒子、容器壁面等との摩擦による発熱が冷凍効率を低下させるおそれがあるからである。 It is desirable that the flow rate of the liquid refrigerant flowing in one high flow rate condition (region A in FIG. 3) is smaller than the amount of the liquid refrigerant flowing in one low flow rate condition (region B in FIG. 3). . This is because the pressure loss in the heat exchange vessel becomes larger under the high flow rate condition than when under the low flow rate condition. That is, when the flow rate of the liquid refrigerant flowing under the high flow rate condition is increased, heat generated by friction between the liquid refrigerant and the magnetic particles, the container wall surface, or the like may reduce the refrigeration efficiency.
図４は、本実施の形態の変形例の磁気冷凍方法における磁気冷凍サイクルのタイムチャートである。このように、１回の磁場ＯＮ状態または磁場ＯＦＦ状態の時間を多段階に分割し、高流速条件から低流速条件へのステップ状の変化を複数回繰り返すことが好ましい。死水領域をより有効に活用することが可能となるからである。 FIG. 4 is a time chart of the magnetic refrigeration cycle in the magnetic refrigeration method of the modification of the present embodiment. In this way, it is preferable to divide the time of one magnetic field ON state or magnetic field OFF state into multiple stages and repeat the step-like change from the high flow rate condition to the low flow rate condition a plurality of times. This is because the dead water area can be used more effectively.
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、流速変更装置がポンプではなくピストンであること以外は第１の実施の形態と基本的に同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Second Embodiment)
The magnetic refrigeration device of the second embodiment of the present invention is basically the same as the first embodiment except that the flow rate changing device is not a pump but a piston. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.
図５は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。磁気熱量効果を有する磁性体粒子（図示せず）が、たとえばメッシュ状の仕切り板１１ａ、１１ｂを用いて熱交換容器１０内に充填されている。そして、永久磁石（図示せず）と、この永久磁石を駆動させる駆動装置（図示せず）を磁場印加除去機構として備えることによって、熱交換容器１０中の磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にしている。 FIG. 5 is a schematic structural cross-sectional view of the main part of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. Magnetic particles (not shown) having a magnetocaloric effect are filled in the heat exchange vessel 10 using, for example, mesh-like partition plates 11a and 11b. Then, by providing a permanent magnet (not shown) and a drive device (not shown) for driving the permanent magnet as a magnetic field application / removal mechanism, application and removal of the magnetic field to the magnetic particles in the heat exchange vessel 10 are performed. Is possible.
熱交換容器１０内に、液体冷媒を図中実線矢印の方向に移動させるために、熱交換容器１０の両端に、冷媒移動機構かつ乱流発生機構の流速変更装置としてピストン２２ａ、２２ｂが設けられている。このピストン２２ａ、２２ｂが磁場印加除去機構に同期して、図中白矢印で示すようにピストン運動をすることで、液体冷媒を移動させる。 In order to move the liquid refrigerant in the direction of the solid line arrow in the figure, pistons 22a and 22b are provided at both ends of the heat exchange container 10 as flow rate changing devices of the refrigerant moving mechanism and the turbulent flow generating mechanism. ing. The pistons 22a and 22b are moved in synchronism with the magnetic field application / removal mechanism to move the liquid refrigerant as shown by the white arrows in the figure.
このピストン２２ａ、２２ｂにより、例えば図３のタイムチャートに示すように、高流速条件である第１の流速から、低流速条件である第２の流速へとステップ状に流速を変化させる。この動作により、第１の実施の形態同様、熱輸送冷媒に乱流状態を発生させ、熱交換効率の向上を図ることが可能となる。 With the pistons 22a and 22b, for example, as shown in the time chart of FIG. 3, the flow rate is changed stepwise from a first flow rate that is a high flow rate condition to a second flow rate that is a low flow rate condition. By this operation, as in the first embodiment, it is possible to generate a turbulent state in the heat transport refrigerant and improve the heat exchange efficiency.
なお、図５においては、低温側熱交換部や高温側熱交換部およびそれらにつながる配管は省略している。また、低温側熱交換部や高温側熱交換部を別途設けなくとも、ピストン２２ａ、２２ｂと熱交換容器１０との間の液体冷媒が充填された領域２４ａ、２４ｂをそれぞれ、低温側熱交換部、高温側熱交換部として機能させる構造であっても構わない。 In addition, in FIG. 5, the low temperature side heat exchange part, the high temperature side heat exchange part, and piping connected to them are abbreviate | omitted. Further, even if a low temperature side heat exchange part and a high temperature side heat exchange part are not provided separately, the regions 24a and 24b filled with the liquid refrigerant between the pistons 22a and 22b and the heat exchange vessel 10 are respectively provided in the low temperature side heat exchange part. The structure may function as a high temperature side heat exchange unit.
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、乱流発生機構としてピストンの先端に設けられた冷媒流制御板を設けた以外は第２の実施の形態と基本的に同様である。したがって、第２の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Third embodiment)
The magnetic refrigeration device of the third embodiment of the present invention is basically the same as that of the second embodiment except that a refrigerant flow control plate provided at the tip of the piston is provided as a turbulent flow generation mechanism. Accordingly, the description overlapping with the second embodiment is omitted.
図６は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式図である。図６（ａ）は模式的構造断面図、図６（ｂ）は、冷媒流制御板の正面図である。 FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. 6A is a schematic sectional view of the structure, and FIG. 6B is a front view of the refrigerant flow control plate.
図６（ａ）に示すように、ピストン２２ａ、２２ｂの先端部に冷媒流制御板２６ａ、２６ｂが設けられている。この冷媒流制御板２６ａ、２６ｂは、図６（ｂ）の正面図に示すように、スクリュー構造をした羽根形状を呈している。 As shown to Fig.6 (a), the refrigerant | coolant flow control plates 26a and 26b are provided in the front-end | tip part of piston 22a, 22b. As shown in the front view of FIG. 6B, the refrigerant flow control plates 26a and 26b have blade shapes having a screw structure.
本実施の形態によれば、ピストン２２ａ、２２ｂを図中白の双方向矢印方向に一定の速度でピストン運動させるだけでも、熱輸送冷媒に図中に白矢印でしめすような渦状の乱流状態を形成することが可能となる。また、第２の実施の形態に記載したように、熱輸送冷媒流の流速を、ステップ状に変化させることにより、より効果的に乱流状態を発生させることができる。この乱流状態の発生により、磁気冷凍効率の向上が可能となる。さらに、ピストン運動にピストン２２ａ、２２ｂの回転運動を加える機構をそなえれば、一層効果的に液体冷媒の攪拌または渦流発生が可能となるため望ましい。 According to the present embodiment, even if the pistons 22a and 22b are moved at a constant speed in the direction of the white double-headed arrow in the figure, a turbulent turbulent state that is shown by the white arrow in the figure for the heat transport refrigerant. Can be formed. Further, as described in the second embodiment, the turbulent flow state can be generated more effectively by changing the flow velocity of the heat transport refrigerant flow in a stepped manner. The occurrence of this turbulent state can improve the magnetic refrigeration efficiency. Furthermore, it is desirable to provide a mechanism that adds the rotational motion of the pistons 22a and 22b to the piston motion, because the liquid refrigerant can be more effectively stirred or vortexed.
なお、ここでは冷媒流制御板２６ａ、２６ｂがスクリュー構造をした羽根形状としたが、ピストンを稼働させることで乱流状態を発生させることが可能であれば、その他の形状であっても構わない。例えば、同心円状の溝形状であっても、不規則な凹凸形状等を採用することも可能である。 Here, the refrigerant flow control plates 26a and 26b are blade-shaped with a screw structure, but other shapes may be used as long as the turbulent flow state can be generated by operating the piston. . For example, even with a concentric groove shape, an irregular uneven shape or the like can be adopted.
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、乱流発生機構として熱交換容器端部に流路変更板を設けた以外は第１の実施の形態と基本的に同様である。したがって、第１の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Fourth embodiment)
The magnetic refrigeration device according to the fourth embodiment of the present invention is basically the same as the first embodiment except that a flow path changing plate is provided at the end of the heat exchange vessel as a turbulent flow generation mechanism. Accordingly, the description overlapping with the first embodiment is omitted.
図７は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの要部の模式的構造断面図である。磁気熱量効果を有する磁性体粒子（図示せず）が、たとえばメッシュ状の仕切り板１１ａ、１１ｂを用いて熱交換容器１０内に充填されている。そして、永久磁石（図示せず）と、この永久磁石を駆動させる駆動装置（図示せず）を磁場印加除去機構として備えることによって、熱交換容器１０中の磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にしている。 FIG. 7 is a schematic structural cross-sectional view of the main part of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. Magnetic particles (not shown) having a magnetocaloric effect are filled in the heat exchange vessel 10 using, for example, mesh-like partition plates 11a and 11b. Then, by providing a permanent magnet (not shown) and a drive device (not shown) for driving the permanent magnet as a magnetic field application / removal mechanism, application and removal of the magnetic field to the magnetic particles in the heat exchange vessel 10 are performed. Is possible.
熱交換容器１０端部、ここでは熱交換容器１０に接して外側の領域に乱流発生機構として流路変更板２８が設けられている。この流路変更板２８は、熱交換容器１０外側の内壁面に設けられ、熱交換容器１０に向けて傾斜するリング状の板状を呈している。 A flow path changing plate 28 is provided as a turbulent flow generation mechanism at the end of the heat exchange container 10, here in contact with the heat exchange container 10. The flow path changing plate 28 is provided on the inner wall surface outside the heat exchange vessel 10 and has a ring-like plate shape that is inclined toward the heat exchange vessel 10.
流路変更板２８によって、例えば、ポンプ（図示せず）等で液体冷媒が流れてくる際に、液体冷媒の流れが、例えば、図中白矢印で示されるような渦上の乱流状態となる。そして、この乱流状態の液体冷媒が熱交換容器内に流入する。この乱流状態の発生により、磁気冷凍効率の向上が可能となる。 For example, when the liquid refrigerant flows by the flow path changing plate 28 using a pump (not shown) or the like, the flow of the liquid refrigerant is, for example, a turbulent state on a vortex as indicated by a white arrow in the figure. Become. Then, the turbulent liquid refrigerant flows into the heat exchange container. The occurrence of this turbulent state can improve the magnetic refrigeration efficiency.
なお、流路変更板２８の形状は、必ずしもリング状の板状でなくとも、流れてくる液体冷媒に乱流状態を発生することができる形状であれば、いずれの形状をも採用することが可能である。 The shape of the flow path changing plate 28 is not necessarily a ring-shaped plate shape, and any shape can be adopted as long as it can generate a turbulent state in the flowing liquid refrigerant. Is possible.
また、第１の実施の形態のように、ポンプ等の流速変更装置により、ステップ状に液体冷媒の流速を変更させることが、より効果的に乱流状態を発生することができ好ましい。しかし、必ずしも流速変更装置を別途設けなくても構わない。 Further, as in the first embodiment, it is preferable to change the flow rate of the liquid refrigerant stepwise by a flow rate changing device such as a pump because a turbulent state can be generated more effectively. However, it is not always necessary to separately provide a flow rate changing device.
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態の磁気冷凍デバイスは、乱流発生機構として、熱交換容器内端部ではなく、熱交換容器内に流路変更板を設けた以外は第４の実施の形態と基本的に同様である。したがって、第４の実施の形態と重複する内容については記載を省略する。
(Fifth embodiment)
The magnetic refrigeration device according to the fifth embodiment of the present invention is the fourth embodiment except that a flow path changing plate is provided in the heat exchange vessel instead of the inner end of the heat exchange vessel as a turbulent flow generation mechanism. And basically the same. Therefore, the description overlapping with the fourth embodiment is omitted.
図８は、本実施の形態の磁気冷凍デバイスの熱交換容器の写真である。図８は熱交換容器内に、磁性体粒子が充填されていない状態である。図に示すように、熱交換容器内に流路変更板３０が設けられている。この流路変更板３０は、螺旋状を呈している。 FIG. 8 is a photograph of the heat exchange container of the magnetic refrigeration device of the present embodiment. FIG. 8 shows a state where magnetic particles are not filled in the heat exchange container. As shown in the figure, a flow path changing plate 30 is provided in the heat exchange container. The flow path changing plate 30 has a spiral shape.
この流路変更板３０によって、例えば、ポンプ（図示せず）等で液体冷媒が流れてくる際に、熱交換容器内で液体冷媒の流れが、例えば渦状の乱流状態となる。この乱流状態の発生により、磁気冷凍効率の向上が可能となる。 For example, when the liquid refrigerant flows by the flow path changing plate 30 by a pump (not shown) or the like, the flow of the liquid refrigerant in the heat exchange container becomes, for example, a spiral turbulent state. The occurrence of this turbulent state can improve the magnetic refrigeration efficiency.
図９は、本実施の形態の変形例の磁気冷凍デバイスの熱交換容器の模式的構造断面図である。図に示すように、流路変更板３０は、熱交換容器１０の内壁面に設けられる螺旋状の突起である。このように、流路変更板３０の形状は、必ずしも図８のような螺旋状の板でなくとも、流れてくる液体冷媒に熱交換容器内で乱流状態を発生することができる形状であれば、いずれの形状をも採用することが可能である。例えば、螺旋階段状の板であっても、内壁面に取り付けられるリング状の板、あるいは、羽根を有する板であっても構わない。 FIG. 9 is a schematic structural cross-sectional view of a heat exchange container of a magnetic refrigeration device according to a modification of the present embodiment. As shown in the figure, the flow path changing plate 30 is a spiral protrusion provided on the inner wall surface of the heat exchange container 10. Thus, the shape of the flow path changing plate 30 is not necessarily a spiral plate as shown in FIG. 8, but may be a shape capable of generating a turbulent flow state in the heat exchange vessel due to the flowing liquid refrigerant. Any shape can be employed. For example, it may be a spiral stepped plate, a ring-shaped plate attached to the inner wall surface, or a plate having blades.
そして、流路変更板３０の材質は、熱伝導率の低い樹脂系材料であることが望ましい。熱伝導率が高いと、熱交換容器１０両端間に生ずる冷凍温度差が、流路変更板３０自身の熱伝導により低下する恐れがあるからである。 The material of the flow path changing plate 30 is desirably a resin material having a low thermal conductivity. This is because if the thermal conductivity is high, the difference in freezing temperature generated between both ends of the heat exchange container 10 may be reduced due to the heat conduction of the flow path changing plate 30 itself.
また、第１の実施の形態に記載したようなポンプ等の流速変更装置を組み合わせて、ステップ状に液体冷媒の流速を変更させることが、より効果的に乱流状態を発生することができ好ましい。しかし、必ずしも乱流状態を形成する流速変更装置を別途設けなくても構わない。 In addition, it is preferable to change the flow rate of the liquid refrigerant stepwise by combining a flow rate changing device such as a pump as described in the first embodiment, so that a turbulent state can be generated more effectively. . However, it is not always necessary to separately provide a flow velocity changing device that forms a turbulent state.
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態の磁気冷凍システムは、第１ないし第５の実施の形態に記載の磁気冷凍デバイスと、低温側熱交換部に熱的に接続される冷却部と、高温側熱交換部に熱的に接続される排熱部とを備えることを特徴とする。以下、第１ないし第５の実施の形態に記載した内容と重複する内容については、記述を省略する。
(Sixth embodiment)
A magnetic refrigeration system according to a sixth embodiment of the present invention includes a magnetic refrigeration device according to the first to fifth embodiments, a cooling unit thermally connected to a low temperature side heat exchange unit, and a high temperature side. And an exhaust heat unit thermally connected to the heat exchange unit. Hereinafter, the description overlapping the content described in the first to fifth embodiments is omitted.
図１０は、本実施の形態の磁気冷凍システムの模式的構造断面図である。この磁気冷凍システムは、図１の磁気冷凍デバイスに加え、低温側熱交換部１４に熱的に接続される冷却部４０と、高温側熱交換部１６に熱的に接続される排熱部５０とを備えている。 FIG. 10 is a schematic structural cross-sectional view of the magnetic refrigeration system of the present embodiment. In addition to the magnetic refrigeration device of FIG. 1, this magnetic refrigeration system includes a cooling unit 40 that is thermally connected to the low temperature side heat exchange unit 14 and a heat exhaust unit 50 that is thermally connected to the high temperature side heat exchange unit 16. And.
低温側熱交換部１４は、低温の冷媒を貯留する低温側貯留層３２と、その内部に冷媒に接するよう設けられた低温側熱交換器３４とで構成される。同様に、高温側熱交換部１６は、高温の冷媒を貯留する高温側貯留層３６と、その内部に冷媒に接するよう設けられた高温側熱交換器３８とで構成される。そして、低温側熱交換器３４に熱的に冷却部４０が接続され、高温側熱交換器３８に熱的に排熱部５０が接続されている。 The low temperature side heat exchanging unit 14 includes a low temperature side storage layer 32 that stores a low temperature refrigerant, and a low temperature side heat exchanger 34 that is provided in contact with the refrigerant therein. Similarly, the high temperature side heat exchange part 16 is comprised by the high temperature side storage layer 36 which stores a high temperature refrigerant | coolant, and the high temperature side heat exchanger 38 provided in the inside so that a refrigerant | coolant may be contact | connected. The cooling unit 40 is thermally connected to the low temperature side heat exchanger 34, and the exhaust heat unit 50 is thermally connected to the high temperature side heat exchanger 38.
ここで、この磁気冷凍システムを、例えば家庭用冷蔵庫に適用することができる。この場合、冷却部４０は、冷却される対象物である冷凍・冷蔵室であり、排熱部５０は、例えば、放熱板である。 Here, this magnetic refrigeration system can be applied to a household refrigerator, for example. In this case, the cooling unit 40 is a freezing / refrigeration room that is an object to be cooled, and the heat exhausting unit 50 is, for example, a heat sink.
そして、磁気冷凍システムが、家庭用冷蔵庫であって、冷却部４０が−２１℃以下の急速冷凍室であることが望ましい。−２１℃以下の急速冷凍室に、本実施の形態の磁気冷凍システムを用いると、特にＣＯＰ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ＣＯＰ＝冷凍出力÷入力エネルギー）が向上するためである。 And it is desirable that the magnetic refrigeration system is a household refrigerator, and the cooling unit 40 is a quick freezing room at -21 ° C. or lower. This is because the COP (Coefficient of Performance: COP = refrigeration output ÷ input energy) is particularly improved when the magnetic refrigeration system of the present embodiment is used in a quick freezer of −21 ° C. or lower.
なお、この磁気冷凍システムは特に限定されるものではない。上述の家庭用冷凍冷蔵庫の他に、例えば、家庭用冷凍冷蔵庫、家庭用空調機、産業用冷凍冷蔵庫、大型冷凍冷蔵倉庫、液化ガス貯蔵・運搬用冷凍庫等の冷凍システムに適用することが可能である。それぞれ、適用場所によって必要な冷凍能力と制御温度域が異なる。しかし、磁性体粒子の使用量により冷凍能力を可変させることが出来る。さらに、制御温度域については、磁性体粒子の材質を制御することで磁気転移温度を可変させることが出来るため、特定の温度域に合わせることが可能である。さらに、磁気冷凍デバイスの排熱を暖房として利用した家庭用空調機、産業用空調機などの空調システムにも適用することが出来る。冷却と発熱の両方を利用したプラントに適用しても良い。 The magnetic refrigeration system is not particularly limited. In addition to the above-mentioned domestic refrigerator-freezer, for example, it can be applied to refrigeration systems such as household refrigerator-freezers, household air conditioners, industrial refrigerator-freezers, large-sized refrigerator-freezers, liquefied gas storage / transport refrigerators, etc. is there. The required refrigeration capacity and control temperature range differ depending on the application location. However, the refrigerating capacity can be varied according to the amount of magnetic particles used. Further, the control temperature range can be adjusted to a specific temperature range because the magnetic transition temperature can be varied by controlling the material of the magnetic particles. Furthermore, the present invention can also be applied to air conditioning systems such as home air conditioners and industrial air conditioners that use the exhaust heat of the magnetic refrigeration device as heating. You may apply to the plant using both cooling and heat_generation | fever.
本実施の形態の磁気冷凍システムにより、磁気冷凍効率を向上させる磁気冷凍システムの実現が可能となる。 With the magnetic refrigeration system of the present embodiment, a magnetic refrigeration system that improves the magnetic refrigeration efficiency can be realized.
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムおよび磁気冷凍方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムおよび磁気冷凍方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. The above embodiment is merely given as an example and does not limit the present invention. Further, in the description of the embodiment, the description of the portions that are not directly required for the description of the present invention in the magnetic refrigeration device, the magnetic refrigeration system, the magnetic refrigeration method, etc. is omitted, but the required magnetic refrigeration device. The elements related to the magnetic refrigeration system and the magnetic refrigeration method can be appropriately selected and used.
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての磁気冷凍デバイス、磁気冷凍システムおよび磁気冷凍方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。 In addition, all magnetic refrigeration devices, magnetic refrigeration systems, and magnetic refrigeration methods that include elements of the present invention and that can be appropriately modified by those skilled in the art are included within the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the appended claims and equivalents thereof.
以下、本発明の実施例について詳述する。 Examples of the present invention will be described in detail below.
（実施例１）
図１に示すような磁気冷凍デバイスで、図３に示す磁気冷凍サイクル、すなわち、液体冷媒の流速を高流速条件である第１の流速から低流速条件である第２の流速へとステップ状に変化させる磁気冷凍サイクルで磁気冷凍を行った。磁性体粒子としては、直径が５００μｍΦ〜６００μｍΦのＧｄの球状粒子を用いた。Ｇｄの球状粒子の熱交換容器に対する体積充填率は６０％とした。液体冷媒としては、エチレングリコロールの水溶液を用いた。そして、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）を測定した。評価結果は表１に示す。
Example 1
In the magnetic refrigeration device as shown in FIG. 1, the magnetic refrigeration cycle shown in FIG. 3, that is, the flow rate of the liquid refrigerant is stepped from the first flow rate that is a high flow rate condition to the second flow rate that is a low flow rate condition. Magnetic refrigeration was performed in a changing magnetic refrigeration cycle. As magnetic particles, spherical particles of Gd having a diameter of 500 μmΦ to 600 μmΦ were used. The volume filling rate of the spherical particles of Gd into the heat exchange container was 60%. As the liquid refrigerant, an aqueous solution of ethylene glycol was used. And the freezing temperature difference ((DELTA) Tspan) was measured. The evaluation results are shown in Table 1.
（実施例２）
図４に示す磁気冷凍サイクル、すなわち、１回の磁場ＯＮまたは磁場ＯＦＦの間を３段階に分割する以外は、実施例１と同様に磁気冷凍を行った。結果は表１に示す。
(Example 2)
Magnetic refrigeration was performed in the same manner as in Example 1 except that the magnetic refrigeration cycle shown in FIG. 4, that is, one magnetic field ON or magnetic field OFF was divided into three stages. The results are shown in Table 1.
（比較例１）
熱輸送冷媒の流速を実施例１の低流速条件で一定とし、１回の磁場ＯＮまたは磁場ＯＦＦの間では流速変化をつけない以外は実施例１と同様の方法で磁気冷凍を行った。結果は表１に示す。
(Comparative Example 1)
Magnetic refrigeration was carried out in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the heat transport refrigerant was constant under the low flow rate conditions of Example 1 and no change in flow rate was made during one magnetic field ON or OFF. The results are shown in Table 1.
（比較例２）
熱輸送冷媒の流速を実施例１の高流速条件で一定とし、１回の磁場ＯＮまたは磁場ＯＦＦの間では流速変化をつけない以外は実施例１と同様の方法で磁気冷凍を行った。結果は表１に示す。
(Comparative Example 2)
Magnetic refrigeration was carried out in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the heat transport refrigerant was constant under the high flow rate conditions of Example 1 and no change in flow rate was applied during one magnetic field ON or OFF. The results are shown in Table 1.
実施例１では、液体冷媒の流速を変化させない比較例１、２に対して冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）が大きくなることが明らかになった、さらに、実施例２では実施例１よりも冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）が向上することが明らかになった。 In Example 1, it became clear that the refrigerating temperature difference (ΔTspan) was larger than Comparative Examples 1 and 2 in which the flow rate of the liquid refrigerant was not changed. Furthermore, in Example 2, the refrigerating temperature difference was greater than that in Example 1. It was revealed that (ΔTspan) was improved.
（実施例３）
図８に示すような、熱交換容器内に流路変更板を有する磁気冷凍デバイスで、磁気冷凍を行った。磁性体粒子としては、直径が８５０μｍΦ〜１０００μｍΦのＧｄＹ合金の球状粒子を用いた。ＧｄＹの球状粒子の熱交換容器に対する体積充填率は６２％とした。液体冷媒としては、エチレングリコールの水溶液を用いた。冷媒移動機構としてはピストンを用い、熱交換容器内に一様な流れの液体冷媒流を導入した。そして、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）を測定した。
(Example 3)
Magnetic refrigeration was performed with a magnetic refrigeration device having a flow path changing plate in a heat exchange vessel as shown in FIG. As the magnetic particles, spherical particles of GdY alloy having a diameter of 850 μmΦ to 1000 μmΦ were used. The volume filling rate of the spherical particles of GdY into the heat exchange container was set to 62%. As the liquid refrigerant, an aqueous solution of ethylene glycol was used. A piston was used as the refrigerant moving mechanism, and a uniform liquid refrigerant flow was introduced into the heat exchange vessel. And the freezing temperature difference ((DELTA) Tspan) was measured.
（比較例３）
熱交換容器内に流路変更板を設けない以外は、実施例３と同様の方法で、磁気冷凍を行った。そして、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）を測定した。
(Comparative Example 3)
Magnetic refrigeration was performed in the same manner as in Example 3 except that the flow path changing plate was not provided in the heat exchange container. And the freezing temperature difference ((DELTA) Tspan) was measured.
実施例３では、比較例３に比べ、冷凍温度差（ΔＴｓｐａｎ）が約１５％向上した。 In Example 3, compared with Comparative Example 3, the freezing temperature difference (ΔTspan) was improved by about 15%.
１０ 熱交換容器
１１ａ、１１ｂ 仕切り板
１２ａ、１２ｂ 永久磁石
１４ 低温側熱交換部
１６ 高温側熱交換部
１８ 配管
２０ ポンプ
２２ａ、２２ｂ ピストン
２４ａ、２４ｂ 液体冷媒が充填された領域
２６ａ、２６ｂ 冷媒流制御板
２８ 流路変更板
３０ 流路変更板
３２ 低温側貯水槽
３４ 低温側熱交換器
３６ 高温側貯水槽
３８ 高温側熱交換器
４０ 冷熱部
５０ 排熱部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Heat exchange container 11a, 11b Partition plate 12a, 12b Permanent magnet 14 Low temperature side heat exchange part 16 High temperature side heat exchange part 18 Pipe 20 Pump 22a, 22b Piston 24a, 24b Area | region 26a, 26b filled with liquid refrigerant Coolant flow control Plate 28 Channel change plate 30 Channel change plate 32 Low temperature side water tank 34 Low temperature side heat exchanger 36 High temperature side water tank 38 High temperature side heat exchanger 40 Cold heat part 50 Heat exhaust part
Claims (10)
前記磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にする磁場印加除去機構と、
前記熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、
前記熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、
前記磁場の印加および除去に同期して、前記熱交換容器内を前記一端側から前記他端側またはその逆方向に流れる熱輸送冷媒流を形成する液体冷媒と、
前記熱交換容器内を流れる前記熱輸送冷媒流を乱流状態とする乱流発生機構と、
を備えることを特徴とする磁気冷凍デバイス。 A heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect;
A magnetic field application removal mechanism that enables application and removal of a magnetic field to the magnetic particles;
A low temperature side heat exchange section provided on one end side of the heat exchange vessel;
A high temperature side heat exchange section provided on the other end side of the heat exchange vessel;
In synchronization with the application and removal of the magnetic field, a liquid refrigerant that forms a heat transport refrigerant flow that flows in the heat exchange vessel from the one end side to the other end side or in the opposite direction thereof,
A turbulent flow generation mechanism that makes the heat transport refrigerant flow flowing in the heat exchange container into a turbulent state;
A magnetic refrigeration device comprising:
前記低温側熱交換部に熱的に接続される冷却部と、
前記高温側熱交換部に熱的に接続される排熱部と、
を備えることを特徴とする磁気冷凍システム。 A magnetic refrigeration device according to claim 1 to 5,
A cooling unit thermally connected to the low temperature side heat exchange unit;
An exhaust heat section thermally connected to the high temperature side heat exchange section;
A magnetic refrigeration system comprising:
前記熱交換容器に対して相対的に移動し、前記磁性体粒子への磁場の印加および除去を可能にする磁場印加除去機構と、
前記熱交換容器の一端側に設けられる低温側熱交換部と、
前記熱交換容器の他端側に設けられる高温側熱交換部と、
前記磁場の印加および除去に同期して、前記熱交換容器内を前記一端側から前記他端側またはその逆方向に流れる液体の熱輸送冷媒流を生成する冷媒移動機構とを備える磁気冷凍デバイスを用いた磁気冷凍方法であって、
前記熱交換容器内の前記熱輸送冷媒流を、少なくとも一定時間の間、乱流状態とすることを特徴とする磁気冷凍方法。 A heat exchange container filled with magnetic particles having a magnetocaloric effect;
A magnetic field application removal mechanism that moves relative to the heat exchange vessel and enables application and removal of a magnetic field to the magnetic particles;
A low temperature side heat exchange section provided on one end side of the heat exchange vessel;
A high temperature side heat exchange section provided on the other end side of the heat exchange vessel;
A magnetic refrigeration device comprising: a refrigerant moving mechanism that generates a heat transport refrigerant flow of a liquid flowing in the heat exchange container from the one end side to the other end side or the opposite direction in synchronization with application and removal of the magnetic field A magnetic refrigeration method used,
A magnetic refrigeration method characterized in that the heat transport refrigerant flow in the heat exchange vessel is in a turbulent state for at least a fixed time.
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|---|---|
| JP (1) | JP4783406B2 (en) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012042632A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 株式会社 東芝 | Magnetic refrigeration system |
| WO2012056577A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | 株式会社 東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| WO2012056585A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | 株式会社 東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| WO2012157708A1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | 日産自動車株式会社 | Magnetic heating and cooling device |
| EP2541167A3 (en) * | 2011-06-30 | 2013-03-20 | Camfridge Ltd | Multi-Material-Blade for active regenerative magneto-caloric or electro-caloric heat engines |
| JP2013057408A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-28 | Nissan Motor Co Ltd | Magnetic air conditioner |
| EP2420761A3 (en) * | 2010-08-05 | 2013-04-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic refrigerating device and magnetic refrigerating system |
| JP2013525738A (en) * | 2010-04-28 | 2013-06-20 | クールテック アプリケーションズ エス．エー．エス． | Heat flux generation method and heat generator by magnetic calorie |
| JP2013245840A (en) * | 2012-05-23 | 2013-12-09 | Denso Corp | Cooling device |
| JP2016020768A (en) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社デンソー | Reciprocating flow heat exchange system |
| WO2017203922A1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle device |
| CN107613741A (en) * | 2017-10-26 | 2018-01-19 | 四川大学 | Magnetic refrigeration radiating device and control system |
| JP2018091598A (en) * | 2016-05-24 | 2018-06-14 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle device |
| JP2019086261A (en) * | 2017-11-09 | 2019-06-06 | 株式会社デンソー | Magnetic heat cycle device and its operation method |
| CN110207422A (en) * | 2019-06-18 | 2019-09-06 | 胡家华 | A kind of magnetic refrigerating system of biological electromagnetic field driving |
| CN112863846A (en) * | 2021-01-08 | 2021-05-28 | 哈尔滨工业大学 | Preparation method of magnetic phase change material of regenerator of magnetic refrigerator and magnetic refrigeration circulating system |
| WO2021214836A1 (en) | 2020-04-20 | 2021-10-28 | 三菱電機株式会社 | Magnetic refrigeration device and refrigeration cycle device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4332135A (en) * | 1981-01-27 | 1982-06-01 | The United States Of America As Respresented By The United States Department Of Energy | Active magnetic regenerator |
| JPH0573427U (en) * | 1992-03-06 | 1993-10-08 | 三菱重工業株式会社 | Heat storage water tank |
| JPH11237086A (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-31 | Hitachi Cable Ltd | Heat pump type cold hot water generator |
| JP2002106999A (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-10 | Toshiba Corp | Magnetic refrigerating device |
| JP2006283987A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | Magnetic refrigerating machine |
| JP2007155269A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Toshiba Corp | Cooling device |
-
2008
- 2008-07-18 JP JP2008187027A patent/JP4783406B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4332135A (en) * | 1981-01-27 | 1982-06-01 | The United States Of America As Respresented By The United States Department Of Energy | Active magnetic regenerator |
| JPH0573427U (en) * | 1992-03-06 | 1993-10-08 | 三菱重工業株式会社 | Heat storage water tank |
| JPH11237086A (en) * | 1998-02-20 | 1999-08-31 | Hitachi Cable Ltd | Heat pump type cold hot water generator |
| JP2002106999A (en) * | 2000-10-02 | 2002-04-10 | Toshiba Corp | Magnetic refrigerating device |
| JP2006283987A (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | Magnetic refrigerating machine |
| JP2007155269A (en) * | 2005-12-07 | 2007-06-21 | Toshiba Corp | Cooling device |
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013525738A (en) * | 2010-04-28 | 2013-06-20 | クールテック アプリケーションズ エス．エー．エス． | Heat flux generation method and heat generator by magnetic calorie |
| US9618239B2 (en) | 2010-08-05 | 2017-04-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic refrigerating device and magnetic refrigerating system |
| EP2420761A3 (en) * | 2010-08-05 | 2013-04-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic refrigerating device and magnetic refrigerating system |
| US8935927B2 (en) | 2010-08-05 | 2015-01-20 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetic refrigerating device and magnetic refrigerating system |
| JP5734991B2 (en) * | 2010-09-30 | 2015-06-17 | 株式会社東芝 | Magnetic refrigeration system |
| WO2012042632A1 (en) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | 株式会社 東芝 | Magnetic refrigeration system |
| JPWO2012056577A1 (en) * | 2010-10-29 | 2014-03-20 | 株式会社東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| WO2012056577A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | 株式会社 東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| WO2012056585A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | 株式会社 東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| JPWO2012056585A1 (en) * | 2010-10-29 | 2014-03-20 | 株式会社東芝 | Heat exchanger and magnetic refrigeration system |
| JP5665005B2 (en) * | 2011-05-17 | 2015-02-04 | 日産自動車株式会社 | Magnetic air conditioner |
| JPWO2012157708A1 (en) * | 2011-05-17 | 2014-07-31 | 日産自動車株式会社 | Magnetic air conditioner |
| CN103620320A (en) * | 2011-05-17 | 2014-03-05 | 日产自动车株式会社 | Magnetic heating and cooling device |
| US9239176B2 (en) | 2011-05-17 | 2016-01-19 | Nissan Motor Co., Ltd. | Magnetic heating and cooling device |
| WO2012157708A1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-22 | 日産自動車株式会社 | Magnetic heating and cooling device |
| JP2018077042A (en) * | 2011-06-30 | 2018-05-17 | ケンフリッジ リミテッド | Multi-material-blade for active regenerative magneto-caloric heat engine or active regenerative electro-caloric heat engine |
| US10222099B2 (en) | 2011-06-30 | 2019-03-05 | Camfridge Ltd. | Multi-material-blade for active regenerative magneto-caloric and electro-caloric heat engines |
| JP2014518371A (en) * | 2011-06-30 | 2014-07-28 | ケンフリッジ リミテッド | Multi-material blade for active regenerative magnetocaloric heat engine or active regenerative electric calorie heat engine |
| WO2013001061A3 (en) * | 2011-06-30 | 2013-05-10 | Camfridge Ltd. | Multi-material-blade for active regenerative magneto-caloric or electro-caloric heat engines |
| EP2541167A3 (en) * | 2011-06-30 | 2013-03-20 | Camfridge Ltd | Multi-Material-Blade for active regenerative magneto-caloric or electro-caloric heat engines |
| EP3358275A1 (en) * | 2011-06-30 | 2018-08-08 | Camfridge Ltd | Multi-material-blade for active regenerative magnetocaloric or electro-caloric heat engines |
| 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 |
| KR101730051B1 (en) | 2011-06-30 | 2017-04-25 | 캠프리지 리미티드 | Multi-Material-Blade for active regenerative magneto-caloric or electro-caloric heat engines |
| JP2013057408A (en) * | 2011-09-06 | 2013-03-28 | Nissan Motor Co Ltd | Magnetic air conditioner |
| JP2013245840A (en) * | 2012-05-23 | 2013-12-09 | Denso Corp | Cooling device |
| JP2016020768A (en) * | 2014-07-14 | 2016-02-04 | 株式会社デンソー | Reciprocating flow heat exchange system |
| WO2017203922A1 (en) * | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle device |
| JP2018091598A (en) * | 2016-05-24 | 2018-06-14 | 株式会社デンソー | Thermomagnetic cycle device |
| CN107613741A (en) * | 2017-10-26 | 2018-01-19 | 四川大学 | Magnetic refrigeration radiating device and control system |
| CN107613741B (en) * | 2017-10-26 | 2024-02-20 | 四川大学 | Magnetic refrigeration heat dissipation device and control system |
| JP2019086261A (en) * | 2017-11-09 | 2019-06-06 | 株式会社デンソー | Magnetic heat cycle device and its operation method |
| CN110207422A (en) * | 2019-06-18 | 2019-09-06 | 胡家华 | A kind of magnetic refrigerating system of biological electromagnetic field driving |
| WO2021214836A1 (en) | 2020-04-20 | 2021-10-28 | 三菱電機株式会社 | Magnetic refrigeration device and refrigeration cycle device |
| CN112863846A (en) * | 2021-01-08 | 2021-05-28 | 哈尔滨工业大学 | Preparation method of magnetic phase change material of regenerator of magnetic refrigerator and magnetic refrigeration circulating system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4783406B2 (en) | 2011-09-28 |
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