JP2017009164A - Heat exchanger and magnetic heat pump device - Google Patents

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正裕 近藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanging section capable of improving heat exchange efficiency.SOLUTION: An MCM heat exchanger 10 used in a magnetic heat pump device 1 includes a magnetocaloric effect material 12 having a magnetocaloric effect, and a container 15 storing the magnetocaloric effect material 12, and the container 15 has a first opening 161 through which a liquid medium flows into the container 15 or flows out of the container 15, and a second opening 171 through which the liquid medium flows out of the container 15 or flows into the container 15. A length of the magnetocaloric effect material 12 along a direction CL from the first opening 161 to the second opening 171 is longest at a portion closest to a virtual straight line VL which connects the first opening 161 and the second opening 171.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器、及び、その熱交換器を備えた磁気ヒートポンプ装置に関するものである。   The present invention relates to a heat exchanger used in a magnetic heat pump apparatus using a magnetocaloric effect, and a magnetic heat pump apparatus including the heat exchanger.

略球状の粒子である磁気冷凍用磁性材料が充填された熱交換容器を備えた磁気冷凍デバイスが知られている（例えば、特許文献１（段落［００３８］〜［００３９］、図２）参照）。この熱交換容器は、配管を介して低温側熱交換部に接続された一方の開口と、別の配管を介して高温側熱交換部に接続された他方の開口と、を有している。   A magnetic refrigeration device including a heat exchange container filled with magnetic material for magnetic refrigeration that is substantially spherical particles is known (see, for example, Patent Document 1 (paragraphs [0038] to [0039], FIG. 2)). . This heat exchange container has one opening connected to the low temperature side heat exchange part via piping, and the other opening connected to the high temperature side heat exchange part via another pipe.

特開２０１０−７７４８４号公報JP 2010-77484 A

上記の熱交換容器の断面積は、それぞれの開口の断面積と比較して相対的に大きくなっている。このため、開口の中心軸から離れるに従って液体冷媒の流速が遅くなり、液体冷媒が熱交換容器の内部を均一に流れず、熱交換効率が低下してしまう、という問題がある。   The cross-sectional area of the heat exchange container is relatively larger than the cross-sectional area of each opening. For this reason, there is a problem that the flow rate of the liquid refrigerant decreases as the distance from the central axis of the opening increases, so that the liquid refrigerant does not flow uniformly inside the heat exchange container and the heat exchange efficiency decreases.

本発明が解決しようとする課題は、熱交換効率の向上を図ることが可能な熱交換部、及び、それを備えた磁気ヒートポンプ装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is to provide a heat exchange section capable of improving the heat exchange efficiency, and a magnetic heat pump apparatus including the heat exchange section.

［１］本発明に係る熱交換器は、磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器であって、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料と、前記磁気熱量効果材料を収容する容器と、を備えており、前記容器は、流体が前記容器に流入し又は前記容器から流出する第１の開口と、前記流体が前記容器から流出し又は前記容器に流入する第２の開口と、を有しており、前記第１の開口から前記第２の開口に向かう第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記第１の開口と前記第２の開口とを結ぶ仮想直線の最も近くで、最も長くなっている熱交換器である。   [1] A heat exchanger according to the present invention is a heat exchanger used in a magnetic heat pump apparatus, and includes a magnetocaloric effect material having a magnetocaloric effect, and a container for housing the magnetocaloric effect material. The container has a first opening through which fluid flows into or out of the container, and a second opening through which the fluid flows out of the container or into the container. The length of the magnetocaloric effect material along the first direction from the first opening toward the second opening is closest to an imaginary straight line connecting the first opening and the second opening. It is the longest heat exchanger.

［２］上記発明において、前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記仮想直線に近づくに従って漸次的又は段階的に長くなっていてもよい。   [2] In the above invention, the length of the magnetocaloric effect material along the first direction may be gradually or stepwise increased as it approaches the virtual line.

［３］上記発明において、前記熱交換器は、前記磁気熱量効果材料から構成された複数の板材を備え、複数の前記板材は、相互に間隔を空けて配置され又は相互に積層され、且つ、前記板材の延在方向が前記第１の方向と実質的に平行となるように前記容器に収容されており、前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記板材の前記第１の方向に沿った長さであってもよい。   [3] In the above invention, the heat exchanger includes a plurality of plate members made of the magnetocaloric effect material, and the plurality of plate members are arranged at intervals or stacked on each other, and The length of the magnetocaloric effect material along the first direction is accommodated in the container so that the extending direction of the plate is substantially parallel to the first direction. It may be a length along the first direction.

［４］上記発明において、前記仮想直線の最も近くに位置する前記板材の前記第１の方向に沿った長さは、複数の前記板材の中で、最も長くなっていてもよい。   [4] In the above invention, the length of the plate located closest to the virtual line along the first direction may be the longest among the plurality of plates.

［５］上記発明において、複数の前記板材の前記第１の方向に沿った長さは、前記仮想直線に近づくに従って漸次的又は段階的に長くなっていてもよい。   [5] In the above invention, the length of the plurality of plate members along the first direction may be gradually or stepwise increased as the virtual line is approached.

［６］上記発明において、前記熱交換器は、前記磁気熱量効果材料から構成された複数の線材を備え、複数の前記線材は、相互に束ねられていると共に、前記線材の延在方向が前記第１の方向と実質的に平行となるように前記容器に収容されており、前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記線材の前記第１の方向に沿った長さであってもよい。   [6] In the above invention, the heat exchanger includes a plurality of wires composed of the magnetocaloric effect material, the plurality of wires are bundled together, and the extending direction of the wires is the The container is accommodated in the container so as to be substantially parallel to the first direction, and the length of the magnetocaloric effect material along the first direction is along the first direction of the wire. It may be a length.

［７］上記発明において、前記仮想直線の最も近くに位置する前記線材の前記第１の方向に沿った長さは、複数の前記線材の中で、最も長くなっていてもよい。   [7] In the above invention, the length of the wire positioned closest to the virtual straight line along the first direction may be the longest among the plurality of wires.

［８］上記発明において、複数の前記線材の前記第１の方向に沿った長さは、前記仮想直線に近づくに従って漸次的又は段階的に長くなっていてもよい。   [8] In the above invention, the lengths of the plurality of wires along the first direction may be gradually or stepwise increased as the virtual line is approached.

［９］上記発明において、前記熱交換器は、前記磁気熱量効果材料から構成され、前記容器に充填された複数の粒材を備えており、前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記第１の方向に沿って連なる複数の前記粒材の長さであってもよい。   [9] In the above invention, the heat exchanger is composed of the magnetocaloric effect material, includes a plurality of granules filled in the container, and the magnetocaloric effect material along the first direction. The length of may be the length of a plurality of the granular materials continuous along the first direction.

［１０］上記発明において、前記第１の方向に沿って連なる複数の前記粒材の長さは、前記仮想直線の最も近くで、最も長くなっていてもよい。   [10] In the above invention, the lengths of the plurality of granular materials continuous along the first direction may be the longest and closest to the virtual line.

［１１］上記発明において、前記第１の方向に沿って連なる複数の前記粒材の長さは、前記仮想直線に近づくに従って漸次的又は段階的に長くなっていてもよい。   [11] In the above invention, the lengths of the plurality of granular materials continuous along the first direction may be gradually or stepwise increased as approaching the virtual straight line.

［１２］上記発明において、前記容器は、前記第１の開口に向かって先細となる筒状の第１のテーパ部と、前記第２の開口に向かって先細となる筒状の第２のテーパ部と、前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部を接続する筒状の胴部と、を含んでもよい。   [12] In the above invention, the container has a cylindrical first taper portion that tapers toward the first opening, and a cylindrical second taper that tapers toward the second opening. And a cylindrical body portion that connects the first tapered portion and the second tapered portion.

［１３］上記発明において、前記第１の方向において、前記第１の開口と前記第２の開口が重複していてもよい。   [13] In the above invention, in the first direction, the first opening and the second opening may overlap.

［１４］本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、上記の少なくとも一つの熱交換器と、前記磁気熱量効果材料に磁場を印加すると共に、前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、配管を介して前記容器にそれぞれ接続された第１及び第２の外部熱交換器と、前記磁場変更手段の動作に連動して前記容器から前記第１又は前記第２の外部熱交換器に前記流体を供給する流体供給手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置である。   [14] A magnetic heat pump device according to the present invention includes at least one heat exchanger, a magnetic field changing unit that applies a magnetic field to the magnetocaloric effect material and changes the magnitude of the magnetic field, and a pipe. The first and second external heat exchangers respectively connected to the container and the fluid is supplied from the container to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means. And a fluid heat supply device.

本発明によれば、第１の方向に沿った磁気熱量効果材料の長さが仮想直線の最も近くで最も長くなっている。これにより、容器内での流体の流速の均一化が図られるので、熱交換器の熱交換効率の向上を図ることができる。   According to the present invention, the length of the magnetocaloric effect material along the first direction is the longest closest to the virtual straight line. Thereby, since the flow velocity of the fluid in the container is made uniform, the heat exchange efficiency of the heat exchanger can be improved.

図１は、本発明の実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図であり、ピストンが第１の位置にある状態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a magnetic heat pump device according to an embodiment of the present invention, and shows a state where a piston is in a first position. 図２は、本発明の実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図であり、ピストンが第２の位置にある状態を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the overall configuration of the magnetic heat pump device according to the embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a state where the piston is in the second position. 図３は、本発明の実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の断面図であり、液体媒体の流通方向に沿って切断した図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the MCM heat exchanger according to the embodiment of the present invention, and is a view cut along the flow direction of the liquid medium. 図４は、図３のIV-IV線に沿った断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 図５は、図３のV-V線に沿った断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 図６は、本発明の実施形態における板材の変形例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a modification of the plate material in the embodiment of the present invention. 図７は、本発明の実施形態における板材の別の変形例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing another modified example of the plate material in the embodiment of the present invention. 図８は、本発明の実施形態におけるＭＣＭ熱交換の第１の変形例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a first modification of MCM heat exchange in the embodiment of the present invention. 図９は、本発明の実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の第２の変形例を示す断面図であり、液体媒体の流通方向に沿って切断した図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing a second modification of the MCM heat exchanger in the embodiment of the present invention, and is a view cut along the flow direction of the liquid medium. 図１０は、図９のX-X線に沿った断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 図１１は、図９のXI-XI線に沿った断面図である。11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 図１２は、本発明の実施形態におけるMCM熱交換器の第３の変形例を示す断面図であり、液体媒体の流通方向に沿って切断した図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a third modification of the MCM heat exchanger in the embodiment of the present invention, and is a view cut along the flow direction of the liquid medium. 図１３は、図１２のXIII-XIII線に沿った断面図である。13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. 図１４は、図１２のXIV-XIV線に沿った断面図である。14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１及び図２は本実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図、図３〜図５は本実施形態におけるＭＣＭ熱交換器を示す図である。   1 and 2 are diagrams showing the overall configuration of the magnetic heat pump apparatus in the present embodiment, and FIGS. 3 to 5 are views showing an MCM heat exchanger in the present embodiment.

本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１は、磁気熱量効果（Magnetocaloric effect）を利用したヒートポンプ装置であり、図１及び図２に示すように、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０と、ピストン３０と、永久磁石４０と、低温側熱交換器５０と、高温側熱交換器６０と、ポンプ７０と、配管８１〜８４と、切替弁９０と、を備えている。   The magnetic heat pump device 1 in the present embodiment is a heat pump device using a magnetocaloric effect, and as shown in FIGS. 1 and 2, first and second MCM heat exchangers 10 and 20, The piston 30, the permanent magnet 40, the low temperature side heat exchanger 50, the high temperature side heat exchanger 60, the pump 70, the pipes 81 to 84, and the switching valve 90 are provided.

本実施形態における第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０が本発明における熱交換器の一例に相当し、本実施形態におけるピストン３０及び永久磁石４０が本発明における磁気変更手段の一例に相当し、低温側熱交換器５０及び高温側熱交換器６０が本発明における第１及び第２の外部熱交換器の一例に相当し、本実施形態における配管８１〜８４が本発明における配管の一例に相当し、本実施形態におけるポンプ７０及び切替弁９０が本発明における流体供給手段の一例に相当する。   The first and second MCM heat exchangers 10 and 20 in the present embodiment correspond to an example of a heat exchanger in the present invention, and the piston 30 and the permanent magnet 40 in the present embodiment serve as an example of a magnetic changing unit in the present invention. The low temperature side heat exchanger 50 and the high temperature side heat exchanger 60 correspond to an example of the first and second external heat exchangers in the present invention, and the pipes 81 to 84 in the present embodiment are the pipes in the present invention. It corresponds to an example, and the pump 70 and the switching valve 90 in the present embodiment correspond to an example of the fluid supply means in the present invention.

第１のＭＣＭ熱交換器１０は、図３〜図５に示すように、複数の板材１２と、当該板材１２を収容する容器１５と、を備えている。なお、第１のＭＣＭ熱交換器１０の構造と、第２のＭＣＭ熱交換器２０の構造は同一であるので、以下に第１のＭＣＭ熱交換器１０の構成について詳細に説明し、第２のＭＣＭ熱交換器２０の構成については説明を省略する。   As shown in FIGS. 3 to 5, the first MCM heat exchanger 10 includes a plurality of plate members 12 and a container 15 that houses the plate members 12. In addition, since the structure of the 1st MCM heat exchanger 10 and the structure of the 2nd MCM heat exchanger 20 are the same, the structure of the 1st MCM heat exchanger 10 is demonstrated in detail below, and 2nd Description of the configuration of the MCM heat exchanger 20 will be omitted.

それぞれの板材１２は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料（ＭＣＭ：Magnetocaloric Effect Material）を塑性加工等により板状に形成した部材から構成されている。このＭＣＭから構成される板材１２に磁場を印加すると、電子スピンが揃うことで磁気エントロピーが減少し、当該板材１２は発熱して温度が上昇する。一方、板材１２から磁場を除去すると、電子スピンが乱雑となり磁気エントロピーが増加し、当該板材１２は吸熱して温度が低下する。なお、本実施形態における板状形状には、０．１ｍｍ程度の厚さの箔材も含む。   Each plate member 12 is composed of a member obtained by forming a magnetocaloric effect material (MCM) having a magnetocaloric effect into a plate shape by plastic working or the like. When a magnetic field is applied to the plate 12 made of this MCM, the magnetic entropy is reduced by aligning the electron spin, and the plate 12 generates heat and the temperature rises. On the other hand, when the magnetic field is removed from the plate 12, the electron spin becomes messy and the magnetic entropy increases, and the plate 12 absorbs heat and the temperature decreases. Note that the plate-like shape in the present embodiment includes a foil material having a thickness of about 0.1 mm.

この板材１２を構成するＭＣＭは、磁性体であれば特に限定されないが、例えば、１０℃〜３０℃程度の常温域にキュリー温度（キュリー点）を有し、常温域で高い磁気熱量効果を発揮する磁性体であることが好ましい。こうしたＭＣＭの具体例としては、例えば、ガドリニウム（Ｇｄ）、ガドリニウム合金、ランタン−鉄−シリコン（Ｌａ−Ｆｅ−Ｓｉ）系化合物等を例示することができる。   The MCM that constitutes the plate material 12 is not particularly limited as long as it is a magnetic material. It is preferable that it is a magnetic body. Specific examples of such MCMs include gadolinium (Gd), gadolinium alloys, lanthanum-iron-silicon (La-Fe-Si) compounds, and the like.

複数の板材１２は、図３〜図５に示すように、第１のＭＣＭ熱交換器１０の容器１５に収容されている。この容器１５の先端及び後端には第１及び第２の開口１６１，１７１がそれぞれ形成されている。容器１５の内部空間１５１は、第１の開口１６１を介して、第１の低温側配管８１に連通していると共に、第２の開口１７１を介して、第１の高温側配管８３に連通している。   The several board | plate material 12 is accommodated in the container 15 of the 1st MCM heat exchanger 10, as shown in FIGS. First and second openings 161 and 171 are formed at the front and rear ends of the container 15, respectively. The internal space 151 of the container 15 communicates with the first low temperature side pipe 81 through the first opening 161 and also communicates with the first high temperature side pipe 83 through the second opening 171. ing.

この容器１５の内周面１５２には、複数の板材１２を支持する複数対の溝１５２ａ，１５２ｂが形成されている。複数の第１の溝１５２ａは、容器１５内における液体媒体の流通方向ＣＬ（すなわち、容器１５の第１の開口１６１から第２の開口１７１に向かう方向。図中のＸ方向）に対して実質的に平行に延在している直線状の溝である。この複数の第１の溝１５２ａは、容器１５の内周面１５２に、図中のＺ方向に実質的に等間隔に並んで配置されている。   A plurality of pairs of grooves 152 a and 152 b that support the plurality of plate members 12 are formed on the inner peripheral surface 152 of the container 15. The plurality of first grooves 152a are substantially in the liquid medium flow direction CL in the container 15 (that is, the direction from the first opening 161 of the container 15 toward the second opening 171; the X direction in the figure). It is a straight groove extending in parallel. The plurality of first grooves 152a are arranged on the inner peripheral surface 152 of the container 15 so as to be arranged at substantially equal intervals in the Z direction in the drawing.

複数の第２の溝１５２ｂも、上述の流通方向ＣＬに対して実質的に平行に延在している直線状の溝である。この複数の第２の溝１５２ｂは、第１の溝１５２ａに対向するように設けられており、容器１５の内周面１５２に、図中のＺ方向に実質的に等間隔に並んで配置されている。   The plurality of second grooves 152b are also linear grooves extending substantially parallel to the above-described flow direction CL. The plurality of second grooves 152b are provided so as to face the first grooves 152a, and are arranged on the inner peripheral surface 152 of the container 15 so as to be arranged at substantially equal intervals in the Z direction in the drawing. ing.

複数の板材１２は、当該板材１２の延在方向が流通方向ＣＬに対して実質的に平行となるように（すなわち、当該板材１２の延在方向が図中のＸＹ平面方向に対して実質的に平行となるように）、容器１５の内部空間１５１に収容されている。そして、当該板材１２の一方の側端部が第１の溝１５２ａに挿入されていると共に、当該板材１２の他方の側端部が第２の溝１５２ｂに挿入されている。これにより、それぞれの板材１２が容器１５の内周面１５２により支持されている。   The plurality of plate members 12 are arranged so that the extending direction of the plate member 12 is substantially parallel to the flow direction CL (that is, the extending direction of the plate member 12 is substantially the XY plane direction in the figure). In the interior space 151 of the container 15. One side end of the plate member 12 is inserted into the first groove 152a, and the other side end of the plate member 12 is inserted into the second groove 152b. Thereby, each plate 12 is supported by the inner peripheral surface 152 of the container 15.

この際、上述のように、第１の溝１５２ａが実質的に等間隔に配置されていると共に、第２の溝１５２ｂも実質的に等間隔に配置されている。このため、複数の板材１２が内周面１５２に支持された状態において、相互に隣り合う板材１２同士の間に間隙１５３が形成されている。   At this time, as described above, the first grooves 152a are arranged at substantially equal intervals, and the second grooves 152b are also arranged at substantially equal intervals. For this reason, in the state where the plurality of plate members 12 are supported by the inner peripheral surface 152, a gap 153 is formed between the plate members 12 adjacent to each other.

図６は本実施形態における板材の変形例を示す図であり、図７は本実施形態における板材の別の変形例を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a modification of the plate material in the present embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing another modification of the plate material in the present embodiment.

なお、図６に示すように、板材１２Ｂが、折り曲げ部１２１で二つ折にされた形状を有してもよい。この場合には、折り曲げ部１２１が第１の溝１５２ａに挿入されると共に、板材１２Ｂにおいて折り曲げ部１２１とは反対側の側端部が第２の溝１５２ｂに挿入されることで、それぞれの板材１２Ｂが容器１５の内周面１５２に支持される。   As shown in FIG. 6, the plate material 12 </ b> B may have a shape folded in two at the bent portion 121. In this case, the bent portion 121 is inserted into the first groove 152a, and the side end of the plate member 12B opposite to the bent portion 121 is inserted into the second groove 152b. 12B is supported by the inner peripheral surface 152 of the container 15.

また、図７に示すように、板材１２Ｃが、両方の側端部に折り曲げ部１２２，１２３をそれぞれ有してもよい。この場合には、複数の板材１２Ｃ同士を直接積層して積層体１１を構成し、当該積層体１１を容器１５の内部空間１５１に収容する。複数の板材１２Ｃを直接積層すると、折り曲げ部１２２，１２３によって、相互に隣り合う板材１２Ｂの間に間隙１２４が形成される。このため、容器１５の内周面１５２の溝１５２ａ，１５２ｂは不要となる。   Moreover, as shown in FIG. 7, 12 C of board | plate materials may have the bending parts 122 and 123 in both side edge parts, respectively. In this case, the plurality of plate members 12 </ b> C are directly stacked to form the stacked body 11, and the stacked body 11 is accommodated in the internal space 151 of the container 15. When the plurality of plate members 12C are directly stacked, a gap 124 is formed between the plate members 12B adjacent to each other by the bent portions 122 and 123. For this reason, the grooves 152a and 152b on the inner peripheral surface 152 of the container 15 are not necessary.

図３〜図５に戻り、本実施形態における容器１５は、第１のテーパ部１６と、第２のテーパ部１７と、胴部１８と、から構成された紡錘型の形状を有している。なお、本実施形態では、容器１５が円形の断面形状を有しているが、特にこれに限定されず、例えば、容器１５が矩形の断面形状を有していてもよい。   Returning to FIG. 3 to FIG. 5, the container 15 in the present embodiment has a spindle shape formed of a first tapered portion 16, a second tapered portion 17, and a body portion 18. . In the present embodiment, the container 15 has a circular cross-sectional shape. However, the present invention is not particularly limited thereto. For example, the container 15 may have a rectangular cross-sectional shape.

第１のテーパ部１６は、第１の開口１６１に向かって直径が小さくなる円筒形状を有している。第２のテーパ部１７も、第２の開口１７１に向かって直径が小さくなる円筒形状を有している。第１のテーパ部１６の中心軸と第２のテーパ部１７の中心軸とが一致しており、上述の流通方向ＣＬに沿って見た場合に、第１の開口１６１の全体が、第２の開口１７１の全体と重複している。なお、流通方向ＣＬに沿って見た場合の第１の開口と第２の開口の位置関係は、第１の開口と第２の開口が部分的に重複していれば、特にこれに限定されない。   The first tapered portion 16 has a cylindrical shape whose diameter decreases toward the first opening 161. The second tapered portion 17 also has a cylindrical shape whose diameter decreases toward the second opening 171. The central axis of the first taper portion 16 and the central axis of the second taper portion 17 coincide with each other, and when viewed along the above-described flow direction CL, the entire first opening 161 is the second It overlaps with the entire opening 171. The positional relationship between the first opening and the second opening when viewed along the distribution direction CL is not particularly limited as long as the first opening and the second opening partially overlap. .

胴部１８は、同一の直径で軸方向（図中のＸ方向）に延在する直筒型の形状を有しており、第１のテーパ部１６と第２のテーパ部１７の間に介在して、第１及び第２のテーパ部１６，１７を接続している。この胴部１８は、上述の配管８１，８３の直径よりも大きな直径を有しており、特に限定されないが、例えば、配管８１，８３の直径に対して３倍程度の直径を有している。   The body portion 18 has a straight cylindrical shape having the same diameter and extending in the axial direction (X direction in the figure), and is interposed between the first taper portion 16 and the second taper portion 17. Thus, the first and second tapered portions 16 and 17 are connected. The trunk portion 18 has a diameter larger than the diameter of the pipes 81 and 83 described above, and is not particularly limited. For example, the trunk portion 18 has a diameter about three times the diameter of the pipes 81 and 83. .

そして、本実施形態における複数の板材１２は、容器１５の内部空間１５１の形状に対応した平面形状をそれぞれ有している。例えば、第１の開口１６１と第２の開口１７１を結ぶ仮想直線ＶＬに最も近い板材１２ａは、全ての板材１２の中で最も長い長さＬｍａｘを有している。これに対し、仮想直線ＶＬから最も遠い板材１２ｚは、全ての板材１２の中で最も短い長さＬｍｉｎを有している。 And the some board | plate material 12 in this embodiment has a planar shape corresponding to the shape of the internal space 151 of the container 15, respectively. For example, the plate material 12 a closest to the virtual straight line VL connecting the first opening 161 and the second opening 171 has the longest length L max among all the plate materials 12. On the other hand, the plate member 12z farthest from the virtual straight line VL has the shortest length L min among all the plate members 12.

なお、本実施形態において、「仮想直線ＶＬに最も近い板材１２ａ」には、仮想直線ＶＬ上に位置する板材１２ａも含む。また、本実施形態における板材１２の流通方向ＣＬに沿った長さが、本発明における「第１の方向に沿った磁気熱量効果材料の長さ」の一例に相当する。   In the present embodiment, the “plate material 12a closest to the virtual straight line VL” includes the plate material 12a positioned on the virtual straight line VL. In addition, the length along the flow direction CL of the plate 12 in the present embodiment corresponds to an example of “the length of the magnetocaloric effect material along the first direction” in the present invention.

このように、本実施形態では、容器１５に収容された複数の板材１２の流通方向ＣＬに沿った長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっている。このため、容器１５の内部空間１５１における仮想直線ＶＬに近い位置では、液体媒体の圧力損失が大きくなり当該液体媒体の流速が低下する。これに対し、容器１５の内部空間１５１における仮想直線ＶＬから離れた位置では、液体媒体の圧力損失が小さくなり当該液体媒体の流速が上昇する。これにより、容器１５内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第１のＭＣＭ熱交換器１０の熱交換効率が向上する。   Thus, in this embodiment, the length along the flow direction CL of the plurality of plate members 12 accommodated in the container 15 is gradually increased as it approaches the virtual straight line VL. For this reason, at a position close to the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15, the pressure loss of the liquid medium increases and the flow speed of the liquid medium decreases. On the other hand, at a position away from the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15, the pressure loss of the liquid medium is reduced and the flow speed of the liquid medium is increased. Thereby, since the flow velocity of the liquid medium in the container 15 is made uniform, the heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 is improved.

なお、本例において、「容器１５の内部空間１５１における仮想直線ＶＬに近い位置」とは、仮想直線ＶＬを中心とした径方向（図中のＺ方向）において、内部空間１５１内での仮想直線ＶＬに近い位置を意味する。また、「容器１５の内部空間１５１における仮想直線ＶＬから離れた位置」とは、仮想直線ＶＬを中心とした径方向（図中のＺ方向）において、内部空間１５１内での仮想直線ＶＬから離れた位置を意味する。   In this example, the “position close to the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15” means a virtual straight line in the internal space 151 in the radial direction (Z direction in the drawing) centered on the virtual straight line VL. It means a position close to VL. The “position away from the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15” means that the radial direction centering on the virtual straight line VL (the Z direction in the drawing) is separated from the virtual straight line VL in the internal space 151. Means the position.

図８は本実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の第１の変形例を示す断面図である。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing a first modification of the MCM heat exchanger in the present embodiment.

なお、図８に示すように、容器１５に収容された複数の板材１２の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って段階的に長くなっていてもよい。この第１の変形例の場合にも、容器１５内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第１のＭＣＭ熱交換器１０の熱交換効率が向上する。   In addition, as shown in FIG. 8, the length of the some board | plate material 12 accommodated in the container 15 may become long in steps as it approximates the virtual straight line VL. Also in the case of the first modification, the flow rate of the liquid medium in the container 15 is made uniform, so that the heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 is improved.

図９〜図１１は本実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の第２の変形例を示す図である。   9-11 is a figure which shows the 2nd modification of the MCM heat exchanger in this embodiment.

図９〜図１１に示すように、板材１２に代えて、複数の線材１３を容器１５に収容してもよい。この複数の線材１３は、相互に束ねられていると共に、当該線材１３の延在方向が流通方向ＣＬに対して実質的に平行となるように、容器１５の内部空間１５１に収容されている。この線材１３は、例えば、円形の断面形状を有する線材である。なお、線材１３同士を束ねた際に相互に隣り合う線材１３の間に間隙１３１（図１１参照）を形成可能であれば、線材１３の断面形状は特に限定されない。   As shown in FIGS. 9 to 11, a plurality of wires 13 may be accommodated in a container 15 instead of the plate 12. The plurality of wires 13 are bundled with each other and are accommodated in the internal space 151 of the container 15 so that the extending direction of the wires 13 is substantially parallel to the flow direction CL. The wire 13 is, for example, a wire having a circular cross-sectional shape. Note that the cross-sectional shape of the wire 13 is not particularly limited as long as the gap 131 (see FIG. 11) can be formed between the adjacent wires 13 when the wires 13 are bundled.

この第２の変形例でも、複数の線材１３は、容器１５の内部空間１５１の形状に対応した長さをそれぞれ有している。例えば、第１の開口１６１と第２の開口１７１を結ぶ仮想直線ＶＬに最も近い線材１３ａは、全ての線材１３の中で最も長い長さＬｍａｘを有している。これに対し、仮想直線ＶＬから最も遠い線材１３ｚは、全ての線材１３の中で最も短い長さＬｍｉｎを有している。 Also in this 2nd modification, the some wire 13 has the length corresponding to the shape of the internal space 151 of the container 15, respectively. For example, the wire 13a closest to the virtual straight line VL connecting the first opening 161 and the second opening 171 has the longest length Lmax among all the wires 13. In contrast, the farthest wire 13z from the virtual straight line VL has the shortest length L min of all of the wire 13.

なお、本実施形態において、「仮想直線ＶＬに最も近い線材１３ａ」には、仮想直線ＶＬ上に位置する線材１３ａも含む。また、本実施形態における線材１３の流通方向ＣＬに沿った長さが、本発明における「第１の方向に沿った磁気熱量効果材料の長さ」の一例に相当する。   In the present embodiment, the “wire 13a closest to the virtual straight line VL” includes the wire 13a positioned on the virtual straight line VL. Further, the length along the flow direction CL of the wire 13 in the present embodiment corresponds to an example of “the length of the magnetocaloric effect material along the first direction” in the present invention.

この第２の変形例でも、容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬに近い位置では、液体媒体の圧力損失が大きくなり当該液体媒体の流速が低下する。これに対し、容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬから離れた位置では、液体媒体の圧力損失が小さくなり当該液体媒体の流速が上昇する。これにより、容器１５内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第１のＭＣＭ熱交換器１０の熱交換効率が向上する。   Also in the second modification, at a position close to the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15, the pressure loss of the liquid medium increases and the flow speed of the liquid medium decreases. On the other hand, at a position away from the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15, the pressure loss of the liquid medium is reduced and the flow speed of the liquid medium is increased. Thereby, since the flow velocity of the liquid medium in the container 15 is made uniform, the heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 is improved.

本例において、「容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬに近い位置」とは、仮想直線ＶＬを中心とした径方向（図中のＹＺ平面方向）において、内部空間１５１内での仮想直線ＶＬに近い位置を意味する。また、「容器１５の内部空間１５１における仮想直線ＶＬから離れた位置」とは、仮想直線ＶＬを中心とした径方向（図中のＹＺ平面方向）において、内部空間１５１内での仮想直線ＶＬから離れた位置を意味する。   In this example, “a position close to the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15” means the virtual straight line VL in the internal space 151 in the radial direction (YZ plane direction in the drawing) centered on the virtual straight line VL. Means a position close to. Further, “a position away from the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15” refers to the virtual straight line VL in the internal space 151 in the radial direction (YZ plane direction in the drawing) centered on the virtual straight line VL. It means a distant position.

なお、本例において、容器１５に収容された複数の線材１３の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっているが、特にこれに限定されない。容器１５に収容された複数の線材１３の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って段階的に長くなっていてもよい。   In addition, in this example, although the length of the some wire 13 accommodated in the container 15 becomes long gradually as it approaches the virtual straight line VL, it is not limited to this in particular. The lengths of the plurality of wires 13 accommodated in the container 15 may be increased stepwise as they approach the virtual straight line VL.

図１２〜図１４は本実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の第３の変形例を示す図である。   12-14 is a figure which shows the 3rd modification of the MCM heat exchanger in this embodiment.

図１２〜図１４に示すように、板材１２に代えて、複数の粒材１４を容器１５内に充填してもよい。この粒材１４は、例えば球状の形状を有しているが、粒材１４を容器１５内に充填した際に相互に隣り合う粒材１４の間に間隙１４１（図１４参照）を形成可能であれば、粒材１４の形状は特に限定されない。   As shown in FIGS. 12 to 14, a plurality of granular materials 14 may be filled in the container 15 instead of the plate material 12. The granular material 14 has, for example, a spherical shape, but when the granular material 14 is filled in the container 15, a gap 141 (see FIG. 14) can be formed between the adjacent granular materials 14. If there is, the shape of the granular material 14 is not particularly limited.

この第３の変形例では、容器１５の内部空間１５１が多数の粒材１４で満たされているので、容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬに最も近い位置で、流通方向ＣＬに沿って連なる粒材１４の長さが最も長くなっている（図１２におけるＬｍａｘ）。これに対し、容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬに最も遠い位置では、流通方向ＣＬに沿って連なる粒材１４の長さが最も短くなっている（図１２におけるＬｍｉｎ）。 In the third modified example, since the internal space 151 of the container 15 is filled with a large number of granular materials 14, the internal space 151 of the container 15 is continuous along the flow direction CL at a position closest to the virtual straight line VL. The length of the granular material 14 is the longest (L max in FIG. 12). On the other hand, in the inner space 151 of the container 15, the length of the granular material 14 continuous along the flow direction CL is the shortest at the position farthest from the virtual straight line VL (L min in FIG. 12).

なお、本実施形態において、「仮想直線ＶＬの最も近くで流通方向ＣＬに沿って連なる複数の粒材１４」には、仮想直線ＶＬ上に位置する粒材１４も含む。また、本実施形態における「流通方向ＣＬに沿って連なる複数の粒材１４の長さ」が、本発明における「第１の方向に沿った磁気熱量効果材料の長さ」の一例に相当する。   In the present embodiment, “the plurality of granular materials 14 connected in the vicinity of the virtual straight line VL along the flow direction CL” also includes the granular material 14 positioned on the virtual straight line VL. In addition, “the length of the plurality of granular materials 14 continuous along the flow direction CL” in the present embodiment corresponds to an example of “the length of the magnetocaloric effect material along the first direction” in the present invention.

この第３の変形例でも、容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬに近い位置では、液体媒体の圧力損失が大きくなり当該液体媒体の流速が低下する。これに対し、容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬから離れた位置では、液体媒体の圧力損失が小さくなり当該液体媒体の流速が上昇する。これにより、容器１５内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第１のＭＣＭ熱交換器１０の熱交換効率が向上する。   Also in the third modification, the pressure loss of the liquid medium increases and the flow speed of the liquid medium decreases at a position close to the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15. On the other hand, at a position away from the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15, the pressure loss of the liquid medium is reduced and the flow speed of the liquid medium is increased. Thereby, since the flow velocity of the liquid medium in the container 15 is made uniform, the heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 is improved.

本例において、「容器１５の内部空間１５１において仮想直線ＶＬに近い位置」とは、仮想直線ＶＬを中心とした径方向（図中のＹＺ平面方向）において、内部空間１５１内での仮想直線ＶＬに近い位置を意味する。また、「容器１５の内部空間１５１における仮想直線ＶＬから離れた位置」とは、仮想直線ＶＬを中心とした径方向（図中のＹＺ平面方向）において、内部空間１５１内での仮想直線ＶＬから離れた位置を意味する。   In this example, “a position close to the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15” means the virtual straight line VL in the internal space 151 in the radial direction (YZ plane direction in the drawing) centered on the virtual straight line VL. Means a position close to. Further, “a position away from the virtual straight line VL in the internal space 151 of the container 15” refers to the virtual straight line VL in the internal space 151 in the radial direction (YZ plane direction in the drawing) centered on the virtual straight line VL. It means a distant position.

なお、本例において、流通方向ＣＬに沿って連なる粒材１４の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっているが、特にこれに限定されない。流通方向ＣＬに沿って連なる粒材１４の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って段階的に長くなっていてもよい。   In addition, in this example, although the length of the granular material 14 which continues along the distribution direction CL becomes gradually long as it approaches the virtual straight line VL, it is not specifically limited to this. The length of the granular material 14 which continues along the distribution direction CL may become longer stepwise as it approaches the virtual straight line VL.

図１に戻り、容器１５の内部空間１５１は、第１の開口１６１に接続された第１の低温側配管８１を介して、低温側熱交換器５０に連通していると共に、第２の開口１７１に接続された第１の高温側配管８３を介して、高温側熱交換器６０に連通している。   Returning to FIG. 1, the internal space 151 of the container 15 communicates with the low-temperature side heat exchanger 50 via the first low-temperature side pipe 81 connected to the first opening 161 and the second opening. It communicates with the high temperature side heat exchanger 60 via the first high temperature side pipe 83 connected to 171.

第２のＭＣＭ熱交換器２０の容器も、図２に示すように、板材２２が収容されていると共に第１及び第２の開口２６１，２７１が形成された内部空間２５１を有している。第１の開口２６１は、第２の低温側配管８２を介して、低温側熱交換器５０に連通している。これに対し、第２の開口２７１は、第２の高温側配管８４を介して、高温側熱交換器６０に連通している。   As shown in FIG. 2, the container of the second MCM heat exchanger 20 also has an internal space 251 in which the plate material 22 is accommodated and the first and second openings 261 and 271 are formed. The first opening 261 communicates with the low temperature side heat exchanger 50 via the second low temperature side pipe 82. On the other hand, the second opening 271 communicates with the high temperature side heat exchanger 60 via the second high temperature side pipe 84.

例えば、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１を用いた空気調和装置を冷房として機能させる場合には、低温側熱交換器５０と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内を冷やすと共に、高温側熱交換器６０と室外との間で熱交換を行うことで室外に放熱する。   For example, when the air conditioner using the magnetic heat pump device 1 in the present embodiment functions as cooling, the room is cooled by exchanging heat between the low temperature side heat exchanger 50 and the indoor air, The heat is radiated to the outside by performing heat exchange between the high temperature side heat exchanger 60 and the outside.

これに対し、当該空気調和装置を暖房として機能させる場合には、高温側熱交換器６０と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内を暖めると共に、低温側熱交換器５０と室外の空気との間で熱交換を行うことで室外から吸熱する。   On the other hand, when the air conditioner functions as heating, the room is warmed by exchanging heat between the high temperature side heat exchanger 60 and the indoor air, and the low temperature side heat exchanger 50 and the outdoor side. Heat is absorbed from outside by exchanging heat with other air.

以上のように、２つの低温側配管８１，８２と２つの高温側配管８３，８４によって、４つの熱交換器１０，２０，５０，６０を含む循環路が形成されており、ポンプ７０によって当該循環路内に液体媒体が圧送される。液体媒体の具体例としては、例えば、水、不凍液、エタノール溶液、または、これらの混合物等の液体を例示することができる。本実施形態における液体媒体が、本発明における流体の一例に相当する。   As described above, a circulation path including the four heat exchangers 10, 20, 50, 60 is formed by the two low temperature side pipes 81, 82 and the two high temperature side pipes 83, 84. A liquid medium is pumped into the circulation path. Specific examples of the liquid medium include liquids such as water, antifreeze, ethanol solution, or a mixture thereof. The liquid medium in the present embodiment corresponds to an example of a fluid in the present invention.

２つのＭＣＭ熱交換器１０，２０は、ピストン３０の内部に収容されている。このピストン３０は、アクチュエータ３５によって、一対の永久磁石４０の間を往復移動することが可能となっている。具体的には、このピストン３０は、図１に示すような「第１の位置」と、図２に示すような「第２の位置」との間を往復移動することが可能となっている。なお、アクチュエータ３５の一例としては、例えば、ボールねじ機構を備えたモータやエアシリンダ等を例示することができる。   The two MCM heat exchangers 10 and 20 are accommodated inside the piston 30. The piston 30 can reciprocate between the pair of permanent magnets 40 by an actuator 35. Specifically, the piston 30 can reciprocate between a “first position” as shown in FIG. 1 and a “second position” as shown in FIG. . As an example of the actuator 35, for example, a motor or an air cylinder provided with a ball screw mechanism can be exemplified.

ここで、「第１の位置」は、第１のＭＣＭ熱交換器１０が永久磁石４０の間に介在せず、第２のＭＣＭ熱交換器２０が永久磁石４０の間に介在するようなピストン３０の位置である。これに対し、「第２の位置」は、第１のＭＣＭ熱交換器１０が永久磁石４０の間に介在し、第２のＭＣＭ熱交換器２０が永久磁石４０の間に介在しないようなピストン３０の位置である。   Here, the “first position” refers to a piston in which the first MCM heat exchanger 10 is not interposed between the permanent magnets 40 and the second MCM heat exchanger 20 is interposed between the permanent magnets 40. 30 positions. On the other hand, the “second position” is a piston in which the first MCM heat exchanger 10 is interposed between the permanent magnets 40 and the second MCM heat exchanger 20 is not interposed between the permanent magnets 40. 30 positions.

なお、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０に代えて、永久磁石４０をアクチュエータ３５により往復移動させてもよい。或いは、永久磁石４０に代えて、コイルを有する電磁石を用いてもよく、この場合には、ＭＣＭ熱交換器１０，２０又は磁石を移動させる機構が不要となる。また、コイルを有する電磁石を用いる場合には、ＭＣＭ熱交換器１０，２０の板材１２，２２に対する磁場の印加／除去に代えて、板材１２，２２に印加した磁場の大きさを変更するようにしてもよい。   Note that the permanent magnet 40 may be reciprocated by the actuator 35 instead of the first and second MCM heat exchangers 10 and 20. Alternatively, an electromagnet having a coil may be used in place of the permanent magnet 40. In this case, a mechanism for moving the MCM heat exchangers 10, 20 or the magnet becomes unnecessary. In addition, when an electromagnet having a coil is used, the magnitude of the magnetic field applied to the plate members 12 and 22 is changed instead of the application / removal of the magnetic field to the plate members 12 and 22 of the MCM heat exchangers 10 and 20. May be.

切替弁９０は、第１の高温側配管８３と第２の高温側配管８４に設けられている。この切替弁９０は、上述のピストン３０の動作に連動して、ポンプ７０による液体媒体の供給先を、第１のＭＣＭ熱交換器１０、又は、第２のＭＣＭ熱交換器２０に切り替えると共に、高温側熱交換器６０の接続先を、第２のＭＣＭ熱交換器２０、又は、第１のＭＣＭ熱交換器１０に切り替えることが可能となっている。   The switching valve 90 is provided in the first high temperature side pipe 83 and the second high temperature side pipe 84. The switching valve 90 switches the liquid medium supply destination by the pump 70 to the first MCM heat exchanger 10 or the second MCM heat exchanger 20 in conjunction with the operation of the piston 30 described above, The connection destination of the high temperature side heat exchanger 60 can be switched to the second MCM heat exchanger 20 or the first MCM heat exchanger 10.

次に、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。   Next, operation | movement of the magnetic heat pump apparatus 1 in this embodiment is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2.

先ず、ピストン３０を図１に示す「第１の位置」に移動させると、第１のＭＣＭ熱交換器１０の板材１２が消磁されて温度が低下する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０の板材２２が着磁されて温度が上昇する。   First, when the piston 30 is moved to the “first position” shown in FIG. 1, the plate material 12 of the first MCM heat exchanger 10 is demagnetized to lower the temperature, while the second MCM heat exchanger 20. The plate material 22 is magnetized and the temperature rises.

これと同時に、切替弁９０によって、ポンプ７０→第１の高温側配管８３→第１のＭＣＭ熱交換器１０→第１の低温側配管８１→低温側熱交換器５０→第２の低温側配管８２→第２のＭＣＭ熱交換器２０→第２の高温側配管８４→高温側熱交換器６０→ポンプ７０からなる第１の経路が形成される。   At the same time, the switching valve 90 causes the pump 70 → the first high temperature side pipe 83 → the first MCM heat exchanger 10 → the first low temperature side pipe 81 → the low temperature side heat exchanger 50 → the second low temperature side pipe. A first path consisting of 82 → second MCM heat exchanger 20 → second high temperature side pipe 84 → high temperature side heat exchanger 60 → pump 70 is formed.

このため、消磁によって温度が低下した第１のＭＣＭ熱交換器１０の板材１２によって液体媒体が冷却され、当該液体媒体が低温側熱交換器５０に供給されて、当該低温側熱交換器５０が冷却される。   For this reason, the liquid medium is cooled by the plate material 12 of the first MCM heat exchanger 10 whose temperature has decreased due to demagnetization, the liquid medium is supplied to the low temperature side heat exchanger 50, and the low temperature side heat exchanger 50 is To be cooled.

この際、第１のＭＣＭ熱交換器１０の内部において、板材１２の間に形成された間隙１５３を液体媒体が通過して板材１２と接触することで、当該液体媒体が板材１２によって冷却される。また、本実施形態では、容器１５に収容された複数の板材１２の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっているので、容器１５内での液体媒体の流速の均一化が図られている。   At this time, in the first MCM heat exchanger 10, the liquid medium passes through the gap 153 formed between the plates 12 and comes into contact with the plates 12, so that the liquid medium is cooled by the plates 12. . Moreover, in this embodiment, since the length of the some board | plate material 12 accommodated in the container 15 becomes long gradually as it approaches the virtual straight line VL, the uniformization of the flow velocity of the liquid medium in the container 15 is carried out. It is illustrated.

一方、着磁されて温度が上昇した第２のＭＣＭ熱交換器２０の板材２２によって液体媒体が加熱され、当該液体媒体は高温側熱交換器６０に供給されて、当該高温側熱交換器６０が加熱される。   On the other hand, the liquid medium is heated by the plate material 22 of the second MCM heat exchanger 20 that has been magnetized and the temperature has risen, and the liquid medium is supplied to the high temperature side heat exchanger 60, and the high temperature side heat exchanger 60. Is heated.

この際、第２のＭＣＭ熱交換器２０の内部において、板材２２の間に形成された間隙を液体媒体が通過して板材２２と接触することで、当該液体媒体が板材２２によって加熱される。また、本実施形態では、容器２５に収容された複数の板材２２の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっているので、容器２５内での液体媒体の流速の均一化が図られている。   At this time, inside the second MCM heat exchanger 20, the liquid medium passes through the gap formed between the plate members 22 and comes into contact with the plate member 22, whereby the liquid medium is heated by the plate member 22. Moreover, in this embodiment, since the length of the some board | plate material 22 accommodated in the container 25 becomes gradually long as the virtual straight line VL is approached, the flow velocity of the liquid medium in the container 25 is equalized. It is illustrated.

次いで、ピストン３０を図２に示す「第２の位置」に移動させると、第１のＭＣＭ熱交換器１０の板材１２が着磁されて温度が上昇する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０の板材２２が消磁されて温度が低下する。   Next, when the piston 30 is moved to the “second position” shown in FIG. 2, the plate material 12 of the first MCM heat exchanger 10 is magnetized to increase the temperature, while the second MCM heat exchanger The 20 plate members 22 are demagnetized and the temperature is lowered.

これと同時に、切替弁９０によって、ポンプ７０→第２の高温側配管８４→第２のＭＣＭ熱交換器２０→第２の低温側配管８２→低温側熱交換器５０→第１の低温側配管８１→第１のＭＣＭ熱交換器１０→第１の高温側配管８３→高温側熱交換器６０→ポンプ７０からなる第２の経路が形成される。   At the same time, the switching valve 90 causes the pump 70 → second high temperature side pipe 84 → second MCM heat exchanger 20 → second low temperature side pipe 82 → low temperature side heat exchanger 50 → first low temperature side pipe. A second path consisting of 81 → first MCM heat exchanger 10 → first high temperature side pipe 83 → high temperature side heat exchanger 60 → pump 70 is formed.

このため、消磁によって温度が低下した第２のＭＣＭ熱交換器２０の板材２２によって液体媒体が冷却され、当該液体媒体が低温側熱交換器５０に供給されて、当該低温側熱交換器５０が冷却される。   For this reason, the liquid medium is cooled by the plate material 22 of the second MCM heat exchanger 20 whose temperature has decreased due to demagnetization, and the liquid medium is supplied to the low temperature side heat exchanger 50, so that the low temperature side heat exchanger 50 is To be cooled.

この際、第２のＭＣＭ熱交換器２０の内部において、板材２２の間に形成された間隙を液体媒体が通過して板材２２と接触することで、当該液体媒体が板材２２によって冷却される。また、本実施形態では、容器２５に収容された複数の板材２２の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっているので、容器２５内での液体媒体の流速が均一化が図られている。   At this time, inside the second MCM heat exchanger 20, the liquid medium passes through the gap formed between the plate members 22 and comes into contact with the plate member 22, whereby the liquid medium is cooled by the plate member 22. Moreover, in this embodiment, since the length of the some board | plate material 22 accommodated in the container 25 becomes long gradually as it approaches the virtual straight line VL, the flow velocity of the liquid medium in the container 25 is equalized. It is illustrated.

一方、着磁されて温度が上昇した第１のＭＣＭ熱交換器１０の板材１２によって液体媒体が加熱され、当該液体媒体は高温側熱交換器６０に供給されて、当該高温側熱交換機６０が加熱される。   On the other hand, the liquid medium is heated by the plate material 12 of the first MCM heat exchanger 10 that has been magnetized and the temperature is increased, and the liquid medium is supplied to the high temperature side heat exchanger 60, and the high temperature side heat exchanger 60 is Heated.

この際、第１のＭＣＭ熱交換器１０の内部において、板材１２の間に形成された間隙１５３を液体媒体が通過して板材１２と接触することで、当該液体媒体が板材１２によって加熱される。また、本実施形態では、容器１５に収容された複数の板材１２の長さが、仮想直線ＶＬに近づくに従って漸次的に長くなっているので、容器１５内での液体媒体の流速が均一化が図られている。   At this time, in the first MCM heat exchanger 10, the liquid medium passes through the gap 153 formed between the plates 12 and comes into contact with the plates 12, so that the liquid medium is heated by the plates 12. . Moreover, in this embodiment, since the length of the some board | plate material 12 accommodated in the container 15 becomes long gradually as it approximates the virtual straight line VL, the flow velocity of the liquid medium in the container 15 is equalized. It is illustrated.

そして、以上に説明したピストン３０の「第１の位置」と「第２の位置」との間の往復移動を繰り返し、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０内の板材１２，２２に対する磁場の印加／除去を繰り返すことにより、低温側熱交換器５０の冷却と、高温側熱交換器６０の加熱とが継続される。   Then, the reciprocating movement between the “first position” and the “second position” of the piston 30 described above is repeated, and the plate members 12 and 22 in the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 are repeated. By repeating the application / removal of the magnetic field, the cooling of the low temperature side heat exchanger 50 and the heating of the high temperature side heat exchanger 60 are continued.

以上のように、本実施形態では、第１のＭＣＭ熱交換器１０において、流通方向ＣＬに沿った板材１２の長さが、仮想直線ＶＬの最も近くで最も長くなっている。このため、容器１５内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第１のＭＣＭ熱交換器１０の熱交換効率の向上を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, in the first MCM heat exchanger 10, the length of the plate material 12 along the flow direction CL is the longest closest to the virtual straight line VL. For this reason, since the flow velocity of the liquid medium in the container 15 is made uniform, the heat exchange efficiency of the first MCM heat exchanger 10 can be improved.

また、第２のＭＣＭ熱交換器２０においても、流通方向に沿った板材２２の長さが、仮想直線の最も近くで最も長くなっている。このため、容器２５内での液体媒体の流速の均一化が図られるので、第２のＭＣＭ熱交換器２０の熱交換効率の向上を図ることができる。   Also in the second MCM heat exchanger 20, the length of the plate member 22 along the flow direction is the longest closest to the virtual straight line. For this reason, since the flow velocity of the liquid medium in the container 25 is made uniform, the heat exchange efficiency of the second MCM heat exchanger 20 can be improved.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

上述した磁気ヒートポンプ装置の構成は一例であり、本発明に係る熱交換器をＡＭＲ（Active Magnetic Refrigerataion）方式の他の磁気ヒートポンプ装置に適用してもよい。   The configuration of the magnetic heat pump device described above is an example, and the heat exchanger according to the present invention may be applied to other magnetic heat pump devices of an AMR (Active Magnetic Refrigerataion) system.

例えば、磁気ヒートポンプ装置が、一つのＭＣＭ熱交換器と、当該ＭＣＭに磁場を印加すると共に磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、配管を介してＭＣＭ熱交換器にそれぞれ接続された第１及び第２の外部熱交換器と、磁場変更手段の動作に連動してＭＣＭ熱交換器から第１又は第２の外部熱交換器に流体を供給する流体供給手段と、を備えてもよい。   For example, the magnetic heat pump device includes a first MCM heat exchanger, a magnetic field changing unit that applies a magnetic field to the MCM and changes the magnitude of the magnetic field, and a first connected to the MCM heat exchanger via a pipe. And a second external heat exchanger and fluid supply means for supplying fluid from the MCM heat exchanger to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means.

また、上述の実施形態では、磁気ヒートポンプ装置を家庭用或いは自動車等の空気調和装置に適用した例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、用途に応じた適切なキュリー温度を有するＭＣＭを選定することで、冷凍機のような極低温域での用途、或いは、ある程度高温域での用途に、本発明に係る磁気ヒートポンプ装置を適用してもよい。   Moreover, although the above-mentioned embodiment demonstrated the example which applied the magnetic heat pump apparatus to air conditioners, such as home use or a motor vehicle, it is not specifically limited to this. For example, by selecting an MCM having an appropriate Curie temperature according to the application, the magnetic heat pump device according to the present invention can be applied to an application in a cryogenic temperature region such as a refrigerator or an application in a certain high temperature region. May be.

１…磁気ヒートポンプ装置
１０…第１のＭＣＭ熱交換器
１１…積層体
１２，１２Ｂ，１２Ｃ…板材
１２１〜１２３…折り曲げ部
１２４…間隙
１３…線材
１３１…間隙
１４…粒材
１４１…間隙
１５…容器
１５１…内部空間
１５２…内周面
１５２ａ…第１の溝
１５２ｂ…第２の溝
１５３…間隙
１６…第１のテーパ部
１６１…第１の開口
１７…第２のテーパ部
１７１…第２の開口
１８…胴部
２０…第２のＭＣＭ熱交換器
２２…板材
２５…容器
２５１…内部空間
２６１…第１の開口
２７１…第２の開口
３０…ピストン
３５…アクチュエータ
４０…永久磁石
５０…低温側熱交換器
６０…高温側熱交換器
７０…ポンプ
８１〜８２…第１〜第２の低温側配管
８３〜８４…第３〜第４の高温側配管
９０…切替弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic heat pump apparatus 10 ... 1st MCM heat exchanger 11 ... Laminate body 12,12B, 12C ... Plate material 121-123 ... Bending part 124 ... Gap 13 ... Wire rod 131 ... Gap 14 ... Granule material 141 ... Gap 15 ... Container 151 ... Internal space 152 ... Inner peripheral surface
152a ... first groove
152b ... second groove 153 ... gap 16 ... first taper 161 ... first opening 17 ... second taper 171 ... second opening 18 ... body 20 ... second MCM heat exchanger 22 ... Plate material 25 ... Container 251 ... Internal space 261 ... First opening 271 ... Second opening 30 ... Piston 35 ... Actuator 40 ... Permanent magnet 50 ... Low temperature side heat exchanger 60 ... High temperature side heat exchanger 70 ... Pump 81-82 ... 1st-2nd low temperature side piping 83-84 ... 3rd-4th high temperature side piping 90 ... Switching valve

Claims (8)

磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器であって、
磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料と、
前記磁気熱量効果材料を収容する容器と、を備えており、
前記容器は、
流体が前記容器に流入し又は前記容器から流出する第１の開口と、
前記流体が前記容器から流出し又は前記容器に流入する第２の開口と、を有しており、
前記第１の開口から前記第２の開口に向かう第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記第１の開口と前記第２の開口とを結ぶ仮想直線の最も近くで、最も長くなっている熱交換器。 A heat exchanger used in a magnetic heat pump device,
A magnetocaloric material having a magnetocaloric effect;
A container for containing the magnetocaloric effect material,
The container is
A first opening through which fluid flows into or out of the container;
A second opening through which the fluid flows out of or into the container;
The length of the magnetocaloric effect material along the first direction from the first opening toward the second opening is closest to an imaginary straight line connecting the first opening and the second opening. The heat exchanger that is the longest. 請求項１に記載の熱交換器であって、
前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記仮想直線に近づくに従って漸次的又は段階的に長くなっている熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1,
The length of the magnetocaloric effect material along the first direction is increased gradually or stepwise as it approaches the virtual straight line. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
前記熱交換器は、前記磁気熱量効果材料から構成された複数の板材を備え、
複数の前記板材は、相互に間隔を空けて配置され又は相互に積層され、且つ、前記板材の延在方向が前記第１の方向と実質的に平行となるように前記容器に収容されており、
前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記板材の前記第１の方向に沿った長さである熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The heat exchanger includes a plurality of plates made of the magnetocaloric effect material,
The plurality of plate members are disposed in the container so as to be spaced apart from each other or stacked on each other, and so that the extending direction of the plate members is substantially parallel to the first direction. ,
The length of the magnetocaloric effect material along the first direction is a length of the plate material along the first direction. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
前記熱交換器は、前記磁気熱量効果材料から構成された複数の線材を備え、
複数の前記線材は、相互に束ねられていると共に、前記線材の延在方向が前記第１の方向と実質的に平行となるように前記容器に収容されており、
前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記線材の前記第１の方向に沿った長さである熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The heat exchanger includes a plurality of wires composed of the magnetocaloric effect material,
The plurality of wires are bundled with each other and housed in the container so that the extending direction of the wires is substantially parallel to the first direction,
The length of the magnetocaloric effect material along the first direction is a length of the wire along the first direction. 請求項１又は２に記載の熱交換器であって、
前記熱交換器は、前記磁気熱量効果材料から構成され、前記容器に充填された複数の粒材を備えており、
前記第１の方向に沿った前記磁気熱量効果材料の長さは、前記第１の方向に沿って連なる複数の前記粒材の長さである熱交換器。 The heat exchanger according to claim 1 or 2,
The heat exchanger is composed of the magnetocaloric effect material, and includes a plurality of granules filled in the container,
The length of the magnetocaloric effect material along the first direction is a length of a plurality of the granular materials that are continuous along the first direction. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
前記容器は、
前記第１の開口に向かって先細となる筒状の第１のテーパ部と、
前記第２の開口に向かって先細となる筒状の第２のテーパ部と、
前記第１のテーパ部と前記第２のテーパ部を接続する筒状の胴部と、を含む熱交換器。 It is a heat exchanger as described in any one of Claims 1-5,
The container is
A cylindrical first taper portion that tapers toward the first opening;
A cylindrical second taper portion that tapers toward the second opening;
A heat exchanger comprising: the first tapered portion and a cylindrical body portion that connects the second tapered portion. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
前記第１の方向において、前記第１の開口と前記第２の開口が重複している熱交換器。 It is a heat exchanger as described in any one of Claims 1-6,
The heat exchanger in which the first opening and the second opening overlap in the first direction. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも一つの熱交換器と、
前記磁気熱量効果材料に磁場を印加すると共に、前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、
配管を介して前記容器にそれぞれ接続された第１及び第２の外部熱交換器と、
前記磁場変更手段の動作に連動して前記容器から前記第１又は前記第２の外部熱交換器に前記流体を供給する流体供給手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置。 At least one heat exchanger according to any one of claims 1 to 7;
A magnetic field changing means for applying a magnetic field to the magnetocaloric effect material and changing the magnitude of the magnetic field;
First and second external heat exchangers respectively connected to the vessel via piping;
And a fluid supply means for supplying the fluid from the container to the first or second external heat exchanger in conjunction with the operation of the magnetic field changing means.
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