JP6003879B2 - 熱磁気サイクル装置 - Google Patents
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Description
開示される発明のひとつにより熱磁気サイクル装置が提供される。発明は、低温端(1a)と高温端(1b)との間に設けられた磁気熱量素子(12)と、磁気熱量素子と熱交換するように熱輸送媒体(PF1、PF2)の往復流れを発生させる熱輸送装置(14)と、熱輸送媒体の往復流れに同期して、磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを繰り返す磁場変調装置(13)とを備える熱磁気サイクル装置において、磁気熱量素子は、第1の磁気熱量素子(12a)と、第1の磁気熱量素子より高温側に配置された第2の磁気熱量素子(12b)とを有し、熱輸送装置は、第1の磁気熱量素子(12a)と熱交換するように流される第1の熱輸送媒体(PF1)と、第1の熱輸送媒体とは異なる熱輸送媒体であって、第2の磁気熱量素子(12b)と熱交換するように流される第2の熱輸送媒体(PF2)とを有し、さらに、第1の磁気熱量素子と第2の磁気熱量素子との間に配置され、第1の熱輸送媒体が流される複数の第1の流路(12f、212f、312f、412f)と、第2の熱輸送媒体が流される複数の第2の流路(12g、212g、312g、412g)とを有する熱交換器(12c、212c、312c、412c)を備え、第1の流路と第2の流路とは、それらの流路が隔壁の両面に配置された隣接流路構造を提供するように配置されており、さらに、第1の流路と第2の流路とは、複数の隣接流路構造が提供されるように層状に配置されていることを特徴とする。
図1は、発明を実施するための第1実施形態に係る車両用空調装置10を示すブロック図である。車両用空調装置10は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置11を備える。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置11はMHP(Magneto-caloric effect Heat Pump)装置11とも呼ばれる。MHP装置11は、熱磁気サイクル装置を提供する。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、ポンプ41の一つの気筒と、ポンプ42の一つの気筒との間にひとつのユニットを設けた。これに代えて、この実施形態では、MHP装置11は、ひとつのポンプの2つの気筒の間に設けられたひとつのユニットを備える。図10、図11は、図5、図6に対応する断面図である。図12、図13、図14は、図7、図8、図9に対応する断面図である。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、MHP装置11の両端にポンプ41、42を配置し、一組の作業室26a、26bに、第1のユニット11aと第2のユニット11bとを設けた。これに代えて、この実施形態では、MHP装置11は、中間位置に追加的なポンプ343を備える。図15、図16は、図5、図6に対応する断面図である。図17、図18、図19は、図7、図8、図9に対応する断面図である。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、MHP装置11のひとつの作業室26aの中に第1のユニット11aのMCE素子12aと第2のユニット11bのMCE素子12bとを設けた。これに代えて、この実施形態では、MHP装置11は、ひとつの作業室26aの中に第1のユニット11aのMCE素子12aを備え、他のひとつの作業室26bの中に第2のユニット11bのMCE素子12bを備える。図20、図21は、図5、図6に対応する断面図である。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、第1のユニット11aに割り当てられた第1温度帯RG1と、第2ユニット11bに割り当てられた第2温度帯RG2とは、重複することなく低温側と高温側とに離れている。これに代えて、この実施形態では、第1のユニット11aに割り当てられた第1温度帯RG1と、第2ユニット11bに割り当てられた第2温度帯RG2とが互いに重複している。しかも、それらの温度帯RG1、RG2は、高温端1bが配置された高温側において重複している。言い換えると、第1のユニット11aは、第3温度帯RG3、すなわち中間温度帯を越えて拡がる広い第1温度帯RG1を担当している。この結果、高温側の半部の熱的な能力は、低温側の半部の熱的な能力より大きい。図22、図23は、図5、図6に対応する断面図である。
ここに開示される発明は、その発明を実施するための実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。開示される発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。実施形態は追加的な部分をもつことができる。実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。開示される発明の技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
12 磁気熱量(MCE)素子、 13 磁場変調装置、 14 熱輸送装置、
15 モータ、 16 高温系統、 17 低温系統、
21 ハウジング、 22 回転軸、 23 収容室、 24 ロータコア、
25 永久磁石、 26 作業室、 41、42、343 ポンプ、
51、54、551 熱交換器、 52、55 経路、 53、56 熱交換器、
11a 第1のユニット、 11b 第2のユニット、 11c 第3のユニット、
PF1 低温用の一次媒体、 PF2 高温用の一次媒体、
CMG 低温媒体ギャラリ、 HMG 高温媒体ギャラリ、
12a、12b MCE素子、
12c、212c、312c、412c MCE素子(熱交換器)、
12f、212f、312f、412f 流路(第1の流路)、
12g、212g、312g、412g 流路(第2の流路)。
Claims (8)
- 低温端(1a)と高温端(1b)との間に設けられた磁気熱量素子(12)と、
前記磁気熱量素子と熱交換するように熱輸送媒体(PF1、PF2)の往復流れを発生させる熱輸送装置(14)と、
前記熱輸送媒体の往復流れに同期して、前記磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを繰り返す磁場変調装置(13)とを備える熱磁気サイクル装置において、
前記磁気熱量素子は、
第1の磁気熱量素子(12a)と、
前記第1の磁気熱量素子より高温側に配置された第2の磁気熱量素子(12b)と、
前記第1の磁気熱量素子と前記第2の磁気熱量素子との間に配置された第3の磁気熱量素子(12c、212c、312c、412c)とを有し、
前記熱輸送装置は、
前記第1の磁気熱量素子(12a)と熱交換するように流される第1の熱輸送媒体(PF1)と、
前記第1の熱輸送媒体とは異なる熱輸送媒体であって、前記第2の磁気熱量素子(12b)と熱交換するように流される第2の熱輸送媒体(PF2)とを有し、
前記第3の磁気熱量素子(12c、212c、312c、412c)は、
前記第1の熱輸送媒体が流される第1の流路(12f、212f、312f、412f)と、
前記第2の熱輸送媒体が流される第2の流路(12g、212g、312g、412g)とを有し、
前記第3の磁気熱量素子は、前記第1の熱輸送媒体と前記第2の熱輸送媒体との間における受動的な熱移動を熱伝導によって提供するとともに、前記第3の磁気熱量素子は、前記第1の熱輸送媒体から前記第2の熱輸送媒体への能動的な熱移動を磁気熱量効果によって提供することを特徴とする熱磁気サイクル装置。 - 前記第1の磁気熱量素子と、前記第3の磁気熱量素子と、前記第2の磁気熱量素子とは、前記低温端と前記高温端との間において直列に配列されていることを特徴とする請求項1に記載の熱磁気サイクル装置。
- 前記第1の磁気熱量素子と、前記第3の磁気熱量素子と、前記第2の磁気熱量素子とは、前記低温端と前記高温端との間において連接して配列されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱磁気サイクル装置。
- 前記第3の磁気熱量素子(12c、212c、312c、412c)は、
複数の前記第1の流路と、複数の前記第2の流路とを有し、
前記第1の流路と前記第2の流路とは、それらの流路が隔壁の両面に配置された隣接流路構造を提供するように配置されており、
さらに、前記第1の流路と前記第2の流路とは、複数の前記隣接流路構造が提供されるように層状に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。 - 複数の前記第1の流路と複数の前記第2の流路とは、交互に層状に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の熱磁気サイクル装置。
- 前記第1の流路と前記第2の流路とは、断面が扁平な流路であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
- 前記熱輸送装置(14)は、
前記第1の磁気熱量素子(12a)と前記第3の磁気熱量素子とが配置された作業室(26a、26b)に前記第1の熱輸送媒体(PF1)の往復流れを発生させる第1のポンプ(P1a、P1b)と、
前記第2の磁気熱量素子(12b)と前記第3の磁気熱量素子とが配置された作業室(26a、26b)に前記第2の熱輸送媒体(PF2)の往復流れを発生させる第2のポンプ(P2a、P2b)とを有することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。 - 低温端(1a)と高温端(1b)との間に設けられた磁気熱量素子(12)と、
前記磁気熱量素子と熱交換するように熱輸送媒体(PF1、PF2)の往復流れを発生させる熱輸送装置(14)と、
前記熱輸送媒体の往復流れに同期して、前記磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを繰り返す磁場変調装置(13)とを備える熱磁気サイクル装置において、
前記磁気熱量素子は、
第1の磁気熱量素子(12a)と、
前記第1の磁気熱量素子より高温側に配置された第2の磁気熱量素子(12b)とを有し、
前記熱輸送装置は、
前記第1の磁気熱量素子(12a)と熱交換するように流される第1の熱輸送媒体(PF1)と、
前記第1の熱輸送媒体とは異なる熱輸送媒体であって、前記第2の磁気熱量素子(12b)と熱交換するように流される第2の熱輸送媒体(PF2)とを有し、
さらに、前記第1の磁気熱量素子と前記第2の磁気熱量素子との間に配置され、前記第1の熱輸送媒体が流される複数の第1の流路(12f、212f、312f、412f)と、前記第2の熱輸送媒体が流される複数の第2の流路(12g、212g、312g、412g)とを有する熱交換器(12c、212c、312c、412c)を備え、
前記第1の流路と前記第2の流路とは、それらの流路が隔壁の両面に配置された隣接流路構造を提供するように配置されており、
さらに、前記第1の流路と前記第2の流路とは、複数の前記隣接流路構造が提供されるように層状に配置されていることを特徴とする熱磁気サイクル装置。
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