KR20070066155A - Magnetic heat-exchanging unit and magnetic refrigerator with the magnetic heat-exchanging unit - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 회전 자석식 자기냉동기 내의 열전도유체 구성요소의 평면도. 1 is a plan view of a thermally conductive fluid component in a conventional rotating magnetic magnetic refrigerator.
도 2는 도 1의 파우더형 자기열량재료를 포함하는 예시적인 자기열교환실의 평면도. 2 is a plan view of an exemplary magnetic heat exchange chamber comprising the powdered magnetocaloric material of FIG. 1.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기냉동기의 구성요소의 사시도. 3 is a perspective view of components of a magnetic refrigerator in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 도 3의 정면도. 4 is a front view of FIG. 3.
도 5는 본 발명에 따른 제1자기열교환유닛을 도시한 사시도. Figure 5 is a perspective view of a first magnetic heat exchange unit according to the present invention.
도 6a는 도 5의 B-B선을 취하여 본 단면도. FIG. 6A is a sectional view taken along line B-B in FIG. 5; FIG.
도 6b 내지 도 6d는 도 5의 B-B선을 취하여 본 다른 실시예의 단면도. 6B-6D are cross-sectional views of another embodiment taken on line B-B in FIG. 5;
도 7은 로드형상의 자기열량재료편을 도시한 사시도. Fig. 7 is a perspective view showing a rod-shaped magnetocaloric material piece.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
5,160,161 : 펌프 6,162 : 고온열교환기(실외기부)5,160,161: Pump 6,162: High temperature heat exchanger (outdoor unit)
12,163 : 저온열교환기(실내기부) 13 : 자기열교환실12,163: low temperature heat exchanger (indoor part) 13: magnetic heat exchange room
17aa,17ab : 제1열전도유체 17bb,17bc : 제2열전도유체 17aa, 17ab: first heat conducting fluid 17bb, 17bc: second heat conducting fluid
112,212,312,412a,412b : 자기열량재료편(Gd)112,212,312,412a, 412b: Magnetocaloric material piece (Gd)
113,213,313,413 : 자기열교환유닛 113a : 고온측 자기열교환유닛113,213,313,413: Magnetic heat exchange unit 113a: High temperature side magnetic heat exchange unit
113b : 저온측 자기열교환유닛 114,214,314,414 : 간격(공극)113b: Low temperature side magnetic heat exchange unit 114,214,314,414: Spacing (void)
115 : 케이스 115a : 깔대기부115:
115b : 받침편 130,131,132,133 : 파이프115b: Base piece 130,131,132,133: Pipe
118 : 회전판 140 : 영구자석(전자석)118: rotating plate 140: permanent magnet (electromagnet)
144 : 모터 148 : 샤프트144: motor 148: shaft
160,161 : 펌프160,161: Pump
한국공개특허공보 제2004-0062989호Korean Unexamined Patent Publication No. 204-00604
미국특허공보 제6,668,560호U.S. Patent Publication Nos. 6,66,6,600
일본공표특허공보 특표2005-513393호Japanese Patent Publication No. 205-551333
본 발명은 간격이 형성되게 자기재료열량편을 배치한 자기열교환유닛과, 이 자기열량유닛과 열교환하는 열전도유체가 별도로 순환하는 분리된 고온열교환부와 저온열교환부로 구성된 자기냉동기에 관한 것이다. The present invention relates to a magnetic heat exchange unit having a magnetic material calorific piece so as to form a gap, and a magnetic freezer comprising a separate high temperature heat exchanger and a low temperature heat exchanger through which a heat conducting fluid that exchanges heat with the magnetic heat unit is circulated separately.
종래, 자기냉동기로서, 예컨대 위에서 기술된 공보들이 제안되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 종래 자기냉동기는 1번으로 투입된 열전도유체는 2번으로 흐르는 동안, 자장이 인가된 자기열량재료가 가진 자기발열효과에 의해 가열되어진 열을 열전도유체가 흡수하여 2번 출구를 통해 파이프로 빠져나가므로 자기 열량재료를 냉각시킨다. 고온부는 3번 파이프를 지나 분배기(4)를 통해 펌프(5)를 거쳐 실외기부(고온열교환기)(6)를 통과한 후 자기열교환실(7)로 투입된다. 7번 파이프에서 고온부는 8번 파이프와 9번 파이프로 나뉘어 이동하며 10번에서 저온부로 만나 분배기(11)로 진행한다. 고온부가 7번에서 8번, 또한 9번에서 10번으로 이동할 때는 이미 고온부에 의해 차가워진 자기열량재료를 지나면서 냉각된다. 분배기(11)를 통과한 저온부는 실내기부(저온열교환기)(12)를 지나 13, 14, 15번 파이프로 이동하면서 똑같은 사이클이 지속된다. Conventionally, as the magnetic refrigerator, the publications described above have been proposed, for example. As shown in Fig. 1 and Fig. 2, the conventional magnetic cooler absorbs heat heated by the self-heating effect of the magnetic caloric material to which the magnetic field is applied while the thermal conductive fluid introduced into the first flows into the second. To the pipe through the outlet 2 to cool the magnetocaloric material. The high temperature part passes through the pipe No. 3, passes through the pump 5 through the distributor 5, and passes through the outdoor unit part (high temperature heat exchanger) 6, and then is introduced into the magnetic heat exchange chamber 7. In the seventh pipe, the high temperature part is divided into the 8th pipe and the 9th pipe and moves to the low temperature part at 10 to proceed to the distributor 11. When the hot portion moves from 7 to 8 and from 9 to 10, it cools through the magnetocaloric material already cooled by the hot portion. The same cycle continues as the cold section, which has passed through the distributor 11, passes through the indoor section (low temperature heat exchanger) 12 to
이와 같이, 종래의 자기냉동기는 12개의 자기열교환실과 4개의 분배기, 또한 24개 이상의 파이프 등을 사용함으로써 복잡하여 제조화 하기에 어려움이 있다. As described above, the conventional magnetic refrigerator is difficult to manufacture because it is complicated by using 12 magnetic heat exchange chambers, 4 distributors, and 24 or more pipes.
또한, 하나의 열전도유체가 순환하여 고온부와 저온부의 역할을 병행하므로 도 1을 보면 7번(고온부 입구)에서 고온부가 들어가, 냉각되어 있는 자기열량재료를 거치면서(도 2 참조) 저온부로 냉각되어 8번 출구로 나가기 때문에, 열교환의 효율이 떨어진다. 이때, 만약 7번에 투입되는 고온부의 온도보다 낮은 온도의 열전도유체가 7번으로 들어가서, 냉각되어 있는 자기열량재료를 지나면 8번 출구에서는 더욱 낮은 온도의 열전도유체를 흘려 보낼 수 있으므로 열교환의 효율을 높일 수 있음을 알 수 있다. In addition, since one heat conducting fluid circulates to play a role of a high temperature part and a low temperature part, as shown in FIG. 1, a high temperature part enters at No. 7 (inlet of a high temperature part), and is cooled to a low temperature part while passing through a cooled magnetocaloric material (see FIG. 2). Since exiting to exit 8, the efficiency of heat exchange is reduced. At this time, if the heat conduction fluid at a temperature lower than the temperature of the high temperature portion introduced at 7 enters the 7, and passes through the cooled magnetocaloric material, the heat conduction fluid at a lower temperature can flow from the exit 8, so that the efficiency of heat exchange is improved. It can be seen that the increase.
또한, 고온부를 통과하는 열전도유체의 양을 컨트롤할 수 없어 자기열량재료의 열을 빠른 시간 안에 최대한 냉각시킬 수 없어, 열교환의 효율이 떨어진다. In addition, it is not possible to control the amount of the heat conducting fluid passing through the high temperature part, so that the heat of the magnetocaloric material cannot be cooled as quickly as possible, resulting in poor heat exchange efficiency.
한편, 파우더형의 자기열량재료가 열전도유체(냉각수)에 휩쓸려 유실되는 문제점을 방지하기 위해 매우 미세한 메쉬를 출입구에 사용해야 하므로 냉각수의 원 활한 순환을 방해하는 문제점이 있다. On the other hand, in order to prevent the problem that the powder-type magnetocaloric material is swept away by the heat conducting fluid (cooling water), a very fine mesh must be used at the entrance and thus there is a problem of preventing the smooth circulation of the cooling water.
또한, 냉각수가 자기열량재료를 한번 뚫고 지나간 자리만 계속 지나가기 때문에 원만한 열교환이 어렵다. In addition, smooth heat exchange is difficult because only the coolant passes through the magnetocaloric material once.
또한, 냉각수가 자기열교환유닛으로 흘러들어가거나 나갈 때 미세한 크기의 가돌리늄 재료가 유실될 수 있다. In addition, finely sized gadolinium materials may be lost when the coolant flows into or out of the magnetic heat exchange unit.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열전도유체의 흐름을 도우면서 열전도유체와 충분히 접촉시킬 수 있는 자기열교환유닛을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a magnetic heat exchange unit capable of sufficiently contacting a thermally conductive fluid while assisting the flow of the thermally conductive fluid.
본 발명의 다른 목적은 고온부와 저온부를 분리 순환시켜 구조가 간소화되고 높은 열효율 및 열전도유체의 양을 컨트롤할 수 있는 자기냉동기를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a magnetic refrigerator capable of controlling the amount of heat conduction fluid and high thermal efficiency by simplifying the structure by separating and circulating the high temperature part and the low temperature part.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자기열교환유닛은 상하로 관통하는 케이스; 간격이 형성되게 상기 케이스 내에 배치되는 복수개의 자기열량재료편; 를 포함하여 이루어지되, 상기 각각의 자기열량재료편은 서로 접촉하지 않게 간격을 두고 배치되는 판형상인 것을 특징으로 한다. Magnetic heat exchange unit of the present invention for achieving the above object is a case penetrating up and down; A plurality of magnetocaloric material pieces disposed in the case such that a gap is formed; It is made, including, wherein each of the magnetocaloric material piece is characterized in that the plate shape is spaced apart so as not to contact each other.
또한, 본 발명은 상하로 관통하는 케이스; 간격이 형성되게 상기 케이스 내에 배치되는 복수개의 자기열량재료편; 를 포함하여 이루어지되, In addition, the present invention is a case penetrating up and down; A plurality of magnetocaloric material pieces disposed in the case such that a gap is formed; Including but not limited to,
상기 각각의 자기열량재료편은 길이방향을 따라 원형단면이 일정한 로드형상 인 것을 특징으로 한다. Each of the magnetocaloric material pieces is characterized in that the circular cross-section along the longitudinal direction has a constant rod shape.
이 구성에 의하여, 열전도유체의 흐름을 도우면서 열전도유체와 충분히 접촉시킬 수 있다. This configuration makes it possible to sufficiently contact the thermally conductive fluid while assisting the flow of the thermally conductive fluid.
본 발명의 다른 특징에 따른 자기냉동기는 열전도유체의 흐름을 통과시키는 복수개의 자기열교환유닛; 상기 자기열교환유닛이 원주방향을 따라 소정 간격마다 설치되는 회전판; 상기 자기열교환유닛이 통과할 때 자장을 인가하여 온도를 상승시키는 자석; 상기 자기열교환유닛의 고온측에 배치되는 고온열교환부재; 상기 자기열교환유닛의 저온측에 배치되는 저온열교환부재; 를 포함하되, Magnetic refrigerator according to another aspect of the present invention comprises a plurality of magnetic heat exchange unit for passing the flow of the heat conducting fluid; A rotating plate in which the magnetic heat exchange unit is installed at predetermined intervals along the circumferential direction; A magnet for raising a temperature by applying a magnetic field when the magnetic heat exchange unit passes; A high temperature heat exchange member disposed at a high temperature side of the magnetic heat exchange unit; A low temperature heat exchange member disposed on a low temperature side of the magnetic heat exchange unit; Including but not limited to:
상기 열전도유체는 상기 고온열교환부재에서 순환하는 제1열전도유체와, 상기 저온열교환부재에서 순환하는 제1열전도유체로 분리되고, The heat conducting fluid is separated into a first heat conducting fluid circulating in the high temperature heat exchange member and a first heat conducting fluid circulating in the low temperature heat exchange member,
상기 자기열교환유닛은 상하로 관통하는 케이스와, 간격이 형성되게 상기 케이스 내에 배치되는 복수개의 자기열량재료편으로 구성되어 있다. The magnetic heat exchange unit is composed of a case penetrating up and down, and a plurality of magnetocaloric material pieces disposed in the case so as to form a gap.
이 구성에 의하여, 고온부와 저온부를 분리 순환시켜 구조가 간소화되고 높은 열효율 및 열전도유체의 양을 컨트롤할 수 있다. By this configuration, the high temperature portion and the low temperature portion are separated and circulated to simplify the structure and control the high thermal efficiency and the amount of the thermally conductive fluid.
전술한 구성에서, 상기 케이스는 상기 회전판의 하면으로부터 돌출된 채 장착되며, 상기 자석은 상기 돌출된 케이스의 양측에 배치되는 것이 바람직하다. In the above-described configuration, the case is mounted while protruding from the lower surface of the rotating plate, the magnet is preferably disposed on both sides of the protruding case.
또한, 상기 케이스의 상부는 깔때기 형상이고, 상기 케이스의 하부에는 상기 자기열량재료편을 받치는 받침편이 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the upper portion of the case is a funnel shape, the lower portion of the case is preferably formed with a supporting piece for supporting the magnetocaloric material piece.
또한, 상기 각각의 자기열량재료편은 서로 접촉하지 않게 간격을 두고 배치되는 판형상 또는 길이방향을 따라 원형단면이 일정한 로드형상이고, 상기 자기열 량재료는 가돌리늄(Gd)으로 구현하는 것이 바람직하다. In addition, each of the magnetocaloric material piece is a plate shape or a circular cross-section in the longitudinal direction are arranged at intervals so as not to contact each other, the magnetocaloric material is preferably implemented by gadolinium (Gd). .
또한, 상기 로드형상의 자기열량재료편에는 길이방향을 따라 홈이 형성되면, 열전도유체와의 접촉면적을 넓혀 열교환효율을 높일 수 있다. In addition, when the groove is formed in the rod-shaped magnetocaloric material piece in the longitudinal direction, it is possible to increase the heat exchange efficiency by increasing the contact area with the heat conducting fluid.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다. Best Mode for Carrying Out the Invention Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, where like reference numerals are used to designate like parts, and detailed description thereof will be omitted.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자기냉동기의 구성요소의 사시도이고, 도 4는 도 3의 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제1자기열교환유닛을 도시한 사시도이다. Figure 3 is a perspective view of the components of the magnetic refrigerator according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is a front view of Figure 3, Figure 5 is a perspective view showing a first magnetic heat exchange unit according to the present invention.
도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 자기냉동기는 복수개의 자기열교환유닛(113)과, 상기 자기열교환유닛(113)이 원주방향을 따라 소정 간격마다 설치되는 회전판(118)과, 상기 자기열교환유닛(113)이 통과할 때 자장을 인가하여 온도를 상승시키는 자석(140)과, 상기 자기열교환유닛(113)의 고온측(113a)에 배치되는 고온열교환부재와, 상기 자기열교환유닛(113)의 저온측(113b)에 배치되는 저온열교환부재로 구성되어 있다. 3 to 5, the magnetic refrigerator of the present embodiment includes a plurality of magnetic
상기 열전도유체(17a)(17b)는 상기 고온열교환부재에서 순환하는 제1열전도유체(17a)와, 상기 저온열교환부재에서 순환하는 제2열전도유체(17b)로 분리되어 사이클을 형성하게 된다. The thermally conductive fluids 17a and 17b are separated into a first thermally conductive fluid 17a circulating in the high temperature heat exchange member and a second thermally conductive fluid 17b circulating in the low temperature heat exchange member to form a cycle.
즉, 상기 고온열교환부재는 고온열교환기(162)와, 상기 고온열교환기(162)의 저온측 출구의 제1열전도유체(17aa)를 상기 고온측 자기열교환유닛(113a)으로 유동 시키는 제1파이프(130)와, 상기 고온측 자기열교환유닛(113a)을 통과하면서 상기 자기열량재료(112)의 열을 흡수 가열된 제1열전도유체(17ab)를 상기 고온열교환기(162)의 고온측 입구로 유동시키는 제2파이프(131)로 구성되어 있다. That is, the high temperature heat exchange member includes a high
마찬가지로, 상기 저온열교환부재는 저온열교환기(163)와, 상기 저온열교환기(163)의 고온측 출구의 제2열전도유체(17bb)를 상기 저온측 자기열교환유닛(113b)으로 유동시키는 제3파이프(132)와, 상기 저온측 자기열교환유닛(113b)을 통과하면서 상기 자기열량재료(112)로 열을 방출 냉각된 제2열전도유체(17bc)를 상기 저온열교환기(163)의 저온측 입구로 유동시키는 제4파이프(133)로 구성되어 있다. Similarly, the low temperature heat exchange member includes a low
상기 자기열교환유닛(113)은 열전도유체의 흐름을 통과시키는 자기열량재료편(112)을 포함하는 구성이다. 이 자기열량재료편(112)은 자장이 인가될 때 온도가 변화는 특성을 가지는데, 이러한 특성이 우수한 재료로는 미세한 크기의 분말인 가돌리늄(Gd)이 있다. 이 가돌리늄은 열전도유체의 흐름에 대해 침투성이 우수한 공극을 가지고 있고, 열의 흡수 및 방출이 우수하다. The magnetic
제1실시예 : 자기열교환유닛(113)First Embodiment: Magnetic
도 5 및 도 6a에 도시한 바와 같이, 제1실시예의 자기열교환유닛(113)은 상하로 관통하는 케이스(115)와, 간격(114)이 형성되게 상기 케이스(115) 내에 배치되는 복수개의 자기열량재료편(112)으로 구성되어 있다. As shown in FIGS. 5 and 6A, the magnetic
상기 케이스(115)의 상부는 깔때기 형상이고, 상기 케이스(115)의 하부에는 상기 자기열량재료편(112)을 받치는 받침편(115b)이 형성되는 것이 바람직하다. 받 침편(115b)은 가장자리에서 내측을 향하는 플랜지로 구현하는 것이 바람직하다. The upper portion of the
깔때기 형상의 상부케이스(115a)는 상기 회전판(118)의 장착공에 걸려 지지되는 기능뿐만 아니라, 열전도체유체를 케이스 내부로 안내 집속하는 기능을 한다는 측면에서 바람직하다. The
또한, 케이스(115)는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 회전판(118)의 하면으로부터 돌출되게 장착되는 것이 바람직하다. In addition, the
이 돌출된 케이스(115)는 그 양측으로 자석(140)을 배치할 수 있어, 자장이 인가된 상태하에서 열전도유체가 흐르기 때문에, 열전도유체의 열교환효율을 현저히 향상시킬 수 있다. The protruding
자기열량재료편(112)은 파우더형 가돌리늄을 판 형상으로 만든 뒤 케이스에 , 서로 접촉되지 않는 간격(114)으로 형성되게 병렬로 배치되어 있다. 이 판형 자기열량재료편은, 열전도유체의 유동속도와 열교환율에 따라, 두께가 얇은 포일(foil)로부터 두꺼운 시트(sheet)로 구현될 수 있다. The
이와 같이, 비접촉 간격(114)을 갖는 판형 자기열량재료편(112)은 메쉬를 사용하지 않아도 재료손실이 없고, 열전도유체가 간격(114)을 통해 유동하기 때문에 원활한 흐름을 유도할 뿐 아니라, 복수의 자기열량재료편(112) 전체에 골고루 접촉할 수 있고, 그리고 판의 넓은 면적과 접촉하기 때문에 기존의 열교환보다 높은 열교환효율을 얻을 수 있다. As such, the plate-shaped
제2실시예 : 자기열교환유닛(213)Second Embodiment: Magnetic
도 6b에 도시한 바와 같이, 제2실시예의 자기열교환유닛(213)은 제1실시예의 판형 자기열량재료편(112) 대신에 로드형상의 자기열량재료편(212)이 배치되어 있는 것이다. 즉, 원형단면이 길이방향을 따라 일정한 로드 형상이다. As shown in Fig. 6B, in the magnetic
이같은 로드형상 자기열량재료편(212)은 랜덤하게 배치되더라도, 원형단면이라는 형상으로 인해 접촉 또는 비접촉시 그 사이마다 공극과 같은 간격(214)이 형성되어, 이 간격(214)을 통해 열전도유체를 유동시키면, 전술한 실시예1과 같은 효과를 얻을 수 있다. Although the rod-shaped
로드형상 자기열량재료편(212)은 줄(도면에서 볼 때 세로)에 배치되는 각각의 로드를 하나로 묶어(batch) 삽입 배치하는 것이 바람직하다. The rod-shaped
한편, 로드형상 자기열량재료편(212)에는 도 7에 도시한 바와 같이, 길이방향을 따라 홈(213)이 형성되는 것이, 열전도유체와의 접촉면적을 넓힐 수 있어 열교환효율을 더욱더 향상시킬 수 있다. On the other hand, in the rod-shaped
제3실시예 : 자기열교환유닛(313)Third Embodiment: Magnetic
도 6c에 도시한 바와 같이, 제3실시예의 자기열교환유닛(313)은 제2실시예의 로드형 자기열량재료편(212)의 랜덤 배열 대신에, 제1실시예의 판형 자기열량재료편(112)과 같은 형태로 배열하여 간격(314)을 형성한 로드형 자기열량재료편(312)이 배치되어 있다. As shown in Fig. 6C, the magnetic
이 로드형 자기열량재료편(312)도 줄(도면에서 볼 때 세로)에 배치되는 각각의 로드를 하나로 묶어(batch) 삽입 배치하는 것이 바람직하다. It is preferable that this rod-type
이 로드형상 자기열량재료편(312)에서도, 도 7와 같이 길이방향을 따라 홈이 형성되는 것이 바람직하다. Also in this rod-shaped
제4실시예 : 자기열교환유닛(413)Fourth Embodiment: Magnetic
도 6d에 도시한 바와 같이, 제4실시예의 자기열교환유닛(413)은 로드형 자기열량재료편(412a)과 판형 자기열량재료편(412b)을 간격(414)이 형성되게 조합 배치된 상태를 보여주고 있다. As shown in Fig. 6D, the magnetic
회전판(118)은 그 중심에 결합된 샤프트(148)를 회전시키는 모터(144)에 의해 회전하게 된다. 이 회전판(118)의 원주방향에는 전술한 자기열교환유닛(113, 213, 313 또는 413)이 소정 간격마다 배치되어 있다. The
즉, 회전판(118)에는 장착공이 원주방향을 따라 천공 설치되고, 이 장착공에는 도 6a 내지 도 6d에 도시한 자기열교환유닛(113, 213, 313 또는 413)이 장착되게 된다. That is, the mounting plate is drilled in the circumferential direction in the
이하, 본 제1실시예의 자기열교환유닛(113)이 채택된 자기냉동기의 사이클을 설명하는데, 실외기부(162)와 열교환하는 대기온도와 실내기부(163)와 열교환하는 실내온도는 26℃로 하고, 자기열량재료의 특성을 실험한 결과, 평상시 자기열량재료가 자화되면 대기온도보다 3℃ 정도 올라가며, 또한 열전도유체로 냉각시키면 대기온도보다 3℃ 정도 내려가는 특징을 가만해서 숫자로 예를 들어 설명한다. Hereinafter, a cycle of the magnetic refrigerator adopting the magnetic
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 모터(144)에 의해 회전판(118)이 회전하며 그에 따라 자기열교환유닛(113)들은 차례로 자석(140), 고온열교환부 및 저온열 교환부을 통과한다.As shown in FIGS. 3 and 4, the
자석(140)을 통과한 자기열교환유닛(113a)은 자기열량재료편이 가진 자기발열효과로 뜨거워지고(29℃), 이 열은 자기열량재료편(112)을 지나는 제1파이프(130)의 제1열전도유체(17aa)에 의해 26℃로 냉각됨과 동시에 제1열전도유체(17ab)는 29℃로 가열된다. 가열된 제1열전유체(17ab)는 제2파이프(131)를 통해 고온열교환기(162)를 통과하여 열을 방출하고, 26℃의 온도로 냉각된 제1열전도유체(17aa)는 제1파이프(130)를 통해 다시 자기열교환유닛(113)을 통과하는 사이클을 반복한다. The magnetic heat exchange unit 113a passing through the
제1열전도유체에 의해 열을 빼앗긴 자기열량재료편(26℃)은 저온열교환부로 이동하는 동안 온도는 23℃로 내려간다. 이 23℃의 자기열량재료편(113b)은 제3파이프(132)의 제2열전도유체(17bb)(26℃)를 거치면서 잃었던 자신의 열을 26℃로 다시 회복한 반면에 그 제2열전도유체의 온도는 23℃로 내려간다. 냉각된 제2열전도유체(17bc)는 제4파이프(133)를 통해 저온열교환기(163)를 통과하여 차가운 공기(23℃)를 방출하고, 26℃의 온도로 가열된 제2열전도유체(17bb)는 제3파이프(132)를 통해 다시 자기열교환유닛(113)을 통과하는 사이클을 반복한다. The temperature of the magnetocaloric material piece (26 ° C) deprived of heat by the first heat conducting fluid is lowered to 23 ° C while moving to the low temperature heat exchange part. The 23 ° C magnetocaloric material piece 113b recovers its own heat lost through the second heat conducting fluid 17bb (26 ° C) of the third pipe 132 back to 26 ° C, while the second heat conduction The temperature of the fluid drops to 23 ° C. The cooled second heat conductive fluid 17bc passes through the low
이때, 제2파이프(131)와 제4파이프(133)에는 각각 펌프(160,161)가 설치되어, 제1열전도유체(17aa,17ab)와 제2열전도유체(17bb,17bc)를 추진하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the
이와 같이, 열전도유체의 순환을 고온열교환부와 저온열교환부로 분리하여 2개의 사이클로 만들고 원형의 회전판(118)에 자기열교환유닛(113)을 장착하여 고온 열교환부와 저온열교환부 사이에서 회전시켜 열교환시킴으로써 자기냉동사이클의 구조를 크게 간단화시킬 수 있다. In this way, the circulation of the heat conducting fluid is separated into a high temperature heat exchange part and a low temperature heat exchange part, and two cycles are formed. The structure of the magnetic refrigeration cycle can be greatly simplified.
또한, 이러한 시스템에서는 대기온도의 열전도유체가 자기열량재료편에 투입되므로 재료의 상태에 따라 열전도유체가 기존보다 더욱 가열되며 또한 더욱 냉각되기에 열교환의 효율을 높일 수 있다. In addition, in such a system, since the heat conduction fluid at the atmospheric temperature is introduced into the magnetocaloric material piece, the heat conduction fluid is more heated and cooled more than before according to the state of the material, thereby increasing the efficiency of heat exchange.
또한, 고온열교환부와 저온열교환부로 분리되어 있어, 제1열전도유체와 제2열전도유체의 양을 서로 다르게 유동시킬 수 있는 컨트롤이 가능하다. 따라서, 고온측 자기열교환유닛에 많은 양의 제1열전도유체를 흘려 보내 자기열량재료의 열을 빠른시간 안에 최대한 냉각시킬 수 있다. In addition, since the high temperature heat exchanger and the low temperature heat exchanger are separated, it is possible to control the flow of the first heat conducting fluid and the second heat conducting fluid differently. Therefore, a large amount of the first heat conducting fluid is flowed into the high temperature side magnetic heat exchange unit to cool the heat of the magnetocaloric material as quickly as possible.
본 발명의 자기열교환유닛 및 이를 채택한 자기냉동기는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다. 예컨대, 자석(140)은 대향하는 영구자석으로 설명하였지만, 전자석으로 구현할 수 있음은 당업자라면 자명하다 할 것이다. The magnetic heat exchange unit of the present invention and the magnetic refrigerator employing the same can be implemented without various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention. For example, although the
이상의 설명으로부터 명백하듯이, 본 발명의 자기열교환유닛 및 이를 채택한 자기냉동기에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. As apparent from the above description, the magnetic heat exchange unit of the present invention and the magnetic refrigerator employing the same have the following effects.
자기열교환유닛이 상하로 관통하는 케이스와, 간격이 형성되게 상기 케이스 내에 배치되는 복수개의 자기열량재료편으로 구성됨으로써, 간격 사이로 열전도유체가 유동할 수 있어, 한번 지나간 자리로 유동하는 것을 방지하여 전체의 자기열량재료편과 열전도유체간의 균일한 접촉을 통한 열교환효율을 높이고, 메쉬의 사용 이 불필요하여 열전도유체의 흐름이 원활하다. The magnetic heat exchange unit is composed of a case penetrating up and down, and a plurality of magnetocaloric material pieces disposed in the case so as to form a gap, so that the heat conducting fluid can flow between the gaps, thereby preventing the flow to the seat once passed. The heat transfer efficiency is improved through uniform contact between the magnetocaloric material piece and the heat conducting fluid, and the use of the mesh is unnecessary, so the heat conducting fluid flows smoothly.
또한, 상기 로드형상의 자기열량재료편에는 길이방향을 따라 홈이 형성되면, 열전도유체와의 접촉면적을 넓혀 열교환효율을 높일 수 있다. In addition, when the groove is formed in the rod-shaped magnetocaloric material piece in the longitudinal direction, it is possible to increase the heat exchange efficiency by increasing the contact area with the heat conducting fluid.
또한, 상기 자기열량재료편이 판형 또는 로드형상으로 구현됨으로써, 유실 우려가 거의 없다. In addition, since the magnetocaloric material piece is implemented in a plate or rod shape, there is little fear of loss.
또한, 열전도유체의 순환을 고온열교환부와 저온열교환부로 분리하여 2개의 사이클로 만들고 원형의 회전판에 자기열량재료를 장착하여 고온열교환부와 저온열교환부 사이에서 회전시켜 열교환시킴으로써 자기냉동사이클의 구조를 크게 간단화시킬 수 있다. In addition, the circulation of the heat-conducting fluid is separated into a high temperature heat exchanger and a low temperature heat exchanger to form two cycles, and a magnetic rotating material is mounted on a circular rotating plate to rotate between the high temperature heat exchanger and the low temperature heat exchanger to heat exchange the structure of the magnetic refrigeration cycle. It can be simplified.
또한, 고온열교환부와 저온열교환부로 분리되어 있어, 제1열전도유체와 제2열전도유체의 양을 서로 다르게 유동시킬 수 있는 컨트롤이 가능하다. 따라서, 고온측 자기열교환유닛에 많은 양의 제1열전도유체를 흘려 보내 자기열량재료의 열을 빠른시간 안에 최대한 냉각시킬 수 있다. In addition, since the high temperature heat exchanger and the low temperature heat exchanger are separated, it is possible to control the flow of the first heat conducting fluid and the second heat conducting fluid differently. Therefore, a large amount of the first heat conducting fluid is flowed into the high temperature side magnetic heat exchange unit to cool the heat of the magnetocaloric material as quickly as possible.
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