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JP2018132203A - Heat exchanger and magnetic heat pump device - Google Patents

Heat exchanger and magnetic heat pump device Download PDF

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JP2018132203A
JP2018132203A JP2017024025A JP2017024025A JP2018132203A JP 2018132203 A JP2018132203 A JP 2018132203A JP 2017024025 A JP2017024025 A JP 2017024025A JP 2017024025 A JP2017024025 A JP 2017024025A JP 2018132203 A JP2018132203 A JP 2018132203A
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JP
Japan
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heat exchanger
mesh
magnetic field
magnetic
container
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Pending
Application number
JP2017024025A
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Japanese (ja)
Inventor
正裕 近藤
Masahiro Kondo
正裕 近藤
幸毅 石川
Yukitake Ishikawa
幸毅 石川
竹内 勝彦
Katsuhiko Takeuchi
勝彦 竹内
剛志 木嵜
Tsuyoshi Kizaki
剛志 木嵜
隆次郎 野村
Ryujiro Nomura
隆次郎 野村
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Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】磁気熱量効果材料からなる線状体を細くしても、流体の圧力による線状体の変形や破断を抑制すると共に、反磁場の影響を抑制することが可能な熱交換器を提供する。
【解決手段】MCM熱交換器10は、相互に積層された複数のメッシュ部材12と、複数のメッシュ部材12を収容する容器13と、を備えており、それぞれのメッシュ部材12は、複数の線材121,122を織り込んで構成され、線材121,122は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料で構成され、メッシュ部材12の網目123の形状は、非直角の内角を有する平行四辺形である。
【選択図】 図6
Provided is a heat exchanger capable of suppressing deformation and breakage of a linear body due to fluid pressure and suppressing the influence of a demagnetizing field even if the linear body made of a magnetocaloric effect material is thinned. To do.
An MCM heat exchanger (10) includes a plurality of mesh members (12) stacked on each other, and a container (13) for housing the mesh members (12), each mesh member (12) having a plurality of wire rods. The wire rods 121 and 122 are made of a magnetocaloric effect material having a magnetocaloric effect, and the shape of the mesh 123 of the mesh member 12 is a parallelogram having a non-right angle inner angle.
[Selection] Figure 6

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.

棒形状の磁気作業物質の長手方向を磁場の方向に合わせるようにダクト内に当該磁気作業物質を収容することにより、反磁場を抑制する磁気冷凍装置が知られている(例えば特許文献1参照)。   A magnetic refrigeration apparatus is known that suppresses a demagnetizing field by accommodating the magnetic working material in a duct so that the longitudinal direction of the rod-shaped magnetic working material matches the direction of the magnetic field (see, for example, Patent Document 1). .

特開2013−257104号公報JP 2013-257104 A

熱交換効率の向上の観点から、棒形状の磁気作業物質を細くすることで、当該磁気作業物質と熱交換媒体との接触面積を増やすことが好ましい。しかしながら、上記の磁気冷凍装置では、個々の磁気作業物質がその両端のみでダクトに支持され、しかも相互に離間して設けられているため、磁気作業物質を細くすると熱交換媒体の圧力によって磁気作業物質が変形したり破断してしまう場合がある、という問題がある。   From the viewpoint of improving heat exchange efficiency, it is preferable to increase the contact area between the magnetic working material and the heat exchange medium by thinning the rod-shaped magnetic working material. However, in the above magnetic refrigeration apparatus, each magnetic working material is supported by the duct only at both ends thereof, and is provided so as to be separated from each other. There is a problem that the material may be deformed or broken.

本発明が解決しようとする課題は、磁気熱量効果材料からなる線状体を細くしても、流体の圧力による線状体の変形や破断を抑制すると共に、反磁場の影響を抑制することが可能な熱交換器、及び、その熱交換器を備えた磁気ヒートポンプ装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is that even if the linear body made of a magnetocaloric effect material is thinned, the deformation and breakage of the linear body due to the pressure of the fluid are suppressed and the influence of the demagnetizing field is suppressed. The object is to provide a possible heat exchanger and a magnetic heat pump device equipped with the heat exchanger.

[1]本発明に係る熱交換器は、相互に積層された複数のメッシュ部材と、複数の前記メッシュ部材を収容する容器と、を備えており、それぞれの前記メッシュ部材は、複数の線状体を織り込んで構成され、前記線状体は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料で構成され、前記メッシュ部材の網目の形状は、非直角の内角を有する平行四辺形である熱交換器である。   [1] A heat exchanger according to the present invention includes a plurality of mesh members stacked on each other, and a container that accommodates the plurality of mesh members, each mesh member having a plurality of linear shapes. A heat exchanger in which the linear body is composed of a magnetocaloric effect material having a magnetocaloric effect, and the mesh shape of the mesh member is a parallelogram having a non-perpendicular internal angle. is there.

[2]上記発明において、複数の前記線状体は、第1の方向に沿って延在する第1の線状体と、前記第1の方向に交差する第2の方向に沿って延在する第2の線状体と、を含み、前記容器は、一方の端部に位置する第1の開口と、他方の端部に位置する第2の開口と、を有しており、複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう方向に対して実質的に平行であり、下記の(1)式及び(2)式を満たしていてもよい。   [2] In the above invention, the plurality of linear bodies extend along a first linear body extending along a first direction and a second direction intersecting the first direction. A container having a first opening located at one end and a second opening located at the other end, and a plurality of second linear bodies The lamination direction of the mesh member is substantially parallel to the direction from the first opening toward the second opening, and may satisfy the following expressions (1) and (2).

0°<α<45° …(1)
0°<β<45° (2)
0 ° <α <45 ° (1)
0 ° <β <45 ° (2)

但し、上記の(1)式において、αは、前記線状体に印加される磁場の磁場印加方向に対する前記第1の方向の傾斜角度であり、上記の(2)式において、βは、前記磁場印加方向に対する前記第2の方向の傾斜角度である。   However, in said (1) Formula, (alpha) is an inclination angle of the said 1st direction with respect to the magnetic field application direction of the magnetic field applied to the said linear body, In said (2) Formula, (beta) is the said The inclination angle of the second direction with respect to the magnetic field application direction.

[3]上記発明において、複数の前記メッシュ部材は、前記網目の長い対角線が前記線状体に印加される磁場の方向に対して実質的に平行となるように、前記容器に収容されており、前記容器は、一方の端部に位置する第1の開口と、他方の端部に位置する第2の開口と、を有しており、複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう方向に対して実質的に平行であってもよい。   [3] In the above invention, the plurality of mesh members are accommodated in the container so that a long diagonal of the mesh is substantially parallel to a direction of a magnetic field applied to the linear body. The container has a first opening located at one end and a second opening located at the other end, and the stacking direction of the plurality of mesh members is the first opening It may be substantially parallel to the direction from the opening toward the second opening.

[4]上記発明において、複数の前記メッシュ部材は、相互に部分的に接合され、又は、相互に非接合であってもよい。   [4] In the above invention, the plurality of mesh members may be partially joined to each other, or not joined to each other.

[5]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、前記線状体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、を備え、前記磁場変更手段は、複数の前記メッシュ部材の積層方向に対して磁場の印加方向が実質的に直交するように設けられている磁気ヒートポンプ装置である。   [5] A magnetic heat pump device according to the present invention includes the at least one heat exchanger, and a magnetic field changing unit that applies a magnetic field to the linear body and changes the magnitude of the magnetic field, The changing means is a magnetic heat pump device provided such that the direction in which the magnetic field is applied is substantially orthogonal to the stacking direction of the plurality of mesh members.

[6]上記発明において、前記磁気ヒートポンプ装置は、配管を介して前記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、前記磁気変更手段により前記線状体に印加される磁場の大きさの変更に伴って、前記熱交換器から前記第1の外部熱交換器又は前記第2の外部熱交換器に流体を供給する流体供給手段と、を備えていてもよい。   [6] In the above invention, the magnetic heat pump device is applied to the linear body by first and second external heat exchangers respectively connected to the heat exchanger via piping and the magnetic change means. And a fluid supply means for supplying fluid from the heat exchanger to the first external heat exchanger or the second external heat exchanger in accordance with a change in the magnitude of the magnetic field.

本発明によれば、磁気熱量効果材料で構成された複数の線状体を織り込んでメッシュ部材をそれぞれ構成し、複数のメッシュ部材を相互に積層して、当該積層体を容器に収容する。このため、線状体を細くしても、流体の圧力による線状体の変形や破断を抑制することが可能となる。   According to the present invention, mesh members are formed by weaving a plurality of linear bodies made of a magnetocaloric material, the plurality of mesh members are stacked on each other, and the stack is accommodated in a container. For this reason, even if a linear body is made thin, it becomes possible to suppress a deformation | transformation and a fracture | rupture of a linear body by the pressure of a fluid.

また、本発明によれば、メッシュ部材の網目の形状が、非直角の内角を有する平行四辺形となっているので、反磁場の影響を抑制することができる。   In addition, according to the present invention, the mesh shape of the mesh member is a parallelogram having a non-perpendicular inner angle, so that the influence of the demagnetizing field can be suppressed.

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熱交換器の構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the MCM heat exchanger in the embodiment of the present invention. 図4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、MCM熱交換器を長手方向に沿って切断した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the MCM heat exchanger in the embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of the MCM heat exchanger cut along the longitudinal direction. 図5は、図4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メッシュ部材の網目を示す図であり、図5のVI部の拡大図である。FIG. 6 is a diagram showing a mesh of mesh members in the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a VI part in FIG. 5. 図7は、本発明の実施形態におけるメッシュ部材の接合部分を示す図であり、図4のVII部の拡大図である。FIG. 7 is a view showing a joint portion of the mesh member in the embodiment of the present invention, and is an enlarged view of a portion VII in FIG. 図8は、本発明の実施形態におけるメッシュ部材の変形例を示す拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view showing a modification of the mesh member in the embodiment of the present invention.

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、図6は本実施形態におけるメッシュ部材の網目を示す図、図7は本実施形態におけるメッシュ部材の接合部分を示す図である。   1 and 2 are diagrams showing the overall configuration of the magnetic heat pump device in the present embodiment, FIGS. 3 to 5 are diagrams showing an MCM heat exchanger in the present embodiment, and FIG. 6 is a mesh member mesh in the present embodiment. FIG. 7 and FIG. 7 are views showing a joint portion of the mesh member 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、複数のメッシュ部材12を相互に積層して構成される積層体11と、当該積層体11が収容された筒状の容器(ケース)13と、容器13の両端に接続された端末部材16,17と、を備えている。本実施形態におけるメッシュ部材12が本発明におけるメッシュ部材の一例に相当し、本実施形態における容器13が本発明における容器の一例に相当する。   As shown in FIGS. 3 to 5, the first MCM heat exchanger 10 includes a laminated body 11 formed by laminating a plurality of mesh members 12 and a cylindrical shape in which the laminated body 11 is accommodated. A container (case) 13 and terminal members 16 and 17 connected to both ends of the container 13 are provided. The mesh member 12 in the present embodiment corresponds to an example of the mesh member in the present invention, and the container 13 in the present embodiment corresponds to an example of the container in the present invention.

なお、第1のMCM熱交換器10と第2のMCM熱交換器20は同一の構造を有しているので、以下に第1のMCM熱交換器10の構成についてのみ説明し、第2のMCM熱交換器20の構成についての説明は省略する。   Since the first MCM heat exchanger 10 and the second MCM heat exchanger 20 have the same structure, only the configuration of the first MCM heat exchanger 10 will be described below. A description of the configuration of the MCM heat exchanger 20 is omitted.

それぞれのメッシュ部材12は、図5及び図6に示すように、複数の線材121,122を織り込んで構成された網目状の部材である。本実施形態における第1及び第2の線材121,122が、本発明における線状体の一例に相当する。   As shown in FIGS. 5 and 6, each mesh member 12 is a mesh-like member configured by weaving a plurality of wire rods 121 and 122. The 1st and 2nd wire 121,122 in this embodiment is equivalent to an example of the linear body in this invention.

このメッシュ部材12を構成する第1及び第2の線材121,122は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料(MCM:Magnetocaloric Effect Material)から構成されている。このMCMから構成される線材121,122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、当該線材121,122は発熱して温度が上昇する。一方、線材121,122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、当該線材121,122は吸熱して温度が低下する。   The 1st and 2nd wire 121,122 which comprises this mesh member 12 is comprised from the magnetocaloric effect material (MCM: Magneticocaloric Effect Material) which has a magnetocaloric effect. When a magnetic field is applied to the wires 121 and 122 composed of the MCM, the magnetic spins are reduced by aligning the electron spins, the wires 121 and 122 generate heat, and the temperature rises. On the other hand, when the magnetic field is removed from the wires 121 and 122, the electron spin becomes messy and the magnetic entropy increases, and the wires 121 and 122 absorb heat and the temperature decreases.

この線材121,122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 constituting the wires 121 and 122 is not particularly limited as long as it is a magnetic material. For example, the MCM has a Curie temperature (Curie point) in a room temperature range of about 10 ° C. to 30 ° C. It is preferable that it is a magnetic body which exhibits. Specific examples of such MCMs include gadolinium (Gd), gadolinium alloys, lanthanum-iron-silicon (La-Fe-Si) compounds, and the like.

本実施形態における線材121,122は、円形の断面形状を有する線材であるが、線材121,122が円形以外の断面形状を有してもよい。線材121,122の線径としては、特に限定されないが、例えば、0.01〜1mmであることが好ましい。   The wire rods 121 and 122 in the present embodiment are wire rods having a circular cross-sectional shape, but the wire rods 121 and 122 may have a cross-sectional shape other than a circle. Although it does not specifically limit as a wire diameter of the wire 121,122, For example, it is preferable that it is 0.01-1 mm.

なお、メッシュ部材12を構成する第1及び第2の線材121,122として、実質的に同一の直径を有する線材を用いてもよいし、相互に異なる直径を有する線材を用いてもよい。また、メッシュ部材12を構成する複数の第1の線材121として、実質的に同一の直径を有する線材を用いてもよいし、相互に異なる直径を有する線材を用いてもよい。同様に、メッシュ部材12を構成する複数の第2の線材122として、実質的に同一の直径を有する線材を用いてもよいし、相互に異なる直径を有する線材を用いてもよい。   In addition, as the 1st and 2nd wire 121,122 which comprises the mesh member 12, the wire which has a substantially the same diameter may be used, and the wire which has a mutually different diameter may be used. In addition, as the plurality of first wires 121 constituting the mesh member 12, wires having substantially the same diameter may be used, or wires having different diameters may be used. Similarly, as the plurality of second wires 122 constituting the mesh member 12, wires having substantially the same diameter may be used, or wires having different diameters may be used.

また、メッシュ部材12を構成する第1及び第2の線状体として、第1及び第2の線材121,122に代えて、複数の線材を相互に束ねることで構成された束線を用いてもよい。この場合には、束線が本発明における第1及び第2の線状体の一例に相当する。   Further, as the first and second linear bodies constituting the mesh member 12, instead of the first and second wire rods 121 and 122, a bundle wire formed by bundling a plurality of wire rods with each other is used. Also good. In this case, the bundled wire corresponds to an example of the first and second linear bodies in the present invention.

或いは、メッシュ部材12を構成する第1及び第2の線状体として、第1及び第2の線材121,122に代えて、複数の線材を相互に撚り合わせることで構成された撚線を用いてもよい。この場合には、撚線が本発明における第1及び第2の線状体の一例に相当する。   Alternatively, as the first and second linear bodies constituting the mesh member 12, instead of the first and second wire rods 121 and 122, stranded wires configured by mutually twisting a plurality of wire rods are used. May be. In this case, the stranded wire corresponds to an example of the first and second linear bodies in the present invention.

線材の撚り合わせ方としては、特に限定されないが、例えば、集合撚り、同心撚り、複合撚り等を例示することができる。集合撚りとは、複数の線材を一纏めにして、これらを集合体の軸を中心に同一方向に撚り合わせる撚り方である。同心撚りとは、芯線を中心として当該芯線の周りに複数の線材に同心円状を撚り合わせる撚り方である。複合撚りとは、複数の線材を同心撚り又は集合撚りに撚り合わせた子撚線を、さらに同心撚り又は集合撚りに撚り合わせる撚り方である。   Although it does not specifically limit as how to twist a wire, For example, a collective twist, a concentric twist, a composite twist etc. can be illustrated. Aggregate twisting is a twisting method in which a plurality of wires are gathered together and twisted in the same direction around the axis of the aggregate. Concentric twisting is a twisting method in which concentric circles are twisted around a plurality of wires around the core wire. The composite twist is a twisting method in which a child twisted wire obtained by twisting a plurality of wires into a concentric twist or a collective twist is further twisted into a concentric twist or a collective twist.

図5及び図6に示すように、複数の第1の線材121は、第1の方向DRに沿って直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に並べられている。この第1の方向DRは、永久磁石40によって磁場が印加される磁場印加方向(図中のZ軸方向)に対して、一方の側(図中において左側)に傾斜した方向であり、その傾斜角度αは、0°〜45°であり(0°<α<45°)、好ましくは0°〜30°であり(0°<α<30°)であり、より好ましくは0°〜15°である(0°<α<15°)。 As shown in FIGS. 5 and 6, a plurality of first wire 121, as well extend linearly along the first direction DR 1, it is substantially arranged in parallel to each other. This first direction DR 1 is a direction inclined to one side (left side in the figure) with respect to the magnetic field application direction (Z-axis direction in the figure) in which a magnetic field is applied by the permanent magnet 40, The inclination angle α is 0 ° to 45 ° (0 ° <α <45 °), preferably 0 ° to 30 ° (0 ° <α <30 °), and more preferably 0 ° to 15. ° (0 ° <α <15 °).

一方、複数の第2の線材122は、第2の方向DRに沿って直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に並べられている。この第2の方向DRは、上記の第1の方向DRに交差する方向であり、磁場印加方向(図中のZ軸方向)に対して他方の側(図中において右側)に傾斜した方向である。この第2の方向DRの傾斜角度βは、0°〜45°であり(0°<β<45°)、好ましくは0°〜30°であり(0°<β<30°)であり、より好ましくは0°〜15°である(0°<β<15°)。本例では、第1の方向DRの傾斜角度αと、この第2の方向DRの傾斜角度βとが実質的に同一となっている(α=β)。 On the other hand, a plurality of second wire 122, as well extend linearly along the second direction DR 2, it is substantially arranged in parallel to each other. The second direction DR 2 is a direction that intersects the first direction DR 1 and is inclined to the other side (right side in the figure) with respect to the magnetic field application direction (Z-axis direction in the figure). Direction. Of the inclination angle beta the second direction DR 2, a 0 ° ~45 ° (0 ° < β <45 °), be preferably 0 ° ~30 ° (0 ° < β <30 °) More preferably, it is 0 ° to 15 ° (0 ° <β <15 °). In this embodiment, the inclination angle alpha of the first direction DR 1, the inclination angle beta of the second direction DR 2 is substantially a same (α = β).

また、複数の第1の線材121は、第1の間隔Sで相互に実質的に等間隔に配置されている。複数の第2の線材122も、第2の間隔Sで相互に実質的に等間隔に配置されている。そして、本例では、この第1の間隔Sと第2の間隔Sとは実質的に等しくなっている(S=S)。 The first wire 121 more are disposed substantially equidistant from one another at a first distance S 1. A plurality of second wire 122 are also arranged in substantially equally spaced from one another by a second spacing S 2. In the present embodiment, the first distance S 1 and the second spacing S 2 becomes substantially equal (S 1 = S 2).

従って、本実施形態では、複数の第1の線材121と複数の第2の線材122によって規定される個々の網目123の形状は、非直角の内角γ,δを有する菱形(すなわち正方形を除く菱形)となっている。具体的には、一方の内角γは鋭角となっており(0°<γ<90°、γ=α+β)、他方の内角δは鈍角となっている(90°<δ<180°、δ=180°−γ)。   Therefore, in this embodiment, the shape of each mesh 123 defined by the plurality of first wire rods 121 and the plurality of second wire rods 122 is a rhombus having non-right-angle inner angles γ, δ (that is, a rhombus excluding a square). ). Specifically, one interior angle γ is an acute angle (0 ° <γ <90 °, γ = α + β), and the other interior angle δ is an obtuse angle (90 ° <δ <180 °, δ = 180 ° -γ).

図3及び図4に示すように、積層体11は、以上に説明したメッシュ部材12を複数積み重ねることで構成されている。この際、積層方向(図中のY軸方向)において、相互に隣接するメッシュ部材12の網目123同士が重なるように、メッシュ部材12が積層されている。このため、積層体11を構成する複数のメッシュ部材12の網目123の連なりによって、液体冷媒(後述)が流通する流路124(図4及び図7参照)が形成されている。なお、図4において、流路124の理解を容易にするために、他の図と比較して、メッシュ部材12を構成する線状体の本数を減らすと共に当該線状体の間隔を広げて図示している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the laminate 11 is configured by stacking a plurality of mesh members 12 described above. At this time, the mesh members 12 are laminated so that the meshes 123 of the mesh members 12 adjacent to each other overlap each other in the lamination direction (Y-axis direction in the drawing). For this reason, the flow path 124 (refer FIG. 4 and FIG. 7) through which a liquid refrigerant (after-mentioned) distribute | circulates is formed by the connection of the mesh | network 123 of the several mesh member 12 which comprises the laminated body 11. FIG. In FIG. 4, in order to facilitate understanding of the flow path 124, the number of the linear bodies constituting the mesh member 12 is reduced and the interval between the linear bodies is increased as compared with other drawings. Show.

相互に積層されたメッシュ部材12は、図7に示すように、その端部同士が接着剤125により接合されることで固定されており、積層体11を構成する複数のメッシュ部材12は一体化されている。この接着剤125は、メッシュ部材12の全周に亘って、メッシュ部材12の端部同士を接合している。このように、複数のメッシュ部材12を一体化することで、メッシュ部材12の剛性を一層高めることができる。なお、相互に積層されたメッシュ部材12同士を接合しなくてもよい。この場合には、個々のメッシュ部材12の交換の容易性に優れている。   As shown in FIG. 7, the mesh members 12 stacked on each other are fixed by bonding ends thereof with an adhesive 125, and the plurality of mesh members 12 constituting the stacked body 11 are integrated. Has been. The adhesive 125 joins the ends of the mesh member 12 over the entire circumference of the mesh member 12. Thus, the rigidity of the mesh member 12 can be further enhanced by integrating the plurality of mesh members 12. In addition, it is not necessary to join the mesh members 12 stacked on each other. In this case, the individual mesh members 12 are easily exchanged.

なお、メッシュ部材12の個々の網目123の形状は、特に上記に限定されない。図8は本実施形態におけるメッシュ部材の変形例を示す拡大図である。   The shape of each mesh 123 of the mesh member 12 is not particularly limited to the above. FIG. 8 is an enlarged view showing a modification of the mesh member in the present embodiment.

例えば、図8に示すように、個々の網目123の形状を、正方形、長方形、及び菱形を除く平行四辺形としてもよい。この場合には、個々の網目123の形状が非直角の内角γ,δを有していると共に、第1の線材121の第1の間隔Sが、第2の線材122の第2の間隔Sに対して狭くなっている(S<S)。なお、第1の線材121の第1の間隔Sと、第2の線材122の第2の間隔Sとの大小関係は、特に上記に限定されず、第1の線材121の第1の間隔Sが第2の線材122の第2の間隔Sに対して広くなっていてもよい(S>S)。 For example, as shown in FIG. 8, the shape of each mesh 123 may be a parallelogram excluding a square, a rectangle, and a rhombus. In this case, the shape of each mesh 123 has non-right angle inner angles γ and δ, and the first interval S 1 of the first wire 121 is the second interval of the second wire 122. is narrower for the S 2 (S 1 <S 2 ). The magnitude relationship between the first interval S 1 of the first wire 121 and the second interval S 2 of the second wire 122 is not particularly limited to the above, and the first interval of the first wire 121 is not limited to the above. The interval S 1 may be wider than the second interval S 2 of the second wire 122 (S 1 > S 2 ).

図3〜図5に戻り、積層体11を収容する容器13は、収容部14と蓋部15を備えており、断面矩形の筒型の形状を有している。この容器13は、その一方の端部に第1の開口131を有していると共に、その他方の端部に第2の開口132を有している。なお、容器13の形状は、筒型であれば、特に上記に限定されない。   Returning to FIG. 3 to FIG. 5, the container 13 that accommodates the laminated body 11 includes an accommodating portion 14 and a lid portion 15, and has a cylindrical shape with a rectangular cross section. The container 13 has a first opening 131 at one end thereof and a second opening 132 at the other end thereof. The shape of the container 13 is not particularly limited as long as it is a cylindrical shape.

本実施形態における容器13の第1の開口131が本発明における容器の第1の開口の一例に相当し、本実施形態における容器13の第2の開口132が本発明における容器の第2の開口の一例に相当する。   The first opening 131 of the container 13 in the present embodiment corresponds to an example of the first opening of the container in the present invention, and the second opening 132 of the container 13 in the present embodiment is the second opening of the container in the present invention. It corresponds to an example.

収容部14は、容器13の底板を構成する底部141と、容器13の両側の側壁を構成する一対の側部142,143と、を備えている。一対の側部142,143の上端の間に開口144が形成されており、その結果、収容部14は、その軸方向に対して実質的に直交する方向に沿った断面において、コ字状(略U字状)の断面形状を有している。   The accommodating portion 14 includes a bottom portion 141 constituting a bottom plate of the container 13 and a pair of side portions 142 and 143 constituting side walls on both sides of the container 13. An opening 144 is formed between the upper ends of the pair of side portions 142 and 143, and as a result, the accommodating portion 14 is U-shaped in a cross section along a direction substantially perpendicular to the axial direction ( It has a substantially U-shaped cross-sectional shape.

蓋部15は、矩形板状の部材である。図3〜図5に示すように、この蓋部15が一対の側部142,143の上端に固定されている。収容部14の開口144が蓋部15により閉塞されることで、容器13が形成されている。   The lid 15 is a rectangular plate member. As shown in FIGS. 3 to 5, the lid portion 15 is fixed to the upper ends of the pair of side portions 142 and 143. The container 13 is formed by closing the opening 144 of the accommodating portion 14 by the lid portion 15.

積層体11は、メッシュ部材12の積層方向と容器13の軸方向(第1の開口131から第2の開口132に向かう方向)とが実質的に一致するように、容器13内に収容されている。特に、本実施形態では、永久磁石40によって磁場が印加される磁場印加方向(図中のZ軸方向)に対して、メッシュ部材12の網目123の長い対角線123aが実質的に平行となるように、積層体11は容器13に収容されている。   The stacked body 11 is accommodated in the container 13 so that the stacking direction of the mesh member 12 and the axial direction of the container 13 (direction from the first opening 131 toward the second opening 132) substantially coincide. Yes. In particular, in the present embodiment, the long diagonal 123a of the mesh 123 of the mesh member 12 is substantially parallel to the magnetic field application direction (Z-axis direction in the drawing) in which a magnetic field is applied by the permanent magnet 40. The laminated body 11 is accommodated in the container 13.

図8に示す変形例の場合にも、永久磁石40によって磁場が印加される磁場印加方向に対して、メッシュ部材12の網目123の長い対角線123aが実質的に平行となるように、積層体11は容器13に収容される。   Also in the case of the modification shown in FIG. 8, the laminated body 11 is such that the long diagonal 123 a of the mesh 123 of the mesh member 12 is substantially parallel to the magnetic field application direction in which the magnetic field is applied by the permanent magnet 40. Is contained in a container 13.

なお、第1の線材121の磁気印加方向に対する傾斜角度αが0°〜45°であると共に(0°<α<45°)、第2の線材122の磁気印加方向に対する傾斜角度βも0°〜45°である限り(0°<β<45°)、必ずしも、メッシュ部材12の網目123の長い対角線123aを磁気印加方向に対して実質的に平行としなくてもよい。   The inclination angle α of the first wire 121 with respect to the magnetic application direction is 0 ° to 45 ° (0 ° <α <45 °), and the inclination angle β of the second wire 122 with respect to the magnetic application direction is also 0 °. As long as it is ˜45 ° (0 ° <β <45 °), the long diagonal 123a of the mesh 123 of the mesh member 12 does not necessarily have to be substantially parallel to the magnetic application direction.

第1の端末部材(連結部材)16は、図3及び図4に示すように、連結口161と、当該連結口161よりも大きな接続口162と、を備えている。この第1の端末部材16としては、例えば、熱収縮チューブ、樹脂成形品、或いは、金属加工品等を用いることができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first terminal member (connection member) 16 includes a connection port 161 and a connection port 162 larger than the connection port 161. As the first terminal member 16, for example, a heat shrinkable tube, a resin molded product, a metal processed product, or the like can be used.

この第1の端末部材16の接続口162には、容器13の一方の端部が挿入され、容器13の端部に第1の端末部材16が固定されている。また、この第1の端末部材16の連結口161には、第1の低温側配管81が連結されており、図1に示すように、第1のMCM熱交換器10は、この第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。   One end of the container 13 is inserted into the connection port 162 of the first terminal member 16, and the first terminal member 16 is fixed to the end of the container 13. In addition, a first low temperature side pipe 81 is connected to the connection port 161 of the first terminal member 16, and as shown in FIG. 1, the first MCM heat exchanger 10 includes the first low temperature side pipe 81. The low temperature side heat exchanger 50 communicates with the low temperature side pipe 81.

第2の端末部材17も、上述の第1の端末部材16と同様の構成を有している。この第2の端末部材17の接続口172には、容器13の他方の端部が挿入され、容器13の端部に第2の端末部材17が固定されている。また、この第2の端末部材17の連結口171には、第1の高温側配管83が連結されており、図1に示すように、第1のMCM熱交換器10は、この第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。   The second terminal member 17 has the same configuration as the first terminal member 16 described above. The other end of the container 13 is inserted into the connection port 172 of the second terminal member 17, and the second terminal member 17 is fixed to the end of the container 13. Further, a first high temperature side pipe 83 is connected to the connection port 171 of the second terminal member 17, and as shown in FIG. 1, the first MCM heat exchanger 10 has the first high temperature side pipe 83. The high temperature side heat exchanger 60 communicates with the high temperature side pipe 83.

第2のMCM熱交換器20の容器23にも積層体21が収容されており(図2参照)、この積層体21も複数のメッシュ部材22を相互に重ねることで構成されている。そして、第1のMCM熱交換器10と同様、容器23の一方の端部が第1の端末部材に挿入されており、第1の端末部材が容器23に固定されている。また、当該容器23の他方の端部が第2の端末部材に挿入されており、第2の端末部材が容器23に固定されている。この第2のMCM熱交換器20は、第1の端末部材の連結口261に連結された第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。また、第2のMCM熱交換器20は、第2の端末部材の連結口271に連結された第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。   The laminated body 21 is also accommodated in the container 23 of the second MCM heat exchanger 20 (see FIG. 2), and the laminated body 21 is also configured by stacking a plurality of mesh members 22 on each other. As in the first MCM heat exchanger 10, one end of the container 23 is inserted into the first terminal member, and the first terminal member is fixed to the container 23. The other end of the container 23 is inserted into the second terminal member, and the second terminal member is fixed to the container 23. The second MCM heat exchanger 20 communicates with the low temperature side heat exchanger 50 via a second low temperature side pipe 82 connected to the connection port 261 of the first terminal member. The second MCM heat exchanger 20 communicates with the high temperature side heat exchanger 60 via the second high temperature side pipe 84 connected to the connection port 271 of the second terminal member.

なお、第2のMCM熱交換器20のメッシュ部材22は、第1のMCM熱交換器10のメッシュ部材12と同じ構成を有している。また、第2のMCM熱交換器20の容器23も、第1のMCM熱交換器10の容器13と同じ構成を有している。さらに、第2のMCM熱交換器20の端末部材も、第1のMCM熱交換器10の端末部材16,17と同じ構成を有している。   The mesh member 22 of the second MCM heat exchanger 20 has the same configuration as the mesh member 12 of the first MCM heat exchanger 10. The container 23 of the second MCM heat exchanger 20 has the same configuration as the container 13 of the first MCM heat exchanger 10. Further, the terminal member of the second MCM heat exchanger 20 has the same configuration as the terminal members 16 and 17 of the first MCM heat exchanger 10.

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、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、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. In addition, as an example of the actuator 35, an air cylinder etc. can be illustrated, for example.

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.

また、本実施形態では、一対の永久磁石40は、MCM熱交換器10(20)が永久磁石40の間に介在した際に複数のメッシュ部材21(22)の積層方向に対して磁場の印加方向が実質的に直交するように、ピストン30に対して配置されている。   In the present embodiment, the pair of permanent magnets 40 applies a magnetic field to the stacking direction of the plurality of mesh members 21 (22) when the MCM heat exchanger 10 (20) is interposed between the permanent magnets 40. It arrange | positions with respect to piston 30 so that a direction may be substantially orthogonal.

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のメッシュ部材12,22に対する磁場の印加/除去に代えて、メッシュ部材12,22に印加した磁場の大きさ(強度)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. When using an electromagnet having a coil, the magnitude (intensity) of the magnetic field applied to the mesh members 12 and 22 instead of applying / removing the magnetic field to / from the mesh members 12 and 22 of the MCM heat exchangers 10 and 20. May be changed.

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により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 to the first MCM heat exchanger 10 or the second MCM heat exchanger 20 by the pump 70 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のメッシュ部材12の線材121,122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のメッシュ部材22の線材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 wires 121 and 122 of the mesh member 12 of the first MCM heat exchanger 10 are demagnetized, and the temperature decreases. The wire of the mesh member 22 of the MCM heat exchanger 20 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のメッシュ部材12の線材121,122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 wires 121 and 122 of the mesh member 12 of the first MCM heat exchanger 10 whose temperature has decreased due to demagnetization, and the liquid medium is supplied to the low-temperature side heat exchanger 50, and the low temperature The side heat exchanger 50 is cooled.

この際、第1のMCM熱交換器10の内部において、相互に積層されたメッシュ部材12の網目123の連なりによって形成された流路124を液体媒体が通過し、メッシュ部材22の線材121,122と接触することで、当該液体媒体が線材121,122によって冷却される。   At this time, in the first MCM heat exchanger 10, the liquid medium passes through the flow path 124 formed by the continuous mesh 123 of the mesh members 12 stacked on each other, and the wire members 121 and 122 of the mesh member 22. The liquid medium is cooled by the wires 121 and 122.

一方、着磁されて温度が上昇した第2のMCM熱交換器20のメッシュ部材22の線材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 wire material of the mesh member 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 The exchanger 60 is heated.

この際、第2のMCM熱交換器20の内部において、相互に積層されたメッシュ部材22の網目の連なりによって形成された流路を液体媒体が通過し、メッシュ部材22の線材と接触することで、当該液体媒体がメッシュ部材22の線材によって加熱される。   At this time, inside the second MCM heat exchanger 20, the liquid medium passes through the flow path formed by the mesh of the mesh members 22 stacked on each other and comes into contact with the wire of the mesh member 22. The liquid medium is heated by the wire material of the mesh member 22.

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のメッシュ部材12の線材121,122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のメッシュ22の線材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 wires 121 and 122 of the mesh member 12 of the first MCM heat exchanger 10 are magnetized and the temperature rises. The wire of the mesh 22 of the second MCM heat exchanger 20 is 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のメッシュ部材22の線材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 wire of the mesh member 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 exchange is performed. The vessel 50 is cooled.

この際、第2のMCM熱交換器20の内部において、相互に積層されたメッシュ部材22の網目の連なりによって形成された流路を液体媒体が通過し、メッシュ部材22の線材と接触することで、当該液体媒体がメッシュ部材22の線材によって冷却される。   At this time, inside the second MCM heat exchanger 20, the liquid medium passes through the flow path formed by the mesh of the mesh members 22 stacked on each other and comes into contact with the wire of the mesh member 22. The liquid medium is cooled by the wire material of the mesh member 22.

一方、着磁されて温度が上昇した第1のMCM熱交換器10のメッシュ部材12の線材121,122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 wires 121 and 122 of the mesh member 12 of the first MCM heat exchanger 10 that has been magnetized and the temperature thereof is increased, and the liquid medium is supplied to the high temperature side heat exchanger 60 to 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、相互に積層されたメッシュ部材12の網目123の連なりによって形成された流路124を液体媒体が通過し、メッシュ部材22の線材121,122と接触することで、当該液体媒体が線材121,122によって加熱される。   At this time, in the first MCM heat exchanger 10, the liquid medium passes through the flow path 124 formed by the continuous mesh 123 of the mesh members 12 stacked on each other, and the wire members 121 and 122 of the mesh member 22. The liquid medium is heated by the wires 121 and 122.

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内のメッシュ部材12,22の線材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 mesh members 12 in the first and second MCM heat exchangers 10 and 20, By repeatedly applying and removing the magnetic field to the 22 wires, 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に関して、磁気熱量効果材料で構成された第1及び第2の線材121,122を織り込んでメッシュ部材12を構成する。このメッシュ部材12は液体媒体の圧力に耐え得る剛性を有しているので、第1及び第2の線材121,122を細くしても、液体媒体の圧力による第1及び第2の線材121,122の変形や破断を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the mesh member 12 is configured by weaving the first and second wires 121 and 122 made of the magnetocaloric effect material with respect to the first MCM heat exchanger 10. Since the mesh member 12 has rigidity capable of withstanding the pressure of the liquid medium, even if the first and second wire rods 121 and 122 are thinned, the first and second wire rods 121 and 122 due to the pressure of the liquid medium are used. The deformation and breakage of 122 can be suppressed.

また、一般的に、磁場印加方向が磁気熱量効果材料の長手方向に対して平行であると、反磁場の影響が小さくなるのに対し、磁場印加方向が磁気熱量効果材料の長手方向に対して直交していると、反磁場の影響が大きくなる。   In general, if the magnetic field application direction is parallel to the longitudinal direction of the magnetocaloric effect material, the influence of the demagnetizing field is reduced, whereas the magnetic field application direction is relative to the longitudinal direction of the magnetocaloric effect material. If they are orthogonal, the influence of the demagnetizing field becomes large.

この点に関し、本実施形態では、メッシュ部材12の個々の網目123の形状を、非直角の内角γ,δを有する平行四辺形とすることで、第1及び第2の線材121,122の長手方向を磁場印加方向に対して平行に近づけることができる。そのため、第1及び第2の線材121,122内に生じる反磁場の影響を小さくすることができ、磁気熱量効果を効果的に得ることができる。   In this regard, in the present embodiment, the shape of each mesh 123 of the mesh member 12 is a parallelogram having non-perpendicular inner angles γ and δ, so that the lengths of the first and second wire rods 121 and 122 are increased. The direction can be made parallel to the magnetic field application direction. Therefore, the influence of the demagnetizing field generated in the first and second wire rods 121 and 122 can be reduced, and the magnetocaloric effect can be effectively obtained.

第2のMCM熱交換器に関しても、同様に、磁気熱量効果材料で構成された第1及び第2の線材を織り込んでメッシュ部材22を構成する。このため、メッシュ部材22が液体媒体の圧力に耐え得る剛性を有しているので、第1及び第2の線材を細くしても、液体媒体の圧力による第1及び第2の線材の変形や破断を抑制することができる。   Similarly, with respect to the second MCM heat exchanger, the mesh member 22 is configured by weaving the first and second wires made of the magnetocaloric effect material. For this reason, since the mesh member 22 has rigidity capable of withstanding the pressure of the liquid medium, even if the first and second wires are thinned, the deformation of the first and second wires due to the pressure of the liquid medium Breakage can be suppressed.

また、メッシュ部材22の個々の網目の形状を、非直角の内角γ,δを有する平行四辺形とすることで、第1及び第2の線材の長手方向を磁場印加方向に対して平行に近づけることができるため、第1及び第2の線材内に生じる反磁場の影響を小さくすることができ、磁気熱量効果を効果的に得ることができる。   Further, by making each mesh shape of the mesh member 22 a parallelogram having non-perpendicular internal angles γ and δ, the longitudinal directions of the first and second wire rods are made parallel to the magnetic field application direction. Therefore, the influence of the demagnetizing field generated in the first and second wires can be reduced, and the magnetocaloric effect can be obtained effectively.

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有するMCM熱交換器の数は特に限定されない。例えば、磁気ヒートポンプ装置が、1個或いは3個以上のMCM熱交換器を備えていてもよい。   For example, the number of MCM heat exchangers included in the magnetic heat pump device is not particularly limited. For example, the magnetic heat pump device may include one or three or more MCM heat exchangers.

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.

また、本実施形態では、第1及び第2のMCM熱交換器10,20が同一の構成を有しているが、特にこれに限定されず、これらが異なる構成を有してもよい。例えば、第1及び第2のMCM熱交換器10,20で、異なる仕様のメッシュ部材を用いたり、メッシュ部材の積層枚数を異ならせてもよい。   Moreover, in this embodiment, although the 1st and 2nd MCM heat exchangers 10 and 20 have the same structure, it is not limited to this in particular, These may have a different structure. For example, in the first and second MCM heat exchangers 10 and 20, mesh members having different specifications may be used, or the number of mesh members stacked may be different.

1…磁気ヒートポンプ装置
10…第1のMCM熱交換器
11…第1の積層体
12…メッシュ部材
121…第1の線材
122…第2の線材
123…網目
123a…長い対角線
124…流路
125…接着剤
13…容器
131…第1の開口
132…第2の開口
14…収容部
141底部
142,143…側部
144…開口
15…蓋部
16…第1の端末部材
161…連結口
162…接続口
17…第2の端末部材
171…連結口
172…接続口
20…第2のMCM熱交換器
21…第2の積層体
22…第2のメッシュ部材
23…容器
261…第1の連結口
271…第2の連結口
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 ... 1st laminated body 12 ... Mesh member 121 ... 1st wire 122 ... 2nd wire 123 ... Mesh
123a ... long diagonal 124 ... flow path 125 ... adhesive 13 ... container 131 ... first opening 132 ... second opening 14 ... housing part 141 bottom 142, 143 ... side part
144: Opening 15 ... Lid 16 ... First terminal member 161 ... Connection port 162 ... Connection port 17 ... Second terminal member 171 ... Connection port 172 ... Connection port 20 ... Second MCM heat exchanger 21 ... Second 22 ... 2nd mesh member 23 ... Container 261 ... 1st connection port 271 ... 2nd connection port 30 ... Piston 35 ... Actuator 40 ... Permanent magnet 50 ... Low temperature side heat exchanger 60 ... High temperature side heat exchange 70 ... Pump 81-82 ... First and second low temperature side pipes 83-84 ... Third to fourth high temperature side pipes 90 ... Switching valve

Claims (6)

相互に積層された複数のメッシュ部材と、
複数の前記メッシュ部材を収容する容器と、を備えており、
それぞれの前記メッシュ部材は、複数の線状体を織り込んで構成され、
前記線状体は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料で構成され、
前記メッシュ部材の網目の形状は、非直角の内角を有する平行四辺形である熱交換器。
A plurality of mesh members stacked on each other;
A container for accommodating a plurality of mesh members,
Each of the mesh members is configured by weaving a plurality of linear bodies,
The linear body is composed of a magnetocaloric effect material having a magnetocaloric effect,
The mesh shape of the mesh member is a heat exchanger having a parallelogram shape having a non-right angle inner angle.
請求項1に記載の熱交換器であって、
複数の前記線状体は、
第1の方向に沿って延在する第1の線状体と、
前記第1の方向に交差する第2の方向に沿って延在する第2の線状体と、を含み、
前記容器は、
一方の端部に位置する第1の開口と、
他方の端部に位置する第2の開口と、を有しており、
複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう方向に対して実質的に平行であり、
下記の(1)式及び(2)式を満たす熱交換器。
0°<α<45° …(1)
0°<β<45° (2)
但し、上記の(1)式において、αは、前記線状体に印加される磁場の磁場印加方向に対する前記第1の方向の傾斜角度であり、上記の(2)式において、βは、前記磁場印加方向に対する前記第2の方向の傾斜角度である。
The heat exchanger according to claim 1,
The plurality of linear bodies are:
A first linear body extending along a first direction;
A second linear body extending along a second direction intersecting the first direction,
The container is
A first opening located at one end;
A second opening located at the other end,
The stacking direction of the plurality of mesh members is substantially parallel to the direction from the first opening toward the second opening,
A heat exchanger that satisfies the following equations (1) and (2).
0 ° <α <45 ° (1)
0 ° <β <45 ° (2)
However, in said (1) Formula, (alpha) is an inclination angle of the said 1st direction with respect to the magnetic field application direction of the magnetic field applied to the said linear body, In said (2) Formula, (beta) is the said The inclination angle of the second direction with respect to the magnetic field application direction.
請求項1に記載の熱交換器であって、
前記メッシュ部材の網目の形状は、非直角の内角を有する菱形であり、
複数の前記メッシュ部材は、前記網目の長い対角線が前記線状体に印加される磁場の方向に対して実質的に平行となるように、前記容器に収容されており、
前記容器は、
一方の端部に位置する第1の開口と、
他方の端部に位置する第2の開口と、を有しており、
複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう方向に対して実質的に平行である熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
The mesh shape of the mesh member is a rhombus having a non-right angle inner angle;
The plurality of mesh members are housed in the container such that a long diagonal of the mesh is substantially parallel to the direction of the magnetic field applied to the linear body,
The container is
A first opening located at one end;
A second opening located at the other end,
A heat exchanger in which a plurality of mesh members are stacked in a direction substantially parallel to a direction from the first opening toward the second opening.
請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
複数の前記メッシュ部材は、相互に部分的に接合され、又は、相互に非接合である熱交換器。
It is a heat exchanger as described in any one of Claims 1-3,
The plurality of mesh members are partially bonded to each other or non-bonded to each other.
請求項1〜4のいずれ一項に記載の少なくとも一つの熱交換器と、
前記線状体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、を備え、
前記磁場変更手段は、複数の前記メッシュ部材の積層方向に対して磁場の印加方向が実質的に直交するように設けられている磁気ヒートポンプ装置。
At least one heat exchanger according to any one of claims 1 to 4, and
Magnetic field changing means for changing the magnitude of the magnetic field while applying a magnetic field to the linear body,
The magnetic field changer is a magnetic heat pump device provided such that the direction in which a magnetic field is applied is substantially orthogonal to the stacking direction of the plurality of mesh members.
請求項5に記載の磁気ヒートポンプ装置であって、
前記磁気ヒートポンプ装置は、
配管を介して前記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、
前記磁気変更手段により前記線状体に印加される磁場の大きさの変更に伴って、前記熱交換器から前記第1の外部熱交換器又は前記第2の外部熱交換器に流体を供給する流体供給手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置。
The magnetic heat pump device according to claim 5,
The magnetic heat pump device is:
First and second external heat exchangers respectively connected to the heat exchanger via piping;
Fluid is supplied from the heat exchanger to the first external heat exchanger or the second external heat exchanger in accordance with a change in the magnitude of the magnetic field applied to the linear body by the magnetic change means. A magnetic heat pump device comprising: a fluid supply means;
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