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WO2019130846A1 - 磁気冷凍ヒートポンプ装置 - Google Patents

磁気冷凍ヒートポンプ装置 Download PDF

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WO2019130846A1
WO2019130846A1 PCT/JP2018/041433 JP2018041433W WO2019130846A1 WO 2019130846 A1 WO2019130846 A1 WO 2019130846A1 JP 2018041433 W JP2018041433 W JP 2018041433W WO 2019130846 A1 WO2019130846 A1 WO 2019130846A1
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WO
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magnetic material
working chamber
magnetic
permanent magnet
curie point
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Ceased
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PCT/JP2018/041433
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French (fr)
Inventor
善民 横田
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Holdings Corp
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic refrigeration heat pump apparatus.
  • a plurality of working chambers 2 are arrayed along the circumferential direction on the outer peripheral side of the permanent magnet 3 fixed to the rotating shaft, and The material 6 is stored (see FIG. 1).
  • a valve is provided to adjust inflow and outflow of a heat transfer medium (working fluid such as water) to the magnetic material 6 in the working chamber 2 in synchronization with the rotation of the permanent magnet 3.
  • the opening at the axial end of each working chamber 2 is closed by the communicating hole plate 1 shown in, for example, Patent Document 1 and FIG. 1, and the communicating hole to each working chamber 2 in the communicating hole plate 1 (valve plate) 1a and 1b are formed.
  • the communication holes 1a and 1b constitute, for example, an outflow communication hole on the outer peripheral side and an inflow communication hole on the inner peripheral side.
  • FIG. 1 the case where the rotary disc 4 of the rotary valve is provided on the front side of the communication hole plate 1 is illustrated.
  • the rotating disk 4 rotates in synchronization with the permanent magnet 3.
  • slit-like notches 4a and 4b extending in the circumferential direction are formed as ports of the valve, and control of the flow of the heat transfer medium into and out of each working chamber is made through the notches 4a and 4b.
  • the valve applied to the magnetic refrigeration heat pump apparatus to which the present invention is applied may not be a rotary valve.
  • a plurality of types of magnetic materials are filled in a working chamber so as to be stacked in cascade (in series).
  • the heat transfer medium is pumped to the working chamber in synchronization with the repetition of demagnetization and excitation to the magnetic material in the working chamber by the permanent magnet, so that low temperature is obtained in the demagnetizing region and in the excitation region. Take out the high temperature.
  • Patent Document 2 when a plurality of types of magnetic materials are stacked as in Patent Document 2, for example, when demagnetizing by exciting the same work room from the difference in the Curie point of the magnetic material, the axial direction in that one work room The temperature difference between the low temperature part and the high temperature part is 40.degree. C. or more, for example. For this reason, the temperature of the heat transfer medium pumped to the working chamber is different along the axial direction.
  • an antifreeze may be contained so that it does not freeze in the range below 0 ° C.
  • the antifreeze liquid ethylene glycol or a silicone-based liquid is used.
  • the antifreeze liquid has small heat capacity and high viscosity at low temperature. This problem is particularly noticeable when a heat transfer medium containing antifreeze is used to improve the refrigeration capacity.
  • the present invention has been made focusing on the above points, and the viscosity increase of the heat conduction medium on the low temperature take-out side even in the configuration in which plural types of magnetic materials are stacked in series in the working chamber. The purpose is to reduce losses during low temperature removal.
  • a permanent magnet rotatable around a central axis, and a plurality of working chambers disposed annularly on the outer circumferential side of the permanent magnet and containing a magnetic material.
  • a magnetic refrigeration heat pump provided in parallel in the circumferential direction, in which a plurality of magnetic materials having different Curie points are stacked in series along the axial direction in each working chamber, and a heat transfer medium is supplied to the working chamber.
  • the apparatus when the heat conduction medium is pumped into the working chamber without the permanent magnet, the magnetic material having a Curie point lower than that of the pressure loss of the portion containing the magnetic material having a high Curie point is accommodated.
  • the gist is that at least one of the cross section of the working chamber and the density of the magnetic material is set so as to reduce the pressure loss of the portion.
  • the present invention it is possible to suppress the loss at low temperature take-out due to the increase in viscosity of the heat conduction medium on the low temperature take-out side even with a configuration in which plural kinds of magnetic materials are stacked in the working chamber. It becomes.
  • the basic configuration of the magnetic refrigeration heat pump apparatus of the present embodiment is the same as the conventional configuration shown in FIG. 1, but the structure of the work chambers arranged in the circumferential direction is different.
  • the permanent magnet 3 is fixed to a rotating shaft 10 rotationally driven by a motor (not shown).
  • a plurality of working chambers 2 in which magnetic materials are respectively accommodated are arranged.
  • the plurality of working chambers 2 are arranged along the circumferential direction so as to form an annular shape concentric with the rotation axis 10.
  • an annular yoke (not shown) is provided on the outer peripheral side of the plurality of work chambers 2.
  • Openings at axial end portions of the working chambers 2 are respectively closed by the communication hole plate 1, and communication holes to the working chambers 2 are formed in the communication hole plate 1 (valve plate) (see FIG. 1). ).
  • a rotary disk 4 of a rotary valve that rotates with the rotation of the permanent magnet 3 (see FIG. 1).
  • a slit-like notch extending in the circumferential direction is opened as a port of the valve, and the flow control of the heat transfer medium is performed through the slit.
  • the outer peripheral side is for outflow and the inner peripheral side is for inflow (see FIG. 1).
  • FIG. 2 exemplifies a case where the plurality of magnetic materials M to be accommodated is of four types, and the Curie points of the four types of magnetic materials M have the following relationship.
  • M1>M2>M3> M4 In the working chamber 2, the cylindrical space between the inner diameter side annular portion and the outer diameter side annular portion is divided by partition walls at predetermined intervals, as in the conventional case, regarding the structure in the circumferential direction There is.
  • FIG. 2 exemplifies a case where the plurality of magnetic materials M to be accommodated is of four types, and the Curie points of the four types of magnetic materials M have the following relationship.
  • M1>M2>M3> M4 In the working chamber 2, the cylindrical space between the inner diameter side annular portion and the outer diameter side annular portion is divided by partition walls at predetermined intervals, as in the conventional case, regarding the structure in the circumferential direction There is.
  • FIG. 2 exemplifies a case where the plurality of magnetic materials M to be accommodated is of four
  • the height in the radial direction along the axial direction is relatively higher at the Curie point than at the position where the magnetic material having a high Curie point is accommodated. It set so that the position which accommodated the low magnetic material became large. That is, the profile of the outer diameter side annular part has a truncated cone shape.
  • the broken line position indicates the conventional radial height position.
  • the cross-sectional area of the portion containing the magnetic material having a low Curie point is set larger than the cross-sectional area of the portion containing the magnetic material having a high Curie point. That is, when the heat transfer medium is pumped to the working chamber 2 without the permanent magnet 3, the pressure is lower than the pressure loss of the portion containing the magnetic material having a high Curie point along the axial direction of the working chamber 2.
  • the cross section of the working chamber 2 is set so that the pressure loss of the portion containing the low-point magnetic material is reduced.
  • the height of the working chamber 2 is continuously increased along the axial direction, so that a uniform magnetic force is applied to the magnetic material in the working chamber 2.
  • An outer diameter side permanent magnet 20 is also provided on the outer diameter side.
  • the outer permanent magnet 20 is also connected to the rotary shaft 10 so that the outer permanent magnet 20 rotates in synchronization with the permanent magnet 3.
  • the outer permanent magnet 20 is rotated in synchronization with the permanent magnet 3 by connecting the outer permanent magnet 20 to the outer peripheral side of the rotary disk 4 fixed to the rotary shaft 10.
  • Set to The outer permanent magnet 20 and the permanent magnet 3 are arranged such that the magnetic poles are aligned with the rotation axis 10.
  • a magnetic refrigeration heat pump device it is advantageous as a magnetic refrigeration heat pump device to use water having a large heat capacity under a heat exchange condition of 0 ° C. or more as the heat transfer medium to be flowed into the working chamber 2.
  • the freezing capacity is increased, the water is frozen under a heat exchange condition of less than 0 ° C., and therefore, it is necessary to include an antifreeze liquid in the heat transfer medium.
  • the antifreeze liquid include ethylene glycol and silicone-based liquids.
  • the heat capacity of the antifreeze liquid is smaller and the temperature is lower, it becomes more viscous and causes an increase in pressure loss.
  • the cross-sectional area of the portion accommodating the magnetic material M4 having a lower Curie point is designed larger than the portion accommodating the magnetic material M1 having a relatively high Curie point,
  • the pressure loss at the portion containing the magnetic materials M2, M3 and M4 was changed so as to approach the pressure loss at the portion containing the magnetic material M1.
  • the difference in pressure loss between the high temperature side and the low temperature side in the same work chamber 2 becomes small, and it becomes possible to take out the refrigeration capacity with little loss.
  • the heat transfer medium passes through the magnetic material M, it is adjusted to the cross-sectional area of the working chamber corresponding to the viscosity of the heat transfer medium so that the pressure loss along the axial direction becomes as uniform as possible. It is preferable to set.
  • the viscosity of ethylene glycol is 13.1 mPa ⁇ s at 0 ° C. and 40 ° C. Since it is 2.0 mPa ⁇ s, the opening cross-sectional area at the position for containing the magnetic material M4 is set to be 6.5 times the opening cross-sectional area for the position for containing the magnetic material M1.
  • the height of the working chamber 2 may be set in a step-like manner in accordance with the arrangement of the magnetic material M, but the turbulent flow of the fluid is generated more than necessary in the step portion. Is set to be a smooth slope along the axial direction. The slope does not have to be linear, but may be curved.
  • the first embodiment is an example in which the difference in pressure loss due to the difference in Curie point is reduced by changing the cross-sectional area of the working chamber 2 along the axial direction.
  • the density of the magnetic material M is adjusted in accordance with the Curie point to reduce the difference in pressure loss due to the difference in Curie point of the plurality of magnetic materials M.
  • the density of the magnetic material along the axial direction of the working chamber 2 is set so that the density of the magnetic material portion having a lower Curie point is smaller than the density of the magnetic material M1 having a high Curie point. did.
  • FIG. 3 is a configuration example of the second embodiment.
  • three types of magnetic materials M1, M2, and M3 are arranged in series, and the relationship of the value of the Curie point is as follows.
  • the average particle diameter of the magnetic material is as follows.
  • the space pitch in the working chamber is set to be wider as the material having a lower Curie point.
  • the material filling rate is set lower in the working chamber 2 along the axial direction as the magnetic material accommodation position has a lower Curie point.
  • the effects and advantages of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the adjustment method of the pressure loss of the first embodiment and the adjustment method of the pressure loss of the second embodiment may be adopted together.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Thermal Sciences (AREA)
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Abstract

【課題】作業室に複数種類の磁性材料を積層させた構成であっても、低温取り出し側での熱伝導媒体の粘性増大による、熱伝導媒体の流通ロスを抑える。 【解決手段】中心軸周りに回転可能な永久磁石３と、上記永久磁石３の外周側に円環状に配置されると共に磁性材料を収容する複数の作業室２が円周方向に並列し、上記各作業室２にはそれぞれ、キュリー点が異なる複数の磁性材料が軸方向に沿って積層されている磁気冷凍ヒートポンプ装置である。永久磁石３が無い状態で、上記作業室２に熱伝導媒体を圧送した場合に、軸方向に沿って、キュリー点が高い磁性材料を収容した部分の圧力損失よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した部分の圧力損失が小さくなるように、上記作業室２の断面及び磁性材料の密度の少なくとも一方を調節した。

Description

磁気冷凍ヒートポンプ装置
　本発明は、磁気冷凍ヒートポンプ装置に関する技術である。
　磁気冷凍ヒートポンプ装置は、特許文献１に記載のように、回転軸に固定された永久磁石３の外周側に円周方向に沿って複数の作業室２が配列し、各作業室２にそれぞれ磁性材料６が収納されている（図１参照）。また、永久磁石３の回転に同期して、作業室２内の磁性材料６に対する熱伝導媒体（水などの作業流体）の流入・流出を調節する弁を備える。
　各作業室２の軸方向端部の開口部は、例えば特許文献１や図１に示す、連通孔プレート１で閉塞され、その連通孔プレート１（バルブプレート）に各作業室２への連通孔１ａ、１ｂが形成されている。連通孔１ａ、１ｂは、例えば外周側の流出用連通孔と内周側の流入用連通孔を構成する。
　図１では、その連通孔プレート１の前側には、ロータリー弁の回転ディスク４を備える場合が例示されている。回転ディスク４は永久磁石３と同期をとって回転する。その回転ディスク４には、円周方向に延びるスリット状の切欠き４ａ、４ｂが弁のポートとして形成され、その切欠き４ａ、４ｂを介して各作業室への熱伝導媒体の流出入制御が行われる。ここで例えばスリット状の切欠き４ａ、４ｂのうち、外周側が流出用であり、内周側が流入用である。
　ここで、本発明が適用される磁気冷凍ヒートポンプ装置に適用される弁は、ロータリー弁でなくても良い。
　また、熱交換効率を向上させる目的で、特許文献２に記載のように、作業室に対し複数種類の磁性材料をカスケード状（直列に）積層するように充填することも行われている。
特許第５４８８５８０号公報 特開２０１６－４０５１２号公報
　磁気冷凍ヒートポンプ装置では、永久磁石による作業室内の磁性材料への消磁と励磁の繰り返しと同期させる形で、熱伝導媒体を作業室に圧送することで、消磁領域においては低温を、励磁領域においては高温を取り出す。
　しかし、特許文献２のように複数種類の磁性材料を積層させた場合、磁性材料のキュリー点の違いから、例えば同一の作業室を励磁して消磁した際に、その１つの作業室内で軸方向に低温部と高温部とが生じ、その温度差は例えば４０℃以上にもなる。このため、その作業室に圧送した熱伝導媒体の温度が軸方向に沿って温度が異なることとなる。熱伝導媒体が、温度によって粘度が変化する物性を有している場合、冷凍能力を上げるために温度差を大きく設定するほど、高温側と低温側で熱伝導媒体の流れやすさに違いが発生し、具体的には低温側で流れ難くなる（圧力損失が大きくなる）。このことは、低温取り出し側において、低温取り出しのロスに繋がったり、磁気冷凍ヒートポンプ装置から取り出す熱伝導媒体の脈動が大きくなる原因になったりする。
　例えば熱伝導媒体として、０℃以下の領域で凍結しないように不凍液を含有させる場合がある。不凍液としては、エチレングリコールやシリコーン系の液体などが使用されるが、不凍液は、熱容量が小さく低温では粘性が大きくなる。冷凍能力を向上させて、不凍液を含むような熱伝導媒体を使用した場合に、特に上記の問題が顕著となる。
　本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、作業室に複数種類の磁性材料を直列に積層させた構成であっても、低温取り出し側での熱伝導媒体の粘性増大による、低温取り出し時のロスを抑えることを目的とする。
　課題を解決するために、本発明の一態様は、中心軸周りに回転可能な永久磁石と、上記永久磁石の外周側に円環状に配置されると共に磁性材料を収容する複数の作業室が円周方向に並列して設けられ、上記各作業室にはそれぞれ、キュリー点が異なる複数の磁性材料が軸方向に沿って直列に積層し、上記作業室に熱伝導媒体が供給される磁気冷凍ヒートポンプ装置であって、上記永久磁石が無い状態で上記作業室に熱伝導媒体を圧送した場合に、キュリー点が高い磁性材料を収容した部分の圧力損失よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した部分の圧力損失が小さくなるように、上記作業室の断面及び磁性材料の密度の少なくとも一方を設定したことを要旨とする。
　本発明の一態様によれば、作業室に複数種類の磁性材料を積層させた構成であっても、低温取り出し側での熱伝導媒体の粘性増大による、低温取り出し時のロスを抑えることが可能となる。これによって、本発明の一態様によれば、磁気冷凍ヒートポンプ装置の冷凍能力を向上させても、スムーズな熱伝導媒体の流通を可能とすることに繋がる。
磁気冷凍ヒートポンプ装置の構成を説明する概略分解図である。 本発明に基づく第１の実施形態に係る磁気冷凍ヒートポンプ装置の主要構成を説明する模式的断面図である。 本発明に基づく第２の実施形態に係る磁気冷凍ヒートポンプ装置の主要構成を説明する模式的断面図である。
　次に本発明に実施形態について図面を参照して説明する。
　＜第１の実施形態＞
　（構成）
　本実施形態の磁気冷凍ヒートポンプ装置の基本構成は、図１に示す従来構成と同様であるが、周方向に配列した作業室の構造が異なる。
　本実施形態の磁気冷凍ヒートポンプの基本構成は、図２に示すように、不図示のモータで回転駆動される回転軸１０に永久磁石３が固定されている。永久磁石３の外周には、それぞれ磁性材料が収容された複数の作業室２が配置されている。複数の作業室２は、回転軸１０と同心の円環状となるように、円周方向に沿って配列している。更に複数の作業室２の外周側には、円環状のヨーク（不図示）が設けられている。
　各作業室２の軸方向端部の開口部は、それぞれ連通孔プレート１で閉塞され、その連通孔プレート１（バルブプレート）に各作業室２への連通孔が形成されている（図１参照）。その連通孔プレート１の前側には、永久磁石３の回転と共に回転するロータリー弁の回転ディスク４が配置される（図１参照）。回転ディスク４には、円周方向に延びるスリット状の切欠きが弁のポートとして開口し、そのスリットを介して熱伝導媒体の流出入制御が行われる。例えばスリットのうち、外周側が流出用であり、内周側が流入用である（図１参照）。
　作業室２には、複数の磁性材料Ｍが、キュリー点の低い材料から順番（図２では、紙面右側から左側に向けてキュリー点の温度順）に収容されている。図２では、収容される複数の磁性材料Ｍが４種類の場合を例示し、その４種類の磁性材料Ｍのキュリー点が下記のような関係にあるものとする。
　　Ｍ１　＞　Ｍ２　＞Ｍ３　＞　Ｍ４
　作業室２は、円周方向の構造については従来と同様に、内径側円環部と外径側円環部との間の円筒状の空間が所定間隔毎に隔壁で区画されて構成されている。ただし、本実施形態の作業室２は、図２に示すように、軸方向に沿って径方向の高さが、相対的に、キュリー点が高い磁性材料を収容した位置よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した位置の方が大きくなるように設定した。すなわち外径側円環部のプロフィルが、円錐台状の形状となっている。ここで図２中、破線位置が従来の径方向高さ位置を示す。
　これによって、キュリー点が高い磁性材料を収容した部分の断面積よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した部分の断面積の方が大きく設定される。すなわち、永久磁石３が無い状態で、作業室２に熱伝導媒体を圧送した場合に、作業室２の軸方向に沿って、キュリー点が高い磁性材料を収容した部分の圧力損失よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した部分の圧力損失が小さくなるように作業室２の断面が設定されている。
　また、本実施形態では、作業室２の高さを軸方向に沿って連続して高く構成したのに伴い、作業室２内の磁性材料に均一の磁力を印加するために、作業室２の外径側にも外径側永久磁石２０を設けている。また外径側永久磁石２０を永久磁石３と同期をとって回転するように、外径側永久磁石２０も回転軸１０に連結した。本実施形態では、回転軸１０に固定されている回転ディスク４の外周側に外径側永久磁石２０を連結することで、外径側永久磁石２０が永久磁石３と同期をとって回転するように設定した。外径側永久磁石２０と永久磁石３とは、回転軸１０に対して磁極が並ぶように配置されている。
　（動作その他）
　永久磁石３及び外径側永久磁石２０の回転に伴い、永久磁石３の磁極に近い側の磁性材料に磁場が印加（励磁）されて加熱されると共に、永久磁石３の磁極から離れて消磁された磁性材料では温度が下がって低温となる。
　このとき、相対的にキュリー点が高い磁性材料Ｍ１とキュリー点が低い磁性材料Ｍ４とでは、例えば４０℃以上の温度差が発生し、その温度差は冷凍能力を高くするほど大きくなる、そして、供給された熱伝導媒体も、接触する磁性材料と同様の温度差となる。
　ここで、作業室２に流す熱伝導媒体としては、０℃以上の熱交換条件では熱容量の大きい水を使用することが、磁気冷凍ヒートポンプ装置としては有利である。しかし、冷凍能力を高めた場合、０℃未満の熱交換条件では水が凍結してしまうため、熱伝導媒体に不凍液を含有させる必要がある。不凍液としては、エチレングリコールやシリコーン系の液体が例示できる。しかし不凍液は、熱容量が小さく低温ほど粘性があがり圧力損失が増加する原因となる。
　このため、作業室２について、キュリー点が高い磁性材料Ｍ１を収容している部分と、キュリー点が低い磁性材料Ｍ４を収容している部分の断面積が同じ場合、高温側と低温側とで圧力損失に大きさ差が発生して、軸方向において、作業室２内における熱伝導媒体の流れやすさが大きく変わってしまう。
　これに対し、本実施形態では、相対的にキュリー点が高い磁性材料Ｍ１を収容している部分よりも、キュリー点が低い磁性材料Ｍ４を収容している部分の断面積を大きく設計して、磁性材料Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４を収容した部分での圧力損失を、磁性材料Ｍ１を収容した部分での圧力損失に近づくように変更した。この結果、同一作業室２での高温側と低温側の圧力損失の差が小さくなり、ロスの少ない冷凍能力の取り出しが可能となる。
　消磁の際に、熱伝導媒体が磁性材料Ｍを通過するときに、熱伝導媒体の粘度に対応した作業室の断面積に調整して、軸方向に沿った圧力損失ができるだけ均一となるように設定することが好ましい。
　例えば、エチレングリコールを熱伝導媒体として使用し、磁性材料Ｍ１で０℃、磁性材料Ｍ４で４０℃となるとした場合、エチレングリコールの粘性は、０℃で１３．１ｍＰａ・ｓであり、４０℃で２．０ｍＰａ・ｓであるので、磁性材料Ｍ１を収容する位置の開口断面積に対し、磁性材料Ｍ４を収容する位置での開口断面積が６．５倍となるように設定する。
　ここで、図２において作業室２の高さを、磁性材料Ｍの配置に併せて階段状に設定しても良いが、段差部で流体の乱流が必要以上に発生するため、断面輪郭形状を、軸方向に沿って滑らかな斜面となるように設定している。斜面は直線状である必要は無く、曲線状であってもよい。
　＜第２の実施形態＞
　次に、第２の実施形態について図面を参照して説明する。
　第１の実施形態では、軸方向に沿った作業室２の断面積を変更することで、キュリー点の違いによる圧力損失の違いを小さくした例である。これに対し、第２の実施形態では、キュリー点に応じて磁性材料Ｍの密度を調整して、複数の磁性材料Ｍのキュリー点違いによる圧力損失の違いを小さくした例である。
　本実施形態では、作業室２の軸方向に沿った磁性材料の密度について、キュリー点が高い磁性材料Ｍ１部分の密度よりも、キュリー点が低い磁性材料部分の密度の方を小さくなるように設定した。
　図３が、第２実施形態の構成例である。この例では、３種類の磁性材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を直列に配置した例であり、そのキュリー点の値の関係は次の通りとする。
　　Ｍ１　＞　Ｍ２　＞　Ｍ３
　そして、磁性材料が粒状の場合には、磁性材料の平均粒径を次の関係の通りとした。
　　Ｍ１　＜　Ｍ２　＜　Ｍ３
　また、磁性材料が、薄板やハニカム形状などのブロック体である場合には、作業室内の空間ピッチ（作業室内の断面での間隙率）をキュリー点が低い材料ほど広くなるように設定した。
　このように、本実施形態では、作業室２内において、軸方向に沿って、キュリー点が低い磁性材料の収容位置ほど材料充填率を低く設定した。
　本実施形態の作用効果は、第１の実施形態と同様である。
　ここで、第１の実施形態の圧力損失の調整方法と第２の実施形態の圧力損失の調整方法を併せて採用しても構わない。
２     作業室
３     永久磁石
４     回転ディスク
１０   回転軸
２０   外径側永久磁石
Ｍ     磁性材料

Claims (4)

  1. 　中心軸周りに回転可能な永久磁石と、上記永久磁石の外周側に円環状に配置されると共に磁性材料を収容する複数の作業室が円周方向に並列して設けられ、上記各作業室にはそれぞれ、キュリー点が異なる複数の磁性材料が軸方向に沿って直列に積層し、上記作業室に熱伝導媒体が供給される磁気冷凍ヒートポンプ装置であって、
    　上記永久磁石が無い状態で上記作業室に熱伝導媒体を圧送した場合に、キュリー点が高い磁性材料を収容した部分の圧力損失よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した部分の圧力損失が小さくなるように、上記作業室の断面及び磁性材料の密度の少なくとも一方を設定したことを特徴とする磁気冷凍ヒートポンプ装置。
  2. 　上記作業室の断面積について、キュリー点が高い磁性材料を収容した部分の断面積よりも、キュリー点が低い磁性材料を収容した部分の断面積の方を大きく設定したことを特徴とする請求項１に記載した磁気冷凍ヒートポンプ装置。
  3. 　上記作業室の軸方向に沿った上記作業室の磁性材料の密度について、キュリー点が高い磁性材料部分の密度よりも、キュリー点が低い磁性材料部分の密度の方を小さく設定したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した磁気冷凍ヒートポンプ装置。
  4. 　上記熱伝導媒体は、不凍液を含有していることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載した磁気冷凍ヒートポンプ装置。
PCT/JP2018/041433 2017-12-27 2018-11-08 磁気冷凍ヒートポンプ装置 Ceased WO2019130846A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-251298 2017-12-27
JP2017251298A JP2019117027A (ja) 2017-12-27 2017-12-27 磁気冷凍ヒートポンプ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019130846A1 true WO2019130846A1 (ja) 2019-07-04

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ID=67063411

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