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JP2018146155A - Heat exchanger and magnetic heat pump device - Google Patents

Heat exchanger and magnetic heat pump device Download PDF

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JP2018146155A
JP2018146155A JP2017040267A JP2017040267A JP2018146155A JP 2018146155 A JP2018146155 A JP 2018146155A JP 2017040267 A JP2017040267 A JP 2017040267A JP 2017040267 A JP2017040267 A JP 2017040267A JP 2018146155 A JP2018146155 A JP 2018146155A
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heat exchanger
wire
wires
stranded
container
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JP2017040267A
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Japanese (ja)
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竹内 勝彦
Katsuhiko Takeuchi
勝彦 竹内
正裕 近藤
Masahiro Kondo
正裕 近藤
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
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Fujikura Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat exchanger capable of uniformizing temperature distribution on a cross section orthogonal to a longitudinal direction, with continuous temperature gradient generated easily.SOLUTION: An MCM heat exchanger 10 includes a first aggregate 11A constituted by bundling a plurality of first twisted wires 12A, and a container 13 storing the first aggregate 11A. The first twisted wires 12A is constituted by mutually twisting a plurality of wires. The plurality of wires has a first wire 121 composed of a first magnetic heat quantity effect material having a first Curie point T, and a second wire 122 composed of a second magnetic heat quantity effect material having a second Curie point Tdifferent from the first Curie point T.SELECTED DRAWING: Figure 5

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.

磁気熱量効果型ヒートポンプ装置に用いられる磁気熱量素子として、連続した温度勾配の発生を容易にするために、第1材料により形成された第1ブロックと、第2材料により形成された第2ブロックと、第1ブロックと第2ブロックとの間の隣接部分に設けられた混合部と、を直列に接続(所謂、カスケード接続)したものが知られている(例えば特許文献1参照)。   As a magnetocaloric element used in a magnetocaloric effect type heat pump device, in order to facilitate the generation of a continuous temperature gradient, a first block formed of a first material and a second block formed of a second material In addition, there is known one in which a mixing unit provided in an adjacent portion between the first block and the second block is connected in series (so-called cascade connection) (see, for example, Patent Document 1).

この磁気熱量素子において、第1材料は、第1温度帯において磁気熱量効果を発揮し、第2材料は、第1温度帯と部分的に重複する第2温度帯において磁気熱量効果を発揮し、混合部には、第1材料と第2材料とが混合状態で存在している。また、第1及び第2ブロックを構成する素子部材の形状として、棒状体が例示されている(特に特許文献1の段落[0107]参照)。   In this magnetocaloric element, the first material exhibits a magnetocaloric effect in the first temperature zone, and the second material exhibits a magnetocaloric effect in a second temperature zone partially overlapping with the first temperature zone, In the mixing portion, the first material and the second material exist in a mixed state. Moreover, a rod-shaped body is illustrated as a shape of the element member which comprises a 1st and 2nd block (refer especially the paragraph [0107] of patent document 1).

特開2016−99040号公報JP-A-2006-99040

上記の第1ブロック、混合部、及び第2ブロックがカスケード接続された熱交換器において、素子部材を棒状とすることで、十分に大きな比表面積を確保しつつ圧力損失の低下を図ることができる。しかしながら、上記の混合部において、第1材料からなる棒状体と、第2材料からなる棒状体を単に収容すると、第1材料と第2材料が偏って分布することで、磁気熱量素子の長手方向に対する直交断面における温度分布が不均一となってしまう場合がある、という問題がある。   In the heat exchanger in which the first block, the mixing unit, and the second block are cascade-connected, the pressure loss can be reduced while securing a sufficiently large specific surface area by forming the element member in a bar shape. . However, when the rod-shaped body made of the first material and the rod-shaped body made of the second material are simply accommodated in the mixing section, the first material and the second material are distributed unevenly, so that the longitudinal direction of the magnetocaloric element is There is a problem in that the temperature distribution in the cross section orthogonal to may become non-uniform.

本発明が解決しようとする課題は、連続した温度勾配の発生を容易にしつつ、長手方向に対する直交断面における温度分布の均一化を図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 includes a heat exchanger capable of facilitating the generation of a continuous temperature gradient and uniforming the temperature distribution in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, and the heat exchanger. Another object is to provide a magnetic heat pump device.

[1]本発明に係る熱交換器は、複数の第1の撚線を束ねて構成された第1の集合体と、前記第1の集合体が収容された容器と、を備え、それぞれの前記第1の撚線は、複数の線材を相互に撚り合わせて構成されており、複数の前記線材は、第1のキュリー点を有する第1の磁気熱量効果材料で構成された第1の線材と、前記第1のキュリー点とは異なる第2のキュリー点を有する第2の磁気熱量効果材料で構成された第2の線材と、を含む熱交換器である。   [1] A heat exchanger according to the present invention includes a first assembly configured by bundling a plurality of first stranded wires, and a container in which the first assembly is accommodated, The first stranded wire is formed by twisting a plurality of wires together, and the plurality of wires are formed of a first magnetocaloric material having a first Curie point. And a second wire made of a second magnetocaloric material having a second Curie point different from the first Curie point.

[2]上記発明において、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、前記第1の開口から前記第2の開口に向かう第1の方向と、前記第1の集合体の延在方向とが実質的に平行であってもよい。   [2] In the above invention, the container has a first opening located at one end and a second opening located at the other end, and the first opening The first direction toward the second opening and the extending direction of the first assembly may be substantially parallel.

[3]上記発明において、前記熱交換器は、複数の第2の撚線を束ねて構成された第2の集合体を備え、それぞれの前記第2の撚線は、前記線材を相互に撚り合わせて構成され、前記第2の集合体は、前記第1の方向に沿って前記第1の集合体に対して前記第2の開口側に位置するように、前記容器に収容されており、第1の比は、前記第1の撚線を構成する前記第1の線材の本数と前記第2の線材の本数との比であり、第2の比は、前記第2の撚線を構成する前記第1の線材の本数と前記第2の線材の本数との比であり、前記第1の比と前記第2の比が相互に異なってもよい。   [3] In the above invention, the heat exchanger includes a second assembly configured by bundling a plurality of second stranded wires, and each of the second stranded wires twists the wire together. The second assembly is accommodated in the container so as to be positioned on the second opening side with respect to the first assembly along the first direction, The first ratio is a ratio of the number of the first wires constituting the first stranded wire and the number of the second wires, and the second ratio constitutes the second stranded wire. It is a ratio of the number of the first wire rods to the number of the second wire rods, and the first ratio and the second ratio may be different from each other.

[4]上記発明において、前記第1の撚線を構成する前記第1の線材の本数は、前記第2の撚線を構成する前記第1の線材の本数に対して相対的に多く、前記第1の撚線を構成する前記第2の線材の本数は、前記第2の撚線を構成する前記第2の線材の本数に対して相対的に少なくてもよい。   [4] In the above invention, the number of the first wire constituting the first stranded wire is relatively larger than the number of the first wire constituting the second stranded wire, The number of the second wires constituting the first stranded wire may be relatively small with respect to the number of the second wires constituting the second stranded wire.

[5]上記発明において、前記熱交換器は、複数の第3の撚線を束ねて構成された第3の集合体と、複数の第4の撚線を束ねて構成された第4の集合体と、を備え、前記第3の撚線は、複数の前記第1の線材を相互に撚り合わせて構成され、前記第4の撚線は、複数の前記第2の線材を相互に撚り合わせて構成されており、前記第3の集合体は、前記第1の方向において前記第1の集合体に対して前記第1の開口側に位置するように、前記容器に収容され、前記第4の集合体は、前記第1の方向において前記第2の集合体に対して前記第2の開口側に位置するように、前記容器に収容されていてもよい。   [5] In the above invention, the heat exchanger includes a third aggregate configured by bundling a plurality of third twisted wires and a fourth aggregate configured by bundling a plurality of fourth twisted wires. And the third twisted wire is formed by twisting the plurality of first wires together, and the fourth twisted wire is twisted by the plurality of second wires. The third assembly is accommodated in the container so as to be positioned on the first opening side with respect to the first assembly in the first direction, and the fourth assembly The assembly may be accommodated in the container so as to be positioned on the second opening side with respect to the second assembly in the first direction.

[6]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、前記線材に磁場を印加すると共に前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、配管を介して前記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材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である。   [6] A magnetic heat pump device according to the present invention includes at least one heat exchanger, a magnetic field changing unit that applies a magnetic field to the wire and changes the magnitude of the magnetic field, and the heat exchange via a pipe. The first and second external heat exchangers respectively connected to the heat exchanger, and the first external heat from the heat exchanger as the magnitude of the magnetic field applied to the wire by the magnetic changing means changes. And a fluid supply means for supplying fluid to the exchanger or the second external heat exchanger.

本発明によれば、相互に異なるキュリー点を有する第1及び第2の線材を含む複数の線材を撚り合わせることで第1の撚線を構成し、さらに、その第1の撚線を複数束ねることで第1の集合体を構成する。これにより、熱交換器内での連続した温度勾配の発生を容易にしつつ、熱交換器の長手方向に対する直交断面における温度分布の均一化を図ることができる。   According to the present invention, a first stranded wire is formed by twisting together a plurality of wires including first and second wires having different Curie points, and a plurality of the first stranded wires are bundled. Thus, the first aggregate is formed. As a result, the temperature distribution in the cross section orthogonal to the longitudinal direction of the heat exchanger can be made uniform while facilitating the generation of a continuous temperature gradient in the heat exchanger.

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(a)は、本発明の実施形態における第1の集合体の断面図であって、図4のVA-VA線に沿った図であり、図5(b)は、本発明の実施形態における第1の撚線の断面図である。5A is a cross-sectional view of the first assembly according to the embodiment of the present invention, and is a view taken along the line VA-VA of FIG. 4, and FIG. 5B is a diagram illustrating the implementation of the present invention. It is sectional drawing of the 1st strand wire in a form. 図6(a)は、本発明の実施形態における第2の集合体の断面図であって、図4のVIA-VIA線に沿った断面図であり、図6(b)は、本発明の実施形態における第2の撚線の断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view of the second assembly in the embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along the line VIA-VIA of FIG. 4, and FIG. It is sectional drawing of the 2nd twisted wire in embodiment. 図7(a)は、本発明の実施形態における第3の集合体の断面図であって、図4のVIIA-VIIA線に沿った断面図であり、図7(b)は、本発明の実施形態における第3の撚線の断面図である。FIG. 7A is a cross-sectional view of the third assembly in the embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along the line VIIA-VIIA of FIG. 4, and FIG. It is sectional drawing of the 3rd strand wire in embodiment. 図8(a)は、本発明の実施形態における第4の集合体の断面図であって、図4のVIIIA-VIIIA線に沿った断面図であり、図8(b)は、本発明の実施形態における第4の撚線の断面図である。FIG. 8A is a cross-sectional view of the fourth aggregate in the embodiment of the present invention, which is a cross-sectional view taken along the line VIIIA-VIIIA of FIG. 4, and FIG. It is sectional drawing of the 4th strand wire in embodiment.

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、図3及び図4は本発明の第1実施形態におけるMCM熱交換器を示す図、図5(a)〜図8(a)は本実施形態における第1〜第4の集合体の断面図、図5(b)〜図8(b)は本実施形態における第1〜第4の撚線の断面図である。   1 and 2 are diagrams showing the overall configuration of a magnetic heat pump device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 3 and 4 are diagrams showing an MCM heat exchanger according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 8A is a cross-sectional view of the first to fourth aggregates in the present embodiment, and FIGS. 5B to 8B are cross-sectional views of the first to fourth stranded wires in the present embodiment. is there.

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及び図4に示すように、第1〜第4の集合体11A〜11Dと、当該集合体11A〜11Dが収容された容器(ケース)13と、容器13の両端の接続された端末部材16,17と、を備えている。第1〜第4の集合体11A〜11Dは、当該集合体11A〜11Dを構成する撚線の種類が異なる点で相違する。   As shown in FIGS. 3 and 4, the first MCM heat exchanger 10 includes first to fourth aggregates 11A to 11D, and a container (case) 13 in which the aggregates 11A to 11D are accommodated, And terminal members 16 and 17 connected to both ends of the container 13. The first to fourth aggregates 11A to 11D are different in that the types of stranded wires constituting the aggregates 11A to 11D are different.

本実施形態における第1〜第4の集合体11A〜11Dが本発明における第1〜第4の集合体の一例に相当し、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。   The first to fourth aggregates 11A to 11D in the present embodiment correspond to an example of the first to fourth aggregates 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を構成する集合体の数は、上記の数に特に限定されず、5以上の集合体を用いて第1のMCM熱交換器を構成してもよい。また、本実施形態では第1〜第4の集合体11A〜11Dを一つの容器13に収容しているが、MCM熱交換器の構成は特にこれに限定されない。例えば、第1〜第4の集合体を別々の容器にそれぞれ収容して、これらの容器を相互に連結することでMCM熱交換器を構成してもよい。   In addition, the number of aggregates constituting the first MCM heat exchanger 10 is not particularly limited to the above number, and the first MCM heat exchanger may be configured using 5 or more aggregates. Moreover, in this embodiment, although the 1st-4th aggregate | assembly 11A-11D is accommodated in the one container 13, the structure of a MCM heat exchanger is not specifically limited to this. For example, the MCM heat exchanger may be configured by accommodating the first to fourth assemblies in separate containers and connecting these containers to each other.

第1の集合体11Aは、図5(a)及び図5(b)に示すように、複数の第1の撚線12Aを束ねて構成されている。複数の第1の撚線12Aは、当該第1の撚線12Aの長手方向に対して交差する方向に相互に束ねられている。換言すれば、第1の撚線12Aの側面同士が接触するように、複数の第1の撚線12Aが相互に隣接している。その結果、第1の撚線12Aの側面同士の間には流路123(図5(a)参照)が形成されている。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the first aggregate 11A is configured by bundling a plurality of first stranded wires 12A. The plurality of first stranded wires 12A are bundled together in a direction intersecting the longitudinal direction of the first stranded wire 12A. In other words, the plurality of first stranded wires 12A are adjacent to each other so that the side surfaces of the first stranded wires 12A are in contact with each other. As a result, a channel 123 (see FIG. 5A) is formed between the side surfaces of the first stranded wire 12A.

それぞれの第1の撚線12Aは、3本の線材を相互に撚り合わせて構成されている。具体的には、2本の第1の線材121と1本の第2の線材122を撚り合わせることで第1の撚線12Aが形成されている。すなわち、本実施形態では、それぞれの第1の撚線12Aを構成する第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比が、2:1となっている(N:N=2:1)。この第1の撚線12Aにおける比(N:N=2:1)が、本発明における第1の比の一例に相当する。なお、それぞれの第1の撚線12Aを構成する線材の本数は、複数であれば特に限定されない。 Each first stranded wire 12A is formed by twisting three wires together. Specifically, the first stranded wire 12A is formed by twisting two first wire rods 121 and one second wire rod 122 together. That is, in this embodiment, the ratio of the number of the first wire 121 constituting each of the first twisted wire 12A (N 1) and the number of the second wire 122 (N 2) is 2: 1 when the (N 1 : N 2 = 2: 1). The ratio (N 1 : N 2 = 2: 1) in the first stranded wire 12A corresponds to an example of the first ratio in the present invention. In addition, if the number of the wire which comprises each 1st strand 12A is plural, it will not be specifically limited.

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.

本実施形態では、第1及び第2の線材121,122を撚り合わせて第1の撚線12Aを構成し、複数の第1の撚線12Aを複数束ねることで第1の集合体11Aを構成している。このため、図5(a)に示すように、第1の集合体11Aにおいて、第1の線材121が偏ることなく実質的に均等に配置されていると共に、第2の線材122も偏ることなく実質的に均等に配置されている。   In the present embodiment, the first and second wire rods 121 and 122 are twisted to form the first stranded wire 12A, and the plurality of first stranded wires 12A are bundled to form the first aggregate 11A. doing. Therefore, as shown in FIG. 5A, in the first assembly 11A, the first wire 121 is arranged substantially evenly without being biased, and the second wire 122 is also not biased. They are arranged substantially evenly.

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 is comprised from the magnetocaloric effect material (MCM: Magnetocaloric 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点(キュリー温度)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 point (Curie temperature) in a normal 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.

特に、本実施形態では、第1の線材121は、第1のキュリー点TC1を有する第1のMCMから構成されており、この第1のMCMは、第1の温度範囲RTC1において磁気熱量効果を発現する。これに対し、第2の線材122は、第2のキュリー点TC2を有する第2のMCMから構成されており、この第2のMCMは、第2の温度範囲RTC2において磁気熱量効果を発現する。この第2の線材122の第2のキュリー点TC2は、第1の線材121の第1のキュリー点TC1に対して相対的に高くなっている(TC2>TC1)。 In particular, in the present embodiment, the first wire 121 is composed of a first MCM having a first Curie point T C1 , and this first MCM has a magnetocaloric value in the first temperature range R TC1 . The effect is expressed. In contrast, the second wire 122 is composed of a second MCM having a second Curie point T C2, the second MCM may express magnetocaloric effect in the second temperature range R TC2 To do. Second Curie point T C2 of the second wire 122 is relatively high with respect to the first Curie point T C1 of the first wire 121 (T C2> T C1) .

すなわち、本実施形態では、第1の線材121と第2の線材122は、相互に異なるキュリー点TC1,TC2を有するMCMから構成されている。また、本実施形態では、第1の温度範囲RTC1と第2の温度範囲RTC2とが相互に異なっており、第2の温度範囲RTC2の全体が第1の温度範囲RTC1の全体に対して相対的に高くなっている(RTC2>RTC1)。なお、第2の温度範囲RTC2の少なくとも一部が第1の温度範囲RTC1から逸脱していれば、第1の温度範囲RTC1と第2の温度範囲RTC2が部分的に重複してもよい。 That is, in the present embodiment, the first wire 121 and the second wire 122 are composed of MCMs having different Curie points T C1 and T C2 . Further, in the present embodiment, the first temperature range R TC1 and the second temperature range R TC2 are different from each other, and the entire second temperature range R TC2 is the entire first temperature range R TC1 . On the other hand, it is relatively high (R TC2 > R TC1 ). At least a portion of the second temperature range R TC2 is if the deviation from the first temperature range R TC1, the first temperature range R TC1 and the second temperature range R TC2 are partially overlapping Also good.

本実施形態における第1の線材121が本発明における第1の線材の一例に相当し、本実施形態における第2の線材122が本発明における第2の線材の一例に相当する。また、本実施形態における第1のキュリー点TC1が本発明における第1のキュリー点の一例に相当し、本実施形態における第2のキュリー点TC2が本発明における第2のキュリー点の一例に相当する。 The first wire 121 in the present embodiment corresponds to an example of the first wire in the present invention, and the second wire 122 in the present embodiment corresponds to an example of the second wire in the present invention. Further, an example of a second Curie point in the first Curie point T C1 corresponds to an example of a first Curie point in the present invention in this embodiment, the second Curie point T C2 in the present embodiment the present invention It corresponds to.

本実施形態における第1及び第2の線材121,122は、円形の断面形状を有する線材であるが、第1及び第2の線材121,122が円形以外の断面形状を有してもよい。第1及び第2の線材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。   Although the 1st and 2nd wire 121,122 in this embodiment is a wire which has circular cross-sectional shape, the 1st and 2nd wire 121,122 may have cross-sectional shapes other than circular. Although it does not specifically limit as a wire diameter of the 1st and 2nd wire 121,122, For example, it is preferable that it is 0.01-1 mm.

第2の集合体11Bは、図6(a)及び図6(b)に示すように、複数の第2の撚線12Bを束ねて構成されている。この第2の撚線12Bも、3本の線材を相互に撚り合わせて構成されている。この第2の撚線12bは、1本の第1の線材121と2本の第2の線材122を撚り合わせることで形成されている点で、上述の第1の撚線12Aと相違する。すなわち、本実施形態では、それぞれの第2の撚線12Bを構成する第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比が、1:2となっている(N:N=1:2)。この第2の撚線12Bにおける比(N:N=1:2)が、本発明における第2の比の一例に相当する。なお、それぞれの第2の撚線12Bを構成する線材の本数は、複数であれば特に限定されない。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the second aggregate 11B is configured by bundling a plurality of second stranded wires 12B. The second stranded wire 12B is also configured by twisting three wires together. The second stranded wire 12b is different from the above-described first stranded wire 12A in that it is formed by twisting one first wire 121 and two second wires 122 together. That is, in this embodiment, the ratio of the number of the first wire 121 constituting the respective second stranded wire 12B (N 1) and the number of the second wire 122 (N 2) is 1: 2. But (N 1 : N 2 = 1: 2). The ratio (N 1 : N 2 = 1: 2) in the second stranded wire 12B corresponds to an example of the second ratio in the present invention. In addition, if the number of the wire which comprises each 2nd twisted wire 12B is plural, it will not be specifically limited.

複数の第2の撚線12Bは、当該第2の撚線12Bの長手方向に対して交差する方向に相互に束ねられている。その結果、第2の撚線12Bの側面同士の間に流路123(図6(a)参照)が形成されている。   The plurality of second stranded wires 12B are bundled together in a direction intersecting the longitudinal direction of the second stranded wire 12B. As a result, a flow path 123 (see FIG. 6A) is formed between the side surfaces of the second stranded wire 12B.

本実施形態では、上述の第1の集合体11Aと同様に、第1及び第2の線材121,122を撚り合わせて第2の撚線12Bを構成し、複数の第2の撚線12Bを複数束ねることで第2の集合体11Bを構成している。このため、図6(a)に示すように、第2の集合体11Bにおいて、第1の線材121が偏ることなく実質的に均等に配置されていると共に、第2の線材122も偏ることなく実質的に均等に配置されている。   In the present embodiment, similarly to the first assembly 11A described above, the first and second wire rods 121 and 122 are twisted to form the second stranded wire 12B, and the plurality of second stranded wires 12B are formed. The second aggregate 11B is configured by bundling a plurality. For this reason, as shown to Fig.6 (a), in the 2nd aggregate | assembly 11B, while the 1st wire 121 is arrange | positioned substantially equally without biasing, the 2nd wire 122 is also not biased. They are arranged substantially evenly.

第3の集合体11Cは、図7(a)及び図7(b)に示すように、複数の第3の撚線12Cを束ねて構成されている。この第3の撚線12Cも、3本の線材を相互に撚り合わせて構成されている。具体的には、この第3の撚線12Cは、3本の第1の線材121を撚り合わせることで形成されており、第2の線材122を用いていない。すなわち、本実施形態では、それぞれの第3の撚線12Cを構成する第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比が、3:0となっている(N:N=3:0)。なお、それぞれの第3の撚線12Cを構成する線材の本数は、複数であれば特に限定されない。 As shown in FIG. 7A and FIG. 7B, the third aggregate 11C is configured by bundling a plurality of third stranded wires 12C. The third stranded wire 12C is also configured by twisting three wires together. Specifically, the third stranded wire 12 </ b> C is formed by twisting the three first wire rods 121, and does not use the second wire rod 122. That is, in this embodiment, the ratio of the number of the first wire 121 constituting each third stranded wire 12C (N 1) and the number of the second wire 122 (N 2) is 3: 0 when (N 1 : N 2 = 3: 0). In addition, if the number of the wire which comprises each 3rd twisted wire 12C is plural, it will not be specifically limited.

複数の第3の撚線12Cは、当該第3の撚線12Cの長手方向に対して交差する方向に相互に束ねられている。その結果、第3の撚線12Cの側面同士の間に流路123(図7(a)参照)が形成されている。   The plurality of third stranded wires 12C are bundled together in a direction intersecting the longitudinal direction of the third stranded wire 12C. As a result, a channel 123 (see FIG. 7A) is formed between the side surfaces of the third stranded wire 12C.

第4の集合体11Cは、図8(a)及び図8(b)に示すように、複数の第4の撚線12Dを束ねて構成されている。この第4の撚線12Dも、3本の線材を相互に撚り合わせて構成されている。具体的には、この第4の撚線12Dは、3本の第2の線材122を撚り合わせることで形成されており、第1の線材121を用いていない。すなわち、本実施形態では、それぞれの第4の撚線12Dを構成する第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比が、0:3となっている(N:N=0:3)。なお、それぞれの第4の撚線12Dを構成する線材の本数は、複数であれば特に限定されない。 As shown in FIGS. 8A and 8B, the fourth aggregate 11C is configured by bundling a plurality of fourth stranded wires 12D. The fourth stranded wire 12D is also configured by twisting three wires together. Specifically, the fourth stranded wire 12 </ b> D is formed by twisting three second wire rods 122, and does not use the first wire rod 121. That is, in this embodiment, the ratio of the number of the first wire 121 constituting each of the fourth twisted wire 12D (N 1) and the number of the second wire 122 (N 2) is, 0: 3. But (N 1 : N 2 = 0: 3). In addition, if the number of the wire which comprises each 4th twisted wire 12D is plural, it will not be specifically limited.

複数の第4の撚線12Dは、当該第4の撚線12Dの長手方向に対して交差する方向に相互に束ねられている。その結果、第4の撚線12Dの側面同士の間に流路123(図8(a)参照)が形成されている。   The plurality of fourth stranded wires 12D are bundled together in a direction intersecting the longitudinal direction of the fourth stranded wire 12D. As a result, a channel 123 (see FIG. 8A) is formed between the side surfaces of the fourth stranded wire 12D.

図3、図4及び図5(a)〜図8(a)に示すように、第1〜第4の集合体11A〜11D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ず、例えば、円形や多角形の断面を有してもよい。   As shown in FIGS. 3, 4, and 5 (a) to 8 (a), the container 13 that accommodates the first to fourth assemblies 11 </ b> A to 11 </ b> D includes an accommodation portion 14 and a lid portion 15. It 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. In addition, if the shape of the container 13 is a cylinder shape, it will not be specifically limited above, For example, you may have a circular or polygonal cross section.

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。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. 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.

第1〜第4の集合体11A〜11Dは、当該集合体11A〜11Dの長手方向(図中のY軸方向)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。本実施形態では、第1の開口131から第2の開口132に近づくに従って、第3の集合体11C、第1の集合体11A、第2の集合体11B、及び、第4の集合体11Dの順となるように、第1〜第4の集合体11A〜11Dが並べられている。   The first to fourth aggregates 11A to 11D include the longitudinal direction (Y-axis direction in the figure) of the aggregates 11A to 11D and the axial direction of the container 13 (from the first opening 131 to the second opening 132). In the container 13 so as to substantially coincide with the heading direction. In the present embodiment, as the first opening 131 approaches the second opening 132, the third aggregate 11C, the first aggregate 11A, the second aggregate 11B, and the fourth aggregate 11D The first to fourth aggregates 11A to 11D are arranged in order.

すなわち、本実施形態では、本実施形態では、第1の開口131から第2の開口132に近づくに従って、第1〜第4の撚線12A〜12Dを構成する線材として、第1の線材121の本数(N)が減少するのに対し、第2の線材122の本数(N)が増加しており、第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比(N:N)が、[3:0]→[2:1]→[1:2]→[0:3]と段階的に変化している。 That is, in the present embodiment, in the present embodiment, as the wire constituting the first to fourth stranded wires 12A to 12D approaches the second opening 132 from the first opening 131, the first wire 121 is formed. While the number (N 1 ) decreases, the number (N 2 ) of the second wires 122 increases, and the number (N 1 ) of the first wires 121 and the number (N 1 ) of the second wires 122 (N 2 ) ratio (N 1 : N 2 ) changes stepwise from [3: 0] → [2: 1] → [1: 2] → [0: 3].

なお、第1の開口131から第2の開口132に近づくに従って、第1の線材121の本数(N)が減少し、第2の線材122の本数(N)が増加するのであれば、第1〜第4の撚線12A〜12Dにおける第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比(N:N)は特に上記に限定されない。 If the number of first wires 121 (N 1 ) decreases and the number of second wires 122 (N 2 ) increases as the first opening 131 approaches the second opening 132, the ratio of the number of the first number of the wire 121 (N 1) and the second wire rod 122 in the first to fourth twisted wire 12A~12D (N 2) (N 1 : N 2) is not particularly limited to the above .

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にも第1〜第4の集合体21A〜21Dが収容されている(図2参照)。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、この第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 container 23 of the second MCM heat exchanger 20 also accommodates the first to fourth assemblies 21A to 21D (see FIG. 2). 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の第1〜第4の集合体21A〜21Dは、第1のMCM熱交換器10の第1〜第4の集合体11A〜11D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 first to fourth assemblies 21A to 21D of the second MCM heat exchanger 20 have the same configuration as the first to fourth assemblies 11A to 11D of the first MCM heat exchanger 10. ing. 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.

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の線材121,122に対する磁場の印加/除去に代えて、線材121,122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. In addition, when an electromagnet having a coil is used, the magnitude (intensity) of the magnetic field applied to the wires 121 and 122 is changed instead of the application / removal of the magnetic field to the wires 121 and 122 of the MCM heat exchangers 10 and 20. You may make it do.

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の第1〜第4の集合体11A〜11Dが消磁されてその温度が低下する。その一方で、第2のMCM熱交換器20の第1〜第4の集合体21A〜21Dが着磁されてその温度が上昇する。   First, when the piston 30 is moved to the “first position” shown in FIG. 1, the first to fourth aggregates 11 </ b> A to 11 </ b> D of the first MCM heat exchanger 10 are demagnetized and the temperature thereof decreases. On the other hand, the first to fourth aggregates 21A to 21D of the second MCM heat exchanger 20 are 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. 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の第1〜第4の集合体11A〜11D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 first to fourth assemblies 11A to 11D 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. The low temperature side heat exchanger 50 is cooled.

一方、着磁されて温度が上昇した第2のMCM熱交換器20の第1〜第4の集合体21A〜21D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 first to fourth assemblies 21 </ b> A to 21 </ b> D 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. Thus, the high temperature side heat exchanger 60 is heated.

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の第1〜第4の集合体11A〜11Dが着磁されてその温度が上昇する。その一方で、第2のMCM熱交換器20の第1〜第4の集合体21A〜21Dが消磁されてその温度が低下する。   Next, when the piston 30 is moved to the “second position” shown in FIG. 2, the first to fourth assemblies 11 </ b> A to 11 </ b> D of the first MCM heat exchanger 10 are magnetized and the temperature rises. . On the other hand, the 1st-4th aggregate 21A-21D of the 2nd MCM heat exchanger 20 is demagnetized, and the temperature falls.

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の第1〜第4の集合体21A〜21D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 first to fourth assemblies 21A to 21D 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. The low temperature side heat exchanger 50 is cooled.

一方、着磁されて温度が上昇した第1のMCM熱交換器10の第1〜第4の集合体11A〜11D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 first to fourth assemblies 11A to 11D 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. Thus, the high temperature side heat exchanger 60 is heated.

以上に説明したピストン30の「第1の位置」と「第2の位置」との間の往復移動により、第1及び第2のMCM熱交換器10,20の第1〜第4の集合体11A〜11D,21A〜21Dに対する磁場の印加と除去を繰り返す。そして、第1及び第2のMCM熱交換器10,20が定常運転状態に至ると、第1及び第2のMCM熱交換器10,20の第1〜第4の集合体11A〜11D,21A〜21Dに所定の温度勾配が発生する。   By the reciprocation between the “first position” and the “second position” of the piston 30 described above, the first to fourth aggregates of the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 are obtained. The application and removal of the magnetic field to and from 11A to 11D and 21A to 21D are repeated. When the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 reach a steady operation state, the first to fourth aggregates 11A to 11D and 21A of the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 are obtained. A predetermined temperature gradient occurs at ~ 21D.

すなわち、第1のMCM熱交換器10の第1〜第4の集合体11A〜11Dにおいて、第1の低温側配管81側の端部が最低温であり、第1の高温側配管83側の端部が最高温である温度勾配が発生する。同様に、第2のMCM熱交換器20の第1〜第4の集合体21A〜21Dにおいても、第2の低温側配管82側の端部が最低温であり、第2の高温側配管84側の端部が最高温である温度勾配が発生する。   That is, in the first to fourth assemblies 11A to 11D of the first MCM heat exchanger 10, the end on the first low temperature side pipe 81 side is the lowest temperature, and the first high temperature side pipe 83 side A temperature gradient occurs with the highest temperature at the end. Similarly, also in the 1st-4th aggregate 21A-21D of the 2nd MCM heat exchanger 20, the edge part by the side of the 2nd low temperature side piping 82 is the lowest temperature, and the 2nd high temperature side piping 84 A temperature gradient occurs where the end on the side is the highest temperature.

ここで、一般的に、MCM熱交換器に発生した温度勾配がMCMのキュリー点から外れる部分を含んでいる場合には、十分な磁気熱量効果を得ることができない。   Here, generally, when the temperature gradient generated in the MCM heat exchanger includes a portion that deviates from the Curie point of the MCM, a sufficient magnetocaloric effect cannot be obtained.

これに対し、本実施形態では、第1の低温側配管81側に位置する第3の集合体11Cの第3の撚線12Cが、第1のキュリー点TC1を有する第1の線材121で構成されているのに対し、第1の高温側配管83側に位置する第4の集合体11Dの第4の撚線12Dが、第2のキュリー点TC2を有する第2の線材122で構成されており、第2のキュリー点TC2が、第1の線材121の第1のキュリー点TC1に対して相対的に高くなっている(TC2>TC1)。このため、定常運転状態における第1のMCM熱交換器10の第1〜第4の集合体11A〜11Dに発生する温度勾配が広くても、効率的に磁気熱量効果を得ることができる。 In contrast, in the present embodiment, the third twisted wire 12C of the third assembly 11C is located in the first low temperature side pipe 81 side, the first wire 121 having a first Curie point T C1 while is configured, a fourth twisted wire 12D of the fourth assembly 11D which is located on the first hot side pipe 83 side, constituted by a second wire 122 having a second Curie point T C2 The second Curie point T C2 is relatively higher than the first Curie point T C1 of the first wire 121 (T C2 > T C1 ). For this reason, even if the temperature gradient generated in the first to fourth assemblies 11A to 11D of the first MCM heat exchanger 10 in the steady operation state is wide, the magnetocaloric effect can be obtained efficiently.

また、例えばMCMのロット毎の性能差等により、MCMのキュリー点が変化することがある。このような場合には、カスケード接続したMCMに発生する温度勾配の連続性が十分でない場合がある。   Further, the Curie point of the MCM may change due to, for example, a difference in performance between lots of the MCM. In such a case, the continuity of the temperature gradient generated in the cascade-connected MCMs may not be sufficient.

これに対し、本実施形態では、第1の線材121と第2の線材122を混在させた第1及び第2の集合体11A,11Bを、第3の集合体11Cと第4の集合体11Dとの間に介在させている。これにより、第1のMCM熱交換器10内に連続した温度勾配を容易に発生させることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the first and second aggregates 11A and 11B in which the first wire 121 and the second wire 122 are mixed are used as the third aggregate 11C and the fourth aggregate 11D. It is interposed between. Thereby, a continuous temperature gradient can be easily generated in the first MCM heat exchanger 10.

さらに、本実施形態では、第1の開口131から第2の開口132に近づくに従って、第3の集合体11C、第1の集合体11A、第2の集合体11B、及び、第4の集合体11Dの順番で、第1〜第4の集合体11A〜11Dが並べられている。   Further, in the present embodiment, as the first opening 131 approaches the second opening 132, the third aggregate 11C, the first aggregate 11A, the second aggregate 11B, and the fourth aggregate The first to fourth aggregates 11A to 11D are arranged in the order of 11D.

すなわち、本実施形態では、第1の開口131から第2の開口132に近づくに従って、第1〜第4の撚線12A〜12Dを構成する線材として、第1の線材121の本数(N)と第2の線材122の本数(N)の比(N:N)が段階的に変化するように、第1〜第4の集合体11A〜11Dが並べられている。このため、第1のMCM熱交換器10内に発生する温度勾配をスムーズにすることができる。 That is, in this embodiment, the number (N 1 ) of the first wire rods 121 as the wire rods constituting the first to fourth stranded wires 12A to 12D as the first opening 131 approaches the second opening 132. The first to fourth aggregates 11A to 11D are arranged so that the ratio (N 1 : N 2 ) of the number (N 2 ) of the first and second wire rods 122 changes stepwise. For this reason, the temperature gradient which generate | occur | produces in the 1st MCM heat exchanger 10 can be made smooth.

さらに、本実施形態では、相互に異なるキュリー点TC1,TC2を有する第1及び第2の線材121,122を撚り合わせて第1の撚線12Aを構成し、複数の第1の撚線12Aを複数束ねることで第1の集合体11Aが構成されている。同様に、第1及び第2の線材121,122を撚り合わせて第2の撚線12Bを構成し、複数の第2の撚線12Bを複数束ねることで第2の集合体11Bが構成されている。 Further, in the present embodiment, the first and second wire rods 121 and 122 having different Curie points T C1 and T C2 are twisted to constitute the first stranded wire 12A, and a plurality of first stranded wires. The first aggregate 11A is configured by bundling a plurality of 12A. Similarly, the 1st and 2nd wire 121,122 is twisted together, the 2nd strand 12B is comprised, and the 2nd aggregate 11B is comprised by bundling a plurality of 2nd strands 12B. Yes.

このため、図5(a)及び図6(a)に示すように、第1及び第2の集合体11A,11Bにおいて、第1の線材121が偏ることなく実質的に均等に配置されていると共に、第2の線材122も偏ることなく実質的に均等に配置されているので、第1のMCM熱交換器20内での長手方向に対する直交断面における温度分布の均一化を図ることができる。   For this reason, as shown to Fig.5 (a) and FIG.6 (a), in the 1st and 2nd aggregate | assembly 11A, 11B, the 1st wire 121 is arrange | positioned substantially equally without biasing. At the same time, since the second wire rods 122 are also arranged substantially uniformly without being biased, the temperature distribution in the cross section orthogonal to the longitudinal direction in the first MCM heat exchanger 20 can be made uniform.

第2のMCM熱交換器20についても、上述の第1のMCM熱交換器10と同様の効果を得ることができる。   The second MCM heat exchanger 20 can obtain the same effects as those of the first MCM heat exchanger 10 described above.

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 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、異なる仕様の集合体を用いたり、集合体の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, the first and second MCM heat exchangers 10 and 20 may use aggregates with different specifications or may have different numbers of aggregates.

1…磁気ヒートポンプ装置
10…第1のMCM熱交換器
11A〜11D…第1〜第4の集合体
12A〜12D…第1〜第4の撚線
121…第1の線材
122…第2の線材
123…流路
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
21A〜21D…第1〜第4の集合体
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 11A-11D ... 1st-4th aggregate 12A-12D ... 1st-4th twisted wire 121 ... 1st wire 122 ... 2nd wire 123 ... Flow path 13 ... Container 131 ... First opening 132 ... Second opening 14 ... Accommodating portion 141 bottom 142,143 ... side
144 ... Opening 15 ... Lid 16 ... 1st terminal member 161 ... Connection port 162 ... Connection port 17 ... 2nd terminal member 171 ... Connection port 172 ... Connection port 20 ... 2nd MCM heat exchanger 21A-21D ... 1st-4th aggregate | assembly 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 exchanger 70 ... Pumps 81-82 ... First to second low temperature side pipes 83-84 ... Third to fourth high temperature side pipes 90 ... Switching valve

Claims (6)

複数の第1の撚線を束ねて構成された第1の集合体と、
前記第1の集合体が収容された容器と、を備え、
それぞれの前記第1の撚線は、複数の線材を相互に撚り合わせて構成されており、
複数の前記線材は、
第1のキュリー点を有する第1の磁気熱量効果材料で構成された第1の線材と、
前記第1のキュリー点とは異なる第2のキュリー点を有する第2の磁気熱量効果材料で構成された第2の線材と、を含む熱交換器。
A first assembly configured by bundling a plurality of first strands;
A container in which the first assembly is accommodated,
Each of the first stranded wires is formed by twisting a plurality of wires together,
The plurality of wires are
A first wire composed of a first magnetocaloric material having a first Curie point;
And a second wire composed of a second magnetocaloric material having a second Curie point different from the first Curie point.
請求項1に記載の熱交換器であって、
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、
前記第1の開口から前記第2の開口に向かう第1の方向と、前記第1の集合体の延在方向とが実質的に平行である熱交換器。
The heat exchanger according to claim 1,
The container is
A first opening located at one end;
A second opening located at the other end,
A heat exchanger in which a first direction from the first opening toward the second opening is substantially parallel to an extending direction of the first assembly.
請求項2に記載の熱交換器であって、
前記熱交換器は、複数の第2の撚線を束ねて構成された第2の集合体を備え、
それぞれの前記第2の撚線は、前記線材を相互に撚り合わせて構成され、
前記第2の集合体は、前記第1の方向に沿って前記第1の集合体に対して前記第2の開口側に位置するように、前記容器に収容されており、
第1の比は、前記第1の撚線を構成する前記第1の線材の本数と前記第2の線材の本数との比であり、
第2の比は、前記第2の撚線を構成する前記第1の線材の本数と前記第2の線材の本数との比であり、
前記第1の比と前記第2の比が相互に異なる熱交換器。
The heat exchanger according to claim 2,
The heat exchanger includes a second aggregate configured by bundling a plurality of second stranded wires,
Each of the second stranded wires is formed by twisting the wires together.
The second assembly is accommodated in the container so as to be positioned on the second opening side with respect to the first assembly along the first direction,
The first ratio is a ratio between the number of the first wires constituting the first stranded wire and the number of the second wires.
The second ratio is a ratio between the number of the first wires constituting the second stranded wire and the number of the second wires,
A heat exchanger in which the first ratio and the second ratio are different from each other.
請求項3に記載の熱交換器であって、
前記第1の撚線を構成する前記第1の線材の本数は、前記第2の撚線を構成する前記第1の線材の本数に対して相対的に多く、
前記第1の撚線を構成する前記第2の線材の本数は、前記第2の撚線を構成する前記第2の線材の本数に対して相対的に少ない熱交換器。
The heat exchanger according to claim 3,
The number of the first wires constituting the first stranded wire is relatively large with respect to the number of the first wires constituting the second stranded wire,
The number of the 2nd wire which constitutes the 1st twisted wire is a heat exchanger relatively few with respect to the number of the 2nd wire which constitutes the 2nd twisted wire.
請求項4に記載の熱交換器であって、
前記熱交換器は、
複数の第3の撚線を束ねて構成された第3の集合体と、
複数の第4の撚線を束ねて構成された第4の集合体と、を備え、
前記第3の撚線は、複数の前記第1の線材を相互に撚り合わせて構成され、
前記第4の撚線は、複数の前記第2の線材を相互に撚り合わせて構成されており、
前記第3の集合体は、前記第1の方向において前記第1の集合体に対して前記第1の開口側に位置するように、前記容器に収容され、
前記第4の集合体は、前記第1の方向において前記第2の集合体に対して前記第2の開口側に位置するように、前記容器に収容されている熱交換器。
The heat exchanger according to claim 4,
The heat exchanger is
A third aggregate configured by bundling a plurality of third stranded wires;
A fourth assembly configured by bundling a plurality of fourth stranded wires,
The third stranded wire is formed by twisting a plurality of the first wire rods,
The fourth stranded wire is formed by twisting a plurality of the second wire rods,
The third assembly is accommodated in the container so as to be positioned on the first opening side with respect to the first assembly in the first direction,
The heat exchanger housed in the container so that the fourth aggregate is positioned on the second opening side with respect to the second aggregate in the first direction.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の少なくとも一つの熱交換器と、
前記線材に磁場を印加すると共に前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、
配管を介して前記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材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。
At least one heat exchanger according to any one of claims 1 to 5;
Magnetic field changing means for applying a magnetic field to the wire and changing the magnitude of the magnetic field;
First and second external heat exchangers respectively connected to the heat exchanger via piping;
Fluid supply 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 applied to the wire by the magnetic change means And a magnetic heat pump device.
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