JP2022150260A - Solid refrigeration device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、固体冷凍装置に関する。 The present disclosure relates to solid state refrigerators.
外部エネルギーに対する熱量効果を発揮する固体冷媒物質を有する固体冷凍装置が知られている。この種の固体冷凍装置として、特許文献1には、固体冷媒物質としての磁気作業物質を有する固体冷凍装置(磁気冷凍装置)が開示されている。
Solid state refrigeration systems are known that have a solid refrigerant material that exerts a calorimetric effect on external energy. As this type of solid refrigerating device,
磁気冷凍装置は、複数のベッド、高温側熱交換器、及び低温側熱交換器を有する。ベッド、高温側熱交換器、及び低温側熱交換器は熱媒体回路に接続される。ベッドでは、磁気作業物質の磁場変動に伴い、磁気作業物質が発熱、あるいは吸熱する。熱媒体回路の熱媒体は、発熱する磁気作業物質により加熱される。あるいは、熱媒体回路の熱媒体は、吸熱する磁気作業物質により冷却される。このような動作により、高温側熱交換器の熱媒体と、低温側熱交換器の熱媒体との間に温度差が生じる。 A magnetic refrigerator has multiple beds, a hot side heat exchanger, and a cold side heat exchanger. The bed, hot-side heat exchanger, and cold-side heat exchanger are connected to a heat medium circuit. In the bed, the magnetic working material generates heat or absorbs heat as the magnetic field of the magnetic working material fluctuates. The heat carrier in the heat carrier circuit is heated by the heat-generating magnetic working material. Alternatively, the heat carrier in the heat carrier circuit is cooled by an endothermic magnetic working material. Such an operation causes a temperature difference between the heat medium of the high temperature side heat exchanger and the heat medium of the low temperature side heat exchanger.
上述したような固体冷凍装置において、熱交換器を室外に設けた場合、外気温度が極めて低くなることがある。この場合、熱交換器を流れる熱媒体の温度が凝固点以下になり、熱媒体が凍結してしまうおそれがある。 In the solid-state refrigerator as described above, if the heat exchanger is installed outdoors, the outside air temperature may become extremely low. In this case, the temperature of the heat medium flowing through the heat exchanger may drop below the freezing point, causing the heat medium to freeze.
本開示は、熱媒体の凍結を抑制できる固体冷凍装置を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a solid-state refrigeration system capable of suppressing freezing of a heat medium.
第1の態様は、第1固体冷凍部(M1)、および第1熱交換器(51)を有する第1熱媒体回路(H1)と、第2固体冷凍部(M2)、および室外熱交換器である第2熱交換器(61)を有する第2熱媒体回路(H2)と、前記第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体が流れる第1流路(71)と、前記第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体が流れる第2流路(72)とを有し、前記第1流路(71)の第1熱媒体と前記第2流路(72)の第2熱媒体とを熱交換させる内部熱交換器(70)と、前記第1熱交換器(51)で前記第1熱媒体が放熱し且つ前記第1流路(71)で該第1熱媒体が吸熱するとともに、前記第2熱交換器(61)で前記第2熱媒体が吸熱し且つ前記第2流路(72)で該第2熱媒体が放熱する第1運転を実行させる制御装置(100)とを備え、前記第1固体冷凍部(M1)および前記第2固体冷凍部(M2)のそれぞれは、外部エネルギーに対する熱量効果を発揮する固体冷媒物質(11)と、前記固体冷媒物質(11)に熱量効果を誘発させる誘発部(12)とを有し、前記第2熱媒体の凝固点が、前記第1熱媒体の凝固点よりも低い。 A first aspect includes a first solid freezing section (M1), a first heat medium circuit (H1) having a first heat exchanger (51), a second solid freezing section (M2), and an outdoor heat exchanger. a second heat medium circuit (H2) having a second heat exchanger (61), a first flow path (71) through which the first heat medium of the first heat medium circuit (H1) flows, the second a second flow path (72) through which the second heat medium of the heat medium circuit (H2) flows; an internal heat exchanger (70) for exchanging heat with a heat medium, the first heat medium radiating heat in the first heat exchanger (51) and the first heat medium radiating in the first flow path (71) A control device (100) for executing a first operation in which heat is absorbed by the second heat medium in the second heat exchanger (61) and heat is released by the second heat medium in the second flow path (72). ), wherein each of the first solid freezing section (M1) and the second solid freezing section (M2) includes a solid refrigerant material (11) that exerts a calorific effect on external energy, and the solid refrigerant material (11 ), and the freezing point of the second heat medium is lower than the freezing point of the first heat medium.
第1の態様では、第2熱媒体回路(H2)に室外熱交換器である第2熱交換器(61)が設けられる。このため、低外気時において第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体の温度が低下しやすい。第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体の凝固点は、第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体の凝固点よりも低いので、第2熱媒体が凍結してしまうことを抑制できる。 In the first aspect, the second heat medium circuit (H2) is provided with the second heat exchanger (61), which is an outdoor heat exchanger. Therefore, the temperature of the second heat medium in the second heat medium circuit (H2) tends to decrease when the outside air is low. Since the freezing point of the second heat medium in the second heat medium circuit (H2) is lower than the freezing point of the first heat medium in the first heat medium circuit (H1), freezing of the second heat medium can be suppressed. .
第2の態様は、第1の態様の固体冷凍装置において、前記第1固体冷凍部(M1)および前記第2固体冷凍部(M2)は、前記固体冷媒物質(11)としての磁気作業物質(11)と、前記磁気作業物質(11)に磁場変動を付与する前記誘発部としての磁場変調部(12)とをそれぞれ有する。 A second aspect is the solid freezing device of the first aspect, wherein the first solid freezing section (M1) and the second solid freezing section (M2) include a magnetic working material ( 11) and a magnetic field modulation section (12) as the induction section that imparts magnetic field fluctuations to the magnetic working substance (11).
第2の態様では、第2熱媒体の凍結を抑制できるため、第2固体冷凍部(M2)の磁気熱量効果により第2熱媒体を加熱、あるいは冷却できる。 In the second aspect, since freezing of the second heat medium can be suppressed, the second heat medium can be heated or cooled by the magnetocaloric effect of the second solid-state freezing section (M2).
第3の態様は、第2の態様の固体冷凍装置において、前記第2固体冷凍部(M2)の動作温度域は、前記第1熱媒体の凝固点を含んでいる。 A third aspect is the solid-state freezing apparatus according to the second aspect, wherein the operating temperature range of the second solid-state freezing section (M2) includes the freezing point of the first heat medium.
第3の態様では、第2固体冷凍部(M2)が第1熱媒体の凝固点よりも低い温度で作動する。このため、低外気時において、第2固体冷凍部(M2)の磁気熱量効果により第2熱媒体を加熱、あるいは冷却できる。 In the third aspect, the second solid-state refrigerator (M2) operates at a temperature lower than the freezing point of the first heat medium. Therefore, when the outside air is low, the second heat medium can be heated or cooled by the magnetocaloric effect of the second solid-state refrigerator (M2).
第4の態様は、第3の態様の固体冷凍装置において、前記第2固体冷凍部(M2)をバイパスして、前記第2熱交換器(61)と前記第2流路(72)とを繋ぐバイパス流路(B1,B2,B3,B4)と、前記バイパス流路(B1,B2,B3,B4)を開閉する弁(81,82,83,84)とを備える。 A fourth aspect is the solid-state freezing apparatus according to the third aspect, wherein the second heat exchanger (61) and the second flow path (72) are connected by bypassing the second solid-state freezing section (M2). It is provided with connecting bypass channels (B1, B2, B3, B4) and valves (81, 82, 83, 84) for opening and closing the bypass channels (B1, B2, B3, B4).
第4の態様では、第2固体冷凍部(M2)が作動しない条件下において、第2固体冷凍部(M2)の流入側の第2熱媒体を、バイパス流路(B1,B2,B3,B4)を介して、第2固体冷凍部(M2)の流出側に送ることができる。これにより、第2熱媒体が第2固体冷凍部(M2)を通過することに起因する圧力損失の増大を回避できる。 In the fourth aspect, under the condition that the second solid state freezing section (M2) does not operate, the second heat medium on the inflow side of the second solid state freezing section (M2) is transferred to the bypass flow path (B1, B2, B3, B4 ) to the outflow side of the second solid freezing section (M2). This makes it possible to avoid an increase in pressure loss caused by the passage of the second heat medium through the second solid freezing section (M2).
第5の態様は、第4の態様の固体冷凍装置において、前記第1運転は、前記弁(81,82,83,84)が開状態となる第1動作と、前記弁(81,82,83,84)が閉状態となる第2動作とを含む。 A fifth aspect is the solid-state refrigerator according to the fourth aspect, wherein the first operation includes a first operation in which the valves (81, 82, 83, 84) are opened; 83, 84) are closed.
第1運転では、室外熱交換器である第2熱交換器(61)が吸熱器として機能し、第1熱交換器(51)が放熱器として機能する。このため、冬季において第1運転を行うことで、例えば室内を暖房できる。この第1運転では、外気温度に応じて第2固体冷凍部(M2)が作動できないことがある。第2固体冷凍部(M2)が作動できないときに第1動作を行うことで、第2固体冷凍部(M2)の流入側の第2熱媒体を、バイパス流路(B1,B2,B3,B4)を介して、第2固体冷凍部(M2)の流出側に送ることができる。 In the first operation, the second heat exchanger (61), which is an outdoor heat exchanger, functions as a heat absorber, and the first heat exchanger (51) functions as a radiator. Therefore, by performing the first operation in winter, for example, the room can be heated. In this first operation, the second solid freezing section (M2) may not operate depending on the outside air temperature. By performing the first operation when the second solid freezing section (M2) cannot operate, the second heat medium on the inflow side of the second solid freezing section (M2) is transferred to the bypass flow path (B1, B2, B3, B4 ) to the outflow side of the second solid freezing section (M2).
第2固体冷凍部(M2)が作動できるときに第2動作を行うことで、第2熱媒体は第2固体冷凍部(M2)を流れる。このため、第2固体冷凍部(M2)の磁気熱量効果により、第2熱媒体を加熱、あるいは冷却できる。 By performing the second operation when the second solid state freezing section (M2) can operate, the second heat medium flows through the second solid state freezing section (M2). Therefore, the second heat medium can be heated or cooled by the magnetocaloric effect of the second solid-state freezing section (M2).
第6の態様は、第5の態様の固体冷凍装置において、前記制御装置(100)は、前記第2固体冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れることを示す第1条件が成立する場合、前記第1動作を実行させる。 According to a sixth aspect, in the solid-state freezing apparatus of the fifth aspect, the control device (100) prevents the temperature of the magnetic working material (11) in the second solid-state freezing section (M2) from deviating from the operating temperature range. When the first condition shown is established, the first operation is executed.
第6の態様では、外気温度が高いことなどに起因して、第2固体冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れることを示す第1条件が成立すると、制御装置(100)が第1動作を実行させる。これにより、第2熱媒体が第2固体冷凍部(M2)をバイパスするため、圧力損失の増大を回避できる。 In the sixth aspect, when the first condition indicating that the temperature of the magnetic working material (11) in the second solid-state refrigerator (M2) is out of the operating temperature range due to, for example, the outside air temperature being high, A control device (100) causes the first operation to be performed. As a result, the second heat medium bypasses the second solid freezing section (M2), thereby avoiding an increase in pressure loss.
第7の態様は、第6の態様の固体冷凍装置において、前記制御装置(100)は、前記第1条件が成立しない場合、前記第2動作を実行させる。 A seventh aspect is the solid-state freezing apparatus according to the sixth aspect, wherein the control device (100) causes the second operation to be performed when the first condition is not satisfied.
第7の態様では、第1条件が成立せず、第2固体冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域内にある場合、制御装置(100)が第2動作を実行させる。これにより、第2固体冷凍部(M2)の磁気熱量効果により、第2熱媒体を加熱、あるいは冷却できる。 In the seventh aspect, when the first condition is not satisfied and the temperature of the magnetic working material (11) in the second solid-state freezing section (M2) is within the operating temperature range, the control device (100) executes the second action. Let Thereby, the second heat medium can be heated or cooled by the magnetocaloric effect of the second solid-state freezing section (M2).
第8の態様は、第4~第7のいずれか1つの態様の固体冷凍装置において、前記制御装置(100)は、前記第1熱交換器(51)で前記第1熱媒体が吸熱し且つ前記第1流路(71)で該第1熱媒体が放熱するとともに前記第2熱交換器(61)で前記第2熱媒体が放熱し且つ前記第2流路(72)で前記第2熱媒体が吸熱するとともに前記弁(81,82,83,84)が開状態となる第2運転を実行させる。 According to an eighth aspect, in the solid-state refrigerating apparatus of any one of the fourth to seventh aspects, the control device (100) controls the first heat medium to absorb heat in the first heat exchanger (51) and The first heat medium radiates heat through the first flow path (71), the second heat medium radiates heat through the second heat exchanger (61), and the second heat medium radiates heat through the second flow path (72). A second operation is performed in which the medium absorbs heat and the valves (81, 82, 83, 84) are opened.
第8の態様では、室外熱交換器である第2熱交換器(61)が放熱器として機能し、第1熱交換器(51)が吸熱器として機能する。第2運転では、第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体の温度が大きく低下しない。これに対し、第2固体冷凍部(M2)の動作温度域は、第1熱媒体の凝固点を含んでおり比較的低い。このため、第2運転では、第2固体冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れやすく、第2固体冷凍部(M2)を作動できないことがある。この第2運転において、制御装置(100)は、バイパス流路(B1,B2,B3,B4)の開閉弁(81,82,83,84)を開ける。これにより、第2熱媒体が第2固体冷凍部(M2)をバイパスするため、圧力損失の増大を回避できる。 In the eighth aspect, the second heat exchanger (61), which is an outdoor heat exchanger, functions as a radiator, and the first heat exchanger (51) functions as a heat absorber. In the second operation, the temperature of the second heat medium in the second heat medium circuit (H2) does not drop significantly. On the other hand, the operating temperature range of the second solid-state refrigerator (M2) includes the freezing point of the first heat medium and is relatively low. Therefore, in the second operation, the temperature of the magnetic working material (11) in the second solid state freezing section (M2) tends to deviate from the operating temperature range, and the second solid state freezing section (M2) may not operate. In this second operation, the control device (100) opens the on-off valves (81, 82, 83, 84) of the bypass flow paths (B1, B2, B3, B4). As a result, the second heat medium bypasses the second solid freezing section (M2), thereby avoiding an increase in pressure loss.
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its applications, or its uses.
《実施形態1》
本実施形態1の固体冷凍装置は、磁気冷凍装置(1)を構成する。磁気冷凍装置(1)は、磁気熱量効果を利用して熱媒体の温度を調節する。磁気冷凍装置(1)は、例えば空気調和装置に適用される。
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The solid-state refrigerator of
〈全体構成〉
図1に示すように、磁気冷凍装置(1)は、第1熱媒体回路(H1)と第2熱媒体回路(H2)とを有する。第1熱媒体回路(H1)には第1熱媒体が充填される。第2熱媒体回路(H2)には第2熱媒体が充填される。磁気冷凍装置(1)は、内部熱交換器(70)を有する。第1熱媒体回路(H1)と第2熱媒体回路(H2)とは、内部熱交換器(70)を介して熱的に接続される。
<overall structure>
As shown in FIG. 1, the magnetic refrigerator (1) has a first heat medium circuit (H1) and a second heat medium circuit (H2). The first heat medium circuit (H1) is filled with the first heat medium. The second heat medium circuit (H2) is filled with the second heat medium. The magnetic refrigerator (1) has an internal heat exchanger (70). The first heat medium circuit (H1) and the second heat medium circuit (H2) are thermally connected via the internal heat exchanger (70).
内部熱交換器(70)は、第1流路(71)と第2流路(72)とを有する。第1流路(71)は、第1熱媒体回路(H1)に含まれる。第2流路(72)は、第2熱媒体回路(H2)に含まれる。 The internal heat exchanger (70) has a first flow path (71) and a second flow path (72). The first flow path (71) is included in the first heat medium circuit (H1). The second flow path (72) is included in the second heat medium circuit (H2).
第1熱媒体回路(H1)は、主として、第1熱交換器(51)と、第1磁気冷凍部(M1)と、第1搬送機構(20A)とを有する。第1熱媒体回路(H1)は、2つ以上の第1磁気冷凍部(M1)を有してもよい。 The first heat medium circuit (H1) mainly has a first heat exchanger (51), a first magnetic refrigerator (M1), and a first transport mechanism (20A). The first heat medium circuit (H1) may have two or more first magnetic refrigeration units (M1).
第1熱媒体回路(H1)は、熱媒体の流路を切り換えるための切換機構を有する。本例の切換機構は、第1四方切換弁(16)と第2四方切換弁(17)とを含む。 The first heat medium circuit (H1) has a switching mechanism for switching the flow path of the heat medium. The switching mechanism of this example includes a first four-way switching valve (16) and a second four-way switching valve (17).
第1熱媒体回路(H1)は、第1磁気冷凍部(M1)に対応する第1制限機構を有する。本例の第1制限機構は、第1逆止弁(C1)、第2逆止弁(C2)、第3逆止弁(C3)、および第4逆止弁(C4)を含む。 The first heat medium circuit (H1) has a first limiting mechanism corresponding to the first magnetic refrigeration unit (M1). The first restriction mechanism of this example includes a first check valve (C1), a second check valve (C2), a third check valve (C3) and a fourth check valve (C4).
第2熱媒体回路(H2)は、主として、第2熱交換器(61)と、第2磁気冷凍部(M2)と、第2搬送機構(20B)とを有する。第2熱媒体回路(H2)は、2つ以上の第2磁気冷凍部(M2)を有してもよい。 The second heat medium circuit (H2) mainly has a second heat exchanger (61), a second magnetic refrigerator (M2), and a second transport mechanism (20B). The second heat medium circuit (H2) may have two or more second magnetic refrigeration units (M2).
第2熱媒体回路(H2)は、第2磁気冷凍部(M2)に対応する第2制限機構を有する。本例の第2制限機構は、第5逆止弁(C5)、第6逆止弁(C6)、第7逆止弁(C7)、および第8逆止弁(C8)を含む。 The second heat medium circuit (H2) has a second limiting mechanism corresponding to the second magnetic refrigerator (M2). The second restriction mechanism of this example includes a fifth check valve (C5), a sixth check valve (C6), a seventh check valve (C7), and an eighth check valve (C8).
第2熱媒体回路(H2)は、第2磁気冷凍部(M2)に対応する2つのバイパス機構を有する。各バイパス機構は、バイパス流路(B1,B2)と開閉弁(81,82)とをそれぞれ有する。 The second heat medium circuit (H2) has two bypass mechanisms corresponding to the second magnetic refrigeration section (M2). Each bypass mechanism has a bypass channel (B1, B2) and an on-off valve (81, 82), respectively.
なお、以下の説明において、第1磁気冷凍部(M1)および第2磁気冷凍部(M2)を総称して、単に磁気冷凍部(M)と述べる場合がある。第1搬送機構(20A)および第2搬送機構(20B)を総称して、単に搬送機構(20)と述べる場合がある。 In the following description, the first magnetic refrigeration unit (M1) and the second magnetic refrigeration unit (M2) may be collectively referred to simply as the magnetic refrigeration unit (M). The first transport mechanism (20A) and the second transport mechanism (20B) may be collectively referred to simply as the transport mechanism (20).
〈磁気冷凍部〉
磁気冷凍部(M)は、固体冷凍部である。磁気冷凍部(M)は、ベッド(10)と、磁気作業物質(11)と、磁場変調部(12)とを備える。ベッド(10)は、中空状のケースないしカラムである。ベッド(10)の内部には、磁気作業物質(11)が充填される。ベッド(10)の内部には、熱媒体が往復流動する流路(13)が形成される(図1を参照)。
<Magnetic refrigerator>
The magnetic refrigerator (M) is a solid refrigerator. The magnetic refrigerator (M) comprises a bed (10), a magnetic working material (11), and a magnetic field modulator (12). Bed (10) is a hollow case or column. The interior of the bed (10) is filled with a magnetic working material (11). Inside the bed (10), a channel (13) is formed in which the heat medium reciprocates (see FIG. 1).
磁気作業物質(11)は、外部エネルギーに対する熱量効果を発揮する固体作業物質である。具体的には、磁気作業物質(11)は、磁場が印加される、あるいは印加された磁場が強くなることにより、発熱する。磁気作業物質(11)は、磁場が除去される、あるいは印加された磁場が弱くなると吸熱する。磁気作業物質(11)の材料としては、例えば、Gd5(Ge0.5Si0.5)4、La(Fe1-xSix)13、La(Fe1-xCoxSiy)13、La(Fe1-xSix)13Hy、Mn(As0.9Sb0.1)などを用いることができる。 The magnetic working material (11) is a solid working material that exerts a calorimetric effect on external energy. Specifically, the magnetic working material (11) generates heat when a magnetic field is applied or when the applied magnetic field is strengthened. The magnetic working material (11) absorbs heat when the magnetic field is removed or the applied magnetic field weakens. Materials for the magnetic working substance (11) include, for example, Gd5 ( Ge0.5Si0.5 ) 4 , La( Fe1 - xSix)13, La(Fe1-xCoxSiy ) 13 , La ( Fe 1-x Si x ) 13 H y , Mn(As 0.9 Sb 0.1 ), and the like can be used.
磁場変調部(12)は、誘発部である。磁場変調部(12)は、磁気作業物質(11)に磁場変動を付与する。磁場変調部(12)は、磁気作業物質(11)に付与される磁場の強さを調節する。磁場変調部(12)は、例えば磁場を変調可能な電磁石で構成される。磁場変調部(12)は、第1変調動作と第2変調動作とを行う。第1変調動作では、磁気作業物質(11)に磁場を印加する、あるいは印加された磁場を強くする。第2変調動作では、磁気作業物質(11)に印加された磁場を取り除く、あるいは印加された磁場を弱くする。 The magnetic field modulation section (12) is an induction section. The magnetic field modulation section (12) imparts magnetic field fluctuations to the magnetic working material (11). The magnetic field modulation section (12) adjusts the strength of the magnetic field applied to the magnetic working material (11). The magnetic field modulation section (12) is composed of, for example, an electromagnet capable of modulating a magnetic field. A magnetic field modulation section (12) performs a first modulation operation and a second modulation operation. In the first modulating operation, a magnetic field is applied to the magnetic working material (11) or the applied magnetic field is increased. In the second modulating action, the magnetic field applied to the magnetic working material (11) is removed or the applied magnetic field is weakened.
〈搬送機構〉
搬送機構(20)は、対応する熱媒体回路(H1,H2)の熱媒体(液)を往復的に搬送する。搬送機構(20)は、往復式ポンプ(21)を含む。往復式ポンプ(21)は、ピストンポンプで構成される。往復式ポンプ(21)は、ポンプケース(22)と、ピストン(23)と、駆動機構(図示省略)とを有する。ピストン(23)は、ポンプケース(22)の内部に配置される。ピストン(23)は、ポンプケース(22)の内部を2つの室に区画する。往復式ポンプ(21)には、第1開口(24)と第2開口(25)とが設けられる。ポンプケース(22)の一方の室が第1開口(24)と連通し、他方の室が第2開口(25)と連通する。
<Conveyor Mechanism>
The transport mechanism (20) reciprocally transports the heat medium (liquid) in the corresponding heat medium circuit (H1, H2). The transport mechanism (20) includes a reciprocating pump (21). The reciprocating pump (21) is composed of a piston pump. The reciprocating pump (21) has a pump case (22), a piston (23), and a drive mechanism (not shown). The piston (23) is arranged inside the pump case (22). The piston (23) partitions the interior of the pump case (22) into two chambers. The reciprocating pump (21) is provided with a first opening (24) and a second opening (25). One chamber of the pump case (22) communicates with the first opening (24), and the other chamber communicates with the second opening (25).
駆動機構は、ピストン(23)に連結するロッドと、該ロッドに連結するクランクと、該クランクを駆動する電動機とを有する。電動機がクランクを回転駆動すると、ロッドが進退する。これにより、ポンプケース(22)内でピストン(23)の往復運動が行われる。 The drive mechanism has a rod connected to the piston (23), a crank connected to the rod, and an electric motor driving the crank. When the electric motor rotates the crank, the rod advances and retreats. As a result, the piston (23) reciprocates within the pump case (22).
搬送機構(20)は、第1搬送動作と第2搬送動作とを交互に繰り返し行う。第1搬送動作では、ピストン(23)が第1開口(24)側に移動する。第2搬送動作では、ピストン(23)が第2開口(25)側に移動する。 The transport mechanism (20) alternately and repeatedly performs the first transport operation and the second transport operation. In the first transport operation, the piston (23) moves toward the first opening (24). In the second transport operation, the piston (23) moves toward the second opening (25).
〈第1熱媒体回路の詳細〉
第1磁気冷凍部(M1)は、第1流入ポート(31)と、第1流出ポート(32)と、第2流入ポート(33)と、第2流出ポート(34)とを有する。これらのポート(31,32,33,34)は、第1磁気冷凍部(M1)のベッド(10)に形成される。これらのポート(31,32,33,34)は、第1磁気冷凍部(M1)の流路(13)に連通する。
<Details of the first heat medium circuit>
The first magnetic refrigeration section (M1) has a first inflow port (31), a first outflow port (32), a second inflow port (33), and a second outflow port (34). These ports (31, 32, 33, 34) are formed in the bed (10) of the first magnetic refrigerator (M1). These ports (31, 32, 33, 34) communicate with the channel (13) of the first magnetic refrigerator (M1).
第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)のそれぞれは、第1ポート(P1)、第2ポート(P2)、第3ポート(P3)、および第4ポート(P4)を有する。第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)は、図1の実線で示す第1状態と、図1の破線で示す第2状態とに切り替われる。第1状態の第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)のそれぞれは、第1ポート(P1)と第2ポート(P2)とを連通させると同時に第3ポート(P3)と第4ポート(P4)とを連通させる。第2状態の第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)のそれぞれは、第1ポート(P1)と第4ポート(P4)とを連通させると同時に第2ポート(P2)と第3ポート(P3)とを連通させる。 Each of the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) has a first port (P1), a second port (P2), a third port (P3), and a fourth port (P4). have. The first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) are switched between a first state indicated by solid lines in FIG. 1 and a second state indicated by broken lines in FIG. Each of the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) in the first state communicates the first port (P1) with the second port (P2) and at the same time, closes the third port (P3). and the fourth port (P4). Each of the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) in the second state communicates the first port (P1) with the fourth port (P4) and at the same time, closes the second port (P2). and the third port (P3).
第1熱媒体回路(H1)は、第1流入路(35)、第1流出路(36)、第2流入路(37)、および第2流出路(38)を有する。第1流入路(35)の一端は第1流入ポート(31)に接続する。第1流入路(35)の他端は第1四方切換弁(16)の第3ポート(P3)に接続する。第1流出路(36)の一端は第1流出ポート(32)に接続する。第1流出路(36)の他端は第1四方切換弁(16)の第1ポート(P1)に接続する。第2流入路(37)の一端は第2流入ポート(33)に接続する。第2流入路(37)の他端は第2四方切換弁(17)の第1ポート(P1)に接続する。第2流出路(38)の一端は第2流出ポート(34)に接続する。第2流出路(38)の他端は第2四方切換弁(17)の第3ポート(P3)に接続する。 The first heat medium circuit (H1) has a first inflow path (35), a first outflow path (36), a second inflow path (37), and a second outflow path (38). One end of the first inflow path (35) is connected to the first inflow port (31). The other end of the first inflow passage (35) is connected to the third port (P3) of the first four-way switching valve (16). One end of the first outflow path (36) is connected to the first outflow port (32). The other end of the first outflow path (36) is connected to the first port (P1) of the first four-way switching valve (16). One end of the second inflow path (37) is connected to the second inflow port (33). The other end of the second inflow passage (37) is connected to the first port (P1) of the second four-way switching valve (17). One end of the second outflow path (38) is connected to the second outflow port (34). The other end of the second outflow path (38) is connected to the third port (P3) of the second four-way switching valve (17).
第1熱媒体回路(H1)は、第1搬送流路(14)と第2搬送流路(15)とを有する。第1搬送流路(14)の一端は第1搬送機構(20A)の第1開口(24)に接続する。第1搬送流路(15)の他端は第1流入路(35)の中途部に接続する。第2搬送流路(15)の一端は第1搬送機構(20A)の第2開口(25)に接続する。第2搬送流路(15)の他端は第2流入路(37)の中途部に接続する。 The first heat medium circuit (H1) has a first transfer channel (14) and a second transfer channel (15). One end of the first transfer channel (14) is connected to the first opening (24) of the first transfer mechanism (20A). The other end of the first transfer channel (15) is connected to the middle portion of the first inflow channel (35). One end of the second transfer channel (15) is connected to the second opening (25) of the first transfer mechanism (20A). The other end of the second transfer channel (15) is connected to the middle portion of the second inflow channel (37).
第1熱媒体回路(H1)は、第1熱交換器(51)を有する。第1熱交換器(51)は、利用熱交換器である。第1熱交換器(51)は、その内部を流れる第1熱媒体と、温調対象とを直接または間接的に熱交換させる。本例の第1熱交換器(51)は、室内熱交換器である。第1熱交換器(51)は、第1熱媒体と、温調対象である室内空気とを直接的に熱交換させる。 The first heat medium circuit (H1) has a first heat exchanger (51). The first heat exchanger (51) is a utilization heat exchanger. The first heat exchanger (51) directly or indirectly heat-exchanges the first heat medium flowing therein with a temperature control object. The first heat exchanger (51) of this example is an indoor heat exchanger. The first heat exchanger (51) directly exchanges heat between the first heat medium and the indoor air whose temperature is to be controlled.
第1熱交換器(51)の一端は、第1四方切換弁(16)の第2ポートと繋がる。第1熱交換器(51)の他端は、第2四方切換弁(17)の第2ポート(P2)と繋がる。 One end of the first heat exchanger (51) is connected to the second port of the first four-way switching valve (16). The other end of the first heat exchanger (51) is connected to the second port (P2) of the second four-way switching valve (17).
第1熱交換器(51)の近傍には、室内ファン(52)が設けられる。室内ファン(52)は、第1熱交換器(51)を通過する空気を搬送する。 An indoor fan (52) is provided near the first heat exchanger (51). The indoor fan (52) conveys air passing through the first heat exchanger (51).
第1熱媒体回路(H1)は、内部熱交換器(70)に形成される第1流路(71)を含む。第1流路(71)の一端は、第1四方切換弁(16)の第4ポート(P4)に接続する。第1内部流路(1)の他端は、第2四方切換弁(17)の第4ポート(P4)に接続する。 The first heat medium circuit (H1) includes a first flow path (71) formed in the internal heat exchanger (70). One end of the first flow path (71) is connected to the fourth port (P4) of the first four-way switching valve (16). The other end of the first internal flow path (1) is connected to the fourth port (P4) of the second four-way switching valve (17).
第1逆止弁(C1)は、第1流入路(35)における、第1流入ポート(31)と、第1搬送流路(14)の接続部との間に設けられる。第1逆止弁(C1)は、第1搬送流路(14)から第1磁気冷凍部(M1)へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The first check valve (C1) is provided in the first inflow path (35) between the first inflow port (31) and the connecting portion of the first transfer flow path (14). The first check valve (C1) permits the flow of the first heat medium from the first transfer channel (14) toward the first magnetic refrigeration unit (M1) and prohibits the reverse flow.
第2逆止弁(C2)は、第1流出路(36)における、第1流出ポート(32)と、第1四方切換弁(16)の第1ポート(P1)との間に設けられる。第2逆止弁(C2)は、第1磁気冷凍部(M1)から第1四方切換弁(16)の第1ポート(P1)へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The second check valve (C2) is provided in the first outflow passage (36) between the first outflow port (32) and the first port (P1) of the first four-way switching valve (16). The second check valve (C2) allows the first heat medium to flow from the first magnetic refrigerator (M1) to the first port (P1) of the first four-way switching valve (16) and vice versa. prohibited.
第3逆止弁(C3)は、第2流入路(37)における、第2流入ポート(33)と、第2搬送流路(15)の接続部との間に設けられる。第3逆止弁(C3)は、第2搬送流路(15)から第1磁気冷凍部(M1)へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The third check valve (C3) is provided in the second inflow path (37) between the second inflow port (33) and the connecting portion of the second transfer flow path (15). The third check valve (C3) permits the flow of the first heat medium from the second transfer channel (15) toward the first magnetic refrigeration unit (M1) and prohibits the reverse flow.
第4逆止弁(C4)は、第2流出路(38)における、第2流出ポート(34)と、第2四方切換弁(17)の第3ポート(P3)との間に設けられる。第4逆止弁(C4)は、第1磁気冷凍部(M1)から第2四方切換弁(17)の第3ポート(P3)へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The fourth check valve (C4) is provided in the second outflow passage (38) between the second outflow port (34) and the third port (P3) of the second four-way switching valve (17). The fourth check valve (C4) allows the flow of the first heat medium from the first magnetic refrigeration unit (M1) toward the third port (P3) of the second four-way switching valve (17) and vice versa. prohibited.
〈第2熱媒体回路の詳細〉
第2磁気冷凍部(M2)は、第3流入ポート(41)と、第3流出ポート(42)と、第4流入ポート(43)と、第4流出ポート(44)とを有する。これらのポート(41,42,43,44)は、第2磁気冷凍部(M2)のベッド(10)に形成される。これらのポート(41,42,43,44)は、第2磁気冷凍部(M2)の流路(13)に連通する。
<Details of the second heat medium circuit>
The second magnetic refrigeration section (M2) has a third inflow port (41), a third outflow port (42), a fourth inflow port (43), and a fourth outflow port (44). These ports (41, 42, 43, 44) are formed in the bed (10) of the second magnetic refrigerator (M2). These ports (41, 42, 43, 44) communicate with the channel (13) of the second magnetic refrigerator (M2).
第2熱媒体回路(H2)は、第3流入路(45)、第3流出路(46)、第4流入路(47)、および第4流出路(48)を有する。第3流入路(45)の一端は第3流入ポート(41)に接続する。第3流入路(45)の他端は第2熱交換器(61)の一端に接続する。第3流出路(46)の一端は、第3流出ポート(42)に接続する。第3流出路(46)の他端は、内部熱交換器(70)の第2流路(72)の一端に接続する。第4流入路(47)の一端は第4流入ポート(43)に接続する。第4流入路(47)の他端は内部熱交換器(70)の第2流路(72)の他端に接続する。第4流出路(48)の一端は第4流出ポート(44)に接続する。第4流出路(48)の他端は、第2熱交換器(61)の他端に接続する。 The second heat medium circuit (H2) has a third inflow path (45), a third outflow path (46), a fourth inflow path (47), and a fourth outflow path (48). One end of the third inflow path (45) is connected to the third inflow port (41). The other end of the third inflow path (45) is connected to one end of the second heat exchanger (61). One end of the third outflow path (46) is connected to the third outflow port (42). The other end of the third outflow path (46) is connected to one end of the second flow path (72) of the internal heat exchanger (70). One end of the fourth inflow path (47) is connected to the fourth inflow port (43). The other end of the fourth inflow path (47) is connected to the other end of the second flow path (72) of the internal heat exchanger (70). One end of the fourth outflow path (48) is connected to the fourth outflow port (44). The other end of the fourth outflow path (48) is connected to the other end of the second heat exchanger (61).
第2熱媒体回路(H2)は、第3搬送流路(18)と第4搬送流路(19)とを有する。第3搬送流路(18)の一端は第2搬送機構(20B)の第1開口(24)に接続する。第3搬送流路(18)の他端は第3流入路(45)の中途部に接続する。第4搬送流路(19)の一端は第2搬送機構(20B)の第2開口(25)に接続する。第4搬送流路(19)の他端は第4流入路(47)の中途部に接続する。 The second heat medium circuit (H2) has a third transfer channel (18) and a fourth transfer channel (19). One end of the third transfer channel (18) is connected to the first opening (24) of the second transfer mechanism (20B). The other end of the third transfer channel (18) is connected to the middle portion of the third inflow channel (45). One end of the fourth transfer channel (19) is connected to the second opening (25) of the second transfer mechanism (20B). The other end of the fourth transfer channel (19) is connected to the middle portion of the fourth inflow channel (47).
第2熱媒体回路(H2)は、第2熱交換器(61)を有する。第2熱交換器(61)は、室外に設置される室外熱交換器である。第2熱交換器(61)は、第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体と、室外空気とを熱交換させる。 The second heat medium circuit (H2) has a second heat exchanger (61). The second heat exchanger (61) is an outdoor heat exchanger installed outdoors. The second heat exchanger (61) exchanges heat between the second heat medium in the second heat medium circuit (H2) and outdoor air.
第2熱交換器(61)の近傍には、室外ファン(62)が設けられる。室外ファン(62)は、第2熱交換器(61)を通過する空気を搬送する。 An outdoor fan (62) is provided near the second heat exchanger (61). The outdoor fan (62) conveys air passing through the second heat exchanger (61).
第2熱媒体回路(H2)は、内部熱交換器(70)の第2流路(72)を含む。内部熱交換器(70)は、第1流路(71)を流れる第1熱媒体と、第2流路(72)を流れる第2熱媒体とを熱交換させる。 The second heat medium circuit (H2) includes the second flow path (72) of the internal heat exchanger (70). The internal heat exchanger (70) exchanges heat between the first heat medium flowing through the first flow path (71) and the second heat medium flowing through the second flow path (72).
第5逆止弁(C5)は、第3流入路(45)における、第3流入ポート(41)と、第3搬送流路(18)の接続部との間に設けられる。第5逆止弁(C5)は、第3搬送流路(18)から第2磁気冷凍部(M2)へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The fifth check valve (C5) is provided in the third inflow path (45) between the third inflow port (41) and the connecting portion of the third transfer flow path (18). The fifth check valve (C5) permits the flow of the second heat medium from the third transfer channel (18) toward the second magnetic refrigeration section (M2) and prohibits the reverse flow.
第6逆止弁(C6)は、第3流出路(46)に設けられる。第6逆止弁(C6)は、第2磁気冷凍部(M2)から第2流路(72)へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 A sixth check valve (C6) is provided in the third outflow path (46). The sixth check valve (C6) permits the flow of the second heat medium from the second magnetic refrigerator (M2) toward the second flow path (72) and prohibits the reverse flow.
第7逆止弁(C7)は、第4流入路(47)における、第4流入ポート(43)と、第4搬送流路(19)の接続部との間に設けられる。第7逆止弁(C7)は、第4搬送流路(19)から第2磁気冷凍部(M2)へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The seventh check valve (C7) is provided in the fourth inflow path (47) between the fourth inflow port (43) and the connecting portion of the fourth transfer flow path (19). The seventh check valve (C7) allows the second heat medium to flow from the fourth transfer channel (19) toward the second magnetic refrigerator (M2) and prohibits the reverse flow.
第8逆止弁(C8)は、第4流出路(48)に設けられる。第8逆止弁(C8)は、第2磁気冷凍部(M2)から第2熱交換器(61)へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 An eighth check valve (C8) is provided in the fourth outflow path (48). The eighth check valve (C8) permits the flow of the second heat medium from the second magnetic refrigerator (M2) toward the second heat exchanger (61) and prohibits the reverse flow.
第2熱媒体回路(H2)は、第1バイパス機構を有する。第1バイパス機構は、第1バイパス流路(B1)と第1開閉弁(81)とを含む。 The second heat medium circuit (H2) has a first bypass mechanism. The first bypass mechanism includes a first bypass flow path (B1) and a first on-off valve (81).
第1バイパス流路(B1)の一端は第3流入路(45)に接続する。第1バイパス流路(B1)の他端は第3流出路(46)に接続する。厳密には、第1バイパス流路(B1)の一端は第5逆止弁(C5)と第3流入ポート(41)との間に接続する。第1バイパス流路(B1)の他端は第3流出ポート(42)と第6逆止弁(C6)との間に接続する。 One end of the first bypass channel (B1) is connected to the third inflow channel (45). The other end of the first bypass channel (B1) is connected to the third outflow channel (46). Strictly speaking, one end of the first bypass channel (B1) is connected between the fifth check valve (C5) and the third inflow port (41). The other end of the first bypass channel (B1) is connected between the third outflow port (42) and the sixth check valve (C6).
第1開閉弁(81)は、第1バイパス流路(B1)を開閉する。第1開閉弁(81)は、電磁開閉弁である。 The first on-off valve (81) opens and closes the first bypass flow path (B1). The first on-off valve (81) is an electromagnetic on-off valve.
第2熱媒体回路(H2)は、第2バイパス機構(B2)を有する。第2バイパス機構(B2)は、第2バイパス流路(B2)と第2開閉弁(82)とを含む。 The second heat medium circuit (H2) has a second bypass mechanism (B2). The second bypass mechanism (B2) includes a second bypass flow path (B2) and a second on-off valve (82).
第2バイパス流路(B2)の一端は第4流入路(47)に接続する。第2バイパス流路(B2)の他端は第4流出路(48)に接続する。厳密には、第2バイパス流路(B2)の一端は第7逆止弁(C7)と第4流入ポート(43)との間に接続する。第2バイパス流路(B2)の他端は第4流出ポート(44)と第8逆止弁(C8)との間に接続する。 One end of the second bypass channel (B2) is connected to the fourth inflow channel (47). The other end of the second bypass channel (B2) is connected to the fourth outflow channel (48). Strictly speaking, one end of the second bypass flow path (B2) is connected between the seventh check valve (C7) and the fourth inflow port (43). The other end of the second bypass channel (B2) is connected between the fourth outflow port (44) and the eighth check valve (C8).
第2開閉弁(82)は、第2バイパス流路(B2)を開閉する。第2開閉弁(82)は、電磁開閉弁である。 The second on-off valve (82) opens and closes the second bypass flow path (B2). The second on-off valve (82) is an electromagnetic on-off valve.
〈センサ〉
図1および図2に示すように、磁気冷凍装置(1)は、外気温度センサ(S)を有する。外気温度センサ(S)は、磁気作業物質(11)の材料の温度に関する指標を検出する検出部である。外気温度センサ(S)は、室外に設置され、室外空気の温度を検出する。
<Sensor>
As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic refrigerator (1) has an outside air temperature sensor (S). The outside air temperature sensor (S) is a detection unit that detects an index related to the temperature of the material of the magnetic working substance (11). The outside air temperature sensor (S) is installed outdoors and detects the temperature of the outside air.
〈制御装置〉
図2に示すように、磁気冷凍装置(1)は、制御装置(100)を備える。制御装置(100)は、マイクロコンピュータと、該マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリディバイス(具体的には半導体メモリ)とを含む。
<Control device>
As shown in FIG. 2, the magnetic refrigerator (1) includes a control device (100). The control device (100) includes a microcomputer and a memory device (specifically, a semiconductor memory) that stores software for operating the microcomputer.
制御装置(100)は、磁気冷凍装置(1)の構成要素を制御する。制御装置(100)は、磁気冷凍部(M)、搬送機構(20)、切換機構(F1,F2)、および開閉弁(81,82)を制御する。 A controller (100) controls the components of the magnetic refrigerator (1). The control device (100) controls the magnetic refrigerator (M), the transfer mechanism (20), the switching mechanisms (F1, F2), and the on-off valves (81, 82).
具体的には、制御装置(100)は、磁気冷凍部(M)の磁場変調部(12)を制御する。制御装置(100)は、第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を制御する。制御装置(100)は、第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を制御する。制御装置(100)は、室内ファン(52)および室外ファン(62)を制御する。 Specifically, the control device (100) controls the magnetic field modulation section (12) of the magnetic refrigerator (M). The control device (100) controls the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17). The control device (100) controls the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82). The control device (100) controls the indoor fan (52) and the outdoor fan (62).
〈磁気冷凍部の特性〉
図3に模式的に示すように、第1磁気冷凍部(M1)および第2磁気冷凍部(M2)は、カスケード式である。第1磁気冷凍部(M1)および第2磁気冷凍部(M2)は、キュリー温度が異なる複数種の磁気作業物質(11)を有する。複数種の磁気作業物質(11)は、磁気冷凍部(M)の低温端から高温端に向かって、各々の磁気作業物質(11)のキュリー温度が徐々に高くなるように配置される。
<Characteristics of the magnetic refrigerator>
As schematically shown in FIG. 3, the first magnetic refrigeration unit (M1) and the second magnetic refrigeration unit (M2) are cascaded. The first magnetic refrigeration unit (M1) and the second magnetic refrigeration unit (M2) have multiple types of magnetic working substances (11) with different Curie temperatures. A plurality of types of magnetic working substances (11) are arranged so that the Curie temperature of each magnetic working substance (11) gradually increases from the low temperature end to the high temperature end of the magnetic refrigerator (M).
第2磁気冷凍部(M2)は、キュリー温度が異なる複数種(図3では5つ)の磁気作業物質(11)を有する。第2磁気冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の数は、これに限らず、2~4つまたは6つ以上であってもよい。具体的に、第2磁気冷凍部(M2)は、その低温端から高温端に向かって順に、第1磁気作業物質(11a)、第2磁気作業物質(11b)、第3磁気作業物質(11c)、第4磁気作業物質(11d)、および第5磁気作業物質(11e)を有する。 The second magnetic refrigeration unit (M2) has a plurality of types (five in FIG. 3) of magnetic working materials (11) having different Curie temperatures. The number of magnetic working materials (11) in the second magnetic refrigerator (M2) is not limited to this, and may be 2 to 4 or 6 or more. Specifically, the second magnetic refrigeration unit (M2) has a first magnetic working material (11a), a second magnetic working material (11b), and a third magnetic working material (11c) in order from the low temperature end to the high temperature end. ), a fourth magnetic working material (11d), and a fifth magnetic working material (11e).
第1磁気冷凍部(M1)は、キュリー温度が異なる複数種(図3では5つ)の磁気作業物質(11)を有する。第1磁気冷凍部(M1)の磁気作業物質(11)の数は、これに限らず、2つ~4つまたは6つ以上であってもよい。具体的に、第1磁気冷凍部(M1)は、その低温端から高温端に向かって順に、第6磁気作業物質(11f)、第7磁気作業物質(11g)、第8磁気作業物質(11h)、第9磁気作業物質(11i)、および第10磁気作業物質(11j)を有する。 The first magnetic refrigeration unit (M1) has a plurality of types (five in FIG. 3) of magnetic working materials (11) having different Curie temperatures. The number of magnetic working substances (11) in the first magnetic refrigerator (M1) is not limited to this, and may be two to four or six or more. Specifically, the first magnetic refrigerating part (M1) has a sixth magnetic working substance (11f), a seventh magnetic working substance (11g), an eighth magnetic working substance (11h) in order from the low temperature end to the high temperature end. ), a ninth magnetic working material (11i), and a tenth magnetic working material (11j).
第1磁気作業物質(11a)から第10磁気作業物質(11j)までの各キュリー温度をT1~T10とする。この場合、磁気冷凍装置(1)では、T1<T2<T3<T4<T5<T6<T7<T8<T9<T10の関係が満たされている。第2磁気冷凍部(M2)の全ての磁気作業物質(11)のキュリー温度の平均値は、第1磁気作業物質(11)の全ての磁気作業物質(11)のキュリー温度の平均値よりも低い。第1磁気作業物質(11a)の動作温度域の中間値は、第2磁気作業物質(11b)の動作温度域の中間値よりも低い。 The Curie temperatures of the first magnetic working material (11a) to the tenth magnetic working material (11j) are T1 to T10. In this case, the magnetic refrigerator (1) satisfies the relationship T1<T2<T3<T4<T5<T6<T7<T8<T9<T10. The average Curie temperature of all the magnetic working substances (11) in the second magnetic refrigeration unit (M2) is higher than the average Curie temperature of all the magnetic working substances (11) in the first magnetic working substance (11) low. The median value of the operating temperature range of the first magnetic working material (11a) is lower than the median value of the operating temperature range of the second magnetic working material (11b).
〈第1熱媒体および第2熱媒体の凝固点について〉
本実施形態の特徴として、第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体の凝固点Tc2が、第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体の凝固点Tc1よりも低い。第1熱媒体は水である。したがって、第1熱媒体の凝固点Tc1は0℃である。第2熱媒体は凍結防止剤を含む水、あるいは不凍液である。したがって、第2熱媒体の凝固点Tc2は0℃より低い。これにより、第2熱媒体回路(H2)では、低外気条件下において、第2熱媒体が凍結することを抑制している。
<Regarding the freezing points of the first heat medium and the second heat medium>
As a feature of this embodiment, the freezing point Tc2 of the second heat medium in the second heat medium circuit (H2) is lower than the freezing point Tc1 of the first heat medium in the first heat medium circuit (H1). The first heat medium is water. Therefore, the freezing point Tc1 of the first heat medium is 0°C. The second heat medium is water containing antifreeze or antifreeze. Therefore, the freezing point Tc2 of the second heat medium is lower than 0°C. This prevents the second heat medium from freezing in the second heat medium circuit (H2) under low outside air conditions.
〈第2磁気冷凍部の動作温度域〉
第2熱媒体は、0℃より低い状態においても第2熱媒体回路(H2)を流れる。このため、第2磁気冷凍部(M2)は、その動作温度域が第1熱媒体の凝固点(Tc1=0℃)を含むように構成される。なお、ここでいう「動作温度域」は、磁気冷凍部(M)が磁気熱量効果を発揮する温度の範囲である。したがって、カスケード式の第2磁気冷凍部(M2)の場合、「動作温度域」は、図3に示すように、最も低温側となる第1磁気作業物質(11a)の最低の動作温度Tminから、最も高温側となる第5磁気作業物質(11e)の最高の動作温度Tmaxまでの範囲を意味する。
<Operating temperature range of the second magnetic refrigerating unit>
The second heat medium flows through the second heat medium circuit (H2) even when the temperature is lower than 0°C. Therefore, the second magnetic refrigerator (M2) is configured such that its operating temperature range includes the freezing point (Tc1=0° C.) of the first heat medium. The "operating temperature range" referred to here is a temperature range in which the magnetic refrigerating portion (M) exhibits the magnetocaloric effect. Therefore, in the case of the cascade-type second magnetic refrigerating unit (M2), the "operating temperature range" is, as shown in FIG. , means the range up to the maximum operating temperature Tmax of the fifth magnetic working material (11e), which is the highest temperature side.
第2磁気冷凍部(M2)の動作温度域が第1熱媒体の凝固点(Tc1=0℃)を含むため、低外気条件下において第2熱媒体の温度が第1熱媒体の凝固点Tc1よりも低い場合にも、第2磁気冷凍部(M2)が所定の磁気熱量効果を発揮する。言い換えると、第2磁気冷凍部(M2)は、低外気条件下において補助的に作動する磁気冷凍部である。 Since the operating temperature range of the second magnetic refrigeration unit (M2) includes the freezing point (Tc1=0°C) of the first heat medium, the temperature of the second heat medium is higher than the freezing point Tc1 of the first heat medium under low outside air conditions. Even when it is low, the second magnetic refrigerating section (M2) exhibits a predetermined magnetocaloric effect. In other words, the second magnetic refrigeration section (M2) is a magnetic refrigeration section that operates auxiliary under low outside air conditions.
〈制御装置の判定〉
制御装置(100)は、暖房運転(第1運転)において、第2磁気冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れることを示す第1条件が成立するか否かを判定する。本例の制御装置(100)は、外気温度センサ(S)の検出値に基づいて第1条件が成立するか否かを判定する。具体的には、外気温度センサ(S)で検出した温度が所定温度以上である場合、制御装置(100)は、第1条件が成立すると判定する。制御装置(100)は、暖房運転において、第1条件が成立する場合、第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を開状態とし、第1動作を実行させる。
<Determination of control device>
In the heating operation (first operation), the control device (100) determines whether or not a first condition indicating that the temperature of the magnetic working material (11) in the second magnetic refrigeration unit (M2) is out of the operating temperature range is established. determine whether The control device (100) of this example determines whether or not the first condition is satisfied based on the value detected by the outside air temperature sensor (S). Specifically, when the temperature detected by the outside air temperature sensor (S) is equal to or higher than a predetermined temperature, the control device (100) determines that the first condition is satisfied. In the heating operation, the control device (100) opens the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82) to perform the first action when the first condition is satisfied.
制御装置(100)は、暖房運転において、外気温度センサ(S)で検出した温度が所定温度未満である場合、第1条件が成立しないと判定する。この場合、制御装置(100)は、第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を閉状態とし、第2動作を実行させる。言い換えると、制御装置(100)は、暖房運転において、磁気作業物質(11)の温度が動作温度域内にあることを示す条件が成立すると、第2動作を実行させる。 The control device (100) determines that the first condition is not satisfied when the temperature detected by the outside air temperature sensor (S) is lower than a predetermined temperature in the heating operation. In this case, the control device (100) closes the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82) to perform the second operation. In other words, the control device (100) causes the second operation to be performed when the condition indicating that the temperature of the magnetic working material (11) is within the operating temperature range is established in the heating operation.
-運転動作-
磁気冷凍装置(1)は、暖房運転、冷房運転、およびデフロスト運転を行う。
-Driving behavior-
The magnetic refrigerator (1) performs heating operation, cooling operation, and defrost operation.
暖房運転は、第1熱交換器(51)によって室内空気を加熱する運転である。暖房運転は、第1熱交換器(51)で第1熱媒体が放熱し且つ第1流路(71)で第1熱媒体が吸熱するとともに第2熱交換器(61)で第2熱媒体が吸熱し且つ第2流路(72)で第2熱媒体が放熱する第1運転である。 The heating operation is an operation in which indoor air is heated by the first heat exchanger (51). In the heating operation, the first heat medium radiates heat in the first heat exchanger (51), the first heat medium absorbs heat in the first flow path (71), and the second heat medium heats in the second heat exchanger (61). is the first operation in which heat is absorbed and heat is radiated by the second heat medium in the second flow path (72).
冷房運転は、第1熱交換器(51)によって室内空気を冷却する運転である。デフロスト運転は、暖房運転において第2熱交換器(61)の表面で生成された霜を融かす運転である。冷却運転およびデフロスト運転は、第1熱交換器(51)で第1熱媒体が吸熱し且つ第1流路(71)で第1熱媒体が放熱するとともに第2熱交換器(61)で第2熱媒体が放熱し且つ第2流路(72)で第2熱媒体が吸熱する第2運転である。 The cooling operation is an operation in which indoor air is cooled by the first heat exchanger (51). The defrost operation is an operation for melting frost generated on the surface of the second heat exchanger (61) during the heating operation. In the cooling operation and defrosting operation, heat is absorbed by the first heat medium in the first heat exchanger (51), heat is released by the first heat medium in the first flow path (71), and heat is released in the second heat exchanger (61). This is the second operation in which the second heat medium radiates heat and the second heat medium absorbs heat in the second flow path (72).
〈暖房運転〉
図4に示すように、暖房運転が開始すると、制御装置(100)は、ステップST1において、第1条件が成立するか否かを判定する。具体的には、外気温度センサ(S)で検出した外気温度が所定温度以上である場合、制御装置(100)は、第1条件が成立すると判定する。その結果、制御装置(100)は、ステップST2において、第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を開ける。次いで、ステップST3において、磁気冷凍装置(1)は、通常暖房運転(第2動作)を実行する。
<Heating operation>
As shown in FIG. 4, when the heating operation starts, the control device (100) determines in step ST1 whether or not the first condition is satisfied. Specifically, when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor (S) is equal to or higher than a predetermined temperature, the control device (100) determines that the first condition is satisfied. As a result, the control device (100) opens the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82) in step ST2. Next, in step ST3, the magnetic refrigerator (1) performs normal heating operation (second operation).
一方、ステップST1において、外気温度センサ(S)で検出した外気温度が所定温度未満である場合、制御装置(100)は、第1条件が成立しないと判定する。その結果、制御装置(100)は、ステップST4において、第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を閉じる。次いで、ステップST5において、磁気冷凍装置(1)は、低外気暖房運転(第1動作)を実行する。 On the other hand, in step ST1, when the outside air temperature detected by the outside air temperature sensor (S) is lower than the predetermined temperature, the control device (100) determines that the first condition is not satisfied. As a result, the control device (100) closes the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82) in step ST4. Next, in step ST5, the magnetic refrigerator (1) performs the low outside air heating operation (first operation).
(通常暖房運転)
通常暖房運転は、第2磁気冷凍部(M2)を実質的に作動させずに室内を暖房する運転である。通常暖房運転では、制御装置(100)が、図5に示す第1暖房動作と、図6に示す第2暖房動作とを交互に繰り返し実行させる。
(Normal heating operation)
The normal heating operation is an operation for heating the room without substantially operating the second magnetic refrigerator (M2). In the normal heating operation, the control device (100) alternately and repeatedly performs the first heating operation shown in FIG. 5 and the second heating operation shown in FIG.
図5に示す第1暖房動作では、制御装置(100)が第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第1状態に設定する。第1磁気冷凍部(M1)の磁場変調部(12)は第1変調動作を行う。第1搬送機構(20A)が第1搬送動作を行う。制御装置(100)が室内ファン(52)を運転する。第2磁気冷凍部(M2)の磁場変調部(12)は第1変調動作および第2変調動作のいずれも行わない。第2搬送機構(20B)が第2搬送動作を行う。制御装置(100)が室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)が第2開閉弁(82)を開け、第1開閉弁(81)を閉じる。 In the first heating operation shown in FIG. 5, the control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the first state. The magnetic field modulation section (12) of the first magnetic refrigeration section (M1) performs a first modulation operation. The first transport mechanism (20A) performs the first transport operation. A controller (100) drives the indoor fan (52). The magnetic field modulation section (12) of the second magnetic refrigeration section (M2) performs neither the first modulation operation nor the second modulation operation. The second transport mechanism (20B) performs the second transport operation. The controller (100) drives the outdoor fan (62). The control device (100) opens the second on-off valve (82) and closes the first on-off valve (81).
第1熱媒体回路(H1)では、第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)の第1開口(24)から第1熱媒体が流出する。第1熱媒体は、第1磁気冷凍部(M1)で加熱される。第1熱媒体は、第1熱交換器(51)において室内空気へ放熱する。この結果、室内空気が加熱される。第1熱媒体は、第2開口(25)から第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium flows out from the first opening (24) of the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A). The first heat medium is heated by the first magnetic refrigerator (M1). The first heat medium releases heat to the indoor air in the first heat exchanger (51). As a result, the indoor air is heated. The first heat medium flows from the second opening (25) into the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A).
第2熱媒体回路(H2)では、第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)の第2開口(25)から第2熱媒体が流出する。第2熱媒体は、第2バイパス流路(B2)を流れ、第2磁気冷凍部(M2)をバイパスする。第2熱媒体は、第2熱交換器(61)において室外空気から吸熱する。第2熱媒体は、第1開口(24)から第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows out from the second opening (25) of the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B). The second heat medium flows through the second bypass flow path (B2) and bypasses the second magnetic refrigerator (M2). The second heat medium absorbs heat from outdoor air in the second heat exchanger (61). The second heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B).
図6に示す第2暖房動作では、制御装置(100)が第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第1状態に設定する。第1磁気冷凍部(M1)の磁場変調部(12)は第2変調動作を行う。第1搬送機構(20A)が第2搬送動作を行う。制御装置(100)が室内ファン(52)を運転する。第2磁気冷凍部(M2)の磁場変調部(12)は第1変調動作および第2変調動作のいずれも行わない。第2搬送機構(20B)が第1搬送動作を行う。制御装置(100)が室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)が第1開閉弁(81)を開け、第2開閉弁(82)を閉じる。 In the second heating operation shown in FIG. 6, the control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the first state. The magnetic field modulation section (12) of the first magnetic refrigeration section (M1) performs a second modulation operation. The first transport mechanism (20A) performs the second transport operation. A controller (100) drives the indoor fan (52). The magnetic field modulation section (12) of the second magnetic refrigeration section (M2) performs neither the first modulation operation nor the second modulation operation. The second transport mechanism (20B) performs the first transport operation. The controller (100) drives the outdoor fan (62). The control device (100) opens the first on-off valve (81) and closes the second on-off valve (82).
第1熱媒体回路(H1)では、第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)の第2開口(25)から第1熱媒体が流出する。第1熱媒体は、第1磁気冷凍部(M1)で冷却される。第1熱媒体は、内部熱交換器(70)の第1流路(71)を流れる。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が、第2流路(72)の第2熱媒体から吸熱する。第1熱媒体は、第1開口(24)から第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium flows out from the second opening (25) of the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A). The first heat medium is cooled by the first magnetic refrigerator (M1). The first heat medium flows through the first flow path (71) of the internal heat exchanger (70). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) absorbs heat from the second heat medium in the second flow path (72). The first heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A).
第2熱媒体回路(H2)では、第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)の第1開口(24)から第2熱媒体が流出する。第2熱媒体は、第1バイパス流路(B1)を流れ、第2磁気冷凍部(M2)をバイパスする。第2熱媒体は、内部熱交換器(70)の第2流路(72)を流れる。第2流路(72)の第2熱媒体は、第1流路(71)の第1熱媒体に放熱する。第2熱媒体は、第1開口(24)から第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows out from the first opening (24) of the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B). The second heat medium flows through the first bypass flow path (B1) and bypasses the second magnetic refrigerator (M2). The second heat medium flows through the second flow path (72) of the internal heat exchanger (70). The second heat medium in the second flow path (72) releases heat to the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B).
制御装置(100)は、第1暖房動作と第2暖房動作とを比較的早い周期(例えば1秒間隔)で交互に実行する。このため、厳密にいうと、内部熱交換器(70)では、第1暖房動作と第2暖房動作の双方において、第1熱媒体と第2熱媒体とが熱交換する。 The control device (100) alternately performs the first heating operation and the second heating operation in relatively short cycles (for example, at intervals of 1 second). Therefore, strictly speaking, in the internal heat exchanger (70), heat is exchanged between the first heat medium and the second heat medium in both the first heating operation and the second heating operation.
(低外気暖房運転)
低外気暖房運転は、第1磁気冷凍部(M1)および第2磁気冷凍部(M2)を作動させ室内を暖房する運転である。低外気暖房運転は、外気温度が低い条件下で実行される運転である。制御装置(100)は、図7に示す第3暖房動作と、図8に示す第4暖房動作とを交互に繰り返し実行する。
(Low outdoor air heating operation)
The low outside air heating operation is an operation for heating the room by operating the first magnetic refrigeration unit (M1) and the second magnetic refrigeration unit (M2). The low outside air heating operation is an operation that is performed under conditions where the outside air temperature is low. The control device (100) alternately and repeatedly executes the third heating operation shown in FIG. 7 and the fourth heating operation shown in FIG.
図7に示す第3暖房動作では、制御装置(100)が第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第1状態に設定する。第1磁気冷凍部(M1)の磁場変調部(12)は第1変調動作を行う。第1搬送機構(20A)が第1搬送動作を行う。制御装置(100)が室内ファン(52)を運転する。第2磁気冷凍部(M2)の磁場変調部(12)は第2変調動作を行う。第2搬送機構(20B)が第2搬送動作を行う。制御装置(100)が室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)が第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を閉じる。 In the third heating operation shown in FIG. 7, the control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the first state. The magnetic field modulation section (12) of the first magnetic refrigeration section (M1) performs a first modulation operation. The first transport mechanism (20A) performs the first transport operation. A controller (100) drives the indoor fan (52). The magnetic field modulation section (12) of the second magnetic refrigeration section (M2) performs a second modulation operation. The second transport mechanism (20B) performs the second transport operation. The controller (100) drives the outdoor fan (62). The control device (100) closes the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82).
第1熱媒体回路(H1)では、第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)の第1開口(24)から第1熱媒体が流出する。第1熱媒体は、第1磁気冷凍部(M1)で加熱される。第1熱媒体は、第1熱交換器(51)において室内空気へ放熱する。この結果、室内空気が加熱される。第1熱媒体は、第2開口(25)から第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium flows out from the first opening (24) of the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A). The first heat medium is heated by the first magnetic refrigerator (M1). The first heat medium releases heat to the indoor air in the first heat exchanger (51). As a result, the indoor air is heated. The first heat medium flows from the second opening (25) into the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A).
第2熱媒体回路(H2)では、第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)の第2開口(25)から第2熱媒体が流出する。第2熱媒体は、第2磁気冷凍部(M2)で冷却される。第2熱媒体は、第2熱交換器(61)において室外空気から吸熱する。第2熱媒体は、第1開口(24)から第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows out from the second opening (25) of the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B). The second heat medium is cooled by the second magnetic refrigerator (M2). The second heat medium absorbs heat from outdoor air in the second heat exchanger (61). The second heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B).
図8に示す第4暖房動作では、制御装置(100)が第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第1状態に設定する。第1磁気冷凍部(M1)の磁場変調部(12)は第2変調動作を行う。第1搬送機構(20A)が第2搬送動作を行う。制御装置(100)が室内ファン(52)を運転する。第2磁気冷凍部(M2)の磁場変調部(12)は第1変調動作を行う。第2搬送機構(20B)が第1搬送動作を行う。制御装置(100)が室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)が第1開閉弁(81)および第2開閉弁(82)を閉じる。 In the fourth heating operation shown in FIG. 8, the control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the first state. The magnetic field modulation section (12) of the first magnetic refrigeration section (M1) performs a second modulation operation. The first transport mechanism (20A) performs the second transport operation. A controller (100) drives the indoor fan (52). The magnetic field modulation section (12) of the second magnetic refrigeration section (M2) performs a first modulation operation. The second transport mechanism (20B) performs the first transport operation. The controller (100) drives the outdoor fan (62). The control device (100) closes the first on-off valve (81) and the second on-off valve (82).
第1熱媒体回路(H1)では、第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)の第2開口(25)から第1熱媒体が流出する。第1熱媒体は、第1磁気冷凍部(M1)で冷却される。第1熱媒体は、内部熱交換器(70)の第1流路(71)を流れる。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が、第2流路(72)の第2熱媒体から吸熱する。第1熱媒体は、第1開口(24)から第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium flows out from the second opening (25) of the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A). The first heat medium is cooled by the first magnetic refrigerator (M1). The first heat medium flows through the first flow path (71) of the internal heat exchanger (70). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) absorbs heat from the second heat medium in the second flow path (72). The first heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A).
第2熱媒体回路(H2)では、第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)の第1開口(24)から第2熱媒体が流出する。第2熱媒体は、第2磁気冷凍部(M2)で加熱される。第2流路(72)の第2熱媒体は、第1流路(71)の第1熱媒体に放熱する。第2熱媒体は、第2開口(25)から第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows out from the first opening (24) of the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B). The second heat medium is heated by the second magnetic refrigerator (M2). The second heat medium in the second flow path (72) releases heat to the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the second opening (25) into the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B).
制御装置(100)は、第3暖房動作と第4暖房動作とを比較的早い周期(例えば1秒間隔)で交互に実行する。このため、厳密にいうと、内部熱交換器(70)では、第3暖房動作と第4暖房動作の双方において、第1熱媒体と第2熱媒体とが熱交換する。 The control device (100) alternately performs the third heating operation and the fourth heating operation in relatively short cycles (for example, at intervals of 1 second). Therefore, strictly speaking, in the internal heat exchanger (70), heat is exchanged between the first heat medium and the second heat medium in both the third heating operation and the fourth heating operation.
〈冷房運転〉
冷房運転は、第2磁気冷凍部(M2)を実質的に作動させずに室内を冷房する運転である。冷房運転では、制御装置(100)が、図9に示す第1冷房動作と、図10に示す第2冷房動作とを交互に繰り返し実行する。
<Cooling operation>
The cooling operation is an operation for cooling the room without substantially operating the second magnetic refrigerator (M2). In the cooling operation, the control device (100) alternately and repeatedly performs the first cooling operation shown in FIG. 9 and the second cooling operation shown in FIG.
図9に示す第1冷房動作では、制御装置(100)が第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第2状態に設定する。第1磁気冷凍部(M1)の磁場変調部(12)は第2変調動作を行う。第1搬送機構(20A)が第2搬送動作を行う。制御装置(100)が室内ファン(52)を運転する。第2磁気冷凍部(M2)の磁場変調部(12)は第1変調動作および第2変調動作のいずれも行わない。第2搬送機構(20B)が第2搬送動作を行う。制御装置(100)が室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)が第2開閉弁(82)を開け、第1開閉弁(81)を閉じる。 In the first cooling operation shown in FIG. 9, the control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the second state. The magnetic field modulation section (12) of the first magnetic refrigeration section (M1) performs a second modulation operation. The first transport mechanism (20A) performs the second transport operation. A controller (100) drives the indoor fan (52). The magnetic field modulation section (12) of the second magnetic refrigeration section (M2) performs neither the first modulation operation nor the second modulation operation. The second transport mechanism (20B) performs the second transport operation. The controller (100) drives the outdoor fan (62). The control device (100) opens the second on-off valve (82) and closes the first on-off valve (81).
第1熱媒体回路(H1)では、第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)の第2開口(25)から第1熱媒体が流出する。第1熱媒体は、第1磁気冷凍部(M1)で冷却される。第1熱媒体は、第1熱交換器(51)において室内空気から吸熱する。この結果、室内空気が冷却される。第1熱媒体は、第1開口(24)から第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium flows out from the second opening (25) of the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A). The first heat medium is cooled by the first magnetic refrigerator (M1). The first heat medium absorbs heat from room air in the first heat exchanger (51). As a result, the indoor air is cooled. The first heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A).
第2熱媒体回路(H2)では、第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)の第2開口(25)から第2熱媒体が流出する。第2熱媒体は、第2バイパス流路(B2)を流れ、第2磁気冷凍部(M2)をバイパスする。第2熱媒体は、第2熱交換器(61)において室外空気へ放熱する。第2熱媒体は、第1開口(24)から第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows out from the second opening (25) of the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B). The second heat medium flows through the second bypass flow path (B2) and bypasses the second magnetic refrigerator (M2). The second heat medium releases heat to the outdoor air in the second heat exchanger (61). The second heat medium flows through the first opening (24) into the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B).
図10に示す第2冷房動作では、制御装置(100)が第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第2状態に設定する。第1磁気冷凍部(M1)の磁場変調部(12)は第1変調動作を行う。第1搬送機構(20A)が第1搬送動作を行う。制御装置(100)が室内ファン(52)を運転する。第2磁気冷凍部(M2)の磁場変調部(12)は第1変調動作および第2変調動作のいずれも行わない。第2搬送機構(20B)が第1搬送動作を行う。制御装置(100)が室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)が第1開閉弁(81)を開け、第2開閉弁(82)を閉じる。 In the second cooling operation shown in FIG. 10, the control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the second state. The magnetic field modulation section (12) of the first magnetic refrigeration section (M1) performs a first modulation operation. The first transport mechanism (20A) performs the first transport operation. A controller (100) drives the indoor fan (52). The magnetic field modulation section (12) of the second magnetic refrigeration section (M2) performs neither the first modulation operation nor the second modulation operation. The second transport mechanism (20B) performs the first transport operation. The controller (100) drives the outdoor fan (62). The control device (100) opens the first on-off valve (81) and closes the second on-off valve (82).
第1熱媒体回路(H1)では、第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)の第1開口(24)から第1熱媒体が流出する。第1熱媒体は、第1磁気冷凍部(M1)で加熱される。第1熱媒体は、内部熱交換器(70)の第1流路(71)を流れる。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が、第2流路(72)の第2熱媒体へ放熱する。第1熱媒体は、第2開口(25)から第1搬送機構(20A)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium flows out from the first opening (24) of the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A). The first heat medium is heated by the first magnetic refrigerator (M1). The first heat medium flows through the first flow path (71) of the internal heat exchanger (70). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) releases heat to the second heat medium in the second flow path (72). The first heat medium flows from the second opening (25) into the reciprocating pump (21) of the first transfer mechanism (20A).
第2熱媒体回路(H2)では、第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)の第1開口(24)から第2熱媒体が流出する。第2熱媒体は、第1バイパス流路(B1)を流れ、第2磁気冷凍部(M2)をバイパスする。第2熱媒体は、内部熱交換器(70)の第2流路(72)を流れる。第2流路(72)の第2熱媒体は、第1流路(71)の第1熱媒体から吸熱する。第2熱媒体は、第2開口(25)から第2搬送機構(20B)の往復式ポンプ(21)に流入する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows out from the first opening (24) of the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B). The second heat medium flows through the first bypass flow path (B1) and bypasses the second magnetic refrigerator (M2). The second heat medium flows through the second flow path (72) of the internal heat exchanger (70). The second heat medium in the second flow path (72) absorbs heat from the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the second opening (25) into the reciprocating pump (21) of the second transfer mechanism (20B).
制御装置(100)は、第1冷房動作と第2冷房動作とを比較的早い周期(例えば1秒間隔)で交互に実行する。このため、厳密にいうと、内部熱交換器(70)では、第1冷房動作と第2冷房動作の双方において、第1熱媒体と第2熱媒体とが熱交換する。 The control device (100) alternately performs the first cooling operation and the second cooling operation in relatively short cycles (for example, at intervals of 1 second). Therefore, strictly speaking, in the internal heat exchanger (70), heat is exchanged between the first heat medium and the second heat medium in both the first cooling operation and the second cooling operation.
〈デフロスト運転〉
上述した暖房運転では、室外熱交換器である第2熱交換器(61)の表面に霜が付着することがある。制御装置(100)は、所定の条件が成立すると、第2熱交換器(61)の霜と融かすデフロスト運転を実行する。
<Defrost operation>
In the heating operation described above, frost may adhere to the surface of the second heat exchanger (61), which is an outdoor heat exchanger. The control device (100) performs a defrosting operation for melting frost in the second heat exchanger (61) when a predetermined condition is satisfied.
デフロスト運転は、基本的には上述した冷房運転と同じである。デフロスト運転では、制御装置(100)が、第1デフロスト動作と、第2デフロスト動作とを交互に繰り返し実行する。第1デフロスト動作は、上述した第1冷房動作(図9)と同じである。第2デフロスト動作は、上述した第2冷房動作(図10)と同じである。デフロスト運転では、第2熱交換器(61)を流れる第2熱媒体が、その表面の霜に放熱する。この結果、第2熱交換器(61)の霜が融ける。 The defrost operation is basically the same as the cooling operation described above. In the defrost operation, the control device (100) alternately and repeatedly performs the first defrost operation and the second defrost operation. The first defrost operation is the same as the first cooling operation (FIG. 9) described above. The second defrost operation is the same as the second cooling operation (FIG. 10) described above. In the defrost operation, the second heat medium flowing through the second heat exchanger (61) releases heat to the frost on its surface. As a result, the frost on the second heat exchanger (61) melts.
-実施形態1の効果-
実施形態1では、第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体の凝固点Tc2が、第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体の凝固点Tc1よりも低い。このため、冬季などの低外気条件下で暖房運転を行う場合に、第2熱媒体が凍結することを防止できる。
-Effect of Embodiment 1-
In
第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体の凝固点Tc1は、第2熱媒体の凝固点Tc2よりも高い。一般に、熱媒体の凝固点を低くすると、その粘性が高くなり、圧力損失が増大してしまう。これに対し、第1熱媒体の凝固点Tc1を比較的高くすることで、圧力損失の増大を防止できる。 The freezing point Tc1 of the first heat medium in the first heat medium circuit (H1) is higher than the freezing point Tc2 of the second heat medium. In general, when the freezing point of the heat medium is lowered, the viscosity of the heat medium increases, resulting in an increase in pressure loss. On the other hand, by making the freezing point Tc1 of the first heat medium relatively high, an increase in pressure loss can be prevented.
第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体は、室外空気と直接的に熱交換しない。このため、第1熱媒体が凍結することを防止できる。 The first heat medium in the first heat medium circuit (H1) does not directly exchange heat with outdoor air. Therefore, it is possible to prevent the first heat medium from freezing.
実施形態1では、第2磁気冷凍部(M2)の動作温度域が、第1熱媒体の凝固点Tc1を含む。具体的には、第2磁気冷凍部(M2)の動作温度域は、水の凝固点0℃を含む。このため、低外気条件下に実行される暖房運転(低外気暖房運転)において、第2磁気冷凍部(M2)を確実に作動させることができる。この際、第2熱媒体の凝固点Tc2を第1凝固点Tc1よりも低くしているため、第2熱媒体の凍結を回避しつつ、第2磁気冷凍部(M2)で第2熱媒体を冷却、あるいは加熱できる。
In
実施形態1では、第2磁気冷凍部(M2)の流入側と流出側とをつなぐバイパス流路(B1,B2)を有する。このため、低外気運転においては、バイパス流路(B1,B2)の開閉弁(81,82)を閉じることで、第2磁気冷凍部(M2)によって第2熱媒体を加熱または冷却できる。通常暖房運転において、第2磁気冷凍部(M2)は作動しない。この通常暖房運転において、バイパス流路(B1,B2)の開閉弁(81,82)を開けることで、第2熱媒体が第2磁気冷凍部(M2)をバイパスする。これにより、圧力損失を低減できる。
実施形態1では、第2磁気冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れる第1条件が成立すると、通常暖房運転を行う。これにより、比較的外気の温度が高いときには、実質的に第1磁気冷凍部(M1)だけを作動させて、室内を暖房できる。通常暖房運転では、第2熱媒体が第2磁気冷凍部(M2)をバイパスするので、圧力損失を低減できる。
In
実施形態1では、第1条件が成立しないとき、低外気暖房運転を行う。これにより、外気の温度が低いときには、第2磁気冷凍部(M2)を補助的に作動させて、室内を十分に暖房できる。低外気暖房運転では、開閉弁(81,82)を閉じることで、第2熱媒体を第2磁気冷凍部(M2)へ確実に供給できる。 In the first embodiment, the low outside air heating operation is performed when the first condition is not satisfied. As a result, when the temperature of the outside air is low, the second magnetic refrigerator (M2) can be operated in an auxiliary manner to sufficiently heat the room. In the low outside air heating operation, the second heat medium can be reliably supplied to the second magnetic refrigeration unit (M2) by closing the on-off valves (81, 82).
実施形態1では、第2熱交換器(61)が放熱器となる冷房運転やデフロスト運転において、第2磁気冷凍部(M2)を作動させない。これらの運転では、第2熱媒体の温度が、第2磁気冷凍部(M2)の動作温度域よりも高くなるからである。制御装置(100)は、これらの運転においても、開閉弁(81,82)を開ける。このため、第2熱媒体が第2磁気冷凍部(M2)をバイパスするで、圧力損失を低減できる。
In
《実施形態2》
実施形態2は、主として、実施形態1と搬送機構(20)の構成が異なる。実施形態1の搬送機構(20)は往復動ポンプである。実施形態2の搬送機構(20)は、一過式ポンプを有する。
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〈第1熱媒体回路〉
図11に示すように、第1熱媒体回路(H1)の第1搬送機構(20A)は、一過式の第1ポンプ(26)と、第1三方弁(91)と、第2三方弁(92)とを有する。第1ポンプ(26)は、第1熱媒体を一方向のみに搬送する。第1ポンプ(26)は、第1四方切換弁(16)の第2ポート(P2)と、第1熱交換器(51)の間の流路に接続される。第1ポンプ(26)は、第1熱交換器(51)側へ第1熱媒体を吐出する。
<First heat medium circuit>
As shown in FIG. 11, the first transfer mechanism (20A) of the first heat medium circuit (H1) includes a first flow-through pump (26), a first three-way valve (91), a second three-way valve (92) and The first pump (26) conveys the first heat medium only in one direction. The first pump (26) is connected to a flow path between the second port (P2) of the first four-way switching valve (16) and the first heat exchanger (51). The first pump (26) discharges the first heat medium toward the first heat exchanger (51).
第1熱媒体回路(H1)には、2つの第1磁気冷凍部(M1)が設けられる。これらの第1磁気冷凍部(M1)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)と第2高温磁気冷凍部(MH2)とで構成される。 The first heat medium circuit (H1) is provided with two first magnetic refrigeration units (M1). These first magnetic refrigeration units (M1) are composed of a first high temperature magnetic refrigeration unit (MH1) and a second high temperature magnetic refrigeration unit (MH2).
第1三方弁(91)および第2三方弁(92)は、第1~第3までのポートを有する。第1三方弁(91)および第2三方弁(92)は、図11の実線で示す第1状態と、図11の破線で示す第2状態とに切り換わる。第1状態の第1三方弁(91)および第2三方弁(92)は、第1ポートと第3ポートとを連通させる。第2状態の第1三方弁(91)および第2三方弁(92)は、第1ポートと第2ポートと連通させる。 The first three-way valve (91) and the second three-way valve (92) have first to third ports. The first three-way valve (91) and the second three-way valve (92) switch between a first state indicated by solid lines in FIG. 11 and a second state indicated by broken lines in FIG. The first three-way valve (91) and the second three-way valve (92) in the first state communicate the first port and the third port. The first three-way valve (91) and the second three-way valve (92) in the second state communicate the first port and the second port.
第1三方弁(91)の第1ポートは、第1四方切換弁(16)の第1ポート(P1)に連通する。第1三方弁(91)の第2ポートは、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第1流出ポート(32)に連通する。第1三方弁(91)の第3ポートは、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第1流出ポート(32)に連通する。 A first port of the first three-way valve (91) communicates with a first port (P1) of the first four-way switching valve (16). The second port of the first three-way valve (91) communicates with the first outflow port (32) of the first high temperature magnetic refrigeration section (MH1). The third port of the first three-way valve (91) communicates with the first outflow port (32) of the second high temperature magnetic refrigeration section (MH2).
第2三方弁(92)の第1ポートは、第2四方切換弁(17)の第1ポート(P1)に連通する。第2三方弁(92)の第2ポートは、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第2流入ポート(33)に連通する。第2三方弁(92)の第3ポートは、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第2流入ポート(33)に連通する。 A first port of the second three-way valve (92) communicates with a first port (P1) of the second four-way switching valve (17). The second port of the second three-way valve (92) communicates with the second inflow port (33) of the first high temperature magnetic refrigeration section (MH1). The third port of the second three-way valve (92) communicates with the second inflow port (33) of the second high temperature magnetic refrigeration section (MH2).
第1熱媒体回路(H1)には、第9逆止弁(C9)、第10逆止弁(C10)、第11逆止弁(C11)、および第12逆止弁(C12)が設けられる。 The first heat medium circuit (H1) is provided with a ninth check valve (C9), a tenth check valve (C10), an eleventh check valve (C11), and a twelfth check valve (C12). .
第9逆止弁(C9)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第1流入ポート(31)の上流付近に設けられる。第9逆止弁(C9)は、第2四方切換弁(17)の第3ポート(P3)側から第1高温磁気冷凍部(MH1)へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The ninth check valve (C9) is provided near the upstream of the first inflow port (31) of the first high temperature magnetic refrigeration section (MH1). The ninth check valve (C9) allows the first heat medium to flow from the third port (P3) side of the second four-way switching valve (17) toward the first high temperature magnetic refrigeration unit (MH1), and vice versa. prohibit the flow of
第10逆止弁(C10)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第2流出ポート(34)の下流付近に設けられる。第10逆止弁(C10)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)から第1四方切換弁(16)の第4ポート(P4)側へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The tenth check valve (C10) is provided near the downstream of the second outflow port (34) of the first high temperature magnetic refrigeration section (MH1). The tenth check valve (C10) allows the flow of the first heat medium from the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1) toward the fourth port (P4) side of the first four-way switching valve (16), and vice versa. prohibit the flow of
第11逆止弁(C11)は、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第1流入ポート(31)の上流付近に設けられる。第11逆止弁(C11)は、第2四方切換弁(17)の第3ポート(P3)側から第2高温磁気冷凍部(MH2)へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The eleventh check valve (C11) is provided near the upstream of the first inflow port (31) of the second high temperature magnetic refrigeration section (MH2). The eleventh check valve (C11) allows the first heat medium to flow from the third port (P3) side of the second four-way switching valve (17) toward the second high temperature magnetic refrigeration section (MH2), and vice versa. prohibit the flow of
第12逆止弁(C12)は、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第2流出ポート(34)の下流付近に設けられる。第12逆止弁(C12)は、第2高温磁気冷凍部(MH2)から第1四方切換弁(16)の第3ポート(P3)側へ向かう第1熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The twelfth check valve (C12) is provided near the downstream of the second outflow port (34) of the second high temperature magnetic refrigeration section (MH2). The twelfth check valve (C12) allows the flow of the first heat medium from the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2) toward the third port (P3) side of the first four-way switching valve (16), and vice versa. prohibit the flow of
〈第2熱媒体回路〉
同図に示すように、第2熱媒体回路(H2)の第2搬送機構(20B)は、一過式の第2ポンプ(27)と、第3三方弁(93)と、第4三方弁(94)とを有する。第2ポンプ(27)は、第2熱媒体を一方向のみに搬送する。第2ポンプ(27)は、第3三方弁(93)の第1ポートと内部熱交換器(70)の第2流路(72)の間の流路に接続される。第2ポンプ(27)は、内部熱交換器(70)の第2流路(72)側へ第2熱媒体を吐出する。
<Second heat medium circuit>
As shown in the figure, the second transfer mechanism (20B) of the second heat medium circuit (H2) includes a once-through second pump (27), a third three-way valve (93), a fourth three-way valve (94) and The second pump (27) conveys the second heat medium only in one direction. The second pump (27) is connected to the flow path between the first port of the third three-way valve (93) and the second flow path (72) of the internal heat exchanger (70). The second pump (27) discharges the second heat medium to the second flow path (72) side of the internal heat exchanger (70).
第2熱媒体回路(H2)には、2つの第2磁気冷凍部(M2)が設けられる。これらの第2磁気冷凍部(M2)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)と第2低温磁気冷凍部(ML2)とで構成される。 Two second magnetic refrigeration units (M2) are provided in the second heat medium circuit (H2). These second magnetic refrigeration units (M2) are composed of a first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and a second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2).
第3三方弁(93)および第4三方弁(94)は、第1~第3までのポートを有する。第3三方弁(93)および第4三方弁(94)は、図11の実線で示す第1状態と、図11の破線で示す第2状態とに切り換わる。第1状態の第3三方弁(93)および第4三方弁(94)は、第1ポートと第3ポートとを連通させる。第2状態の第3三方弁(93)および第4三方弁(94)は、第1ポートと第2ポートと連通させる。 The third three-way valve (93) and the fourth three-way valve (94) have first to third ports. The third three-way valve (93) and the fourth three-way valve (94) switch between a first state indicated by solid lines in FIG. 11 and a second state indicated by broken lines in FIG. The third three-way valve (93) and the fourth three-way valve (94) in the first state communicate the first port and the third port. The third three-way valve (93) and the fourth three-way valve (94) in the second state communicate the first port and the second port.
第3三方弁(93)の第1ポートは、第2ポンプ(27)を介して第2流路(72)の一端と連通する。第3三方弁(93)の第2ポートは、第1低温磁気冷凍部(ML1)の第3流出ポート(42)に連通する。第3三方弁(93)の第3ポートは、第2低温磁気冷凍部(ML2)の第3流出ポート(42)に連通する。 A first port of the third three-way valve (93) communicates with one end of the second flow path (72) via the second pump (27). A second port of the third three-way valve (93) communicates with a third outflow port (42) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). A third port of the third three-way valve (93) communicates with a third outflow port (42) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2).
第4三方弁(94)の第1ポートは、第2流路(72)の他端と連通する。第4三方弁(94)の第2ポートは、第1低温磁気冷凍部(ML1)の第4流入ポート(43)に連通する。第4三方弁(94)の第3ポートは、第2低温磁気冷凍部(ML2)の第4流入ポート(43)に連通する。 A first port of the fourth three-way valve (94) communicates with the other end of the second flow path (72). A second port of the fourth three-way valve (94) communicates with a fourth inflow port (43) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). A third port of the fourth three-way valve (94) communicates with a fourth inflow port (43) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2).
第2熱媒体回路(H2)には、第13逆止弁(C13)、第14逆止弁(C14)、第15逆止弁(C15)、および第16逆止弁(C16)が設けられる。 The second heat medium circuit (H2) is provided with a thirteenth check valve (C13), a fourteenth check valve (C14), a fifteenth check valve (C15), and a sixteenth check valve (C16). .
第13逆止弁(C13)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)の第3流入ポート(41)の上流付近に設けられる。第13逆止弁(C13)は、第2熱交換器(61)の一端から第1低温磁気冷凍部(ML1)へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The thirteenth check valve (C13) is provided near the upstream of the third inflow port (41) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). The thirteenth check valve (C13) allows the second heat medium to flow from one end of the second heat exchanger (61) toward the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and prohibits the reverse flow.
第14逆止弁(C14)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)の第4流出ポート(44)の下流付近に設けられる。第14逆止弁(C14)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)から第2熱交換器(61)の他端へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The fourteenth check valve (C14) is provided near the downstream of the fourth outflow port (44) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). The fourteenth check valve (C14) allows the second heat medium to flow from the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) to the other end of the second heat exchanger (61) and prohibits the reverse flow. .
第15逆止弁(C15)は、第2低温磁気冷凍部(ML2)の第3流入ポート(41)の上流付近に設けられる。第15逆止弁(C15)は、第2熱交換器(61)の一端から第2低温磁気冷凍部(ML2)へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The fifteenth check valve (C15) is provided near the upstream of the third inflow port (41) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). The fifteenth check valve (C15) allows the second heat medium to flow from one end of the second heat exchanger (61) toward the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2) and prohibits the reverse flow.
第16逆止弁(C16)は、第2低温磁気冷凍部(ML2)の第4流出ポート(44)の下流付近に設けられる。第16逆止弁(C16)は、第2低温磁気冷凍部(ML2)から第2熱交換器(61)の他端へ向かう第2熱媒体の流れを許容し、その逆の流れを禁止する。 The sixteenth check valve (C16) is provided near the downstream of the fourth outflow port (44) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). The sixteenth check valve (C16) allows the second heat medium to flow from the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) to the other end of the second heat exchanger (61) and prohibits the reverse flow. .
第2熱媒体回路(H2)は、4つのバイパス流路(B1,B2,B3,B4)と、これらのバイパス流路(B1,B2,B3,B4)に1つずつ設けられる開閉弁(81,82,83,84)とを有する。 The second heat medium circuit (H2) includes four bypass flow paths (B1, B2, B3, B4) and one on-off valve (81 ,82,83,84).
第1バイパス流路(B1)の一端は、第13逆止弁(C13)と第1低温磁気冷凍部(ML1)の第3流入ポート(41)との間に接続される。第1バイパス流路(B1)の他端は、第1低温磁気冷凍部(ML1)の第3流出ポート(42)の下流付近に接続される。第1バイパス流路(B1)には、第1開閉弁(81)が設けられる。 One end of the first bypass flow path (B1) is connected between the thirteenth check valve (C13) and the third inflow port (41) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). The other end of the first bypass channel (B1) is connected near the downstream of the third outflow port (42) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). A first on-off valve (81) is provided in the first bypass flow path (B1).
第2バイパス流路(B2)の一端は、第14逆止弁(C14)と第1低温磁気冷凍部(ML1)の第4流出ポート(44)との間に接続される。第2バイパス流路(B2)の他端は、第1低温磁気冷凍部(ML1)の第4流入ポート(43)の上流付近に接続される。第2バイパス流路(B2)には、第2開閉弁(82)が設けられる。 One end of the second bypass flow path (B2) is connected between the fourteenth check valve (C14) and the fourth outflow port (44) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). The other end of the second bypass flow path (B2) is connected near the upstream of the fourth inflow port (43) of the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1). A second on-off valve (82) is provided in the second bypass flow path (B2).
第3バイパス流路(B3)の一端は、第15逆止弁(C15)と第2低温磁気冷凍部(ML2)の第3流入ポート(41)との間に接続される。第3バイパス流路(B3)の他端は、第2低温磁気冷凍部(ML2)の第3流出ポート(42)の下流付近に接続される。第3バイパス流路(B3)には、第3開閉弁(83)が設けられる。 One end of the third bypass flow path (B3) is connected between the fifteenth check valve (C15) and the third inflow port (41) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). The other end of the third bypass flow path (B3) is connected near the downstream of the third outflow port (42) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). A third on-off valve (83) is provided in the third bypass flow path (B3).
第4バイパス流路(B4)の一端は、第16逆止弁(C16)と第2低温磁気冷凍部(ML2)の第4流出ポート(44)との間に接続される。第4バイパス流路(B4)の他端は、第2低温磁気冷凍部(ML2)の第4流入ポート(43)の上流付近に接続される。第4バイパス流路(B4)には、第4開閉弁(84)が設けられる。 One end of the fourth bypass flow path (B4) is connected between the sixteenth check valve (C16) and the fourth outflow port (44) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). The other end of the fourth bypass channel (B4) is connected near the upstream of the fourth inflow port (43) of the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). A fourth on-off valve (84) is provided in the fourth bypass flow path (B4).
-運転動作-
実施形態2に係る磁気冷凍装置(1)は、実施形態1と同様、暖房運転、冷房運転、デフロスト運転を行う。暖房運転では、実施形態1と同様、制御装置(100)が図4に示す判定に基づき、通常暖房運転または低外気暖房運転を実行する。
-Driving behavior-
The magnetic refrigerator (1) according to the second embodiment performs heating operation, cooling operation, and defrosting operation, as in the first embodiment. In the heating operation, as in the first embodiment, the control device (100) performs the normal heating operation or the low outside air heating operation based on the determination shown in FIG.
〈通常暖房運転)
図12に示す通常暖房運転の第1暖房動作では、制御装置(100)が第1ポンプ(26)、第2ポンプ(27)、室内ファン(52)、室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第1変調動作を実行させ、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第2変調動作を実行させる。制御装置(100)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)および第2低温磁気冷凍部(ML2)において、第1変調動作および第2変調動作を実行させない。制御装置(100)は、第1開閉弁(81)および第4開閉弁(84)を開け、第2開閉弁(82)および第3開閉弁(83)を閉じる。制御装置(100)は、第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第1状態に設定し、第1三方弁(91)を第2状態、第2三方弁(92)を第1状態、第3三方弁(93)を第2状態、第4三方弁(94)第1状態に設定する。
<Normal heating operation)
In the first heating operation of the normal heating operation shown in FIG. 12, the control device (100) operates the first pump (26), the second pump (27), the indoor fan (52), and the outdoor fan (62). The control device (100) causes the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1) to perform a first modulation operation and the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2) to perform a second modulation operation. The control device (100) does not cause the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) to perform the first modulation operation and the second modulation operation. The control device (100) opens the first on-off valve (81) and the fourth on-off valve (84), and closes the second on-off valve (82) and the third on-off valve (83). The control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the first state, sets the first three-way valve (91) to the second state, and sets the second three-way valve (92) to the second state. ) to the first state, the third three-way valve (93) to the second state, and the fourth three-way valve (94) to the first state.
第1熱媒体回路(H1)では、第1高温磁気冷凍部(MH1)で第1熱媒体が加熱される。第1熱交換器(51)では、第1熱媒体が室内空気に放熱する。第2高温磁気冷凍部(MH2)で第1熱媒体が冷却される。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が第2流路(72)の第2熱媒体から吸熱する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium is heated in the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1). In the first heat exchanger (51), the first heat medium releases heat to the indoor air. The first heat medium is cooled in the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) absorbs heat from the second heat medium in the second flow path (72).
第2熱媒体回路(H2)では、第2熱媒体が第1バイパス流路(B1)を流れ、第1低温磁気冷凍部(ML1)をバイパスする(図12の破線矢印を参照)。内部熱交換器(70)では、第2流路(72)の第2熱媒体が第1流路(71)の第1熱媒体に放熱する。第2熱媒体は第4バイパス流路(B4)を流れ、第2低温磁気冷凍部(ML2)をバイパスする(図12の破線矢印を参照)。第2熱交換器(61)では、第2熱媒体が室外空気から吸熱する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows through the first bypass flow path (B1) and bypasses the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) (see the dashed arrow in FIG. 12). In the internal heat exchanger (70), the second heat medium in the second flow path (72) releases heat to the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the fourth bypass channel (B4) and bypasses the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) (see the dashed arrow in FIG. 12). In the second heat exchanger (61), the second heat medium absorbs heat from outdoor air.
図13に示す通常暖房運転の第2暖房動作では、制御装置(100)が第1ポンプ(26)、第2ポンプ(27)、室内ファン(52)、室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第2変調動作を実行させ、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第1変調動作を実行させる。制御装置(100)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)および第2低温磁気冷凍部(ML2)において、第1変調動作および第2変調動作を実行させない。制御装置(100)は、第2開閉弁(82)および第3開閉弁(83)を開け、第1開閉弁(81)および第4開閉弁(84)を閉じる。制御装置(100)は、第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第1状態に設定し、第1三方弁(91)を第1状態、第2三方弁(92)を第2状態、第3三方弁(93)を第1状態、第4三方弁(94)第2状態に設定する。 In the second heating operation of the normal heating operation shown in FIG. 13, the control device (100) operates the first pump (26), the second pump (27), the indoor fan (52), and the outdoor fan (62). The control device (100) causes the first high-temperature magnetic refrigeration unit (MH1) to perform the second modulation operation, and causes the second high-temperature magnetic refrigeration unit (MH2) to perform the first modulation operation. The control device (100) does not cause the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) to perform the first modulation operation and the second modulation operation. The control device (100) opens the second on-off valve (82) and the third on-off valve (83), and closes the first on-off valve (81) and the fourth on-off valve (84). The control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the first state, sets the first three-way valve (91) to the first state, and sets the second three-way valve (92) to the first state. ) to the second state, the third three-way valve (93) to the first state, and the fourth three-way valve (94) to the second state.
第1熱媒体回路(H1)では、第2高温磁気冷凍部(MH2)で第1熱媒体が加熱される。第1熱交換器(51)では、第1熱媒体が室内空気に放熱する。第1高温磁気冷凍部(MH1)で第1熱媒体が冷却される。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が第2流路(72)の第2熱媒体から吸熱する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium is heated in the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2). In the first heat exchanger (51), the first heat medium releases heat to the indoor air. The first heat medium is cooled in the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) absorbs heat from the second heat medium in the second flow path (72).
第2熱媒体回路(H2)では、第2熱媒体が第3バイパス流路(B3)を流れ、第2低温磁気冷凍部(ML2)をバイパスする(図13の破線矢印を参照)。内部熱交換器(70)では、第2流路(72)の第2熱媒体が第1流路(71)の第1熱媒体に放熱する。第2熱媒体は第2バイパス流路(B2)を流れ、第1低温磁気冷凍部(ML1)をバイパスする(図13の破線矢印を参照)。第2熱交換器(61)では、第2熱媒体が室外空気から吸熱する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows through the third bypass flow path (B3) and bypasses the second low temperature magnetic refrigeration unit (ML2) (see the dashed arrow in FIG. 13). In the internal heat exchanger (70), the second heat medium in the second flow path (72) releases heat to the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the second bypass channel (B2) and bypasses the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) (see the dashed arrow in FIG. 13). In the second heat exchanger (61), the second heat medium absorbs heat from outdoor air.
通常暖房動作では、第1低温磁気冷凍部(ML1)および第2低温磁気冷凍部(ML2)が実質的に作動しない。一方、通常暖房動作では、第2熱媒体が第1低温磁気冷凍部(ML1)や第2磁気冷凍部(M2)をバイパスするため、圧力損失を低減できる。 In normal heating operation, the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1) and the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2) do not substantially operate. On the other hand, in normal heating operation, the second heat medium bypasses the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and the second magnetic refrigeration unit (M2), so pressure loss can be reduced.
〈低外気暖房運転)
低外気暖房運転は、第2熱媒体がバイパス流路(B1,B2,B3,B4)を流れない点を除くと、基本的には、通常暖房運転と同じである。
<Low outside air heating operation)
The low outside air heating operation is basically the same as the normal heating operation except that the second heat medium does not flow through the bypass passages (B1, B2, B3, B4).
低外気運転の第3暖房動作において、第1熱媒体回路(H1)では、第1高温磁気冷凍部(MH1)で第1熱媒体が加熱される。第1熱交換器(51)では、第1熱媒体が室内空気に放熱する。第2高温磁気冷凍部(MH2)で第1熱媒体が冷却される。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が第2流路(72)の第2熱媒体から吸熱する。 In the third heating operation in the low outside air operation, in the first heat medium circuit (H1), the first heat medium is heated in the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1). In the first heat exchanger (51), the first heat medium releases heat to the indoor air. The first heat medium is cooled in the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) absorbs heat from the second heat medium in the second flow path (72).
第2熱媒体回路(H2)では、第2熱媒体が第1低温磁気冷凍部(ML1)を流れ、加熱される。内部熱交換器(70)では、第2流路(72)の第2熱媒体が第1流路(71)の第1熱媒体に放熱する。第2熱媒体は第2低温磁気冷凍部(ML2)を流れ、冷却される。第2熱交換器(61)では、第2熱媒体が室外空気から吸熱する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows through the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and is heated. In the internal heat exchanger (70), the second heat medium in the second flow path (72) releases heat to the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) and is cooled. In the second heat exchanger (61), the second heat medium absorbs heat from outdoor air.
低外気暖房運転の第4暖房動作において、第1熱媒体回路(H1)では、第2高温磁気冷凍部(MH2)で第1熱媒体が加熱される。第1熱交換器(51)では、第1熱媒体が室内空気に放熱する。第1高温磁気冷凍部(MH1)で第1熱媒体が冷却される。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が第2流路(72)の第2熱媒体から吸熱する。 In the fourth heating operation of the low outside air heating operation, in the first heat medium circuit (H1), the first heat medium is heated by the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2). In the first heat exchanger (51), the first heat medium releases heat to the indoor air. The first heat medium is cooled in the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) absorbs heat from the second heat medium in the second flow path (72).
第2熱媒体回路(H2)では、第2熱媒体が第2低温磁気冷凍部(ML2)を流れ、加熱される。内部熱交換器(70)では、第2流路(72)の第2熱媒体が第1流路(71)の第1熱媒体に放熱する。第2熱媒体は第1低温磁気冷凍部(ML1)を流れ、冷却される。第2熱交換器(61)では、第2熱媒体が室外空気から吸熱する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows through the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2) and is heated. In the internal heat exchanger (70), the second heat medium in the second flow path (72) releases heat to the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and is cooled. In the second heat exchanger (61), the second heat medium absorbs heat from outdoor air.
〈冷房運転〉
図14に示す冷房運転の第1冷房動作では、制御装置(100)が第1ポンプ(26)、第2ポンプ(27)、室内ファン(52)、室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第2変調動作を実行させ、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第1変調動作を実行させる。制御装置(100)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)および第2低温磁気冷凍部(ML2)において、第1変調動作および第2変調動作を実行させない。制御装置(100)は、第2開閉弁(82)および第3開閉弁(83)を開け、第1開閉弁(81)および第4開閉弁(84)を閉じる。制御装置(100)は、第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第2状態に設定し、第1三方弁(91)を第1状態、第2三方弁(92)を第2状態、第3三方弁(93)を第1状態、第4三方弁(94)第2状態に設定する。
<Cooling operation>
In the first cooling operation of the cooling operation shown in FIG. 14, the control device (100) operates the first pump (26), the second pump (27), the indoor fan (52), and the outdoor fan (62). The control device (100) causes the first high-temperature magnetic refrigeration unit (MH1) to perform the second modulation operation, and causes the second high-temperature magnetic refrigeration unit (MH2) to perform the first modulation operation. The control device (100) does not cause the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) to perform the first modulation operation and the second modulation operation. The control device (100) opens the second on-off valve (82) and the third on-off valve (83), and closes the first on-off valve (81) and the fourth on-off valve (84). The control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the second state, sets the first three-way valve (91) to the first state, and sets the second three-way valve (92) to the first state. ) to the second state, the third three-way valve (93) to the first state, and the fourth three-way valve (94) to the second state.
第1熱媒体回路(H1)では、第1高温磁気冷凍部(MH1)で第1熱媒体が冷却される。第1熱交換器(51)では、第1熱媒体が室内空気から吸熱する。第2高温磁気冷凍部(MH2)で第1熱媒体が加熱される。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が第2流路(72)の第2熱媒体へ放熱する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium is cooled in the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1). In the first heat exchanger (51), the first heat medium absorbs heat from indoor air. The first heat medium is heated in the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) releases heat to the second heat medium in the second flow path (72).
第2熱媒体回路(H2)では、第2熱媒体が第2バイパス流路(B2)を流れ、第1低温磁気冷凍部(ML1)をバイパスする。内部熱交換器(70)では、第2流路(72)の第2熱媒体が第1流路(71)の第1熱媒体から吸熱する。第2熱媒体は第3バイパス流路(B3)を流れ、第2低温磁気冷凍部(ML2)をバイパスする。第2熱交換器(61)では、第2熱媒体が室外空気へ放熱する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows through the second bypass flow path (B2) and bypasses the first low-temperature magnetic refrigerator (ML1). In the internal heat exchanger (70), the second heat medium in the second flow path (72) absorbs heat from the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the third bypass flow path (B3) and bypasses the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). In the second heat exchanger (61), the second heat medium releases heat to the outdoor air.
デフロスト運転の第1デフロスト動作は、この第1冷房動作と同じである。 The first defrost operation of the defrost operation is the same as this first cooling operation.
図15に示す冷房運転の第2冷房動作では、制御装置(100)が第1ポンプ(26)、第2ポンプ(27)、室内ファン(52)、室外ファン(62)を運転する。制御装置(100)は、第1高温磁気冷凍部(MH1)の第1変調動作を実行させ、第2高温磁気冷凍部(MH2)の第2変調動作を実行させる。制御装置(100)は、第1低温磁気冷凍部(ML1)および第2低温磁気冷凍部(ML2)において、第1変調動作および第2変調動作を実行させない。制御装置(100)は、第1開閉弁(81)および第4開閉弁(84)を開け、第2開閉弁(82)および第3開閉弁(83)を閉じる。制御装置(100)は、第1四方切換弁(16)および第2四方切換弁(17)を第2状態に設定し、第1三方弁(91)を第2状態、第2三方弁(92)を第1状態、第3三方弁(93)を第2状態、第4三方弁(94)第1状態に設定する。 In the second cooling operation of the cooling operation shown in FIG. 15, the control device (100) operates the first pump (26), the second pump (27), the indoor fan (52), and the outdoor fan (62). The control device (100) causes the first high-temperature magnetic refrigeration section (MH1) to perform a first modulation operation and the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2) to perform a second modulation operation. The control device (100) does not cause the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) to perform the first modulation operation and the second modulation operation. The control device (100) opens the first on-off valve (81) and the fourth on-off valve (84), and closes the second on-off valve (82) and the third on-off valve (83). The control device (100) sets the first four-way switching valve (16) and the second four-way switching valve (17) to the second state, sets the first three-way valve (91) to the second state, and sets the second three-way valve (92) to the second state. ) to the first state, the third three-way valve (93) to the second state, and the fourth three-way valve (94) to the first state.
第1熱媒体回路(H1)では、第2高温磁気冷凍部(MH2)で第1熱媒体が冷却される。第1熱交換器(51)では、第1熱媒体が室内空気から吸熱する。第1高温磁気冷凍部(MH1)で第1熱媒体が加熱される。内部熱交換器(70)では、第1流路(71)の第1熱媒体が第2流路(72)の第2熱媒体へ放熱する。 In the first heat medium circuit (H1), the first heat medium is cooled by the second high-temperature magnetic refrigeration section (MH2). In the first heat exchanger (51), the first heat medium absorbs heat from indoor air. The first heat medium is heated in the first high-temperature magnetic refrigerator (MH1). In the internal heat exchanger (70), the first heat medium in the first flow path (71) releases heat to the second heat medium in the second flow path (72).
第2熱媒体回路(H2)では、第2熱媒体が第1バイパス流路(B1)を流れ、第1低温磁気冷凍部(ML1)をバイパスする。内部熱交換器(70)では、第2流路(72)の第2熱媒体が第1流路(71)の第1熱媒体から吸熱する。第2熱媒体は第4バイパス流路(B4)を流れ、第2低温磁気冷凍部(ML2)をバイパスする。第2熱交換器(61)では、第2熱媒体が室外空気から吸熱する。 In the second heat medium circuit (H2), the second heat medium flows through the first bypass flow path (B1) and bypasses the first low-temperature magnetic refrigerator (ML1). In the internal heat exchanger (70), the second heat medium in the second flow path (72) absorbs heat from the first heat medium in the first flow path (71). The second heat medium flows through the fourth bypass channel (B4) and bypasses the second low-temperature magnetic refrigeration section (ML2). In the second heat exchanger (61), the second heat medium absorbs heat from outdoor air.
デフロスト運転の第2デフロスト動作は、この第2冷房動作と同じである。 The second defrost operation of the defrost operation is the same as this second cooling operation.
冷房運転やデフロスト運転では、第1低温磁気冷凍部(ML1)および第2低温磁気冷凍部(ML2)が実質的に作動しない。一方、通冷房運転やデフロスト運転では、第2熱媒体が第1低温磁気冷凍部(ML1)や第2磁気冷凍部(M2)をバイパスするため、圧力損失を低減できる。 In cooling operation and defrost operation, the first low-temperature magnetic refrigeration unit (ML1) and the second low-temperature magnetic refrigeration unit (ML2) do not substantially operate. On the other hand, in air-cooling operation and defrost operation, the second heat medium bypasses the first low-temperature magnetic refrigeration section (ML1) and the second magnetic refrigeration section (M2), so pressure loss can be reduced.
実施形態2は、上述した実施形態1と同様の効果を奏する。
《実施形態3》
図16に示すように、実施形態3に係る磁気冷凍装置(1)は、実施形態1における第1熱媒体回路(H1)に、複数(本例では3つ)の第1磁気冷凍部(M1)が設けられる。複数の第1磁気冷凍部(M1)は、加熱用流路(L1)と冷却用流路(L2)とに跨がるように直列に配置される。複数の第1磁気冷凍部(M1)は、低温側から高温側に向かって動作温度域が高くなる。
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As shown in FIG. 16, the magnetic refrigerating apparatus (1) according to the third embodiment includes a plurality of (three in this example) first magnetic refrigerating units (M1 ) is provided. The plurality of first magnetic refrigeration units (M1) are arranged in series so as to straddle the heating channel (L1) and the cooling channel (L2). The operating temperature range of the plurality of first magnetic refrigeration units (M1) increases from the low temperature side to the high temperature side.
加熱用流路(L1)には、各第1磁気冷凍部(M1)の流入側と流出側とにそれぞれ逆止弁(C)が設けられる。加熱用流路(L1)には、各第1磁気冷凍部(M1)に対応する第5バイパス流路(B5)が接続される。第5バイパス流路(B5)にはそれぞれ第5開閉弁(85)が設けられる。 The heating flow path (L1) is provided with check valves (C) on the inflow side and the outflow side of each first magnetic refrigerator (M1). A fifth bypass channel (B5) corresponding to each first magnetic refrigerator (M1) is connected to the heating channel (L1). A fifth on-off valve (85) is provided in each of the fifth bypass passages (B5).
冷却用流路(L2)には、各第1磁気冷凍部(M1)の流入側と流出側とにそれぞれ逆止弁(C)が設けられる。冷却用流路(L2)には、各第1磁気冷凍部(M1)に対応する第6バイパス流路(B6)が接続される。第6バイパス流路(B6)にはそれぞれ第6開閉弁(85)が設けられる。 The cooling flow path (L2) is provided with check valves (C) on the inflow side and the outflow side of each first magnetic refrigerator (M1). A sixth bypass channel (B6) corresponding to each first magnetic refrigerator (M1) is connected to the cooling channel (L2). A sixth on-off valve (85) is provided in each of the sixth bypass passages (B6).
実施形態3における、暖房運転、冷房運転、およびデフロスト運転の基本的な動作は、実施形態1と同じである。実施形態3では、所定の第5開閉弁(85)を開放することで、加熱用流路(L1)の第1熱媒体が、対応する第1磁気冷凍部(M1)をバイパスする。これにより、磁気冷凍装置(1)の加熱能力を調節できる。同様に、実施形態3では、所定の第6開閉弁(86)を開放することで、冷却用流路(L2)の第2熱媒体が、対応する第2磁気冷凍部(M2)をバイパスする。これにより、磁気冷凍装置(1)の冷却能力を調節できる。
Basic operations of heating operation, cooling operation, and defrosting operation in the third embodiment are the same as those in the first embodiment. In
《実施形態4》
図17に示すように、実施形態4は、実施形態2および3の構成を組み合わせたものである。具体的には、実施形態4の第1搬送機構(20A)は、一過式の第1ポンプ(26)と、第1三方弁(91)と、第2三方弁(92)とを有する。第1熱媒体回路(H1)には、複数(本例では3つ)の第1高温磁気冷凍部(MH1)が直列に配置されるとともに、複数(本例では3つ)の第2高温磁気冷凍部(MH2)が直列に配置される。第1高温磁気冷凍部(MH1)および第2高温磁気冷凍部(MH2)のそれぞれには、対応するバイパス流路(B5,B6)と、これらのバイパス流路(B5,B6)を開閉する開閉弁(85,86)とが設けられる。
<<
As shown in FIG. 17, the fourth embodiment is a combination of the configurations of the second and third embodiments. Specifically, the first transport mechanism (20A) of
《他の変形例》
上述した実施形態においては、適用可能な範囲において、以下の構成を採用してもよい。
<<Other Modifications>>
In the embodiment described above, the following configuration may be adopted within the applicable range.
〈変形例1-単層式〉
図18に示すように、第1磁気冷凍部(M1)および第2磁気冷凍部(M2)は、1つの磁気作業物質(11)を有する単層式であってもよい。実施形態1と同様、第2磁気冷凍部(M2)の動作温度域は、第1磁気冷凍部(M1)の動作温度域よりも低い。第2磁気冷凍部(M2)の動作温度域は、第1熱媒体の凝固点Tc1を含んでいる。第1磁気冷凍部(M1)は、低外気条件の暖房運転において作動し、その磁気熱量効果によって第2熱媒体を加熱または冷却する。
〈変形例2-第1条件〉
第2磁気冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れることを示す第1条件は、上記実施形態に限られない。
<Modification 1 - single layer type>
As shown in FIG. 18, the first magnetic refrigeration (M1) and the second magnetic refrigeration (M2) may be single-layered with one magnetic working material (11). As in the first embodiment, the operating temperature range of the second magnetic refrigerating section (M2) is lower than the operating temperature range of the first magnetic refrigerating section (M1). The operating temperature range of the second magnetic refrigeration unit (M2) includes the freezing point Tc1 of the first heat medium. The first magnetic refrigeration unit (M1) operates in heating operation under low outside air conditions, and heats or cools the second heat medium by its magnetocaloric effect.
<Modification 2-First condition>
The first condition indicating that the temperature of the magnetic working substance (11) of the second magnetic refrigerator (M2) is out of the operating temperature range is not limited to the above embodiment.
第2熱媒体回路(H2)に第2熱媒体の温度を検出する第1温度センサ(検出部)を設けてもよい。この場合、制御装置(100)は、第1温度センサで検出した第2熱媒体の温度が所定温度以上になると、第1条件が成立すると判断する。 A first temperature sensor (detector) for detecting the temperature of the second heat medium may be provided in the second heat medium circuit (H2). In this case, the control device (100) determines that the first condition is established when the temperature of the second heat medium detected by the first temperature sensor reaches or exceeds the predetermined temperature.
第2磁気冷凍部(M2)に磁気作業物質(11)の温度を直接的に検出する第2温度センサ(検出部)を設けてもよい。制御装置(100)は、第2温度センサで検出した磁気作業物質(11)の温度が所定温度以上になると、第1条件が成立すると判断する。 A second temperature sensor (detector) for directly detecting the temperature of the magnetic working material (11) may be provided in the second magnetic refrigerator (M2). The control device (100) determines that the first condition is established when the temperature of the magnetic working material (11) detected by the second temperature sensor reaches or exceeds a predetermined temperature.
〈変形例3-開閉弁〉
上述したバイパス流路(B1~B6)に設けられる弁(開閉弁(81~86))は、バイパス流路(B1~B6)を開閉できる弁であればよく、例えば開度が調節可能な流量調節弁であってもよい。
<Modification 3 - On-off valve>
The valves (on-off valves (81 to 86)) provided in the bypass flow paths (B1 to B6) described above may be valves that can open and close the bypass flow paths (B1 to B6). It may be a control valve.
《その他の実施形態》
上述した各実施形態や各変形例においては、以下のような構成としてもよい。
<<Other embodiments>>
Each of the above-described embodiments and modifications may have the following configuration.
磁場変調部(12)は、永久磁石を用いたリニア駆動型、永久磁石を用いた回転駆動型、電磁石を用いた静止型、電磁石と永久磁石を用いた静止型のいずれかであってもよい。 The magnetic field modulation section (12) may be any of a linear drive type using a permanent magnet, a rotary drive type using a permanent magnet, a static type using an electromagnet, and a static type using an electromagnet and a permanent magnet. .
本開示の第1熱交換器(51)は、空気熱交換器以外の構成であってもよい。具体的には、第1熱交換器(51)は、第1熱媒体回路(H1)の熱媒体と、二次側の流路を流れる他の熱媒体(水、ブライン、冷媒など)とを熱交換させる熱交換器であってもよい。 The first heat exchanger (51) of the present disclosure may have a configuration other than an air heat exchanger. Specifically, the first heat exchanger (51) separates the heat medium in the first heat medium circuit (H1) from other heat medium (water, brine, refrigerant, etc.) flowing through the secondary flow path. It may be a heat exchanger for heat exchange.
固体冷凍装置は、空気調和装置以外に適用されてもよい。固体冷凍装置(1)は、庫内を冷却する冷却器、空気調和機ヒートポンプ式のチラー、給湯装置などに適用される。 Solid-state refrigerators may be applied to applications other than air conditioners. The solid-state refrigerator (1) is applied to a cooler for cooling the inside of a refrigerator, an air conditioner heat pump type chiller, a water heater, and the like.
固体冷凍装置は、磁気作業物質(11)に磁気熱量効果を誘発する磁気冷凍装置以外の他の方式であってもよい。固体冷凍装置は、外部エネルギーに対する熱量効果を発揮する固体冷媒物質と、固体冷媒物質に熱量効果を誘発させる誘発部とを有する。ここでいう固体冷媒物質は、柔軟結晶などの液体と固体の中間の性質を有するものも含む。 The solid-state refrigerating device may be a system other than the magnetic refrigerating device that induces the magnetocaloric effect in the magnetic working material (11). A solid-state refrigerating device has a solid refrigerant material that exerts a calorific effect on external energy, and an inducer that induces a calorific effect in the solid refrigerant material. The solid refrigerant substance referred to here also includes substances such as soft crystals that have properties intermediate between those of liquids and solids.
他の方式の固体冷凍装置としては、1)固体冷媒物質に電気熱量効果を誘発する方式、2)固体冷媒物質に圧力熱量効果を誘発する方式、3)固体冷媒物質に弾性熱量効果を誘発する方式が挙げられる。 Other types of solid refrigeration systems include: 1) a method that induces an electrocaloric effect in a solid refrigerant material; 2) a method that induces a pressure calorie effect in a solid refrigerant material; and 3) a method that induces an elastocaloric effect in a solid refrigerant material. method.
1)の方式の固体冷凍装置は、誘発部が固体冷媒物質に電場変動を付与する。これにより固体冷媒物質が強誘電体から常誘電体へ相転移するなどして、固体冷媒物質が発熱または吸熱する。 In the solid-state refrigeration system of type 1), the inducer imparts electric field fluctuations to the solid refrigerant substance. As a result, the solid refrigerant substance undergoes a phase transition from a ferroelectric to a paraelectric, and the solid refrigerant substance generates heat or absorbs heat.
2)の方式の固体冷凍装置は、誘発部が固体冷媒物質に圧力変動を付与することで、固体冷媒物質が相転移し発熱または吸熱する。 In the solid-state refrigerating apparatus of the type 2), the induction unit applies pressure fluctuations to the solid refrigerant substance, causing phase transition of the solid refrigerant substance to generate heat or absorb heat.
3)の方式の固体冷凍装置は、誘発部が固体冷媒物質に応力変動を付与することで、固体冷媒物質が相転移し発熱または吸熱する。 In the solid-state refrigerating apparatus of type 3), the inducer applies stress fluctuations to the solid refrigerant substance, causing phase transition of the solid refrigerant substance to generate heat or absorb heat.
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。 Although embodiments and variations have been described above, it will be appreciated that various changes in form and detail may be made without departing from the spirit and scope of the claims. In addition, the embodiments and modifications described above may be appropriately combined or replaced as long as the functions of the object of the present disclosure are not impaired.
以上に述べた「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。 The descriptions of "first", "second", "third", etc. described above are used to distinguish the words and phrases to which these descriptions are given, and the number and order of the words and phrases are also limited. not something to do.
以上説明したように、本開示は、固体冷凍装置について有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present disclosure is useful for solid-state refrigerators.
B1 第1バイパス流路(バイパス流路)
B2 第2バイパス流路(バイパス流路)
B3 第3バイパス流路(バイパス流路)
B4 第4バイパス流路(バイパス流路)
H1 第1熱媒体回路
H2 第2熱媒体回路
M1 第1磁気冷凍部(第1固体冷凍部)
M2 第2磁気冷凍部(第2固体冷凍部)
11 磁気作業物質(固体冷媒物質)
12 磁場変調部(誘発部)
51 第1熱交換器
61 第2熱交換器
70 内部熱交換器
71 第1流路
72 第2流路
81 第1開閉弁(弁)
82 第2開閉弁(弁)
83 第3開閉弁(弁)
84 第4開閉弁(弁)
100 制御装置
B1 first bypass flow path (bypass flow path)
B2 second bypass flow path (bypass flow path)
B3 third bypass flow path (bypass flow path)
B4 fourth bypass flow path (bypass flow path)
H1 first heat medium circuit
H2 second heat medium circuit
M1 First magnetic refrigeration unit (first solid refrigeration unit)
M2 Second magnetic refrigeration unit (second solid refrigeration unit)
11 Magnetic Working Substance (Solid Refrigerant Substance)
12 magnetic field modulation section (induction section)
51 first heat exchanger
61 second heat exchanger
70 internal heat exchanger
71 first channel
72 second flow path
81 first on-off valve (valve)
82 Second on-off valve (valve)
83 third on-off valve (valve)
84 fourth on-off valve (valve)
100 control device
Claims (8)
第2固体冷凍部(M2)、および室外熱交換器である第2熱交換器(61)を有する第2熱媒体回路(H2)と、
前記第1熱媒体回路(H1)の第1熱媒体が流れる第1流路(71)と、前記第2熱媒体回路(H2)の第2熱媒体が流れる第2流路(72)とを有し、前記第1流路(71)の第1熱媒体と前記第2流路(72)の第2熱媒体とを熱交換させる内部熱交換器(70)と、
前記第1熱交換器(51)で前記第1熱媒体が放熱し且つ前記第1流路(71)で該第1熱媒体が吸熱するとともに、前記第2熱交換器(61)で前記第2熱媒体が吸熱し且つ前記第2流路(72)で該第2熱媒体が放熱する第1運転を実行させる制御装置(100)とを備え、
前記第1固体冷凍部(M1)および前記第2固体冷凍部(M2)のそれぞれは、
外部エネルギーに対する熱量効果を発揮する固体冷媒物質(11)と、
前記固体冷媒物質(11)に熱量効果を誘発させる誘発部(12)とを有し、
前記第2熱媒体の凝固点が、前記第1熱媒体の凝固点よりも低い
固体冷凍装置。 a first heat medium circuit (H1) having a first solid freezing section (M1) and a first heat exchanger (51);
a second heat medium circuit (H2) having a second solid freezing section (M2) and a second heat exchanger (61) which is an outdoor heat exchanger;
A first flow path (71) through which the first heat medium of the first heat medium circuit (H1) flows, and a second flow path (72) through which the second heat medium of the second heat medium circuit (H2) flows. an internal heat exchanger (70) for exchanging heat between a first heat medium in the first flow path (71) and a second heat medium in the second flow path (72);
The first heat medium radiates heat in the first heat exchanger (51) and absorbs heat in the first flow path (71), while the second heat exchanger (61) a control device (100) for executing a first operation in which two heat medium absorbs heat and the second heat medium radiates heat in the second flow path (72);
Each of the first solid-state freezing section (M1) and the second solid-state freezing section (M2)
a solid refrigerant material (11) exhibiting a calorimetric effect on external energy;
an inducing part (12) for inducing a calorific effect in the solid refrigerant substance (11),
A solid-state refrigerating device, wherein the freezing point of the second heat medium is lower than the freezing point of the first heat medium.
前記第1固体冷凍部(M1)および前記第2固体冷凍部(M2)は、
前記固体冷媒物質としての磁気作業物質(11)と、
前記磁気作業物質(11)に磁場変動を付与する前記誘発部としての磁場変調部(12)とをそれぞれ有する
固体冷凍装置。 In the solid refrigeration system according to claim 1,
The first solid-state freezing section (M1) and the second solid-state freezing section (M2) are
a magnetic working material (11) as said solid refrigerant material;
and a magnetic field modulation section (12) as the induction section that imparts magnetic field fluctuation to the magnetic working material (11).
前記第2固体冷凍部(M2)の動作温度域は、前記第1熱媒体の凝固点を含んでいる
固体冷凍装置。 In the solid-state refrigerator according to claim 2,
The operating temperature range of the second solid-state refrigerator (M2) includes the freezing point of the first heat medium. Solid-state refrigerator.
前記第2固体冷凍部(M2)をバイパスして、該第2固体冷凍部(M2)の流入側と流出側とを繋ぐバイパス流路(B1,B2,B3,B4)と、
前記バイパス流路(B1,B2,B3,B4)を開閉する弁(81,82,83,84)とを備える
固体冷凍装置。 In the solid-state refrigerator according to claim 3,
Bypass flow paths (B1, B2, B3, B4) that bypass the second solid state freezing section (M2) and connect the inflow side and the outflow side of the second solid state freezing section (M2);
and valves (81, 82, 83, 84) for opening and closing the bypass flow paths (B1, B2, B3, B4).
前記第1運転は、前記弁(81,82,83,84)が開状態となる第1動作と、前記弁(81,82,83,84)が閉状態となる第2動作とを含む
固体冷凍装置。 In the solid-state refrigerator according to claim 4,
The first operation includes a first operation in which the valves (81, 82, 83, 84) are open and a second operation in which the valves (81, 82, 83, 84) are closed. refrigeration equipment.
前記制御装置(100)は、前記第2固体冷凍部(M2)の磁気作業物質(11)の温度が動作温度域から外れることを示す第1条件が成立する場合、前記第1動作を実行させる
固体冷凍装置。 In the solid-state refrigerator according to claim 5,
The control device (100) causes the first operation to be performed when a first condition indicating that the temperature of the magnetic working material (11) in the second solid-state freezing section (M2) is out of the operating temperature range is established. Solid refrigeration equipment.
前記制御装置(100)は、前記第1条件が成立しない場合、前記第2動作を実行させる
固体冷凍装置。 In the solid-state refrigerator according to claim 6,
The control device (100) causes the second operation to be performed when the first condition is not satisfied.
前記制御装置(100)は、
前記第1熱交換器(51)で前記第1熱媒体が吸熱し且つ前記第1流路(71)で該第1熱媒体が放熱するとともに前記第2熱交換器(61)で前記第2熱媒体が放熱し且つ前記第2流路(72)で前記第2熱媒体が吸熱するとともに前記弁(81,82,83,84)が開状態となる第2運転を実行させる
固体冷凍装置。
In the solid refrigerator according to any one of claims 4 to 7,
The control device (100)
The first heat medium absorbs heat in the first heat exchanger (51), radiates heat in the first flow path (71), and heats the second heat medium in the second heat exchanger (61). A solid-state refrigerating device that performs a second operation in which the heat medium radiates heat, the second heat medium absorbs heat in the second flow path (72), and the valves (81, 82, 83, 84) are opened.
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