磁冷却设备制造技术

一种磁冷却设备，在中空容器内，具有如下部分构成：含有非活性气体、有磁热效应的磁性材料粒子和制冷剂的材料填充部；在所述材料填充部的两端的含所述制冷剂的储气部；在所述材料填充部与所述储气部之间的材料分隔部，其中，所述非活性气体在所述中空容器中的体积分率为1vol％以上且12vol％以下。率为1vol％以上且12vol％以下。率为1vol％以上且12vol％以下。

【技术实现步骤摘要】
磁冷却设备


[0001]本专利技术涉及用于磁冷却装置的磁冷却设备。

技术介绍

[0002]目前，作为冷却方法，主要使用的是气体冷却方式，但根据2016年的蒙特利尔议定书基加利修正案等，气体冷却方式的制冷剂所使用的氟利昂气和代替氟利昂气，由于促进全球变暖而被进行了强化管制。因此，提出不使用氟利昂气和代替氟利昂气的磁冷却方式。
[0003]在磁冷却方式中，利用对磁性材料施加磁场时磁性材料发热的磁热效应，需要在绝热状态下通过磁场使磁性材料的磁序变化，使伴随此时的磁熵变而来的热能与制冷剂进行热交换。因此，在磁冷却方式下所用的磁冷却装置通过如下的连续反复的磁冷却循环而进行冷却：在圆筒状等的中空容器中，以可以使制冷剂在中空容器内部流动的形状填充具有磁热效应的磁性体，对如此构成的磁冷却设备交替连续反复实施磁场的施加
·
卸载和制冷剂输送。在磁冷却装置中，制冷剂使用作为固体制冷剂的磁性材料，和用于与磁性材料进行热交换的水等的制冷剂，不需要代替氟利昂气等的环境负荷物质。另外，作为气体冷却方式，在一系列的冷却循环中，因为经历不可逆性大的过程，所以实际的冷却效率比理论效率小，而作为磁冷却方式，不需要不可逆性大的过程，因此从冷却能力高效率化的观点出发也受到注目。
[0004]作为磁冷却方式中用于实现高冷却效率的现有的公开，有专利文献1所示这样的磁冷却装置。在专利文献1中公开的方法是，通过将构成磁冷却装置的磁调制装置和制冷剂输送装置机械地连接，减少动力源的个数，由此使磁冷却装置的输入电功率减少，使冷却输出功率与输入电功率的比即冷却效率提高。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2010－151407号公报

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个方式的磁冷却设备，是在中空容器内具有如下而成的磁冷却设备：
[0009]材料填充部，所述材料填充部含有非活性气体、具有磁热效应的磁性材料粒子和制冷剂；
[0010]储气部，所述储气部在所述材料填充部的两端并含有所述制冷剂；和
[0011]材料分隔部，所述材料分隔部在所述材料填充部与所述储气部之间，
[0012]在所述磁冷却设备中，
[0013]所述非活性气体在中空容器中的体积分率为1vol％以上且12vol％以下。
[0014]本专利技术的一个方式的磁冷却方法，是使用具备如下磁冷却设备的磁冷却装置的磁冷却方法，所述磁冷却设备，是在中空容器内具有如下而成的磁冷却设备：
[0015]材料填充部，所述材料填充部含有非活性气体、具有磁热效应的磁性材料粒子和
制冷剂；
[0016]储气部，所述储气部在所述材料填充部的两端并含有所述制冷剂；和
[0017]材料分隔部，所述材料分隔部在所述材料填充部与所述储气部之间，
[0018]在所述磁冷却方法中，
[0019]所述磁性材料的粒径d(μm)为100μm以上且3000μm以下，
[0020]所述制冷剂在磁冷却循环中的流速v(mm/s)为20mm/s以上且80mm/s以下，
[0021]所述非活性气体在中空容器中的体积分率x(vol％)为1vol％以上且12vol％以下，
[0022]并满足下式(1)。
[0023]x≤2.1v2/d，且1≤x≤12
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(1)
附图说明
[0024]图1是本专利技术的实施方式的磁冷却设备的示意性的结构剖视图。
[0025]图2是本专利技术的实施方式的磁冷却装置的示意性的结构剖视图。
[0026]图3A是说明本专利技术的实施方式的磁冷却装置的冷却操作步骤的图。
[0027]图3B是说明本专利技术的实施方式的磁冷却装置的冷却操作步骤的图。
[0028]图3C是说明本专利技术的实施方式的磁冷却装置的冷却操作步骤的图。
[0029]图3D是说明本专利技术的实施方式的磁冷却装置的冷却操作步骤的图。
[0030]符号说明
[0031]101 磁冷却设备
[0032]102 中空容器
[0033]103 材料填充部
[0034]104 材料分隔部
[0035]105 储气部
[0036]106 磁性材料粒子
[0037]107 制冷剂
[0038]108 第一非活性气体
[0039]109 制冷剂输送装置
[0040]110 第二非活性气体
[0041]111 磁冷却装置
[0042]112 非活性气体导入部
[0043]113 低温用热交换器
[0044]114 高温用热交换器
[0045]115 磁场调制装置
具体实施方式
[0046]本申请专利技术者意识到，在现有的磁冷却设备中依然存在要克服的课题，发现有为了采取对策的必要性。具体来说是发现了以下的课题。
[0047]在所述构成的磁冷却装置中，因为存在尾流区域，即制冷剂的动量交换在所填充
的磁性材料粒子的空隙中进行得不活跃的区域，所以磁性材料粒子与制冷剂的热交换性低。因此，在磁冷却装置中，通过将磁性材料的放热
·
吸热量与制冷剂进行热交换而形成温度差，所以，若磁性材料粒子与制冷剂的热交换性低，则存在冷却能力小的课题。
[0048]本专利技术是着眼于磁冷却装置所用的磁冷却设备的冷却能力的提高而形成，其目的在于，提供一种使磁性材料粒子与制冷剂的热交换性提高，来自磁热效应的冷却能力得到提高的新的磁冷却设备。
[0049]用于解决上述课题的本专利技术的一个实施方式如下。
[0050][项目1][0051]一种磁冷却设备，是在中空容器内具有如下而成的磁冷却设备：
[0052]材料填充部，所述材料填充部含有非活性气体、具有磁热效应的磁性材料粒子和制冷剂；
[0053]储气部，所述储气部在所述材料填充部的两端并含有所述制冷剂；和
[0054]材料分隔部，所述材料分隔部在所述材料填充部与所述储气部之间，在所述磁冷却设备中，所述非活性气体在中空容器中的体积分率为
[0055]1vol％以上且12vol％以下。
[0056][项目2][0057]根据项目1所述的磁冷却设备，其中，所述磁性材料的粒径为100μm以上且3000μm以下。
[0058][项目3][0059]根据项目1或2所述的磁冷却设备，其中，所述磁性材料粒子是从Gd
1－a
M
a
[式中，M是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho和Er所构成的群中选择的至少一种元素，0≤a≤0.5]；和(La
1－b
Re
b
)(Fe
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d
)
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[式中，Re是从Ce、Pr、Nd、P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁冷却设备，是在中空容器内具有如下而成的磁冷却设备：材料填充部，所述材料填充部含有非活性气体、具有磁热效应的磁性材料粒子和制冷剂；储气部，所述储气部在所述材料填充部的两端并含有所述制冷剂；和材料分隔部，所述材料分隔部在所述材料填充部与所述储气部之间，在所述磁冷却设备中，所述非活性气体在中空容器中的体积分率为1vol％以上且12vol％以下。2.根据权利要求1所述的磁冷却设备，其中，所述磁性材料的粒径为100μm以上且3000μm以下。3.根据权利要求1或2所述的磁冷却设备，其中，所述磁性材料粒子是从Gd
1－a
M
a
和(La
1－b
Re
b
)(Fe
1－c－d
TM
c
Si
d
)
13
H
e
所构成的群中选择的至少一种，其中，所述Gd
1－a
M
a
式中，M是从Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho和Er所构成的群中选择的至少一种元素，0≤a≤0.5，所述(La
1－b
Re
b
)(Fe
1－c－d
TM
c
Si
d
)
13
H
e
式中，Re是从Ce、Pr、Nd、Pm、Sm和Gd所构成的群中选择的至少一种的稀土元素，TM是从V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu和Zn所构成的群中选择的至少一种的过渡金属元素，b、c、d和e分别为0≤b≤0.2、0≤c≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田大哲，酒井一树，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：