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技術 磁気熱生成装置

出願人 クールテックアプリケーションズエス.エー.エス.
発明者 ミュラー,クリスチャンドゥピン,ジーン-ルイスハイツラー,ジーン-クラウデニクリー,ジョルジュ
出願日 2007年7月9日 (13年5ヶ月経過) 出願番号 2009-521287
公開日 2009年12月17日 (11年0ヶ月経過) 公開番号 2009-544927
状態 特許登録済
技術分野 その他の冷凍機械
主要キーワード 分配ディスク スペーサー板 流体層内 外側防 熱生成装置 締付帯 媒介液 挿入材
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

本発明は、産業用だけでなく家庭用の用途にも広範に応じることができるようモジュール構造を有して工業化を容易にする、最大級の熱交換係数を有する熱効率の高いコンパクトかつ多目的の磁気熱生成装置に関する。熱生成装置(1)は、熱気回収回路熱媒体液循環する熱気管路と冷気回収回路の熱媒体液が循環する冷気管路分配される熱媒体液の循環管路境界を相互に区切るために積みあげられると同時に、構成される複数の熱要素(40)から構成される少なくとも1つの熱モジュール(10)が含まれ、当該熱気および冷気の管路が前記熱要素(40)間で交代する点、ならびに前記熱要素(40)に、各熱気および冷気の回収回路の熱媒体液流量をそれぞれ対応する熱気管路と冷気管路に分配するように相互を連絡する液の入口孔出口孔が含まれる点を特徴とする。用途:産業または家庭用の全設備における暖房調質、空調、冷凍

概要

背景

ある種の材料の磁気熱効果を利用する新型熱生成装置によって、継続的発展温室効果低減の背景の中で消え去る運命にある従来の生成装置にとって代わる極めて有利な生態環境上の代案が提供されている。しかし、経済的に収益があると同時に良好なエネルギー効率がもたらされるためには、このタイプの生成装置ならびにこれらの材料により放散されるその熱気および冷気回収手段の考え方は、その極めて短い周期、緩い発生温度勾配、そして限定された磁気の強さを考慮すると、原初的である。回収エネルギーは、磁気熱材料の質量、磁場の強さならびに熱媒体液との交換サイクルに密接に関連付けられる。知られる通り、熱交換器伝達率は、この交換面積と接触する液の流量に関連する交換面積と関連付けられる。このため、交換面積がより広くなるほど、伝達率はより高くなる。

既知のこれらの生成装置では、回収手段として熱要素を通過する単一回収回路が利用され、この回路内で冷気回路ならびに熱気回路が交互に提供されて、単一の熱媒体液が循環する。その結果、この解決策は生成装置のエネルギー効率を相当犠牲にする大きな慣性の誘因となる。

請求人名義により出願された仏国特許請求第05/08963により、1つは熱気回収回路、もう一つは冷気回収回路の2つの別々の回収回路が熱要素を通過し、その各回路内で別の熱媒体液が循環する生成装置の新しい考え方が提案されている。各熱要素は磁気材料製作されるリブ付き板を積み上げて構成される角柱形状の挿入材の形態を呈することで、熱媒体液循環用通路境界を相互に区切り、分離された2つの回収回路が作り出される。これらの熱挿入材は適切な溝と別々の熱挿入材に対応する回収回路に接続される導管を備える地板内に取付けられる。この解決策には、熱気回路用液と冷気回路用液とが存在することで熱媒体液の熱慣性が無くなると同時に、交換面積つまりは生成装置の熱効率が増加する利点がある。しかしながら、この解決策では、工業化が困難であって、コストが極めて高く、その構成もモジュール化されていないという欠点が示される。

概要

本発明は、産業用だけでなく家庭用の用途にも広範に応じることができるようモジュール構造を有して工業化を容易にする、最大級の熱交換係数を有する熱効率の高いコンパクトかつ多目的の磁気熱熱生成装置に関する。熱生成装置(1)は、熱気回収回路の熱媒体液が循環する熱気管路と冷気回収回路の熱媒体液が循環する冷気管路分配される熱媒体液の循環管路の境界を相互に区切るために積みあげられると同時に、構成される複数の熱要素(40)から構成される少なくとも1つの熱モジュール(10)が含まれ、当該熱気および冷気の管路が前記熱要素(40)間で交代する点、ならびに前記熱要素(40)に、各熱気および冷気の回収回路の熱媒体液流量をそれぞれ対応する熱気管路と冷気管路に分配するように相互を連絡する液の入口孔出口孔が含まれる点を特徴とする。用途:産業または家庭用の全設備における暖房調質、空調、冷凍

目的

本発明は、コンパクトで多目的、エネルギー効率が高く、最大の伝達率を有し、納得できるコストで容易に工業化し得ると同時に、産業用はもちろん家庭の広範な範囲の用途にも応ずることができるためのモジュール構成を有する磁気熱熱生成装置を提案してこれらの欠点を軽減することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
5件
牽制数
4件

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請求項1

磁気熱材料熱要素(40〜43)、前記熱要素内の磁場変動を生成させてその温度を変動させるために設置される磁気手段(3)、機能サイクルに応じて前記熱要素により放散されるそれぞれ熱気冷気回収用に設けられる熱媒体液循環する1つのいわば「熱気」回収回路と1つのいわば「冷気」回路の少なくとも2つの分離された回収回路、ならびに回収される前記熱気と冷気の利用に向けられる外部回路への回収回路接続手段が含まれる磁気熱生成装置であって、前記生成機に、相互に熱媒体液循環管路(50)の境界を区切るために積み上げられて設置される複数の該熱要素(40〜43)から構成される少なくとも1つの熱モジュール(10〜13)が含まれ、これらの管路が熱気回収回路の熱媒体液が循環する熱気管路状態ならびに冷気回収熱媒体液が循環する冷気管路状態に分割され、該熱気および冷気の管路が前記熱要素間で交代されること、ならびに、前記熱要素(40〜43)に、熱気および冷気の各回収回路の熱媒体液流量分配するために相互間を連絡する液の入口孔(51)と出口孔(52)がそれぞれ対応する該熱気および冷気管路(50)内に含まれることを特徴とする磁気熱生成(1)装置。

請求項2

前記循環管路(50)の厚みが0.01〜10ミリ、好ましくは0.15〜1.5ミリにあることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項3

前記熱要素(40〜43)に前記管路(50)の境界を区切るための中空形状が含まれることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項4

前記熱モジュール(10〜13)に前記管路(50)の区画を区切るために前記熱要素(40〜43)間に挿入されるスペーサー板が含まれることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項5

熱要素(40〜43)の前記入口孔(51)の断面が関連する前記管路(50)内に均一に割り当てられるように前記熱媒体液の流れの方向に減少していることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項6

熱要素(40〜43)の前記出口孔(52)の断面が前記熱要素を出るまでに流れが集約されるよう前記熱媒体液の流れの方向に増加していることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項7

変動できる断面の前記入口孔(51)または出口孔(52)が前記熱要素(40〜43)を横断して納められる挿入材(72)内に設けられることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の装置。

請求項8

前記熱要素(40〜43)が相互にずらされて入口孔(51)と出口孔(52)が螺旋状の軌跡上に整列することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の装置。

請求項9

前記熱モジュールの外形が直線である上に前記熱要素が線形であると同時に、水平に、鉛直にあるいは水平および垂直の組合せに応じて積み重ねられることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項10

前記熱モジュール(10〜14)の外形が円状である上に前記熱要素(40〜43)が環状であると同時に、軸方向、放射方向あるいは軸方向および放射方向の組合せに応じて積み重ねられることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項11

前記熱要素(43)が磁気熱材料製部品から形成されることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項12

前記熱要素(40〜42)に支持材(70)部品により支持される磁気熱材料製の1つまたは複数の部品(60〜62)が含まれることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項13

前記支持部品(70)が前記部品(60〜62)周囲に磁気熱材料製の複製型製作されることを特徴とする請求項12に記載の熱生成装置。

請求項14

前記支持部品(70)が断熱材料で製作されることを特徴とする請求項12に記載の熱生成装置。

請求項15

前記断熱材料が粒子状態熱伝導性材料充填されることを特徴とする請求項14に記載の熱生成装置。

請求項16

磁気熱材料製の前記部品(60)が幾何状または円弧状の形状のドロップであることを特徴とする請求項12に記載の熱生成装置。

請求項17

磁気熱材料製の前記部品(60〜62)の表面が滑らかであることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の装置。

請求項18

前記磁気熱部品(60〜62)の少なくとも1面に起伏が含まれることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の装置。

請求項19

少なくとも前記面に熱媒体液内に渦流を作り出すために設けられる分枝束(63,64)が含まれることを特徴とする請求項18に記載の熱生成装置。

請求項20

前記熱要素(40〜43)が、入口孔(51)と出口孔(52)を通じて供給される各管路(50)が含まれる少なくとも2つの別個の熱区域(53)に分割されることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

請求項21

同一熱要素(40〜43)の熱区域(53)の入口孔(51)と出口孔(52)が直列並列あるいは直列/並列の組合せによりこれに対応する熱気または冷気回収回路に接続されることを特徴とする請求項20に記載の熱生成装置。

請求項22

少なくとも2個の熱モジュール(10〜13)が含まれること、ならびに前記熱モジュールの前記熱気および冷気回収回路が直列、並列あるいは直列/並列の組合せに応じた分配ディスク(20)により接続されることを特徴とする請求項1から請求項21のいずれか1項に記載の熱生成装置。

請求項23

端部の前記熱要素(40〜43)の前記管路(50)の遮断用と前記熱要素(40〜43)の相互間の機械的固定用に設置される遮断側板(30)が含まれ、これらの遮断側板(30)に前記熱気および冷気回収回路の前記外部回路への接続用供給孔(31)と排出孔(32)が含まれることを特徴とする請求項1から請求項22のいずれか1項に記載の熱生成装置。

請求項24

前記熱モジュール(10〜13)に液漏出を防ぐために設置される内側敷き金(4)および/または外側敷き金(5)が含まれることを特徴とする請求項10に記載の熱生成装置。

請求項25

回転移動および/または平行移動駆動される軸棒(2)により支持される内側磁気組立品(3)ならびに前記磁気組立品(3)により生成される磁気流の再遮断用に設置される外側防護材(6)が含まれることを特徴とする請求項10に記載の熱生成装置。

請求項26

内側および外側の磁気組立品(3)が含まれ、その少なくとも1つの磁気組立品(3)が回転移動および/または平行移動駆動される軸棒(2)により支持されることを特徴とする請求項10に記載の熱生成装置。

請求項27

前記熱媒体液が液体ガスまたは二相混合物であることを特徴とする請求項1に記載の熱生成装置。

技術分野

0001

本発明は磁気熱生成装置に関するもので、これには、磁気熱材料熱要素、前記熱要素内の変動磁場生成用に設置される磁気手段、機能サイクルに応じて前記熱要素により放散されるそれぞれ熱気および冷気回収用に設けられる別の熱媒体液が内部を循環する1つはいわば「熱気」回収回路およびもう1つはいわば「冷気」回収回路の少なくとも2つの分離された回収回路、ならびに前記回収回路の熱気および冷気の利用に向けられる外部回路への接続手段が含まれる。

背景技術

0002

ある種の材料の磁気熱効果を利用する新型の熱生成装置によって、継続的発展温室効果低減の背景の中で消え去る運命にある従来の生成装置にとって代わる極めて有利な生態環境上の代案が提供されている。しかし、経済的に収益があると同時に良好なエネルギー効率がもたらされるためには、このタイプの生成装置ならびにこれらの材料により放散されるその熱気および冷気の回収手段の考え方は、その極めて短い周期、緩い発生温度勾配、そして限定された磁気の強さを考慮すると、原初的である。回収エネルギーは、磁気熱材料の質量、磁場の強さならびに熱媒体液との交換サイクルに密接に関連付けられる。知られる通り、熱交換器伝達率は、この交換面積と接触する液の流量に関連する交換面積と関連付けられる。このため、交換面積がより広くなるほど、伝達率はより高くなる。

0003

既知のこれらの生成装置では、回収手段として熱要素を通過する単一回収回路が利用され、この回路内で冷気回路ならびに熱気回路が交互に提供されて、単一の熱媒体液が循環する。その結果、この解決策は生成装置のエネルギー効率を相当犠牲にする大きな慣性の誘因となる。

0004

請求人名義により出願された仏国特許請求第05/08963により、1つは熱気回収回路、もう一つは冷気回収回路の2つの別々の回収回路が熱要素を通過し、その各回路内で別の熱媒体液が循環する生成装置の新しい考え方が提案されている。各熱要素は磁気材料製作されるリブ付き板を積み上げて構成される角柱形状の挿入材の形態を呈することで、熱媒体液循環用通路境界を相互に区切り、分離された2つの回収回路が作り出される。これらの熱挿入材は適切な溝と別々の熱挿入材に対応する回収回路に接続される導管を備える地板内に取付けられる。この解決策には、熱気回路用液と冷気回路用液とが存在することで熱媒体液の熱慣性が無くなると同時に、交換面積つまりは生成装置の熱効率が増加する利点がある。しかしながら、この解決策では、工業化が困難であって、コストが極めて高く、その構成もモジュール化されていないという欠点が示される。

先行技術

0005

仏国特許請求第05/08963

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、コンパクトで多目的、エネルギー効率が高く、最大の伝達率を有し、納得できるコストで容易に工業化し得ると同時に、産業用はもちろん家庭の広範な範囲の用途にも応ずることができるためのモジュール構成を有する磁気熱熱生成装置を提案してこれらの欠点を軽減することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

この目的で、本発明は序文で明らかにされた分野の熱生成装置に関するもので、積み重ねられて相互に熱媒体液循環管路の境界を区切るよう設けられる複数の熱要素で構成される少なくとも1つの熱モジュールが含まれ、これらの管路は熱気回収回路の熱媒体液が循環する熱気管路ならびに冷気回収回路の熱媒体液が循環する冷気管路に割り当てられ、これらの熱気および冷気の回路が前記熱要素間で交代されること、ならびに、これらの熱要素に、熱気および冷気の各回収回路の熱媒体液の流量を対応する熱気管路および冷気管路にそれぞれ割り当てるために相互間を連絡する液の入口と出口の孔が含まれることを特徴とする。

発明の効果

0008

この積み重ね構造により、平行な管路を備えた熱モジュールと呼ばれる熱構成部品の構成が可能となり、これらの熱モジュールは直列および/または並列で相互に接合できる。この構造により、所望の流量だけでなく所望の温度範囲に応じて併置される熱モジュール数にも応じて熱モジュールにより積み重ねられる熱要素数を変動させることができるので、極めて大きなモジュール性が可能となる。

0009

本発明とその利点は、付録図面を参照した非限定の例として与えられる幾つかの実施形態による説明の中で明らかになろう。

図面の簡単な説明

0010

本発明による熱生成装置の分解図である。
図1の生成装置構成に関する2例の透視図である。
図1の生成装置構成に関する2例の透視図である。
図1の生成装置の構成内に入る熱モジュールの透視図である。
図1の生成装置端部の部分断面詳細図である。
図4の熱モジュールの正面図である。
図4の詳細Aの拡大透視図である。
図6Bの部分平面図である。
2つの熱区域を示す図4モジュールの熱要素の部分図である。
図6Aの熱要素の線BBおよび線CCに沿う断面図である。
図6Aの熱要素の線BBおよび線CCに沿う断面図である。
熱区域の軸方向断面図である。
D部分の詳細図である。
挿入材を備えた熱区域の軸方向断面図である。
E部分の詳細図である。
本発明による熱要素の変型実施例の正面図および背面図である。
本発明による熱要素の変型実施例の正面図および背面図である。
本発明による熱要素の変型実施例の正面図および背面図である。
本発明による熱要素の変型実施例の正面図および背面図である。
磁気熱部品変型例である。
磁気熱部品の変型例である。
磁気熱ドロップの変型例である。
磁気熱ドロップの変型例である。
は別の変型実施例による熱区域の透視図である。
はF部分の詳細図である。
本発明による熱モジュールの第1実施変型例の透視図である。
はG部分詳細図である。
は本発明による熱モジュールの第2変型実施例の透視図である。
はこのモジュールの構成部品図である。
は図18BのH部分詳細図である。
本発明による熱モジュールの第3変型実施例の透視図である。
I部分詳細図である。

実施例

0011

図1を参照すると、本発明による熱生成装置1には6個のモジュール10が積み重ねられて、分配ディスク20により接続されると同時に、遮断側板30により遮断される装置全体が含まれる。熱モジュール10の数と外形は求められる性能に応じて変動し得る。示された遮断側板30にはうち2つは供給孔31と残りの2つが排出孔32の4つの孔31、32が含まれ、これらの孔を通じて、この側板は、この生成装置1によって生成される熱量と冷気量をそれぞれ利用する熱気外部回路ならびに冷気外部回路(図示されず)への接続に充てられる。ニーズに応じて、接続は生成装置1の片側だけでもまたは両側にも実施できる。分配ディスク20には直列、並列および/または直列/並列の組合せで、異なる熱モジュール10の熱気および冷気の回収回路の相互間ならびに熱気および冷気の外部回路との接続を可能にする孔21および分配溝22が含まれる。これらの分配ディスク20は図1および図4におけるように二重にできると同時に回収回路の各1つに充てることができる。これらはまた同一機能実現のために分配の孔21と溝22の特殊構成を利用した両面付きの単純ディスク(図示されず)からの形成も可能である。

0012

図1の例では、この熱生成装置1には回転するおよび/または軸方向平行移動する軸棒2が含まれて直径方向に向かい合う2つの熱組立品3を支え、この軸棒は連続、不連続、逐次あるいは交互の運動による既知のあらゆるタイプのアクチュエータ(図示されず)により駆動される。磁気組立品3の数、位置、およびタイプは、変更可能であるとともに、熱モジュール10の構成に応じて決定される。これらの磁気組立品3は永久磁石電磁石超伝導体、あるいはその他のあらゆるタイプの磁石で形成可能である。大きさ、使用の単純さ、ならびにコストの安さに関するメリットのために永久磁石が選択されるのが好ましい。これらの永久磁石は、磁力線を集中させるかあるいは拡散させる1つあるいは複数の磁性材料が組み合わされた充腹材焼結材、貼り合わせ材あるいは薄片材であり得る。熱モジュール10は、補完的に漏出防止を確保する内側敷き金4および外側敷き金5との間に収納できる(図5を参照)。この場合には、これらの敷き金4および5の端部は、継手33により遮断側板30に結合される。内側敷き金4および/または外側敷き金5は、熱モジュール10の構成により十分な液体漏出防止できる場合には無くせるものである。

0013

熱モジュール10は好ましくは磁気組立品3により生成される磁気流量の再遮断を主機能とする鉄磁性材料で製作される防護材6で取り囲むことができる。図示されたある実施変型例では、磁気組立品3により生成される磁気流量は、外周に配置される追加、移動、あるいは静止の磁気組立品によって再遮断が可能である。熱モジュール10は、例えば、2枚の遮断側板30間に延びる補強材34(図5を参照)あるいは軸棒2に、軸受けを利用して取り付けられる締付帯金(図示されず)のように既知の手段による締結による取り付けを通じて組立可能である。その他のあらゆる組立品の形態も考えられ、その欠かすことのできない点は、熱モジュール10相互間の機械的固定だけでなく、生成装置の熱気および冷気回収回路の液体漏出防止の確保にある。

0014

例示される様々な例では、熱生成装置1は円状外形を呈し、つまりは熱モジュール10が環状であると同時に、磁気組立品3を支える軸棒2の周囲に配置される。本発明はまた、熱要素が線形であると同時に、水平方向、鉛直方向、あるいは水平および鉛直組合せにより積み重ねられると同時に、磁気手段は交互あるいは逐次の平行移動運動で動かされる直線構成を有する熱生成装置(図示されず)にも及ぶ。

0015

熱モジュール10は、既知のいずれでも良い手段で図2に示されるように台座7に取り付けできる。この例では、熱生成装置1には、分配ディスク20(図示されず)により接続されると同時に、遮断側板30により塞がれる5つの熱モジュール10からなる2つの組立装置が含まれる。台座7には、平行に配置されると同時に既知のいずれのタイプでも良い伝導装置(図示されず)により生成装置の軸棒2に結合されるアクチュエータ8がある。アクチュエータ8は直線に配置されるかあるいは直接軸棒2に結合される。図3では、熱生成装置1に、台座7上に夫々互いに相対して載せられた6つの熱モジュール10からなる4つの組立装置が含まれる。唯一のアクチュエータ8が、既知のいずれのタイプでも良い機械的伝導装置(図示されず)によりそれぞれの組立装置の軸棒2に結合される。考えられる様々な構成の概要がこれらの例により与えられる。本発明による熱生成装置1は、そのモジュール構成によって、求められる熱性能とそれぞれの予定される用途に必要な液の流量に応じて無限に考えられる。アクチュエータ8は機械的結合を生成するならいずれでも良い装置、例えば、エアモーター水力タービン熱エンジン電気エンジン動物性あるいは筋肉エネルギーエンジン回転ジャッキその他により構成できる。電気アクチュエータの場合には、エネルギーは光電ピックアップ太陽熱ピックアップ、エアモーター、公共給電網発電機その他から取ることができる。

0016

各熱モジュール10は、積み重ねできる幾何形状が一様かあるいは相補的なN個の熱要素40から構成される。熱モジュール10の一例が図4に示され、これには、軸方向に積み重ねられる環状平面形状の17個の熱要素40が含まれる。これらの熱要素40は図6A〜図6C、および図7A〜図7Cに詳細に描かれていると同時に、特徴として相互に境界を区切る熱媒体液循環用の管路50、すなわち、熱気回収回路の液体が循環するいわば熱気管路と、冷気回収回路の液体が循環するいわば冷気管路とを有する。これらの熱気および冷気の管路50は、各熱要素40に片側に熱気管路50と反対側に冷気管路50が含まれるように熱要素40間で交代される。これらの管路50の厚みは、渦流体の有無にかかわらず層流あるいは弱乱流の生成目的で2つの隣接熱要素40間には熱気媒体液の層が、また次の2つの要素間では冷気媒体液の層が循環するように、薄く、例えば、0.01ミリから10ミリ程度の間であり、0.15ミリから1.5ミリの間であるのが好ましい。これらの熱要素40には、並列構成により同一回収回路の管路50を連絡状態におく入口孔51と出口孔52が含まれる。これらの熱要素40はまた、各流体層中に並列回路を作り出すようにそれぞれ管路50、入口孔51および出口孔52を備えた複数の別々でかつ同一あるいは同一でなくても良い熱区域53に分割もできる。こうして、各回収回路の熱媒体液流量が最初は熱区域53の数S/2により、次いで二回目には積み重ねられる熱要素40の数N/2によって分割される。こうして、この熱媒体液流量が積み重ねられる分配により各管路50内の流体層の流量ならびに速度の相当な低減が可能となることで、伝達率を増加させると同時に負荷損失を低減させる。

0017

図示されない変形例では、スペーサー板により管路50の境界が区切られると同時に、例えばテフロン登録商標)あるいは同等品のような薄片を液体漏出防止の確保のため熱要素40間に挿入できる。

0018

図4、図6A〜図6C、および図7A〜図7Cの例では、熱モジュール10の熱要素40は、およそ45度にわたり拡がる同一の8つの熱区域53に分割される。図7Aには、隣接する2つの熱要素40の熱区域53内の熱媒体液通路が示される。各熱区域53には4つの孔が含まれ、その入口孔51と出口孔52が貫通すると同時にその管路50と連絡し、かつその入口孔51と出口孔52が貫通して次の熱要素40の管路50と連絡する。熱モジュール10に関連する磁気組立品3の角度位置に応じて、異なる熱区域53の管路内50を循環する熱媒体液は活性であるかまたは不動である。磁場を受ける熱区域53では、熱気回収回路の熱媒体液が活性であるとともに、磁場を受けないその他の熱区域53では、冷気回収回路の熱媒体液が活性である。平行して、これらの同一区域内の冷気および熱気回収回路の熱媒体液は不動である。

0019

この例では、各熱要素40には支持部品70により支えられる複数の熱伝導体ドロップ60が含まれ、このドロップ60が占める表面により支持部品70の表面に関する大部分が占められる。ドロップ60は扇状円弧の形態であると同時に、例えば、くり抜かれ、機械加工されるかあるいは鋳造される磁気材料の板で製作される。ここで「磁気熱材料」とは部分的あるいは全体的に、例えば、ガドリニウム(Gd)、例えば、シリカ(Si)、ゲルマニウム(Ge)を含むガドリニウム合金、例えば、鉄(Fe)、マグネシウム(Mg)、燐(P)、含むマンガン合金ランタン合金、ニッケル合金(Ni)、その他の材料または同等の磁性または様々な磁気熱材料組合せ合金などの磁気熱材料で製作される材料であって、粉末粒子、充腹あるいは多孔質ブロックミニあるいはミクロ管路を形成する積み重ねられた溝付き板の組立品の形態を呈するものと理解される。これらの磁気熱材料間の選択は求められる熱量および冷気量の出力と必要な温度範囲に応じて行われる。

0020

支持部品70は柔軟性があっても剛性があっても良く、例えば、熱可塑性材エラストマー合成樹脂あるいはその他任意の断熱性材料などのような天然あるいは合成の素材で、充填されるかあるいは非充填式で製作される。この部品は機械加工、立体リトグラフィーによる3D印刷、彫板、鋳造、注入あるいは同等のものにより得られうる。これはその前面と後面がはっきりと残ったドロップ60周囲の複製型で製作されるのが好ましい。この支持材70は、複数の機能、すなわち、ドロップ60の固定機能、管路50の厚みを確保するために積み重ねられる熱要素40間のスペーサー機能、積み重ねた場合の熱要素40間の漏出防止機能、ならびに必要に応じて熱要素40の相互間の取付位置決めを容易にするための索引および/または嵌合機能を組み合わせるために設置される。図示されない変型例では、支持部品70は熱機能をこれに付加するため磁気熱材料の粒子あるいは繊維で充填できる。

0021

環状形態の熱要素40は図7Aに、またその断面が図7Bおよび図7Cに詳細に示される。この要素はほぼ長方形の断面を呈すると同時に、その前面に第1熱媒体液の循環用の管路50を形成する中空状態範囲、ならびに後面に、第2熱媒体液の循環用の次の熱要素40の管路50を遮断する平らな範囲が含まれる。この場合には、管路50の境界は底ではドロップ60の前面により、また側面では支持部品70の縁により区切られる。熱要素40の平らな後面はドロップ60と支持部品70の後面によりその区画が区切られる。支持部品70には、前面に、ドロップ60のすべての表面上での液の配分を改善するために1つまたは複数の管路50を少なくとも2部分に分離する断続的あるいは連続した中央リブ71が含まれうる。図に示されない別のある実施変型例では、支持部品70には、その前面および後面上に熱気および冷気媒介液循環用の管路50を形成する中空範囲が含まれる。支持部品70の表と後の面により、締付けで取付けられる熱要素40が積み重ねられる場合の管路50からの漏出防止を確保する継手面が形成される。勿論、同一機能を満足するその他の任意の形態によっても順応できる。支持部品70のある一定の範囲の厚みおよび/またはドロップ60の厚みを変動させて層流の厚み、ひいてはその流速を変動させることもできる。

0022

熱要素40はその他の構成を持ち得る。図10Aおよび図10Bには、ドロップ60から構成される約60度にわたり拡がる6つの別々かつ同一の熱区域53が含まれる熱要素40のそれぞれ正面と背面の図が示される。図11Aおよび図11Bでは、熱要素40には、それぞれドロップ60から構成される約180度にわたり拡がる2つの別々でかつ同一の熱区域53しか含まれない。扇状円弧の形態のこれらのドロップ60は様々なあるいは任意の幾何形状を有しうる。これらのドロップはまた図12の例のように薄片61により置き換えられても良く、これらの薄片61は、図11のそれのように2つの熱区域53の熱要素40内で利用できる。ドロップ60はまた相互に接合されるドロップを形成するために割れ目の入った環62、あるいはその他の同等な任意の形態により置き換えられても良い。同様に、これらの様々な磁気熱材料製の部品60、61、62は、図14のドロップ60のように撹乱のない液流れ都合良い平たい面を持つかあるいは、図15のドロップ60のように熱媒体液との交換面を増やすために逆にその少なくとも一面上に溝63あるいは同様のものを形成する起伏を持ち得る。液流れに関するこれらの溝63の形態および向きに応じて、伝達率を増やすために乱れを作り出せる。図16Aに示される熱要素40には、その詳細が図16Bで与えられるその両面に傾斜溝64を備えたドロップ60が含まれる。これらの傾斜溝64は、流体層内に一般に渦流と呼ばれる乱流を作り出す。

0023

同一熱モジュール10内では同一回収回路の管路50の入口孔51と出口孔52は平行状態で供給される。これらの異なる管路50内の熱媒体液の分配を均一にするため、少なくとも1つの入口孔51は液流れの方向に都合良く減少する断面を持たなくてはならない。この構造は図8Aおよび図8Bに示されると同時に、同一液量が各管路50内を同一流速で循環できるようにして同一伝達率を得ると同時に負荷損失も減らす。しかし、この構造では各熱要素40で異なる形態が課される。ある別の解決策は断面が減少する孔73を備えた挿入材72を作り出すことからなり、この挿入材72は図9Aおよび図9Bに示される例によると、熱要素40の同一断面の入口孔51の内側に納められる。この解決策によってこの構造の工業上の製作は相当に簡略化される。さらに、挿入材72により相互に熱要素40を整列させることも、あらゆる回転を阻止することも可能となる。勿論、これらの例は、この場合に液流れの方向に増大する断面を有する出口孔52にも当てはまり得る。

0024

図示されないある変型例では、同一モジュール10の熱要素40は入口と出口の孔51、52が軸上でなく螺旋軌跡上に整列するように相互に角度がずらされることで、熱媒体液の管路50への出入が促進されても良い。

0025

熱モジュール10は別の構造であっても良い。図17Aおよび図17Bに示される熱モジュール11には、軸方向に積み重ねられる平たい環状形状のN個の熱要素41が含まれる。各熱要素41には6つの熱区域53に割り当てられる磁気熱材料製の丸いドロップ60が含まれ、管路50はこれらのドロップ60上をジグザグに循環する。図18Aには3つの熱モジュール12の組立品が示され、それぞれが軸方向に組立てられる同一な3つの構成部品から形成される。ある構成部品が図18Bに示されると同時に、これには半径方向に重ねられ、相互に管路50の境界を区切る同軸指輪形状の3つの熱要素42が含まれる。各熱要素42には6つの熱区域53に分割される磁気熱材料製の丸いドロップ60が含まれる。この実施形態では、軸方向の積み重ねと同時に放射方向への積み重ねの組合せが図示できる。図19Aには軸方向に組立てられる6つの同一熱モジュール13の組立品が含まれる。各熱モジュール13には扇状円弧の形態であると同時に横に組立てられる同一水晶構成部品が含まれてこの円筒管が作り出される。ある構成部品が図19Bに詳細に示されると同時に、これには、重ねられる薄片の形態での8つの熱要素43が含まれ、相互に管路50の境界を区切って、各熱要素43は1種類の磁気熱材料で全体的あるいは部分的に製作できる。

0026

これらの例は本発明による磁気熱熱生成装置の無限の範囲を実感できる熱モジュール10〜13に関して考えられる構造の多様性を例示する目的を有するものであって、これらにより本発明が限定されることはない。

0027

同様にして、熱媒体液の化学的成分は最大の熱交換を得るために所要でかつ選択される温度領域に合わせられる。これは液体、ガスまたは二相混合物であり得る。液体の場合には、例えば、プラス温度用には純水、また、マイナス温度用には、例えば、グリコール化生成物の反ゲル添加水が利用される。こうして、この熱生成装置1により、あらゆる腐食性あるいは人および/またはその環境に関して有害な流体の利用をせずに済ませること出来る。

0028

本発明による熱生成装置1を構成するすべての部品は量産可能な産業上の工程に応じて連続的に製造可能である。この熱生成装置1のモジュールの考え方やコンパクトさにより、熱要素40〜43および組合せ、組立そして所要の温度領域と与えられる用途に関する流量に応じて直列、並列、または直列/並列組合せにより接続可能な標準熱モジュール10〜13の製造が可能となる。この考え方により、このタイプの最新の生成装置と比べても比類をみない性能がもたらされて、スペースをとらず、競争力あるコストで、家庭用だけでなく産業用にも広い用途範囲に応ずることが可能となる。

0029

実際、熱生成装置1の積み重ね構造により各回収回路の熱媒体液流量を数倍に分割できる。この熱媒体液の積み重ね割り当てにより、各管路50内の同一流量係数を使った分割、流速の低減、負荷損失の削減ならびに交換係数引き上げが可能となる。この交換係数は複数の管路50により構成される交換面積が大きいほどそれだけ大きくなる。さらに、熱要素10〜13の考え方により磁気熱材料の質量に関連した支持材部品70の慣性のある素材の質量の相当な低減が可能となり、これにより同一の占有スペースの割に生成装置1の熱効率も向上する。

0030

本発明は説明された実施例類に限定されず、付録の請求項で定義される範囲で保護されると同時に、その保護はさらに専門家にとって明白な変更および変型にも及ぶ。

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