热泵组件的制作方法

1.本发明涉及使用了利用磁场使热移动的热泵的热泵组件。


背景技术：

2.以往，作为使热从低温部向高温部移动的手段，利用热泵。热泵从低温部接受热，使该热的温度上升并供给到高温部，由此能从低温的热能得到高温的热能。
3.作为这样的热泵，将利用了压缩机的机械的热泵商业化。但在利用了压缩机的热泵中，起因于压缩机的噪声、维护的烦杂度被认识为问题、风险。
4.在此，例如在专利文献1中公开了利用磁场来使热移动的热泵。在专利文献1公开的热泵中，在装置内部填充粒子状的磁性体固体，对该磁性体固体施加或减少磁场的同时，在该磁性体固体与流过填充磁性体固体的填充层内的液体的工作流体之间进行热交换。为此，与利用了压缩机的热泵相比，不会产生起因于压缩机的噪声，维护变得容易。
5.在先技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：jp特表2019-509461号公报


技术实现要素：

[0008]-发明要解决的课题-[0009]
在上述的磁性体与工作流体之间进行的热交换中，若将所交换的热量设为q，将起因于传热面的状态等的总括传热系数设为u，将传热面积设为a，将传热面间的温度差设为δt，则以q＝u
·a·
δt表征。
[0010]
为此，为了得到大的热量q，需要增大传热面积a和传热面间的温度差δt的至少任意一方。在增大传热面积a的情况下，需要通过减小磁性体粒子的尺寸来增大体积比表面积。然而，如专利文献1公开的热泵那样，在填充于装置内部的磁性体粒子与液体的工作流体之间进行热交换的方案中，若减小磁性体粒子的尺寸，则液体的工作流体流过填充层时的压力损耗变大。于是，为了使工作流体流动而投入的功会变大，作为热泵的效率会降低。为此，为了得到良好的效率，必须使用比较大的尺寸的磁性体粒子。作为其结果，固体的磁性体与液体的工作流体接触的面积(传热面积a)会受限。
[0011]
另一方面，为了得到大的热量q而考虑增大传热面间的温度差δt。但在热泵中，若传热面间的温度差δt大，需要额外地使工作流体升温或降温该温度差的量，热效率会降低。
[0012]
为此，本技术的申请人想出如下技术：通过将在从外部接受热的吸热部与对外部放出热的散热部之间循环的主工作流体设为在溶媒中分散了磁性体粒子的流体，来提升磁性体粒子与主工作流体的溶媒的热交换的效率，从而能利用磁场来以高的效率使热移动。在该技术中，将热泵多级配置，以使得后级的热泵的吸热部接受前级的热泵的散热部所放出的热，并且，在多级配置的热泵间分别配置热传递辅助部，其用副工作流体接受前级的热
泵的散热部所放出的热，将该副工作流体的热给到后级的热泵的吸热部。由此，能以更大的温度差使热移动。
[0013]
另外，上述的主工作流体只要在溶媒中分散了磁性体粒子的流体即可，其分散形态没有限制。即，可以是胶质流体，也可以是悬浮液。在以下的说明中，将胶质流体的情况和悬浮液的情况总称称作磁性体粒子分散液。
[0014]
然而，如上述那样，在多级配置的热泵间分别配置热传递辅助部，其用副工作流体接受前级的热泵的散热部所放出的热，将该副工作流体的热给到后级的热泵的吸热部，在这样的结构中，在每1级的热的移动中得到的温度变化通过施加或减少磁场时的磁热效应所引起的磁性体粒子分散液的温度变化来决定。这时，施加或减少磁场时的磁热效应所引起的磁性体粒子分散液的温度变化一般是2℃～4℃程度。为此，在以大的温度差使热移动的情况下，需要许多热泵和热传递辅助部。此外，与此相伴，用于使主工作流体、副工作流体循环的泵也需要该数量。例如，在外部供热流体为-30℃、外部受热流体为30℃、每1级的施加或减少磁场时的磁热效应所引起的磁性体粒子分散液的温度变化为2℃的情况下，需要级数成为30级，需要60个泵。
[0015]
为此，本技术的申请人在使用主工作流体与副工作流体之间的热的授受在外部供热流体与外部受热流体之间使热移动的技术中，对热的移动的效率化进一步进行了研究。
[0016]
本发明的目的在于，提供一种热泵组件，在使用主工作流体与副工作流体之间的热的授受来在外部供热流体与外部受热流体之间使热移动的技术中，能谋求热的移动的进一步的效率化。
[0017]-用于解决课题的手段-[0018]
为了达成上述目的，本发明是一种热泵组件，使用在溶媒中分散了磁性体粒子的磁性体粒子分散液作为主工作流体，使热在外部供热流体与外部受热流体之间移动，具有：热泵，具备接受热的内部吸热部和放出热的内部散热部，通过对在所述内部吸热部与所述内部散热部之间循环的所述主工作流体施加以及减少磁场，来使热在所述吸热部与所述散热部之间移动；外部吸热部，副工作流体从所述外部供热流体接受热；外部散热部，所述副工作流体对所述外部受热流体放出热；和循环路，所述副工作流体在所述外部吸热部、所述热泵与所述外部散热部之间循环，在所述外部吸热部中所述副工作流体从所述外部供热流体接受到热后，在所述热泵的所述内部散热部中所述副工作流体接受从所述主工作流体放出的热，接着在所述外部散热部中所述副工作流体对所述外部受热流体放出热，接着在所述热泵的所述内部吸热部中所述副工作流体对所述主工作流体放出热，之后，在所述外部吸热部中，所述副工作流体从所述外部供热流体再度接受热。
[0019]
在上述那样构成的本发明中，在外部吸热部、热泵与外部散热部之间经过循环路进行循环的副工作流体在外部吸热部中从外部供热流体接受热后，在热泵的内部散热部中接受从主工作流体放出的热，接着在外部散热部中对外部受热流体放出热，接着在热泵的内部吸热部对主工作流体放出热，之后在外部吸热部中从外部供热流体再度接受热。由此，作为热泵组件而能实现热能的汲取的温度差、即正对外部供热流体和外部受热流体的温度条件能设定的温度差依赖于主工作流体与副工作流体之间的热交换中的温度变化。在此，主工作流体与副工作流体之间的热交换中的温度变化一般比施加或减少磁场时的磁热效应所引起的磁性体粒子分散液的温度变化大。为此，能在外部供热流体与外部受热流体之
间以大的温度差使热能移动，能谋求外部供热流体与外部受热流体之间的热的移动的进一步的效率化。
[0020]
此外，在热泵在循环路中的副工作流体的流动方向上多级配置于外部吸热部与外部散热部之间的方案中，通过能在1级中以大的温度差使热能移动，能减少需要的级数。
[0021]
此外，若磁场的产生源是永磁铁，则不需要电源等地产生磁场。
[0022]
此外，若分别对多级的热泵对应于在该热泵的内部吸热部中吸热并在内部散热部中放出的热的温度来个别选定构成该热泵中的主工作流体的磁性体材料，则整体的热效率进一步提升。
[0023]
此外，若副工作流体在与主工作流体之间授受热的区域中在与该主工作流体相同的流路内路过，在相同的流路内流过的主工作流体和副工作流体的任意一方具有亲水性，另一方具有疏水性，能通过减少主工作流体与副工作流体之间的热阻来更有效率地进行热交换，与此同时，能在主工作流体和副工作流体进行热交换后将它们容易地进行分离。
[0024]-发明效果-[0025]
根据本发明，在外部吸热部、热泵与外部散热部之间经过循环路进行循环的副工作流体在外部吸热部中从外部供热流体接受热后，在热泵的内部散热部中接受从主工作流体放出的热，接着在外部散热部中对外部受热流体放出热，接着在热泵的内部吸热部中对主工作流体放出热，之后，在外部吸热部中从外部供热流体再度接受热，通过设为这样的结构，作为热泵组件而能实现热能的汲取的温度差、即外部供热流体与外部受热流体之间的温度差依赖于主工作流体与副工作流体之间的热交换中的温度变化。由此，能在外部供热流体与外部受热流体之间以大的温度差使热能移动，在使用主工作流体与副工作流体之间的热的授受使热在外部供热流体与外部受热流体之间移动的技术中，能谋求热的移动的进一步的效率化。
[0026]
此外，热泵在循环路中的副工作流体的流动方向上多级配置于外部吸热部与外部散热部之间，在这样的方案中，通过能在1级中以大的温度差使热能移动，能减少需要的级数。
[0027]
此外，磁场的产生源是永磁铁，在这样的方案中，能不需要电源等地使磁场产生。
[0028]
此外，对于多级的热泵分别对应于在该热泵的内部吸热部中吸热在内部散热部中放出的热的温度来个别选定构成该热泵中的主工作流体的磁性体材料，在这样的方案中，能进一步提升整体的热效率。
[0029]
此外，副工作流体在与主工作流体之间授受热的区域中在与该主工作流体相同的流路内流过，在相同的流路内流过的主工作流体和副工作流体任意一方具有亲水性，另一方具有疏水性，在这样的方案中，通过减少主工作流体与副工作流体之间的热阻，能更有效率地进行热交换，在主工作流体和副工作流体中进行热交换后，能将它们容易地分离。
附图说明
[0030]
图1是表示本发明的热泵组件的实施的一形态的图。
[0031]
图2是表示相对于流过图1所示的热泵的流路内的磁性体粒子分散液的温度的绝热温度变化的特性的图。
[0032]
图3是在图1所示的热泵组件中示出流过热泵的流路的磁性体粒子分散液和在循
环路中循环的副工作流体所流过的内部吸热部以及内部散热部的流路的截面图。
[0033]
图4是表示以图1所示的结构为基础以进一步大的温度差使热能移动的热泵组件的一结构例的图。
[0034]
图5是用于说明构成流过构成图4所示的热泵组件的热泵的流路的磁性体粒子分散液的磁性体材料的选定方法的图。
具体实施方式
[0035]
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0036]
图1是表示本发明的热泵组件的实施的一形态的图。
[0037]
如图1所示那样，本形态中的热泵组件通过从供热流体2接受热并对受热流体3放出热，在供热流体2与受热流体3之间使热移动。本形态中的热泵组件具有热泵10、外部吸热部23、外部散热部24和循环路20。
[0038]
热泵10在流过成为主工作流体的磁性体粒子分散液11的流路上设有内部吸热部12、升温部14、内部散热部13、降温部15和泵16。
[0039]
内部吸热部12接近循环路20而设。在内部吸热部12中，磁性体粒子分散液11从由循环路20导入的副工作流体21接受热。
[0040]
升温部14在磁性体粒子分散液11的流动方向上设置于比内部吸热部12更下游。升温部14通过对在内部吸热部12中接受到热的磁性体粒子分散液11施加磁场17，来使磁性体粒子分散液11的温度上升。
[0041]
内部散热部13接近循环路20，且在磁性体粒子分散液11的流动方向上设置在比升温部14更下游。在内部散热部13中，磁性体粒子分散液11对从循环路20导入的副工作流体21放出热。
[0042]
降温部15在磁性体粒子分散液11的流动方向上设置在比内部散热部13更下游。降温部15通过除去或减少对在内部散热部13放出了热的磁性体粒子分散液11施加的磁场17，来使磁性体粒子分散液11的温度降低。
[0043]
泵16在磁性体粒子分散液11的流路中设于内部吸热部12与升温部14之间。泵16使磁性体粒子分散液11在流路内循环。另外，泵16的设置位置只要能使磁性体粒子分散液11在流路内循环，并不限于内部吸热部12与升温部14之间。
[0044]
外部吸热部23在副工作流体21的流动方向上设于内部吸热部12的下游且内部散热部13的上游。在外部吸热部23中，从循环路20导入的副工作流体21从供热流体2接受热。
[0045]
外部散热部24在副工作流体21的流动方向上设于内部散热部13的下游且内部吸热部12的上游。在外部散热部24中，从循环路20导入的副工作流体21对受热流体3放出热。
[0046]
设置循环路20，以使得副工作流体21在外部吸热部23、热泵10以及外部散热部24之间循环。在循环路20设置用于使副工作流体21循环的泵22。
[0047]
以下，说明图1所示的热泵组件1的动作。
[0048]
图2是表示相对于在图1所示的热泵10的流路内流过的磁性体粒子分散液11的温度的绝热温度变化的特性的图。
[0049]
在图1所示的热泵组件1中，首先，在外部吸热部23中在副工作流体21从供热流体2接受热后，副工作流体21通过泵22的作用而在循环路20中循环，供给到热泵10的内部散热
部13。
[0050]
另一方面，在热泵10中，在升温部14中对磁性体粒子分散液11在绝热环境下下施加磁场17。于是，磁性体粒子分散液11中含有的磁性体粒子的磁矩发生变化，图2中的特性点从a点移动到b点。在该情况下，通过在绝热环境下磁矩发生变化，磁性体粒子分散液11的温度上升。
[0051]
在升温部14中温度上升的磁性体粒子分散液11通过泵16的作用而流过流路内，供给到内部散热部13。在内部散热部13中，对通过了升温部14的磁性体粒子分散液11继续施加磁场17。然后。从循环路20导入的副工作流体21从磁性体粒子分散液11接受热。于是，磁性体粒子分散液11伴随散热而温度降低，图2中的特性点从b点移动到c点。在此，在循环路20中循环的副工作流体21接受从磁性体粒子分散液11放出的热、即基于图2中的从b点到c点的温度变化的热。为此，在合适的流量条件下，接受到内部散热部13中对磁性体粒子分散液11放出的热之前和接受到内部散热部13中从磁性体粒子分散液11放出的热之后的副工作流体21的温度差能成为磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的磁性体粒子分散液11的温度变化δt
hex
。
[0052]
在内部散热部13中对副工作流体21将热散热的磁性体粒子分散液11通过泵16的作用而流过流路内并供给到降温部15。在降温部15中，减少对通过了内部散热部13的磁性体粒子分散液11施加的磁场17。于是，磁性体粒子11b的磁矩发生变化，图2中的特性点从c点移动到d点。在该情况下，通过在绝热环境下磁矩发生变化，磁性体粒子分散液11的温度降低。由此，通过降温部15而供给到内部吸热部12的磁性体粒子分散液11的温度成为比通过内部吸热部12而供给到升温部14的磁性体粒子分散液11的温度低的温度。
[0053]
另一方面，接受到内部散热部13中从磁性体粒子分散液11放出的热的副工作流体21通过泵22的作用而在循环路20中循环，供给到外部散热部24，对受热流体3放出热。这时，如上述那样，从副工作流体21对受热流体3放出的热的温度成为相对于副工作流体21接受到内部散热部13中从磁性体粒子分散液11放出的热之前的温度，仅磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的磁性体粒子分散液11的温度变化δt
hex
的温度高。能作为磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的磁性体粒子分散液11的温度变化δt
hex
而采用的温度差一般比能作为施加或减少磁场时的磁热效应所引起的磁性体粒子分散液11的温度变化δt
mh
而采用的温度差大。为此，能在供热流体2与受热流体3之间以大的温度差使热能移动，能谋求供热流体2与受热流体3之间的热的移动的进一步的效率化。
[0054]
对受热流体3放出了热的副工作流体21通过泵22的作用而在循环路20循环，供给到热泵10的内部吸热部12。此外，在降温部15中降低了温度的磁性体粒子分散液11通过泵16的作用而流过流路内并供给到内部吸热部12。在内部吸热部12中，在未对磁性体粒子分散液11施加磁场的状态下，从副工作流体21对磁性体粒子分散液11放出热。由此，磁性体粒子分散液11的温度上升，图2中的特性点从d点移动到a点。
[0055]
在内部吸热部12中对磁性体粒子分散液11放出了热的副工作流体21通过泵22的作用而在循环路20循环，再度供给到外部吸热部23，从供热流体2接受热。
[0056]
另外，作为磁场17的产生源，考虑永磁铁、电磁铁，但在图1所示的热泵组件1中，若鉴于永磁铁不需要电源等方面，则更优选采用永磁铁。
[0057]
如此地，在本形态中，在外部吸热部23、热泵10以及外部散热部24之间经过循环路
20而循环的副工作流体21在外部吸热部23中从供热流体2接受到热后，在热泵10的内部散热部13中接受从磁性体粒子分散液11放出的热，接着在外部散热部24中对受热流体3放出热，接着在热泵10的内部吸热部12中对磁性体粒子分散液11放出热，之后，在外部吸热部23中从供热流体2再度接受热。由此，作为热泵组件而能实现热能的汲取的温度差、即外部供热流体与外部受热流体之间的温度差成为磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的磁性体粒子分散液11的温度变化δt
hex
。其结果，能在供热流体2与受热流体3之间以大的温度差使热能移动，在使用磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热的授受来使热在供热流体2与受热流体3之间移动的技术中，能谋求热的移动的效率化。
[0058]
在此，在图1所示那样的结构的热泵组件1中，与图2所示的副工作流体21之间的热交换中的温度变化δt
hex
越增大其值，越能在供热流体2与受热流体3之间以大的温度差使热能移动。即，优选尽可能减小施加或减少磁场时的磁热效应所引起的磁性体粒子分散液的温度变化δt
mh
。
[0059]
在将副工作流体21的比热设为cs、将副工作流体21的流量设为f的情况下，作为热泵组件1而需要的给定的热移动量q以q＝δt
mh
×cs
×
f来求取。即，通过为了得到给定的热移动量q而尽可能增大副工作流体21的流量f，能尽可能减小δt
mh
。为此，通过将副工作流体21的流量f设为最大，能在供热流体2与受热流体3之间进一步效率良好地使热移动。
[0060]
另外，如图1所示的热泵组件1那样，在副工作流体21接受内部散热部13中磁性体粒子分散液11所放出的热、磁性体粒子分散液11接受内部吸热部12中副工作流体21所放出的热的结构中，在流过热泵10的流路的磁性体粒子分散液11与在循环路20循环的副工作流体21之间传递热。这时，若使磁性体粒子分散液11和副工作流体21不直接接触地经由它们所流过的流路的壁面传递热，则在经由流路的壁面的热的传递中产生损耗。为此，必须额外地使磁性体粒子分散液11升温或降温该损耗所引起的温度差的量。该温度差越大，则作为热泵组件的热交换的效率越降低。另一方面，为了不使热交换的效率降低地经由流路的壁面在磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间传递热，必须使流路的壁面的材质为高价的材质。即，若要不使磁性体粒子分散液11和副工作流体21接触地传递热，则在热交换的效率和经济性的观点中伴随困难。
[0061]
以下说明图1所示那样在流过热泵10的流路的磁性体粒子分散液11与在循环路20循环的副工作流体21之间传递热的情况下不损害经济性且不使热交换的效率降低的结构。
[0062]
图3是在图1所示的热泵组件1中示出流过热泵10的流路的磁性体粒子分散液11和在循环路20循环的副工作流体21所流过的内部吸热部12以及内部散热部13的流路的截面图。
[0063]
如图3所示那样，设为如下结构：在磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间授受热的区域中，磁性体粒子分散液11和副工作流体21在相同的流路50内流过。这时，若磁性体粒子分散液11的溶媒具有亲水性，则副工作流体21采用具有疏水性的流体，此外，若磁性体粒子分散液11的溶媒具有疏水性，则副工作流体21采用具有亲水性的流体。即，设为磁性体粒子分散液11和副工作流体21任意一方具有亲水性、另一方具有疏水性的结构。
[0064]
此外，例如，在截面为正方形的流路中，对于对置的2组的壁面51、52当中的1组壁面51实施使磁场产生的加工和对磁性体粒子分散液溶媒变得亲和的加工的至少一方，并且将其他组的壁面52加工成对副工作流体21亲和。若在如此地加工的流路50内以在壁面51对
置的方向上产生磁场的状态路过磁性体粒子分散液11和副工作流体21，则如图3所示那样，通过磁场所引起的磁力和流体的表面张力双方的效果，磁性体粒子分散液11和副工作流体21以分离的状态沿着壁面51、52分别流动。另外，这时，为了磁性体粒子分散液11和副工作流体21以分离的状态沿着壁面51、52分别流动，需要设为足够小的尺寸的流路，以使得磁场所引起的磁力和流体的表面张力变得比其他力更优先。
[0065]
然后，由于在流路内磁性体粒子分散液11和副工作流体21成为分离的状态，因此，之后，通过将磁性体粒子分散液11和副工作流体21从各自的亲和性高的壁面51、52侧取出，能在磁性体粒子分散液11和副工作流体21进行热交换后将它们容易地进行分离并取出。
[0066]
如此地，通过设为磁性体粒子分散液11和副工作流体21任意一方具有亲水性、另一方具有疏水性的结构，能使磁性体粒子分散液11和副工作流体21在1个流路50内直接接触来进行热交换。由此，磁性体粒子分散液11与副工作流体21的热阻减少，能以无限接近于“0”的温度差有效率地进行热交换。此外，通过设为磁性体粒子分散液11和副工作流体21任意一方具有亲水性、另一方具有疏水性的结构，能在磁性体粒子分散液11和副工作流体21中进行热交换后将它们容易地分离并取出。并且，通过如上述那样进行磁性体粒子分散液11与副工作流体21的热交换，能实现无限减少与磁性体粒子分散液11与副工作流体21的热交换所需的温度差相伴的损耗的结构。
[0067]
以下说明以上述的结构为基础在热泵组件中以进一步大的温度差使热能移动的结构。
[0068]
图4是表示以图1所示的结构为基础进一步大的温度差使热能移动的热泵组件的一结构例的图。
[0069]
如图4所示那样，本结构例相对于图1所示的结构，是在如下点不同的热泵组件101：在循环路20中循环的副工作流体21的流动方向上，在外部吸热部23与外部散热部24之间配置多级的热泵10-1～10-n。
[0070]
在图4所示的热泵组件101中，在循环路20中循环副工作流体21在外部吸热部23中从供热流体2接受热后，通过在热泵10-1～10-n各自的内部散热部13中接受从磁性体粒子分散液11放出的热而不断升温。例如，设为从供热流体2接受-30℃的热，磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的温度变化δt
hex
为6℃。在该情况下，在循环路20中循环的副工作流体21在外部吸热部23中从-30℃的供热流体2接受到热而成为-28℃后，首先，通过在热泵10-1的内部散热部13接受从磁性体粒子分散液11放出的热而升温6℃，成为-22℃。接下来，在热泵10-2的内部散热部13中接受从磁性体粒子分散液11放出的热而升温6℃，成为-16℃。如此地，通过最终在热泵10-n的内部散热部13中接受从磁性体粒子分散液11放出的热而成为(-28+6
×
n)℃。然后，该(-28+6
×
n)℃的热在外部散热部24中从副工作流体21对受热流体3放出。
[0071]
在外部散热部24中从副工作流体21对受热流体3放出热后，副工作流体21通过在热泵10-n～10-1各自的内部吸热部12对磁性体粒子分散液11放出热而不断各降温6℃，之后，在外部吸热部23中从供热流体2再度接受热。
[0072]
在该情况下，若供热流体2设为-30℃、受热流体3设为30℃，则需要级数成为60
÷
6＝10级。为此，需要的泵的数量成为在热泵的数量的10上加上循环路20的1个而得到的11个。即，在图4所示的热泵组件101中成为
[0073]
(热泵的需要级数ns)＝(供热流体2与受热流体3的温度差)/(磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的温度变化δt
hex
)
[0074]
(需要的泵的数量n
p
)＝(供热流体2与受热流体3的温度差)/(磁性体粒子分散液11与副工作流体21之间的热交换中的温度变化δt
hex
)+1。
[0075]
在此，关于磁热效应，在哪个温度带产生何种程度的散热、吸热是按构成磁性体粒子分散液11的每个磁性体的种类所固有的，在合金的情况下，根据其组成也会复杂地变化。为此，在利用了磁热效应的热泵中，一般对应于所运用的温度水平而合适的磁性体材料不同。
[0076]
为此，关于构成流过构成图4所示的热泵组件101的热泵10-1～10-n的流路的磁性体粒子分散液11的磁性体材料，考虑对应于在热泵10-1～10-n的内部吸热部12中接受并在内部散热部13中放出的热的温度来分别个别地选定磁热效应所引起的散热/吸热大的磁性体材料。
[0077]
图5是用于说明构成流过构成图4所示的热泵组件101的热泵10-1～10-n的流路的磁性体粒子分散液11的磁性体材料的选定方法的图。
[0078]
如上述那样，在图4所示的热泵组件101中，通过在流过多级的热泵10-1～10-n的流路的磁性体粒子分散液11与在循环路20中循环的副工作流体21之间不断依次进行热交换，来使热在供热流体2与受热流体3之间移动。为此，如上述那样，在尽可能增大副工作流体21的流量f来设定δt
mh
的基础上，如图5所示那样，在相对于流过多级的热泵10-1～10-n的流路的磁性体粒子分散液11的温度的绝热温度变化的特性中，选定δt
hex
和构成流过各级的热泵的流路的磁性体粒子分散液11的磁性体材料，以使得低温侧的端点成为流过前级的热泵的流路的磁性体粒子分散液11的高温侧的端点，高温侧的端点成为流过后级的热泵的流路的磁性体粒子分散液11的低温侧的端点。具体地，在流过第1级的热泵的流路的磁性体粒子分散液11中，在以上述的要领设定的δt
mh
下，以将供热流体2的冷却后温度设为低温侧的端点的情况的δt
hex
的最大化为评价基准来选定磁性体材料。关于第2级以后，以将前级的δt
hex
的高温侧的端点设为低温侧的端点的δt
hex
的最大化为评价基准来选定磁性体材料。然后，使其重复，将δt
hex
的高温侧的端点成为受热流体3的加热前温度以上的级设为最终级。另外，如图5所示那样，能通过尽可能减小δt
mh
来增大δt
hex
，作为结果，能以少的级数构成热泵组件。
[0079]
如此地，若分别对多级的热泵根据在该热泵的内部吸热部12接受并在内部散热部13放出的热的温度来个别地选定构成该热泵中的磁性体粒子分散液11的磁性体材料，能提升整体的热效率。
[0080]-符号说明-[0081]
1 热泵组件
[0082]
2 供热流体
[0083]
3 受热流体
[0084]
10、10-1～10-n 热泵
[0085]
11 磁性体粒子分散液
[0086]
12 内部吸热部
[0087]
13 内部散热部
[0088]
14 升温部
[0089]
15 降温部
[0090]
16、22 泵
[0091]
17 磁场
[0092]
20 循环路
[0093]
21 副工作流体
[0094]
23 外部吸热部
[0095]
24 外部散热部
[0096]
50 流路
[0097]
51、52 壁面。

技术特征：
1.一种热泵组件，使用在溶媒中分散了磁性体粒子的磁性体粒子分散液作为主工作流体，使热在外部供热流体与外部受热流体之间移动，所述热泵组件的特征在于，具有：热泵，具备接受热的内部吸热部和放出热的内部散热部，通过对在所述内部吸热部与所述内部散热部之间循环的所述主工作流体施加以及减少磁场，来使热在所述内部吸热部与所述内部散热部之间移动；外部吸热部，副工作流体从所述外部供热流体接受热；外部散热部，所述副工作流体对所述外部受热流体放出热；和循环路，所述副工作流体在所述外部吸热部、所述热泵与所述外部散热部之间循环，在所述外部吸热部中所述副工作流体从所述外部供热流体接受到热后，在所述热泵的所述内部散热部中所述副工作流体接受从所述主工作流体放出的热，接着在所述外部散热部中所述副工作流体对所述外部受热流体放出热，接着在所述热泵的所述内部吸热部中所述副工作流体对所述主工作流体放出热，之后，在所述外部吸热部中，所述副工作流体从所述外部供热流体再度接受热。2.根据权利要求1所述的热泵组件，其中，所述热泵在所述循环路中的所述副工作流体的流动方向上多级配置于所述外部吸热部与所述外部散热部之间。3.根据权利要求2所述的热泵组件，其中，所述多级的热泵分别对应于在该热泵的内部吸热部中吸热并在内部散热部中放出的热的温度来个别选定构成该热泵中的所述主工作流体的磁性体材料。4.根据权利要求1～3中任一项所述的热泵组件，其中，所述磁场的产生源是永磁铁。5.根据权利要求1～4中任一项所述的热泵组件，其中，所述副工作流体在与主工作流体之间授受热的区域中，在与该主工作流体相同的流路内流过，在所述相同的流路内流过的主工作流体和副工作流体的任意一方具有亲水性，另一方具有疏水性。

技术总结
具有：热泵(10)，具备接受热的内部吸热部(12)和放出热的内部散热部(13)，使用在内部吸热部(12)与内部散热部(13)之间循环的磁性体粒子分散液(11)来使热在内部吸热部(12)与内部散热部(13)之间移动；外部吸热部(23)，使得副工作流体(21)从供热流体(2)接受热；外部散热部(24)，使得副工作流体(21)向受热流体(3)放出热；和循环路(20)，副工作流体(21)进行循环，在外部吸热部(23)中副工作流体(21)从供热流体(2)接受到热后，副工作流体(21)接受从内部散热部(13)放出的热，接着在外部散热部(24)中，副工作流体(21)对受热流体(3)放出热，在内部吸热部(12)中副工作流体(21)对磁性体粒子分散液(11)放出热，之后，在外部吸热部(23)中，副工作流体(21)从供热流体(2)再度接受热。副工作流体(21)从供热流体(2)再度接受热。副工作流体(21)从供热流体(2)再度接受热。


技术研发人员：高濑洋志
受保护的技术使用者：东洋工程株式会社
技术研发日：2021.11.01
技术公布日：2023/10/6