磁制冷装置的制作方法

文档序号:24728905发布日期:2021-04-16 23:11阅读:152来源:国知局
磁制冷装置的制作方法

1.本公开涉及一种磁制冷装置。


背景技术:

2.专利文献1的磁制冷装置包括磁工质、对该磁工质施加磁场的磁场发生器(磁场调制部)、泵(流体输送机构)以及热交换器。由泵输送来的液体(热介质)在磁工质周围流动。当磁场调制部对磁产生物质施加磁场后,磁产生物质发热。被磁场产生物质加热后的热介质在热交换器中流动,与空气进行热交换。
3.专利文献1:日本公开专利公报特开2004-317040号公报


技术实现要素:

4.-发明要解决的技术问题-
5.在专利文献1所记载的那种磁制冷装置中,无法调节供热介质流动的主流路的压力。本公开的目的在于:提供一种磁制冷装置,其能够对主流路的压力进行调节。
6.-用以解决技术问题的技术方案-
7.本公开的第一方面涉及一种磁制冷装置,其特征在于:所述磁制冷装置包括主流路12、磁制冷部20以及流体输送机构30,所述主流路12供热介质流动,所述磁制冷部20具有磁工质23、壳体22以及磁场调制部24,所述壳体22形成与所述主流路12连接且布置有所述磁工质23的流路21、25、26,所述磁场调制部24对该磁工质23施加磁场变动,所述流体输送机构30连接在所述主流路12上且交替地进行第一动作和第二动作,在所述第一动作中,将该主流路12中的热介质向第一方向输送,在所述第二动作中,将该热介质向与所述第一方向相反的第二方向输送,所述主流路12包括从所述磁制冷部20与所述流体输送机构30之间分支出来的至少一条分支流路50、150、160,所述磁制冷装置还包括连接在所述分支流路50、150、160上的控制阀60、63、64、153、163。
8.在第一方面中,能够通过调节控制阀60、63、64、153、163的开度来对主流路12的压力进行调节。
9.第二方面的磁制冷装置在第一方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述主流路12包括第一流路13和第二流路14,所述第一流路13形成在所述磁制冷部20的所述流路21、25、26的一端与所述流体输送机构30之间,所述第二流路14形成在所述磁制冷部20的所述流路21、25、26的另一端与所述流体输送机构30之间,所述分支流路50包括连接在所述第一流路13与所述第二流路14之间的中间流路51。
10.在第二方面中,中间流路51连接在第一流路13与第二流路14之间。当从流体输送机构30向第一流路13喷出热介质时,第一流路13中的热介质向中间流路51分流。当从流体输送机构30向第二流路14喷出热介质时,第二流路14中的热介质向中间流路51分流。因此,在第一动作和第二动作这两个动作中,都能够对在磁制冷部20中流动的热介质的流量进行调节。
11.第三方面的磁制冷装置在第二方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述中间流路51使所述第一流路13与所述第二流路14连通。
12.在第三方面中,当从流体输送机构30向第一流路13喷出热介质时,第一流路13中的热介质向中间流路51分流。因为中间流路51与成为吸入侧的第二流路14连通,所以第一流路13中的热介质迅速流入中间流路51。当从流体输送机构30向第二流路14喷出热介质时,第二流路14中的热介质向中间流路51分流。因为中间流路51与成为吸入侧的第一流路13连通,所以第一流路13中的热介质迅速流入中间流路51。如上所述,通过使分支流路50与第一流路13和第二流路14连通,从而能够提高通过分支流路50进行流量调节的响应性。
13.第四方面的磁制冷装置在第三方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述中间流路51的内部容积大于所述流体输送机构30进行一次所述动作所喷出的热介质的喷出量。
14.在第四方面中,因为中间流路51的内部容积大于第一动作和第二动作中的流体输送机构30的喷出量,所以能够抑制例如已从第一流路13流入到中间流路51的热介质流入第二流路14。同样,能够抑制已从第二流路14流入到中间流路51的热介质流入第一流路13。因此,能够抑制因第一流路13中的热介质与第二流路14中的热介质混合而产生热损失。
15.第五方面的磁制冷装置在第二方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:在所述中间流路51上,设有使所述第一流路13与所述第二流路14连通的气缸55,所述磁制冷装置包括分隔部件56,所述分隔部件56可进退移动地设在所述气缸55的内部,且将该气缸55的内部空间分隔成两条内部流路57、58。
16.在第五方面中,第一流路13和第二流路14被气缸55的分隔部件56分隔开。因此,能够抑制因第一流路13中的热介质与第二流路14中的热介质混合而产生热损失。气缸55在第一流路13与第二流路14的压力差的作用下在气缸55的内部进退移动。
17.第六方面的磁制冷装置在第五方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述气缸55的一条内部流路57、58的最大容积大于所述流体输送机构30进行一次所述动作所喷出的热介质的喷出量。
18.在第六方面中,在第一动作和第二动作中,可使从流体输送机构30喷出的热介质全部流入气缸55内。因此,能够最大限度地保证向分支流路50分流的热介质的流量的调节范围。
19.第七方面的磁制冷装置在第一方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述分支流路50包括分支管52、53和贮存器61、62,所述分支管52、53具有与所述主流路12相连的一端,所述贮存器61、62与该分支管52、53的另一端相连。
20.在第七方面中,已从主流路12分流出来的热介质流入贮存器61、62。这样一来,能够调节磁制冷部20中的热介质的流量。由于贮存器61、62与流体输送机构30的吸入侧连通,所以贮存器61、62内的热介质再次返回主流路12。
21.第八方面的磁制冷装置在第七方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述贮存器61、62的容积大于所述流体输送机构30进行一次所述动作所喷出的热介质的喷出量的两倍。
22.在第八方面中,能够使在第一动作和第二动作中从主流路12分流出来的热介质充分积存在贮存器61、62内。
23.第九方面的磁制冷装置在第二到第六方面中任一方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述磁制冷装置包括低温侧热交换器41、高温侧热交换器42以及控制阀60,所述低温侧热交换器41连接在所述第一流路13上,且已在所述磁制冷部20中被冷却后的热介质被输送到所述低温侧热交换器41,所述高温侧热交换器42连接在所述第二流路14上,且已在所述磁制冷部20中被加热后的热介质被输送到所述高温侧热交换器42,所述控制阀60连接在所述中间流路51的相比于所述第一流路13更靠近所述第二流路14的位置处。
24.在第九方面中,通过调节中间流路51的控制阀60的开度,使得中间流路51的流路阻力发生变化,从主流路12向中间流路51分流的热介质的流量得到调节。控制阀60连接在相比于低温侧的第一流路13更靠近高温侧的第二流路14的位置上。因此,能够抑制控制阀60的热量向第一流路13的热介质移动。
25.第十方面的磁制冷装置在第二到第六方面中任一方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述磁制冷装置包括低温侧热交换器41和高温侧热交换器42,所述低温侧热交换器41连接在所述第一流路13上,且已在所述壳体22中被冷却后的热介质被输送到所述低温侧热交换器41,所述高温侧热交换器42连接在所述第二流路14上,且已在所述壳体22中被加热后的热介质被输送到所述高温侧热交换器42,所述中间流路51的一端连接在所述第一流路13的位于所述流体输送机构30与所述低温侧热交换器41之间的部位上,所述中间流路51的另一端连接在所述第二流路14的位于所述流体输送机构30与所述高温侧热交换器42之间的部位上。
26.在第十方面中,从流体输送机构30喷出的热介质在通过低温侧热交换器41和高温侧热交换器42之前先向中间流路51分流。
27.第十一方面的磁制冷装置在第一方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:在所述主流路12上,连接有第一分支流路150和第二分支流路160,所述第一分支流路150从所述磁制冷部20的所述流路21、25、26的一端与所述流体输送机构30之间分支出来,所述第二分支流路160从所述磁制冷部20的所述流路21、25、26的另一端与所述流体输送机构30之间分支出来,在两条所述分支流路150、160上,分别连接有控制阀153、163。
28.在第十一方面中,在两条分支流路150、160上分别连接有控制阀153、163。因此,能够使与流体输送机构30的喷出侧对应的分支流路150、160上的控制阀153、163的开度变小或关闭该控制阀153、163,从而能够抑制热介质向喷出侧的分支流路150、160分流。
29.第十二方面的磁制冷装置在第十一方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:两条所述分支流路150、160各自包括分支管151、161和储液器152、162,所述分支管151、161具有与所述主流路12相连的一端,所述储液器152、162与该分支管151、161的另一端相连。
30.在第十二方面中,在各分支流路150、160上连接有储液器152、162。因此,能够抑制流体输送机构30的吸入侧的热介质的压力降低。
31.第十三方面的磁制冷装置在第十一或第十二方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述磁制冷装置包括关闭所述流体输送机构30的喷出侧的控制阀153、163的控制装置70。
32.在第十三方面中,流体输送机构30的喷出侧的控制阀153、163在控制装置70的控制下关闭,从而能够避免流体输送机构30的喷出侧的热介质向分支流路150、160分流。
33.第十四方面的磁制冷装置在第十三方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所
述控制装置70与所述流体输送机构30的所述动作的时刻同步地关闭所述流体输送机构30的喷出侧的控制阀153、163。
34.在第十四方面中,与流体输送机构30的第一动作和第二动作同步地关闭流体输送机构30的喷出侧的控制阀153、163。这样一来,能够避免流体输送机构30的喷出侧的热介质向分支流路150、160分流。
35.第十五方面的磁制冷装置在第十三或第十四方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述控制装置70与所述流体输送机构30的所述动作的时刻同步地开启所述流体输送机构30的吸入侧的控制阀153、163。
36.在第十五方面中,与流体输送机构30的第一动作和第二动作同步地打开流体输送机构30的吸入侧的控制阀153、163。这样一来,能够抑制流体输送机构30的吸入侧的热介质的压力降低。
37.第十六方面的磁制冷装置在第十三方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:在所述主流路12上,连接有第一压力传感器154和第二压力传感器164,所述第一压力传感器154对与所述第一分支流路150和流体输送机构30之间的压力相当的压力进行检测,所述第二压力传感器164对与所述第二分支流路160和所述流体输送机构30之间的压力相当的压力进行检测,当所述压力传感器154、164的压力高于第一设定值时,所述控制装置70关闭与该压力传感器154、164对应的分支流路150、160的控制阀153、163。
38.在第十六方面中,当喷出侧的压力传感器154、164的压力因流体输送机构30的动作而高于第一值时,与该压力传感器154、164对应的分支流路150、160的控制阀53、63关闭。因此,在两个动作中,均能够自动关闭喷出侧的控制阀153、163。
39.第十七方面的磁制冷装置在第十六方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:当所述压力传感器154、164的压力低于第二值时,所述控制装置70开启与所述压力传感器154、164对应的分支流路150、160的控制阀153、163。
40.在第十七方面中,当吸入侧的压力传感器154、164的压力因流体输送机构30的动作而低于第二值时,与该压力传感器154、164对应的分支流路150、160的控制阀153、163关闭。因此,在两个动作中,均能够自动打开吸入侧的控制阀153、163。
41.第十八方面的磁制冷装置在第十七方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:所述第一值大于所述第二值。
42.在第十八方面中,因为第一值大于第二值,所以能够抑制控制阀153、163反复进行开关动作,即能够抑制所谓的颤动(chattering)。
43.第十九方面的磁制冷装置在第十七或第十八方面的磁制冷装置的基础上,其特征在于:在所述主流路12上,连接有第一温度传感器155和第二温度传感器165,所述第一温度传感器155对与所述第一分支流路150和流体输送机构30之间的温度相当的温度进行检测,所述第二温度传感器165对与所述第二分支流路160和所述流体输送机构30之间的温度相当的温度进行检测,所述控制装置70根据所述温度传感器155、165的检测温度来校正所述第二值。
44.在第十九方面中,根据吸入侧的热介质的温度来校正用于进行关闭吸入侧的控制阀153、163的判断的第二值。这是因为空化所产生的压力(在此相当于饱和蒸汽压)会随温度变化而变化。
附图说明
45.图1是简略示出第一实施方式所涉及的磁制冷装置的构成的管道系统图;
46.图2是简略示出第一实施方式所涉及的磁制冷装置的构成的管道系统图,其示出加热动作中热介质的流动情况;
47.图3是简略示出第一实施方式所涉及的磁制冷装置的构成的管道系统图,其示出冷却动作中热介质的流动情况;
48.图4是第二实施方式所涉及的相当于图1的图;
49.图5是第三实施方式所涉及的相当于图1的图;
50.图6是变形例1所涉及的相当于图1的图;
51.图7是变形例2所涉及的相当于图1的图;
52.图8是变形例3所涉及的相当于图1的图;
53.图9是变形例4所涉及的相当于图1的图;
54.图10是简略示出第四实施方式所涉及的磁制冷装置的构成的管道系统图;
55.图11是简略示出第四实施方式所涉及的磁制冷装置的构成的管道系统图,其示出加热动作中热介质的流动情况;
56.图12是简略示出第四实施方式所涉及的磁制冷装置的构成的管道系统图,其示出冷却动作中热介质的流动情况;
57.图13是与第四实施方式所涉及的控制动作中的流量、第一控制阀、第二控制阀相关的时序图;
58.图14是第五实施方式所涉及的相当于图10的图;
59.图15是与第五实施方式所涉及的控制动作中的流量、压力、第一控制阀以及第二控制阀相关的时序图;
60.图16是与第六实施方式所涉及的控制动作中的流量、压力、第一控制阀以及第二控制阀相关的时序图;
61.图17是第七实施方式所涉及的相当于图10的图;
62.图18是第八实施方式所涉及的相当于图10的图;
63.图19是变形例5所涉及的相当于图10的图;
64.图20是变形例6所涉及的相当于图10的图;
65.图21是变形例7所涉及的相当于图10的图;
66.图22是其他实施方式所涉及的相当于图10的图。
具体实施方式
67.下面,参照附图说明本公开的实施方式。需要说明的是,以下实施方式在本质上为优选的示例,并没有限制本发明、其应用对象或其用途范围的意图。
68.(第一实施方式)
69.本实施方式的磁制冷装置10利用磁热效应对热介质的温度进行调节。磁制冷装置10例如应用于空调装置。
70.如图1所示,磁制冷装置10包括填充有热介质的热介质回路11。热介质回路11的各构成要素通过管道彼此相连。热介质回路11包括闭环状的主流路12和从主流路12分支出来
的分支流路50。
71.磁制冷装置10包括磁制冷单元20(磁制冷部)、泵30、低温侧热交换器41以及高温侧热交换器42。在本实施方式的主流路12中,依次连接有泵30、低温侧热交换器41、磁制冷单元20的调温流路21、高温侧热交换器42。
72.主流路12包括低温侧流路13和高温侧流路14。低温侧流路13形成在磁制冷单元20的调温流路21的一端与泵30的第一口35之间。低温侧流路13构成第一流路。调温流路21的一端构成第一连接口21a。高温侧流路14形成在磁制冷单元20的调温流路21的另一端与泵30的第二口36之间。高温侧流路14构成第二流路。调温流路21的另一端构成第二连接口21b。需要说明的是,也可以将低温侧流路13设为第二流路,且将高温侧流路14设为第一流路。
73.低温侧流路13包括形成在低温侧热交换器41与泵30之间的第一泵侧管道13a和形成在低温侧热交换器41与磁制冷单元20之间的第一磁侧管道13b。高温侧流路14包括形成在高温侧热交换器42与泵30之间的第二泵侧管道14a和形成在高温侧热交换器42与磁制冷部20之间的第二磁侧管道14b。
74.〈泵〉
75.本实施方式的泵30构成使主流路12中的热介质往复流动的流体输送机构。也就是说,泵30反复交替地进行将主流路12中的热介质向第一方向(图2的实线箭头所示的方向)输送的第一动作和将主流路12中的热介质向与第一方向相反的第二方向(图3的实线箭头所示的方向)输送的第二动作。
76.本实施方式的泵30由往复式活塞泵构成。泵30包括泵壳体31和可进退地布置在该泵壳体31的内部的活塞32。活塞32将泵壳体31的内部空间分隔为第一室33和第二室34。在泵壳体31上,形成有与第一室33连通的第一口35和与第二室34连通的第二口36。第一口35与低温侧流路13相连,第二口36与高温侧流路14相连。
77.活塞32由省略图示的驱动机构驱动。例如驱动机构具有与活塞32相连结的杆、与该杆相连结的曲柄以及驱动该曲柄的电动机。当电动机驱动曲柄旋转时,杆便会前进、后退。这样一来,在泵壳体31内活塞32做往复运动,从而反复交替地进行第一动作和第二动作。
78.在第一动作中,活塞32向第一口35侧移动,第一室33的容积变小且第二室34的容积变大。其结果是,第一室33中的热介质通过第一口35向低温侧流路13喷出。同时高温侧流路14中的热介质通过第二口36被吸入第二室34。
79.在第二动作中,活塞32向第二口36侧移动,第二室34的容积变小且第一室33的容积变大。其结果是,第二室34中的热介质通过第二口36向高温侧流路14喷出。同时低温侧流路13中的热介质通过第一口35被吸入第一室33。
80.〈低温侧热交换器/高温侧热交换器〉
81.低温侧热交换器41使已在磁制冷单元20中被冷却后的热介质与规定的冷却对象(例如载冷剂、空气等)进行热交换。高温侧热交换器42使已在磁制冷单元20中被加热后的热介质与规定的加热对象(例如载冷剂、空气等)进行热交换。
82.〈磁制冷单元〉
83.磁制冷单元20包括床22、布置在床22内的调温流路21中的磁工质23以及对该磁工
质23施加磁场变动的磁场调制部24。床22为中空状的壳体或柱子,其内部填充有磁工质23。磁工质23具有以下特性:对磁工质23施加磁场或所施加的磁场加强时发热;磁场被除去或所施加的磁场减弱时吸热。磁工质23的材料例如能够采用gd5(ge
0.5
si
0.5
)4、la(fe1‑
x
si
x
)
13
、la(fe1‑
x
co
x
si
y
)
13
、la(fe1‑
x
si
x
)
13
h
y
、mn(as
0.9
sb
0.1
)等。
84.磁场调制部24对施加于磁工质23的磁场的强度进行调节。磁场调制部24例如由可调制磁场的电磁铁构成。磁场调制部24进行对磁工质23施加磁场或加强所施加的磁场的第一调制动作、和除去施加于磁工质23的磁场或减弱所施加的磁场的第二调制动作。
85.〈分支流路〉
86.分支流路50是用于对主流路12的压力进行调节的流路。分支流路50是用于对在磁制冷单元20的调温流路21中流动的热介质的流量进行调节的流路。也就是说,分支流路50构成为供主流路12中的热介质流入,且根据该所分流的热介质的流量对调温流路21的流量进行调节。
87.本实施方式的分支流路50构成连接在低温侧流路13与高温侧流路14之间的中间流路51。中间流路51构成使低温侧流路13与高温侧流路14连通的连通路。中间流路51的一端连接在第一泵侧管道13a上。中间流路51的另一端连接在第二泵侧管道14a上。
88.在分支流路50上,连接有控制阀60。控制阀60构成流路阻力调节部,该流路阻力调节部调节流路阻力,以便对向分支流路50分流的热介质的流量进行调节。控制阀60例如由电动阀构成,且构成为其开度可调节。控制阀60连接在分支流路50的靠近高温侧流路14的部位。也就是说,控制阀60连接在中间流路51的相比于低温侧流路13更靠近高温侧流路14的位置处。如果将控制阀60布置在靠近高温侧流路14的位置,则能够抑制由控制阀60产生的热向低温侧流路13中的低温热介质移动。
89.将连通路即中间流路51的整个内部容积设为va。另一方面,将一次第一动作中从泵30喷出的热介质的容量(喷出量)设为vd1。将一次第二动作中从泵30喷出的热介质的容量(喷出量)设为vd2。泵30的第一动作的喷出量vd1与泵30的第二动作的喷出量vd2相等。中间流路51的整个内部容积va被设定为大于vd1和vd2。
90.〈控制装置〉
91.磁制冷装置10包括用于对控制阀60进行控制的控制装置70。控制装置70用微型计算机和存储装置(具体而言是半导体存储器)构成,该存储装置中存储有用于指示该微型计算机工作的软件。控制装置70按照规定的控制信号对控制阀60的开度进行调节。
92.-磁制冷装置的运转动作-
93.首先,对磁制冷装置10的基本运转动作进行说明。磁制冷装置10反复交替地进行图2所示的加热动作和图3所示的冷却动作。加热动作和冷却动作的切换周期被设定为1秒左右。
94.〈加热动作〉
95.在加热动作中,泵30进行第一动作且磁场调制部24进行第一调制动作。也就是说,在加热动作中,从泵30的第一口35喷出热介质。同时,对磁工质23施加磁场或加强所施加的磁场。
96.当从泵30的第一室33向低温侧流路13喷出热介质后,低温侧流路13中的热介质流入磁制冷单元20的调温流路21的第一连接口21a。在第一调制动作中的磁制冷单元20中,从
磁工质23向其周围放热。因此,在调温流路21中流动的热介质被磁工质23加热。在调温流路21中被加热后的热介质从第二连接口21b流向高温侧流路14后,在高温侧热交换器42中流动。在高温侧热交换器42中,由高温热介质对规定的加热对象(载冷剂、空气等)进行加热。高温侧流路14中的热介质从泵30的第二口36被吸入第二室34。
97.〈冷却动作〉
98.在冷却动作中,泵30进行第二动作且磁场调制部24进行第二调制动作。也就是说,在加热动作中,从泵30的第二口36喷出热介质的同时,除去磁工质23的磁场或减弱所施加的磁场。
99.当从泵30的第二室34向高温侧流路14喷出热介质后,高温侧流路14中的热介质流入磁制冷单元20的调温流路21的第二连接口21b。在第二调制动作中的磁制冷单元20中,磁工质23夺取其周围的热量。因此,在调温流路21中流动的热介质被磁工质23冷却。已在调温流路21中被冷却后的热介质从第一连接口21a流向低温侧流路13,然后在低温侧热交换器41中流动。在低温侧热交换器41中,由低温热介质对规定的冷却对象(载冷剂、空气等)进行冷却。低温侧流路13中的热介质从泵30的第一口35被吸入第一室33。
100.〈流量调节动作〉
101.在磁制冷装置10中,能够在不改变泵30的喷出流量的情况下,对在加热动作和冷却动作中流经调温流路21的热介质的流量进行调节。其结果是,能够对高温侧热介质与低温侧热介质之间的温度差进行调节。下面对该流量调节动作进行详细的说明。
102.在图2所示的加热动作中,当控制阀60为完全关闭状态时,由泵30输送的热介质全部在调温流路21中流动。因此,在调温流路21中流动的热介质的流量qc等于第一动作的泵30的流量q1。
103.另一方面,当控制阀60以规定开度开启时,如图2的虚线箭头所示,低温侧流路13中的热介质的一部分向分支流路50分流。因此,调温流路21中的流量qc变小。也就是说,设在分支流路50中流动的热介质的流量为qd,则调温流路21中的流量qc为用第一动作的泵30的流量q1减去分支流路50中的流量qd而得到的流量(qc=q1-qd)。因此,控制阀60的开度越大,则分支流路50中的流量qd越大,反之调温流路21中的流量qc越小。
104.像这样在第一动作中,调温流路21中的流量得到适当调节。其结果是,在调温流路21中,能够对由磁工质23加热的热介质的温度进行适当调节。
105.在图3所示的冷却动作中,当控制阀60为完全关闭状态时,由泵30输送的热介质全部在调温流路21中流动。因此,在调温流路21中流动的热介质的流量qc等于第二动作的泵30的流量q2。
106.另一方面,当控制阀60以规定开度开启时,如图3的虚线箭头所示,高温侧流路14中的热介质的一部分向分支流路50分流。因此,调温流路21中的流量qc变小。也就是说,设在分支流路50中流动的热介质的流量为qd,则调温流路21中的流量qc为用第二动作的泵30的流量q2减去分支流路50中的流量qd而得到的流量(qc=q2-qd)。因此,控制阀60的开度越大,则分支流路50中的流量qd越大,反之调温流路21中的流量qc越小。
107.像这样在第二动作中,调温流路21中的流量得到适当调节。其结果是,在调温流路21中,能够对由磁工质23冷却的热介质的温度进行适当调节。
108.在第一动作和第二动作中,通过将主流路12中的热介质的一部分送往分支流路
50,从而能够对主流路12的压力进行调节。
109.-第一实施方式的效果-
110.根据上述实施方式,通过使主流路12中的热介质流入分支流路50,从而能够对主流路12的压力进行调节。
111.在现有的磁制冷装置中,作为对由磁工质加热的热介质与冷却的磁工质之间的温度差(温度梯度)进行调节的方法,能够想到对泵等流体输送机构的喷出流量进行调节的做法。然而,在此情况下,会出现流体输送机构的构造较复杂这一问题。
112.相对于此,根据上述实施方式,通过使主流路12中的热介质流入分支流路50,从而能够对调温流路21中的热介质的流量进行调节。因此,即使采用往复运动式泵30那种固定容量式流体输送机构,也能够对调温流路21中的流量进行调节。
113.通过调节控制阀60的开度来对分支流路50的流路阻力进行调节,从而能够对在分支流路50中流动的热介质的流量进行精细的调节,进而能够对在调温流路21中流动的热介质的流量进行精细的调节。
114.分支流路50是连接在低温侧流路13与高温侧流路14之间的中间流路51。因此,利用一条分支流路50,就能够在加热动作和冷却动作这两个动作中都使热介质产生分流。
115.中间流路51是使低温侧流路13与高温侧流路14连通的连通路。因此,能够使泵30的吸入压力作用于中间流路51,从而能够使热介质迅速地向分支流路50分流。具体而言,例如在加热动作中,泵30的第二口36侧的吸入压力作用于分支流路50的高温侧端部。因此,从第一口35喷出的热介质的一部分迅速流入分支流路50。此外,例如在冷却动作中,泵30的第一口35侧的吸入压力作用于分支流路50的低温侧端部。因此,从第二口36喷出的热介质的一部分迅速流入分支流路50。如上所述,在加热动作和冷却动作中,因为能够使热介质迅速向分支流路50分流,所以能够迅速改变调温流路21中的热介质的流量,从而能够提高流量控制的响应性。
116.连通路即分支流路50的内部容积大于第一动作和第二动作中泵30的喷出量。因此,在第一动作中,能够避免低温侧流路13中的热介质通过分支流路50流向高温侧流路14。在第二动作中,能够避免高温侧流路14中的热介质通过分支流路50流向低温侧流路13。其结果是,能够避免高温侧热介质与低温侧热介质混合,从而能够避免上述热介质混合所引起的热损失。
117.控制阀60布置在分支流路50的靠近高温侧流路14的部位。因此,能够抑制从控制阀60发出的热量向低温侧流路13中的热介质移动。其结果是,能够抑制因控制阀60发热而导致低温侧流路13中的热介质的温度上升。
118.中间流路51即分支流路50的一端连接在低温侧流路13的位于泵30与低温侧热交换器41之间的部位(即,第一泵侧管道13a)上,其另一端连接在高温侧流路14的位于泵30与高温侧热交换器42之间的部位(即,第二泵侧管道14a)上。因此,在加热动作中,通过低温侧热交换器41后的热介质不会流入分支流路50。其结果是,能够避免低温侧热交换器41内的热介质的所谓的冷能被丢弃到分支流路50侧。同样,在冷却动作中,通过高温侧热交换器42后的热介质不会流入分支流路50。因此,能够避免高温侧热交换器42内的热介质的热量被丢弃到分支流路50侧。
119.(第二实施方式)
120.如图4所示,与第一实施方式相同,第二实施方式的分支流路50构成连接在低温侧流路13与高温侧流路14之间的中间流路51。另一方面,严格来讲,第二实施方式的中间流路51未使低温侧流路13与高温侧流路14连通。
121.具体而言,在第二实施方式的分支流路50上,连接有筒状的气缸55。气缸55利用其内部空间使低温侧流路13与高温侧流路14连通。在气缸55的内部设有柱状的分隔部件56,该分隔部件56可前进、后退。分隔部件56内嵌于气缸55内,且将该气缸55的内部空间分隔为两部分。具体而言,气缸55的内部空间由分隔部件56分隔成与低温侧流路13连通的第一内部流路57、和与高温侧流路14连通的第二内部流路58。
122.气缸55在第一内部流路57与第二内部流路58的压力差的作用下在气缸55的内部做往复运动。这样一来,第一内部流路57和第二内部流路58的容积发生变化。第一内部流路57的最大容积vmax1大于一次第一动作中泵30的喷出量vd1。第二内部流路58的最大容积vmax2大于一次第二动作中泵30的喷出量vd2。
123.在分支流路50上,与气缸55串联连接有控制阀60。控制阀60连接在气缸55与高温侧流路14之间。这样一来,能够抑制控制阀60的热量向低温侧流路13中的热介质移动。
124.在第二实施方式中,也是通过对控制阀60的开度进行调节,从而能够对向分支流路50分流的热介质的流量进行调节,进而调温流路21中的热介质的流量得到调节。
125.具体而言,在加热动作中,低温侧流路13中的热介质向分支流路50分流,并流入气缸55的第一内部流路57。另一方面,泵30的第二口36侧的吸入压力作用于第二内部流路58。因此,分隔部件56向高温侧流路14一侧移动,第一内部流路57的容积变大。随之,低温侧流路13中的热介质积存到第一内部流路57中。在此,因为第一内部流路57的最大容积vmax1大于第一动作中泵30的喷出量vd1,所以能够使低温侧流路13中的热介质充分积存到第一内部流路57中。如上所述,通过使低温侧流路13中的热介质流入分支流路50,从而能够对调温流路21中的热介质的流量进行调节。
126.在冷却动作中,高温侧流路14中的热介质向分支流路50分流,并流入气缸55的第二内部流路58。另一方面,泵30的第一口35侧的吸入压力作用于第一内部流路57。因此,分隔部件56向低温侧流路13一侧移动,第二内部流路58的容积变大。随之,高温侧流路14中的热介质积存到第二内部流路58中。在此,因为第二内部流路58的最大容积vmax2大于第二动作中泵30的喷出量vd2,所以能够使高温侧流路14中的热介质充分积存到第二内部流路58中。如上所述,通过使高温侧流路14中的热介质流入分支流路50,从而能够对调温流路21中的热介质的流量进行调节。
127.因为第一内部流路57和第二内部流路58由分隔部件56分隔开,所以能够可靠地避免低温侧流路13中的热介质与高温侧流路14中的热介质混合。因此,能够避免因上述热介质混合而引起热损失。
128.(第三实施方式)
129.如图5所示,在第三实施方式中,在低温侧流路13和高温侧流路14上分别连接有一条分支流路52、53。具体而言,分支流路即第一分支管52的一端与低温侧流路13相连。第一分支管52的另一端与第一贮存器61相连。分支流路即第二分支管53的一端与高温侧流路14相连。第二分支管53的另一端与第二贮存器62相连。第一贮存器61和第二贮存器62由可贮存热介质的容器构成。在第一贮存器61和第二贮存器62上,设有用于泄压的阀(省略图示)。
第一贮存器61内部的实际容积vr1与第二贮存器62内部的实际容积vr2相等。上述实际容积vr1、vr2大于第一动作和第二动作中泵30的喷出量vd1的两倍或者vd2的两倍。
130.在第一分支管52上,连接有流路阻力调节部即第一控制阀63。在第二分支管53上,连接有流路阻力调节部即第二控制阀64。第一控制阀63和第二控制阀64例如由电动阀构成,且构成为其开度可调节。控制装置70在加热动作中对第一控制阀63的开度进行调节,并在冷却动作中对第二控制阀64的开度进行调节。
131.具体而言,在加热动作中当第一控制阀63以规定开度开启时,低温侧流路13中的热介质向第一分支管52分流。第一分支管52中的热介质积存到第一贮存器61内。在此,因为第一贮存器61的实际容积vr1大于第一动作或第二动作中泵30的喷出量的两倍,所以能够使热介质充分积存到第一贮存器61内。如上所述,通过使高温侧流路14中的热介质流入分支流路50,从而能够对调温流路21中的热介质的流量进行调节。
132.在加热动作中,积存在第二贮存器62内的热介质返回高温侧流路14,并被泵30的第二口36吸入。因为第二贮存器62的实际容积vr2大于第一动作或第二动作中泵30的喷出量vd2的两倍,所以能够避免第二贮存器62中的热介质变空。
133.然后,在冷却动作中当第二控制阀64以规定开度开启时,高温侧流路14中的热介质向第二分支管53分流。第二分支管53中的热介质积存到第二贮存器62内。在此,因为第二贮存器62的实际容积vr2大于第二动作中泵30的喷出量vd2的两倍,所以能够使热介质充分积存到第二贮存器62内。如上所述,通过使低温侧流路13中的热介质流入分支流路50,从而能够对调温流路21中的热介质的流量进行调节。
134.在冷却动作中,积存在第一贮存器61内的热介质返回低温侧流路13,并被泵30的第一口35吸入。因为第一贮存器61的实际容积vr1大于第一动作或第二动作中泵30的喷出量的两倍,所以能够避免第一贮存器61中的热介质变空。
135.-变形例-
136.在上述各实施方式中,也可以采用如下所示的变形例的构成。需要说明的是,下面举出在第一实施方式中采用了各变形例的构成的示例。
137.〈变形例1〉
138.图6所示的变形例1与上述第一实施方式的不同点在于:分支流路50(中间流路51)和流路阻力调节部(控制阀)的构成不同。在变形例1的分支流路50中,包括互相并联连接的多根并联管50a、50a、50a。在本示例中,在分支流路50上设有三根并联管50a。在各根并联管50a上,分别连接有一个控制阀60。本示例的各控制阀60例如由电磁开关阀构成,并且打开、关闭所对应的并联管50a。各控制阀60构成对分支流路50的流路阻力进行调节的流路阻力调节部。
139.在本示例中,根据各控制阀60的开关状态,对调温流路21中的热介质的流量进行调节。例如当使三个控制阀60均为关闭状态时,调温流路21中的热介质的流量与泵30的喷出量相等。当使三个控制阀60中的一个为打开状态且使剩余的两个为关闭状态时,分支流路50中的热介质的流量增多,调温流路21中的流量减少。当使三个控制阀60中的两个为打开状态且使剩余的一个为关闭状态时,分支流路50中的热介质的流量进一步增多,调温流路21中的热介质的流量进一步减少。如上所述,在变形例中,设为打开状态的控制阀60的数量越多,则分支流路50中的热介质的流量越少。
140.需要说明的是,在第二、第三实施方式的分支流路50中也可以采用变形例1所涉及的多根并联管50a和多个控制阀60。
141.〈变形例2〉
142.在图7所示的变形例2中,在一个磁制冷单元20的床22上形成有两条调温流路(加热流路25和冷却流路26)。加热流路25供在加热动作中向高温侧热交换器42输送的热介质流动。冷却流路26供在冷却动作中向低温侧热交换器41输送的热介质流动。
143.加热流路25的流入端通过低温侧旁通流路15与第一泵侧管道13a相连。在低温侧旁通流路15上,连接有第一止回阀43。第一止回阀43仅允许热介质在低温侧旁通流路15中朝加热流路25流动,而禁止其反向流动。
144.加热流路25的流出端通过第二磁侧管道14b与高温侧热交换器42相连。在第二磁侧管道14b上,连接有第二止回阀44。第二止回阀44仅允许热介质在第二磁侧管道14b中朝高温侧热交换器42流动,而禁止其反向流动。
145.冷却流路26的流入端通过高温侧旁通流路16与第二泵侧管道14a相连。在高温侧旁通流路16上,连接有第三止回阀45。第三止回阀45仅允许热介质在高温侧旁通流路16中朝冷却流路26流动,而禁止其反向流动。
146.冷却流路26的流出端通过第一磁侧管道13b与低温侧热交换器41相连。在第一磁侧管道13b上,连接有第四止回阀46。第四止回阀46仅允许热介质在第一磁侧管道13b中朝低温侧热交换器41流动,而禁止其反向流动。
147.在变形例2的加热动作中,由第一动作中的泵30输送的热介质通过低温侧旁通流路15后,在加热流路25中流动。在加热流路25中,由磁工质23对热介质进行加热。已被加热后的热介质被输送到高温侧热交换器42,用于对加热对象进行加热。高温侧流路14中的热介质被泵30的第二口36吸入。
148.在变形例2的加热动作中,也是通过使热介质向分支流路50分流,从而能够对在加热流路25中流动的热介质的流量进行调节。
149.在变形例2的冷却动作中,由第二动作中的泵30输送的热介质通过高温侧旁通流路16后,在冷却流路26中流动。在冷却流路26中,由磁工质23对热介质进行冷却。已被冷却后的热介质被输送到低温侧热交换器41,用于对冷却对象进行冷却。低温侧流路13中的热介质被泵30的第一口35吸入。
150.在变形例2的冷却动作中,也是通过使热介质向分支流路50分流,从而能够对在冷却流路26中流动的热介质的流量进行调节。
151.需要说明的是,在第二、第三实施方式中也可以采用变形例2所涉及的热介质回路11。
152.〈变形例3〉
153.图8所示的变形例3是在与变形例2相同的热介质回路11中,使多个(本示例中为两个)磁制冷单元20并联而成的。因此,在加热动作中,低温侧流路13中的热介质在两个磁制冷单元20的加热流路25中分别被加热后,被输送到高温侧热交换器42。在冷却动作中,高温侧流路14中的热介质在两个磁制冷单元20的冷却流路26中分别被冷却后,被输送到低温侧热交换器41。在变形例3中,也是通过在加热动作中对向分支流路50分流的热介质的流量进行调节,从而能够对在各加热流路25中流动的热介质的流量进行调节。通过在冷却动作中
对向分支流路50分流的热介质的流量进行调节,从而能够对在各冷却流路26中流动的热介质的流量进行调节。
154.需要说明的是,在第二、第三实施方式中也可以采用变形例3所涉及的热介质回路11。
155.〈变形例4〉
156.图9所示的变形例4是在与变形例2相同的热介质回路11中,将多个(本示例中为两个)磁制冷单元20串联起来而构成的。因此,在加热动作中,低温侧流路13中的热介质在各磁制冷单元20的加热流路25中依次被加热后,被输送到高温侧热交换器42。在冷却动作中,高温侧流路14中的热介质在各磁制冷单元20的各冷却流路26中依次被冷却后,被输送到低温侧热交换器41。在变形例4中,也是通过在加热动作中对向分支流路50分流的热介质的流量进行调节,从而能够对在各加热流路25中流动的热介质的流量进行调节。通过在冷却动作中对向分支流路50分流的热介质的流量进行调节,从而能够对在各冷却流路26中流动的热介质的流量进行调节。
157.需要说明的是,在第二、第三实施方式中也可以采用变形例4所涉及的热介质回路11。
158.(第四实施方式)
159.本第四实施方式的磁制冷装置10利用磁热效应对热介质的温度进行调节。磁制冷装置10例如应用于空调装置。
160.如图10所示,磁制冷装置10包括填充有热介质的热介质回路11。热介质回路11的各构成要素通过管道彼此相连。热介质回路11包括闭环状的主流路12和从主流路12分支出来的两条分支流路50、60。
161.磁制冷装置10包括磁制冷单元20(磁制冷部)、泵30、低温侧热交换器41以及高温侧热交换器42。在本实施方式的主流路12中,依次连接有泵30、低温侧热交换器41、磁制冷单元20的调温流路21、高温侧热交换器42。
162.主流路12包括低温侧流路13和高温侧流路14。低温侧流路13形成在磁制冷单元20的调温流路21的一端与泵30的第一口35之间。低温侧流路13构成第一流路。调温流路21的一端构成第一连接口21a。高温侧流路14形成在磁制冷单元20的调温流路21的另一端与泵30的第二口36之间。高温侧流路14构成第二流路。调温流路21的另一端构成第二连接口21b。需要说明的是,也可以将低温侧流路13设为第二流路,且将高温侧流路14设为第一流路。
163.低温侧流路13包括形成在低温侧热交换器41与泵30之间的第一泵侧管道13a和形成在低温侧热交换器41与磁制冷单元20之间的第一磁侧管道13b。高温侧流路14包括形成在高温侧热交换器42与泵30之间的第二泵侧管道14a和形成在高温侧热交换器42与磁制冷部20之间的第二磁侧管道14b。
164.〈泵〉
165.本实施方式的泵30构成使主流路12中的热介质往复流动的流体输送机构。也就是说,泵30反复交替地进行将主流路12中的热介质向第一方向(图11的实线箭头所示的方向)输送的第一动作和将主流路12中的热介质向与第一方向相反的第二方向(图12的实线箭头所示的方向)输送的第二动作。
166.本实施方式的泵30由往复式活塞泵构成。泵30包括泵壳体31和可进退地布置在该泵壳体31的内部的活塞32。活塞32将泵壳体31的内部空间分隔为第一室33和第二室34。在泵壳体31上,形成有与第一室33连通的第一口35和与第二室34连通的第二口36。第一口35与低温侧流路13相连,第二口36与高温侧流路14相连。
167.活塞32由省略图示的驱动机构驱动。例如驱动机构具有与活塞32相连结的杆、与该杆相连结的曲柄以及驱动该曲柄的电动机。当电动机驱动曲柄旋转时,杆便会前进、后退。这样一来,在泵壳体31内活塞32做往复运动,从而反复交替地进行第一动作和第二动作。
168.在第一动作中,活塞32向第一口35侧移动,第一室33的容积变小且第二室34的容积变大。其结果是,第一室33中的热介质通过第一口35向低温侧流路13喷出。同时高温侧流路14中的热介质通过第二口36被吸入第二室34。
169.在第二动作中,活塞32向第二口36侧移动,第二室34的容积变小且第一室33的容积变大。其结果是,第二室34中的热介质通过第二口36向高温侧流路14喷出。同时低温侧流路13中的热介质通过第一口35被吸入第一室33。
170.〈低温侧热交换器/高温侧热交换器〉
171.低温侧热交换器41使已在磁制冷单元20中被冷却后的热介质与规定的冷却对象(例如载冷剂、空气等)进行热交换。高温侧热交换器42使已在磁制冷单元20中被加热后的热介质与规定的加热对象(例如载冷剂、空气等)进行热交换。
172.〈磁制冷单元〉
173.磁制冷单元20包括床22、布置在床22内的调温流路21中的磁工质23以及对该磁工质23施加磁场变动的磁场调制部24。床22为中空状的壳体或柱子,其内部填充有磁工质23。磁工质23具有以下特性:对磁工质23施加磁场或所施加的磁场加强时发热;磁场被除去或所施加的磁场减弱时吸热。磁工质23的材料例如能够采用gd5(ge
0.5
si
0.5
)4、la(fe1‑
x
si
x
)
13
、la(fe1‑
x
co
x
si
y
)
13
、la(fe1‑
x
si
x
)
13
h
y
、mn(as
0.9
sb
0.1
)等。
174.磁场调制部24对施加于磁工质23的磁场的强度进行调节。磁场调制部24例如由可调制磁场的电磁铁构成。磁场调制部24进行对磁工质23施加磁场或加强所施加的磁场的第一调制动作、和除去施加于磁工质23的磁场或减弱所施加的磁场的第二调制动作。
175.〈分支流路〉
176.在热介质回路11中,连接有第一分支流路150和第二分支流路160。第一分支流路150与低温侧流路13相连。第二分支流路160与高温侧流路14相连。
177.第一分支流路150包括第三分支管151和第一储液器152。第三分支管151的一端与低温侧流路13的第一泵侧管道13a相连。第一储液器152与第三分支管151的另一端相连。第一储液器152构成可供热介质流入/流出的容器。在第三分支管151上,连接有第三控制阀153。第三控制阀153例如由电磁开关阀构成。也就是说,第三控制阀153在关闭第一分支流路150的关闭状态与打开第一分支流路150的打开状态之间进行切换。
178.第二分支流路160包括第四分支管161和第二储液器162。第四分支管161的一端与高温侧流路14的第二泵侧管道14a相连。第二储液器162与第四分支管161的另一端相连。第二储液器162构成可供热介质流入/流出的容器。在第四分支管161上,连接有第四控制阀163。第四控制阀163例如由电磁开关阀构成。也就是说,第四控制阀163在关闭第二分支流
路160的关闭状态与打开第二分支流路160的打开状态之间进行切换。
179.〈控制装置〉
180.磁制冷装置10包括用于对第三控制阀153和第四控制阀163进行控制的控制装置70。控制装置70用微型计算机和存储装置(具体而言是半导体存储器)构成,该存储装置中存储有用于指示该微型计算机工作的软件。
181.本实施方式的控制装置70与第一动作和第二动作的时刻同步地对第三控制阀153和第四控制阀163进行控制。具体而言,当执行第一动作时,控制装置70使泵30的喷出侧的第三控制阀153成为关闭状态。而且,当执行第一动作时,控制装置70使泵30的吸入侧的第四控制阀163成为打开状态。另一方面,当执行第二动作时,控制装置70使泵30的喷出侧的第四控制阀163成为关闭状态。而且,当执行第二动作时,控制装置70使泵30的吸入侧的第三控制阀153成为打开状态(参照图13,详情后述)。
182.-磁制冷装置的运转动作-
183.首先,对磁制冷装置10的基本运转动作进行说明。磁制冷装置10反复交替地进行图11所示的加热动作和图12所示的冷却动作。加热动作和冷却动作的切换周期被设定为1秒左右。
184.〈加热动作〉
185.在加热动作中,泵30进行第一动作且磁场调制部24进行第一调制动作。也就是说,在加热动作中,从泵30的第一口35喷出热介质。同时,对磁工质23施加磁场或加强所施加的磁场。
186.当从泵30的第一室33向低温侧流路13喷出热介质后,低温侧流路13中的热介质流入磁制冷单元20的调温流路21的第一连接口21a。在第一调制动作中的磁制冷单元20中,从磁工质23向其周围放热。因此,在调温流路21中流动的热介质被磁工质23加热。在调温流路21中被加热后的热介质从第二连接口21b流向高温侧流路14后,在高温侧热交换器42中流动。在高温侧热交换器42中,由高温热介质对规定的加热对象(载冷剂、空气等)进行加热。高温侧流路14中的热介质从泵30的第二口36被吸入第二室34。
187.〈冷却动作〉
188.在冷却动作中,泵30进行第二动作且磁场调制部24进行第二调制动作。也就是说,在加热动作中,从泵30的第二口36喷出热介质的同时,除去磁工质23的磁场或减弱所施加的磁场。
189.当从泵30的第二室34向高温侧流路14喷出热介质后,高温侧流路14中的热介质流入磁制冷单元20的调温流路21的第二连接口21b。在第二调制动作中的磁制冷单元20中,磁工质23夺取其周围的热量。因此,在调温流路21中流动的热介质被磁工质23冷却。已在调温流路21中被冷却后的热介质从第一连接口21a流向低温侧流路13,然后在低温侧热交换器41中流动。在低温侧热交换器41中,由低温热介质对规定的冷却对象(载冷剂、空气等)进行冷却。低温侧流路13中的热介质从泵30的第一口35被吸入第一室33。
190.〈控制阀的控制动作〉
191.在上述加热动作和冷却动作中,对第一分支流路150上的第三控制阀153和第二分支流路160上的第四控制阀163进行适当的控制。下面参照图11~图13对该控制动作进行详细的说明。
192.在第四实施方式中,与第一动作和第二动作同步地对第三控制阀153和第四控制阀163进行控制。换言之,与加热动作和冷却动作同步地对第三控制阀153和第四控制阀163进行控制。如图13所示,在执行第一动作或加热动作的过程中,第三控制阀153成为关闭状态,第四控制阀163成为打开状态。在执行第二动作或冷却动作的过程中,第三控制阀153成为打开状态,第四控制阀163成为关闭状态。
193.当执行图11所示的加热动作时,第三控制阀153成为关闭状态。因此,从处于第一动作过程中的泵30的第一口35喷出的热介质不会流入第一分支流路150。于是,低温侧流路13中的热介质不会被送往第一分支流路150,而是被供往调温流路21。因此,能够抑制在调温流路21中流动的热介质的流量减少,从而能够向高温侧热交换器42供给具有足够流量的热介质。其结果是,能够充分保证高温侧热交换器42的加热能力。
194.在加热动作中,第四控制阀163成为打开状态。因此,第二储液器162内的热介质被处于第一动作过程中的泵30的第二口36吸入。于是,能够避免泵30的吸入侧(第二口36侧)的热介质的压力小于热介质的饱和蒸汽压。其结果是,能够避免在高温侧流路14的位于第二口36附近的部分发生空化。
195.当执行图12所示的冷却动作时,第四控制阀163成为关闭状态。因此,从处于第二动作过程中的泵30的第二口36喷出的热介质不会流入第二分支流路160。于是,高温侧流路14中的热介质不会被送往第二分支流路160,而是被供往调温流路21。因此,能够抑制在调温流路21中流动的热介质的流量减少,从而能够向低温侧热交换器41供给具有足够流量的热介质。其结果是,能够充分保证低温侧热交换器41的冷却能力。
196.在冷却动作中,第三控制阀153成为打开状态。因此,第一储液器152内的热介质被处于第二动作过程中的泵30的第一口35吸入。于是,能够避免泵30的吸入侧(第一口35侧)的热介质的压力小于热介质的饱和蒸汽压。其结果是,能够避免在低温侧流路13的位于第一口35附近的部分发生空化。
197.-第四实施方式的效果-
198.在上述第四实施方式中,在第一动作中,通过使第四控制阀163成为打开状态,从而能够对泵30的吸入侧的压力进行调节。在第二动作中,通过使第三控制阀153成为打开状态,从而能够对泵30的吸入侧的压力进行调节。
199.能够想到以下构成:在磁制冷装置中,在往复输送热介质的流体输送机构的两端分别连接分支流路(包括储液器),在两个动作中分别抑制流体输送机构的吸入侧的压力降低。然而,在该构成中,因为在各个动作中从流体输送机构喷出的热介质会向分支流路分流,所以在磁工质周围流动的热介质的流量减少,磁制冷装置的性能下降。
200.相对于此,在上述第四实施方式中,在第一动作中使与泵30的喷出侧对应的第一分支流路150的第三控制阀153成为关闭状态,在第二动作中使与泵30的喷出侧对应的第二分支流路160的第四控制阀163成为关闭状态。因此,在第一动作和第二动作这两个动作中,均能够避免热介质向各分支流路50、60分流,从而能够将具有足够流量的热介质供往调温流路21。其结果是,能够充分保证高温侧热交换器42的加热能力和低温侧热交换器41的冷却能力。
201.在上述第四实施方式中,在第一动作中使与泵30的吸入侧对应的第二分支流路160上的第四控制阀163成为打开状态,在第二动作中使与泵30的吸入侧对应的第一分支流
路150上的第三控制阀153成为打开状态。因此,在第一动作和第二动作这两个动作中,均能够抑制泵30的吸入侧的压力变得过低,进而能够避免发生空化。
202.尤其是在第一分支流路150和第二分支流路160上,连接有具有一定容积的储液器52、62,因此能够充分抑制泵30的吸入侧的压力降低。
203.在上述第四实施方式中,控制装置70与第一动作和第二动作同步地进行第三控制阀153和第四控制阀163的控制。因此,在第一动作中,能够可靠地关闭第三控制阀153并打开第四控制阀163。在第二动作中,能够可靠地关闭第四控制阀163并打开第三控制阀153。
204.(第五实施方式)
205.如图14所示,在第五实施方式所涉及的磁制冷装置10的热介质回路11中,连接有第一压力传感器154和第二压力传感器164。
206.第一压力传感器154连接在第一泵侧管道13a上。也就是说,第一压力传感器154对泵30的第一口35与第一分支流路150的基端之间的压力(第一压力p1)进行检测。第一压力传感器154也可以设在热介质回路11的其他部位,只要能够对与泵30和第一分支流路150的基端之间的压力相当的压力进行检测即可。具体而言,例如也可以在第一分支流路150的位于第三控制阀153与低温侧流路13之间的部位、低温侧流路13的位于低温侧热交换器41与第一分支流路150的基端之间的部位,设置第一压力传感器154。
207.第二压力传感器164连接在第二泵侧管道14a上。也就是说,第二压力传感器164对泵30的第二口36与第二分支流路160的基端之间的压力(第二压力p2)进行检测。第二压力传感器164对泵30与第二分支流路160的基端之间的压力(第二压力p2)进行检测。第二压力传感器164也可以设在热介质回路11的其他部位,只要能够对泵30与第二分支流路160的基端之间的压力进行检测即可。具体而言,例如也可以在第二分支流路160的位于第四控制阀163与高温侧流路14之间的部位、高温侧流路14的位于高温侧热交换器42与第二分支流路160的基端之间的部位,设置第二压力传感器164。
208.在第五实施方式中,控制装置70根据由第一压力传感器154检测出的第一压力p1对第三控制阀153进行控制。具体而言,当第一压力p1高于设定值ps时,控制装置70使与第一压力传感器154对应的第一分支流路150的第三控制阀153关闭。当第一压力p1与设定值ps相同或低于设定值ps时,控制装置70使与第一压力传感器154对应的第一分支流路150的第三控制阀153开启。也就是说,在本示例中,用于进行关闭第三控制阀153的判断的第一值和用于进行开启第三控制阀153的判断的第二值为同一设定值ps。设定值ps相当于热介质的饱和蒸汽压,可以说是可能发生空化的下限压力。
209.同样,控制装置70根据由第二压力传感器164检测出的第二压力p2对第四控制阀163进行控制。具体而言,当第二压力p2高于设定值ps时,控制装置70使与第二压力传感器164对应的第二分支流路160的第四控制阀163关闭。当第二压力p2与设定值ps相同或低于设定值ps时,控制装置70使与第二压力传感器164对应的第二分支流路160的第四控制阀163开启。也就是说,在本示例中,用于进行关闭第四控制阀163的判断的第一值和用于进行开启第四控制阀163的判断的第二值为同一设定值ps。而且,用于进行第三控制阀153的控制的设定值ps和用于进行第四控制阀163的控制的设定值ps也相等。设定值ps相当于热介质的饱和蒸汽压,可以说是可能发生空化的下限压力。需要说明的是,设定值ps也可以被设定成略高于饱和蒸汽压的值。
210.如图15所示,在加热动作中,因为从泵30的第一口35喷出热介质,所以第一泵侧管道13a的压力(第一口35侧的压力)相对变高。因此,由第一压力传感器154检测出的第一压力p1高于设定值ps。于是,第三控制阀153成为关闭状态。其结果是,能够避免从泵30的第一口35喷出的热介质向第一分支流路150分流。
211.另一方面,在加热动作中,因为热介质被泵30的第二口36吸入,所以第二泵侧管道14a的压力(第二口36侧的压力)相对变低。当第二压力p2在设定值ps以下时,第四控制阀163成为打开状态。其结果是,因为第二储液器162中的热介质被第二口36吸入,所以如图15的虚线示意性所示,能够避免第二口36侧的压力低于设定值ps(即,饱和蒸汽压)。
212.在冷却动作中,因为从泵30的第二口36喷出热介质,所以第二泵侧管道14a的压力(第二口36侧的压力)相对变高。因此,由第二压力传感器164检测出的第二压力p2高于设定值ps。于是,第四控制阀163成为关闭状态。其结果是,能够避免从泵30的第二口36喷出的热介质向第二分支流路160分流。
213.另一方面,在冷却动作中,因为热介质被泵30的第一口35吸入,所以第一泵侧管道13a的压力(第一口35侧的压力)相对变低。当第一压力p1在设定值ps以下时,第三控制阀153成为打开状态。其结果是,因为第一储液器152中的热介质被第一口35吸入,所以如图15的虚线示意性所示,能够避免第一口35侧的压力低于设定值ps(即,饱和蒸汽压)。
214.如上所述,在第五实施方式中,因为利用泵30的喷出压力进行关闭喷出侧的控制阀53的判断,所以能够可靠地避免泵30的喷出侧的热介质向分支流路50、60分流。
215.此外,在第五实施方式中,因为当泵30的吸入压力在饱和蒸汽压以下时,就开启控制阀53、63,所以能够可靠地抑制空化发生。
216.(第六实施方式)
217.第六实施方式与第五实施方式的不同点在于:控制装置70的构成不同。在第六实施方式的控制装置70中,设有第一设定值ps1和第二设定值ps2。第一设定值ps1是用于进行关闭第三控制阀153和第四控制阀163的判断的第一值。第二设定值ps2是用于进行开启第三控制阀153和第四控制阀163的判断的第二值。第一设定值ps1被设定成大于第二设定值ps2,且两者之差为规定值。
218.如图16所示,当由第一压力传感器154检测出的第一压力p1高于第一设定值ps1时,控制装置70就使与第一压力传感器154对应的第三控制阀153关闭。当第一压力p1与第二设定值ps2相同或低于第二设定值ps2时,控制装置70就使与第一压力传感器154对应的第四控制阀163开启。当由第二压力传感器164检测出的第二压力p2高于第一设定值ps1时,控制装置70就使与第二压力传感器164对应的第四控制阀163关闭。当第二压力p2与第二设定值ps2相同或低于第二设定值ps2时,控制装置70就使与第二压力传感器164对应的第四控制阀163开启。
219.如上所述,在第六实施方式中,对用于进行各控制阀53、63的开关控制的设定值设有迟滞。因此,能够抑制因压力传感器54、64的误检测或轻微的压力变动等而导致控制阀53、63反复进行开关动作,即能够抑制所谓的颤动。
220.(第七实施方式)
221.如图17所示,第七实施方式所涉及的磁制冷装置10的热介质回路11在与上述第五实施方式相同的热介质回路11中,连接有第一温度传感器155和第二温度传感器165。
222.第一温度传感器155连接在第一泵侧管道13a上。也就是说,第一温度传感器155对泵30的第一口35与第一分支流路150的基端之间的温度(第一温度t1)进行检测。第一温度传感器155也可以设在热介质回路11的其他部位,只要能够对与泵30和第一分支流路150的基端之间的温度相当的温度进行检测即可。具体而言,例如也可以在第一分支流路150的位于第三控制阀153与低温侧流路13之间的部位、低温侧流路13的位于低温侧热交换器41与第一分支流路150的基端之间的部位,设置第一温度传感器155。
223.第二温度传感器165连接在第二泵侧管道14a上。也就是说,第二温度传感器165对泵30的第二口36与第二分支流路160的基端之间的温度(第二温度t2)进行检测。第二温度传感器165也可以设在热介质回路11的其他部位,只要能够对与泵30和第二分支流路160的基端之间的温度相当的温度进行检测即可。具体而言,例如也可以在第二分支流路160的位于第四控制阀163与低温侧流路13之间的部位、低温侧流路13的位于低温侧热交换器41与第二分支流路160的基端之间的部位,设置第二温度传感器165。
224.像上述第五实施方式那样,第七实施方式的控制装置70比较第一压力p1与设定值ps来对第三控制阀153进行控制时,根据由第一温度传感器155检测出的第一温度t1来校正设定值ps。也就是说,因为热介质的饱和蒸汽压随温度变化而变化,所以根据该温度来校正设定值ps,求出精确的饱和蒸汽压。这样一来,在冷却动作中,能够可靠地避免泵30的吸入侧压力低于饱和蒸汽压。
225.同样,第七实施方式的控制装置70比较第二压力p2与设定值ps来对第四控制阀163进行控制时,根据由第二温度传感器165检测出的第二温度t2来校正设定值ps。这样一来,在加热动作中,能够可靠地避免泵30的吸入侧压力低于饱和蒸汽压。
226.在第六实施方式的控制动作中也可以采用上述基于温度的校正。
227.(第八实施方式)
228.如图18所示,第八实施方式在第四实施方式的热介质回路11中,连接了用于使热介质返回储液器52、62的返回回路80、90。具体而言,在热介质回路11中,连接有与第一储液器152或低温侧流路13对应的第一返回回路80、和与第二储液器162或高温侧流路14对应的第二返回回路90。第一返回回路80具有第一返回管道81、低温侧止回阀82以及第一流路阻力部83。第二返回回路90具有第二返回管道91、高温侧止回阀92以及第二流路阻力部93。
229.第一返回管道81的一端连接在低温侧流路13的位于低温侧热交换器41与泵30的第一口35之间的部位上。第一返回管道81的另一端与第一储液器152相连。在第一返回管道81上,从其一端朝向另一端依次连接有低温侧止回阀82、第一流路阻力部83。也就是说,第一流路阻力部83连接在第一储液器152与低温侧止回阀82之间。低温侧止回阀82允许热介质从低温侧流路13向第一储液器152流动,而禁止热介质反向流动。第一流路阻力部83由细管构成,该细管形成直径小于第一返回管道81的流路。
230.第二返回管道91的一端连接在高温侧流路14的位于高温侧热交换器42与泵30的第二口36之间的部位上。第二返回管道91的另一端与第二储液器162相连。在第二返回管道91上,从其一端朝向另一端依次连接有高温侧止回阀92、第二流路阻力部93。也就是说,第二流路阻力部93连接在第二储液器162与高温侧止回阀92之间。高温侧止回阀92允许热介质从高温侧流路14向第二储液器162流动,而禁止热介质反向流动。第二流路阻力部93由细管构成,该细管形成直径小于第二返回管道91的流路。
231.在第八实施方式中,当第一储液器152内部的热介质的量过度减少而使第一储液器152的内压降低时,能够将低温侧流路13中的热介质通过第一返回回路80送往第一储液器152。也就是说,当第一储液器152的内压小于低温侧流路13的内压时,在两者的压力差的作用下,低温侧流路13中的热介质流入第一返回管道81。第一返回管道81中的热介质依次通过低温侧止回阀82、第一流路阻力部83后,流入第一储液器152。其结果是,能够向第一储液器152补充热介质。
232.同样,当第二储液器162内部的热介质的量过度减少而使第二储液器162的内压降低时,能够将高温侧流路14中的热介质通过第二返回回路90送往第二储液器162。也就是说,当第二储液器162的内压小于高温侧流路14的内压时,在两者的压力差的作用下,高温侧流路14中的热介质流入第二返回管道91。第二返回管道91中的热介质依次通过高温侧止回阀92、第二流路阻力部93后,流入第二储液器162。其结果是,能够向第二储液器162补充热介质。
233.在第五到第七实施方式中也能够采用第八实施方式所涉及的返回回路80、90。此外,在返回回路80、90中,也可以省略低温侧止回阀82和高温侧止回阀92中的一者或两者都省略。
234.-实施方式的变形例-
235.在上述各实施方式中,也可以采用下述变形例的构成。需要说明的是,下面举出在第四实施方式中采用了变形例的构成的示例。
236.〈变形例5〉
237.在图19所示的变形例5中,在一个磁制冷单元20的床22上形成有两条调温流路(加热流路25和冷却流路26)。加热流路25供在加热动作中向高温侧热交换器42输送的热介质流动。冷却流路26供在冷却动作中向低温侧热交换器41输送的热介质流动。
238.加热流路25的流入端通过低温侧旁通流路15与第一泵侧管道13a相连。在低温侧旁通流路15上,连接有第一止回阀43。第一止回阀43仅允许热介质在低温侧旁通流路15中朝加热流路25流动,而禁止其反向流动。
239.加热流路25的流出端通过第二磁侧管道14b与高温侧热交换器42相连。在第二磁侧管道14b上,连接有第二止回阀44。第二止回阀44仅允许热介质在第二磁侧管道14b中朝高温侧热交换器42流动,而禁止其反向流动。
240.冷却流路26的流入端通过高温侧旁通流路16与第二泵侧管道14a相连。在高温侧旁通流路16上,连接有第三止回阀45。第三止回阀45仅允许热介质在高温侧旁通流路16中朝冷却流路26流动,而禁止其反向流动。
241.冷却流路26的流出端通过第一磁侧管道13b与低温侧热交换器41相连。在第一磁侧管道13b上,连接有第四止回阀46。第四止回阀46仅允许热介质在第一磁侧管道13b中朝低温侧热交换器41流动,而禁止其反向流动。
242.在变形例5的加热动作中,由处于第一动作过程中的泵30输送的热介质通过低温侧旁通流路15后,在加热流路25中流动。在加热流路25中,由磁工质23对热介质进行加热。已被加热后的热介质被输送到高温侧热交换器42,用于对加热对象进行加热。高温侧流路14中的热介质被泵30的第二口36吸入。
243.在变形例5的加热动作中,也是通过使第三控制阀153成为关闭状态,从而能够避
免热介质向第一分支流路150分流。此外,通过使第四控制阀163成为打开状态,从而能够抑制在泵30的第二口36侧发生空化。
244.在变形例5的冷却动作中,由处于第二动作过程中的泵30输送的热介质通过高温侧旁通流路16后,在冷却流路26中流动。在冷却流路26中,由磁工质23对热介质进行冷却。已被冷却后的热介质被输送到低温侧热交换器41,用于对冷却对象进行冷却。低温侧流路13中的热介质被泵30的第一口35吸入。
245.在变形例5的冷却动作中,也是通过使第四控制阀163成为关闭状态,从而能够避免热介质向第二分支流路160分流。此外,通过使第三控制阀153成为打开状态,从而能够抑制在泵30的第一口35侧发生空化。
246.〈变形例6〉
247.图20所示的变形例6是在与变形例5相同的热介质回路11中,使多个(本示例中为两个)磁制冷单元20并联起来而构成的。因此,在加热动作中,低温侧流路13中的热介质在两个磁制冷单元20的加热流路25中分别被加热后,被输送到高温侧热交换器42。在冷却动作中,高温侧流路14中的热介质在两个磁制冷单元20的冷却流路26中分别被冷却后,被输送到低温侧热交换器41。
248.在变形例6的加热动作中,也是通过使第三控制阀153成为关闭状态,从而能够避免热介质向第一分支流路150分流。此外,通过使第四控制阀163成为打开状态,从而能够抑制在泵30的第二口36侧发生空化。
249.在变形例6的冷却动作中,也是通过使第四控制阀163成为关闭状态,从而能够避免热介质向第二分支流路160分流。此外,通过使第三控制阀153成为打开状态,从而能够抑制在泵30的第一口35侧发生空化。
250.〈变形例7〉
251.图21所示的变形例7是在与变形例5相同的热介质回路11中,将多个(本示例中为两个)磁制冷单元20串联起来而构成的。因此,在加热动作中,低温侧流路13中的热介质在各磁制冷单元20的加热流路25中依次被加热后,被输送到高温侧热交换器42。在冷却动作中,高温侧流路14中的热介质在各磁制冷单元20的各冷却流路26中依次被冷却后,被输送到低温侧热交换器41。
252.在变形例7的加热动作中,也是通过使第三控制阀153成为关闭状态,从而能够避免热介质向第一分支流路150分流。此外,通过使第四控制阀163成为打开状态,从而能够抑制在泵30的第二口36侧发生空化。
253.在变形例7的冷却动作中,也是通过使第四控制阀163成为关闭状态,从而能够避免热介质向第二分支流路160分流。此外,通过使第三控制阀153成为打开状态,从而能够抑制在泵30的第一口35侧发生空化。
254.(其他实施方式)
255.在上述实施方式和各变形例中,还可以采用以下构成。
256.上述实施方式的流体输送机构为往复式活塞泵。然而,流体输送机构并不限于此,只要能交替地进行第一动作和第二动作,便可以采用任意结构。例如也能够由单通泵(one

through pump)和对热介质的流路进行切换的流路切换机构的组合构成流体输送机构。
257.上述实施方式的中间流路51(分支流路50)连接在第一泵侧管道13a与第二泵侧管
道14a之间。然而,中间流路51也可以连接在例如第一磁侧管道13b与第二磁侧管道14b之间。
258.例如如图22所示,也能够由单通泵30a和对热介质的流路进行切换的流路切换机构37的组合构成流体输送机构30。流路切换机构37在第一动作中成为第一状态(图22的实线所示的状态),在第二动作中成为第二状态(图22的虚线所示的状态)。第一状态下的流路切换机构37在使单通泵30a的喷出侧与低温侧流路13连通的同时,使单通泵30a的吸入侧与高温侧流路14连通。第二状态下的流路切换机构37在使单通泵30a的喷出侧与高温侧流路14连通的同时,使单通泵30a的吸入侧与低温侧流路13连通。
259.在第一动作中并非一定要使第三控制阀153成为完全关闭状态,例如也可以减小第三控制阀153的开度,来减少流入第一分支流路150的热介质的流量。同样,在第二动作中也并非一定要使第四控制阀163成为完全关闭状态,例如也可以减小第四控制阀163的开度,来减少流入第二分支流路160的热介质的流量。
260.以上对实施方式和变形例进行了说明,但应理解的是可在不脱离权利要求书的主旨和范围的情况下,对其形态和具体情况进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能,还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合和替换。
261.以上所述的“第一”、“第二”、“第三
”……
这些词语仅用于区分包含上述词语的语句,并不限定该语句的数量、顺序。
262.-产业实用性-
263.综上所述,本公开对磁制冷装置很有用。
264.-符号说明-
265.10
ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁制冷装置
266.12
ꢀꢀꢀꢀꢀ
主流路
267.13
ꢀꢀꢀꢀꢀ
低温侧流路(第一流路)
268.14
ꢀꢀꢀꢀꢀ
高温侧流路(第二流路)
269.20
ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁制冷单元(磁制冷部)
270.21
ꢀꢀꢀꢀꢀ
调温流路(流路)
271.22
ꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体(床)
272.23
ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁工质
273.24
ꢀꢀꢀꢀꢀ
磁场调制部
274.25
ꢀꢀꢀꢀꢀ
加热流路(流路)
275.26
ꢀꢀꢀꢀꢀ
冷却流路(流路)
276.30
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泵(流体输送机构)
277.41
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低温侧热交换器
278.42
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高温侧热交换器
279.50
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分支流路
280.51
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中间流路
281.52
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第一分支管
282.53
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第二分支管
283.55
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气缸
284.56
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分隔部件
285.57
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第一内部流路
286.58
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第二内部流路
287.60
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控制阀(流路阻力调节部)
288.61
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第一贮存器
289.62
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第二贮存器
290.63
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第一控制阀(流路阻力调节部)
291.64
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第二控制阀(流路阻力调节部)
292.70
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控制装置
293.150
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第一分支流路
294.151
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第三分支管
295.152
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第一储液器
296.153
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第三控制阀
297.154
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第一压力传感器
298.155
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第一温度传感器
299.160
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第二分支流路
300.161
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第四分支管
301.162
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第二储液器
302.163
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第四控制阀
303.164
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第二压力传感器
304.165
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第二温度传感器
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