CN112789455A - 磁冷冻系统 - Google Patents

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CN112789455A CN201980063698.2A CN201980063698A CN112789455A CN 112789455 A CN112789455 A CN 112789455A CN 201980063698 A CN201980063698 A CN 201980063698A CN 112789455 A CN112789455 A CN 112789455A
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Abstract

多个热量输送部(20)根据磁场施加以及磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态。磁场施加单元(35)将磁场施加于多个热量输送部(20)。驱动机构(40)使多个热量输送部(20)周期性地移动，以便周期性地切换由磁场施加单元(35)施加磁场的热量输送部(20)，并且周期性地切换低温侧热交换部(11)、多个热量输送部(20)以及高温侧热交换部(12)的热接触状态。多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)为促进传热的传热促进部。

Description

磁冷冻系统
技术领域
本公开涉及一种磁冷冻系统。
背景技术
在专利文献1中公开了一种输送热量的磁冷冻机。上述磁冷冻机包括：磁性体单元，所述磁性体单元以呈间隔设置成多个列状的方式配置磁性体；低温测热交换部，所述低温侧热交换部以设置间隔的方式与位于磁性体单元的一端的磁性体相邻；高温侧热交换部，所述高温侧热交换部以设置间隔的方式与位于磁性体单元的另一端的磁性体相邻；导热部；磁施加部；以及控制部。导热部经由固体的导热构件交替地进行磁性体单元内的相邻的磁性体之间的导热、位于磁性体单元的一端的磁性体与低温侧热交换部之间以及位于磁性体单元的另一端的磁性体与高温侧热交换部之间的导热中的任一个导热。磁施加部交替地将磁施加于位于磁性体单元的一端的磁性体和位于磁性体单元的另一端的磁性体中的任一个磁性体。控制部对导热部和所述磁施加部的动作进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2012-193927号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
在专利文献1这种磁冷冻机中，磁性体与和该磁性体热接触的构件(低温侧热交换部或高温侧热交换部或其它磁性体)之间的热阻越大，则热量越难以在该磁性体与构件之间传递，因此，热输送的效率将下降。
本公开的目的在于提高磁冷冻系统中的热输送的效率。
解决技术问题所采用的技术方案
本公开的第一方式是磁冷冻系统，将热量从低温侧热交换部(11)向高温侧热交换部(12)输送，包括：多个热量输送部(20)，所述多个热量输送部(20)分别构成为根据磁场施加以及该磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态，所述多个热量输送部(20)排列在所述低温侧热交换部(11)与所述高温侧热交换部(12)之间；磁场施加单元(35)，所述磁场施加单元(35)向该多个热量输送部(20)施加磁场，以便在从所述低温侧热交换部(11)朝向所述高温侧热交换部(12)的热量输送方向上，所述多个热量输送部(20)中的被施加磁场的热量输送部(20)与未被施加磁场的热量输送部(20)交替排列；以及驱动机构(40)，所述驱动机构(40)使该多个热量输送部(20)以及该磁场施加单元(35)中的至少该多个热量输送部(20)周期性地移动，以便周期性地切换所述多个热输送部(20)中的、由所述磁场施加单元(35)施加磁场的热量输送部(20)，并且周期性地切换所述低温侧热交换部(11)、所述多个热量输送部(20)以及所述高温侧热交换部(12)的热接触状态，所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)构成为促进所述热量输送方向上的端部(20a)传热的传热促进部。
在第一方式中，通过将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)设为传热促进部，能促进热量输送部(20)和与该热量输送部(20)热接触的构件(低温侧热交换部(11)、高温侧热交换部(12)或其它热量输送部(20))之间的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
本公开的第二方式是在第一方式的基础上，其特征是，所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的所述热量输送方向上的端面为凹凸面。
在第二方式中，通过将热量输送部(20)的热量输送方向上的端面设为凹凸面，能促进热量输送部(20)的热量输送方向上的端部处的传热。即，能将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部设为传热促进部。由此，能提高热量输送的效率。
本公开的第三方式是在第一方式或第二方式的基础上，其特征是，所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)具有主体部(200)以及第一传热构件(201)，所述主体部(200)由具有磁热效应的磁性工作物质构成，根据所述磁场施加以及该磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态，所述第一传热构件(201)具有比所述主体部(200)的导热率高的导热率，所述第一传热构件(201)设置于所述主体部(200)的所述热量输送方向上的端部，构成该热量输送部(20)的所述热量输送方向上的端部(20a)。
在第三方式中，通过由第一传热构件(201)构成热量输送部(20)的热量输送方向上的端部，能促进热量输送部(20)的热量输送方向上的端部处的传热。即，能将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部设为传热促进部。由此，能提高热量输送的效率。
本公开的第四方式是在第三方式的基础上，其特征是，所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)还具有第二传热构件(202)，所述第二传热构件(202)具有比所述主体部(200)的导热率高的导热率，所述第二传热构件(202)在所述主体部(200)的内部沿所述热量输送方向延伸而与所述第一传热构件(201)连接。
在第四方式中，通过在热量输送部(20)的主体部(200)的内部设置第二传热构件(202)，能促进热量输送部(20)内的朝向热量输送方向的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
本公开的第五方式是在第一方式至第四方式中的任一个方式的基础上，其特征是，在所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)设置有将该热量输送部(20)的除去所述热量输送方向上的两端面以外的部分覆盖起来的隔热构件(203)。
在第五方式中，利用隔热构件(203)将热量输送部(20)的除去热量输送方向上的两端面以外的部分覆盖起来，能抑制热量输送部(20)的散热并促进热量输送部(20)内的朝向热量输送方向的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
本公开的第六方式是在第一方式至第五方式中的任一个方式的基础上，其特征是，所述磁场施加单元(35)具有多个磁场施加部(30)，所述多个磁场施加部(30)构成为分别施加磁场，并且在所述热量输送方向上隔开规定间隔地排列，所述多个热量输送部(20)分别包含具有磁热效应的磁性工作物质，由所述多个磁场施加部(30)分别施加的磁场的强度，根据所述多个热量输送部(20)中的、在所述热量输送方向上排列配置且作为该磁场施加部(30)施加磁场的对象的热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量以及磁熵变化量进行设定。
在第六方式中，通过对由磁场施加部(30)施加的磁场的强度进行调节，能对由磁场施加部(30)施加磁场的热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量进行调节。由此，能使多个热量输送部(20)中的随着磁场施加而产生的热量变化量均匀，因此，能减小多个热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量的偏差。
本公开的第七方式是在第一方式至第六方式中的任一个方式的基础上，所述多个热量输送部(20)分别包含具有磁热效应的磁性工作物质，所述多个热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量，根据该热量输送部(20)的磁性工作物质的磁熵变化量以及由所述磁场施加单元(35)向该热量输送部(20)施加的磁场强度进行设定。
在第七方式中，通过对热量输送部(20)的磁性工作物质的含量进行调节，能对热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量进行调节。由此，能使多个热量输送部(20)中的随着磁场施加而产生的热量变化量均匀，因此，能减小多个热量输送部(20)中的随着磁场施加而产生的热量变化量的偏差。
本公开的第八方式是在第一方式至第七方式中的任一个方式的基础上，其特征是，所述磁场施加单元(35)具有多个磁场施加部(30)，所述多个磁场施加部(30)构成为分别施加磁场，并且在所述热量输送方向上隔开规定间隔地排列，所述多个磁场施加部(30)中的至少两个磁场施加部(30)包含于具有一个磁体(301)的一个磁回路(300)。
在第八方式中，两个磁场施加部(30)包含于具有一个磁体(301)的一个磁回路(300)，因此，与两个磁场施加部(30)分别包含于两个磁回路(分别具有一个磁体的两个磁回路)的情况相比，能削减磁体(301)的数量。由此，能降低磁冷冻系统(10)的成本。
本公开的第九方式是在第一方式至第八方式中任一个方式的基础上，其特征是，所述磁场施加单元(35)被固定，所述驱动机构(40)使所述多个热量输送部(20)在所述热量输送方向上移动。
在第九方式中，磁场施加单元(35)被固定，因此，能省略用于使磁场施加单元(35)周期性移动的机构。由此，与使磁场施加单元(35)周期性移动的情况相比，能减小磁冷冻系统(10)的尺寸和用于驱动的能量。
本公开的第十方式是在第九方式的基础上，其特征是，所述多个热量输送部(20)至少包括在所述热量输送方向上隔开间隔排列配置的两个第一热量输送部(21)、配置在所述两个第一热量输送部(21)之间的一个第二热量输送部(22)，所述驱动机构(40)具有：滑动机构(405)，所述滑动机构(405)使所述第一热量输送部(21)在所述热量输送方向上移动；以及限制部(406)，所述限制部(406)对被在所述热量输送方向上移动的所述第一热量输送部(21)推压而在该热量输送方向上移动的所述第二热量输送部(22)的可移动范围进行限制。
在第十方式中，能通过在热量输送方向上移动的第一热量输送部(21)使第二热量输送部(22)在热量输送方向上移动。尤其，与除了使第一热量输送部(21)在热量输送方向上移动的滑动机构(405)以外还设置有使第二热量输送部(22)在热量输送方向上移动的其它滑动机构的情况相比，能使用于使第二热量输送部(22)与第一热量输送部(22)一起在热量输送方向上移动的控制变得容易。
本公开的第十一方式是在第一方式至第十方式中的任一个方式的基础上，其特征是，所述多个热量输送部(20)排列成以所述热量输送方向为X轴方向且以与该热量输送方向正交的第一方向为Y轴方向的二维形状，或者，排列成以该热量输送方向为X轴方向、以该第一方向为Y轴方向并且以与该热量输送方向以及该第一方向正交的第二方向为Z轴方向的三维形状。
附图说明
图1是对实施方式1的磁冷冻系统的结构(第一状态)进行例示的XY平面图。
图2是对实施方式1的磁冷冻系统的结构(第一状态)进行例示的XZ平面图。
图3是对图1所示的磁场施加部的结构进行例示的YZ平面图。
图4是对图1所示的热量输送部的结构进行例示的截面立体图。
图5是对实施方式1的磁冷冻系统的结构(第二状态)进行例示的XY平面图。
图6是对实施方式1的变形例3的磁冷冻系统的结构进行例示的XZ平面图。
图7是对实施方式2的磁冷冻系统的结构(第一状态)进行例示的XY平面图。
图8是对实施方式2的磁冷冻系统的结构(第二状态)进行例示的XY平面图。
图9是对热量输送部的排列例1进行例示的示意立体图。
图10是对热量输送部的排列例2进行例示的示意立体图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。另外，对图中相同或相当的部分标注相同的符号，不再重复其说明。
(实施方式1)
图1和图2对实施方式1的磁冷冻系统(10)的结构进行例示。磁冷冻系统(10)将热量从低温侧热交换部(11)向高温侧热交换部(12)输送。具体而言，磁冷冻系统(10)包括：多个热量输送部(20)、磁场施加部(35)、驱动机构(40)和控制部(100)。
另外，以下，将从低温侧热交换部(11)向高温侧热交换部(12)的方向即热量输送方向设为X轴方向，将与热量输送方向正交的第一方向设为Y轴方向，将与热量输送方向以及第一方向正交的方向设为Z轴方向。此外，以下，列举Z轴方向为铅锤方向的情况为例。
[热量输送部]
多个热量输送部(20)分别构成为根据磁场施加以及磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态。而且多个热量输送部(20)排列在低温侧热交换部(11)与高温侧热交换部(12)之间。多个热量输送部(20)分别包含具有磁热效应的磁性工作物质。磁性工作物质例如是Gd5(Ge0.5Si0.5)4、La(Fe1-xSix)13La(Fe1-xCoxSiy)13、La(Fe1-xSix)13Hy、Mn(As0.9Sb0.1)等。
在该例子中，热量输送部(20)通过磁场施加变成发热状态，通过磁场施加的解除变成吸热状态。即，热量输送部(20)由通过磁场施加而发热并通过磁场施加的解除而吸热的磁性工作物质构成。此外，在该例子中，热量输送部(20)形成为长方体状。
另外，多个热量输送部(20)至少包括在热量输送方向(X轴方向)上隔开间隔排列配置的两个第一热量输送部(21)、配置在两个第一热量输送部(21)之间的一个第二热量输送部(22)。在该例子中，在低温侧热交换部(11)与高温侧热交换部(12)之间在热量输送方向上排列配置有五个热量输送部(20)。上述五个热量输送部(20)包括在热量输送方向上隔开间隔排列配置的三个第一热量输送部(21)、分别配置在三个第一热量输送部(21)之间的两个第二热量输送部(22)。
以下，将热量输送部(20)的热量输送方向上的长度设为“第一距离长度(L1)”，将第一距离长度(L1)加上能使在热量输送方向上相邻的两个热量输送部(20)热非接触的间隙的热量输送方向上的长度所得的长度设为“第二距离长度(L2)”。
[磁场施加单元]
磁场施加单元(35)向多个热量输送部(20)施加磁场，使得在热量输送方向(X轴方向)上，多个热量输送部(20)中的被施加磁场的热量输送部(20)与未被施加磁场的热量输送部(20)交替排列。
在该例子中，磁场施加单元(35)具有多个磁场施加部(30)。多个磁场施加部(30)构成为分别施加磁场。而且，多个磁场施加部(30)在热量输送方向上隔开规定间隔地排列。
具体而言，在该例子中，三个磁场施加部(30)在热量输送方向上排列配置。即，从热量输送方向的低温侧(低温侧热交换部(11)一侧)朝向高温侧(高温侧热交换部(12)一侧)依次并排第一个磁场施加部(30)、第二个磁场施加部(30)和第三个磁场施加部(30)。
第一个磁场施加部(30)配置于第一地点与第二地点之间的区间(第一磁场施加区间)，上述第一地点位于从低温侧热交换部(11)沿热量输送方向前进第二距离长度(L2)的位置，上述第二地点位于从第一地点沿热量输送方向前进第一距离长度(L1)的位置。第二个磁场施加部(30)配置于第三地点与第四地点之间的区间(第二磁场施加区间)，上述第三地点位于从第二地点前进第二距离长度(L2)的位置，上述第四地点位于从第三地点沿热量输送方向前进第一距离长度(L1)的位置。第三个磁场施加部(30)配置于第五地点与第六地点之间的区间(第三磁场施加区间)，上述第五地点位于从第四地点前进第二距离长度(L2)的位置，上述第六地点位于从第五地点沿热量输送方向前进第一距离长度(L1)的位置。高温侧热交换部(12)位于第六地点。此外，磁场施加部(30)的热量输送方向上的有效长度(能通过磁场施加部(30)施加磁场的范围的长度)设定为第一距离长度(L1)以下。
即，在该例子中，第一磁场施加区间是通过第一个磁场施加部(30)施加磁场的区间，第二磁场施加区间是通过第二个磁场施加部(30)施加磁场的区间，第三磁场施加区间是通过第三个磁场施加部(30)施加磁场的区间。而且，低温侧热交换部(11)与第一磁场区间之间的区间(第一磁场施加解除区间)、第一磁场施加区间与第二磁场施加区间之间的区间(第二磁场施加解除区间)、第二磁场施加区间与第三磁场施加区间之间的区间(第三磁场施加解除区间)是并未通过磁场施加单元(35)施加磁场的区间。
例如，当热量输送部(20)进入第一磁场施加区间时，热量输送部(20)被施加磁场，热量输送部(20)从吸热状态切换为发热状态，当热量输送部(20)从第一磁场施加区间脱离时，对热量输送部(20)的磁场施加被解除，热量输送部(20)从发热状态切换为吸热状态。第二磁场施加区间和第三磁场施加区间也是相同的。
如图3所示，磁场施加部(30)包含于磁回路(300)。磁回路(300)由磁体(301)和轭部(302)构成。磁体(301)例如是永磁体。轭部(302)由磁性材料(例如铁)构成。在该例子中，轭部(302)的YZ平面的截面形状形成为C字状，具有在Z轴方向以隔开规定间隔的方式互为相对的两个臂部。磁体(301)在Z轴方向上形成为扁平的长方体状，并固定于轭部(302)的一个臂部(在该例子中为上侧的臂部)。通过上述这种结构，能将磁场施加于配置于磁体(301)与轭部(302)的另一个臂部(在该例子中为下侧的臂部)之间的热量输送部(20)。即，在该例子中，在轭部(302)的两个臂部之间设置有磁场施加部(30)。
[驱动机构]
驱动机构(40)使多个热量输送部(20)以及磁场施加单元(35)中的至少多个热量输送部(20)周期性地移动，以便周期性地切换多个热量输送部(20)中的、由磁场施加单元(35)施加磁场的热量输送部(20)，并且周期性地切换低温侧热交换部(11)、多个热量输送部(20)以及高温侧热交换部(12)的热接触状态。
在该例子中，磁场施加单元(35)被固定。驱动机构(40)使多个热量输送部(20)在热量输送方向(X轴方向)上移动。具体而言，驱动机构(40)将多个热量输送部(20)的状态切换为第一状态(图1所示的状态)和第二状态(图5所示的状态)。另外，在图1和图5中，对通过磁场施加变成发热状态的热量输送部(20)标注细密点的阴影，对通过磁场施加的解除变成吸热状态的热量输送部(20)标注粗疏点的阴影。
(第一状态)
如图1所示，在第一状态下，在通过磁场施加单元(35)施加磁场的区间配置有第一热量输送部(21)，在并未通过磁场施加单元(35)施加磁场的区间配置有第二热量输送部(22)。在该例子中，在三个磁场施加区间配置有三个第一热量输送部(21)，在两个磁场施加解除区间(第二磁场施加解除区间和第三磁场施加解除区间)配置有两个第二热量输送部(22)。由此，第一热量输送部(21)变成发热状态，第二热量输送部(22)变成吸热状态。此外，发热状态的第一热量输送部(21)和该第一热量输送部(21)的热量输送方向上的高温侧所相邻的吸热状态的第二热量输送部(22)或高温侧热交换部(12)热接触，另一方面，和该第一热量输送部(21)的热量输送方向上的低温侧所相邻的吸热状态的第二热量输送部(22)或低温侧热交换部(11)不热接触。
(第二状态)
如图5所示，在第二状态下，在通过磁场施加单元(35)施加磁场的区间配置有第二热量输送部(22)，在并未通过磁场施加单元(35)施加磁场的区间配置有第一热量输送部(21)。在该例子中，在两个磁场施加区间(第一磁场施加区间和第二磁场施加区间)配置有两个第二热量输送部(22)，在三个磁场施加解除区间配置有三个第一热量输送部(21)。由此，第二热量输送部(22)变成发热状态，第一热量输送部(21)变成吸热状态。此外，吸热状态的第一热量输送部(21)和该第一热量输送部(21)的热量输送方向上的低温侧所相邻的发热状态的第二热量输送部(22)或低温侧热交换部(11)热接触，另一方面，和该第一热量输送部(21)的热量输送方向上的高温侧所相邻的发热状态的第二热量输送部(22)或高温侧热交换部(12)不热接触。
另外，在该例子中，两个构件热接触的是指两个构件直接接触的状态，两个构件不热接触的状态是指两个构件以隔开规定间隔的方式分开的状态。
[驱动机构的结构]
在实施方式1中，驱动机构(40)具有可动支承机构(400)、第一滑动机构(401)和第二滑动机构(402)。
[可动支承机构]
可动支承机构(400)将多个热量输送部(20)支承成能在热量输送方向(X轴方向)上移动。在该例子中，可动支承机构(400)具有多个可动台(50)和引导构件(55)。
多个可动台(50)分别形成为长方体状。此外，多个可动台(50)在热量输送方向上排列配置，分别与在热量输送方向上排列配置的多个热量输送部(20)连接而分别对多个热量输送部(20)进行支承。引导构件(55)沿热量输送方向延伸，并沿热量输送方向引导多个可动台(50)。
另外，多个可动台(50)包括第一可动台(51)和第二可动台(52)，上述第一可动台(51)对第一热量输送部(21)进行支承，上述第二可动台(52)对第二热量输送部(22)进行支承。在该例子中，与五个热量输送部(20)分别对应的五个可动台(50)在热量输送方向上排列配置。上述五个可动台(50)包括三个第一可动台(51)和两个第二热量输送部(22)，上述三个第一可动台(51)在热量输送方向上以隔开间隔的方式排列配置并分别与三个第一热量输送部(21)对应，上述两个第二热量输送部(22)分别配置于三个第一可动台(51)之间并分别与两个第二热量输送部(22)对应。
在第一可动台(51)设置有第一螺纹孔(51a)和第一插通孔(51b)。第一螺纹孔(51a)供后述的第一滚珠丝杠(401a)插通，并与第一滚珠丝杠(401a)啮合。第一插通孔(51b)供后述的第二滚珠丝杠(402a)插通，但与第二滚珠丝杠(402a)不啮合。
在第二可动台(52)设置有第二螺纹孔(52a)和第二插通孔(52b)。第二螺纹孔(52a)供后述的第二滚珠丝杠(402a)插通，并与第二滚珠丝杠(402a)啮合。第二插通孔(52b)供后述的第一滚珠丝杠(401a)插通，但与第一滚珠丝杠(401a)不啮合。
＜第一滑动机构＞
第一滑动机构(401)使第一热量输送部(21)在热量输送方向(X轴方向)上移动。在该例子中，第一滑动机构(401)具有第一滚珠丝杠(401a)和第一马达(401b)。
第一滚珠丝杠(401a)沿热量输送方向延伸，并插通于第一可动台(51)的第一螺纹孔(51a)和第二可动台(52)的第二插通孔(52b)。另外，第一滚珠丝杠(401a)与第一可动台(51)的第一螺纹孔(51a)啮合，但与第二可动台(52)的第二插通孔(52b)不啮合。
第一马达(401b)驱动第一滚珠丝杠(401a)使其旋转。通过使第一滚珠丝杠(401a)绕第一旋转方向旋转，以使设置有与第一滚珠丝杠(401a)啮合的第一螺纹孔(51a)的第一可动台(51)从热量输送方向的一侧向另一侧移动，从而使第一热量输送部(21)与第一可动台(51)一起从热量输送方向的一侧向另一侧移动。此外，通过使第一滚珠丝杠(401a)绕作为第一旋转方向的相反方向的第二旋转方向旋转，以使设置有与第一滚珠丝杠(401a)啮合的第一螺纹孔(51a)的第一可动台(51)从热量输送方向的另一侧向一侧移动，从而使第一热量输送部(21)与第一可动台(51)一起从热量输送方向的另一侧向一侧移动。
＜第二滑动机构＞
第二滑动机构(402)使第二热量输送部(22)在热量输送方向(X轴方向)上移动。在该例子中，第二滑动机构(402)具有第二滚珠丝杠(402a)和第二马达(402b)。
第二滚珠丝杠(402a)沿热量输送方向延伸，并插通于第二可动台(52)的第二螺纹孔(52a)和第一可动台(51)的第一插通孔(51b)。另外，第二滚珠丝杠(402a)与第二可动台(52)的第二螺纹孔(52a)啮合，但与第一可动台(51)的第一插通孔(51b)不啮合。
第二马达(402b)驱动第二滚珠丝杠(402a)使其旋转。通过使第二滚珠丝杠(402a)绕第一旋转方向旋转，以使设置有与第二滚珠丝杠(402a)啮合的第二螺纹孔(52a)的第二可动台(52)从热量输送方向的一侧向另一侧移动，从而使第二热量输送部(22)与第二可动台(52)一起从热量输送方向的一侧向另一侧移动。此外，通过使第二滚珠丝杠(402a)绕作为第一旋转方向的相反方向的第二旋转方向旋转，以使设置有与第二滚珠丝杠(402a)啮合的第二螺纹孔(52a)的第二可动台(52)从热量输送方向的另一侧向一侧移动，从而使第二热量输送部(22)与第二可动台(52)一起从热量输送方向的另一侧向一侧移动。
[控制部]
控制部(100)对驱动机构(40)的动作进行控制。例如，控制部(100)由处理器和存储器构成，上述存储器与处理器电连接并对用于使处理器动作的程序、信息等进行存储。
[热量输送部的结构]
多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的热量输送方向(X轴方向)上的端部(20a)为促进传热的传热促进部。具体而言，多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的热量输送方向上的端面为凹凸面。在该例子中，在多个热量输送部(20)的每一个中，热量输送部(20)的热量输送方向上的两个端部(20a)为传热促进部。具体而言，在多个热量输送部(20)的每一个中，热量输送部(20)的热量输送方向上的两个端面为凹凸面。
另外，在该例子中，在热量输送方向上相邻的两个热量输送部(20)的热量输送方向上的端面(即相互接触的凹凸面)相互嵌合。通过上述这种结构，能增加两个热量输送部(20)的接触面积，因此，能促进两个热量输送部(20)之间的热量移动。
此外，在该例子中，低温侧热交换部(11)的接触面(11a)是在热量输送方向上与低温侧热交换部(11)附近的热量输送部(20)热接触的面，其为凹凸面。另外，在热量输送方向上相邻的低温侧热交换部(11)的接触面(11a)与热量输送部(20)的热量输送方向上的端面(即相互接触的凹凸面)相互嵌合。通过上述这种结构，能增加低温侧热交换部(11)与热量输送部(20)的接触面积，因此，能促进低温侧热交换部(11)与热量输送部(20)之间的热量移动。
此外，在该例子中，高温侧热交换部(12)的接触面(12a)是在热量输送方向上与位于高温侧热交互部(12)附近的热量输送部(20)热接触的面，其为凹凸面。另外，在热量输送方向上相邻的高温侧热交换部(12)的接触面(12a)与热量输送部(20)的热量输送方向上的端面(即相互接触的凹凸面)相互嵌合。通过上述这种结构，能增加高温侧热交换部(12)与热量输送部(20)的接触面积，因此，能促进高温侧热交换部(12)与热量输送部(20)之间的热量移动。
[热量输送部的内部结构]
此外，如图4所示，多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)(在该例子中为多个热量输送部(20)的全部)具有主体部(200)、第一传热构件(201)和第二传热构件(202)。
＜主体部＞
主体部(200)由磁性工作物质构成。而且，主体部(200)根据磁场施加以及磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态。在该例子中，主体部(200)形成为长方体状。
＜第一传热构件＞
第一传热构件(201)具有比主体部(200)的导热率高的导热率。具体而言，第一传热构件(201)由具有比磁性工作物质的导热率高的导热率的高导热材料构成。高导热材料是例如金、银、铜、铝等金属、导热润滑脂、液体金属(镓铟等合金)、石墨、碳纳米管等。而且，第一传热构件(201)设置于主体部(200)的热量输送方向上的端部，构成热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)。在该例子中，第一传热构件(201)由金属等固体构成，并形成为矩形的板状。此外，第一传热构件(201)的外表面为凹凸面。
＜第二传热构件＞
第二传热构件(202)具有比主体部(200)的导热率高的导热率。具体而言，第二传热构件(202)由具有比磁性工作物质的导热率高的导热率的高导热材料构成。而且，第二传热构件(202)在主体部(200)的内部沿热量输送方向延伸而与第一传热构件(201)连接。另外，第二传热构件(202)既可以形成为棒状，也可以形成为板状。
＜隔热构件＞
此外，如图4所示，在多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)设置有隔热构件(203)。隔热构件(203)将热量输送部(20)的除去热量输送方向上的两个端面以外的部分覆盖。另外，隔热构件(203)具有比主体部(200)的隔热性高的隔热性。具体而言，隔热构件(203)由具有比磁性工作物质的隔热性高的隔热性的高隔热性材料构成。高隔热性材料例如是发泡树脂、玻璃棉等。在该例子中，隔热构件(203)形成为矩形的筒状。
[磁冷冻系统的动作]
接着，参照图1和图5，对实施方式1的磁冷冻系统10的动作进行说明。另外，在图1和图5中，空心箭头表示热量输送的方向。
如图1所示，在第一状态下，在通过磁场施加单元(35)施加磁场的三个磁场施加区间配置有三个第一热量输送部(21)，在并未通过磁场施加单元(35)施加磁场的两个磁场施加解除区间(第二磁场施加解除区间和第三磁场施加解除区间)配置有两个第二热量输送部(22)。由此，三个第一热量输送部(21)变成发热状态，两个第二热量输送部(22)变成吸热状态。此外，三个发热状态的第一热量输送部(21)分别和该第一热量输送部(21)的热量输送方向(X轴方向)上的高温侧所相邻的吸热状态的第二热量输送部(22)或高温侧热交换部(12)热接触，另一方面，和该第一热量输送部(21)的热量输送方向上的低温侧所相邻的吸热状态的第二热量输送部(22)或低温侧热交换部(11)不热接触。由此，从发热状态的第一热量输送部(21)向与该发热状态的第一热量输送部(21)热接触的吸热状态的第二热量输送部(22)(或高温侧热交换部(12))输送热量。
接着，从多个热量输送部(20)的状态切换成第一状态开始经过预先确定的周期时间后，驱动机构(40)使三个第一热量输送部(21)向热量输送方向上的低温侧(低温侧热交换部(11)一侧)移动第二距离长度(L2)，并且使两个第二热量输送部(22)向热量输送方向上的低温侧(低温侧热交换部(11)一侧)移动第一距离长度(L1)。由此，多个热量输送部(20)的状态从第一状态(图1所示的状态)转变为第二状态(图5所示的状态)。
如图5所示，在第二状态下，在通过磁场施加单元(35)施加磁场的两个磁场施加区间(第一磁场施加区间和第二磁场施加区间)配置有两个第二热量输送部(22)，在并未通过磁场施加单元(35)施加磁场的三个磁场施加解除区间配置有三个第一热量输送部(21)。由此，两个第二热量输送部(22)变成发热状态，三个第一热量输送部(21)变成吸热状态。此外，三个吸热状态的第一热量输送部(21)分别和该第一热量输送部(21)的热量输送方向(X轴方向)上的低温侧所相邻的发热状态的第二热量输送部(22)或低温侧热交换部(11)热接触，另一方面，和该第一热量输送部(21)的热量输送方向上的高温侧所相邻的发热状态的第二热量输送部(22)或高温侧热交换部(12)不热接触。由此，从发热状态的第二热量输送部(22)(或低温侧热交换部(11))向与该发热状态的第二热量输送部(22)(或低温侧热交换部(11))热接触的吸热状态的第一热量输送部(21)输送热量。
接着，从多个热量输送部(20)的状态切换成第二状态开始经过预先确定的周期时间后，驱动机构(40)使三个第一热量输送部(21)向热量输送方向上的高温侧(高温侧热交换部(12)一侧)移动第二距离长度(L2)，并且使两个第二热量输送部(22)向热量输送方向上的高温侧(高温侧热交换部(12)一侧)移动第一距离长度(L1)。由此，多个热量输送部(20)的状态从第二状态(图5所示的状态)转变为第一状态(图1所示的状态)。
通过重复以上的动作，低温侧热交换部(11)的温度逐渐下降，并且高温侧热交换部(12)的温度逐渐上升。
[实施方式1的效果]
如上所述，实施方式1的磁冷冻系统(10)将热量从低温侧热交换部(11)向高温侧热交换部(12)输送。磁冷冻系统(10)包括多个热量输送部(20)、磁场施加单元(35)和驱动机构(40)。多个热量输送部(20)分别构成为根据磁场施加以及磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态，并排列在低温侧热交换部(11)与高温侧热交换部(12)之间。磁场施加单元(35)向多个热量输送部(20)施加磁场，使得在从低温侧热交换部(11)向高温侧热交换部(12)的热量输送方向上，多个热量输送部(20)中的被施加磁场的热量输送部(20)与未被施加磁场的热量输送部(20)交替排列。驱动机构(40)使多个热量输送部(20)以及磁场施加单元(35)中的至少多个热量输送部(20)周期性地移动，以便周期性地切换多个热量输送部(20)中的、由磁场施加单元(35)施加磁场的热量输送部(20)，并且周期性地切换低温侧热交换部(11)、多个热量输送部(20)以及高温侧热交换部(12)的热接触状态。多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)为促进传热的传热促进部。
在实施方式1中，通过将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)设为传热促进部，能促进热量输送部(20)和与该热量输送部(20)热接触的构件(低温侧热交换部(11)、高温侧热交换部(12)或其它热量输送部(20))之间的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
此外，在实施方式1的磁冷冻系统(10)中，多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的热量输送方向上的端面为凹凸面。
在实施方式1中，通过将热量输送部(20)的热量输送方向上的端面设为凹凸面，与热量输送部(20)的热量输送方向上的端面为平坦面的情况相比，能增加热量输送部(20)的热量输送方向上的端面的面积(即传热面积)，因此，能促进热量输送部(20)的热量输送方向上的端部处的传热。即，能将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部设为传热促进部。由此，能提高热量输送的效率。
此外，在实施方式1的磁冷冻系统(10)中，多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)具有主体部(200)和第一传热构件(201)。主体部(200)由具有磁热效应的磁性工作物质构成，根据磁场施加以及磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态。第一传热构件(201)具有比主体部(200)的导热率高的导热率，设置于主体部(200)的热量输送方向上的端部，构成热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)。
在实施方式1中，通过由第一传热构件(201)构成热量输送部(20)的热量输送方向上的端部，能促进热量输送部(20)的热量输送方向上的端部处的传热。即，能将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部设为传热促进部。由此，能提高热量输送的效率。
此外，在实施方式1的磁冷冻系统(10)中，多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)还具有第二传热构件(202)。第二传热构件(202)具有比主体部(200)的导热率高的导热率，在主体部(200)的内部沿热量输送方向延伸而与第一传热构件(201)连接。
在实施方式1中，通过在热量输送部(20)的主体部(200)的内部设置第二传热构件(202)，能促进热量输送部(20)内的朝向热量输送方向的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
此外，在实施方式1的磁冷冻系统(10)中，在多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)设置有隔热构件(203)。隔热构件(203)将热量输送部(20)的除去热量输送方向上的两个端面以外的部分覆盖。
在实施方式1中，利用隔热构件(203)将热量输送部(20)的除去热量输送方向上的两端面以外的部分覆盖，能抑制热量输送部(20)的散热并促进热量输送部(20)内的朝向热量输送方向的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
此外，在实施方式1的磁冷冻系统(10)中，磁场施加单元(35)被固定。驱动机构(40)使多个热量输送部(20)在热量输送方向上移动。
在实施方式1中，磁场施加单元(35)被固定，因此，能省略用于使磁场施加单元(35)周期性移动的机构。由此，与使磁场施加单元(35)周期性移动的情况相比，能减小磁冷冻系统(10)的尺寸和用于驱动的能量。
(实施方式1的变形例1：磁场的强度的设定)
由多个磁场施加部(30)分别施加的磁场的强度也可以根据多个热量输送部(20)中的、在热量输送方向(X轴方向)上排列配置且作为该磁场施加部(30)施加磁场的对象的热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量以及磁熵变化量进行设定。例如，由第一个磁场施加部(30)施加的磁场的强度也可以根据作为第一个磁场施加部(30)的磁场施加的对象的第一个第一热量输送部(21)和第一个第二热量输送部(22)各自的磁性工作物质的含量以及磁熵变化量进行设定。
在本实施方式1的变形例1的磁冷冻系统(10)中，以使多个热量输送部(20)各自的随着磁场施加而产生的热量变化量变得均匀的方式，对由多个磁场施加部(30)分别施加的磁场的强度进行设定。例如，随着热量输送部(20)的磁性工作物质的含量与磁熵变化量的乘积变小，通过磁场施加部(30)施加于该热量输送部(20)的磁场的强度变大。另外，由磁场施加部(30)施加的磁场的强度取决于磁场施加部(30)与热量输送部(20)之间的间隙的长度、包括磁场施加部(30)的磁回路(300)的磁阻、磁体(301)的磁场强度等。即，通过对磁场施加部(30)与热量输送部(20)之间的间隙的长度、包括磁场施加部(30)的磁回路(300)的磁阻进行调节、将磁体(301)改变成磁场强度不同的磁体，能对由磁场施加部(30)施加的磁场的强度进行调节。
[实施方式1的变形例1的效果]
如上所述，在实施方式1的变形例1中，通过对由磁场施加部(30)施加的磁场的强度进行调节，能对由磁场施加部(30)施加磁场的热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量进行调节。由此，能使多个热量输送部(20)各自的随着磁场施加而产生的热量变化量均匀，因此，能减小多个热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量的偏差。
(实施方式1的变形例2：磁性工作物质的含量的设定)
多个热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量也可以根据该热量输送部(20)的磁性工作物质的磁熵变化量以及由磁场施加单元(35)向该热量输送部(20)施加的磁场强度进行设定。例如，第一个热量输送部(20)的磁性工作物质的含量也可以根据第一个热量输送部(20)的磁性工作物质的磁熵变化量以及由磁性施加单元(35)的第一个磁场施加部(30)施加给第一个热量输送部(20)的磁场的强度进行设定。
在本实施方式1的变形例2的磁冷冻系统(10)中，以使多个热量输送部(20)各自的随着磁场施加而产生的热量变化量变得均匀的方式，对多个热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量进行设定。例如，随着热量输送部(20)的磁性工作物质的磁熵变化量与由磁场施加单元(35)施加给热量输送部(20)的磁场的强度的乘积变小，该热量输送部(20)的磁性工作物质的含量变多。
[实施方式1的变形例2的效果]
如上所述，在实施方式1的变形例2的磁冷冻系统(10)中，通过对热量输送部(20)的磁性工作物质的含量进行调节，能对热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量进行调节。由此，能使多个热量输送部(20)各自的随着磁场施加而产生的热量变化量均匀，因此，能减小多个热量输送部(20)的随着磁场施加而产生的热量变化量的偏差。
(实施方式1的变形例3：磁回路的结构)
如图6所示，多个磁场施加部(30)中的至少两个磁场施加部(30)也可以包含于具有一个磁体(301)的一个磁回路(300)。
在图6的例子中，三个磁场施加部(30)中的第一个磁场施加部(30)和第二个磁场施加部(30)包含于一个磁回路(300)。形成上述磁回路(300)的轭部(302)由第一轭部(305)、第二轭部(306)和第三轭部(307)构成。第一轭部(305)和第二轭部(306)在热量输送方向(X轴方向)上并排配置，并在第二方向(Z轴方向)上与第三轭部(307)隔开规定间隔地相对。磁体(301)夹在第一轭部(305)与第二轭部(306)之间而被固定。通过上述这种结构，能将磁场施加于配置于第一轭部(305)与第三轭部(307)之间的热量输送部(20)和配置于第二轭部(306)与第三轭部(307)之间的热量输送部(20)。即，在该例子中，在第一轭部(305)与第三轭部(307)之间设置有第一个磁场施加部(30)，在第二轭部(306)与第三轭部(307)之间设置有第二个磁场施加部(30)。
[实施方式1的变形例3的效果]
如上所述，在实施方式1的变形例3的磁冷冻系统(10)中，磁场施加单元(35)具有多个磁场施加部(30)。多个磁场施加部(30)构成为分别施加磁场并在热量输送方向上隔开规定间隔地排列。多个磁场施加部(30)中的至少两个磁场施加部(30)包含于具有一个磁体(301)的一个磁回路(300)。
在实施方式1的变形例3中，两个磁场施加部(30)包含于具有一个磁体(301)的一个磁回路(300)，因此，与两个磁场施加部(30)分别包含于两个磁回路(分别具有一个磁体的两个磁回路)的情况相比，能削减磁体(301)的数量。由此，能降低磁冷冻系统(10)的成本。
(实施方式2)
图7和图8对实施方式2的磁冷冻系统(10)的结构进行例示。实施方式2的磁冷冻系统(10)的驱动机构(40)的结构与图1所示的实施方式1的磁冷冻系统(10)的驱动机构(40)的结构不同。另外，实施方式2的磁冷冻系统(10)的其它结构与图1所示的实施方式1的磁冷冻系统(10)的结构相同。
[驱动机构]
在实施方式2中，驱动机构(40)具有可动支承机构(400)、滑动机构(405)和限制部(406)。
＜可动支承机构＞
与实施方式1相同，可动支承机构(400)具有多个可动台(50)和引导构件(55)。多个可动台(50)包括第一可动台(51)和第二可动台(52)。另外，在实施方式2中，在第一可动台(51)设置有螺纹孔(51c)，在第二可动台(52)设置有插通孔(52c)。螺纹孔(51c)供后述的滚珠丝杠(405a)插通并与滚珠丝杠(405a)啮合。插通孔(52c)供滚珠丝杠(405a)插通但与滚珠丝杠(405a)不啮合。
＜滑动机构＞
与实施方式1的第一滑动机构(401)相同，滑动机构(405)使第一热量输送部(21)在热量输送方向(X轴方向)上移动。在该例子中，滑动机构(405)具有滚珠丝杠(405a)和马达(405b)。
滚珠丝杠(405a)沿热量输送方向延伸，并插通于第一可动台(51)的螺纹孔(51c)和第二可动台(52)的插通孔(52c)。滚珠丝杠(405a)与第一可动台(51)的螺纹孔(51c)啮合，但与第二可动台(52)的插通孔(52c)不啮合。
马达(405b)驱动滚珠丝杠(405a)使其旋转。通过使滚珠丝杠(405a)绕第一旋转方向旋转，以使设置有与滚珠丝杠(405a)啮合的螺纹孔(51c)的第一可动台(51)从热量输送方向的一侧向另一侧移动，从而使第一热量输送部(21)与第一可动台(51)一起从热量输送方向的一侧向另一侧移动。此外，通过使滚珠丝杠(405a)绕作为第一旋转方向的相反方向的第二旋转方向旋转，以使设置有与滚珠丝杠(405a)啮合的螺纹孔(51c)的第一可动台(51)从热量输送方向的另一侧向一侧移动，从而使第一热量输送部(21)与第一可动台(51)一起从热量输送方向的另一侧向一侧移动。
＜限制部＞
限制部(406)对被在热量输送方向(X轴方向)上移动的第一热量输送部(21)推压而在热量输送方向上移动的第二热量输送部(22)的可动范围进行限制。
限制部(406)具有一个或多个(在该例子中为两个)可动片(406a)和止动件(406b)。
可动片(406a)设置于第二热量输送部(22)，从第二热量输送部(22)向与热量输送方向正交的第一方向(Y轴方向)突出。在该例子中，两个可动片(406a)分别从两个第二热量输送部(22)突出。
止动件(406b)通过与设置于沿热量输送方向移动的第二热量输送部(22)的可动片(406a)接触，以对第二热量输送部(22)的热量输送方向上的移动进行阻止。在该例子中，在止动件(406b)设置有四个固定片，从热量输送方向的低温侧(低温侧热交换部(11)一侧)向高温侧(高温侧热交换部(12)一侧)以规定间隔依次排列第一个固定片、第二个固定片、第三个固定片和第四个固定片。
如图7所示，止动件(406b)的第二个固定片以及第四个固定片通过与向热量输送方向上的高温侧(高温侧热交换部(12)一侧)移动的第二热量输送部的可动片(406a)接触，以阻止第二热量输送部(22)在热量输送方向上的移动，从而使第二热量输送部(22)在磁场施加解除区间(并未由磁场施加单元(35)施加磁场的区间)中停止。如图7所示，在第一状态下，两个第二热量输送部(22)配置于两个磁场施加解除区间(第一磁场施加解除区间和第二磁场施加解除区间)。
如图8所示，止动件(406b)的第一个固定片以及第三个固定片通过与向热量输送方向上的低温侧(低温侧热交换部(11)一侧)移动的第二热量输送部(22)的可动片(406a)接触，以阻止第二热量输送部(22)在热量输送方向上的移动，从而使第二热量输送部(22)在磁场施加区间(由磁场施加单元(35)施加磁场的区间)中停止。如图8所示，在第二状态下，两个第二热量输送部(22)配置于两个磁场施加区间(第一磁场施加区间和第二磁场施加区间)。
[磁冷冻系统的动作]
接着，参照图7和图8，对实施方式2的磁冷冻系统(10)的动作进行说明。
如图7所示，在第一状态下，与图1所示的实施方式1的第一状态相同，从发热状态的第一热量输送部(21)向与该发热状态的第一热量输送部(21)热接触的吸热状态的第二热量输送部(22)(或高温侧热交换部(12))输送热量。
接着，从多个热量输送部(20)的状态切换成第一状态开始经过预先确定的周期时间后，驱动机构(40)使三个第一热量输送部(21)向热量输送方向上的低温侧(低温侧热交换部(11)一侧)移动第二距离长度(L2)。此外，两个第二热量输送部(22)被向热量输送方向的低温侧移动的三个第一热量输送部(21)中的两个第一热量输送部(21)推压而向热量输送方向的低温侧移动第一距离长度(L1)。由此，多个热量输送部(20)的状态从第一状态(图7所示的状态)转变为第二状态(图8所示的状态)。
如图8所示，在第二状态下，与图5所示的实施方式1的第二状态相同，从发热状态的第二热量输送部(22)(或低温侧热交换部(11))向与该发热状态的第二热量输送部(22)(或低温侧热交换部(11))热接触的吸热状态的第一热量输送部(21)输送热量。
接着，从多个热量输送部(20)的状态切换成第二状态开始经过预先确定的周期时间后，驱动机构(40)使三个第一热量输送部(21)向热量输送方向上的高温侧(高温侧热交换部(12)一侧)移动第二距离长度(L2)。接着，两个第二热量输送部(22)被向热量输送方向的高温侧移动的三个第一热量输送部(21)中的两个第一热量输送部(21)推压而向热量输送方向的高温侧移动第一距离长度(L1)。由此，多个热量输送部(20)的状态从第二状态(图8所示的状态)转变为第一状态(图7所示的状态)。
通过重复以上的动作，低温侧热交换部(11)的温度逐渐下降，并且高温侧热交换部(12)的温度逐渐上升。
[实施方式2的效果]
在实施方式2的磁冷冻系统(10)中，能获得与实施方式1的磁冷冻系统(10)的效果相同的效果。例如，通过将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)设为传热促进部，能促进热量输送部(20)和与该热量输送部(20)热接触的构件(低温侧热交换部(11)、高温侧热交换部(12)或其它热量输送部(20))之间的热量移动。由此，能提高热量输送的效率。
另外，在实施方式2的磁冷冻系统(10)中，多个热量输送部(20)至少包括在热量输送方向上隔开间隔排列配置的两个第一热量输送部(21)、配置在两个第一热量输送部(21)之间的一个第二热量输送部(22)。驱动机构(40)具有滑动机构(405)和限制部(406)。滑动机构(405)使第一热量输送部(21)在热量输送方向上移动。限制部(406)对被在热量输送方向上移动的第一热量输送部(21)推压而在热量输送方向上移动的第二热量输送部(22)的可动范围进行限制。
在实施方式2中，能通过在热量输送方向上移动的第一热量输送部(21)使第二热量输送部(22)在热量输送方向上移动。由此，与除了使第一热量输送部(21)在热量输送方向上移动的滑动机构(405)以外还设置有使第二热量输送部(22)在热量输送方向上移动的其它滑动机构的情况相比，能使用于使第二热量输送部(22)与第一热量输送部(22)一起在热量输送方向上移动的控制变得容易。
(其他实施方式)
如图9所示，多个热量输送部(20)也可以排列成以热量输送方向为X轴方向且以与热量输送方向正交的第一方向为Y轴方向的二维形状。
在图9的例子中，轭部(302)的YZ平面的截面形状形成为L字状，具有沿Y轴方向延伸的臂部。磁体(301)形成为长方体状，并配置成在Z轴方向上与轭部(302)的臂部相对。通过上述这种结构，能将磁场施加于配置于磁体(301)与轭部(302)的臂部之间的热量输送部(20)。即，在该例子中，在磁体(301)与轭部(302)的臂部之间设置有磁场施加部(30)。
如图10所示，多个热量输送部(20)也可以排列成以热量输送方向为X轴方向、以第一方向为Y轴方向并且以与热量输送方向以及第一方向正交的第二方向为Z轴方向的三维形状。
在图10的例子中，轭部(302)的YZ平面的截面形状形成为F字状，具有第一臂部(302a)、第二臂部(302b)和连接部(302c)。磁体(301)由第一磁体(301a)和第二磁体(301b)构成。轭部(302)的第一臂部(302a)和第二臂部(302b)以及第一磁体(301a)和第二磁体(301b)分别形成为长方体状。而且，从Z轴方向的一侧向另一侧隔开规定间隔依次配置有第一臂部(302a)、第一磁体(301a)、第二臂部(302b)和第二磁体(301b)。轭部(302)的连接部(302c)对轭部(302)的第一臂部(302a)及第二臂部(302b)、第一磁体(301a)和第二磁体(301b)进行连接。通过上述这种结构，能将磁场施加于配置于轭部(302)的第一臂部(302a)与第一磁体(301a)之间的热量输送部(20)、配置于第一磁体(301a)与轭部(302)的第二臂部(302b)之间的热量输送部(20)和配置于轭部(302)的第二臂部(302b)与第二磁体(301b)之间的热量输送部(20)。即，在该例子中，在轭部(302)的第一臂部(302a)与第一磁体(301a)之间、第一磁体(301a)与轭部(302)的第二臂部(302b)之间和轭部(302)的第二臂部(302b)与第二磁体(301b)之间设置有磁场施加部(30)。
此外，在以上的说明中，列举磁场施加单元(35)被固定、驱动机构(40)使多个热量输送部(20)在热量输送方向上移动的情况为例，但驱动机构(40)也可以构成为使磁场施加单元(35)和多个热量输送部(20)的两方在热量输送方向上移动。
此外，在以上的说明中，列举热量输送部(20)通过磁场施加变成发热状态且通过磁场施加的解除变成吸热状态的情况为例，但热量输送部(20)也可以构成为通过磁场施加变成吸热状态且通过磁场施加的解除变成发热状态。即，热量输送部(20)既可以由通过磁场施加而发热且通过磁场施加的解除而吸热的磁性工作物质构成，也可以由通过磁场施加而吸热且通过磁场施加的解除而发热的磁性工作物质构成。
此外，在以上的说明中，列举热量输送部(20)的热量输送方向上的端面为凹凸面、且热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)由第一传热构件(201)构成的情况为例，但在热量输送部(20)的端部(20a)并非由第一传热构件(201)构成的状态(例如主体部(200)的热量输送方向上的端部构成热量输送部(20)的端部(20a)的状态)下，热量输送部(20)的热量输送方向上的端面也可以为凹凸面，在热量输送部(20)的热量输送方向上的端面不是凹凸面的状态(例如热量输送部(20)的热量输送方向上的端面为平坦面的状态)下，热量输送部(20)的端部(20a)也可以由第一传热构件(201)构成。在任一个情况下，均能将热量输送部(20)的热量输送方向上的端部(20a)设为传热促进部。
此外，对实施方式以及变形例进行了说明，但应当理解的是，能够在不脱离权利要求书的主旨和范围的情况下进行形式和细节的各种变更。此外，只要不损害本公开的对象的功能，则以上实施方式以及变形例可以进行适当组合及替换。
工业上的可利用性
如以上说明的那样，本公开对于磁冷冻系统是有用的。
(符号说明)
10 磁冷冻系统
11 低温侧热交换部
12 高温侧热交换部
20 热量输送部
21 第一热量输送部
22 第二热量输送部
20a 端部
200 主体部
201 第一传热构件
202 第二传热构件
203 隔热构件
30 磁场施加部
300 磁回路
301 磁体
302 轭部
35 磁场施加单元
40 驱动机构
400 可动支承机构
401 第一滑动机构
402 第二滑动机构
405 滑动机构
406 限制部

Claims (11)

1.一种磁冷冻系统，将热量从低温侧热交换部(11)向高温侧热交换部(12)输送，其特征在于，包括：
多个热量输送部(20)，所述多个热量输送部(20)分别构成为根据磁场施加以及该磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态，所述多个热量输送部(20)排列在所述低温侧热交换部(11)与所述高温侧热交换部(12)之间；
磁场施加单元(35)，所述磁场施加单元(35)向该多个热量输送部(20)施加磁场，以便在从所述低温侧热交换部(11)朝向所述高温侧热交换部(12)的热量输送方向上，所述多个热量输送部(20)中的被施加磁场的热量输送部(20)与未被施加磁场的热量输送部(20)交替排列；以及
驱动机构(40)，所述驱动机构(40)使该多个热量输送部(20)以及该磁场施加单元(35)中的至少该多个热量输送部(20)周期性地移动，以便周期性地切换所述多个热量输送部(20)中的、由所述磁场施加单元(35)施加磁场的热量输送部(20)，并且周期性地切换所述低温侧热交换部(11)、所述多个热量输送部(20)以及所述高温侧热交换部(12)的热接触状态，
所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)构成为促进所述热量输送方向上的端部(20a)传热的传热促进部。
2.如权利要求1所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)的所述热量输送方向上的端面为凹凸面。
3.如权利要求1或2所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)具有主体部(200)以及第一传热构件(201)，所述主体部(200)由具有磁热效应的磁性工作物质构成，根据所述磁场施加以及该磁场施加的解除而切换成发热状态和吸热状态，所述第一传热构件(201)具有比所述主体部(200)的导热率高的导热率，所述第一传热构件(201)设置于所述主体部(200)的所述热量输送方向上的端部，构成该热量输送部(20)的所述热量输送方向上的端部(20a)。
4.如权利要求3所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)还具有第二传热构件(202)，所述第二传热构件(202)具有比所述主体部(200)的导热率高的导热率，所述第二传热构件(202)在所述主体部(200)的内部沿所述热量输送方向延伸而与所述第一传热构件(201)连接。
5.如权利要求1至4中任一项所述的磁冷冻系统，其特征在于，
在所述多个热量输送部(20)中的至少一个热量输送部(20)设置有将该热量输送部(20)的除去所述热量输送方向上的两端面以外的部分覆盖起来的隔热构件(203)。
6.如权利要求1至5中任一项所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述磁场施加单元(35)具有多个磁场施加部(30)，所述多个磁场施加部(30)构成为分别施加磁场，并且在所述热量输送方向上隔开规定间隔地排列，
所述多个热量输送部(20)分别包含具有磁热效应的磁性工作物质，
由所述多个磁场施加部(30)分别施加的磁场的强度，根据所述多个热量输送部(20)中的、在所述热量输送方向上排列配置且作为该磁场施加部(30)施加磁场的对象的热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量以及磁熵变化量进行设定。
7.如权利要求1至6中任一项所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述多个热量输送部(20)分别包含具有磁热效应的磁性工作物质，
所述多个热量输送部(20)各自的磁性工作物质的含量，根据该热量输送部(20)的磁性工作物质的磁熵变化量以及由所述磁场施加单元(35)向该热量输送部(20)施加的磁场强度进行设定。
8.如权利要求1至7中任一项所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述磁场施加单元(35)具有多个磁场施加部(30)，所述多个磁场施加部(30)构成为分别施加磁场，并且在所述热量输送方向上隔开规定间隔地排列，
所述多个磁场施加部(30)中的至少两个磁场施加部(30)包含于具有一个磁体(301)的一个磁回路(300)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述磁场施加单元(35)被固定，
所述驱动机构(40)使所述多个热量输送部(20)在所述热量输送方向上移动。
10.如权利要求9所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述多个热量输送部(20)至少包括在所述热量输送方向上隔开间隔排列配置的两个第一热量输送部(21)、配置在所述两个第一热量输送部(21)之间的一个第二热量输送部(22)，
所述驱动机构(40)具有：
滑动机构(405)，所述滑动机构(405)使所述第一热量输送部(21)在所述热量输送方向上移动；以及
限制部(406)，所述限制部(406)对被在所述热量输送方向上移动的所述第一热量输送部(21)推压而在该热量输送方向上移动的所述第二热量输送部(22)的可移动范围进行限制。
11.如权利要求1至10中任一项所述的磁冷冻系统，其特征在于，
所述多个热量输送部(20)排列成以所述热量输送方向为X轴方向且以与该热量输送方向正交的第一方向为Y轴方向的二维形状，或者，排列成以该热量输送方向为X轴方向、以该第一方向为Y轴方向并且以与该热量输送方向以及该第一方向正交的第二方向为Z轴方向的三维形状。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7108183B2 (ja) * 2018-09-27 2022-07-28 ダイキン工業株式会社 磁気冷凍システム
CN112629062A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 包头稀土研究院 单列多级串联式制冷仓及其制冷制热方法
CN112594961A (zh) * 2020-12-31 2021-04-02 包头稀土研究院 双列多级串联式磁制冷机及其热交换方法
JP7174313B2 (ja) * 2021-03-29 2022-11-17 ダイキン工業株式会社 磁気冷凍装置及び冷凍装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147136A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Toshiba Corp 磁気冷凍機
JP2012193927A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Nissan Motor Co Ltd 磁気冷凍機及び磁気冷凍方法
US20130255279A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Norihiro Tomimatsu Magnetic refrigeration device and magnetic refrigeration system
WO2014013978A1 (ja) * 2012-07-17 2014-01-23 日産自動車株式会社 磁気冷暖房装置
US20140075958A1 (en) * 2011-05-02 2014-03-20 Nissan Motor Co., Ltd. Magnetic refrigerator
CN103808061A (zh) * 2012-11-13 2014-05-21 株式会社东芝 磁制冷装置和磁制冷系统

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2513608B2 (ja) * 1985-08-30 1996-07-03 株式会社東芝 磁気冷凍方法および装置
US5091361A (en) * 1990-07-03 1992-02-25 Hed Aharon Z Magnetic heat pumps using the inverse magnetocaloric effect
US5156003A (en) * 1990-11-08 1992-10-20 Koatsu Gas Kogyo Co., Ltd. Magnetic refrigerator
JP2933731B2 (ja) * 1991-01-22 1999-08-16 高圧ガス工業株式会社 静止型磁気冷凍機
WO2011039804A1 (ja) * 2009-09-30 2011-04-07 株式会社 東芝 磁気冷凍用磁性材料、磁気冷凍デバイスおよび磁気冷凍システム
JP5060602B2 (ja) * 2010-08-05 2012-10-31 株式会社東芝 磁気冷凍デバイスおよび磁気冷凍システム
JP5449104B2 (ja) * 2010-09-29 2014-03-19 株式会社東芝 熱交換容器ユニット、および熱サイクルユニット
TWI453365B (zh) * 2011-10-31 2014-09-21 Delta Electronics Inc 磁製冷裝置及其磁熱模組
WO2014034374A1 (ja) * 2012-09-03 2014-03-06 日産自動車株式会社 磁気冷暖房装置
US9746214B2 (en) * 2012-12-17 2017-08-29 Astronautics Corporation Of America Use of unidirectional flow modes of magnetic cooling systems
JP5821891B2 (ja) * 2013-04-22 2015-11-24 株式会社デンソー 熱磁気サイクル装置
JP5884806B2 (ja) * 2013-10-09 2016-03-15 株式会社デンソー 磁気熱量素子およびそれを備える熱磁気サイクル装置
EP3163223B1 (en) * 2014-06-26 2019-08-07 National Institute for Materials Science Magnetic refrigerating device
JP2016023878A (ja) * 2014-07-22 2016-02-08 日産自動車株式会社 冷暖房装置
US10443928B2 (en) * 2016-02-22 2019-10-15 Battelle Memorial Institute Active magnetic regenerative liquefier using process gas pre-cooling from bypass flow of heat transfer fluid
JP6631580B2 (ja) * 2016-05-24 2020-01-15 株式会社デンソー 熱磁気サイクル装置
JP2018080854A (ja) * 2016-11-14 2018-05-24 サンデンホールディングス株式会社 磁気ヒートポンプ装置
JP2018080853A (ja) * 2016-11-14 2018-05-24 サンデンホールディングス株式会社 磁気ヒートポンプ装置
US20180164001A1 (en) * 2016-12-12 2018-06-14 Palo Alto Research Center Incorporated Electrocaloric system
JP2018115792A (ja) * 2017-01-17 2018-07-26 サンデンホールディングス株式会社 磁気ヒートポンプ装置
JP2018151118A (ja) * 2017-03-13 2018-09-27 サンデンホールディングス株式会社 磁気作業体及びこれを使用した磁気ヒートポンプ装置
US11231225B2 (en) * 2017-03-28 2022-01-25 Battelle Memorial Institute Active magnetic regenerative processes and systems employing hydrogen as heat transfer fluid and process gas
EP3719415A4 (en) * 2017-11-28 2021-09-08 LG Electronics Inc. MAGNETIC COOLING SYSTEM
JP7185131B2 (ja) * 2018-09-14 2022-12-07 ダイキン工業株式会社 磁気冷凍モジュール
JP7108183B2 (ja) * 2018-09-27 2022-07-28 ダイキン工業株式会社 磁気冷凍システム
JP2020193782A (ja) * 2019-05-29 2020-12-03 株式会社デンソー 熱磁気サイクル装置
US20220268494A1 (en) * 2019-07-25 2022-08-25 National Institute For Materials Science Magnetic refrigeration module, magnetic refrigeration system, and cooling method
CN114424003B (zh) * 2019-09-30 2023-09-26 大金工业株式会社 固态制冷装置
JP7339564B2 (ja) * 2019-09-30 2023-09-06 ダイキン工業株式会社 固体冷却モジュール
JP6940017B2 (ja) * 2020-03-13 2021-09-22 ダイキン工業株式会社 固体冷媒による冷却モジュール及び固体冷媒による冷却システム
JP7032684B2 (ja) * 2020-03-30 2022-03-09 ダイキン工業株式会社 固体冷凍装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147136A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Toshiba Corp 磁気冷凍機
JP2012193927A (ja) * 2011-03-17 2012-10-11 Nissan Motor Co Ltd 磁気冷凍機及び磁気冷凍方法
US20140075958A1 (en) * 2011-05-02 2014-03-20 Nissan Motor Co., Ltd. Magnetic refrigerator
US20130255279A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Norihiro Tomimatsu Magnetic refrigeration device and magnetic refrigeration system
WO2014013978A1 (ja) * 2012-07-17 2014-01-23 日産自動車株式会社 磁気冷暖房装置
CN103808061A (zh) * 2012-11-13 2014-05-21 株式会社东芝 磁制冷装置和磁制冷系统

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