CN115989391B

CN115989391B - 磁制冷装置

Info

Publication number: CN115989391B
Application number: CN202080102906.8A
Authority: CN
Inventors: 小笠原敦; 殿冈俊; 松田哲也
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2023-10-13
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: WO2022014044A1; EP4174404A1; EP4174404A4; CN115989391A; EP4174404B1; JP6884296B1; US11982472B2; US20230204262A1; JPWO2022014044A1

Abstract

磁制冷装置(100)具备磁热容器(1)、磁场产生装置(8)、高温侧热交换器(11)、低温侧热交换器(12)和泵(13)。在磁热容器(1)中填充有磁热材料(2)。泵(13)构成为能够以在高温侧热交换器(11)与低温侧热交换器(12)之间经由磁热容器(1)往返的方式输送热输送介质(4)。磁热容器(1)具有构成为在同一平面上卷起涡旋的涡旋形状，且构成为使由泵(13)输送的热输送介质(4)沿着涡旋形状流动。

Description

磁制冷装置

技术领域

本公开涉及一种磁制冷装置。

背景技术

磁制冷装置是利用了磁热材料的磁热效应的冷却加热系统。磁制冷装置有主动磁再生(AMR：Active Magnetic Regenerator)方式的磁制冷装置。AMR方式的磁制冷装置是一种热泵系统，其通过使用热输送介质输送热能和冷能而使磁热容器的一方的温度高并使磁热容器的另一方的温度低，该热能和冷能是通过对填充在磁热容器中的磁热材料赋予磁场的变动而利用磁热效应从磁热材料产生的。主动磁再生方式的磁制冷装置作为通过反复进行磁制冷循环而能够实现连续运转的热泵系统发挥功能，该磁制冷循环以磁场相对于磁热材料的变动和使用热输送介质的热输送为周期。

AMR方式的磁制冷装置例如记载于日本特开2009-210165号公报(专利文献1)。在该公报中记载的磁制冷装置具备螺旋构造的磁热容器。通过配置在螺旋构造的磁热容器的内侧和外侧的磁场产生装置进行旋转，磁场相对于填充于磁热容器的磁热材料发生变动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-210165号公报

发明内容

发明要解决的课题

在AMR方式的磁制冷装置中，作为在磁热容器的高温侧与低温侧之间得到高的温度差的方法之一，有延长磁热容器的流路的方法。然而，在上述公报所记载的AMR方式的磁制冷装置中，如果延长磁热容器的流路，则磁热容器的尺寸在磁热容器的螺旋构造的中心轴延伸的方向上变大。因此，磁热容器会大型化。

本公开是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种磁制冷装置，能够在磁热容器的高温侧与低温侧之间得到高的温度差，并且能够使磁热容器小型化。

用于解决课题的方案

本公开的磁制冷装置具备磁热容器、磁场产生装置、高温侧热交换器、低温侧热交换器以及泵。在磁热容器中填充有磁热材料。磁场产生装置构成为能够使施加于填充有磁热材料的磁热容器的磁场变动。高温侧热交换器与磁热容器连接。低温侧热交换器以与高温侧热交换器夹着磁热容器的方式连接于磁热容器。泵构成为能够以在高温侧热交换器与低温侧热交换器之间经由磁热容器往返的方式输送热输送介质。磁热容器具有构成为在同一平面上卷起涡旋的涡旋形状，且构成为使由泵输送的热输送介质沿着涡旋形状流动。

发明的效果

根据本公开的磁制冷装置，磁场产生装置构成为能够使施加于填充有磁热材料的磁热容器的磁场变动。泵构成为能够以在高温侧热交换器与低温侧热交换器之间经由磁热容器往返的方式输送热输送介质。磁热容器具有构成为在同一平面上卷起涡旋的涡旋形状，且构成为使由泵输送的热输送介质沿着涡旋形状流动。因此，在磁热容器的高温侧与低温侧之间能够得到高的温度差，并且能够使磁热容器小型化。

附图说明

图1是概略性地表示实施方式1的磁热容器的结构的平面图。

图2是概略性地表示实施方式1的磁热容器的结构的主视图。

图3是概略性地表示实施方式1的磁热容器的结构的立体图。

图4是沿着图1的IV-IV线的剖视图。

图5是概略性地表示实施方式1的磁热容器和磁场产生装置的结构的立体图。

图6是概略性地表示实施方式1的磁制冷装置的结构的结构图。

图7是概略性地表示实施方式2的磁热容器的结构的立体图。

图8是概略性地表示实施方式2的磁热容器和磁场产生装置的结构的立体图。

图9是概略性地表示实施方式2的磁热容器的变形例的结构的立体图。

图10是概略性地表示实施方式2的磁热容器和磁场产生装置的变形例的结构的立体图。

图11是概略性地表示实施方式3的磁热容器的第一层的结构的俯视图。

图12是概略性地表示实施方式3的磁热容器的第二层的结构的仰视图。

图13是概略性地表示实施方式3的磁热容器和磁场产生装置的结构的主视图。

图14是概略性地表示实施方式4的磁热容器的第一层的结构的俯视图。

图15是概略性地表示实施方式4的磁热容器的第二层的结构的仰视图。

图16是概略性地表示实施方式4的磁热容器的第三层的结构的俯视图。

图17是概略性地表示实施方式4的磁热容器的第四层的结构的仰视图。

图18是概略性地表示实施方式4的磁热容器和磁场产生装置的结构的主视图。

图19是概略性地表示实施方式5的磁热容器的结构的平面图。

图20是概略性地表示实施方式5的磁热容器和热输送路径的一部分的结构的主视图。

图21是概略性地表示实施方式5的磁热容器和热输送路径的一部分的变形例的结构的主视图。

图22是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的结构的主视图。

图23是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的结构的仰视图。

图24是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的变形例1的结构的主视图。

图25是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的变形例1的结构的仰视图。

图26是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的变形例2的结构的主视图。

图27是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的变形例2的结构的仰视图。

图28是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的变形例3的结构的主视图。

图29是概略性地表示实施方式5的磁热容器、热输送路径的一部分和磁场产生装置的变形例3的结构的仰视图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行说明。另外，以下，对相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复进行重复的记载。

实施方式1

参照图1～图4，对实施方式1的磁热容器1的结构进行说明。实施方式1的磁热容器1是用于主动磁再生(AMR：Active Magnetic Regenerator)方式的磁制冷装置的磁热容器。

如图1～图3所示，磁热容器1具有涡旋形状SP。磁热容器1的整体也可以构成为涡旋形状。涡旋形状SP构成为在同一平面上卷起涡旋。即，涡旋形状SP构成为在假想的平面上卷起涡旋。优选涡旋形状SP的整体在涡旋轴延伸的方向(轴向)上具有相同的宽度。

涡旋形状SP包括第一涡旋部S1和第二涡旋部S2。第一涡旋部S1构成为从涡旋形状SP的外周朝向涡旋形状SP的中心CP卷起涡旋。第二涡旋部S2构成为从涡旋形状SP的中心CP朝向涡旋形状SP的外周卷起涡旋。第二涡旋部S2构成为向与第一涡旋部S1相反的方向卷起涡旋。涡旋形状SP的中心CP配置在涡旋轴上。

在本实施方式中，磁热容器1在图1中从外周朝向内周向左在同一平面上卷绕成涡旋状，且在涡旋中心将卷绕方向从向左改变为向右，从内周朝向外周向右在同一平面上卷绕成涡旋状。

在磁热容器1的第一端(一端)设置有高温侧口6，在磁热容器1的第二端(另一端)设置有低温侧口7。高温侧口6和低温侧口7均位于涡旋形状SP的外周部OP。高温侧口6和低温侧口7通过磁热容器1内部而相互连接。

如图1和图4所示，磁热容器1构成为管状。在磁热容器1内部设置有内部空间。在磁热容器1填充有磁热材料2。磁热材料2具有磁热效应。此外，在磁热容器1中填充有热输送介质。热输送介质4在磁热容器1内部填充在磁热材料2的间隙中。热输送介质4构成为输送由磁热材料产生的热。热输送介质4能够沿着涡旋形状SP在热输送介质4的输送流5的方向以及其相反方向上自如地移动。

另一方面，优选磁热材料2不会由于热输送介质4的输送流5而在磁热容器1内产生大的移动。因此，磁热材料2紧密地填充在磁热容器1内。或者，磁热材料2在磁热容器1内固定。此外，优选磁热材料2沿着磁热容器1内的流路均匀地分布。因此，以在磁热容器1内的流路上减少磁热材料2少的区间的方式配置磁热材料2。在此，也可以沿着磁热容器1内的流路配置不同的特性的磁热材料2。该不同的特性例如是指由磁热效应引起的熵变的温度依赖性、比热、材料组成。

磁热容器1具有在磁热容器1的涡旋形状SP的流路中位于分离的位置的磁热容器1的部位相邻的构造。在磁热容器1的因涡旋形状SP而相邻的部位之间配置有绝热件3。绝热件3配置在涡旋形状SP的相互相邻的部分之间。绝热件3构成为阻碍向因涡旋形状SP而相邻的磁热容器1的不同的部位的热移动。作为绝热件3的替代，磁热容器1的壁面也可以由绝热材料构成。在该情况下，涡旋形状SP的相互相邻的部分由绝热材料构成。绝热材料例如是作为管发挥功能的一般的防水性绝热件。在磁制冷中，沿着磁热容器1内的流路从高温侧口6朝向低温侧口7产生温度梯度。通过利用配置在磁热容器1的涡旋间的绝热件3阻碍将流路短路的热传导，在涡旋形状SP中也能够得到高的性能。另外，即使涡旋形状SP的相互相邻的部分由绝热材料构成，也能够通过阻碍将流路短路的热传导而在涡旋形状SP中得到的高性能。

参照图3至图5，对实施方式1的磁热容器1和磁场产生装置8的结构进行说明。

磁场产生装置8被配置成与磁热容器1的涡旋面SS相向。磁场产生装置8构成为夹着整个磁热容器1。磁场产生装置8构成为能够使施加于填充有磁热材料2的磁热容器1的磁场变动。

磁场产生装置8构成为通过使均匀的磁场9相对于磁热容器1的涡旋面SS垂直地穿过而向磁热材料2赋予相对强的磁场。为了对磁热材料2赋予磁场的变动，存在以下的方法，即，使利用了永久磁铁的磁场产生装置8相对于磁热容器1水平地移动，使磁热容器1从磁场产生装置8的磁场产生区域脱离。还存在由电磁铁构成磁场产生装置8且通过电磁铁的电流使磁场的强度变动的方法。

在AMR方式的磁制冷中，通过对磁热容器1内的所有磁热材料2赋予均匀的磁场的变动，能够大量地提取磁热材料2的热(冷能)。例如，在仅针对磁热材料2的一部分磁场的变动弱的情况下，由于该部分的磁热材料2的磁热效应所产生的发热(冷能)量减少，因此，该部分成为磁制冷的热输送中的瓶颈。因此，不能充分发挥性能。

参照图1以及图6，对实施方式1的磁制冷装置100的结构进行说明。

实施方式1的磁制冷装置100具备磁热容器1、绝热件3、磁场产生装置8和热输送路径10。热输送路径10包括高温侧热交换器11、低温侧热交换器12和泵13。

磁热容器1的高温侧口6和低温侧口7分别与热输送路径10连接。在与高温侧口6连接的热输送路径10上包括高温侧热交换器11。高温侧热交换器11与磁热容器1连接。在与低温侧口7连接的热输送路径10上包括低温侧热交换器12。低温侧热交换器12与高温侧热交换器11隔着磁热容器1地连接于磁热容器1。

高温侧和低温侧的热输送路径10连接于共用的泵13。在热输送路径10上填充有热输送介质4。泵13构成为，能够以在高温侧热交换器11与低温侧热交换器12之间经由磁热容器1往返的方式输送热输送介质4。磁热容器1构成为，由泵13输送的热输送介质4沿着涡旋形状SP流动。泵13是往复泵。

参照图5以及图6，对实施方式1的磁制冷装置100的动作原理进行说明。

以利用磁场产生装置8使比较强的磁场通过磁热容器1的状态为起点，对磁制冷装置100的动作原理进行说明。

使比较强的磁场通过磁热容器1的状态通过磁场产生装置8移动或控制而变化成使比较弱的磁场9通过整个磁热容器1的状态。此时，磁热容器1内的磁热材料2由于通过磁热材料2的磁场的减少，利用磁热效应而产生冷能。即，由于施加于磁热材料2的磁场的强度减小，磁热材料2吸热。磁热材料2的冷能向与磁热材料2相邻的热输送介质4进行热传导。

通过泵13，热输送路径10和磁热容器1内的热输送介质4从高温侧热交换器11侧经由磁热容器1向低温侧热交换器12侧输送，从而磁热材料2的冷能通过热输送介质4向低温侧热交换器12搬运。另一方面，由于与磁热材料2相邻的热输送介质4是从高温侧入口6流入的热输送介质4，因此，成为与在前工序中赋予冷能的热输送介质4相比比较高温的热输送介质4。

接着，使比较弱的磁场通过磁热容器1的状态通过磁场产生装置8移动或控制而变化成使比较强的磁场9通过整个磁热容器1的状态。此时，磁热容器1内的磁热材料2由于通过磁热材料2的磁场的增加，利用磁热效应而产生热能。即，由于施加于磁热材料2的磁场的强度增大，磁热材料2发热。磁热材料2的热能向与磁热材料2相邻的热输送介质4进行热传导。

通过泵13，热输送路径10和磁热容器1内的热输送介质4从低温侧热交换器12侧经由磁热容器1向高温侧热交换器11侧输送，从而磁热材料2的热能通过热输送介质4向高温侧热交换器11搬运。另一方面，由于与磁热材料2相邻的热输送介质4是从低温侧入口7流入的热输送介质4，因此，成为与在前工序中赋予热能的热输送介质4相比比较低温的热输送介质4。

通过反复进行上述工序，实现向低温侧热交换器12搬运冷能、向高温侧热交换器11搬运热能的磁制冷循环。

以在磁制冷循环中产生的温度梯度为基准，通过使磁制冷循环重复，能够产生大的温度梯度。通过反复进行磁制冷循环，热在磁热容器1内部沿着流路向相邻的磁热材料2传递，在磁热容器1内部也产生温度梯度。

通过使磁制冷循环高速地重复，提高了磁制冷的单位时间的性能。因此，优选以高速输送热输送介质4。由于填充在磁热容器1中的磁热材料2的填充密度通常较高，所以相对于用于输送热输送介质4的泵13的力的压力损失较大。需要考虑了该压力损失的输出量的泵13。

在作为相对于泵13的力的压力损失的主要原因在磁热容器1中存在弯曲部的情况下，由于在弯曲部产生阻碍热输送介质4的流动的压力损失，因此优选弯曲部较少。在实施方式1的磁热容器1中，由于涡旋形状SP具有圆形状，因此弯曲部的弯曲的角度平缓。另外，涡旋形状SP也可以是四边形。即使涡旋形状SP是四边形，只要使各弯曲部的流路方向以90度的角度变化即可。因此，即使涡旋形状是四边形，从压力损失的观点出发，也能够设计成弯曲部的弯曲的角度平缓。

对实施方式1的磁制冷装置100的作用效果进行说明。

参照图1和图6，根据实施方式1的磁制冷装置100，磁场产生装置8构成为能够使施加于填充有磁热材料2的磁热容器1的磁场变动。泵13构成为，能够以在高温侧热交换器11与低温侧热交换器12之间经由磁热容器1往返的方式输送热输送介质4。因此，通过使用AMR方式，能够在磁热容器1的高温侧与低温侧之间得到高的温度差。此外，磁热容器1具有构成为在同一平面上卷起涡旋的涡旋形状SP，且构成为由泵13输送的热输送介质沿着涡旋形状SP流动。因此，能够在涡旋形状SP的涡旋轴延伸的方向上使磁热容器1的尺寸小型化。因此，能够使磁热容器1小型化。因此，能够在磁热容器1的高温侧与低温侧之间得到高的温度差，并且能够使磁热容器1小型化。另外，由于能够使磁热容器1小型化，所以能够使具备磁热容器1的磁制冷装置100小型化。

另外，由于磁热容器1具有涡旋形状SP，因此，能够抑制在磁热容器1内流动的热输送介质4的压力损失的上升，并且能够增大通过一个磁场变动区域均匀地赋予磁场变动的磁热容器1的容积。另外，与具有被细分化了的磁场变动区域的磁热容器1相比，磁热容器1的构造简单。

根据实施方式1的磁制冷装置100，绝热件3配置在涡旋形状SP的相互相邻的部分之间。因此，能够通过绝热件3抑制磁热容器1的涡旋形状SP的相互相邻的部分之间的传热。

根据实施方式1的磁制冷装置100，涡旋形状SP的相互相邻的部分由绝热材料构成。因此，能够通过绝热材料抑制磁热容器1的涡旋形状SP的相互相邻的部分之间的传热。

根据实施方式1的磁制冷装置100，涡旋形状SP包括：第一涡旋部S1，构成为从涡旋形状SP的外周朝向涡旋形状SP的中心卷起涡旋；以及第二涡旋部S2，构成为从涡旋形状SP的中心朝向涡旋形状SP的外周卷起涡旋。第二涡旋部S2构成为向与第一涡旋部S1相反的方向卷起涡旋。因此，磁热容器1的管口(高温侧口6及低温侧口7)位于涡旋形状SP的外周部OP，因此磁热容器1的管口(高温侧口6及低温侧口7)与热输送路径10的连接容易。

实施方式2

只要没有特别说明，实施方式2的磁热容器1和磁制冷装置100具有与实施方式1的磁热容器1和磁制冷装置100相同的结构、动作和作用效果。

参照图7，对实施方式2的磁热容器1的结构进行说明。

实施方式2的磁热容器1构成为，涡旋形状SP的轴向X的宽度比与轴向X正交的方向Y的宽度长。磁热容器1具有涡旋形状SP的轴向X的第一尺寸D1和与轴向X正交的方向Y的第二尺寸D2。第一尺寸D1大于第二尺寸D2。因此，能够增大轴向X的磁热容器1的容积。因此，能够设计包括大量磁热材料2的磁热容器1。

参照图8，对实施方式2的磁热容器1和磁场产生装置8的结构进行说明。

由于磁热容器1的涡旋形状SP的轴向X的距离长，所以在设计上有时优选将磁场产生装置8配置成磁场9的施加方向与磁热容器1的涡旋面SS平行。磁场产生装置8构成为平行于磁热容器1的涡旋面SS施加磁场9。磁热容器1的涡旋面SS是卷起涡旋形状SP的平面。磁热容器1的高温侧口6和低温侧口7分别不与磁场产生装置8干涉。也就是说，磁热容器1的高温侧口6和低温侧口7分别不受磁场产生装置8妨碍地与热输送路径10相连。

参照图9，对实施方式2的磁热容器1的变形例的结构进行说明。在实施方式2的磁热容器1的变形例中，与图7所示的磁热容器1相比，磁热容器1的涡旋面SS的朝向不同。

参照图9和图10，对实施方式2的磁热容器1和磁场产生装置8的变形例的结构进行说明。在实施方式2的磁热容器1和磁场产生装置8的变形例中，磁场产生装置8被配置成与磁热容器1的涡旋面SS相向。

如实施方式2的磁热容器1和磁场产生装置8的变形例所示，与实施方式1同样，磁场产生装置8也能够垂直于磁热容器1的涡旋面SS施加磁场9。磁场产生装置8构成为垂直于磁热容器1的涡旋面SS施加磁场9。即使在实施方式2的磁热容器1和磁场产生装置8的变形例中，磁热容器1的高温侧口6和低温侧口7也分别不与磁场产生装置8干涉。

对实施方式2的磁制冷装置100的作用效果进行说明。

根据实施方式2的磁制冷装置100，涡旋形状SP的轴向X的第一尺寸D1比与轴向X正交的方向Y的第二尺寸D2大。因此，能够增大轴向X的磁热容器1的容积。因此，能够增加填充到磁热容器1中的磁热材料2的量。因此，能够提高磁制冷装置100的性能。另外，在该情况下，与具有相同长度的流路的螺旋构造的磁热容器相比，也能够使磁热容器1小型化。

根据实施方式2的磁制冷装置100，磁场产生装置8构成为相对于磁热容器1的涡旋面SS平行或垂直地施加磁场。因此，能够提高磁热容器1和磁场产生装置8的设计上的自由度。

实施方式3

只要没有特别说明，实施方式3的磁热容器1和磁制冷装置100具有与实施方式1的磁热容器1和磁制冷装置100相同的结构、动作和作用效果。

参照图11～图13，对实施方式3的磁热容器1的结构进行说明。

实施方式3的磁热容器1具有双层构造。磁热容器1包括第一层14和第二层15。第二层15层叠在第一层14上。第一层14以及第二层15分别具有涡旋形状SP。磁热容器1在各层的平面上向一个方向呈涡旋状地卷起。磁热容器1的各层的口的一方位于涡旋形状SP的外周部。磁热容器1的各层的口的另一方位于涡旋形状SP的内周部。

在磁热容器1的涡旋形状SP的中心CP，第一层14与第二层15连接。第一层14的内周部IP经由连接口18与相邻的第二层15的内周部IP连接。磁热容器1的管口(高温侧口6和低温侧口7)配置在第一层14和第二层15各自的外周部OP。高温侧口6配置在第一层14的外周部OP。低温侧出口7配置在第二层15的外周部OP。高温侧口6和低温侧口7分别与磁制冷装置100的热输送路径10(参照图6)连接。

在第一层14和第二层15的各自中，在磁热容器1彼此的相邻部配置有绝热件3。作为绝热件3的替代，也可以使用由绝热材料构成而具有绝热功能的磁热容器1。

在第一层14和第二层15的各自中填充有磁热材料2和热输送介质4。热输送介质4在磁热容器1内自如地流动。磁热材料2以不会因热输送介质4的输送流而产生较大地流动的方式被填充或固定在磁热容器1内。

第一层14和第二层15层叠为层状。在第一层14和第二层15之间配置有绝热件3。作为绝热件3的替代，也可以使用由绝热材料构成而具有绝热功能的磁热容器1。

为了对第一层14以及第二层15各自分别赋予均匀的磁场的变动，以从外周侧夹着第一层14以及第二层15各自的涡旋形状SP的方式配置有磁场产生装置8。磁场产生装置8包括第一产生部8a和第二产生部8b。第一产生部8a以从外周侧夹着第一层14的方式构成。第二产生部8b以从外周侧夹着第二层15的方式构成。从磁场产生装置8施加的磁场9在第一层14和第二层15各自的内部是均匀的。

在本实施方式中，第一产生部8a和第二产生部8b的磁场的朝向不同。具体而言，分别施加于第一层14和第二层15的磁场9的朝向相互相反。另外，分别施加于第一层14以及第二层15的磁场9的朝向也可以相互相同。然而，从磁制冷的性能的观点出发，优选磁热容器1内的磁热材料2整体的发热时机是一致的。因此，优选磁场强度在整个磁热容器1中是均匀的。

第一层14的连接口18经由连接部19与第二层15的连接口18连接。填充于磁热容器1的热输送介质4(参照图6)如图11所示向第一层14的热输送介质4的输送流5的方向流动之后，向图12所示的第二层15的热输送介质4的输送流5的方向流动。

对实施方式3的磁制冷装置100的作用效果进行说明。

根据实施方式3的磁制冷装置100，磁热容器1包括第一层14和第二层15。因此，容易加长磁热容器1的流路。

根据实施方式3的磁制冷装置100，磁热容器1的管口(高温侧口6和低温侧口7)配置于第一层14以及第二层15各自的外周部OP。因此，磁热容器1的管开口(高温侧口6和低温侧口7)与热输送路径10的连接是容易的。

根据实施方式3的磁制冷装置100，磁场产生装置8包括第一产生部8a和第二产生部8b。第一产生部8a以从外周侧夹着第一层14方式构成。第二产生部8b以从外周侧夹着第二层15的方式构成。第一产生部8a和第二产生部8b的磁场的朝向不同。因此，由于能够针对各层的涡旋形状SP规定不同的磁场，因此，永久磁铁海尔贝克构造等的高磁场产生装置的使用变得容易。

实施方式4

只要没有特别说明，实施方式4的磁热容器1和磁制冷装置100具有与实施方式3的磁热容器1和磁制冷装置100相同的结构、动作和作用效果。在实施方式4的磁热容器1中，与实施方式3的磁热容器1相比，磁热容器1的层数增加。

参照图14～图18，对实施方式4的磁热容器1的结构进行说明。

实施方式4的磁热容器1具有四层构造。磁热容器1包括第一层14、第二层15、第三层16和第四层17。第二层15层叠在第一层14上。第三层16层叠在第二层15上。第四层17层叠在第三层16上。第一层14、第二层15、第三层16和第四层17分别具有涡旋形状SP。

设置在第一层14的内周部IP的连接口18经由连接部19与设置在第二层15的内周部IP的连接口18连接。设置在第二层15的外周部OP的连接口20经由连接部21与设置在第三层16的外周部OP的连接口20连接。设置在第三层16的内周部IP的连接口22经由连接部23与设置在第四层17的内周部IP的连接口22连接。

第二层15、第三层16和第四层17分别构成为使第一层14旋转或反转而成的形状。通过堆积第一层14、第二层15、第三层16和第四层17，能够实现任意的层数的磁热容器1。

对实施方式4的磁制冷装置100的作用效果进行说明。

根据实施方式4的磁制冷装置100，磁热容器1包括第一层14、第二层15、第三层16和第四层17。因此，容易进一步加长磁热容器1的流路。

实施方式5

只要没有特别说明，实施方式5的磁热容器1和磁制冷装置100具有与实施方式1的磁热容器1和磁制冷装置100相同的结构、动作和作用效果。

参照图19，对实施方式5的磁热容器1的结构进行说明。

磁热容器1具有在平面上向一个方向卷起的涡旋形状SP。在磁热容器1的外周部OP设置有高温侧口6。在磁热容器1的内周部IP设置有低温侧口7。

参照图20，对实施方式5的磁热容器1和热输送路径10的结构进行说明。在涡旋形状SP的中心，磁热容器1的低温侧口7与热输送路径10连接。热输送路径10具有向涡旋形状SP的轴向延伸的形状。

参照图21，对实施方式5的磁热容器1和热输送路径10的变形例的结构进行说明。热输送路径10具有在向磁热容器1的涡旋形状SP的轴向延伸之后在与涡旋面SS不同的平面上沿与涡旋面SS平行的方向延伸的形状。

参照图22和图23，对实施方式5的磁热容器1、热输送路径10的一部分和磁场产生装置8的结构进行说明。

磁场产生装置8构成为垂直于图20所示的磁热容器1的涡旋形状SP的涡旋面SS施加磁场。在与涡旋形状SP的一侧的涡旋面SS相向的磁场产生装置8的一侧，磁路径24为单向。在与涡旋形状SP的另一侧的涡旋面SS相向的磁场产生装置8的另一侧，磁路径24分支。分支的磁路径24的方向彼此相差180度。分支的磁路径24通过磁场产生装置8从磁热容器1的外侧绕入涡旋形状SP的相反侧后汇合，成为单向的磁路径24。并且，构成再次相对于涡旋形状SP的一侧的涡旋面SS垂直入射的封闭的磁路径24。

磁场产生装置8也可以由永久磁铁、磁轭、电磁铁、超导磁铁等构成。

磁场产生装置8包括将磁路径24分支的分支部25。在分支部25设置有空隙26。该空隙26是孔。热输送路径10通过空隙26被引出到磁场产生装置8的外部。因此，热输送介质通过空隙26被输送。

磁场产生装置8的分支部25在磁场产生装置8中利用率低。因此，即使通过削减分支部25的一部分来设置空隙26，也能够抑制磁场产生装置8的性能降低。

参照图24和图25，对实施方式5的磁热容器1、热输送路径10的一部分和磁场产生装置8的变形例1的结构进行说明。

在该变形例1中，使用了图20所示的磁热容器1。磁场产生装置8的空隙26是间隙26b。由于空隙26是间隙26b，因此，磁热容器1和磁场产生装置8的相对位置容易移动。

参照图26和图27，对实施方式5的磁热容器1、热输送路径10的一部分和磁场产生装置8的变形例2的结构进行说明。

在该变形例2中，使用了图20所示的磁热容器1。磁场产生装置8的空隙26是狭缝26c。由于空隙26是狭缝26c，因此，磁热容器1和磁场产生装置8的相对位置容易移动。

参照图28和图29，对实施方式5的磁热容器1、热输送路径10的一部分和磁场产生装置8的变形例3的结构进行说明。

在变形例3中，使用了图21所示的磁热容器1。磁场产生装置8的空隙26是狭缝26c。由于空隙26是狭缝26c，因此，磁热容器1和磁场产生装置8的相对位置容易移动。

对实施方式5的磁制冷装置100的作用效果进行说明。

根据实施方式5的磁制冷装置100，在磁场产生装置8的分支部25设置有空隙26，通过空隙26输送热输送介质。因此，在热输送路径10从涡旋形状的中心被引出时，即使通过削减磁场产生装置8的磁利用率低的部分而设置空隙26，也能够抑制磁场产生装置8的性能降低，并且通过引出热输送路径10来输送热输送介质。

另外，能够适当组合上述各实施方式。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的内容。本公开的范围由权利要求书而非上述说明来表示，意图包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。

附图标记的说明

1磁热容器、2磁热材料、3绝热件、4热输送介质、6高温侧口、7低温侧口、8磁场产生装置、8a第一产生部、8b第二产生部、10热输送路径、11高温侧热交换器、12低温侧热交换器、13泵、14第一层、15第二层、16第三层、17第四层、24磁路径、25分支部、26空隙、100磁制冷装置、CP中心、D1第一尺寸、D2第二尺寸、IP内周部、OP外周部、S1第一涡旋部、S2第二涡旋部、SP涡旋形状、SS涡旋面、X轴向、Y与轴向正交的方向。

Claims

1.一种磁制冷装置，其中，

该磁制冷装置具备：

磁热容器，填充有磁热材料；

磁场产生装置，构成为能够使施加于填充有所述磁热材料的所述磁热容器的磁场变动；

高温侧热交换器，与所述磁热容器连接；

低温侧热交换器，以与所述高温侧热交换器夹着所述磁热容器的方式连接于所述磁热容器；以及

泵，构成为能够以在所述高温侧热交换器与所述低温侧热交换器之间经由所述磁热容器往返的方式输送热输送介质，

所述磁热容器具有构成为在同一平面上卷起涡旋的涡旋形状，且构成为使由所述泵输送的所述热输送介质沿着所述涡旋形状流动，

所述磁热容器具有所述涡旋形状的轴向上的第一尺寸和与所述轴向垂直的方向上的第二尺寸，

所述第一尺寸比所述第二尺寸大。

2.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其中，

该磁制冷装置还具备绝热件，

所述绝热件配置在所述涡旋形状的相互相邻的部分之间。

3.根据权利要求1所述的磁制冷装置，其中，

所述涡旋形状的相互相邻的部分由绝热材料构成。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁制冷装置，其中，

所述涡旋形状包括：第一涡旋部，构成为从所述涡旋形状的外周朝向所述涡旋形状的中心卷起涡旋；以及第二涡旋部，构成为从所述涡旋形状的所述中心朝向所述涡旋形状的所述外周卷起涡旋，

所述第二涡旋部构成为，向与所述第一涡旋部相反的方向卷起涡旋。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的磁制冷装置，其中，

所述磁场产生装置构成为，相对于所述磁热容器的涡旋面平行或垂直地施加磁场。

6.根据权利要求4所述的磁制冷装置，其中，

7.一种磁制冷装置，其中，

该磁制冷装置具备：

磁热容器，填充有磁热材料；

高温侧热交换器，与所述磁热容器连接；

所述磁热容器包括第一层和层叠于所述第一层的第二层，

所述第一层和所述第二层分别具有所述涡旋形状，

所述磁场产生装置包括：第一产生部，构成为从外周侧夹着所述第一层；以及第二产生部，构成为从外周侧夹着所述第二层，

所述第一产生部和所述第二产生部的磁场的朝向不同。

8.根据权利要求7所述的磁制冷装置，其中，

在所述涡旋形状的中心，所述第一层与所述第二层连接，

所述磁热容器的管口配置在所述第一层和所述第二层各自的外周部。

9.一种磁制冷装置，其中，

该磁制冷装置具备：

磁热容器，填充有磁热材料；

高温侧热交换器，与所述磁热容器连接；

所述磁场产生装置构成为，相对于所述磁热容器的涡旋面垂直地施加磁场，

所述磁场产生装置包括将磁路径分支的分支部，

在所述分支部设置有空隙，

所述热输送介质通过所述空隙被输送。