JP2020051693A - 磁気冷凍システム - Google Patents

Abstract

【課題】磁気冷凍システムにおける熱輸送の効率を向上させる。【解決手段】複数の熱輸送部（20）は、磁場印加と磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わる。磁場印加ユニット（35）は、複数の熱輸送部（20）に磁場を印加する。駆動機構（40）は、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される熱輸送部（20）が周期的に切り換えられ、且つ、低温側熱交換部（11）と複数の熱輸送部（20）と高温側熱交換部（12）との熱的な接触状態が周期的に切り換えられるように、複数の熱輸送部（20）を周期的に移動させる。複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、熱輸送方向における端部（20a）が伝熱を促進させる伝熱促進部となっている。【選択図】図１

Description

本開示は、磁気冷凍システムに関する。

特許文献１には、熱を輸送する磁気冷凍機が開示されている。この磁気冷凍機は、磁性体を複数列状に間隔を設けて配置した磁性体ユニットと、磁性体ユニットの一端に位置する磁性体と間隔を設けて隣り合う低温側熱交換部と、磁性体ユニットの他端に位置する磁性体と間隔を設けて隣り合う高温側熱交換部と、熱伝導部と、磁気印加部と、制御部とを備えている。熱伝導部は、磁性体ユニット内の隣り合う磁性体との間の熱伝導、または、磁性体ユニットの一端に位置する磁性体と低温側熱交換部との間および磁性体ユニットの他端に位置する磁性体と高温側熱交換部との間の熱伝導、のいずれかの熱伝導を固体の熱伝導部材を介して交互に行う。磁気印加部は、磁性体ユニットの一端に位置する磁性体、または、磁性体ユニットの他端に位置する磁性体、のいずれかの磁性体に対して交互に磁気を印加する。制御部は、熱伝導部と前記磁気印加部との動作を制御する。

特開２０１２−１９３９２７号公報

特許文献１のような磁気冷凍機では、磁性体とその磁性体と熱的に接触する部材（低温側熱交換部または高温側熱交換部または別の磁性体）との間の熱抵抗が高くなるほど、その磁性体と部材との間において熱が伝わりにくくなるので、熱輸送の効率が低下してしまう。

本開示の目的は、磁気冷凍システムにおける熱輸送の効率を向上させることにある。

本開示の第１の態様は、低温側熱交換部（11）から高温側熱交換部（12）へ向けて熱を輸送する磁気冷凍システムであって、それぞれが磁場印加と該磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わるように構成され、前記低温側熱交換部（11）と前記高温側熱交換部（12）との間に配列される複数の熱輸送部（20）と、前記低温側熱交換部（11）から前記高温側熱交換部（12）へ向かう熱輸送方向において前記複数の熱輸送部（20）のうち磁場が印加される熱輸送部（20）と磁場が印加されない熱輸送部（20）とが交互に並ぶように、該複数の熱輸送部（20）に磁場を印加する磁場印加ユニット（35）と、前記複数の熱輸送部（20）のうち前記磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される熱輸送部（20）が周期的に切り換えられ、且つ、前記低温側熱交換部（11）と前記複数の熱輸送部（20）と前記高温側熱交換部（12）との熱的な接触状態が周期的に切り換えられるように、該複数の熱輸送部（20）および該磁場印加ユニット（35）のうち少なくとも該複数の熱輸送部（20）を周期的に移動させる駆動機構（40）とを備え、前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、前記熱輸送方向における端部（20a）が伝熱を促進させる伝熱促進部となっていることを特徴とする。

第１の態様では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）を伝熱促進部にすることにより、熱輸送部（20）とその熱輸送部（20）と熱的に接触する部材（低温側熱交換部（11）または高温側熱交換部（12）または別の熱輸送部（20））との間の熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、前記熱輸送方向における端面が凹凸面となっていることを特徴とする。

第２の態様では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面を凹凸面にすることによって、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部での伝熱を促進させることができる。すなわち、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部を伝熱促進部にすることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

本開示の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質により構成されて前記磁場印加と該磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わる本体部（200）と、該本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、該本体部（200）の前記熱輸送方向における端部に設けられて該熱輸送部（20）の該熱輸送方向における端部（20a）を構成する第１伝熱部材（201）とを有していることを特徴とする。

第３の態様では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部を第１伝熱部材（201）で構成することにより、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部での伝熱を促進させることができる。すなわち、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部を伝熱促進部にすることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

本開示の第４の態様は、第３の態様において、前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、前記本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、該本体部（200）の内部を前記熱輸送方向に延びて前記第１伝熱部材（201）に接続される第２伝熱部材（202）をさらに有していることを特徴とする。

第４の態様では、熱輸送部（20）の本体部（200）の内部に第２伝熱部材（202）を設けることによって、熱輸送部（20）内における熱輸送方向への熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

本開示の第５の態様は、第１〜第４の態様のいずれか１つにおいて、前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）には、該熱輸送部（20）の前記熱輸送方向における両端面を除く部分を覆う断熱部材（203）が設けられていることを特徴とする。

第５の態様では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における両端面を除く部分を断熱部材（203）で覆うことにより、熱輸送部（20）の放熱を抑制して熱輸送部（20）内における熱輸送方向への熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

本開示の第６の態様は、第１〜第５の態様のいずれか１つにおいて、前記磁場印加ユニット（35）は、それぞれが磁場を印加するように構成されて前記熱輸送方向に所定の間隔をおいて配列される複数の磁場印加部（30）を有し、前記複数の熱輸送部（20）の各々は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質を含み、前記複数の磁場印加部（30）の各々により印加される磁場の強度は、前記複数の熱輸送部（20）のうち前記熱輸送方向に並んで配置されて該磁場印加部（30）による磁場印加の対象となる熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量および磁気エントロピー変化量に応じて設定されていることを特徴とする。

第６の態様では、磁場印加部（30）により印加される磁場の強度を調節することによって、磁場印加部（30）により磁場が印加される熱輸送部（20）の磁場印加に伴う熱量変化量を調節することができる。これにより、複数の熱輸送部（20）の各々における磁場印加に伴う熱量変化量が均一になるようにすることができるので、複数の熱輸送部（20）における磁場印加に伴う熱量変化量のばらつきを低減することができる。

本開示の第７の態様は、第１〜第６の態様のいずれか１つにおいて、前記複数の熱輸送部（20）の各々は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質を含み、前記複数の熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量は、該熱輸送部（20）における磁気作業物質の磁気エントロピー変化量と前記磁場印加ユニット（35）により該熱輸送部（20）に印加される磁場の強度とに応じて設定されていることを特徴とする。

第７の態様では、熱輸送部（20）における磁気作業物質の含有量を調節することによって、熱輸送部（20）の磁場印加に伴う熱量変化量を調節することができる。これにより、複数の熱輸送部（20）の各々における磁場印加に伴う熱量変化量が均一になるようにすることができるので、複数の熱輸送部（20）における磁場印加に伴う熱量変化量のばらつきを低減することができる。

本開示の第８の態様は、第１〜第７の態様のいずれか１つにおいて、前記磁場印加ユニット（35）は、それぞれが磁場を印加するように構成されて前記熱輸送方向に所定の間隔をおいて配列される複数の磁場印加部（30）を有し、前記複数の磁場印加部（30）のうち少なくとも２つの磁場印加部（30）は、１つの磁石（301）を有する１つの磁気回路（300）に含まれていることを特徴とする。

第８の態様では、２つの磁場印加部（30）が１つの磁石（301）を有する１つの磁気回路（300）に含まれているので、２つの磁場印加部（30）が２つの磁気回路（それぞれが１つの磁石を有する２つの磁気回路）に別々に含まれている場合よりも、磁石（301）の数を削減することができる。これにより、磁気冷凍システム（10）のコストを低減することができる。

本開示の第９の態様は、第１〜第８の態様のいずれか１つにおいて、前記磁場印加ユニット（35）は、固定されており、前記駆動機構（40）は、前記複数の熱輸送部（20）を前記熱輸送方向に移動させることを特徴とする。

第９の態様では、磁場印加ユニット（35）が固定されているので、磁場印加ユニット（35）を周期的に移動させるための機構を省略することができる。これにより、磁場印加ユニット（35）を周期的に移動させる場合よりも、磁気冷凍システム（10）のサイズおよび駆動のためのエネルギを低減することができる。

本開示の第１０の態様は、第９の態様において、前記複数の熱輸送部（20）には、少なくとも、前記熱輸送方向に間隔をおいて並んで配置される２つの第１熱輸送部（21）と、該２つの第１熱輸送部（21）の間に配置される１つの第２熱輸送部（22）とが含まれており、前記駆動機構（40）は、前記第１熱輸送部（21）を前記熱輸送方向に移動させるスライド機構（405）と、前記熱輸送方向に移動する前記第１熱輸送部（21）に押されて該熱輸送方向に移動する前記第２熱輸送部（22）の可動範囲を規制する規制部（406）とを有していることを特徴とする。

第１０の態様では、熱輸送方向に移動する第１熱輸送部（21）によって第２熱輸送部（22）を熱輸送方向に移動させることができる。これにより、第１熱輸送部（21）を熱輸送方向に移動させるスライド機構（405）に加えて第２熱輸送部（22）を熱輸送方向に移動させる別のスライド機構が設けられている場合よりも、第１熱輸送部（21）とともに第２熱輸送部（22）を熱輸送方向に移動させるための制御を容易にすることができる。

本開示の第１１の態様は、第１〜第１０の態様のいずれか１つにおいて、前記複数の熱輸送部（20）は、前記熱輸送方向をＸ軸方向とし該熱輸送方向と直交する第１方向をＹ軸方向とする二次元状、または、該熱輸送方向をＸ軸方向とし該第１方向をＹ軸方向とし該熱輸送方向および該第１方向と直交する第２方向をＺ軸方向とする三次元状に配列されていることを特徴とする。

図１は、実施形態１の磁気冷凍システムの構成（第１状態）を例示するＸＹ平面図である。 図２は、実施形態１の磁気冷凍システムの構成（第１状態）を例示するＸＺ平面図である。 図３は、図１に示した磁場印加部の構成を例示するＹＺ平面図である。 図４は、図１に示した熱輸送部の構成を例示する断面斜視図である。 図５は、実施形態１の磁気冷凍システムの構成（第２状態）を例示するＸＹ平面図である。 図６は、実施形態１の変形例３の磁気冷凍システムの構成を例示するＸＺ平面図である。 図７は、実施形態２の磁気冷凍システムの構成（第１状態）を例示するＸＹ平面図である。 図８は、実施形態２の磁気冷凍システムの構成（第２状態）を例示するＸＹ平面図である。 図９は、熱輸送部の配列例１を例示する概略斜視図である。 図１０は、熱輸送部の配列例２を例示する概略斜視図である。

以下、実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（実施形態１）
図１および図２は、実施形態１の磁気冷凍システム（10）の構成を例示している。磁気冷凍システム（10）は、低温側熱交換部（11）から高温側熱交換部（12）へ向けて熱を輸送する。具体的には、磁気冷凍システム（10）は、複数の熱輸送部（20）と、磁場印加ユニット（35）と、駆動機構（40）と、制御部（100）とを備えている。

なお、以下では、低温側熱交換部（11）から高温側熱交換部（12）へ向かう方向である熱輸送方向をＸ軸方向とし、熱輸送方向と直交する第１方向をＹ軸方向とし、熱輸送方向および第１方向と直交する方向をＺ軸方向としている。また、以下では、Ｚ軸方向が鉛直方向である場合を例に挙げている。

〔熱輸送部〕
複数の熱輸送部（20）は、それぞれが磁場印加と磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わるように構成されている。そして、複数の熱輸送部（20）は、低温側熱交換部（11）と高温側熱交換部（12）との間に配列されている。複数の熱輸送部（20）の各々は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質を含んでいる。磁気作業物質は、例えば、Ｇｄ₅（Ｇｅ_0.5Ｓｉ_0.5）₄、Ｌａ（Ｆｅ_1-xＳｉ_x）₁₃、Ｌａ（Ｆｅ_1-xＣｏ_xＳｉ_y）₁₃、Ｌａ（Ｆｅ_1-xＳｉ_x）₁₃Ｈy、Ｍｎ（Ａｓ_0.9Ｓｂ_0.1）などである。

この例では、熱輸送部（20）は、磁場印加により発熱状態となり、磁場印加の解除により吸熱状態となる。すなわち、熱輸送部（20）は、磁場印加により発熱して磁場印加の解除により吸熱する磁気作業物質によって構成されている。また、この例では、熱輸送部（20）は、直方体状に形成されている。

なお、複数の熱輸送部（20）には、少なくとも、熱輸送方向（Ｘ軸方向）に間隔をおいて並んで配置される２つの第１熱輸送部（21）と、２つの第１熱輸送部（21）の間に配置される１つの第２熱輸送部（22）とが含まれている。この例では、低温側熱交換部（11）と高温側熱交換部（12）との間に５つの熱輸送部（20）が熱輸送方向に並んで配置されている。この５つの熱輸送部（20）には、熱輸送方向に間隔をおいて並んで配置される３つの第１熱輸送部（21）と、３つの第１熱輸送部（21）の間にそれぞれ配置される２つの第２熱輸送部（22）とが含まれている。

以下では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における長さを「第１距離長さ（L1）」とし、熱輸送方向において隣り合う２つの熱輸送部（20）を熱的に非接触にすることが可能な隙間の熱輸送方向における長さを第１距離長さ（L1）に加算して得られる長さを「第２距離長さ（L2）」とする。

〔磁場印加ユニット〕
磁場印加ユニット（35）は、熱輸送方向（Ｘ軸方向）において複数の熱輸送部（20）のうち磁場が印加される熱輸送部（20）と磁場が印加されない熱輸送部（20）とが交互に並ぶように、複数の熱輸送部（20）に磁場を印加する。

この例では、磁場印加ユニット（35）は、複数の磁場印加部（30）を有している。複数の磁場印加部（30）は、それぞれが磁場を印加するように構成されている。そして、複数の磁場印加部（30）は、熱輸送方向に所定の間隔をおいて配列されている。

具体的には、この例では、３つの磁場印加部（30）が熱輸送方向に並んで配置されている。すなわち、熱輸送方向における低温側（低温側熱交換部（11）側）から高温側（高温側熱交換部（12）側）へ向けて、第１番目の磁場印加部（30）と第２番目の磁場印加部（30）と第３番目の磁場印加部（30）が順に並んでいる。

第１番目の磁場印加部（30）は、低温側熱交換部（11）から熱輸送方向に第２距離長さ（L2）だけ進んだ位置にある第１地点と第１地点から熱輸送方向に第１距離長さ（L1）だけ進んだ位置にある第２地点との間の区間（第１磁場印加区間）に配置されている。第２番目の磁場印加部（30）は、第２地点から第２距離長さ（L2）だけ進んだ位置にある第３地点と第３地点から熱輸送方向に第１距離長さ（L1）だけ進んだ位置にある第４地点との間の区間（第２磁場印加区間）に配置されている。第３番目の磁場印加部（30）は、第４地点から第２距離長さ（L2）だけ進んだ位置にある第５地点と第５地点から熱輸送方向に第１距離長さ（L1）だけ進んだ位置にある第６地点との間の区間（第３磁場印加区間）に配置されている。高温側熱交換部（12）は、第６地点に位置している。また、磁場印加部（30）の熱輸送方向における有効長さ（磁場印加部（30）により磁場を印加することが可能な範囲の長さ）は、第１距離長さ（L1）以下に設定されている。

すなわち、この例では、第１磁場印加区間は、第１番目の磁場印加部（30）により磁場が印加される区間であり、第２磁場印加区間は、第２番目の磁場印加部（30）により磁場が印加される区間であり、第３磁場印加区間は、第３番目の磁場印加部（30）により磁場が印加される区間である。そして、低温側熱交換部（11）と第１磁場印加区間との間の区間（第１磁場印加解除区間）と、第１磁場印加区間と第２磁場印加区間との間の区間（第２磁場印加解除区間）と、第２磁場印加区間と第３磁場印加区間との間の区間（第３磁場印加解除区間）は、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加されない区間である。

例えば、第１磁場印加区間に熱輸送部（20）が進入すると、熱輸送部（20）に磁場が印加されて熱輸送部（20）が吸熱状態から発熱状態に切り換わり、第１磁場印加区間から熱輸送部（20）が脱出すると、熱輸送部（20）に対する磁場印加が解除されて熱輸送部（20）が発熱状態から吸熱状態に切り換わる。第２磁場印加区間および第３磁場印加区間についても同様である。

図３に示すように、磁場印加部（30）は、磁気回路（300）に含まれている。磁気回路（300）は、磁石（301）とヨーク（302）とにより構成されている。磁石（301）は、例えば、永久磁石である。ヨーク（302）は、磁性材料（例えば鉄）により構成されている。この例では、ヨーク（302）は、ＹＺ平面における断面形状がＣ字状に形成され、Ｚ軸方向に所定の間隔をおいて互いに対向する２つの腕部を有している。磁石（301）は、Ｚ軸方向に扁平な直方体状に形成され、ヨーク（302）の一方の腕部（この例では上側の腕部）に固定されている。このような構成により、磁石（301）とヨーク（302）の他方の腕部（この例では下側の腕部）との間に配置された熱輸送部（20）に磁場を印加することができる。すなわち、この例では、ヨーク（302）の２つの腕部の間に磁場印加部（30）が設けられている。

〔駆動機構〕
駆動機構（40）は、複数の熱輸送部（20）のうち磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される熱輸送部（20）が周期的に切り換えられ、且つ、低温側熱交換部（11）と複数の熱輸送部（20）と高温側熱交換部（12）との熱的な接触状態が周期的に切り換えられるように、複数の熱輸送部（20）および磁場印加ユニット（35）のうち少なくとも複数の熱輸送部（20）を周期的に移動させる。

この例では、磁場印加ユニット（35）は、固定されている。駆動機構（40）は、複数の熱輸送部（20）を熱輸送方向（Ｘ軸方向）に移動させる。具体的には、駆動機構（40）は、複数の熱輸送部（20）の状態を第１状態（図１に示す状態）と第２状態（図５に示す状態）とに切り換える。なお、図１および図５では、磁場印加により発熱状態となっている熱輸送部（20）に細かいドットのハッチングが付され、磁場印加の解除により吸熱状態となっている熱輸送部（20）に粗いドットのハッチングが付されている。

〈第１状態〉
図１に示すように、第１状態では、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される区間に第１熱輸送部（21）が配置され、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加されない区間に第２熱輸送部（22）が配置される。この例では、３つの磁場印加区間に３つの第１熱輸送部（21）が配置され、２つの磁場印加解除区間（第２磁場印加解除区間と第３磁場印加解除区間）に２つの第２熱輸送部（22）が配置される。これにより、第１熱輸送部（21）が発熱状態となり、第２熱輸送部（22）が吸熱状態となる。また、発熱状態の第１熱輸送部（21）は、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向における高温側に隣り合う吸熱状態の第２熱輸送部（22）または高温側熱交換部（12）と熱的に接触する一方で、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向における低温側に隣り合う吸熱状態の第２熱輸送部（22）または低温側熱交換部（11）と熱的に非接触となる。

〈第２状態〉
図５に示すように、第２状態では、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される区間に第２熱輸送部（22）が配置され、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加されない区間に第１熱輸送部（21）が配置される。この例では、２つの磁場印加区間（第１磁場印加区間と第２磁場印加区間）に２つの第２熱輸送部（22）が配置され、３つの磁場印加解除区間に３つの第１熱輸送部（21）が配置される。これにより、第２熱輸送部（22）が発熱状態となり、第１熱輸送部（21）が吸熱状態となる。そして、吸熱状態の第１熱輸送部（21）は、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向における低温側に隣り合う発熱状態の第２熱輸送部（22）または低温側熱交換部（11）と熱的に接触する一方で、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向における高温側に隣り合う発熱状態の第２熱輸送部（22）または高温側熱交換部（12）と熱的に非接触となる。

なお、この例において、２つの部材が熱的に接触する状態とは、２つの部材が直接的に接触する状態のことであり、２つの部材が熱的に非接触となる状態とは、２つの部材が所定の隙間を隔てて離れている状態のことである。

〔駆動機構の構成〕
実施形態１では、駆動機構（40）は、可動支持機構（400）と第１スライド機構（401）と第２スライド機構（402）とを有している。

〈可動支持機構〉
可動支持機構（400）は、複数の熱輸送部（20）を熱輸送方向（Ｘ軸方向）に移動可能に支持している。この例では、可動支持機構（400）は、複数の可動台（50）とガイド部材（55）とを有している。

複数の可動台（50）は、それぞれが直方体状に形成されている。そして、複数の可動台（50）は、熱輸送方向に並んで配置され、熱輸送方向に並んで配置された複数の熱輸送部（20）にそれぞれ連結されて複数の熱輸送部（20）をそれぞれ支持している。ガイド部材（55）は、熱輸送方向に延び、複数の可動台（50）を熱輸送方向に案内する。

なお、複数の可動台（50）には、第１熱輸送部（21）を支持する第１可動台（51）と、第２熱輸送部（22）を支持する第２可動台（52）とが含まれている。この例では、５つの熱輸送部（20）にそれぞれ対応する５つの可動台（50）が熱輸送方向に並んで配置されている。この５つの可動台（50）には、熱輸送方向に間隔をおいて並んで配置されて３つの第１熱輸送部（21）にそれぞれ対応する３つの第１可動台（51）と、３つの第１可動台（51）の間にそれぞれ配置されて２つの第２熱輸送部（22）にそれぞれ対応する２つの第２熱輸送部（22）とが含まれている。

第１可動台（51）には、第１ネジ孔（51a）と第１挿通孔（51b）とが設けられている。第１ネジ孔（51a）は、後述する第１ボールネジ（401a）が挿通されて第１ボールネジ（401a）と噛み合う。第１挿通孔（51b）は、後述する第２ボールネジ（402a）が挿通されるが第２ボールネジ（402a）と噛み合わない。

第２可動台（52）には、第２ネジ孔（52a）と第２挿通孔（52b）とが設けられている。第２ネジ孔（52a）は、後述する第２ボールネジ（402a）が挿通されて第２ボールネジ（402a）と噛み合う。第２挿通孔（52b）は、後述する第１ボールネジ（401a）が挿通されるが第１ボールネジ（401a）と噛み合わない。

〈第１スライド機構〉
第１スライド機構（401）は、第１熱輸送部（21）を熱輸送方向（Ｘ軸方向）に移動させる。この例では、第１スライド機構（401）は、第１ボールネジ（401a）と第１モータ（401b）とを有している。

第１ボールネジ（401a）は、熱輸送方向に延び、第１可動台（51）の第１ネジ孔（51a）と第２可動台（52）の第２挿通孔（52b）とに挿通される。なお、第１ボールネジ（401a）は、第１可動台（51）の第１ネジ孔（51a）と噛み合うが、第２可動台（52）の第２挿通孔（52b）とは噛み合わない。

第１モータ（401b）は、第１ボールネジ（401a）を回転駆動させる。第１ボールネジ（401a）を第１回転方向に回転させることにより、第１ボールネジ（401a）と噛み合う第１ネジ孔（51a）が設けられた第１可動台（51）が熱輸送方向の一方側から他方側へ向けて移動し、第１可動台（51）とともに第１熱輸送部（21）が熱輸送方向の一方側から他方側へ向けて移動する。また、第１ボールネジ（401a）を第１回転方向の逆方向である第２回転方向に回転させることにより、第１ボールネジ（401a）と噛み合う第１ネジ孔（51a）が設けられた第１可動台（51）が熱輸送方向の他方側から一方側へ向けて移動し、第１可動台（51）とともに第１熱輸送部（21）が熱輸送方向の他方側から一方側へ向けて移動する。

〈第２スライド機構〉
第２スライド機構（402）は、第２熱輸送部（22）を熱輸送方向（Ｘ軸方向）に移動させる。この例では、第２スライド機構（402）は、第２ボールネジ（402a）と第２モータ（402b）とを有している。

第２ボールネジ（402a）は、熱輸送方向に延び、第２可動台（52）の第２ネジ孔（52a）と第１可動台（51）の第１挿通孔（51b）とに挿通される。なお、第２ボールネジ（402a）は、第２可動台（52）の第２ネジ孔（52a）と噛み合うが、第１可動台（51）の第１挿通孔（51b）とは噛み合わない。

第２モータ（402b）は、第２ボールネジ（402a）を回転駆動させる。第２ボールネジ（402a）を第１回転方向に回転させることにより、第２ボールネジ（402a）と噛み合う第２ネジ孔（52a）が設けられた第２可動台（52）が熱輸送方向の一方側から他方側へ向けて移動し、第２可動台（52）とともに第２熱輸送部（22）が熱輸送方向の一方側から他方側へ向けて移動する。また、第２ボールネジ（402a）を第１回転方向の逆方向である第２回転方向に回転させることにより、第２ボールネジ（402a）と噛み合う第２ネジ孔（52a）が設けられた第２可動台（52）が熱輸送方向の他方側から一方側へ向けて移動し、第２可動台（52）とともに第２熱輸送部（22）が熱輸送方向の他方側から一方側へ向けて移動する。

〔制御部〕
制御部（100）は、駆動機構（40）の動作を制御する。例えば、制御部（100）は、プロセッサと、プロセッサと電気的に接続されてプロセッサを動作させるためのプログラムや情報などを記憶するメモリとにより構成されている。

〔熱輸送部の構成〕
複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、熱輸送方向（Ｘ軸方向）における端部（20a）が伝熱を促進させる伝熱促進部となっている。具体的には、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、熱輸送方向における端面が凹凸面となっている。この例では、複数の熱輸送部（20）の全てにおいて、熱輸送部（20）の熱輸送方向における両方の端部（20a）が伝熱促進部となっている。具体的には、複数の熱輸送部（20）の全てにおいて、熱輸送部（20）の熱輸送方向における両方の端面が凹凸面となっている。

なお、この例では、熱輸送方向において隣り合う２つの熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面（すなわち互いに接触する凹凸面）は、互いに嵌り合うようになっている。このような構成により、２つの熱輸送部（20）の接触面積を増加させることができるので、２つの熱輸送部（20）の間の熱移動を促進させることができる。

また、この例では、低温側熱交換部（11）の接触面（11a）は、熱輸送方向において低温側熱交換部（11）の隣に位置する熱輸送部（20）と熱的に接触する面であり、凹凸面となっている。そして、熱輸送方向において隣り合う低温側熱交換部（11）の接触面（11a）と熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面（すなわち互いに接触する凹凸面）は、互いに嵌り合うようになっている。このような構成により、低温側熱交換部（11）と熱輸送部（20）との接触面積を増加させることができるので、低温側熱交換部（11）と熱輸送部（20）との間の熱移動を促進させることができる。

また、この例では、高温側熱交換部（12）の接触面（12a）は、熱輸送方向において高温側熱交換部（1２）の隣に位置する熱輸送部（20）と熱的に接触する面であり、凹凸面となっている。そして、熱輸送方向において隣り合う高温側熱交換部（12）の接触面（12a）と熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面（すなわち互いに接触する凹凸面）は、互いに嵌り合うようになっている。このような構成により、高温側熱交換部（12）と熱輸送部（20）との接触面積を増加させることができるので、高温側熱交換部（12）と熱輸送部（20）との間の熱移動を促進させることができる。

〔熱輸送部の内部構造〕
また、図４に示すように、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）（この例では複数の熱輸送部（20）の全て）は、本体部（200）と、第１伝熱部材（201）と、第２伝熱部材（202）とを有している。

〈本体部〉
本体部（200）は、磁気作業物質により構成されている。そして、本体部（200）は、磁場印加と磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わる。この例では、本体部（200）は直方体状に形成されている。

〈第１伝熱部材〉
第１伝熱部材（201）は、本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。具体的には、第１伝熱部材（201）は、磁気作業物質の熱伝達率よりも高い熱伝達率を有する高熱伝導材料により構成されている。高熱伝導材料は、例えば、金，銀，銅，アルミニウムなどの金属や、熱伝導グリスや、液体金属（ガリウムインジウムなどの合金）や、グラファイトや、カーボンナノチューブなどである。そして、第１伝熱部材（201）は、本体部（200）の熱輸送方向における端部に設けられて熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）を構成している。この例では、第１伝熱部材（201）は、金属などの固体により構成されて矩形の板状に形成されている。また、第１伝熱部材（201）の外面は、凹凸面となっている。

〈第２伝熱部材〉
第２伝熱部材（202）は、本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有している。具体的には、第２伝熱部材（202）は、磁気作業物質の熱伝達率よりも高い熱伝達率を有する高熱伝導材料により構成されている。そして、第２伝熱部材（202）は、本体部（200）の内部を熱輸送方向に延びて第１伝熱部材（201）に接続されている。なお、第２伝熱部材（202）は、棒状に形成されていてもよいし、板状に形成されていてもよい。

〈断熱部材〉
また、図４に示すように、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）には、断熱部材（203）が設けられている。断熱部材（203）は、熱輸送部（20）の熱輸送方向における両端面を除く部分を覆っている。なお、断熱部材（203）は、本体部（200）の断熱性よりも高い断熱性を有している。具体的には、断熱部材（203）は、磁気作業物質の断熱性よりも高い断熱性を有する高断熱性材料により構成されている。高断熱性材料は、例えば、発泡樹脂や、グラスウールなどである。この例では、断熱部材（203）は、矩形の筒状に形成されている。

〔磁気冷凍システムの動作〕
次に、図１および図５を参照して、実施形態１の磁気冷凍システム（10）の動作について説明する。なお、図１および図５において、白抜き矢印は、熱が輸送される方向を示している。

図１に示すように、第１状態では、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される３つの磁場印加区間に３つの第１熱輸送部（21）が配置され、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加されない２つの磁場印加解除区間（第２磁場印加解除区間と第３磁場印加解除区間）に２つの第２熱輸送部（22）が配置される。これにより、３つの第１熱輸送部（21）が発熱状態となり、２つの第２熱輸送部（22）が吸熱状態となる。また、３つの発熱状態の第１熱輸送部（21）の各々は、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向（Ｘ軸方向）における高温側に隣り合う吸熱状態の第２熱輸送部（22）または高温側熱交換部（12）と熱的に接触する一方で、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向における低温側に隣り合う吸熱状態の第２熱輸送部（22）または低温側熱交換部（11）と熱的に非接触となる。これにより、発熱状態の第１熱輸送部（21）から、その発熱状態の第１熱輸送部（21）と熱的に接触する吸熱状態の第２熱輸送部（22）（または高温側熱交換部（12））へ向けて熱が輸送される。

次に、複数の熱輸送部（20）の状態が第１状態に切り換えられてから予め定められた周期時間が経過すると、駆動機構（40）は、熱輸送方向における低温側（低温側熱交換部（11）側）へ向けて、３つの第１熱輸送部（21）を第２距離長さ（L2）だけ移動させるとともに、２つの第２熱輸送部（22）を第１距離長さ（L1）だけ移動させる。これにより、複数の熱輸送部（20）の状態が第１状態（図１に示した状態）から第２状態（図５に示した状態）に遷移する。

図５に示すように、第２状態では、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される２つの磁気印加区間（第１磁気印加区間と第２磁気印加区間）に２つの第２熱輸送部（22）が配置され、磁場印加ユニット（35）により磁場が印加されない３つの磁気印加解除区間に３つの第１熱輸送部（21）が配置される。これにより、２つの第２熱輸送部（22）が発熱状態となり、３つの第１熱輸送部（21）が吸熱状態となる。そして、３つの吸熱状態の第１熱輸送部（21）の各々は、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向（Ｘ軸方向）における低温側に隣り合う発熱状態の第２熱輸送部（22）または低温側熱交換部（11）と熱的に接触する一方で、その第１熱輸送部（21）の熱輸送方向における高温側に隣り合う発熱状態の第２熱輸送部（22）または高温側熱交換部（12）と熱的に非接触となる。これにより、発熱状態の第２熱輸送部（22）（または低温側熱交換部（11））から、その発熱状態の第２熱輸送部（22）（または低温側熱交換部（11））と熱的に接触する吸熱状態の第１熱輸送部（21）へ向けて熱が輸送される。

次に、複数の熱輸送部（20）の状態が第２状態に切り換えられてから予め定められた周期時間が経過すると、駆動機構（40）は、熱輸送方向における高温側（高温側熱交換部（12）側）へ向けて、３つの第１熱輸送部（21）を第２距離長さ（L2）だけ移動させるとともに、２つの第２熱輸送部（22）を第１距離長さ（L1）だけ移動させる。これにより、複数の熱輸送部（20）の状態が第２状態（図５に示した状態）から第１状態（図１に示した状態）に遷移する。

以上の動作が繰り返し行われることにより、低温側熱交換部（11）における温度が次第に低下していくとともに、高温側熱交換部（12）における温度が次第に上昇していく。

〔実施形態１の効果〕
以上のように、実施形態１の磁気冷凍システム（10）は、低温側熱交換部（11）から高温側熱交換部（12）へ向けて熱を輸送する。磁気冷凍システム（10）は、複数の熱輸送部（20）と磁場印加ユニット（35）と駆動機構（40）とを備えている。複数の熱輸送部（20）は、それぞれが磁場印加と磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わるように構成され、低温側熱交換部（11）と高温側熱交換部（12）との間に配列される。磁場印加ユニット（35）は、低温側熱交換部（11）から高温側熱交換部（12）へ向かう熱輸送方向において複数の熱輸送部（20）のうち磁場が印加される熱輸送部（20）と磁場が印加されない熱輸送部（20）とが交互に並ぶように、複数の熱輸送部（20）に磁場を印加する。駆動機構（40）は、複数の熱輸送部（20）のうち磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される熱輸送部（20）が周期的に切り換えられ、且つ、低温側熱交換部（11）と複数の熱輸送部（20）と高温側熱交換部（12）との熱的な接触状態が周期的に切り換えられるように、複数の熱輸送部（20）および磁場印加ユニット（35）のうち少なくとも複数の熱輸送部（20）を周期的に移動させる。複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、熱輸送方向における端部（20a）が伝熱を促進させる伝熱促進部となっている。

実施形態１では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）を伝熱促進部にすることにより、熱輸送部（20）とその熱輸送部（20）と熱的に接触する部材（低温側熱交換部（11）または高温側熱交換部（12）または別の熱輸送部（20））との間の熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

また、実施形態１の磁気冷凍システム（10）において、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、熱輸送方向における端面が凹凸面となっている。

実施形態１では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面を凹凸面にすることによって、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面が平坦面となっている場合よりも、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面の面積（すなわち伝熱面積）を増加させることができるので、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部での伝熱を促進させることができる。すなわち、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部を伝熱促進部にすることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

また、実施形態１の磁気冷凍システム（10）において、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、本体部（200）と、第１伝熱部材（201）とを有している。本体部（200）は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質により構成されて磁場印加と磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わる。第１伝熱部材（201）は、本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、本体部（200）の熱輸送方向における端部に設けられて熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）を構成している。

実施形態１では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部を第１伝熱部材（201）で構成することにより、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部での伝熱を促進させることができる。すなわち、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部を伝熱促進部にすることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

また、実施形態１の磁気冷凍システム（10）において、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、第２伝熱部材（202）をさらに有している。第２伝熱部材（202）は、本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、本体部（200）の内部を熱輸送方向に延びて第１伝熱部材（201）に接続されている。

実施形態１では、熱輸送部（20）の本体部（200）の内部に第２伝熱部材（202）を設けることによって、熱輸送部（20）内における熱輸送方向への熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

また、実施形態１の磁気冷凍システム（10）において、複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）には、断熱部材（203）が設けられている。断熱部材（203）は、熱輸送部（20）の熱輸送方向における両端面を除く部分を覆う。

実施形態１では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における両端面を除く部分を断熱部材（203）で覆うことにより、熱輸送部（20）の放熱を抑制して熱輸送部（20）内における熱輸送方向への熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

また、実施形態１の磁気冷凍システム（10）において、磁場印加ユニット（35）は、固定されている。駆動機構（40）は、複数の熱輸送部（20）を熱輸送方向に移動させる。

実施形態１では、磁場印加ユニット（35）が固定されているので、磁場印加ユニット（35）を周期的に移動させるための機構を省略することができる。これにより、磁場印加ユニット（35）を周期的に移動させる場合よりも、磁気冷凍システム（10）のサイズおよび駆動のためのエネルギを低減することができる。

（実施形態１の変形例１：磁場の強度の設定）
複数の磁場印加部（30）の各々により印加される磁場の強度は、複数の熱輸送部（20）のうち熱輸送方向（Ｘ軸方向）に並んで配置されてその磁場印加部（30）による磁場印加の対象となる熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量および磁気エントロピー変化量に応じて設定されていてもよい。例えば、第１番目の磁場印加部（30）により印加される磁場の強度は、第１番目の磁場印加部（30）による磁場印加の対象となる第１番目の第１熱輸送部（21）および第１番目の第２熱輸送部（22）の各々における磁気作業物質の含有量および磁気エントロピー変化量に応じて設定されていてもよい。

この実施形態１の変形例１の磁気冷凍システム（10）では、複数の熱輸送部（20）の各々における磁場印加に伴う熱量変化量が均一になるように、複数の磁場印加部（30）の各々により印加される磁場の強度が設定されている。例えば、熱輸送部（20）における磁気作業物質の含有量と磁気エントロピー変化量との積が小さくなるに連れて、磁場印加部（30）によりその熱輸送部（20）に印加される磁場の強度が高くなっている。なお、磁場印加部（30）により印加される磁場の強度は、磁場印加部（30）と熱輸送部（20）との間のギャップの長さや磁場印加部（30）を含む磁気回路（300）における磁気抵抗や磁石（301）の磁場強度などに依存している。すなわち、磁場印加部（30）と熱輸送部（20）との間のギャップの長さや磁場印加部（30）を含む磁気回路（300）における磁気抵抗を調節することや磁石（301）を磁場強度の異なる磁石に変更することにより、磁場印加部（30）により印加される磁場の強度を調節することが可能である。

〔実施形態１の変形例１の効果〕
以上のように、実施形態１の変形例１では、磁場印加部（30）により印加される磁場の強度を調節することによって、磁場印加部（30）により磁場が印加される熱輸送部（20）の磁場印加に伴う熱量変化量を調節することができる。これにより、複数の熱輸送部（20）の各々における磁場印加に伴う熱量変化量が均一になるようにすることができるので、複数の熱輸送部（20）における磁場印加に伴う熱量変化量のばらつきを低減することができる。

（実施形態１の変形例２：磁気作業物質の含有量の設定）
複数の熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量は、その熱輸送部（20）における磁気作業物質の磁気エントロピー変化量と磁場印加ユニット（35）によりその熱輸送部（20）に印加される磁場の強度とに応じて設定されていてもよい。例えば、第１番目の熱輸送部（20）における磁気作業物質の含有量は、第１番目の熱輸送部（20）における磁気作業物質の磁気エントロピー変化量と磁場印加ユニット（35）の第１番目の磁場印加部（30）により第１番目の熱輸送部（20）に印加される磁場の強度とに応じて設定されていてもよい。

この実施形態１の変形例２の磁気冷凍システム（10）では、複数の熱輸送部（20）の各々における磁場印加に伴う熱量変化量が均一になるように、複数の熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量が設定されている。例えば、熱輸送部（20）における磁気作業物質の磁気エントロピー変化量と磁場印加ユニット（35）により熱輸送部（20）に印加される磁場の強度との積が小さくなるに連れて、その熱輸送部（20）における磁気作業物質の含有量が多くなっている。

〔実施形態１の変形例２の効果〕
以上のように、実施形態１の変形例２の磁気冷凍システム（10）では、熱輸送部（20）における磁気作業物質の含有量を調節することによって、熱輸送部（20）の磁場印加に伴う熱量変化量を調節することができる。これにより、複数の熱輸送部（20）の各々における磁場印加に伴う熱量変化量が均一になるようにすることができるので、複数の熱輸送部（20）における磁場印加に伴う熱量変化量のばらつきを低減することができる。

（実施形態１の変形例３：磁気回路の構成）
図６に示すように、複数の磁場印加部（30）のうち少なくとも２つの磁場印加部（30）は、１つの磁石（301）を有する１つの磁気回路（300）に含まれていてもよい。

図６の例では、３つの磁場印加部（30）のうち第１番目の磁場印加部（30）と第２番目の磁場印加部（30）が１つの磁気回路（300）に含まれている。この磁気回路（300）を形成するヨーク（302）は、第１ヨーク（305）と第２ヨーク（306）と第３ヨーク（307）とにより構成されている。第１ヨーク（305）と第２ヨーク（306）は、熱輸送方向（Ｘ軸方向）に並んで配置され、第２方向（Ｚ軸方向）において第３ヨーク（307）と所定の間隔をおいて対向している。磁石（301）は、第１ヨーク（305）と第２ヨーク（306）との間に挟まれて固定されている。このような構成により、第１ヨーク（305）と第３ヨーク（307）との間に配置された熱輸送部（20）と、第２ヨーク（306）と第３ヨーク（307）との間に配置された熱輸送部（20）とに磁場を印加することができる。すなわち、この例では、第１ヨーク（305）と第３ヨーク（307）との間に第１番目の磁場印加部（30）が設けられ、第２ヨーク（306）と第３ヨーク（307）との間に第２番目の磁場印加部（30）が設けられている。

〔実施形態１の変形例３の効果〕
以上のように、実施形態１の変形例３の磁気冷凍システム（10）において、磁場印加ユニット（35）は、複数の磁場印加部（30）を有する。複数の磁場印加部（30）は、それぞれが磁場を印加するように構成されて熱輸送方向に所定の間隔をおいて配列される。複数の磁場印加部（30）のうち少なくとも２つの磁場印加部（30）は、１つの磁石（301）を有する１つの磁気回路（300）に含まれている。

実施形態１の変形例３では、２つの磁場印加部（30）が１つの磁石（301）を有する１つの磁気回路（300）に含まれているので、２つの磁場印加部（30）が２つの磁気回路（それぞれが１つの磁石を有する２つの磁気回路）に別々に含まれている場合よりも、磁石（301）の数を削減することができる。これにより、磁気冷凍システム（10）のコストを低減することができる。

（実施形態２）
図７および図８は、実施形態２の磁気冷凍システム（10）の構成を例示している。実施形態２の磁気冷凍システム（10）は、駆動機構（40）の構成が図１に示した実施形態１の磁気冷凍システム（10）と異なっている。なお、実施形態２の磁気冷凍システム（10）のその他の構成は、図１に示した実施形態１の磁気冷凍システム（10）の構成と同様となっている。

〔駆動機構〕
実施形態２では、駆動機構（40）は、可動支持機構（400）とスライド機構（405）と規制部（406）とを有している。

〈可動支持機構〉
実施形態１と同様に、可動支持機構（400）は、複数の可動台（50）とガイド部材（55）とを有している。複数の可動台（50）には、第１可動台（51）と第２可動台（52）とが含まれている。なお、実施形態２では、第１可動台（51）には、ネジ孔（51c）が設けられ、第２可動台（52）には、挿通孔（52c）が設けられている。ネジ孔（51c）は、後述するボールネジ（405a）が挿通されてボールネジ（405a）と噛み合う。挿通孔（52c）は、ボールネジ（405a）が挿通されるがボールネジ（405a）と噛み合わない。

〈スライド機構〉
実施形態１の第１スライド機構（401）と同様に、スライド機構（405）は、第１熱輸送部（21）を熱輸送方向（Ｘ軸方向）に移動させる。この例では、スライド機構（405）は、ボールネジ（405a）とモータ（405b）とを有している。

ボールネジ（405a）は、熱輸送方向に延び、第１可動台（51）のネジ孔（51c）と第２可動台（52）の挿通孔（52c）とに挿通される。ボールネジ（405a）は、第１可動台（51）のネジ孔（51c）と噛み合うが、第２可動台（52）の挿通孔（52c）とは噛み合わない。

モータ（405b）は、ボールネジ（405a）を回転駆動させる。ボールネジ（405a）を第１回転方向に回転させることにより、ボールネジ（405a）と噛み合うネジ孔（51c）が設けられた第１可動台（51）が熱輸送方向の一方側から他方側へ向けて移動し、第１可動台（51）とともに第１熱輸送部（21）が熱輸送方向の一方側から他方側へ向けて移動する。また、ボールネジ（405a）を第１回転方向の逆方向である第２回転方向に回転させることにより、ボールネジ（405a）と噛み合うネジ孔（51c）が設けられた第１可動台（51）が熱輸送方向の他方側から一方側へ向けて移動し、第１可動台（51）とともに第１熱輸送部（21）が熱輸送方向の他方側から一方側へ向けて移動する。

〈規制部〉
規制部（406）は、熱輸送方向（Ｘ軸方向）に移動する第１熱輸送部（21）に押されて熱輸送方向に移動する第２熱輸送部（22）の可動範囲を規制する。

規制部（406）は、１つまたは複数（この例では２つ）の可動片（406a）とストッパ（406b）とを有している。

可動片（406a）は、第２熱輸送部（22）に設けられ、第２熱輸送部（22）から熱輸送方向と直交する第１方向（Ｙ軸方向）に突出している。この例では、２つの可動片（406a）が２つの第２熱輸送部（22）からそれぞれ突出している。

ストッパ（406b）は、熱輸送方向に移動する第２熱輸送部（22）に設けられた可動片（406a）と接触することで第２熱輸送部（22）の熱輸送方向における移動を阻止する。この例では、ストッパ（406b）には、４つの固定片が設けられており、熱輸送方向における低温側（低温側熱交換部（11）側）から高温側（高温側熱交換部（12）側）へ向けて、第１番目の固定片と第２番目の固定片と第３番目の固定片と第４番目の固定片が所定の間隔をおいて順に並んでいる。

図７に示すように、ストッパ（406b）の第２番目の固定片および第４番目の固定片は、熱輸送方向における高温側（高温側熱交換部（12）側）へ向けて移動する第２熱輸送部（22）の可動片（406a）と接触することで、第２熱輸送部（22）の熱輸送方向における移動を阻止して第２熱輸送部（22）を磁場印加解除区間（磁場印加ユニット（35）により磁場が印加されない区間）に停止させる。図７に示すように、第１状態では、２つの第２熱輸送部（22）が２つの磁場印加解除区間（第１磁場印加解除区間と第２磁場印加解除区間）に配置される。

図８に示すように、ストッパ（406b）の第１番目の固定片および第３番目の固定片は、熱輸送方向における低温側（低温側熱交換部（11）側）へ向けて移動する第２熱輸送部（22）の可動片（406a）と接触することで、第２熱輸送部（22）の熱輸送方向における移動を阻止して第２熱輸送部（22）を磁場印加区間（磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される区間）に停止させる。図８に示すように、第２状態では、２つの第２熱輸送部（22）が２つの磁場印加区間（第１磁場印加区間と第２磁場印加区間）に配置される。

〔磁気冷凍システムの動作〕
次に、図７および図８を参照して、実施形態２の磁気冷凍システム（10）の動作について説明する。

図７に示すように、第１状態では、図１に示した実施形態１の第１状態と同様に、発熱状態の第１熱輸送部（21）から、その発熱状態の第１熱輸送部（21）と熱的に接触する吸熱状態の第２熱輸送部（22）（または高温側熱交換部（12））へ向けて熱が輸送される。

次に、複数の熱輸送部（20）の状態が第１状態に切り換えられてから予め定められた周期時間が経過すると、駆動機構（40）は、熱輸送方向における低温側（低温側熱交換部（11）側）へ向けて、３つの第１熱輸送部（21）を第２距離長さ（L2）だけ移動させる。また、２つの第２熱輸送部（22）は、熱輸送方向における低温側へ向けて移動する３つの第１熱輸送部（21）のうち２つの第１熱輸送部（21）に押されて、熱輸送方向における低温側へ向けて第１距離長さ（L1）だけ移動する。これにより、複数の熱輸送部（20）の状態が第１状態（図７に示した状態）から第２状態（図８に示した状態）に遷移する。

図８に示すように、第２状態では、図５に示した実施形態１の第２状態と同様に、発熱状態の第２熱輸送部（22）（または低温側熱交換部（11））から、その発熱状態の第２熱輸送部（22）（または低温側熱交換部（11））と熱的に接触する吸熱状態の第１熱輸送部（21）へ向けて熱が輸送される。

次に、複数の熱輸送部（20）の状態が第２状態に切り換えられてから予め定められた周期時間が経過すると、駆動機構（40）は、熱輸送方向における高温側（高温側熱交換部（12）側）へ向けて、３つの第１熱輸送部（21）を第２距離長さ（L2）だけ移動させる。また、２つの第２熱輸送部（22）は、熱輸送方向における高温側へ向けて移動する３つの第１熱輸送部（21）のうち２つの第１熱輸送部（21）に押されて、熱輸送方向における高温側へ向けて第１距離長さ（L1）だけ移動する。これにより、複数の熱輸送部（20）の状態が第２状態（図８に示した状態）から第１状態（図７に示した状態）に遷移する。

以上の動作が繰り返し行われることにより、低温側熱交換部（11）における温度が次第に低下していくとともに、高温側熱交換部（12）における温度が次第に上昇していく。

〔実施形態２の効果〕
実施形態２の磁気冷凍システム（10）では、実施形態１の磁気冷凍システム（10）による効果と同様の効果を得ることができる。例えば、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）を伝熱促進部にすることにより、熱輸送部（20）とその熱輸送部（20）と熱的に接触する部材（低温側熱交換部（11）または高温側熱交換部（12）または別の熱輸送部（20））との間の熱移動を促進させることができる。これにより、熱輸送の効率を向上させることができる。

また、実施形態２の磁気冷凍システム（10）において、複数の熱輸送部（20）には、少なくとも、熱輸送方向に間隔をおいて並んで配置される２つの第１熱輸送部（21）と、２つの第１熱輸送部（21）の間に配置される１つの第２熱輸送部（22）とが含まれている。駆動機構（40）は、スライド機構（405）と、規制部（406）とを有している。スライド機構（405）は、第１熱輸送部（21）を熱輸送方向に移動させる。規制部（406）は、熱輸送方向に移動する第１熱輸送部（21）に押されて熱輸送方向に移動する第２熱輸送部（22）の可動範囲を規制する。

実施形態２では、熱輸送方向に移動する第１熱輸送部（21）によって第２熱輸送部（22）を熱輸送方向に移動させることができる。これにより、第１熱輸送部（21）を熱輸送方向に移動させるスライド機構（405）に加えて第２熱輸送部（22）を熱輸送方向に移動させる別のスライド機構が設けられている場合よりも、第１熱輸送部（21）とともに第２熱輸送部（22）を熱輸送方向に移動させるための制御を容易にすることができる。

（その他の実施形態）
図９に示すように、複数の熱輸送部（20）は、熱輸送方向をＸ軸方向とし熱輸送方向と直交する第１方向をＹ軸方向とする二次元状に配列されていてもよい。

図９の例では、ヨーク（302）は、ＹＺ平面における断面形状がＬ字状に形成され、Ｙ軸方向に延びる腕部を有している。磁石（301）は、直方体状に形成され、Ｚ軸方向においてヨーク（302）の腕部と対向するように配置されている。このような構成により、磁石（301）とヨーク（302）の腕部との間に配置された熱輸送部（20）に磁場を印加することができる。すなわち、この例では、磁石（301）とヨーク（302）の腕部との間に磁場印加部（30）が設けられている。

図１０に示すように、複数の熱輸送部（20）は、熱輸送方向をＸ軸方向とし第１方向をＹ軸方向とし熱輸送方向および第１方向と直交する第２方向をＺ軸方向とする三次元状に配列されていてもよい。

図１０の例では、ヨーク（302）は、ＹＺ平面における断面形状がＦ字状に形成され、第１腕部（302a）と第２腕部（302b）と連結部（302c）を有している。磁石（301）は、第１磁石（301a）と第２磁石（301b）とにより構成されている。ヨーク（302）の第１腕部（302a）および第２腕部（302b）と第１磁石（301a）と第２磁石（301b）は、それぞれ直方体状に形成されている。そして、Ｚ軸方向の一方側から他方側へ向けて第１腕部（302a）と第１磁石（301a）と第２腕部（302b）と第２磁石（301b）とが所定の間隔をおいて順に配置されている。ヨーク（302）の連結部（302c）は、ヨーク（302）の第１腕部（302a）および第２腕部（302b）と第１磁石（301a）と第２磁石（301b）とを連結している。このような構成により、ヨーク（302）の第１腕部（302a）と第１磁石（301a）との間に配置された熱輸送部（20）と、第１磁石（301a）とヨーク（302）の第２腕部（302b）との間に配置された熱輸送部（20）と、ヨーク（302）の第２腕部（302b）と第２磁石（301b）との間に配置された熱輸送部（20）に磁場を印加することができる。すなわち、この例では、ヨーク（302）の第１腕部（302a）と第１磁石（301a）との間と、第１磁石（301a）とヨーク（302）の第２腕部（302b）との間と、ヨーク（302）の第２腕部（302b）と第２磁石（301b）との間に磁場印加部（30）が設けられている。

また、以上の説明では、磁場印加ユニット（35）が固定されて駆動機構（40）が複数の熱輸送部（20）を熱輸送方向に移動させる場合を例に挙げたが、駆動機構（40）は、磁場印加ユニット（35）および複数の熱輸送部（20）の両方を熱輸送方向に移動させるように構成されていてもよい。

また、以上の説明では、熱輸送部（20）が磁場印加により発熱状態となり磁場印加の解除により吸熱状態となる場合を例に挙げたが、熱輸送部（20）は、磁場印加により吸熱状態となり磁場印加の解除により発熱状態となるように構成されていてもよい。すなわち、熱輸送部（20）は、磁場印加により発熱して磁場印加の解除により吸熱する磁気作業物質によって構成されていてもよいし、磁場印加により吸熱して磁場印加の解除により発熱する磁気作業物質によって構成されていてもよい。

また、以上の説明では、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面が凹凸面となっており、且つ、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）が第１伝熱部材（201）で構成されている場合を例に挙げたが、熱輸送部（20）の端部（20a）が第１伝熱部材（201）で構成されていない状態（例えば本体部（200）の熱輸送方向における端部が熱輸送部（20）の端部（20a）を構成している状態）で、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面が凹凸面となっていてもよいし、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面が凹凸面となっていない状態（例えば熱輸送部（20）の熱輸送方向における端面が平坦面となっている状態）で、熱輸送部（20）の端部（20a）が第１伝熱部材（201）で構成されていてもよい。いずれの場合であっても、熱輸送部（20）の熱輸送方向における端部（20a）を伝熱促進部にすることができる。

また、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、磁気冷凍システムとして有用である。

１０ 磁気冷凍システム
１１ 低温側熱交換部
１２ 高温側熱交換部
２０ 熱輸送部
２１ 第１熱輸送部
２２ 第２熱輸送部
２０ａ 端部
２００ 本体部
２０１ 第１伝熱部材
２０２ 第２伝熱部材
２０３ 断熱部材
３０ 磁場印加部
３００ 磁気回路
３０１ 磁石
３０２ ヨーク
３５ 磁場印加ユニット
４０ 駆動機構
４００ 可動支持機構
４０１ 第１スライド機構
４０２ 第２スライド機構
４０５ スライド機構
４０６ 規制部

Claims (11)

1. 低温側熱交換部（11）から高温側熱交換部（12）へ向けて熱を輸送する磁気冷凍システムであって、
   それぞれが磁場印加と該磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わるように構成され、前記低温側熱交換部（11）と前記高温側熱交換部（12）との間に配列される複数の熱輸送部（20）と、
   前記低温側熱交換部（11）から前記高温側熱交換部（12）へ向かう熱輸送方向において前記複数の熱輸送部（20）のうち磁場が印加される熱輸送部（20）と磁場が印加されない熱輸送部（20）とが交互に並ぶように、該複数の熱輸送部（20）に磁場を印加する磁場印加ユニット（35）と、
   前記複数の熱輸送部（20）のうち前記磁場印加ユニット（35）により磁場が印加される熱輸送部（20）が周期的に切り換えられ、且つ、前記低温側熱交換部（11）と前記複数の熱輸送部（20）と前記高温側熱交換部（12）との熱的な接触状態が周期的に切り換えられるように、該複数の熱輸送部（20）および該磁場印加ユニット（35）のうち少なくとも該複数の熱輸送部（20）を周期的に移動させる駆動機構（40）とを備え、
   前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、前記熱輸送方向における端部（20a）が伝熱を促進させる伝熱促進部となっている
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
2. 請求項１において、
   前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、前記熱輸送方向における端面が凹凸面となっている
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
3. 請求項１または２において、
   前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質により構成されて前記磁場印加と該磁場印加の解除に応じて発熱状態と吸熱状態とに切り換わる本体部（200）と、該本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、該本体部（200）の前記熱輸送方向における端部に設けられて該熱輸送部（20）の該熱輸送方向における端部（20a）を構成する第１伝熱部材（201）とを有している
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
4. 請求項３において、
   前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）は、前記本体部（200）の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、該本体部（200）の内部を前記熱輸送方向に延びて前記第１伝熱部材（201）に接続される第２伝熱部材（202）をさらに有している
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１つにおいて、
   前記複数の熱輸送部（20）のうち少なくとも１つの熱輸送部（20）には、該熱輸送部（20）の前記熱輸送方向における両端面を除く部分を覆う断熱部材（203）が設けられている
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
6. 請求項１〜５のいずれか１つにおいて、
   前記磁場印加ユニット（35）は、それぞれが磁場を印加するように構成されて前記熱輸送方向に所定の間隔をおいて配列される複数の磁場印加部（30）を有し、
   前記複数の熱輸送部（20）の各々は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質を含み、
   前記複数の磁場印加部（30）の各々により印加される磁場の強度は、前記複数の熱輸送部（20）のうち前記熱輸送方向に並んで配置されて該磁場印加部（30）による磁場印加の対象となる熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量および磁気エントロピー変化量に応じて設定されている
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
7. 請求項１〜６のいずれか１つにおいて、
   前記複数の熱輸送部（20）の各々は、磁気熱量効果を有する磁気作業物質を含み、
   前記複数の熱輸送部（20）の各々における磁気作業物質の含有量は、該熱輸送部（20）における磁気作業物質の磁気エントロピー変化量と前記磁場印加ユニット（35）により該熱輸送部（20）に印加される磁場の強度とに応じて設定されている
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
8. 請求項１〜７のいずれか１つにおいて、
   前記磁場印加ユニット（35）は、それぞれが磁場を印加するように構成されて前記熱輸送方向に所定の間隔をおいて配列される複数の磁場印加部（30）を有し、
   前記複数の磁場印加部（30）のうち少なくとも２つの磁場印加部（30）は、１つの磁石（301）を有する１つの磁気回路（300）に含まれている
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
9. 請求項１〜８のいずれか１つにおいて、
   前記磁場印加ユニット（35）は、固定されており、
   前記駆動機構（40）は、前記複数の熱輸送部（20）を前記熱輸送方向に移動させる
   ことを特徴とする磁気冷凍システム。
10. 請求項９において、
    前記複数の熱輸送部（20）には、少なくとも、前記熱輸送方向に間隔をおいて並んで配置される２つの第１熱輸送部（21）と、該２つの第１熱輸送部（21）の間に配置される１つの第２熱輸送部（22）とが含まれており、
    前記駆動機構（40）は、
    前記第１熱輸送部（21）を前記熱輸送方向に移動させるスライド機構（405）と、
    前記熱輸送方向に移動する前記第１熱輸送部（21）に押されて該熱輸送方向に移動する前記第２熱輸送部（22）の可動範囲を規制する規制部（406）とを有している
    ことを特徴とする磁気冷凍システム。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つにおいて、
    前記複数の熱輸送部（20）は、前記熱輸送方向をＸ軸方向とし該熱輸送方向と直交する第１方向をＹ軸方向とする二次元状、または、該熱輸送方向をＸ軸方向とし該第１方向をＹ軸方向とし該熱輸送方向および該第１方向と直交する第２方向をＺ軸方向とする三次元状に配列されている
    ことを特徴とする磁気冷凍システム。

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