JP2022016668A5 - - Google Patents

Claims (21)

1. 外部エネルギーに対する熱量効果を発揮する固体冷媒物質（11）と、該固体冷媒物質（11）に熱量効果を誘発させる誘発部（12）とを有する複数の固体冷凍部（M）と、
   前記複数の固体冷凍部（M）が接続される熱媒体回路（C）と、
   前記熱媒体回路（C）の熱媒体を搬送する搬送機構（20）とを備えた固体冷凍装置であって、
   前記熱媒体回路（C）は、
   前記複数の固体冷凍部（M）がそれぞれ直列に接続されるとともに前記搬送機構（20）により搬送された熱媒体を第１熱交換部（31,33,34）に供給する第１流路（40）と、
   前記複数の固体冷凍部（M）がそれぞれ直列に接続されるとともに前記搬送機構（20）により搬送された熱媒体を第２熱交換部（32,33,34）に供給する第２流路（50）と、
   前記第１流路（40）及び第２流路（50）の少なくとも一方に接続されるとともに、前記熱媒体が前記固体冷凍部（M）を流れる動作と、該熱媒体が該固体冷凍部（M）をバイパスする動作とを切り換える少なくとも１つのバイパス機構（B）とを有し、
   前記複数の固体冷凍部は、前記固体冷媒物質としての磁気作業物質（11）と、該磁気作業物質（11）に磁場変動を付与する前記誘発部としての磁場変調部（12）とをそれぞれ有する複数の磁気冷凍部（M）であり、
   複数の磁気冷凍部（M）は、一部の磁気冷凍部である第３磁気冷凍部（ML,MH）と、それ以外の他の磁気冷凍部である第４磁気冷凍部（MM）とを含み、
   前記第３磁気冷凍部（ML,MH）の磁気作業物質（11）の動作温度域が前記第４磁気冷凍部（MM）の磁気作業物質（11）の動作温度域よりも広く、
   前記第３磁気冷凍部（ML,MH）の磁気作業物質（11）の層数が、前記第４磁気冷凍部（MM）の磁気作業物質（11）の層数よりも少なく、
   前記バイパス機構（B）は、前記第３磁気冷凍部（ML,MH）に対応して設けられ、
   前記第３磁気冷凍部（ML,MH）と前記第４磁気冷凍部（MM）とは互いに分離される
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
2. 請求項１において、
   前記バイパス機構（B）は、前記第１流路（40）及び前記第２流路（50）の双方に接続されるとともに前記複数の固体冷凍部（M）の全てに対応して設けられる
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
3. 請求項１または２において、
   前記複数の磁気冷凍部（M）の各々は、それらの低温端から高温端に向かって、キュリー温度が順に高くなる複数種の磁気作業物質（11）を有するカスケード式である
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
4. 請求項３において、
   前記第１流路（40）及び前記第２流路（50）には、前記複数の磁気冷凍部（M）のそれぞれのキュリー温度の平均値が順に高くなるように、該複数の磁気冷凍部（M）が直列に接続される
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
5. 請求項１または２において、
   前記複数の磁気冷凍部（M）は、１つの磁気作業物質（11）を有する単層式であり、
   前記第１流路（40）及び前記第２流路（50）には、前記複数の磁気冷凍部（M）の各々の磁気作業物質（11）のキュリー温度が順に高くなるように、該複数の磁気冷凍部（M）が直列に接続される
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
6. 請求項１において、
   隣り合う２つの固体冷凍部（M）の動作温度域の一部が重なる
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
7. 請求項６において、
   前記複数の磁気冷凍部（M）の各々は、それらの低温端から高温端に向かって、キュリー温度が順に高くなる複数種の磁気作業物質（11）を有するカスケード式であり、
   隣り合う磁気冷凍部（M）は、各々の端部側の磁気作業物質（11）の動作温度域の一部又は全部が重なる領域を有するように構成され、
   前記重なる領域の磁気熱量効果の最大値が、隣り合う磁気冷凍部（M）の前記端部側の磁気作業物質（11）における磁気熱量効果の最大値の平均値の１／２以上である
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
8. 請求項６において、
   前記複数の磁気冷凍部（M）は、１種の磁気作業物質（11）を有する単層式であり、
   隣り合う磁気冷凍部（M）は、各々の磁気作業物質（11）の動作温度域の一部が重なる領域を有するように構成され、
   前記重なる領域の磁気熱量効果の最大値が、前記隣り合う磁気冷凍部（M）の各々の磁気作業物質（11）における磁気熱量効果の最大値の平均値の１／２以上である
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
9. 請求項３又は４において、
   前記複数種の磁気作業物質（11）は、それらの端部に対応する端部側磁気作業物質（11c,11d）と、それらの両端の間の中間部に対応する中間側磁気作業物質（11b,11e）とを含み、
   前記端部側磁気作業物質（11c,11d）の動作温度域の幅が、前記中間側磁気作業物質（11b,11e）の動作温度域の幅よりも広い
   ことを特徴とする固体冷凍装置。
10. 請求項３又は４において、
    前記複数種の磁気作業物質（11）は、それらの端部に対応する端部側磁気作業物質（11c,11d）と、それらの両端の間の中間部に対応する中間側磁気作業物質（11b,11e）とを含み、
    前記端部側磁気作業物質（11c,11d）の磁気熱量効果の最大値が、前記中間側磁気作業物質（11b,11e）の磁気熱量効果の最大値よりも大きい
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
11. 請求項１０において、
    前記磁場変調部（12）は、前記端部側磁気作業物質（11c,11d）の磁束密度の変化量を、前記中間側磁気作業物質（11b,11e）の磁束密度の変化量よりも大きくする
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
12. 請求項１０又は１１において、
    前記端部側磁気作業物質（11c,11d）の断熱温度変化、又はエントロピー変化が、前記中間側磁気作業物質（11b,11e）の断熱温度変化、又はエントロピー変化よりも大きい
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
13. 請求項１０～１２のいずれか１つにおいて、
    前記端部側磁気作業物質（11c,11d）の重量が、前記中間側磁気作業物質（11b,11e）の重量よりも大きい
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
14. 請求項１３において、
    端部側磁気作業物質（11c,11d）の充填率、又は容積が、前記中間側磁気作業物質（11b,11e）の充填率、又は容積よりも大きい
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
15. 請求項１において、
    前記第３磁気冷凍部（ML,MH）の磁気作業物質（11）の量が、前記第４磁気冷凍部（MM）の磁気作業物質（11）の量よりも大きい
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
16. 請求項１において、
    前記固体冷凍装置の運転において、前記熱媒体の温度が前記第３磁気冷凍部（ML,MH）の全体の動作温度域に至る頻度が、前記熱媒体の温度が前記第４磁気冷凍部（MM）の全体の動作温度域内に至る頻度よりも少ない
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
17. 請求項１５または１６において、
    前記第４磁気冷凍部（MM）の全体の動作温度域は、中温域であり、
    前記第３磁気冷凍部（ML,MH）の全体の動作温度域は、低温域および高温域のいずれか一方または両方である
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
18. 請求項１５～１７のいずれか１つにおいて、
    前記第３磁気冷凍部（ML,MH）は、前記複数の磁気冷凍部（M）の端部寄りに設けられる
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
19. 請求項１８において、
    前記第３磁気冷凍部（ML,MH）は、前記複数の磁気冷凍部（M）の両端にそれぞれ設けられる
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
20. 請求項１５～１９のいずれか１つにおいて、
    前記第３磁気冷凍部（ML,MH）は、前記第１熱交換部（31,33,34）および前記第２熱交換部（32,33,34）の少なくとも一方を構成する室外熱交換器（34）寄りに設けられる
    ことを特徴とする固体冷凍装置。
21. 請求項２０において、
    前記第３磁気冷凍部（ML,MH）は、前記室外熱交換器（34）に隣接して設けられる
    ことを特徴とする固体冷凍装置。