JP2024048521A - Refrigeration equipment and refrigerator - Google Patents

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茜 上田(榧野)
一貴 高橋
辰太郎 荒木
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Abstract

【課題】固体冷媒物質における力場密度を均一化させることができるようにする。【解決手段】固体冷媒物質(11)よりも力場が通りやすい力場集束部材(13)を備える。力場集束部材(13)は、力場印加部(20)で力場が印加される第1方向の長さが、第1方向に直交する第2方向の長さよりも小さく、且つ第1方向において固体冷媒物質(11)で挟まれた位置に配置される。【選択図】図2[Problem] To make the force field density in a solid refrigerant material uniform. [Solution] A force field concentrating member (13) is provided through which a force field passes more easily than a solid refrigerant material (11). The force field concentrating member (13) is arranged in a position in which the length in a first direction in which a force field is applied by a force field application section (20) is shorter than the length in a second direction perpendicular to the first direction, and is sandwiched between the solid refrigerant material (11) in the first direction. [Selected Figure] Figure 2

Description

本開示は、冷凍装置及び冷凍機に関するものである。 This disclosure relates to a refrigeration device and a refrigerator.

特許文献1には、磁気熱量効果材料を収容した円筒状のケースと、ケースの外周面に接するように装着された強磁性体と、を備えた熱交換器が開示されている。 Patent document 1 discloses a heat exchanger that includes a cylindrical case that contains a magnetocaloric effect material and a ferromagnetic body that is attached so as to be in contact with the outer peripheral surface of the case.

特許文献1の発明では、強磁性体を、一方の磁石の表面に沿うように延在する第1の対向面と、他方の磁石の表面に沿うように延在する第2の対向面と、を有する構成としている。これにより、円筒状のケースと磁石との間の空間を小さくして、磁気熱量効果材料に印加される磁束密度を大きくするようにしている。 In the invention of Patent Document 1, the ferromagnetic body is configured to have a first opposing surface that extends along the surface of one magnet, and a second opposing surface that extends along the surface of the other magnet. This reduces the space between the cylindrical case and the magnet, and increases the magnetic flux density applied to the magnetocaloric effect material.

特開2020-071007号公報JP 2020-071007 A

ところで、特許文献1の発明では、磁場が印加される第1方向に直交する第2方向の両端部において磁気ギャップが小さくなるため、磁気熱量効果材料における第2方向の両端部に主に磁束が流れることとなる。その結果、磁気熱量効果材料における第2方向の中央部付近の磁束密度が上がらなくなるという問題がある。 However, in the invention of Patent Document 1, the magnetic gap becomes small at both ends in the second direction perpendicular to the first direction in which the magnetic field is applied, so magnetic flux mainly flows through both ends in the second direction in the magnetocaloric effect material. As a result, there is a problem in that the magnetic flux density near the center of the magnetocaloric effect material in the second direction does not increase.

本開示の目的は、固体冷媒物質における力場密度を均一化させることができるようにすることにある。 The objective of this disclosure is to make it possible to homogenize the force field density in a solid refrigerant material.

本開示の第1の態様は、熱量効果を有する固体冷媒物質(11)と、前記固体冷媒物質(11)に対して力場を印加して前記固体冷媒物質(11)に相転移を誘発する力場印加部(20)と、を備えた冷凍装置であって、前記固体冷媒物質(11)よりも力場が通りやすい力場集束部材(13)を備え、前記力場集束部材(13)は、前記力場印加部(20)で力場が印加される第1方向の長さが、前記第1方向に直交する第2方向の長さよりも小さく、且つ前記第1方向において前記固体冷媒物質(11)で挟まれた位置に配置される。 A first aspect of the present disclosure is a refrigeration device including a solid refrigerant material (11) having a calorific effect, and a force field application unit (20) that applies a force field to the solid refrigerant material (11) to induce a phase transition in the solid refrigerant material (11), and includes a force field focusing member (13) through which the force field passes more easily than the solid refrigerant material (11), and the force field focusing member (13) is arranged in a position in which the length in a first direction in which the force field is applied by the force field application unit (20) is smaller than the length in a second direction perpendicular to the first direction and is sandwiched between the solid refrigerant material (11) in the first direction.

第1の態様では、固体冷媒物質(11)の外側を通るように膨らむ力場の流れを抑えて、固体冷媒物質(11)における力場密度(力場が磁場の場合は磁束密度、電場の場合は電束密度)を高めるとともに、力場密度を均一化させることができる。 In the first embodiment, the flow of the force field expanding to pass through the outside of the solid refrigerant material (11) is suppressed, thereby increasing the force field density (magnetic flux density if the force field is a magnetic field, and electric flux density if the force field is an electric field) in the solid refrigerant material (11) and making the force field density uniform.

本開示の第2の態様は、第1の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)は、前記第1方向に間隔をあけて複数配置される。 In a second aspect of the present disclosure, in the refrigeration device according to the first aspect, the force field focusing members (13) are arranged at intervals in the first direction.

第2の態様では、力場集束部材(13)を第1方向に複数配置し、見かけ上の磁気ギャップを狭くすることで、固体冷媒物質(11)の外側に広がって通ることにより固体冷媒物質(11)における力場が不均一になることを抑え、固体冷媒物質(11)における力場密度を均一化することができる。 In the second aspect, by arranging multiple force field focusing members (13) in the first direction and narrowing the apparent magnetic gap, it is possible to prevent the force field in the solid refrigerant material (11) from becoming non-uniform due to the force spreading outward and passing through the solid refrigerant material (11), and to homogenize the force field density in the solid refrigerant material (11).

本開示の第3の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部は、前記第2方向の端部よりも前記第1方向の力場が通りにくい。 A third aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the first or second aspect, in which the force field in the first direction is less likely to pass through the center of the force field focusing member (13) in the second direction than through the end of the force field focusing member (13) in the second direction.

第3の態様では、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 In the third aspect, the force field density at the end of the force field focusing member (13) in the second direction can be increased and brought closer to the force field density at the center.

本開示の第4の態様は、第3の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部の厚みは、前記第2方向の端部よりも小さい。 A fourth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the third aspect, in which the thickness of the center of the force field focusing member (13) in the second direction is smaller than the thickness of the end portions in the second direction.

第4の態様では、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 In the fourth aspect, the force field density at the end of the force field focusing member (13) in the second direction can be increased and brought closer to the force field density at the center.

本開示の第5の態様は、第3の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部には、前記第1方向に貫通する孔(25)が形成される。 In a fifth aspect of the present disclosure, in the refrigeration device according to the third aspect, a hole (25) penetrating in the first direction is formed in the center of the force field focusing member (13) in the second direction.

第5の態様では、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 In the fifth aspect, the force field density at the end of the force field focusing member (13) in the second direction can be increased and brought closer to the force field density at the center.

本開示の第6の態様は、第3の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)には、前記第1方向に貫通する孔(25)が、前記第2方向に間隔をあけて複数形成され、前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部に形成された前記孔(25)の内径は、前記第2方向の端部に形成された前記孔(25)の内径よりも大きい。 In a sixth aspect of the present disclosure, in the refrigeration device according to the third aspect, the force field focusing member (13) has a plurality of holes (25) penetrating in the first direction and spaced apart in the second direction, and the inner diameter of the hole (25) formed in the center of the force field focusing member (13) in the second direction is larger than the inner diameter of the hole (25) formed at the end of the force field focusing member (13) in the second direction.

第6の態様では、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 In the sixth aspect, the force field density at the end of the force field focusing member (13) in the second direction can be increased and brought closer to the force field density at the center.

本開示の第7の態様は、第3の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)には、前記第1方向に貫通する孔(25)が、前記第2方向に間隔をあけて複数形成され、前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部で隣接する前記孔(25)の間隔は、前記第2方向の端部で隣接する前記孔(25)の間隔よりも小さい。 In a seventh aspect of the present disclosure, in the refrigeration device according to the third aspect, the force field focusing member (13) has a plurality of holes (25) penetrating in the first direction and spaced apart in the second direction, and the spacing between adjacent holes (25) in the center of the force field focusing member (13) in the second direction is smaller than the spacing between adjacent holes (25) at the ends in the second direction.

第7の態様では、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 In the seventh aspect, the force field density at the end of the force field focusing member (13) in the second direction can be increased and brought closer to the force field density at the center.

本開示の第8の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)における前記第2方向の端部は、前記固体冷媒物質(11)の前記第2方向の端部よりも前記第2方向の内側に配置される。 The eighth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the first or second aspect, in which the end of the force field focusing member (13) in the second direction is positioned more inward in the second direction than the end of the solid refrigerant material (11) in the second direction.

第8の態様では、固体冷媒物質(11)の第2方向の端部から外側に向かう力場を、力場集束部材(13)の第2方向の端部側に引き寄せ、固体冷媒物質(11)における第2方向に端部の力場密度を高めることができる。 In the eighth aspect, the force field directed outward from the end of the solid refrigerant material (11) in the second direction can be attracted toward the end of the force field concentrating member (13) in the second direction, thereby increasing the force field density at the end of the solid refrigerant material (11) in the second direction.

本開示の第9の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置において、前記固体冷媒物質(11)を収納する容器(12)を備え、前記力場集束部材(13)は、前記容器(12)内で前記固体冷媒物質(11)を複数の層に仕切っている。 A ninth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the first or second aspect, further comprising a container (12) for storing the solid refrigerant material (11), and the force field focusing member (13) divides the solid refrigerant material (11) into a plurality of layers within the container (12).

第9の態様では、固体冷媒物質(11)が容器(12)内で偏った状態で配置されるのを抑えることができる。 In the ninth aspect, the solid refrigerant material (11) can be prevented from being unevenly positioned within the container (12).

本開示の第10の態様は、第9の態様に記載の冷凍装置において、前記複数の層は、第1層(61)と、第2層(62)と、を含み、前記第1層(61)における前記固体冷媒物質(11)のキュリー温度と、前記第2層(62)における前記固体冷媒物質(11)のキュリー温度とが異なる。 A tenth aspect of the present disclosure is the refrigeration device according to the ninth aspect, wherein the plurality of layers includes a first layer (61) and a second layer (62), and the Curie temperature of the solid refrigerant material (11) in the first layer (61) is different from the Curie temperature of the solid refrigerant material (11) in the second layer (62).

第10の態様では、固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を、第1層(61)又は第2層(62)に流通させることで、流体の温度を段階的に変化させることができる。 In the tenth aspect, the temperature of the fluid can be changed in stages by circulating a heat medium that exchanges heat with the solid refrigerant material (11) through the first layer (61) or the second layer (62).

本開示の第11の態様は、第10の態様に記載の冷凍装置において、前記力場集束部材(13)には、前記固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を前記第1方向に流通させる流路(28)が設けられる。 The eleventh aspect of the present disclosure is the refrigeration device according to the tenth aspect, in which the force field focusing member (13) is provided with a flow path (28) for circulating a heat medium that exchanges heat with the solid refrigerant material (11) in the first direction.

第11の態様では、固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を、流路(28)を通って第1層(61)と第2層(62)とに流通させることで、熱媒体の温度を徐々に変化させることができる。 In the eleventh aspect, the heat medium that exchanges heat with the solid refrigerant material (11) is circulated through the flow path (28) between the first layer (61) and the second layer (62), thereby gradually changing the temperature of the heat medium.

本開示の第12の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置において、前記固体冷媒物質(11)を収納する容器(12)を備え、前記容器(12)は、前記第1方向に沿って複数配置され、前記力場集束部材(13)は、隣接する前記容器(12)の間に配置される。 A twelfth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the first or second aspect, further comprising a container (12) for storing the solid refrigerant material (11), the containers (12) being arranged in a plurality of locations along the first direction, and the force field focusing member (13) being arranged between adjacent containers (12).

第12の態様では、第1方向に隣接する容器(12)の間に力場集束部材(13)を配置するだけで、固体冷媒物質(11)で力場集束部材(13)を挟んだ状態とすることができる。 In the twelfth aspect, the force field focusing member (13) can be sandwiched between the solid refrigerant material (11) simply by disposing the force field focusing member (13) between the containers (12) adjacent in the first direction.

本開示の第13の態様は、第12の態様に記載の冷凍装置において、前記容器(12)の角部には、面取り部又はフィレット部(26)が設けられ、前記力場集束部材(13)は、隣接する前記容器(12)の前記面取り部又は前記フィレット部(26)の隙間にも配置される。 A thirteenth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the twelfth aspect, in which a chamfered portion or a fillet portion (26) is provided at the corner of the container (12), and the force field focusing member (13) is also disposed in the gap between the chamfered portion or the fillet portion (26) of the adjacent container (12).

第13の態様では、隣接する容器(12)の面取り部又はフィレット部の隙間にも力場集束部材(13)を配置して、力場集束部材(13)における第2方向の端部の厚みを増やすことで、第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 In the thirteenth aspect, the force field focusing member (13) is also disposed in the gaps between the chamfered or filleted portions of the adjacent containers (12) to increase the thickness of the end portion in the second direction of the force field focusing member (13), thereby increasing the force field density at the end portion in the second direction and bringing it closer to the force field density in the center.

本開示の第14の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置において、前記固体冷媒物質(11)は、磁気作業物質(11)であり、前記力場印加部(20)は、前記磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する磁場印加部(20)であり、前記力場集束部材(13)は、前記磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。 A fourteenth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the first or second aspect, in which the solid refrigerant material (11) is a magnetic working material (11), the force field application unit (20) is a magnetic field application unit (20) that applies a magnetic field to the magnetic working material (11), and the force field focusing member (13) is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material (11).

第14の態様では、磁気作業物質(11)における磁束密度を高めるとともに、磁束密度を均一化させることができる。 In the fourteenth aspect, the magnetic flux density in the magnetic working material (11) can be increased and made uniform.

本開示の第15の態様は、第14の態様に記載の冷凍装置において、前記磁気作業物質(11)を収納する容器(12)を備え、前記容器(12)は、軟磁性材料で構成され、前記容器(12)は、前記第1方向に沿って複数配置され、前記力場集束部材(13)は、隣接する前記容器(12)の壁部で構成される。 A fifteenth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the fourteenth aspect, further comprising a container (12) for storing the magnetic working material (11), the container (12) being made of a soft magnetic material, a plurality of the containers (12) being arranged along the first direction, and the force field focusing member (13) being made of the wall of the adjacent containers (12).

第15の態様では、容器(12)を軟磁性材料で構成することで、容器(12)の壁部を力場集束部材(13)として使用することができる。 In the fifteenth aspect, the container (12) is made of a soft magnetic material, so that the wall of the container (12) can be used as a force field focusing member (13).

本開示の第16の態様は、第14の態様に記載の冷凍装置において、前記磁場印加部(20)は、永久磁石(21)と、前記永久磁石(21)の位置を移動させる移動機構(15)と、を有し、前記移動機構(15)は、前記永久磁石(21)を前記磁気作業物質(11)に対して相対的に移動させることで、前記磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行う。 In a sixteenth aspect of the present disclosure, in the refrigeration device according to the fourteenth aspect, the magnetic field application unit (20) has a permanent magnet (21) and a moving mechanism (15) that moves the position of the permanent magnet (21), and the moving mechanism (15) moves the permanent magnet (21) relative to the magnetic working material (11) to apply or remove a magnetic field to the magnetic working material (11).

第16の態様では、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行うことで、磁気作業物質(11)を発熱又は冷却させることができる。 In the sixteenth aspect, the magnetic working material (11) can be heated or cooled by applying or removing a magnetic field to the magnetic working material (11).

本開示の第17の態様は、第14の態様に記載の冷凍装置において、前記磁場印加部(20)は、通電により磁束を発生するコイル(50)と、前記コイル(50)の通電を制御する制御部(8)と、を有し、前記制御部(8)は、前記コイル(50)の通電をオン又はオフすることで、前記磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行う。 A seventeenth aspect of the present disclosure is a refrigeration device according to the fourteenth aspect, in which the magnetic field application unit (20) has a coil (50) that generates a magnetic flux when energized, and a control unit (8) that controls the energization of the coil (50), and the control unit (8) applies or removes a magnetic field to the magnetic working material (11) by turning on or off the energization of the coil (50).

第17の態様では、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行うことで、磁気作業物質(11)を発熱又は冷却させることができる。 In the seventeenth aspect, the magnetic working material (11) can be heated or cooled by applying or removing a magnetic field to the magnetic working material (11).

本開示の第18の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置において、前記固体冷媒物質(11)は、電気熱量効果を有する電気熱量物質(11)であり、前記力場印加部(20)は、前記電気熱量物質(11)に対して電場を印加する電場印加部(20)であり、前記力場集束部材(13)は、前記電気熱量物質(11)よりも導電性の高い導電体である。 In an eighteenth aspect of the present disclosure, in the refrigeration device according to the first or second aspect, the solid refrigerant material (11) is an electrocaloric material (11) having an electrocaloric effect, the force field application unit (20) is an electric field application unit (20) that applies an electric field to the electrocaloric material (11), and the force field focusing member (13) is an electric conductor having a higher conductivity than the electrocaloric material (11).

第18の態様では、電気熱量物質(11)における電束密度を高めるとともに、電束密度を均一化させることができる。 In the eighteenth aspect, the electric flux density in the electrocaloric material (11) can be increased and made uniform.

本開示の第19の態様は、第1又は2の態様に記載の冷凍装置(10)と、前記冷凍装置(10)と熱交換する熱媒体回路(2)と、を備える冷凍機である。 A nineteenth aspect of the present disclosure is a refrigerator including the refrigeration device (10) according to the first or second aspect and a heat medium circuit (2) that exchanges heat with the refrigeration device (10).

第19の態様では、冷凍装置(10)を備えた冷凍機を提供できる。 In a nineteenth aspect, a refrigerator equipped with a refrigeration device (10) can be provided.

図1は、実施形態1の冷凍機の配管系統図である。FIG. 1 is a piping diagram of a refrigerator according to a first embodiment. 図2は、磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 2 is a side cross-sectional view showing the configuration of the magnetic refrigeration device. 図3は、磁気冷凍装置の構成を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing the configuration of the magnetic refrigeration device. 図4は、力場集束部材の有無による磁束の流れを比較する図である。FIG. 4 is a diagram comparing the flow of magnetic flux with and without a force field concentrating member. 図5は、実施形態2の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 5 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the second embodiment. 図6は、実施形態3の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 6 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the third embodiment. 図7は、実施形態4の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 7 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the fourth embodiment. 図8は、実施形態5の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 8 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the fifth embodiment. 図9は、実施形態6の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 9 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the sixth embodiment. 図10は、実施形態7の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 10 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the seventh embodiment. 図11は、実施形態8の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 11 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the eighth embodiment. 図12は、実施形態9の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 12 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the ninth embodiment. 図13は、流路の形状を示す平面断面図である。FIG. 13 is a plan sectional view showing the shape of the flow path. 図14は、流路の別の形状を示す平面断面図である。FIG. 14 is a plan sectional view showing another shape of the flow channel. 図15は、流路の別の形状を示す平面断面図である。FIG. 15 is a plan sectional view showing another shape of the flow channel. 図16は、実施形態10の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 16 is a side cross-sectional view showing the configuration of a magnetic refrigeration apparatus according to the tenth embodiment. 図17は、実施形態11の冷凍装置の構成を示す側面断面図である。FIG. 17 is a side cross-sectional view showing the configuration of a refrigeration device according to an eleventh embodiment.

《実施形態1》
図1に示すように、冷凍機(1)は、熱媒体回路(2)を備える。冷凍機(1)は、例えば、空気調和装置に適用される。熱媒体回路(2)には、熱媒体が充填される。熱媒体は、例えば、冷媒、水、ブラインなどを含む。
First Embodiment
As shown in Fig. 1, a chiller (1) includes a heat medium circuit (2). The chiller (1) is applied to, for example, an air conditioner. The heat medium circuit (2) is filled with a heat medium. The heat medium includes, for example, a refrigerant, water, brine, etc.

冷凍機(1)は、低温側熱交換器(3)と、高温側熱交換器(4)と、ポンプ(5)と、磁気冷凍装置(10)と、を備える。磁気冷凍装置(10)は、磁気熱量効果を利用して熱媒体の温度を調節する。 The refrigerator (1) includes a low-temperature heat exchanger (3), a high-temperature heat exchanger (4), a pump (5), and a magnetic refrigeration device (10). The magnetic refrigeration device (10) adjusts the temperature of the heat medium by utilizing the magnetocaloric effect.

熱媒体回路(2)は、閉ループ状に形成される。熱媒体回路(2)には、ポンプ(5)、低温側熱交換器(3)、磁気冷凍装置(10)、高温側熱交換器(4)が順に接続される。 The heat medium circuit (2) is formed in a closed loop. The heat medium circuit (2) is connected in this order to a pump (5), a low-temperature side heat exchanger (3), a magnetic refrigeration device (10), and a high-temperature side heat exchanger (4).

熱媒体回路(2)は、低温側流路(2a)と、高温側流路(2b)と、を含む。低温側流路(2a)は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)と、ポンプ(5)の第1ポート(6a)と、を接続する。高温側流路(2b)は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)と、ポンプ(5)の第2ポート(6b)と、を接続する。 The heat medium circuit (2) includes a low-temperature side flow path (2a) and a high-temperature side flow path (2b). The low-temperature side flow path (2a) connects the temperature control flow path (10a) of the magnetic refrigeration device (10) to the first port (6a) of the pump (5). The high-temperature side flow path (2b) connects the temperature control flow path (10a) of the magnetic refrigeration device (10) to the second port (6b) of the pump (5).

〈低温側熱交換器及び高温側熱交換器〉
低温側熱交換器(3)は、磁気冷凍装置(10)で冷却された熱媒体と、所定の冷却対象(例えば、二次冷媒や空気など)と、を熱交換させる。高温側熱交換器(4)は、磁気冷凍装置(10)で加熱された熱媒体と、所定の加熱対象(例えば、二次冷媒や空気など)と、を熱交換させる。
<Low temperature side heat exchanger and high temperature side heat exchanger>
The low-temperature side heat exchanger (3) exchanges heat between the heat medium cooled in the magnetic refrigeration device (10) and a predetermined object to be cooled (e.g., secondary refrigerant, air, etc.). The high-temperature side heat exchanger (4) exchanges heat between the heat medium heated in the magnetic refrigeration device (10) and a predetermined object to be heated (e.g., secondary refrigerant, air, etc.).

〈ポンプ〉
ポンプ(5)は、第1動作と、第2動作と、を交互に繰り返し行う。第1動作では、熱媒体回路(2)の熱媒体を、図1で時計回りに搬送する。第2動作では、熱媒体回路(2)の熱媒体を図1で反時計回りに搬送する。ポンプ(5)は、熱媒体回路(2)の熱媒体を往復的に流動させる搬送機構を構成する。
<pump>
The pump (5) alternately and repeatedly performs a first operation and a second operation. In the first operation, the heat medium in the heat medium circuit (2) is transported clockwise in Fig. 1. In the second operation, the heat medium in the heat medium circuit (2) is transported counterclockwise in Fig. 1. The pump (5) constitutes a transport mechanism that causes the heat medium in the heat medium circuit (2) to flow reciprocally.

ポンプ(5)は、往復式のピストンポンプで構成される。ポンプ(5)は、ポンプケース(6)と、ピストン(7)と、を備える。 The pump (5) is a reciprocating piston pump. The pump (5) includes a pump case (6) and a piston (7).

ピストン(7)は、ポンプケース(6)の内部で進退可能に配置される。ピストン(7)は、ポンプケース(6)の内部を、第1室(S1)と、第2室(S2)と、に仕切る。ポンプケース(6)には、第1ポート(6a)と、第2ポート(6b)と、が設けられる。第1ポート(6a)は、第1室(S1)に連通する。第1ポート(6a)は、低温側流路(2a)に接続される。第2ポート(6b)は、第2室(S2)に連通する。第2ポート(6b)は、高温側流路(2b)に接続される。ピストン(7)は、駆動機構(図示省略)によって駆動される。 The piston (7) is arranged inside the pump case (6) so as to be able to move forward and backward. The piston (7) divides the inside of the pump case (6) into a first chamber (S1) and a second chamber (S2). The pump case (6) is provided with a first port (6a) and a second port (6b). The first port (6a) communicates with the first chamber (S1). The first port (6a) is connected to the low-temperature side flow path (2a). The second port (6b) communicates with the second chamber (S2). The second port (6b) is connected to the high-temperature side flow path (2b). The piston (7) is driven by a drive mechanism (not shown).

第1動作では、ピストン(7)が第1ポート(6a)側に移動する。第1動作では、第1室(S1)の容積が小さくなり且つ第2室(S2)の容積が大きくなる。この結果、第1室(S1)の熱媒体は、第1ポート(6a)を通じて低温側流路(2a)に吐出される。同時に、高温側流路(2b)の熱媒体は、第2ポート(6b)を通じて第2室(S2)に吸い込まれる。 In the first action, the piston (7) moves toward the first port (6a). In the first action, the volume of the first chamber (S1) decreases and the volume of the second chamber (S2) increases. As a result, the heat medium in the first chamber (S1) is discharged through the first port (6a) to the low-temperature side flow path (2a). At the same time, the heat medium in the high-temperature side flow path (2b) is sucked into the second chamber (S2) through the second port (6b).

第2動作では、ピストン(7)が第2ポート(6b)側に移動する。第2動作では、第2室(S2)の容積が小さくなり且つ第1室(S1)の容積が大きくなる。この結果、第2室(S2)の熱媒体は、第2ポート(6b)を通じて高温側流路(2b)に吐出される。同時に、低温側流路(2a)の熱媒体は、第1ポート(6a)を通じて第1室(S1)に吸い込まれる。 In the second action, the piston (7) moves toward the second port (6b). In the second action, the volume of the second chamber (S2) decreases and the volume of the first chamber (S1) increases. As a result, the heat medium in the second chamber (S2) is discharged through the second port (6b) to the high-temperature side flow path (2b). At the same time, the heat medium in the low-temperature side flow path (2a) is sucked into the first chamber (S1) through the first port (6a).

〈制御部〉
冷凍機(1)は、制御部(8)を備える。制御部(8)は、所定の運転指令に応じて、ポンプ(5)及び磁気冷凍装置(10)の動作を制御する。制御部(8)は、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイス(具体的には半導体メモリ)と、を用いて構成される。
<Control Unit>
The refrigerator (1) includes a control unit (8). The control unit (8) controls the operations of the pump (5) and the magnetic refrigeration device (10) in response to a predetermined operation command. The control unit (8) is configured using a microcomputer and a memory device (specifically, a semiconductor memory) that stores software for operating the microcomputer.

〈磁気冷凍装置〉
図2は、磁気冷凍装置の構成を示す平面断面図である。図3は、磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。ここでいう「側面」とは、磁気作業物質(11)を流れる磁束の流れ方向に垂直な方向から見た面である。図2及び図3に示すように、磁気冷凍装置(10)は、熱量効果を有する固体冷媒物質としての磁気作業物質(11)と、力場集束部材(13)と、力場印加部としての磁場印加部(20)と、回転機構(15)と、を備える。ここで、力場とは磁場であり、力場密度は磁束密度である。
Magnetic Refrigeration Device
Fig. 2 is a plan sectional view showing the configuration of the magnetic refrigeration device. Fig. 3 is a side sectional view showing the configuration of the magnetic refrigeration device. The "side" here refers to a surface seen from a direction perpendicular to the flow direction of the magnetic flux flowing through the magnetic working material (11). As shown in Figs. 2 and 3, the magnetic refrigeration device (10) includes a magnetic working material (11) as a solid refrigerant material having a calorific effect, a force field concentrating member (13), a magnetic field application unit (20) as a force field application unit, and a rotation mechanism (15). Here, the force field is a magnetic field, and the force field density is a magnetic flux density.

磁気作業物質(11)は、磁気熱量効果を有する固体冷媒物質である。磁気熱量効果は、磁場が変動すると強磁性体から常磁性体へ相転移するなどして、発熱又は吸熱をする現象である。より具体的には、磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。なお、磁気作業物質(11)は、印加された磁場が強くなることでも発熱する。磁気作業物質(11)は、印加された磁場が弱くなることでも吸熱する。 The magnetic working material (11) is a solid refrigerant material that has a magnetocaloric effect. The magnetocaloric effect is a phenomenon in which heat is generated or absorbed by, for example, a phase transition from a ferromagnetic material to a paramagnetic material when a magnetic field fluctuates. More specifically, the magnetic working material (11) generates heat when a magnetic field is applied. The magnetic working material (11) absorbs heat when the magnetic field is removed. The magnetic working material (11) also generates heat when the applied magnetic field becomes stronger. The magnetic working material (11) also absorbs heat when the applied magnetic field becomes weaker.

磁気作業物質(11)の材料としては、例えば、Gd5(Ge0.5Si0.54、La(Fe1-xSix13、La(Fe1-xCoxSiy13、La(Fe1-xSix13y、Mn(As0.9Sb0.1)等を用いることができる。 Examples of materials that can be used for the magnetic working substance (11) include Gd5 ( Ge0.5Si0.5 ) 4 , La( Fe1- xSix ) 13 , La(Fe1 - xCoxSiy ) 13 , La ( Fe1 -xSix ) 13Hy , and Mn( As0.9Sb0.1 ) .

磁気作業物質(11)は、容器(12)内に収納される。容器(12)は、周方向に沿って円弧状に延びる。容器(12)は、例えば、非磁性材料で構成される。磁気作業物質(11) が収納された容器(12)は、周方向に所定の間隔をあけて複数配置される。容器(12)は、温調流路(10a)の一部であり、熱媒体が流入及び吐出するように構成される。容器(12)内の熱媒体は、磁気作業物質(11)の周囲を流通する。なお、図3では容器(12)の図示を省略している。 The magnetic working material (11) is stored in a container (12). The container (12) extends in an arc shape along the circumferential direction. The container (12) is made of, for example, a non-magnetic material. A plurality of containers (12) storing the magnetic working material (11) are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. The container (12) is part of the temperature control flow path (10a) and is configured so that the heat medium flows in and out. The heat medium in the container (12) flows around the magnetic working material (11). Note that the container (12) is not shown in FIG. 3.

ここで、容器(12)の壁部の厚みが、磁気作業物質(11)の第2方向の外側を通る漏れ磁束を抑えることが可能なほど、十分に小さい場合には、容器(12)を軟磁性材料で構成してもよい。 Here, if the thickness of the wall of the container (12) is small enough to suppress leakage magnetic flux passing through the outside of the magnetic working material (11) in the second direction, the container (12) may be made of a soft magnetic material.

容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも磁場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。力場集束部材(13)は、例えば、鉄で構成される。 A force field focusing member (13) is disposed within the container (12). The force field focusing member (13) is made of a material through which a magnetic field passes more easily than the magnetic working material (11). The force field focusing member (13) is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material (11). The force field focusing member (13) is made of, for example, iron.

力場集束部材(13)は、磁場印加部(20)で磁場が印加される第1方向(図2で上下方向)の長さが、第1方向に直交する第2方向(図2で左右方向)の長さよりも小さく、且つ第1方向において磁気作業物質(11)で挟まれた位置に配置される。 The force field focusing member (13) is arranged in a position in which the length in a first direction (vertical direction in FIG. 2) in which a magnetic field is applied by the magnetic field application unit (20) is smaller than the length in a second direction (horizontal direction in FIG. 2) perpendicular to the first direction, and is sandwiched between the magnetic working material (11) in the first direction.

力場集束部材(13)は、第1方向に間隔をあけて複数配置される。図2に示す例では、力場集束部材(13)は、第1方向に間隔をあけて2つ配置される。力場集束部材(13)は、容器(12)内で磁気作業物質(11)を複数の層に仕切っている。なお、力場集束部材(13)は、容器(12)内に1つのみ配置するようにしてもよい。 The force field focusing members (13) are arranged at intervals in the first direction. In the example shown in FIG. 2, two force field focusing members (13) are arranged at intervals in the first direction. The force field focusing members (13) separate the magnetic working material (11) into multiple layers in the container (12). Note that only one force field focusing member (13) may be arranged in the container (12).

回転機構(15)は、回転軸(16)と、モータ(17)と、を有する。回転軸(16)は、モータ(17)に連結される。モータ(17)は、回転軸(16)を回転させる。回転軸(16)には、磁場印加部(20)が連結される。 The rotation mechanism (15) has a rotating shaft (16) and a motor (17). The rotating shaft (16) is connected to the motor (17). The motor (17) rotates the rotating shaft (16). A magnetic field application unit (20) is connected to the rotating shaft (16).

磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加して、磁気作業物質(11)に相転移を誘発する。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して周方向に相対移動する。具体的に、磁場印加部(20)は、モータ(17)の回転に伴って、回転軸(16)とともに軸心周りに回転する。これにより、磁気作業物質(11)に対して、磁場印加部(20)が相対回転移動する。 The magnetic field application unit (20) applies a magnetic field to the magnetic working material (11) to induce a phase transition in the magnetic working material (11). The magnetic field application unit (20) moves in the circumferential direction relative to the magnetic working material (11). Specifically, the magnetic field application unit (20) rotates around the axis together with the rotating shaft (16) as the motor (17) rotates. This causes the magnetic field application unit (20) to rotate relative to the magnetic working material (11).

磁場印加部(20)は、複数の永久磁石(21)と、ヨーク(30)と、を有する。ヨーク(30)は、軟磁性材料で構成される。ヨーク(30)は、例えば、鉄を鋳造又は焼結することで構成される。なお、ヨーク(30)は、電磁鋼板を積層させた構成としてもよい。 The magnetic field application unit (20) has a plurality of permanent magnets (21) and a yoke (30). The yoke (30) is made of a soft magnetic material. The yoke (30) is made, for example, by casting or sintering iron. The yoke (30) may also be made of laminated electromagnetic steel sheets.

ヨーク(30)は、第1コア部(31)と、第1径方向突部(32)と、第1軸方向突部(33)と、第2コア部(41)と、第2径方向突部(42)と、第2軸方向突部(43)と、を有する。 The yoke (30) has a first core portion (31), a first radial protrusion (32), a first axial protrusion (33), a second core portion (41), a second radial protrusion (42), and a second axial protrusion (43).

第1コア部(31)は、筒状に形成される。第1コア部(31)には、回転軸(16)が連結される。第1径方向突部(32)は、第1コア部(31)から径方向外方に延びる。第1径方向突部(32)は、周方向に所定の間隔をあけて複数設けられる。第1軸方向突部(33)は、第1径方向突部(32)の先端部から下方に延びる。 The first core portion (31) is formed in a cylindrical shape. The rotating shaft (16) is connected to the first core portion (31). The first radial protrusions (32) extend radially outward from the first core portion (31). A plurality of first radial protrusions (32) are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. The first axial protrusions (33) extend downward from the tip of the first radial protrusions (32).

第2コア部(41)は、筒状に形成される。第2コア部(41)は、図2で第1コア部(31)よりも下方に配置される。第2コア部(41)には、回転軸(16)が連結される。第2径方向突部(42)は、第2コア部(41)から径方向外方に延びる。第2径方向突部(42)は、周方向に所定の間隔をあけて複数設けられる。第2径方向突部(42)は、軸方向から見て第1径方向突部(32)と重なり合う位置に設けられる。第2軸方向突部(43)は、第2径方向突部(42)の先端部から上方に延びる。 The second core portion (41) is formed in a cylindrical shape. The second core portion (41) is disposed below the first core portion (31) in FIG. 2. The second core portion (41) is connected to the rotating shaft (16). The second radial protrusions (42) extend radially outward from the second core portion (41). A plurality of second radial protrusions (42) are provided at predetermined intervals in the circumferential direction. The second radial protrusions (42) are provided at positions overlapping the first radial protrusions (32) when viewed in the axial direction. The second axial protrusions (43) extend upward from the tip of the second radial protrusions (42).

永久磁石(21)は、ヨーク(30)に設けられる。具体的に、永久磁石(21)は、ヨーク(30)における第1軸方向突部(33)及び第2軸方向突部(43)の先端部に配置され、接着剤などで固定される。なお、第1軸方向突部(33)及び第2軸方向突部(43)に図示しない磁石孔を形成して、磁石孔に永久磁石(21)を挿入するようにしてもよい。 The permanent magnet (21) is provided on the yoke (30). Specifically, the permanent magnet (21) is disposed at the tip of the first axial protrusion (33) and the second axial protrusion (43) of the yoke (30) and fixed with an adhesive or the like. Note that magnet holes (not shown) may be formed in the first axial protrusion (33) and the second axial protrusion (43) and the permanent magnet (21) may be inserted into the magnet holes.

永久磁石(21)は、例えば、円弧状に形成される。永久磁石(21)の材料としては、例えば、Nd-Fe-B系の磁石や、SmCo系の磁石を用いることができる。永久磁石(21)は、ヨーク(30)に磁束を流す。 The permanent magnet (21) is formed, for example, in an arc shape. The material of the permanent magnet (21) may be, for example, an Nd-Fe-B magnet or an SmCo magnet. The permanent magnet (21) passes magnetic flux through the yoke (30).

第1軸方向突部(33)側の永久磁石(21)と、第2軸方向突部(43)側の永久磁石(21)とは、軸方向に対向する。互いに対向する一対の永久磁石(21)は、磁場印加部(20)の磁極を構成する。一対の永久磁石(21)の間には、磁気ギャップとしての空隙部(27)が設けられる。空隙部(27)には、磁気作業物質(11)が配置される。 The permanent magnet (21) on the first axial protrusion (33) side and the permanent magnet (21) on the second axial protrusion (43) side face each other in the axial direction. The pair of opposing permanent magnets (21) form the magnetic poles of the magnetic field application unit (20). A gap (27) is provided between the pair of permanent magnets (21) as a magnetic gap. A magnetic working material (11) is placed in the gap (27).

磁気作業物質(11)に対して一対の永久磁石(21)を軸方向に対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。なお、磁束の流れを仮想線の矢印線で示す。ここで、磁気作業物質(11)の大きさについて説明する。径方向には、永久磁石(21)の径方向幅と略同一外径且つ略同一内径であることが望ましい。周方向には、永久磁石(21)の周方向幅より大きいことが望ましい。磁気作業物質(11)が永久磁石(21)と対向せず、ヨーク(30)と対向する場合は、永久磁石(21)の径方向幅、周方向幅は、ヨーク(30)の磁気作業物質(11)との対向部における径方向幅、周方向幅、と読み替える。 When a pair of permanent magnets (21) are axially opposed to the magnetic working material (11), magnetic flux flows in the axial direction of the magnetic working material (11). The flow of magnetic flux is indicated by imaginary arrows. Here, the size of the magnetic working material (11) will be explained. In the radial direction, it is desirable that the outer diameter and inner diameter are approximately the same as the radial width of the permanent magnet (21). In the circumferential direction, it is desirable that the outer diameter and inner diameter are larger than the circumferential width of the permanent magnet (21). In the case where the magnetic working material (11) does not face the permanent magnet (21) but faces the yoke (30), the radial width and circumferential width of the permanent magnet (21) are interpreted as the radial width and circumferential width of the yoke (30) at the portion facing the magnetic working material (11).

磁気冷凍装置(10)では、第1軸方向突部(33)側の永久磁石(21)から第2軸方向突部(43)側の永久磁石(21)に向かって磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。 In the magnetic refrigeration device (10), magnetic flux flows from the permanent magnet (21) on the first axial protrusion (33) side to the permanent magnet (21) on the second axial protrusion (43) side. This causes the magnetic working material (11) to which the magnetic field is applied to generate heat.

その後、磁場印加部(20)を回転移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して一対の永久磁石(21)を軸方向に対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。 Then, the magnetic field application unit (20) is rotated to make the pair of permanent magnets (21) face the adjacent magnetic working material (11) in the axial direction. As a result, the magnetic working material (11) to which the magnetic field was first applied absorbs heat when the magnetic field is removed. On the other hand, the adjacent magnetic working material (11) generates heat when the magnetic field is applied.

回転機構(15)は、磁気作業物質(11)に対する永久磁石(21)の位置を相対移動させる移動機構を構成する。回転機構(15)は、永久磁石(21)を磁気作業物質(11)に対して相対的に移動させることで、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行う。 The rotation mechanism (15) constitutes a movement mechanism that moves the position of the permanent magnet (21) relative to the magnetic working material (11). The rotation mechanism (15) applies or removes a magnetic field to the magnetic working material (11) by moving the permanent magnet (21) relative to the magnetic working material (11).

〈磁気作業物質における磁束の流れについて〉
以下、図4を用いて、力場集束部材(13)が磁束の流れに与える影響について説明する。図4では、磁束の流れを仮想線の矢印線で示す。図4に示すように、容器(12)内に力場集束部材(13)を配置しない場合、上側の永久磁石(21)から下側の永久磁石(21)に向かって流れる磁束は、磁気作業物質(11)の外側を通るように膨らむ傾向にある。つまり、磁気作業物質(11)の第2方向の両端部に比べて、第2方向の中央部に流れる磁束が少なくなり、磁束密度が小さくなる。
(On the flow of magnetic flux in magnetic materials)
The effect of the force field concentrating member (13) on the flow of magnetic flux will be described below with reference to Fig. 4. In Fig. 4, the flow of magnetic flux is indicated by imaginary arrows. As shown in Fig. 4, when the force field concentrating member (13) is not disposed in the container (12), the magnetic flux flowing from the upper permanent magnet (21) to the lower permanent magnet (21) tends to expand so as to pass through the outside of the magnetic working material (11). In other words, the magnetic flux flowing in the center of the magnetic working material (11) in the second direction is less than that at both ends in the second direction, and the magnetic flux density is reduced.

一方、本実施形態のように、容器(12)内に力場集束部材(13)を配置した場合、磁気作業物質(11)の外側を通るように膨らむ磁束の流れを抑えて、磁気作業物質(11)の第2方向の全体に磁束を流すことができる。これにより、磁気作業物質(11)における磁束密度を高めるとともに、磁束密度を均一化させることができる。 On the other hand, when a force field focusing member (13) is placed inside the container (12) as in this embodiment, the flow of magnetic flux that expands to pass through the outside of the magnetic working material (11) is suppressed, and the magnetic flux can be made to flow throughout the entire second direction of the magnetic working material (11). This increases the magnetic flux density in the magnetic working material (11) and makes the magnetic flux density uniform.

-冷凍装置の運転動作-
冷凍機(1)の基本的な運転動作について、図1を用いて説明する。冷凍機(1)は、加熱動作と、冷却動作とを交互に繰り返し行う。加熱動作と冷却動作とを切り換える周期は、例えば、0.1秒から1秒程度に設定される。
- Refrigeration equipment operation -
The basic operation of the refrigerator (1) will be described with reference to Fig. 1. The refrigerator (1) alternately and repeatedly performs a heating operation and a cooling operation. The cycle for switching between the heating operation and the cooling operation is set to, for example, about 0.1 to 1 second.

〈加熱動作〉
加熱動作では、ポンプ(5)が第1動作を行うとともに、磁場印加部(20)が第1磁場印加動作を行う。つまり、加熱動作では、ポンプ(5)の第1ポート(6a)から熱媒体が吐出される。同時に、磁気作業物質(11)に磁場が印加される。
<Heating Operation>
In the heating operation, the pump (5) performs a first operation, and the magnetic field application unit (20) performs a first magnetic field application operation. That is, in the heating operation, the heat medium is discharged from the first port (6a) of the pump (5). At the same time, a magnetic field is applied to the magnetic working material (11).

ポンプ(5)の第1室(S1)から低温側流路(2a)に熱媒体が吐出されると、低温側流路(2a)の熱媒体は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)に流入する。第1磁場印加動作中の冷凍機(1)では、磁気作業物質(11)からその周囲の熱媒体へ熱が放出される。このため、温調流路(10a)を流れる熱媒体は、磁気作業物質(11)によって加熱される。温調流路(10a)で加熱された熱媒体は、高温側流路(2b)に流出し、高温側熱交換器(4)を流れる。高温側熱交換器(4)では、高温の熱媒体によって所定の加熱対象(例えば、二次冷媒や空気など)が加熱される。高温側流路(2b)の熱媒体は、ポンプ(5)の第2ポート(6b)から第2室(S2)に吸い込まれる。 When the heat medium is discharged from the first chamber (S1) of the pump (5) to the low-temperature side flow path (2a), the heat medium in the low-temperature side flow path (2a) flows into the temperature control flow path (10a) of the magnetic refrigeration device (10). In the refrigerator (1) during the first magnetic field application operation, heat is released from the magnetic working material (11) to the surrounding heat medium. Therefore, the heat medium flowing through the temperature control flow path (10a) is heated by the magnetic working material (11). The heat medium heated in the temperature control flow path (10a) flows out into the high-temperature side flow path (2b) and flows through the high-temperature side heat exchanger (4). In the high-temperature side heat exchanger (4), a predetermined heating target (e.g., secondary refrigerant, air, etc.) is heated by the high-temperature heat medium. The heat medium in the high-temperature side flow path (2b) is sucked into the second chamber (S2) from the second port (6b) of the pump (5).

〈冷却動作〉
冷却動作では、ポンプ(5)が第2動作を行うとともに、磁場印加部(20)が第2磁場印加動作を行う。つまり、加熱動作では、ポンプ(5)の第2ポート(6b)から熱媒体が吐出されると同時に、磁気作業物質(11)の磁場が取り除かれる。
<Cooling operation>
In the cooling operation, the pump (5) performs the second operation, and the magnetic field applying unit (20) performs the second magnetic field applying operation. That is, in the heating operation, the magnetic field of the magnetic working material (11) is removed at the same time as the heat medium is discharged from the second port (6b) of the pump (5).

ポンプ(5)の第2室(S2)から高温側流路(2b)に熱媒体が吐出されると、高温側流路(2b)の熱媒体は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)に流入する。第2磁場印加動作中の冷凍機(1)では、磁気作業物質(11)がその周囲の熱を奪う。このため、温調流路(10a)を流れる熱媒体は、磁気作業物質(11)によって冷却される。温調流路(10a)で冷却された熱媒体は、低温側流路(2a)に流出し、低温側熱交換器(3)を流れる。低温側熱交換器(3)では、低温の熱媒体によって所定の冷却対象(例えば、二次冷媒や空気など)が冷却される。低温側流路(2a)の熱媒体は、ポンプ(5)の第1ポート(6a)から第1室(S1)に吸い込まれる。 When the heat medium is discharged from the second chamber (S2) of the pump (5) to the high-temperature side flow path (2b), the heat medium in the high-temperature side flow path (2b) flows into the temperature control flow path (10a) of the magnetic refrigeration device (10). In the refrigerator (1) during the second magnetic field application operation, the magnetic working material (11) takes heat from its surroundings. Therefore, the heat medium flowing through the temperature control flow path (10a) is cooled by the magnetic working material (11). The heat medium cooled in the temperature control flow path (10a) flows out into the low-temperature side flow path (2a) and flows through the low-temperature side heat exchanger (3). In the low-temperature side heat exchanger (3), a predetermined cooling target (e.g., secondary refrigerant, air, etc.) is cooled by the low-temperature heat medium. The heat medium in the low-temperature side flow path (2a) is sucked into the first chamber (S1) from the first port (6a) of the pump (5).

-実施形態1の効果-
本実施形態の特徴によれば、固体冷媒物質(11)よりも力場が通りやすい力場集束部材(13)を備え、力場集束部材(13)は、力場印加部(20)で力場が印加される第1方向の長さが、第1方向に直交する第2方向の長さよりも小さく、且つ第1方向において固体冷媒物質(11)で挟まれた位置に配置される。
--Effects of the First Embodiment--
According to a feature of the present embodiment, a force field focusing member (13) is provided through which a force field passes more easily than through the solid refrigerant material (11), and the force field focusing member (13) is positioned such that the length of the force field focusing member (13) in a first direction in which the force field is applied by the force field application unit (20) is shorter than the length of the force field focusing member (13) in a second direction perpendicular to the first direction, and the force field focusing member (13) is sandwiched between the solid refrigerant material (11) in the first direction.

これにより、固体冷媒物質(11)の外側に広がって通ることにより固体冷媒物質(11)における力場が不均一になることを抑え、固体冷媒物質(11)における力場密度を高めるとともに、力場密度を均一化させることができる。 This prevents the force field in the solid refrigerant material (11) from becoming non-uniform due to the air spreading outside the solid refrigerant material (11), and increases and uniforms the force field density in the solid refrigerant material (11).

本実施形態の特徴によれば、力場集束部材(13)を第1方向に複数配置し、見かけ上の磁気ギャップを狭くすることで、固体冷媒物質(11)の外側に広がって通ることにより固体冷媒物質(11)における力場が不均一になることを抑え、固体冷媒物質(11)における力場密度を均一化することができる。 According to the features of this embodiment, by arranging multiple force field focusing members (13) in the first direction and narrowing the apparent magnetic gap, it is possible to prevent the force field in the solid refrigerant material (11) from becoming non-uniform due to the force spreading outward and passing through the solid refrigerant material (11), and to homogenize the force field density in the solid refrigerant material (11).

本実施形態の特徴によれば、力場集束部材(13)によって、容器(12)内で固体冷媒物質(11)を複数の層に仕切ることで、固体冷媒物質(11)が容器(12)内で偏った状態で配置されるのを抑えることができる。 According to the features of this embodiment, the force field focusing member (13) divides the solid refrigerant material (11) into multiple layers in the container (12), thereby preventing the solid refrigerant material (11) from being unevenly positioned in the container (12).

また、固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を、複数の層にそれぞれ流通させることで、流体の温度を調整することができる。 In addition, the temperature of the fluid can be adjusted by circulating a heat transfer medium that exchanges heat with the solid refrigerant material (11) through each of the multiple layers.

本実施形態の特徴によれば、力場集束部材(13)を磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料で構成することで、磁気作業物質(11)における磁束密度を高めるとともに、磁束密度を均一化させることができる。 According to the features of this embodiment, the force field focusing member (13) is made of a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material (11), thereby increasing the magnetic flux density in the magnetic working material (11) and making the magnetic flux density uniform.

本実施形態の特徴によれば、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行うことで、磁気作業物質(11)を発熱又は冷却することができる。 According to the features of this embodiment, the magnetic working material (11) can be heated or cooled by applying or removing a magnetic field to the magnetic working material (11).

本実施形態の特徴によれば、磁気冷凍装置(10)と、磁気冷凍装置(10)と熱交換する熱媒体回路(2)と、を備えた冷凍機(1)を提供できる。 According to the features of this embodiment, a refrigerator (1) can be provided that includes a magnetic refrigeration device (10) and a heat medium circuit (2) that exchanges heat with the magnetic refrigeration device (10).

《実施形態2》
以下、前記実施形態1と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
Second Embodiment
Hereinafter, the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and only the differences will be described.

図5に示すように、磁気作業物質(11)は、容器(12)内に収納される。容器(12)は、軟磁性材料で構成される。容器(12)は、磁場印加部(20)で磁場が印加される第1方向に沿って複数配置される。図5に示す例では、容器(12)が2つ配置される。 As shown in FIG. 5, the magnetic working material (11) is stored in a container (12). The container (12) is made of a soft magnetic material. A plurality of containers (12) are arranged along a first direction in which a magnetic field is applied by the magnetic field application unit (20). In the example shown in FIG. 5, two containers (12) are arranged.

2つの容器(12)は、容器(12)の壁部同士が当接した状態で配置される。容器(12)の壁部は、軟磁性材料で構成されているので、力場集束部材(13)は、隣接する容器(12)の壁部で構成される。 The two containers (12) are arranged with the walls of the containers (12) abutting against each other. The walls of the containers (12) are made of a soft magnetic material, so the force field focusing member (13) is made of the wall of the adjacent container (12).

-実施形態2の効果-
本実施形態の特徴によれば、容器(12)を軟磁性材料で構成することで、容器(12)の壁部を力場集束部材(13)として使用することができる。
--Effects of the second embodiment--
According to a feature of this embodiment, by forming the container (12) from a soft magnetic material, the wall of the container (12) can be used as the force field focusing member (13).

《実施形態3》
図6に示すように、磁気冷凍装置(10)は、磁気作業物質(11)と、磁場印加部(20)と、制御部(8)と、を備える。
Third Embodiment
As shown in FIG. 6, the magnetic refrigeration device (10) includes a magnetic working material (11), a magnetic field application unit (20), and a control unit (8).

磁場印加部(20)は、永久磁石(21)と、ヨーク(30)と、コイル(50)と、電源(55)と、を有する。ヨーク(30)は、第1コア部(31)と、第1径方向突部(32)と、第1軸方向突部(33)と、第2コア部(41)と、第2径方向突部(42)と、第2軸方向突部(43)と、を有する。 The magnetic field application unit (20) has a permanent magnet (21), a yoke (30), a coil (50), and a power source (55). The yoke (30) has a first core portion (31), a first radial protrusion (32), a first axial protrusion (33), a second core portion (41), a second radial protrusion (42), and a second axial protrusion (43).

第1径方向突部(32)は、第1コア部(31)から径方向外方に延びる。第1軸方向突部(33)は、第1径方向突部(32)の先端部から下方に延びる。 The first radial protrusion (32) extends radially outward from the first core portion (31). The first axial protrusion (33) extends downward from the tip of the first radial protrusion (32).

第2コア部(41)は、図6で第1コア部(31)よりも下方に配置される。第2径方向突部(42)は、第2コア部(41)から径方向外方に延びる。第2径方向突部(42)は、軸方向から見て第1径方向突部(32)と重なり合う位置に設けられる。第2軸方向突部(43)は、第2径方向突部(42)の先端部から上方に延びる。 The second core portion (41) is disposed below the first core portion (31) in FIG. 6. The second radial protrusion (42) extends radially outward from the second core portion (41). The second radial protrusion (42) is provided at a position overlapping the first radial protrusion (32) when viewed from the axial direction. The second axial protrusion (43) extends upward from the tip of the second radial protrusion (42).

第1軸方向突部(33)及び第2軸方向突部(43)の間には、磁気ギャップとしての空隙部(27)が設けられる。空隙部(27)には、磁気作業物質(11)が配置される。なお、第1軸方向突部(33)及び第2軸方向突部(43)は、磁気作業物質(11)の容器(12)に密着させた状態としてもよい。 A gap (27) is provided between the first axial protrusion (33) and the second axial protrusion (43) as a magnetic gap. A magnetic working material (11) is placed in the gap (27). The first axial protrusion (33) and the second axial protrusion (43) may be in close contact with a container (12) for the magnetic working material (11).

永久磁石(21)は、ヨーク(30)によって形成される磁路の途中に配置される。具体的に、永久磁石(21)は、第1コア部(31)と第2コア部(41)との間に設けられる。永久磁石(21)は、着磁量を変更できる磁石である。永久磁石(21)には種々の磁石を採用できる。一例として、永久磁石(21)には、重希土類元素を含まない希土類磁石(ネオジム磁石)、アルニコ磁石、鉄ニッケル磁石、窒化鉄磁石、サマリウムコバルト磁石等を採用できる。 The permanent magnet (21) is disposed midway through the magnetic path formed by the yoke (30). Specifically, the permanent magnet (21) is disposed between the first core portion (31) and the second core portion (41). The permanent magnet (21) is a magnet whose amount of magnetization can be changed. Various magnets can be used for the permanent magnet (21). As an example, the permanent magnet (21) can be a rare earth magnet (neodymium magnet) that does not contain heavy rare earth elements, an alnico magnet, an iron-nickel magnet, an iron nitride magnet, a samarium-cobalt magnet, or the like.

コイル(50)は、通電によりヨーク(30)に磁束を発生する。コイル(50)は、永久磁石(21)の近傍において、ヨーク(30)に導線が巻回されて形成される。コイル(50)に電流を流せば、ヨーク(30)を介して、永久磁石(21)に磁場を印加することができる。 The coil (50) generates a magnetic flux in the yoke (30) when electricity is applied. The coil (50) is formed by winding a conductor around the yoke (30) in the vicinity of the permanent magnet (21). When a current is applied to the coil (50), a magnetic field can be applied to the permanent magnet (21) via the yoke (30).

電源(55)は、コイル(50)に電流を供給する。電源(55)は、パルス電流を出力する。電源(55)は、出力する電流の向きを可変できる。電源(55)は、制御部(8)の制御に応じて、コイル(50)へのパルス電流の供給有無を切り替えることができる。制御部(8)は、コイル(50)の通電を制御する。 The power source (55) supplies current to the coil (50). The power source (55) outputs a pulse current. The power source (55) can change the direction of the current it outputs. The power source (55) can switch between supplying and not supplying a pulse current to the coil (50) according to the control of the control unit (8). The control unit (8) controls the current flow through the coil (50).

制御部(8)は、コイル(50)の通電をオン又はオフすることで、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行う。具体的に、永久磁石(21)に対して、磁場を印加したり、印加する磁場を除去したりすることによって、着磁量を変更できる。 The control unit (8) applies or removes a magnetic field to the magnetic working material (11) by turning on or off the current flow to the coil (50). Specifically, the amount of magnetization can be changed by applying a magnetic field to the permanent magnet (21) or removing the applied magnetic field.

着磁工程において、永久磁石(21)に磁場が印加されると、永久磁石(21)の着磁量が増加して、磁気作業物質(11)に永久磁石(21)から磁場が印加される。磁気作業物質(11)に磁場が印加されると、磁気作業物質(11)が発熱する。 In the magnetization process, when a magnetic field is applied to the permanent magnet (21), the amount of magnetization of the permanent magnet (21) increases, and a magnetic field is applied from the permanent magnet (21) to the magnetic working material (11). When a magnetic field is applied to the magnetic working material (11), the magnetic working material (11) generates heat.

一方、減磁工程において、永久磁石(21)に印加される磁場の向きを、着磁工程における磁場の向きとは逆にすると、永久磁石(21)の着磁量が減少する。永久磁石(21)の着磁量が低減すると、磁気作業物質(11)に印加される磁場が弱くなる。磁気作業物質(11)に印加される磁場が弱くなると、磁気作業物質(11)が吸熱する。 On the other hand, if the direction of the magnetic field applied to the permanent magnet (21) in the demagnetization process is reversed from the direction of the magnetic field in the magnetization process, the amount of magnetization of the permanent magnet (21) decreases. When the amount of magnetization of the permanent magnet (21) decreases, the magnetic field applied to the magnetic working material (11) weakens. When the magnetic field applied to the magnetic working material (11) weakens, the magnetic working material (11) absorbs heat.

なお、本実施形態では、コイル(50)に電流を流し、ヨーク(30)を介して、永久磁石(21)に磁場を印加することで、永久磁石(21)の着磁量を変更するようにしたが、この形態に限定するものではなく、例えば、永久磁石(21)をヨーク(30)に設けない構成としてもよい。この場合、コイル(50)の通電をオン又はオフして、コイル(50)で磁束を発生させることで、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行うようにしてもよい。 In this embodiment, the magnetization amount of the permanent magnet (21) is changed by passing a current through the coil (50) and applying a magnetic field to the permanent magnet (21) via the yoke (30), but this is not limited to the embodiment. For example, the permanent magnet (21) may not be provided on the yoke (30). In this case, the current through the coil (50) may be turned on or off to generate a magnetic flux in the coil (50), thereby applying or removing a magnetic field to the magnetic working material (11).

-実施形態3の効果-
本実施形態の特徴によれば、磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行うことで、磁気作業物質(11)を発熱又は冷却することができる。
--Effects of the Third Embodiment--
According to the feature of this embodiment, the magnetic working material (11) can be heated or cooled by applying or removing a magnetic field to the magnetic working material (11).

《実施形態4》
図7に示すように、容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも磁場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。
Fourth Embodiment
As shown in Fig. 7, a force field focusing member 13 is disposed within the container 12. The force field focusing member 13 is made of a material through which a magnetic field passes more easily than the magnetic working material 11. The force field focusing member 13 is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material 11.

力場集束部材(13)における第2方向の中央部の厚みは、第2方向の端部よりも小さくなっている。具体的に、力場集束部材(13)は、第2方向の端部から中央部に向かって、力場集束部材(13)の厚みが徐々に小さくなるように傾斜した形状となっている。これにより、力場集束部材(13)における第2方向の中央部は、第2方向の端部よりも第1方向の磁場が通りにくくなっている。 The thickness of the center of the force field focusing member (13) in the second direction is smaller than that of the ends in the second direction. Specifically, the force field focusing member (13) has an inclined shape such that the thickness of the force field focusing member (13) gradually decreases from the ends in the second direction toward the center. This makes it more difficult for the magnetic field in the first direction to pass through the center of the force field focusing member (13) in the second direction than through the ends in the second direction.

-実施形態4の効果-
本実施形態の特徴によれば、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。
--Effects of the fourth embodiment--
According to the feature of this embodiment, the force field density at the end portion in the second direction of the force field concentrating member (13) can be increased and made closer to the force field density at the central portion.

《実施形態5》
図8に示すように、容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも磁場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。
Fifth embodiment
As shown in Fig. 8, a force field focusing member 13 is disposed within the container 12. The force field focusing member 13 is made of a material through which a magnetic field passes more easily than the magnetic working material 11. The force field focusing member 13 is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material 11.

力場集束部材(13)における第2方向の中央部の厚みは、第2方向の端部よりも小さくなっている。具体的に、力場集束部材(13)は、第2方向の端部から中央部に向かって、力場集束部材(13)の厚みが徐々に小さくなるように傾斜した形状となっている。さらに、力場集束部材(13)における第2方向の中央部には、第1方向に貫通する孔(25)が形成される。 The thickness of the force field focusing member (13) at the center in the second direction is smaller than that at the ends in the second direction. Specifically, the force field focusing member (13) has an inclined shape such that the thickness of the force field focusing member (13) gradually decreases from the ends in the second direction toward the center. Furthermore, a hole (25) penetrating in the first direction is formed in the center in the second direction of the force field focusing member (13).

-実施形態5の効果-
本実施形態の特徴によれば、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。
--Effects of the fifth embodiment--
According to the feature of this embodiment, the force field density at the end portion in the second direction of the force field concentrating member (13) can be increased and made closer to the force field density at the central portion.

《実施形態6》
図9に示すように、容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも磁場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。
Sixth Embodiment
As shown in Fig. 9, a force field focusing member 13 is disposed within the container 12. The force field focusing member 13 is made of a material through which a magnetic field passes more easily than the magnetic working material 11. The force field focusing member 13 is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material 11.

力場集束部材(13)には、第1方向に貫通する孔(25)が、第2方向に間隔をあけて複数形成される。力場集束部材(13)における第2方向の中央部に形成された孔(25)の内径は、第2方向の端部に形成された孔(25)の内径よりも大きい。 The force field focusing member (13) has a plurality of holes (25) penetrating in the first direction and spaced apart in the second direction. The inner diameter of the hole (25) formed in the center of the force field focusing member (13) in the second direction is larger than the inner diameter of the hole (25) formed at the end in the second direction.

さらに、力場集束部材(13)における第2方向の中央部で隣接する孔(25)の間隔は、第2方向の端部で隣接する孔(25)の間隔よりも小さい。 Furthermore, the spacing between adjacent holes (25) in the center of the force field focusing member (13) in the second direction is smaller than the spacing between adjacent holes (25) at the ends in the second direction.

-実施形態6の効果-
本実施形態の特徴によれば、力場集束部材(13)における第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。
--Effects of the Sixth Embodiment--
According to the feature of this embodiment, the force field density at the end portion in the second direction of the force field concentrating member (13) can be increased and made closer to the force field density at the central portion.

《実施形態7》
図10に示すように、磁気作業物質(11)は、容器(12)内に収納される。容器(12)は、非磁性材料で構成される。容器(12)は、磁場印加部(20)で磁場が印加される第1方向に沿って複数配置される。図10に示す例では、容器(12)が2つ配置される。容器(12)の角部には、フィレット部(26)が設けられる。なお、容器(12)の角部に面取り部を設けるようにしてもよい。
Seventh embodiment
As shown in FIG. 10 , the magnetic working material (11) is stored in a container (12). The container (12) is made of a non-magnetic material. A plurality of containers (12) are arranged along a first direction in which a magnetic field is applied by the magnetic field application unit (20). In the example shown in FIG. 10 , two containers (12) are arranged. A fillet portion (26) is provided at the corner of the container (12). Note that a chamfered portion may be provided at the corner of the container (12).

力場集束部材(13)は、隣接する容器(12)の壁部の間に配置される。また、力場集束部材(13)の一部は、隣接する容器(12)のフィレット部(26)の隙間にも配置される。 The force field focusing member (13) is disposed between the walls of adjacent containers (12). A portion of the force field focusing member (13) is also disposed in the gap between the fillet portions (26) of the adjacent containers (12).

力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも磁場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。 The force field focusing member (13) is made of a material through which a magnetic field passes more easily than the magnetic working material (11). The force field focusing member (13) is a soft magnetic material that has a higher magnetic permeability than the magnetic working material (11).

-実施形態7の効果-
本実施形態の特徴によれば、第1方向に隣接する容器(12)の間に力場集束部材(13)を配置するだけで、固体冷媒物質(11)で力場集束部材(13)を挟んだ状態とすることができる。
--Effects of the Seventh Embodiment--
According to the features of this embodiment, by simply disposing the force field focusing member (13) between the containers (12) adjacent to each other in the first direction, the force field focusing member (13) can be sandwiched between the solid refrigerant material (11).

また、隣接する容器(12)の面取り部又はフィレット部(26)の隙間にも力場集束部材(13)を配置して、力場集束部材(13)における第2方向の端部の厚みを増やすことで、第2方向の端部の力場密度を高め、中央部の力場密度に近づけることができる。 Furthermore, by disposing a force field focusing member (13) in the gap between the chamfered or filleted portions (26) of adjacent containers (12) and increasing the thickness of the end portion in the second direction of the force field focusing member (13), the force field density at the end portion in the second direction can be increased and brought closer to the force field density at the center.

《実施形態8》
図11に示すように、容器(12)内には、温調流路(10a)が設けられる。温調流路(10a)を流れる熱媒体としての水は、磁気作業物質(11)と熱交換する。
Eighth embodiment
11, a temperature control flow path (10a) is provided in the container (12). Water as a heat medium flowing through the temperature control flow path (10a) exchanges heat with the magnetic working material (11).

容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、第1方向に間隔をあけて2つ配置される。力場集束部材(13)は、容器(12)内で磁気作業物質(11)を複数の層に仕切っている。複数の層は、第1層(61)と、第2層(62)と、第3層(63)と、を含む。 A force field focusing member (13) is disposed within the container (12). Two force field focusing members (13) are disposed at an interval in the first direction. The force field focusing members (13) divide the magnetic working material (11) within the container (12) into a plurality of layers. The plurality of layers includes a first layer (61), a second layer (62), and a third layer (63).

ここで、第1層(61)における磁気作業物質(11)のキュリー温度と、第2層(62)における磁気作業物質(11)のキュリー温度と、第3層(63)における磁気作業物質(11)のキュリー温度と、が異なるようにしている。 Here, the Curie temperature of the magnetic working material (11) in the first layer (61), the Curie temperature of the magnetic working material (11) in the second layer (62), and the Curie temperature of the magnetic working material (11) in the third layer (63) are different.

力場集束部材(13)には、熱媒体を第1方向に流通させる流路(28)が設けられる。具体的に、図11に示す例では、第1層(61)と第2層(62)とを仕切る力場集束部材(13)には、図11で右端部に流路(28)が設けられる。また、第2層(62)と第3層(63)とを仕切る力場集束部材(13)には、図11で左端部に流路(28)が設けられる。 The force field focusing member (13) is provided with a flow path (28) that allows the heat medium to flow in the first direction. Specifically, in the example shown in FIG. 11, the force field focusing member (13) that separates the first layer (61) and the second layer (62) is provided with a flow path (28) at the right end in FIG. 11. Also, the force field focusing member (13) that separates the second layer (62) and the third layer (63) is provided with a flow path (28) at the left end in FIG. 11.

これにより、図11で左上部に開口する温調流路(10a)の入口側から熱媒体が容器(12)内に流入した後、第1層(61)、第2層(62)、第3層(63)を順に通るように、ジグザグ状に熱媒体が流通し、図11で右下部に開口する温調流路(10a)の出口側から熱媒体が流出する。 As a result, the heat medium flows into the container (12) from the inlet side of the temperature control flow path (10a) that opens at the upper left in FIG. 11, and then flows in a zigzag pattern through the first layer (61), the second layer (62), and the third layer (63) in that order, and then flows out from the outlet side of the temperature control flow path (10a) that opens at the lower right in FIG. 11.

-実施形態8の効果-
本実施形態の特徴によれば、固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を、流路(28)を通って第1層(61)と第2層(62)とに流通させることで、熱媒体の温度を徐々に変化させることができる。
--Effects of the eighth embodiment--
According to the feature of the present embodiment, the heat transfer medium, which exchanges heat with the solid refrigerant material (11), is caused to flow through the flow path (28) between the first layer (61) and the second layer (62), so that the temperature of the heat transfer medium can be gradually changed.

《実施形態9》
図12に示すように、容器(12)内には、温調流路(10a)が設けられる。温調流路(10a)を流れる熱媒体としての水は、磁気作業物質(11)と熱交換する。
《Embodiment 9》
12, a temperature control flow path (10a) is provided in a container (12). Water as a heat medium flowing through the temperature control flow path (10a) exchanges heat with a magnetic working material (11).

容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、第1方向に間隔をあけて2つ配置される。力場集束部材(13)は、容器(12)内で磁気作業物質(11)を複数の層に仕切っている。複数の層は、第1層(61)と、第2層(62)と、第3層(63)と、を含む。 A force field focusing member (13) is disposed within the container (12). Two force field focusing members (13) are disposed at an interval in the first direction. The force field focusing members (13) divide the magnetic working material (11) within the container (12) into a plurality of layers. The plurality of layers includes a first layer (61), a second layer (62), and a third layer (63).

ここで、第1層(61)における磁気作業物質(11)のキュリー温度と、第2層(62)における磁気作業物質(11)のキュリー温度と、第3層(63)における磁気作業物質(11)のキュリー温度と、が異なるようにしている。 Here, the Curie temperature of the magnetic working material (11) in the first layer (61), the Curie temperature of the magnetic working material (11) in the second layer (62), and the Curie temperature of the magnetic working material (11) in the third layer (63) are different.

力場集束部材(13)には、熱媒体を第1方向に流通させる流路(28)が設けられる。具体的に、図12に示す例では、力場集束部材(13)には、第1方向に貫通する流路(28)が、第2方向に間隔をあけて複数設けられる(図13も参照)。 The force field focusing member (13) is provided with a flow path (28) that allows the heat medium to flow in the first direction. Specifically, in the example shown in FIG. 12, the force field focusing member (13) is provided with a plurality of flow paths (28) that penetrate in the first direction and are spaced apart in the second direction (see also FIG. 13).

これにより、図12で左上部に開口する温調流路(10a)の入口側から熱媒体が容器(12)内に流入した後、第1層(61)、第2層(62)、第3層(63)を順に通るように、熱媒体が流通し、図12で右下部に開口する温調流路(10a)の出口側から熱媒体が流出する。 As a result, the heat medium flows into the container (12) from the inlet side of the temperature control flow path (10a) that opens at the upper left in FIG. 12, and then passes through the first layer (61), the second layer (62), and the third layer (63) in that order, and then flows out from the outlet side of the temperature control flow path (10a) that opens at the lower right in FIG. 12.

なお、力場集束部材(13)に設ける流路(28)は、この形態に限定するものではない。例えば、図14に示すように、力場集束部材(13)の第2方向の中央部に1つのみ流路(28)を設けるようにしてもよい。 The flow path (28) provided in the force field focusing member (13) is not limited to this form. For example, as shown in FIG. 14, only one flow path (28) may be provided in the center of the force field focusing member (13) in the second direction.

また、図15に示すように、容器(12)の奥行方向に延びるスリット状の流路(28)を、第2方向に間隔をあけて複数設けるようにしてもよい。 Also, as shown in FIG. 15, a plurality of slit-shaped flow paths (28) extending in the depth direction of the container (12) may be provided at intervals in the second direction.

なお、図13~図15に示す例では、容器(12)の形状を、平面視で略矩形状として説明しているが、例えば、容器(12)の形状は、平面視で円弧状であってもよい。 In the examples shown in Figures 13 to 15, the shape of the container (12) is described as being substantially rectangular in plan view, but the shape of the container (12) may be, for example, arc-shaped in plan view.

-実施形態9の効果-
本実施形態の特徴によれば、固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を、流路(28)を通って第1層(61)と第2層(62)とに流通させることで、熱媒体の温度を徐々に変化させることができる。
--Effects of the 9th embodiment--
According to the feature of the present embodiment, the heat transfer medium, which exchanges heat with the solid refrigerant material (11), is caused to flow through the flow path (28) between the first layer (61) and the second layer (62), so that the temperature of the heat transfer medium can be gradually changed.

《実施形態10》
図16に示すように、容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも磁場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である。
Tenth Embodiment
As shown in Fig. 16, a force field focusing member 13 is disposed in the container 12. The force field focusing member 13 is made of a material through which a magnetic field passes more easily than the magnetic working material 11. The force field focusing member 13 is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working material 11.

力場集束部材(13)における第2方向の端部は、磁気作業物質(11)の第2方向の端部よりも第2方向の内側に配置される。力場集束部材(13)における第2方向の端部では、磁束密度が高いため、磁気作業物質(11)の外側の漏れ磁束が磁気作業物質(11)の内側に引き寄せられる(図16の仮想線参照)。 The end of the force field focusing member (13) in the second direction is positioned inside the end of the magnetic working material (11) in the second direction. Since the magnetic flux density is high at the end of the force field focusing member (13) in the second direction, the leakage magnetic flux outside the magnetic working material (11) is attracted to the inside of the magnetic working material (11) (see the phantom line in FIG. 16).

-実施形態10の効果-
本実施形態の特徴によれば、固体冷媒物質(11)の第2方向の端部から外側に向かう力場を、力場集束部材(13)の第2方向の端部側に引き寄せ、固体冷媒物質(11)における第2方向に端部の力場密度を高めることができる。
--Effects of the Tenth Embodiment--
According to the features of the present embodiment, the force field directed outward from the end of the solid refrigerant material (11) in the second direction can be attracted toward the end of the force field concentrating member (13) in the second direction, thereby increasing the force field density at the end of the solid refrigerant material (11) in the second direction.

《実施形態11》
図17に示すように、冷凍装置(10)は、電気熱量効果を有する固体冷媒物質としての電気熱量物質(11)と、力場集束部材(13)と、力場印加部としての電場印加部(20)と、を備える。
Eleventh Embodiment
As shown in FIG. 17, the refrigeration system (10) includes an electrocaloric material (11) serving as a solid refrigerant material having an electrocaloric effect, a force field concentrating member (13), and an electric field application unit (20) serving as a force field application unit.

電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に対して電場を印加する。電場印加部(20)は、一対の電極(22)と、電源(55)と、を有する。一対の電極(22)の間には、電気熱量物質(11)が配置される。一対の電極(22)は、電源(55)に接続される。電源(55)は、図17に示すように、パルス電流を出力する。 The electric field application unit (20) applies an electric field to the electrocaloric material (11). The electric field application unit (20) has a pair of electrodes (22) and a power source (55). The electrocaloric material (11) is placed between the pair of electrodes (22). The pair of electrodes (22) is connected to the power source (55). The power source (55) outputs a pulse current as shown in FIG. 17.

電気熱量物質(11)は、容器(12)内に収納される。容器(12)は、絶縁体で構成される。容器(12)内には、力場集束部材(13)が配置される。力場集束部材(13)は、電気熱量物質(11)よりも電場が通りやすい材料で構成される。力場集束部材(13)は、電気熱量物質(11)よりも導電性の高い導電体である。 The electrocaloric material (11) is stored in a container (12). The container (12) is made of an insulator. A force field focusing member (13) is disposed in the container (12). The force field focusing member (13) is made of a material through which an electric field passes more easily than the electrocaloric material (11). The force field focusing member (13) is a conductor having a higher electrical conductivity than the electrocaloric material (11).

電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に電気熱量効果を誘発する方式で、電気熱量物質(11)を発熱又は吸熱する。具体的に、電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に電場変動を付与する。これにより、電気熱量物質(11)が強誘電体から常誘電体へ相転移するなどして、電気熱量物質(11)が発熱又は吸熱する。 The electric field application unit (20) generates or absorbs heat in the electrocaloric material (11) by inducing an electrocaloric effect in the electrocaloric material (11). Specifically, the electric field application unit (20) applies an electric field fluctuation to the electrocaloric material (11). This causes the electrocaloric material (11) to undergo a phase transition from a ferroelectric to a paraelectric, and the electrocaloric material (11) generates or absorbs heat.

また、電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に圧力熱量効果を誘発する方式であってもよい。この場合、電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に圧力変動を付与することによって、電気熱量物質(11)が相転移して発熱又は吸熱する。 The electric field application unit (20) may also be a type that induces a pressure caloric effect in the electrocaloric material (11). In this case, the electric field application unit (20) applies a pressure fluctuation to the electrocaloric material (11), causing the electrocaloric material (11) to undergo a phase transition and generate or absorb heat.

また、電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に弾性熱量効果を誘発する方式であってもよい。この場合、電場印加部(20)は、電気熱量物質(11)に応力変動を付与することによって、電気熱量物質(11)が相転移して発熱又は吸熱する。 The electric field application unit (20) may also be a type that induces an elastic caloric effect in the electrocaloric material (11). In this case, the electric field application unit (20) applies a stress fluctuation to the electrocaloric material (11), causing the electrocaloric material (11) to undergo a phase transition and generate or absorb heat.

-実施形態11の効果-
本実施形態の特徴によれば、電気熱量物質(11)における電束密度を高めるとともに、電束密度を均一化させることができる。
-Effects of the 11th embodiment-
According to the features of this embodiment, the electric flux density in the electrocaloric material (11) can be increased and made uniform.

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
Other Embodiments
The above embodiment may be configured as follows.

本実施形態では、永久磁石(21)と、永久磁石(21)の位置を移動させる移動機構として、回転軸(16)と、モータ(17)と、を有する回転機構(15)を用いた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。例えば、移動機構として、シリンダと、シリンダロッドと、を有する直動機構を用いて、永久磁石(21)を磁気作業物質(11)に対して相対的に移動させるようにしてもよい。 In this embodiment, a configuration using a permanent magnet (21) and a rotating mechanism (15) having a rotating shaft (16) and a motor (17) as a moving mechanism for moving the position of the permanent magnet (21) has been described, but the present invention is not limited to this configuration. For example, a linear motion mechanism having a cylinder and a cylinder rod may be used as the moving mechanism to move the permanent magnet (21) relative to the magnetic working material (11).

以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及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、変形例、その他の実施形態に係る要素を適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。また、明細書及び特許請求の範囲の「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。 Although the embodiments and modifications have been described above, it will be understood that various modifications of form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims. Furthermore, the elements of the above embodiments, modifications, and other embodiments may be combined or substituted as appropriate. Furthermore, the descriptions "first," "second," "third," etc. in the specification and claims are used to distinguish the words to which these descriptions are attached, and do not limit the number or order of the words.

以上説明したように、本開示は、冷凍装置及び冷凍機について有用である。 As described above, the present disclosure is useful for refrigeration devices and freezers.

1 冷凍機
2 熱媒体回路
8 制御部
10 磁気冷凍装置(冷凍装置)
11 磁気作業物質、電気熱量物質(固体冷媒物質)
12 容器
13 力場集束部材
15 回転機構(移動機構)
20 磁場印加部、電場印加部(力場印加部)
21 磁石
25 孔
26 フィレット部
28 流路
50 コイル
61 第1層
62 第2層
63 第3層
1. Refrigeration unit
2 Heat Transfer Medium Circuit
8. Control Unit
10. Magnetic refrigeration equipment (refrigeration equipment)
11 Magnetically active materials, electrocaloric materials (solid refrigerant materials)
12 Containers
13 Force field focusing element
15 Rotation mechanism (movement mechanism)
20 Magnetic field application unit, electric field application unit (force field application unit)
21 Magnet
25 holes
26 Fillet
28 Flow Path
50 Coil
61 First Floor
62 Second Layer
63 Third Layer

Claims (19)

熱量効果を有する固体冷媒物質(11)と、前記固体冷媒物質(11)に対して力場を印加して前記固体冷媒物質(11)に相転移を誘発する力場印加部(20)と、を備えた冷凍装置であって、
前記固体冷媒物質(11)よりも力場が通りやすい力場集束部材(13)を備え、
前記力場集束部材(13)は、前記力場印加部(20)で力場が印加される第1方向の長さが、前記第1方向に直交する第2方向の長さよりも小さく、且つ前記第1方向において前記固体冷媒物質(11)で挟まれた位置に配置される
冷凍装置。
A refrigeration device comprising: a solid refrigerant material (11) having a calorific effect; and a force field application unit (20) that applies a force field to the solid refrigerant material (11) to induce a phase transition in the solid refrigerant material (11),
a force field focusing member (13) through which a force field passes more easily than the solid refrigerant material (11),
The force field concentrating member (13) has a length in a first direction in which a force field is applied by the force field application unit (20) that is shorter than a length in a second direction perpendicular to the first direction, and is disposed at a position sandwiched between the solid refrigerant material (11) in the first direction.
請求項1に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)は、前記第1方向に間隔をあけて複数配置される
冷凍装置。
2. The refrigeration apparatus according to claim 1,
The refrigeration apparatus includes a plurality of the force field focusing members (13) arranged at intervals in the first direction.
請求項1又は2に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部は、前記第2方向の端部よりも前記第1方向の力場が通りにくい
冷凍装置。
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
A refrigeration apparatus in which the force field in the first direction passes less easily through a central portion of the force field concentrating member (13) in the second direction than through the end portions in the second direction.
請求項3に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部の厚みは、前記第2方向の端部よりも小さい
冷凍装置。
4. The refrigeration apparatus according to claim 3,
A refrigeration apparatus, wherein the thickness of the force field focusing member (13) at a central portion in the second direction is smaller than the thickness of the end portions in the second direction.
請求項3に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部には、前記第1方向に貫通する孔(25)が形成される
冷凍装置。
4. The refrigeration apparatus according to claim 3,
The refrigeration apparatus has a hole (25) formed in a central portion of the force field focusing member (13) in the second direction, the hole (25) penetrating in the first direction.
請求項3に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)には、前記第1方向に貫通する孔(25)が、前記第2方向に間隔をあけて複数形成され、
前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部に形成された前記孔(25)の内径は、前記第2方向の端部に形成された前記孔(25)の内径よりも大きい
冷凍装置。
4. The refrigeration apparatus according to claim 3,
The force field focusing member (13) has a plurality of holes (25) penetrating in the first direction and spaced apart in the second direction,
A refrigeration apparatus, wherein the inner diameter of the hole (25) formed in the center of the force field focusing member (13) in the second direction is larger than the inner diameter of the hole (25) formed at the end of the force field focusing member (13) in the second direction.
請求項3に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)には、前記第1方向に貫通する孔(25)が、前記第2方向に間隔をあけて複数形成され、
前記力場集束部材(13)における前記第2方向の中央部で隣接する前記孔(25)の間隔は、前記第2方向の端部で隣接する前記孔(25)の間隔よりも小さい
冷凍装置。
4. The refrigeration apparatus according to claim 3,
The force field focusing member (13) has a plurality of holes (25) penetrating in the first direction and spaced apart in the second direction,
A refrigeration apparatus, wherein the interval between adjacent holes (25) in a central portion of the force field focusing member (13) in the second direction is smaller than the interval between adjacent holes (25) at an end portion in the second direction.
請求項1又は2に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)における前記第2方向の端部は、前記固体冷媒物質(11)の前記第2方向の端部よりも前記第2方向の内側に配置される
冷凍装置。
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
A refrigeration apparatus, wherein an end portion in the second direction of the force field concentrating member (13) is arranged more inward in the second direction than an end portion in the second direction of the solid refrigerant material (11).
請求項1又は2に記載の冷凍装置において、
前記固体冷媒物質(11)を収納する容器(12)を備え、
前記力場集束部材(13)は、前記容器(12)内で前記固体冷媒物質(11)を複数の層に仕切っている
冷凍装置。
In the refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
a container (12) for storing the solid refrigerant material (11),
The force field focusing member (13) divides the solid refrigerant material (11) into a plurality of layers within the container (12).
請求項9に記載の冷凍装置において、
前記複数の層は、第1層(61)と、第2層(62)と、を含み、
前記第1層(61)における前記固体冷媒物質(11)のキュリー温度と、前記第2層(62)における前記固体冷媒物質(11)のキュリー温度とが異なる
冷凍装置。
10. The refrigeration apparatus according to claim 9,
The plurality of layers includes a first layer (61) and a second layer (62),
A refrigeration apparatus, wherein the Curie temperature of the solid refrigerant material (11) in the first layer (61) is different from the Curie temperature of the solid refrigerant material (11) in the second layer (62).
請求項10に記載の冷凍装置において、
前記力場集束部材(13)には、前記固体冷媒物質(11)と熱交換する熱媒体を前記第1方向に流通させる流路(28)が設けられる
冷凍装置。
11. The refrigeration system according to claim 10,
The refrigeration apparatus, wherein the force field concentrating member (13) is provided with a flow path (28) through which a heat medium for exchanging heat with the solid refrigerant material (11) flows in the first direction.
請求項1又は2に記載の冷凍装置において、
前記固体冷媒物質(11)を収納する容器(12)を備え、
前記容器(12)は、前記第1方向に沿って複数配置され、
前記力場集束部材(13)は、隣接する前記容器(12)の間に配置される
冷凍装置。
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
a container (12) for storing the solid refrigerant material (11),
The container (12) is arranged in a plurality of portions along the first direction,
The force field focusing member (13) is disposed between adjacent vessels (12) in the refrigeration apparatus.
請求項12に記載の冷凍装置において、
前記容器(12)の角部には、面取り部又はフィレット部(26)が設けられ、
前記力場集束部材(13)は、隣接する前記容器(12)の前記面取り部又は前記フィレット部(26)の隙間にも配置される
冷凍装置。
13. The refrigeration system according to claim 12,
The container (12) has a corner portion provided with a chamfer or fillet portion (26),
The force field focusing member (13) is also disposed in the gap between the chamfered portion or the fillet portion (26) of the adjacent container (12).
請求項1又は2に記載の冷凍装置において、
前記固体冷媒物質(11)は、磁気作業物質(11)であり、
前記力場印加部(20)は、前記磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する磁場印加部(20)であり、
前記力場集束部材(13)は、前記磁気作業物質(11)よりも透磁率が大きい軟磁性材料である
冷凍装置。
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
The solid refrigerant material (11) is a magnetic working material (11),
the force field application unit (20) is a magnetic field application unit (20) that applies a magnetic field to the magnetic working material (11),
The force field focusing member (13) is a soft magnetic material having a higher magnetic permeability than the magnetic working substance (11).
請求項14に記載の冷凍装置において、
前記磁気作業物質(11)を収納する容器(12)を備え、
前記容器(12)は、軟磁性材料で構成され、
前記容器(12)は、前記第1方向に沿って複数配置され、
前記力場集束部材(13)は、隣接する前記容器(12)の壁部で構成される
冷凍装置。
15. The refrigeration system of claim 14,
A container (12) for storing the magnetic working material (11),
The container (12) is made of a soft magnetic material,
The container (12) is arranged in a plurality of portions along the first direction,
The force field focusing member (13) is formed by a wall of the adjacent vessel (12).
請求項14に記載の冷凍装置において、
前記磁場印加部(20)は、永久磁石(21)と、前記永久磁石(21)の位置を移動させる移動機構(15)と、を有し、
前記移動機構(15)は、前記永久磁石(21)を前記磁気作業物質(11)に対して相対的に移動させることで、前記磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行う
冷凍装置。
15. The refrigeration system of claim 14,
The magnetic field application unit (20) includes a permanent magnet (21) and a moving mechanism (15) that moves the position of the permanent magnet (21),
The movement mechanism (15) moves the permanent magnet (21) relatively to the magnetic working material (11) to apply or remove a magnetic field to the magnetic working material (11) in the refrigeration apparatus.
請求項14に記載の冷凍装置において、
前記磁場印加部(20)は、通電により磁束を発生するコイル(50)と、前記コイル(50)の通電を制御する制御部(8)と、を有し、
前記制御部(8)は、前記コイル(50)の通電をオン又はオフすることで、前記磁気作業物質(11)に対する磁場の印加又は除去を行う
冷凍装置。
15. The refrigeration system of claim 14,
The magnetic field applying unit (20) includes a coil (50) that generates a magnetic flux when energized, and a control unit (8) that controls energization of the coil (50),
The control unit (8) applies or removes a magnetic field to the magnetic working material (11) by turning on or off the current supply to the coil (50).
請求項1又は2に記載の冷凍装置において、
前記固体冷媒物質(11)は、電気熱量効果を有する電気熱量物質(11)であり、
前記力場印加部(20)は、前記電気熱量物質(11)に対して電場を印加する電場印加部(20)であり、
前記力場集束部材(13)は、前記電気熱量物質(11)よりも導電性の高い導電体である
冷凍装置。
The refrigeration apparatus according to claim 1 or 2,
The solid refrigerant material (11) is an electrocaloric material (11) having an electrocaloric effect,
the force field application unit (20) is an electric field application unit (20) that applies an electric field to the electrocaloric substance (11),
The force field focusing member (13) is an electrical conductor having a higher electrical conductivity than the electrocaloric material (11).
請求項1又は2に記載の冷凍装置(10)と、
前記冷凍装置(10)と熱交換する熱媒体回路(2)と、を備える
冷凍機。
A refrigeration system (10) according to claim 1 or 2;
The refrigerator includes a heat medium circuit (2) for exchanging heat with the refrigeration device (10).
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