JP4533838B2 - Heat transport device, refrigerator and heat pump - Google Patents

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Description

本発明は、熱輸送装置に係り、特に、冷媒の圧縮、膨張過程を有する冷凍サイクルを利用した熱輸送装置に関するものである。   The present invention relates to a heat transport device, and more particularly, to a heat transport device using a refrigeration cycle having refrigerant compression and expansion processes.

従来、冷凍サイクルを利用した熱輸送装置として、冷凍機やヒートポンプが知られている。このうちエネルギー効率の優れた冷凍機として、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、原理的には極めて高い冷凍効率が期待できるものであるが、実用化という面では、主に極低温（液体ヘリウム温度程度）を作るための冷凍機として使用されているのが現状である。一方で、スターリング冷凍機は、冷媒として人体に無害で、オゾン層破壊や地球温暖化などの問題のない自然冷媒のヘリウムを使用できることから、常温近辺での通常の冷凍機への応用が期待されている。   Conventionally, refrigerators and heat pumps are known as heat transport devices using a refrigeration cycle. Of these, Stirling refrigerators are attracting attention as refrigerators with excellent energy efficiency. Stirling refrigerators can be expected to have extremely high refrigeration efficiency in principle, but in terms of practical use, they are mainly used as refrigerators for making extremely low temperatures (about liquid helium temperature). Currently. On the other hand, the Stirling refrigerator is harmless to humans as a refrigerant and can be used as a natural refrigerant, helium, which has no problems such as ozone depletion or global warming. ing.

ところで、スターリング冷凍機は、等温圧縮・等積冷却・等温膨張・等積加熱の４つの基本過程からなるスターリング冷凍サイクルにより動作するものであり、かかるスターリング冷凍サイクルを実現するため、冷媒を封入した高温と低温のシリンダ部を設けるとともに、これらシリンダ部の間に高温側熱交換器、蓄冷器、低温側熱交換器を配設するように構成されている。そして、これらシリンダ部において冷媒の圧縮、膨張を繰り返すことにより、低温側熱交換器から高温側熱交換器に熱輸送を行なうようにしている。この場合、スターリング冷凍サイクルの４つの基本過程において、等積加熱、冷却は、主に蓄冷器との間の熱交換によって行われ、高温側熱交換器及び低温側熱交換器における放熱及び吸熱は、主に等温圧縮、膨張の過程で行われる。   By the way, the Stirling refrigerator operates by a Stirling refrigeration cycle consisting of four basic processes of isothermal compression, equal volume cooling, isothermal expansion, and equal volume heating. In order to realize such a Stirling refrigeration cycle, a refrigerant is enclosed. A high-temperature and low-temperature cylinder portion is provided, and a high-temperature side heat exchanger, a regenerator, and a low-temperature side heat exchanger are arranged between these cylinder portions. Then, heat is transported from the low temperature side heat exchanger to the high temperature side heat exchanger by repeatedly compressing and expanding the refrigerant in these cylinder portions. In this case, in the four basic processes of the Stirling refrigeration cycle, equal volume heating and cooling are mainly performed by heat exchange with the regenerator, and heat dissipation and heat absorption in the high temperature side heat exchanger and the low temperature side heat exchanger are , Mainly in the process of isothermal compression and expansion.

ところが、このようなスターリング冷凍機に用いられるスターリング冷凍サイクルの効率は、主に高温側熱交換器、低温側熱交換器及び蓄冷器での伝熱性能に律則されているため、理論上では効率が高いにも関わらず、実際の機器で効率が低く所望する性能が得られないという問題があった。   However, the efficiency of the Stirling refrigeration cycle used in such a Stirling refrigerator is governed mainly by the heat transfer performance in the high temperature side heat exchanger, the low temperature side heat exchanger, and the regenerator, so in theory In spite of high efficiency, there is a problem that the desired performance cannot be obtained with low efficiency in an actual device.

このため、冷凍機としての性能向上を図るには、スターリング冷凍サイクルの過程での熱交換の効率を向上させることが重要であり、これらを改善するためには、さらに高温側熱交換器、低温側熱交換器及び蓄冷器と冷媒の熱交換性能を向上させる必要があった。   For this reason, in order to improve the performance as a refrigerator, it is important to improve the efficiency of heat exchange in the process of the Stirling refrigeration cycle. It was necessary to improve the heat exchange performance of the side heat exchanger and the regenerator and the refrigerant.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、熱交換の効率向上を図ることができる熱輸送能力に優れた熱輸送装置、冷凍機及びヒートポンプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat transport device , a refrigerator, and a heat pump excellent in heat transport capability capable of improving the efficiency of heat exchange.

本発明に係る熱輸送装置は、
冷媒を充填した筒状容器と、
前記筒状容器内の冷媒を圧縮又は膨張させ、前記冷媒の圧縮により発熱、前記冷媒の膨張により吸熱を生じさせる操作手段と、
前記容器内部に配置され、磁場の増減により温度が変化する磁気材料で構成される蓄冷手段と、
前記蓄冷手段に対する磁場を発生するとともに、前記操作手段による前記冷媒の圧縮又は膨張にともなう前記冷媒の発熱又は吸熱に連動させて前記蓄冷手段に対する磁場を増減させて前記蓄冷手段に発熱又は吸熱を励起させる磁場増減手段と
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記操作手段により圧縮される前記筒状容器内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段からの発熱を同時に系外に放熱する高温側熱交換手段と、
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記操作手段により膨張される前記筒状容器内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段での吸熱により系外の熱を同時に吸引する低温側熱交換手段と、
を具備したことを特徴としている。 The heat transport device according to the present invention comprises:
A cylindrical container filled with a refrigerant;
Refrigerant compressor or inflating of the cylindrical vessel, heated by compression of the refrigerant, and an operation unit that causes the heat absorbing by the expansion of the refrigerant,
Cold storage means that is arranged inside the container and is made of a magnetic material whose temperature changes by increasing or decreasing the magnetic field;
In addition to generating a magnetic field for the cold storage means, the magnetic field for the cold storage means is increased or decreased in conjunction with the heat generation or heat absorption of the refrigerant accompanying the compression or expansion of the refrigerant by the operation means to excite heat generation or heat absorption to the cold storage means. Magnetic field increase / decrease means
Close to the cold storage unit, which and arranged in a space of said tubular container which is compressed by the operation means, and the high temperature side heat exchange means for heat dissipation simultaneously outside of the system the heat generated from the refrigerant and the cold storage unit,
Adjacent to the cold storage unit, which and arranged in a space of said tubular container which is expanded by the operating means, and the low-temperature side heat exchange means for sucking the heat absorption by the outside of the system of heat by the refrigerant and the cold storage unit at the same time ,
It is characterized by comprising.

本発明に係る熱輸送装置は、
冷媒を充填したシリンダ本体と、
前記シリンダ本体内の冷媒を圧縮又は膨張させ、前記冷媒の圧縮により発熱、前記冷媒の膨張により吸熱を生じさせるピストンと、
前記シリンダ本体内部に配置され、磁場の増減により温度が変化する磁気材料で構成される蓄冷手段と、
前記蓄冷手段に対する磁場を発生するとともに、前記ピストンによる前記冷媒の圧縮又は膨張にともなう前記冷媒の発熱又は吸熱に連動させて前記蓄冷手段に対する磁場を増減させて前記蓄冷手段に発熱又は吸熱を励起させる磁場増減手段と
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記ピストンにより圧縮される前記シリンダ本体内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段からの発熱を同時に系外に放熱する高温側熱交換手段と、
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記ピストンにより膨張される前記シリンダ本体内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段での吸熱により系外の熱を同時に吸引する低温側熱交換手段と
を具備したことを特徴としている。 The heat transport device according to the present invention comprises:
A cylinder body filled with a refrigerant;
Refrigerant compressor or inflating in the cylinder body, heated by compression of the refrigerant, a piston that causes the heat absorbing by the expansion of the refrigerant,
Cold storage means that is arranged inside the cylinder body and is made of a magnetic material whose temperature changes by increasing or decreasing the magnetic field;
Generates a magnetic field for the cold storage means , and increases or decreases the magnetic field for the cold storage means in conjunction with the heat generation or heat absorption of the refrigerant accompanying the compression or expansion of the refrigerant by the piston, thereby exciting the heat storage means to generate heat or heat absorption . Magnetic field increase / decrease means and
Close to the cold storage unit, which and is arranged in the space in the cylinder body to be compressed by the piston, and the high temperature side heat exchange means for heat dissipation simultaneously outside of the system the heat generated from the refrigerant and the cold storage unit,
The close proximity to the cold storage means is disposed in the space in the cylinder body to be inflated and by the piston, and a low-temperature side heat exchange means for sucking the outside of the system of heat by the heat absorption in said refrigerant and the cold accumulation means simultaneously It is characterized by that.

本発明によれば、熱交換の効率向上を図ることができる熱輸送能力に優れた熱輸送装置、冷凍機及びヒートポンプを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat transport apparatus excellent in the heat transport capability which can aim at the efficiency improvement of heat exchange , a refrigerator, and a heat pump can be provided.

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
図１（ａ）〜（ｄ）は、本発明の熱輸送装置としてスターリング冷凍サイクルを用いた冷凍機の基本構成図を示している。 (First embodiment)
Fig.1 (a)-(d) has shown the basic block diagram of the refrigerator using the Stirling refrigerating cycle as a heat transport apparatus of this invention.

図１において、１は筒状容器であるシリンダで、このシリンダ１は、両端を開口しており、内部には、例えばヘリウムや窒素等のガスからなる冷媒が充填されている。シリンダ１の中空部中央には、蓄冷手段として蓄冷器２が配置されている。蓄冷器２は、磁場の増減により温度が変化する磁気材料３で構成されている。この実施の形態では、磁気材料３として、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料、例えばGd系材料が用いられる。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a cylinder that is a cylindrical container. The cylinder 1 is open at both ends, and is filled with a refrigerant made of a gas such as helium or nitrogen. In the center of the hollow portion of the cylinder 1, a regenerator 2 is disposed as a regenerator. The regenerator 2 is composed of a magnetic material 3 whose temperature changes as the magnetic field increases or decreases. In this embodiment, as the magnetic material 3, a positive magnetic material, for example, a Gd-based material, whose temperature increases (heat generation) when the magnetic field is increased and whose temperature decreases (heat absorption) when the magnetic field is decreased is used.

シリンダ１内部には、蓄冷器２の一方端に近接させて高温側熱交換器４が配置され、蓄冷器２の他方端に近接させて低温側熱交換器５が配置されている。高温側熱交換器４は、冷媒及び蓄冷器２からの発熱を系外に放熱するものである。また、低温側熱交換器５は、冷媒及び蓄冷器２での吸熱により系外から熱を吸引するものである。   Inside the cylinder 1, a high temperature side heat exchanger 4 is arranged close to one end of the regenerator 2, and a low temperature side heat exchanger 5 is arranged close to the other end of the regenerator 2. The high temperature side heat exchanger 4 radiates heat generated from the refrigerant and the regenerator 2 to the outside of the system. Further, the low temperature side heat exchanger 5 sucks heat from outside the system due to heat absorption by the refrigerant and the regenerator 2.

シリンダ１の高温側熱交換器４側の開口部には、圧縮ピストン６が設けられ、低温側熱交換器５側の開口部には、膨張ピストン７が設けられている。これら圧縮ピストン６及び膨張ピストン７は、操作手段を構成するもので、圧縮ピストン６は、図１（ａ）に示す矢印Ａ方向の移動によりシリンダ１内部の冷媒を圧縮させ、膨張ピストン７は、図１（ｃ）に示す矢印Ｃ方向の移動によりシリンダ１内部の冷媒を膨張させる。   A compression piston 6 is provided in the opening on the high temperature side heat exchanger 4 side of the cylinder 1, and an expansion piston 7 is provided in the opening on the low temperature side heat exchanger 5 side. The compression piston 6 and the expansion piston 7 constitute operation means. The compression piston 6 compresses the refrigerant in the cylinder 1 by the movement in the direction of arrow A shown in FIG. The refrigerant in the cylinder 1 is expanded by the movement in the direction of arrow C shown in FIG.

シリンダ１の外部には、蓄冷器２の周囲に沿って磁場増減手段として磁場増減機構８が配置されている。この磁場増減機構８は、蓄冷器２の磁気材料３に対して印加する磁場を増減させるものである。この磁場増減機構８に関しては、磁気材料３に対して磁場増減機能を満たすものであれば特に限定を加えるものではなく、例えば、オンオフ可能な電磁石や、蓄冷器２に対し近接可能に移動される磁場発生手段、例えば永久磁石などが用いられる。   Outside the cylinder 1, a magnetic field increasing / decreasing mechanism 8 is disposed along the periphery of the regenerator 2 as magnetic field increasing / decreasing means. This magnetic field increase / decrease mechanism 8 increases or decreases the magnetic field applied to the magnetic material 3 of the regenerator 2. The magnetic field increasing / decreasing mechanism 8 is not particularly limited as long as it satisfies the magnetic field increasing / decreasing function with respect to the magnetic material 3. For example, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 8 is moved so as to be close to the on / off electromagnet or the regenerator 2. Magnetic field generating means such as a permanent magnet is used.

次に、このように構成された冷凍機の作用を説明する。   Next, the operation of the refrigerator configured as described above will be described.

まず、図１（ａ）に示すように圧縮ピストン６を図示Ａ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ１内の冷媒を圧縮する。このとき、高温側熱交換器４を作動させると、圧縮により冷媒から発生する熱は図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４から系外に放熱され、冷媒の圧縮過程が等温的に行われる。また、この冷媒を圧縮するタイミングにあわせて、磁場増減機構８により蓄冷器２に対し磁場を印加する。この場合、蓄冷器２は磁場の増減により温度が変化する磁気材料３で構成されるが、この実施の形態では、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料が用いられているので、蓄冷器２の温度は上昇する。このとき、高温側熱交換器４は作動しているので、蓄冷器２で発生した熱も図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４から系外に放熱される。つまり、図１（ａ）に示す冷媒の圧縮過程では、冷媒での発熱に加え、さらに磁気材料３に励起された発熱も高温側熱交換器４から系外に放熱することができる。   First, as shown in FIG. 1A, the compression piston 6 is moved in the direction A in the drawing, that is, from the left side to the right side in the drawing to compress the refrigerant in the cylinder 1. At this time, when the high temperature side heat exchanger 4 is operated, the heat generated from the refrigerant by compression is radiated from the high temperature side heat exchanger 4 to the outside of the system in the direction of the arrow B in the figure, and the refrigerant compression process is performed isothermally. . Further, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 8 applies a magnetic field to the regenerator 2 in accordance with the timing of compressing the refrigerant. In this case, the regenerator 2 is composed of the magnetic material 3 whose temperature changes by increasing or decreasing the magnetic field. In this embodiment, when the magnetic field is increased, the temperature increases (heat generation), and when the magnetic field is decreased, the temperature decreases ( Since a positive magnetic material that absorbs heat is used, the temperature of the regenerator 2 rises. At this time, since the high temperature side heat exchanger 4 is operating, the heat generated in the regenerator 2 is also radiated from the high temperature side heat exchanger 4 to the outside of the system in the direction of the arrow B in the figure. That is, in the refrigerant compression process shown in FIG. 1A, in addition to the heat generated by the refrigerant, the heat generated by the magnetic material 3 can be radiated from the high-temperature side heat exchanger 4 to the outside of the system.

次に、図１（ｂ）に示すように圧縮ピストン６と膨張ピストン７の間のシリンダ１内の体積を一定に保ったまま、圧縮ピストン６と膨張ピストン７を同時に図示右方向に動かし、冷媒をシリンダ１内の右側に移動させる。   Next, as shown in FIG. 1B, while the volume in the cylinder 1 between the compression piston 6 and the expansion piston 7 is kept constant, the compression piston 6 and the expansion piston 7 are simultaneously moved rightward in the drawing to Is moved to the right in the cylinder 1.

次に、図１（ｃ）に示すように膨張ピストン７を図示Ｃ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ１内の冷媒を膨張させる。このとき、低温側熱交換器５を作動させると、膨張により温度の低下した冷媒は低温側熱交換器５により図示矢印Ｄ方向に系外から吸熱し、冷媒の膨張過程が等温的に行われる。また、この冷媒を膨張するタイミングにあわせて、磁場増減機構８により、蓄冷器２に印加されていた磁場を除去する。蓄冷器２は、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料で構成されているため、温度を降下する。このとき、低温側熱交換器５は作動しているので、低温側熱交換器５を介してさらに系外から熱を吸引することができる。つまり、図１（ｃ）の冷媒の膨張の過程では、冷媒による吸熱に加え、さらに磁気材料３でも吸熱が励起され、この状態で低温側熱交換器５を介して系外から熱を吸引することができる。   Next, as shown in FIG. 1C, the expansion piston 7 is moved in the direction C in the drawing, that is, from the left side to the right side in the drawing to expand the refrigerant in the cylinder 1. At this time, when the low temperature side heat exchanger 5 is operated, the refrigerant whose temperature has decreased due to expansion absorbs heat from outside the system in the direction indicated by the arrow D by the low temperature side heat exchanger 5, and the expansion process of the refrigerant is performed isothermally. . Further, the magnetic field applied to the regenerator 2 is removed by the magnetic field increasing / decreasing mechanism 8 in accordance with the timing of expanding the refrigerant. Since the regenerator 2 is made of a positive magnetic material that decreases in temperature (endothermic) when the magnetic field is decreased, the temperature of the regenerator 2 decreases. At this time, since the low temperature side heat exchanger 5 is operating, heat can be further sucked from outside the system via the low temperature side heat exchanger 5. That is, in the process of expansion of the refrigerant in FIG. 1C, in addition to the heat absorption by the refrigerant, the heat absorption is further excited by the magnetic material 3, and in this state, heat is drawn from outside the system via the low temperature side heat exchanger 5. be able to.

次に、図１（ｄ）に示すように、圧縮ピストン６と膨張ピストン７の間のシリンダ１内の体積を一定に保ったまま、圧縮ピストン６及び膨張ピストン７を図示左側に動かし、冷媒をシリンダ１内の左側に移動させる。   Next, as shown in FIG. 1 (d), while keeping the volume in the cylinder 1 between the compression piston 6 and the expansion piston 7 constant, the compression piston 6 and the expansion piston 7 are moved to the left side in the figure, and the refrigerant is supplied. Move to the left in the cylinder 1.

以下、同様にして、図１(a)〜(d)の過程を繰り返すことで、等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の４つの基本過程が繰り返して得られるようになり、スターリング冷凍サイクルを実現できる。つまり、圧縮、膨張過程を繰り返すことにより冷媒による発熱及び吸熱が行われ、同時に磁場を増減させることにより磁気材料３で構成された蓄冷器２においても発熱、吸熱反応が繰り返して励起され、高温側熱交換器４での放熱、低温側熱交換器５での吸熱を行なことができる。   In the same manner, by repeating the processes shown in FIGS. 1A to 1D, the four basic processes of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isovolume heating can be obtained repeatedly. A refrigeration cycle can be realized. That is, heat generation and heat absorption by the refrigerant are performed by repeating the compression and expansion processes, and heat generation and endothermic reactions are also repeatedly excited in the regenerator 2 composed of the magnetic material 3 by increasing and decreasing the magnetic field at the same time. Heat dissipation in the heat exchanger 4 and heat absorption in the low temperature side heat exchanger 5 can be performed.

したがって、このようにすれば、冷媒の圧縮、膨張過程を有する冷凍サイクルにおいて、圧縮過程においては冷媒の発熱に加えて、磁場の印加により蓄冷器２を構成する磁気材料３に発熱反応を励起し、この磁気材料３で発生した熱を高温側熱交換器４を介して放熱させるようにしたので、より多くの熱を系外に放熱することができる。また、膨張過程においては、膨張過程による冷媒の吸熱に加えて、磁場の除去により蓄冷器２を構成する磁気材料３に吸熱反応を発生させることにより、低温側熱交換器５を介して、より多くの熱を系外から吸熱することができる。このようにして、冷媒による発熱及び吸熱と同時に、磁気材料３で構成された蓄冷器２においても発熱、吸熱反応を励起させることにより、従来の圧縮、膨張過程を有する冷凍サイクルに比べ、熱交換の効率を飛躍的に向上させることができ、熱輸送能力に優れたスターリング冷凍サイクルを実現することが可能となる。   Therefore, in this way, in the refrigeration cycle having the refrigerant compression and expansion processes, in addition to the heat generation of the refrigerant in the compression process, the exothermic reaction is excited in the magnetic material 3 constituting the regenerator 2 by applying a magnetic field. Since the heat generated in the magnetic material 3 is dissipated through the high temperature side heat exchanger 4, more heat can be dissipated outside the system. Further, in the expansion process, in addition to the heat absorption of the refrigerant due to the expansion process, by generating an endothermic reaction in the magnetic material 3 constituting the regenerator 2 by removing the magnetic field, the low temperature side heat exchanger 5 allows Much heat can be absorbed from outside the system. In this way, heat generation and heat absorption by the refrigerant, and also in the regenerator 2 made of the magnetic material 3, the heat generation and endothermic reactions are excited to exchange heat compared to the conventional refrigeration cycle having compression and expansion processes. The Stirling refrigeration cycle with excellent heat transport capability can be realized.

なお、上述した第１の実施の形態では、等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の４つの基本過程を繰り返すことでスターリング冷凍サイクルを実現しているが、２つの等積過程を等圧過程で置き換えれば、エリクソンサイクルを実現できる。また、圧縮、膨張過程を断熱過程で行い、２つの等積過程を等圧過程で行えば、ブレイトンサイクルを実現できる。   In the first embodiment described above, the Stirling refrigeration cycle is realized by repeating the four basic processes of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isovolume heating. If replaced with an isobaric process, the Ericsson cycle can be realized. Also, the Brayton cycle can be realized by performing the compression and expansion processes as adiabatic processes and performing two equal product processes as isobaric processes.

（第２の実施の形態）
この第２の実施の形態は、第１の実施の形態で述べた冷凍機を具体化したものである。図２は、かかる冷凍機を立体的に示した図である。 (Second Embodiment)
In the second embodiment, the refrigerator described in the first embodiment is embodied. FIG. 2 is a three-dimensional view of such a refrigerator.

図２において、１１は筒状のケーシングで、このケーシング１１内部には、圧縮シリンダ１２及び膨張シリンダ１３が並べて配置されている。これら圧縮シリンダ１２及び膨張シリンダ１３は、それぞれ一方端部が開口され、他方端部が閉塞されたもので、閉塞された他方端部間を連通管１４により連結されている。この連通管１４は、圧縮シリンダ１２と膨張シリンダ１３のそれぞれの内部を連通するものである。これら圧縮シリンダ１２、膨張シリンダ１３内部には、例えばヘリウムや窒素等のガスからなる冷媒が充填されている。   In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a cylindrical casing. Inside the casing 11, a compression cylinder 12 and an expansion cylinder 13 are arranged side by side. Each of the compression cylinder 12 and the expansion cylinder 13 is opened at one end and closed at the other end, and the closed other end is connected by a communication pipe 14. The communication pipe 14 communicates the insides of the compression cylinder 12 and the expansion cylinder 13. The compression cylinder 12 and the expansion cylinder 13 are filled with a refrigerant made of a gas such as helium or nitrogen, for example.

圧縮シリンダ１２内には、蓄冷器１５が配置されている。蓄冷器１５は、磁場の増減により温度が変化する磁気材料１６で構成されている。この実施の形態では、磁気材料１６として、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料、例えばGd系材料が用いられる。この場合、磁気材料１６としては、例えば、図３（ａ）に示すように直径約1ｍｍあるいは1ｍｍ以下の概ね球状の磁気材料１６ａを充填し、内部に多数の空隙を有する多孔質体となるように構成したものや、同図（ｂ）に示すようにバルク材料内部に外部と連通する複数の小孔からなる連通孔１６ｂを有するものが用いられる。   A regenerator 15 is disposed in the compression cylinder 12. The regenerator 15 is composed of a magnetic material 16 whose temperature changes as the magnetic field increases or decreases. In this embodiment, as the magnetic material 16, a positive magnetic material, for example, a Gd-based material, that increases in temperature (heat generation) when the magnetic field is increased and decreases in temperature (endotherm) when the magnetic field is decreased is used. In this case, as the magnetic material 16, for example, as shown in FIG. 3A, a substantially spherical magnetic material 16a having a diameter of about 1 mm or 1 mm or less is filled, and a porous body having a large number of voids therein is formed. As shown in FIG. 4B, the bulk material has a communication hole 16b formed of a plurality of small holes communicating with the outside.

蓄冷器１５に近接させて高温側熱交換器１７が配置されている。この場合、高温側熱交換器１７は、蓄冷器１５の前記連通管１４と反対側に配置される。この高温側熱交換器１７は、冷媒及び蓄冷器１５での発熱を系外に放熱するためのものである。   A high temperature side heat exchanger 17 is disposed in the vicinity of the regenerator 15. In this case, the high temperature side heat exchanger 17 is disposed on the opposite side of the regenerator 15 from the communication pipe 14. The high temperature side heat exchanger 17 is for radiating heat generated by the refrigerant and the regenerator 15 to the outside of the system.

圧縮シリンダ１２には、圧縮ピストン１８が設けられている。この圧縮ピストン１８は、圧縮シリンダ１２の開口部より挿入され、圧縮シリンダ１２内部の冷媒を圧縮するためのものである。圧縮ピストン１８には、ピストンシャフト１９が連結されている。ピストンシャフト１９には、連結棒２０が連結されている。連結棒２０は、フライホイール２１の回転中心から外れた位置に連結され、フライホイール２１の回転運動を往復運動に変換してピストンシャフト１９を図示矢印Ｅ方向に往復移動させるクランク機構を構成している。フライホイール２１は、回転中心を駆動用モータ２２の回転軸２２１に連結され、所定の速度で回転される。   The compression cylinder 12 is provided with a compression piston 18. The compression piston 18 is inserted from the opening of the compression cylinder 12 and compresses the refrigerant inside the compression cylinder 12. A piston shaft 19 is connected to the compression piston 18. A connecting rod 20 is connected to the piston shaft 19. The connecting rod 20 is connected to a position deviated from the rotational center of the flywheel 21, and constitutes a crank mechanism that converts the rotational movement of the flywheel 21 into a reciprocating movement and reciprocates the piston shaft 19 in the direction of arrow E in the figure. Yes. The flywheel 21 has a rotation center connected to the rotation shaft 221 of the drive motor 22 and is rotated at a predetermined speed.

膨張シリンダ１３内部には、低温側熱交換器２３が配置されている。この低温側熱交換器２３は、冷媒及び蓄冷器１５での吸熱により系外から熱を吸引するためのものである。膨張シリンダ１３には、膨張ピストン２４が設けられている。この膨張ピストン２４は、膨張シリンダ１３の開口部より挿入され、膨張シリンダ１３内部の冷媒を膨張させるためのものである。膨張ピストン２４には、ピストンシャフト２５が連結されている。ピストンシャフト２５には、連結棒２６が連結されている。連結棒２６は、フライホイール２７の回転中心から外れた位置に連結されていて、フライホイール２７の回転運動を往復運動に変換してピストンシャフト２５を図示矢印Ｆ方向に往復移動させるクランク機構を構成している。フライホイール２７は、回転中心を駆動用モータ２２の回転軸２２１に連結され、所定の速度で回転される。   A low temperature side heat exchanger 23 is disposed inside the expansion cylinder 13. The low temperature side heat exchanger 23 is for sucking heat from outside the system by absorbing heat in the refrigerant and the regenerator 15. The expansion cylinder 13 is provided with an expansion piston 24. The expansion piston 24 is inserted from the opening of the expansion cylinder 13 and expands the refrigerant inside the expansion cylinder 13. A piston shaft 25 is connected to the expansion piston 24. A connecting rod 26 is connected to the piston shaft 25. The connecting rod 26 is connected to a position deviated from the rotation center of the flywheel 27, and constitutes a crank mechanism that converts the rotary motion of the flywheel 27 into a reciprocating motion to reciprocate the piston shaft 25 in the direction of arrow F in the figure. is doing. The flywheel 27 has a rotation center coupled to the rotation shaft 221 of the drive motor 22 and is rotated at a predetermined speed.

一方、ピストンシャフト１９には、円板状の支持板２８が一体に設けられている。支持板２８には、支持腕２９を介して磁場増減機構３０が設けられている。この磁場増減機構３０は円筒状をしたもので、圧縮シリンダ１２が中空部に位置するように配置され、ピストンシャフト１９による矢印Ｅ方向の往復移動により蓄冷器１５に対し磁場の増減を可能にしている。   On the other hand, the piston shaft 19 is integrally provided with a disk-shaped support plate 28. The support plate 28 is provided with a magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 via a support arm 29. The magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 is cylindrical, and is arranged so that the compression cylinder 12 is positioned in the hollow portion, and the magnetic field can be increased / decreased with respect to the regenerator 15 by reciprocating movement in the direction of arrow E by the piston shaft 19. Yes.

この場合、圧縮ピストン１８側のフライホイール２１に取付けられる連結棒２０は、膨張ピストン２４側のフライホイール２７に取付けられ連結棒２６に対して回転位相が約９０度先行するようになっており、さらに、このような関係に基づいたピストンシャフト１９、２５の往復動作により、上述した図１（ａ）〜（ｄ）の等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の４つの基本過程を得られるようにもなっている。   In this case, the connecting rod 20 attached to the flywheel 21 on the compression piston 18 side is attached to the flywheel 27 on the expansion piston 24 side, and the rotational phase is about 90 degrees ahead of the connecting rod 26. Furthermore, by the reciprocating motion of the piston shafts 19 and 25 based on such a relationship, the four basic processes of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isovolume heating in FIGS. 1A to 1D described above are performed. You can get it.

前記磁場増減機構３０として、例えば図４（ａ）（ｂ）に示すようなハルバッハ磁石と呼ばれる２重円筒形の磁石を用いることができる。この円筒形磁石は、外側の円筒形磁石３０２の中空部に、内側の円筒形磁石３０１を所定の間隔をおいて配置し、２重円筒形磁石を構成している。これら円筒形磁石３０１及び３０２は、それぞれ各部位における磁気異方性の方向を符号３０３、３０４で示している。そして、図４(ａ)に示すように、内側の円筒形磁石３０１が中空部に生成する磁場３０５の向きと、外側の円筒形磁石３０２が中空部に生成する磁場３０６の向きを一致させると、内側の円筒形磁石３０１の中空部の空間３０７に強い磁場を生成することができる。この状態で、２重円筒形磁石全体をピストンシャフト１９により圧縮ピストン１８と同軸方向に移動させることで蓄冷器１５に対し磁場の増減を行なうことができる。   As the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30, for example, a double cylindrical magnet called a Halbach magnet as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b) can be used. This cylindrical magnet forms a double cylindrical magnet by disposing an inner cylindrical magnet 301 at a predetermined interval in a hollow portion of an outer cylindrical magnet 302. These cylindrical magnets 301 and 302 indicate the direction of magnetic anisotropy at each portion by reference numerals 303 and 304, respectively. As shown in FIG. 4A, when the direction of the magnetic field 305 generated in the hollow portion by the inner cylindrical magnet 301 matches the direction of the magnetic field 306 generated in the hollow portion by the outer cylindrical magnet 302. A strong magnetic field can be generated in the hollow space 307 of the inner cylindrical magnet 301. In this state, the magnetic field of the regenerator 15 can be increased or decreased by moving the entire double cylindrical magnet in the direction coaxial with the compression piston 18 by the piston shaft 19.

また、図４（ｂ）に示すように内側の円筒形磁石３０１が生成する磁場３０５の向きと、外側の円筒形磁石３０２が生成する磁場３０６の向きを逆向きにして、これら磁場３０５と３０６により生成される磁場３０６を互いに打ち消し合せることで、内側の円筒形磁石３０１の中空に弱い磁場を生成することができる。このような２重円筒形磁石の場合は、内側の円筒形磁石３０１又は外側の円筒形磁石３０１の一方をピストンシャフト１９の往復動作に合わせて回転させ、図４（ａ）又は（ｂ）の状態を得られようにすれば、蓄冷器１５に対する磁場の増減を行なうことができる。   Further, as shown in FIG. 4B, the direction of the magnetic field 305 generated by the inner cylindrical magnet 301 and the direction of the magnetic field 306 generated by the outer cylindrical magnet 302 are reversed, and the magnetic fields 305 and 306 are reversed. By canceling out the magnetic fields 306 generated by the above, a weak magnetic field can be generated in the hollow of the inner cylindrical magnet 301. In the case of such a double cylindrical magnet, one of the inner cylindrical magnet 301 or the outer cylindrical magnet 301 is rotated in accordance with the reciprocating motion of the piston shaft 19, and as shown in FIG. If the state can be obtained, the magnetic field with respect to the regenerator 15 can be increased or decreased.

図５（ａ）〜（ｄ）は、このように構成される冷凍機の作用を説明するための図で、図２と同一部分には同符号を付している。   FIGS. 5A to 5D are diagrams for explaining the operation of the refrigerator configured as described above, and the same reference numerals are given to the same portions as those in FIG.

この場合、シリンダ本体３１は、上述した圧縮シリンダ１２及び膨張シリンダ１３からなるものである。このシリンダ本体３１は、内部に冷媒が充填されている。また、シリンダ本体３１内部には、磁場の増減により温度が変化する磁気材料１６で構成された蓄冷器１５、高温側熱交換器１７、低温側熱交換器２３が配置され、また、シリンダ本体３１の一方開口部には、圧縮ピストン１８が配置され、他方開口部には、膨張ピストン２４が配置されている。また、シリンダ本体３１の外部には、蓄冷器１５の周囲に磁場増減機構３０が配置されている。この磁場増減機構３０は、圧縮ピストン１８のピストンシャフト１９に支持腕２９を介して連結され、圧縮ピストン１８と連動して往復動作可能にしている。   In this case, the cylinder body 31 includes the compression cylinder 12 and the expansion cylinder 13 described above. The cylinder body 31 is filled with a refrigerant. Further, inside the cylinder main body 31, a regenerator 15, a high-temperature side heat exchanger 17, and a low-temperature side heat exchanger 23, which are made of a magnetic material 16 whose temperature changes by increasing or decreasing a magnetic field, are arranged. The compression piston 18 is disposed in one opening of the second, and the expansion piston 24 is disposed in the other opening. A magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 is disposed around the regenerator 15 outside the cylinder body 31. The magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 is connected to the piston shaft 19 of the compression piston 18 via a support arm 29 so as to be able to reciprocate in conjunction with the compression piston 18.

このような構成において、まず、図５（ａ）に示すように圧縮ピストン１８を図示Ａ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ本体３１（圧縮シリンダ１２）内の冷媒を圧縮する。このとき、高温側熱交換器１７を作動させると、圧縮により冷媒から発生する熱は図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４から系外に放熱され、冷媒の圧縮過程が等温的に行われる。これと同時にピストンシャフト１９に連結された磁場増減機構３０は、圧縮ピストン１８の移動とともに蓄冷器１５に磁場を印加させる位置に移動している。この場合、蓄冷器１５は、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料１６で構成されているので、温度を上昇する。このとき、高温側熱交換器１７は作動しているので、蓄冷器１５で発生した熱も図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器１７から系外に放熱することができる。つまり、図５（ａ）に示す冷媒の圧縮過程では、冷媒での発熱に加え、さらに磁気材料１６で励起された発熱も高温側熱交換器１７から系外に放熱させることができる。   In such a configuration, first, as shown in FIG. 5A, the compression piston 18 is moved in the direction A in the figure, that is, from the left side to the right side in the figure to compress the refrigerant in the cylinder body 31 (compression cylinder 12). At this time, when the high temperature side heat exchanger 17 is operated, the heat generated from the refrigerant by the compression is radiated from the high temperature side heat exchanger 4 to the outside of the system in the direction indicated by the arrow B, and the compression process of the refrigerant is performed isothermally. . At the same time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 connected to the piston shaft 19 is moved to a position where a magnetic field is applied to the regenerator 15 as the compression piston 18 moves. In this case, since the regenerator 15 is composed of the positive magnetic material 16 that increases in temperature (heat generation) when the magnetic field is increased and decreases in temperature (endotherm) when the magnetic field is decreased, the temperature increases. At this time, since the high temperature side heat exchanger 17 is operating, the heat generated in the regenerator 15 can also be dissipated out of the system from the high temperature side heat exchanger 17 in the direction of the arrow B in the figure. That is, in the refrigerant compression process shown in FIG. 5A, in addition to the heat generated by the refrigerant, the heat generated by the magnetic material 16 can also be dissipated from the high-temperature side heat exchanger 17 to the outside of the system.

次に、図５（ｂ）に示すように圧縮ピストン１８と膨張ピストン２４の間のシリンダ本体３１内の体積を一定に保ったまま、圧縮ピストン１８と膨張ピストン２４を同時に図示右方向に動かし、冷媒をシリンダ本体３１内の右側に移動させる。   Next, as shown in FIG. 5B, the compression piston 18 and the expansion piston 24 are simultaneously moved rightward in the drawing while keeping the volume in the cylinder body 31 between the compression piston 18 and the expansion piston 24 constant. The refrigerant is moved to the right side in the cylinder body 31.

次に、図５（ｃ）に示すように膨張ピストン７を図示Ｃ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ本体３１（膨張シリンダ１３）内の冷媒を膨張させる。このとき、低温側熱交換器２３を作動させると、膨張により温度の低下した冷媒は低温側熱交換器２３を介して図示矢印Ｄ方向に系外から吸熱し、冷媒の膨張過程が等温的に行われる。   Next, as shown in FIG. 5C, the expansion piston 7 is moved in the direction C in the drawing, that is, from the left side to the right side in the drawing to expand the refrigerant in the cylinder body 31 (expansion cylinder 13). At this time, when the low temperature side heat exchanger 23 is operated, the refrigerant whose temperature has decreased due to expansion absorbs heat from outside the system through the low temperature side heat exchanger 23 in the direction indicated by the arrow D, and the expansion process of the refrigerant is made isothermal. Done.

次に、図５（ｄ）に示すように、圧縮ピストン１８と膨張ピストン２４の間のシリンダ本体３１内の体積を一定に保ったまま、圧縮ピストン１８及び膨張ピストン２４を左に動かし、冷媒をシリンダ本体３１内の左側に移動させる。このとき、ピストンシャフト１９に連結された磁場増減機構３０は、圧縮ピストン１８の移動とともに蓄冷器１５から離れる方向に移動し、蓄冷器１５に対する磁場を除去した状態になる。蓄冷器１５は、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料で構成されているため、温度を降下する。このとき、低温側熱交換器２３が作動しているので、低温側熱交換器２３を介して系外から熱を吸引することができる。つまり、図５（ｄ）の過程では、冷媒による吸熱に加え、さらに磁気材料１６でも吸熱が励起され、この状態で低温側熱交換器２３を介して系外から熱を吸引することができる。   Next, as shown in FIG. 5D, the compression piston 18 and the expansion piston 24 are moved to the left while keeping the volume in the cylinder body 31 between the compression piston 18 and the expansion piston 24 constant, and the refrigerant is supplied. The cylinder body 31 is moved to the left side. At this time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 connected to the piston shaft 19 moves in a direction away from the regenerator 15 along with the movement of the compression piston 18, and the magnetic field to the regenerator 15 is removed. The regenerator 15 is made of a positive magnetic material that decreases in temperature (absorbs heat) when the magnetic field is decreased. At this time, since the low temperature side heat exchanger 23 is operating, heat can be sucked from outside the system via the low temperature side heat exchanger 23. That is, in the process of FIG. 5D, in addition to the heat absorption by the refrigerant, the heat absorption is also excited by the magnetic material 16, and heat can be sucked from outside the system through the low temperature side heat exchanger 23 in this state.

以下、同様にして、図５（ａ）〜（ｄ）の過程を繰り返すことにより、等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の４つの基本過程を繰り返して得られるようになり、スターリング冷凍サイクルを実現できる。   Similarly, by repeating the processes of FIGS. 5A to 5D, the four basic processes of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isovolume heating can be obtained repeatedly. A refrigeration cycle can be realized.

したがって、このようにしても第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。さらに、圧縮ピストン１８、膨張ピストン２４及び磁場増減機構３０の一連の動きを駆動用モータ２２を駆動源として得られるようにしたので、スターリング冷凍サイクルを自動的に、しかも安定して動作させることができ、さらに駆動用モータ２２の回転速度を上げることで、高速冷凍を実現することもできる。   Therefore, even if it does in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired. Further, since the series of movements of the compression piston 18, the expansion piston 24, and the magnetic field increase / decrease mechanism 30 can be obtained using the drive motor 22 as a drive source, the Stirling refrigeration cycle can be operated automatically and stably. Further, by increasing the rotational speed of the drive motor 22, high-speed refrigeration can be realized.

また、蓄冷器１５を構成する磁気材料１６として、内部に多数の空隙を有する多孔質体のものや、バルク材料内部に外部と連通する複数の小孔からなる連通孔を有するものが用いられ、磁気材料１６内部を冷媒が通過可能としたので、磁気材料１６と冷媒の接触面積を大きくできるとともに、磁気材料１６と冷媒の間の熱伝達率も大きくできる。これにより、冷媒との熱交換を効率よく行なうことができ、蓄冷器１５での発熱及び吸熱効果をさらに向上させることができる。   Further, as the magnetic material 16 constituting the regenerator 15, a porous material having a large number of voids inside, or a material having a plurality of small holes communicating with the outside inside the bulk material is used, Since the refrigerant can pass through the magnetic material 16, the contact area between the magnetic material 16 and the refrigerant can be increased, and the heat transfer coefficient between the magnetic material 16 and the refrigerant can be increased. Thereby, heat exchange with a refrigerant | coolant can be performed efficiently and the heat_generation | fever and the heat absorption effect in the cool storage 15 can be improved further.

さらに、磁場増減機構３０として、外側の円筒形磁石３０２の中空部に内側の円筒形磁石３０１を配置したハルバッハ磁石と呼ばれる円筒形磁石を用いることにより、磁気材料１６の作動に必要な強力な磁場を簡単に得ることができる。   Further, as the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30, a strong magnetic field necessary for the operation of the magnetic material 16 is obtained by using a cylindrical magnet called a Halbach magnet in which the inner cylindrical magnet 301 is arranged in the hollow portion of the outer cylindrical magnet 302. Can be easily obtained.

（第３の実施の形態）
図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明のスターリング冷凍サイクルを用いた冷凍機の他の例の概略構成を示すもので、図５と同一部分には、同符号を付して説明を省略する。 (Third embodiment)
6 (a) to 6 (d) show a schematic configuration of another example of a refrigerator using the Stirling refrigeration cycle of the present invention. The same parts as those in FIG. Omitted.

この場合、シリンダ本体３１内部には、蓄冷部３２、高温側熱交換器１７、低温側熱交換器２３が配置され、また、シリンダ本体３１の一方開口部には、圧縮ピストン１８が配置され、他方開口部には、膨張ピストン２４が配置されている。また、シリンダ本体３１の外部には、蓄冷部３２の周囲に沿って磁場増減機構３０が配置されている。この磁場増減機構３０は、圧縮ピストン１８のピストンシャフト１９に支持腕２９を介して連結され、圧縮ピストン１８と連動して往復動作可能にしている。   In this case, in the cylinder body 31, the cold storage unit 32, the high temperature side heat exchanger 17, and the low temperature side heat exchanger 23 are disposed, and the compression piston 18 is disposed in one opening of the cylinder body 31, An expansion piston 24 is disposed in the other opening. A magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 is disposed outside the cylinder body 31 along the periphery of the cold storage unit 32. The magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 is connected to the piston shaft 19 of the compression piston 18 via a support arm 29 so as to be able to reciprocate in conjunction with the compression piston 18.

前記蓄冷部３２は、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料３３１で構成された蓄冷器３２１と、磁場を増加すると温度が降下し磁場を減少すると温度が上昇する負の磁気材料３３２で構成された蓄冷器３２２が並べて配置されている。ここで、正の磁気材料３３１としては、磁場を印加していない場合では常磁性状態（磁気スピンが無秩序状態）であり、磁場を印加すると強磁性状態（磁気スピンが秩序状態）となる所謂、強磁性物質やメタ磁性物質が用いられる（磁場の印加／除去に伴って強磁性状態から常磁性状態へ秩序−無秩序転移するような物質）。また、負の磁気材料３３２としては、磁場を印加していない場合と磁場を印加した場合とでそれぞれが別の秩序状態となり、且つ、磁場を印加しない場合の方が秩序度が高い（系の自由度が低い）状態であるような２つの秩序状態間で、磁場の印加／除去に伴って秩序−秩序転移するような物質が用いられる。ここで、正の磁気材料３３１の具体的な例としては、例えばＧｄやＧｄをベースとした合金であるＧｄ―Ｙ系、Ｇｄ―Ｄｙ系、Ｇｄ―Ｅｒ系、Ｇｄ―Ｈｏ系などの強磁性物質や、Ｌａ(Ｆｅ、Ｓｉ)13やＬａ(Ｆｅ、Ａｌ)13をベースとしたメタ磁性物質や強磁性物質を用いることができる。また、負の磁気材料３３２の具体的な例としては、例えばＦｅＲｈ合金のように磁場の印加／除去に伴って強磁性状態から反強磁性状態へ秩序−秩序転移するような物質を用いることができる。ＦｅＲｈ合金では、２つの状態間でＲｈの分極の違いに起因してＲｈの磁気モーメントの大きさ自体が大きく変化して、電子系のエントロピーが変化している。   The regenerator 32 includes a regenerator 321 composed of a positive magnetic material 331 that increases in temperature when the magnetic field is increased and decreases in temperature when the magnetic field is decreased, and decreases in temperature when the magnetic field is increased and decreases in temperature when the magnetic field is decreased. The regenerators 322 made of the rising negative magnetic material 332 are arranged side by side. Here, the positive magnetic material 331 is a so-called paramagnetic state (magnetic spin is disordered) when no magnetic field is applied, and becomes a ferromagnetic state (magnetic spin is ordered) when a magnetic field is applied. Ferromagnetic materials and metamagnetic materials are used (materials that undergo an order-disorder transition from a ferromagnetic state to a paramagnetic state with application / removal of a magnetic field). Further, as the negative magnetic material 332, the case where the magnetic field is not applied and the case where the magnetic field is applied are in different order states, and the order is higher when the magnetic field is not applied (system of the system). A substance is used that undergoes an order-order transition between two ordered states that have a low degree of freedom) with application / removal of a magnetic field. Here, specific examples of the positive magnetic material 331 include, for example, ferromagnetic materials such as Gd-Y, Gd-Dy, Gd-Er, and Gd-Ho, which are alloys based on Gd or Gd. Substances, metamagnetic substances based on La (Fe, Si) 13 and La (Fe, Al) 13, and ferromagnetic substances can be used. Further, as a specific example of the negative magnetic material 332, for example, a material that undergoes an order-order transition from a ferromagnetic state to an antiferromagnetic state with application / removal of a magnetic field, such as an FeRh alloy, is used. it can. In the FeRh alloy, due to the difference in the polarization of Rh between the two states, the magnitude of the magnetic moment of Rh itself changes greatly, and the entropy of the electron system changes.

このような構成において、まず、図６（ａ）に示すように圧縮ピストン１８を図示Ａ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ本体３１（圧縮シリンダ１２）内の冷媒を圧縮する。このとき、高温側熱交換器１７を作動させると、圧縮により冷媒から発生する熱は図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器１７から系外に放熱され、冷媒の圧縮過程が等温的に行われる。これと同時にピストンシャフト１９に連結された磁場増減機構３０は、圧縮ピストン１８の移動とともに蓄冷器３２１に磁場を印加させる位置に移動している。この場合、蓄冷器３２１は、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料３３１で構成されているので、温度を上昇する。このとき、高温側熱交換器１７は作動しているので、蓄冷器３２１で発生した熱も図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器１７から系外に放熱することができる。一方、蓄冷器３２２は、磁場増減機構３０からの磁場を除去された状態にある。蓄冷器３２２は、磁場を除去すると温度が上昇（発熱）する負の磁気材料３３２で構成されているので、温度を上昇する。この蓄冷器３２２の発熱は、高温側熱交換器１７が作動しているため、高温側熱交換器１７を介して系外に放熱することができる。このように、図６（ａ）に示す冷媒の圧縮過程では、冷媒の放熱に加えて、磁気材料３３１，３３２で発生した熱も高温側熱交換器１７から系外に放熱させることができるので、さらに多くの熱を放熱できる。
次に、図６（ｂ）では、圧縮ピストン１８と膨張ピストン２４の間のシリンダ本体３１の体積を一定に保ったまま、圧縮ピストン１８と膨張ピストン２４を同時に図示右方向に動かし、冷媒をシリンダ本体３１内の右側に移動させる。 In such a configuration, first, as shown in FIG. 6A, the compression piston 18 is moved in the direction A in the figure, that is, from the left side to the right side in the figure to compress the refrigerant in the cylinder body 31 (compression cylinder 12). At this time, when the high temperature side heat exchanger 17 is operated, the heat generated from the refrigerant by compression is radiated from the high temperature side heat exchanger 17 to the outside of the system in the direction of the arrow B in the figure, and the refrigerant compression process is performed isothermally. . At the same time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 connected to the piston shaft 19 is moved to a position where a magnetic field is applied to the regenerator 321 as the compression piston 18 moves. In this case, since the regenerator 321 is composed of the positive magnetic material 331 that increases in temperature (heat generation) when the magnetic field is increased and decreases in temperature (heat absorption) when the magnetic field is decreased, the temperature increases. At this time, since the high temperature side heat exchanger 17 is operating, the heat generated in the regenerator 321 can also be dissipated out of the system from the high temperature side heat exchanger 17 in the direction of the arrow B in the figure. On the other hand, the regenerator 322 is in a state where the magnetic field from the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 has been removed. The regenerator 322 is composed of a negative magnetic material 332 whose temperature rises (generates heat) when the magnetic field is removed, so the temperature rises. The heat generated by the regenerator 322 can be dissipated outside the system via the high temperature side heat exchanger 17 because the high temperature side heat exchanger 17 is operating. In this way, in the refrigerant compression process shown in FIG. 6A, in addition to the heat radiation of the refrigerant, the heat generated in the magnetic materials 331 and 332 can be radiated from the high-temperature side heat exchanger 17 to the outside of the system. , More heat can be dissipated.
Next, in FIG. 6B, while the volume of the cylinder body 31 between the compression piston 18 and the expansion piston 24 is kept constant, the compression piston 18 and the expansion piston 24 are simultaneously moved in the right direction in the figure, and the refrigerant is supplied to the cylinder. Move to the right in the main body 31.

次に、図６(c)に示すように、膨張ピストン２４が図示Ｃ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ本体３１（膨張シリンダ１３）内の冷媒を膨張させる。このとき、低温側熱交換器２３を作動させると、膨張により温度の低下した冷媒は低温側熱交換器２３を介して図示Ｄ方向に系外から吸熱し、冷媒の膨張過程が等温的に行われる。   Next, as shown in FIG. 6 (c), the expansion piston 24 is moved in the direction C in the drawing, that is, from the left side to the right side in the drawing to expand the refrigerant in the cylinder body 31 (expansion cylinder 13). At this time, when the low temperature side heat exchanger 23 is operated, the refrigerant whose temperature has decreased due to expansion absorbs heat from outside the system in the direction D shown in the figure via the low temperature side heat exchanger 23, and the expansion process of the refrigerant is performed isothermally. Is called.

次に、図６(d)に示すようら、圧縮ピストン１８と膨張ピストン２４の間のシリンダ本体３１内の体積を一定に保ったまま、圧縮ピストン１８および膨張ピストン２４を左に動かし、冷媒をシリンダ本体３１内の左側に移動させる。このとき、圧縮ピストン１８のピストンシャフト１９に連結された磁場増減機構３０は、圧縮ピストン１８の移動とともに蓄冷器３２２に磁場を印加させる位置に移動する。これにより、蓄冷器３２１に対する磁場が除去され、今度は蓄冷器３２２に対し磁場が印加された状態になる。蓄冷器３２１は、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料３３１で構成されているため、温度を降下するが、このとき、低温側熱交換器２３が作動しているので、低温側熱交換器２３を介して系外から吸熱することができる。同時に、磁場を印加された蓄冷器３２２は磁場を印加すると温度が降下（吸熱）する負の磁気材料３３２で構成されているため、温度を降下するが、低温側熱交換器２３が作動しているため、低温側熱交換器２３を介して系外から吸熱することができる。つまり、図６（ｄ）の過程では、冷媒による吸熱に加え、磁気材料３３１，３３２による吸熱が行われるようになるので、さらに多くの吸熱が可能となる。   Next, as shown in FIG. 6 (d), while keeping the volume in the cylinder body 31 between the compression piston 18 and the expansion piston 24 constant, the compression piston 18 and the expansion piston 24 are moved to the left, and the refrigerant is discharged. The cylinder body 31 is moved to the left side. At this time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 30 connected to the piston shaft 19 of the compression piston 18 moves to a position where a magnetic field is applied to the regenerator 322 as the compression piston 18 moves. Thereby, the magnetic field with respect to the cool storage 321 is removed, and it will be in the state by which the magnetic field was applied with respect to the cool storage 322 this time. Since the regenerator 321 is composed of the positive magnetic material 331 whose temperature drops (endothermic) when the magnetic field is reduced, the temperature is lowered. At this time, because the low-temperature heat exchanger 23 is operating, Heat can be absorbed from outside the system through the low temperature side heat exchanger 23. At the same time, the regenerator 322 to which the magnetic field is applied is composed of the negative magnetic material 332 whose temperature drops (endothermic) when the magnetic field is applied, so that the temperature is lowered, but the low temperature side heat exchanger 23 is activated. Therefore, heat can be absorbed from outside the system via the low temperature side heat exchanger 23. That is, in the process of FIG. 6 (d), in addition to the heat absorption by the refrigerant, the heat absorption by the magnetic materials 331 and 332 is performed, so that more heat absorption is possible.

以下、同様にして、図５（ａ）〜（ｄ）の過程を繰り返すことにより、等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の４つの基本過程を繰り返して得られるようになりスターリング冷凍サイクルを実現できる。   Similarly, by repeating the processes shown in FIGS. 5A to 5D, the four basic processes of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isovolume heating can be obtained repeatedly and Stirling refrigeration is performed. Cycle can be realized.

したがって、このようにしても第２の実施の形態と同様な効果を得ることができる。さらに、蓄冷部３２として、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料３３１で構成された蓄冷器３２１と、磁場を増加すると温度が降下し磁場を減少すると温度が上昇する負の磁気材料３３２で構成された蓄冷器３２２を有するものが用いられ、冷媒の放熱時には、冷媒での放熱に加えて磁気材料３３１，３３２でも放熱させ、冷媒の吸熱時には、この冷媒での吸熱に加えて磁気材料３３１，３３２でも吸熱させるようにできるので、さらに多くの熱を放熱及び吸熱することが可能となり、冷凍サイクルの熱交換の効率をさらに高めることができる。   Therefore, even if it does in this way, the effect similar to 2nd Embodiment can be acquired. Further, as the regenerator 32, a regenerator 321 composed of a positive magnetic material 331 that increases in temperature when the magnetic field is increased and decreases in temperature when the magnetic field is decreased, and decreases in temperature when the magnetic field is increased and decreases in temperature when the magnetic field is decreased. Is used that has a regenerator 322 composed of a negative magnetic material 332 that rises. When the refrigerant radiates heat, in addition to the heat radiated by the refrigerant, the magnetic materials 331 and 332 also radiate heat. In addition to the heat absorption at, the magnetic materials 331 and 332 can also absorb heat, so that more heat can be radiated and absorbed, and the efficiency of heat exchange in the refrigeration cycle can be further increased.

（第４の実施の形態）
上述した実施の形態では、等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の４つの基本過程を有するスターリング冷凍サイクルを用いた冷凍機について述べたが、この第４の実施の形態では、等温圧縮、等温膨張の２つの基本過程からなる冷凍サイクルが適用された冷凍機を示している。 (Fourth embodiment)
In the embodiment described above, the refrigerator using the Stirling refrigeration cycle having the four basic processes of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isovolume heating has been described. However, in the fourth embodiment, isothermal compression is performed. 1 shows a refrigerator to which a refrigeration cycle comprising two basic processes of compression and isothermal expansion is applied.

図７は、このような冷凍機を具体化したものを立体的に示した図である。   FIG. 7 is a three-dimensional view of a specific embodiment of such a refrigerator.

図において、４１は筒状のケーシングで、このケーシング４１内部には、筒状をしたシリンダ本体４２が配置されている。このシリンダ本体４２は、一方端部が開口され、他方端部が閉塞されている。また、シリンダ本体４２内部には、例えばヘリウムや窒素等のガスからなる冷媒が充填されている。   In the figure, reference numeral 41 denotes a cylindrical casing, and a cylindrical cylinder body 42 is disposed inside the casing 41. The cylinder body 42 is open at one end and closed at the other end. The cylinder body 42 is filled with a refrigerant made of a gas such as helium or nitrogen.

シリンダ本体４２内部には、閉塞された端部側に蓄冷器４３が配置されている。蓄冷器４３は、磁場の増減により温度が変化する磁気材料４４で構成されている。この実施の形態では、磁気材料４４として、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料、例えばGd系材料が用いられる。また、磁気材料４４についても、図３で述べたと同様な多孔質体又はバルク内部に外部と連通する複数の連通孔を有するものが用いられる。   A regenerator 43 is disposed inside the cylinder body 42 on the closed end side. The regenerator 43 is composed of a magnetic material 44 whose temperature changes as the magnetic field increases or decreases. In this embodiment, as the magnetic material 44, a positive magnetic material, for example, a Gd-based material, whose temperature increases (heat generation) when the magnetic field is increased and whose temperature decreases (heat absorption) when the magnetic field is decreased is used. As the magnetic material 44, a porous material similar to that described in FIG. 3 or a material having a plurality of communication holes communicating with the outside inside the bulk is used.

蓄冷器４３両側には、高温側熱交換器４５と低温側熱交換器４６が配置されている。この場合、高温側熱交換器４５は、シリンダ本体４２の開口側に配置される。この高温側熱交換器４５は、冷媒及び蓄冷器４３での発熱を系外に放熱するためのものである。また、低温側熱交換器４６は、シリンダ本体４２の閉塞された他方端部側に配置されている。この低温側熱交換器４６は、冷媒及び蓄冷器４３での吸熱により系外から熱を吸い上げるためのものである。   On both sides of the regenerator 43, a high temperature side heat exchanger 45 and a low temperature side heat exchanger 46 are arranged. In this case, the high temperature side heat exchanger 45 is disposed on the opening side of the cylinder body 42. The high temperature side heat exchanger 45 is for radiating heat generated by the refrigerant and the regenerator 43 to the outside of the system. The low temperature side heat exchanger 46 is disposed on the other end side of the cylinder body 42 that is closed. The low temperature side heat exchanger 46 is for sucking up heat from outside the system by absorbing heat in the refrigerant and the regenerator 43.

シリンダ本体４２には、ピストン４７が設けられている。このピストン４７は、シリンダ本体４２の開口部より挿入され、シリンダ本体４２内部の冷媒を圧縮、膨張させるためのものである。ピストン４７には、ピストンシャフト４８が連結されている。ピストンシャフト４８には、連結棒４９が連結されている。連結棒４９は、フライホイール５０の回転中心から外れた位置に連結され、フライホイール５０の回転運動を往復運動に変換してピストンシャフト４８を図示矢印Ｈ方向に往復移動させるクランク機構を構成している。フライホイール５０は、回転中心を駆動用モータ５１の回転軸５２に連結され、所定の速度で回転される。   The cylinder body 42 is provided with a piston 47. The piston 47 is inserted from the opening of the cylinder body 42 and compresses and expands the refrigerant inside the cylinder body 42. A piston shaft 48 is connected to the piston 47. A connecting rod 49 is connected to the piston shaft 48. The connecting rod 49 is connected to a position deviated from the rotational center of the flywheel 50, and constitutes a crank mechanism that converts the rotational motion of the flywheel 50 into a reciprocating motion to reciprocate the piston shaft 48 in the direction indicated by the arrow H in the figure. Yes. The flywheel 50 is connected to the rotation shaft 52 of the drive motor 51 at the center of rotation, and is rotated at a predetermined speed.

一方、ピストンシャフト４８には、円板状の支持板５３が一体に設けられている。支持板５３には、支持腕５４を介して磁場増減機構５５が設けられている。この磁場増減機構５５は円筒状をしたもので、シリンダ本体４２が中空部に位置するように配置され、ピストンシャフト４８による矢印Ｈ方向の往復移動により蓄冷器４３に対し磁場の増減を可能にしている。この場合も、磁場増減機構５５として、図４（ａ）（ｂ）で述べたハルバッハ磁石と呼ばれる２重円筒形の磁石を用いることができる。   On the other hand, a disk-shaped support plate 53 is integrally provided on the piston shaft 48. The support plate 53 is provided with a magnetic field increase / decrease mechanism 55 via a support arm 54. This magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 is cylindrical, and is arranged so that the cylinder body 42 is positioned in the hollow portion, and the magnetic field can be increased / decreased with respect to the regenerator 43 by reciprocating movement in the direction of arrow H by the piston shaft 48. Yes. Also in this case, as the magnetic field increasing / decreasing mechanism 55, a double cylindrical magnet called a Halbach magnet described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b) can be used.

図８（ａ）（ｂ）は、このように構成される冷凍機の作用を説明するための図で、図７と同一部分には同符号を付している。   FIGS. 8A and 8B are diagrams for explaining the operation of the refrigerator configured as described above, and the same parts as those in FIG.

この場合、シリンダ本体４２は、内部に冷媒が充填されている。また、シリンダ本体４２内部には、磁場の増減により温度が変化する磁気材料４４で構成された蓄冷器４３、高温側熱交換器４５、低温側熱交換器４６が配置され、また、シリンダ本体４２の開口部には、ピストン４７が配置されている。また、シリンダ本体４２の外部には、蓄冷器４３の周囲に磁場増減機構５５が配置されている。この磁場増減機構５５は、ピストン４７のピストンシャフト４８に支持腕５４を介して連結され、ピストン４７と連動して往復動作可能にしている。   In this case, the cylinder body 42 is filled with a refrigerant. Further, inside the cylinder main body 42, a regenerator 43 made of a magnetic material 44 whose temperature changes by increasing or decreasing the magnetic field, a high temperature side heat exchanger 45, and a low temperature side heat exchanger 46 are arranged. A piston 47 is disposed in the opening. A magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 is disposed around the regenerator 43 outside the cylinder body 42. The magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 is connected to the piston shaft 48 of the piston 47 via a support arm 54 so as to be able to reciprocate in conjunction with the piston 47.

このような構成において、まず、図８（ａ）に示すようにピストン４７を図示Ａ方向、つまり図示左側から右側に移動させて、シリンダ本体４２内の冷媒を圧縮する。このとき、高温側熱交換器４５を作動させると、圧縮により冷媒から発生する熱は図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４５により系外に放熱され、冷媒の圧縮過程が等温的に行われる。これと同時に、ピストンシャフト４８に連結された磁場増減機構５５は、ピストン４７の移動とともに蓄冷器４３に磁場を印加させる位置に移動している。この場合、蓄冷器４３は、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料４４で構成されているので、温度を上昇する。このとき、高温側熱交換器４５は作動しているので、蓄冷器４３で発生した熱も図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４５から系外に放熱することができる。つまり、図８（ａ）に示す冷媒の圧縮過程では、冷媒での発熱に加えて、さらに磁気材料４４に励起された発熱も高温側熱交換器４５から系外に放熱することができる。   In such a configuration, first, as shown in FIG. 8A, the piston 47 is moved in the direction A in the figure, that is, from the left side to the right side in the figure, and the refrigerant in the cylinder body 42 is compressed. At this time, when the high temperature side heat exchanger 45 is operated, heat generated from the refrigerant by compression is radiated outside the system by the high temperature side heat exchanger 45 in the direction of the arrow B in the figure, and the compression process of the refrigerant is performed isothermally. . At the same time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 connected to the piston shaft 48 is moved to a position where a magnetic field is applied to the regenerator 43 as the piston 47 moves. In this case, the regenerator 43 is composed of the positive magnetic material 44 whose temperature increases (heat generation) when the magnetic field is increased and decreases when the magnetic field is decreased (heat absorption). At this time, since the high temperature side heat exchanger 45 is operating, the heat generated by the regenerator 43 can also be dissipated out of the system from the high temperature side heat exchanger 45 in the direction of the arrow B in the figure. That is, in the refrigerant compression process shown in FIG. 8A, in addition to the heat generated by the refrigerant, the heat generated by the magnetic material 44 can also be radiated from the high-temperature side heat exchanger 45 to the outside of the system.

次に、図８（ｂ）に示すようにピストン４７を図示Ｃ方向、つまり図示右側から左側に移動させてシリンダ本体４２内の冷媒を膨張させる。このとき、低温側熱交換器４６を作動させると、膨張により温度の低下した冷媒は低温側熱交換器４６を介して図示矢印Ｄ方向に系外から吸熱し、冷媒の膨張過程が等温的に行われる。同時に、ピストンシャフト４８に連結された磁場増減機構５５は、ピストン４７の移動とともに蓄冷器４３から磁場を除去する位置に移動する。蓄冷器４３は、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料４４で構成されているため、温度を降下する。このとき、低温側熱交換器４６が作動しているため、低温側熱交換器４６を介して系外から熱を吸引することができる。つまり、図８（ｂ）に示す冷媒の膨張過程では、冷媒による吸熱に加えて、さらに磁気材料４４でも吸熱が励起され、この状態で低温側熱交換器４６を介して系外から熱を吸引することができる。   Next, as shown in FIG. 8B, the piston 47 is moved in the direction C in the drawing, that is, from the right side to the left side in the drawing to expand the refrigerant in the cylinder body 42. At this time, when the low temperature side heat exchanger 46 is operated, the refrigerant whose temperature has decreased due to expansion absorbs heat from outside the system in the direction indicated by the arrow D via the low temperature side heat exchanger 46, and the expansion process of the refrigerant is isothermally performed. Done. At the same time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 connected to the piston shaft 48 moves to a position where the magnetic field is removed from the regenerator 43 as the piston 47 moves. Since the regenerator 43 is composed of the positive magnetic material 44 that decreases in temperature (endothermic) when the magnetic field is decreased, the temperature decreases. At this time, since the low temperature side heat exchanger 46 is operating, heat can be sucked from outside the system via the low temperature side heat exchanger 46. That is, in the expansion process of the refrigerant shown in FIG. 8B, in addition to the heat absorption by the refrigerant, the heat absorption is further excited by the magnetic material 44, and in this state, heat is drawn from outside the system via the low-temperature side heat exchanger 46. can do.

以下、同様に、図８（ａ）、（ｂ）の過程を繰り返すことにより、高温側熱交換器４５により系外に放熱し、低温側熱交換器４６により系外から熱を吸熱する等温圧縮、等温膨張の２の基本過程からなる冷凍サイクルを実現することができる。   Hereinafter, similarly, by repeating the processes of FIGS. 8A and 8B, isothermal compression is performed by dissipating heat from the system by the high temperature side heat exchanger 45 and absorbing heat from outside the system by the low temperature side heat exchanger 46. A refrigeration cycle comprising two basic processes of isothermal expansion can be realized.

したがって、このような等温圧縮、等温膨張の２つの基本過程からなる冷凍サイクルについても、冷媒の発熱時には、この発熱に加えて磁気材料４４で放熱させ、また、冷媒の吸熱時には、この吸熱に加えて磁気材料４４でも吸熱をさせるようにできるので、熱交換の効率の優れた冷凍サイクルを実現できる。また、このような冷凍サイクルは、シリンダ本体４２及びピストン４７により実現できるので、装置全体の構成を簡単にでき、価格的にも安価にできる。   Therefore, also in the refrigeration cycle consisting of the two basic processes of isothermal compression and isothermal expansion, when the refrigerant generates heat, in addition to the heat generation, heat is radiated by the magnetic material 44, and when the refrigerant absorbs heat, Therefore, the magnetic material 44 can also absorb heat, so that a refrigeration cycle with excellent heat exchange efficiency can be realized. In addition, since such a refrigeration cycle can be realized by the cylinder body 42 and the piston 47, the configuration of the entire apparatus can be simplified and the cost can be reduced.

（第５の実施の形態）
図９（ａ）（ｂ）は、等温圧縮、等温膨張の２つの基本過程からなる冷凍サイクルを用いた冷凍機の他の例の概略構成を示すもので、図８と同一部分には、同符号を付して説明を省略する。 (Fifth embodiment)
9 (a) and 9 (b) show a schematic configuration of another example of a refrigerator using a refrigeration cycle composed of two basic processes of isothermal compression and isothermal expansion. The reference numerals are attached and the description is omitted.

この場合、シリンダ本体４２内部には、蓄冷部５６、高温側熱交換器４５、低温側熱交換器４６が配置され、また、シリンダ本体４２の開口部には、ピストン４７が配置されている。また、シリンダ本体４２の外部には、蓄冷部５６の周囲に沿って磁場増減機構５５が配置されている。この磁場増減機構５５は、ピストン４７のピストンシャフト４８に支持腕５４を介して連結され、ピストン４７と連動して往復動作可能にしている。   In this case, a cool storage unit 56, a high temperature side heat exchanger 45, and a low temperature side heat exchanger 46 are disposed inside the cylinder body 42, and a piston 47 is disposed in the opening of the cylinder body 42. A magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 is disposed outside the cylinder body 42 along the periphery of the cold storage unit 56. The magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 is connected to the piston shaft 48 of the piston 47 via a support arm 54 so as to be able to reciprocate in conjunction with the piston 47.

前記蓄冷部５６は、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料４４１で構成された蓄冷器４３１と、磁場を増加すると温度が降下し磁場を減少すると温度が上昇する負の磁気材料４４２で構成された蓄冷器４３２が並べて配置されている。ここで、正の磁気材料４４１と負の磁気材料４４２は、第３の実施の形態で述べたと同様なものが用いられる。   The regenerator 56 includes a regenerator 431 composed of a positive magnetic material 441 whose temperature increases when the magnetic field is increased and decreases when the magnetic field is decreased, and the temperature decreases when the magnetic field is increased and the temperature decreases when the magnetic field is decreased. A regenerator 432 composed of the rising negative magnetic material 442 is arranged side by side. Here, the positive magnetic material 441 and the negative magnetic material 442 are the same as those described in the third embodiment.

このような構成において、まず、図９（ａ）に示すようにピストン４７を図示Ａ方向、つまり図示左側から右側に移動させてシリンダ本体４２内の冷媒を圧縮する。このとき、高温側熱交換器４５を作動させることにより、圧縮により冷媒から発生する熱は図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４５により系外に放熱され、冷媒の圧縮過程が等温的に行われる。これと同時にピストンシャフト４８に連結された磁場増減機構５５は、ピストン４７の移動とともに蓄冷器４３１に磁場を印加させる位置に移動している。この場合、蓄冷器４３１は、磁場を増加すると温度が上昇（発熱）し、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料４４１で構成されているので、温度は上昇する。このとき、高温側熱交換器４５は作動しているので、蓄冷器４３１で発生した熱も図示矢印Ｂ方向に高温側熱交換器４５から系外に放熱することができる。一方、蓄冷器４３２は、磁場増減機構５５からの磁場を除去された状態にある。この場合、蓄冷器４３２は、磁場を除去すると温度が上昇（発熱）する負の磁気材料４４２で構成されているので、温度は上昇する。この蓄冷器４３２の発熱は、高温側熱交換器４５が作動しているため、高温側熱交換器４５を介して系外に放熱することができる。このように、図９（ａ）に示す冷媒の圧縮過程では、冷媒の放熱に加えて、磁気材料４４１，４４２で発生した熱も高温側熱交換器１７から系外に放熱させることができるので、さらに多くの熱を放熱できる。   In such a configuration, first, as shown in FIG. 9A, the piston 47 is moved in the direction A in the figure, that is, from the left side to the right side in the figure to compress the refrigerant in the cylinder body 42. At this time, by operating the high temperature side heat exchanger 45, the heat generated from the refrigerant by compression is dissipated outside the system by the high temperature side heat exchanger 45 in the direction of the arrow B in the figure, and the compression process of the refrigerant is performed isothermally. Is called. At the same time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 connected to the piston shaft 48 is moved to a position where a magnetic field is applied to the regenerator 431 as the piston 47 moves. In this case, the regenerator 431 is composed of a positive magnetic material 441 whose temperature increases (heat generation) when the magnetic field is increased and decreases when the magnetic field is decreased (heat absorption). At this time, since the high temperature side heat exchanger 45 is operating, the heat generated in the regenerator 431 can also be dissipated out of the system from the high temperature side heat exchanger 45 in the direction of the arrow B in the figure. On the other hand, the regenerator 432 is in a state where the magnetic field from the magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 has been removed. In this case, since the regenerator 432 is composed of the negative magnetic material 442 whose temperature rises (generates heat) when the magnetic field is removed, the temperature rises. The heat generated by the regenerator 432 can be dissipated outside the system via the high temperature side heat exchanger 45 because the high temperature side heat exchanger 45 is operating. As described above, in the refrigerant compression process shown in FIG. 9A, in addition to the heat radiation of the refrigerant, the heat generated in the magnetic materials 441 and 442 can be radiated from the high-temperature side heat exchanger 17 to the outside of the system. , More heat can be dissipated.

次に、図９（ｂ）に示すように、ピストン４７を図示Ｃ方向、つまり図示右側から左側に移動させてシリンダ本体４２内の冷媒を膨張させる。このとき、低温側熱交換器４６を作動させると、膨張により温度の低下した冷媒は低温側熱交換器４６を介して図示矢印Ｄ方向に系外から吸熱し、冷媒の膨張過程が等温的に行われる。同時に、ピストンシャフト４８に連結された磁場増減機構５５は、ピストン４７の移動とともに蓄冷器４３２に磁場を印加させる位置に移動する。これにより、蓄冷器４３１に対する磁場が除去され、今度は、蓄冷器４３２に対し磁場が印加された状態になる。蓄冷器４３１は、磁場を減少すると温度が降下（吸熱）する正の磁気材料４４１で構成されているため、温度は降下するが、このとき、低温側熱交換器４６が作動しているので、低温側熱交換器４６を介して系外から吸熱することができる。同時に、磁場を印加された蓄冷器４３２は磁場を印加すると温度が降下（吸熱）する負の磁気材料４４２で構成されているため、温度は降下するが、低温側熱交換器４６が作動しているため、低温側熱交換器４６を介して系外から吸熱することができる。図９（ｂ）に示す冷媒の膨張過程では、冷媒の吸熱に加えて、磁気材料４４１、４４２の温度降下による吸熱により、低温側熱交換器４６を介して系外から吸熱することができるので、さらに多くの熱を吸引できる。   Next, as shown in FIG. 9B, the piston 47 is moved in the direction C, that is, from the right side to the left side in the drawing, and the refrigerant in the cylinder body 42 is expanded. At this time, when the low temperature side heat exchanger 46 is operated, the refrigerant whose temperature has decreased due to expansion absorbs heat from outside the system in the direction indicated by the arrow D via the low temperature side heat exchanger 46, and the expansion process of the refrigerant is isothermally performed. Done. At the same time, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 55 connected to the piston shaft 48 moves to a position where the regenerator 432 applies a magnetic field as the piston 47 moves. Thereby, the magnetic field with respect to the cool storage 431 is removed, and it will be in the state by which the magnetic field was applied with respect to the cool storage 432 this time. Since the regenerator 431 is composed of a positive magnetic material 441 whose temperature decreases (endothermic) when the magnetic field is decreased, the temperature decreases, but at this time, the low temperature side heat exchanger 46 is operating. Heat can be absorbed from outside the system through the low temperature side heat exchanger 46. At the same time, since the regenerator 432 to which the magnetic field is applied is composed of the negative magnetic material 442 whose temperature drops (endothermic) when the magnetic field is applied, the temperature drops, but the low temperature side heat exchanger 46 operates. Therefore, heat can be absorbed from outside the system via the low temperature side heat exchanger 46. In the expansion process of the refrigerant shown in FIG. 9B, in addition to the heat absorption of the refrigerant, the heat absorption due to the temperature drop of the magnetic materials 441 and 442 can absorb the heat from outside the system via the low temperature side heat exchanger 46. Can suck more heat.

以下同様に、図９（ａ）、（ｂ）の過程を繰り返すことにより、低温側熱交換器４６により系外から熱を吸熱し、高温側熱交換器４５により系外に放熱する等温圧縮、等温膨張の２つの基本工程からなる冷凍サイクルを実現できる。   Similarly, isothermal compression in which heat is absorbed from outside the system by the low-temperature side heat exchanger 46 and heat is radiated outside the system by the high-temperature side heat exchanger 45 by repeating the processes of FIGS. 9A and 9B. A refrigeration cycle consisting of two basic steps of isothermal expansion can be realized.

したがって、このようにしても第４の実施の形態と同様な効果を得ることができる。さらに、冷媒の放熱時には、冷媒での放熱に加えて磁気材料４４１，４４２でも放熱させ、冷媒の吸熱時には、この冷媒での吸熱に加えて磁気材料４４１，４４２でも吸熱させるようにできるので、さらに多くの熱を放熱及び吸熱することが可能となり、冷凍サイクルとしての熱交換の効率をさらに高めることができる。   Therefore, even if it does in this way, the effect similar to 4th Embodiment can be acquired. Furthermore, when the heat is radiated from the refrigerant, in addition to the heat radiated from the refrigerant, the magnetic materials 441 and 442 can also be radiated. Much heat can be released and absorbed, and the efficiency of heat exchange as a refrigeration cycle can be further increased.

（第６の実施の形態）
上述した実施の形態では、磁場増減機構側を移動させることで、蓄冷器に対する磁場の増減を可能にしたが、この第６の実施の形態では、磁場増減機構を静止したまま蓄冷器に対する磁場の増減を可能にしている。 (Sixth embodiment)
In the embodiment described above, the magnetic field increase / decrease mechanism side can be moved by moving the magnetic field increase / decrease mechanism side. However, in the sixth embodiment, the magnetic field increase / decrease mechanism remains stationary while the magnetic field increase / decrease mechanism remains stationary. Increase or decrease is possible.

図１０は、第６の実施の形態の概略構成を示すもので、図１と同一部分には同符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 10 shows a schematic configuration of the sixth embodiment. The same parts as those in FIG.

この場合、冷媒を充填したシリンダ１内に圧縮ピストン６、膨張ピストン７、磁場の増減により温度が変化する磁気材料３で構成された蓄冷器２、高温側熱交換器４、低温側熱交換器５が配置されている。   In this case, a cylinder 1 filled with a refrigerant has a compression piston 6, an expansion piston 7, a regenerator 2, a high temperature side heat exchanger 4, and a low temperature side heat exchanger composed of a magnetic material 3 whose temperature changes by increasing or decreasing a magnetic field. 5 is arranged.

シリンダ１の外部には、蓄冷器２に対応させて磁場増減機構６１が配置されている。この磁場増減機構６１は、図１１に示すように一対の永久磁石６２ａ、６２ｂとヨーク６３ａ、６３ｂから構成されている。この場合、永久磁石６２ａ、６２ｂは、シリンダ１（蓄冷器２）を挟持するように配置されている。また、ヨーク６３ａ、６３ｂは、永久磁石６２ａ、６２ｂのの間の磁路を開閉可能にしたもので、図１１（ａ）に示すように永久磁石６２ａ、６２ｂの間の磁路を閉じた状態で蓄冷器２に対する磁場を増加させ、永久磁石６２ａ、６２ｂの間の磁路を開放した状態で蓄冷器２に対する磁場を減少させるようにしている。   A magnetic field increasing / decreasing mechanism 61 is disposed outside the cylinder 1 so as to correspond to the regenerator 2. As shown in FIG. 11, the magnetic field increasing / decreasing mechanism 61 includes a pair of permanent magnets 62a and 62b and yokes 63a and 63b. In this case, the permanent magnets 62a and 62b are arranged so as to sandwich the cylinder 1 (the regenerator 2). Further, the yokes 63a and 63b can open and close the magnetic path between the permanent magnets 62a and 62b, and the magnetic path between the permanent magnets 62a and 62b is closed as shown in FIG. Thus, the magnetic field for the regenerator 2 is increased, and the magnetic field for the regenerator 2 is decreased with the magnetic path between the permanent magnets 62a and 62b opened.

このようにすれば、永久磁石６２ａ、６２ｂを静止したまま、ヨーク６３ａ、６３ｂ側を移動させ永久磁石６２ａ、６２ｂの間の磁路を開閉させることで、蓄冷器２に対する磁場を増減させることができるので、かかる磁場の増減を第１の実施の形態で述べた等温圧縮、等積冷却、等温膨張、等積加熱の各過程に対応させて繰り返すようにすることで第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。   In this way, the magnetic field with respect to the regenerator 2 can be increased or decreased by moving the yokes 63a and 63b and opening and closing the magnetic path between the permanent magnets 62a and 62b while the permanent magnets 62a and 62b are stationary. Therefore, the increase and decrease of the magnetic field is repeated corresponding to each process of isothermal compression, isovolume cooling, isothermal expansion, and isothermal heating described in the first embodiment. Similar effects can be obtained.

なお、このように構成される磁場増減機構６１は、上述した第２乃至第５の実施の形態にも適用することができる。   Note that the magnetic field increasing / decreasing mechanism 61 configured in this way can also be applied to the second to fifth embodiments described above.

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した各実施の形態の蓄冷器を構成する磁気材料は、作動温度が一定の均一成分のものが用いられているが、例えば、高温側熱交換器から低温側熱交換器に向かう方向に順に作動温度が低下するように成分を異ならして形成したものを用いることもできる。このような磁気材料を用いれば、高温側熱交換器での発熱、低温側熱交換器での吸熱の夫々の動作を強調でき、さらに効率的に放熱、吸熱を行うことができる。また、上述した各実施の形態の高温側熱交換器及び低温側熱交換器は、磁場の増減により温度が変化する磁気材料で構成することも可能である。さらに上述した各実施の形態では、一貫して冷凍機について述べたが、熱を低温側から高温側に移動するためのヒートポンプにも適用できることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary. For example, the magnetic material constituting the regenerator of each of the above-described embodiments uses a uniform component having a constant operating temperature. For example, the direction from the high temperature side heat exchanger to the low temperature side heat exchanger In addition, it is also possible to use those formed by different components so that the operating temperature decreases in order. By using such a magnetic material, it is possible to emphasize the operations of heat generation in the high-temperature side heat exchanger and heat absorption in the low-temperature side heat exchanger, and more efficiently radiate and absorb heat. Moreover, the high temperature side heat exchanger and the low temperature side heat exchanger of each embodiment described above can also be made of a magnetic material whose temperature changes as the magnetic field increases or decreases. Furthermore, in each embodiment mentioned above, although the refrigerator was described consistently, it is needless to say that it is applicable also to the heat pump for moving a heat | fever from a low temperature side to a high temperature side.

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。   Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.

本発明の第１の実施の形態に適用される冷凍機の基本構成を示す図。The figure which shows the basic composition of the refrigerator applied to the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に適用される冷凍機を具体化して立体的に示した図。The figure which solidified and showed the refrigerator applied to the 2nd Embodiment of this invention. 第２の実施の形態に用いられる磁気材料の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the magnetic material used for 2nd Embodiment. 第２の実施の形態に用いられる磁場増減機構の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the magnetic field increase / decrease mechanism used for 2nd Embodiment. 第２の実施の形態の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of 2nd Embodiment. 本発明の第３の実施の形態に適用される冷凍機の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the refrigerator applied to the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４の実施の形態に適用される冷凍機を具体化して立体的に示した図。The figure which materialized and showed the three-dimensional refrigerator applied to the 4th Embodiment of this invention. 第４の実施の形態の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of 4th Embodiment. 本発明の第５の実施の形態に適用される冷凍機の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the refrigerator applied to the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６の実施の形態に適用される冷凍機の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the refrigerator applied to the 6th Embodiment of this invention. 第６の実施の形態の作用を説明するための図。The figure for demonstrating the effect | action of 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１…シリンダ、２…蓄冷器
３…磁気材料、４…高温側熱交換器
５…低温側熱交換器、６…圧縮ピストン
７…膨張ピストン、８…磁場増減機構
１１…ケーシング、１２…圧縮シリンダ
１３…膨張シリンダ、１４…連通管
１５…蓄冷器、１６…磁気材料、１６ａ…球状の磁気材料
１６ｂ…連通孔、１７…高温側熱交換器
１８…圧縮ピストン、１９、２５…ピストンシャフト
２０、２６…連結棒、２１、２７…フライホイール
２２…駆動用モータ、２２１…回転軸
２３…低温側熱交換器、２４…膨張ピストン
２８…支持板、２９…支持腕、３０…磁場増減機構
３０１、３０２…円筒形磁石、３０５、３０６…磁場
３０７…空間、３１…シリンダ本体、３２…蓄冷部
３２１、３２２…蓄冷器、３３１．３３２…磁気材料
４１…ケーシング、４２…シリンダ本体、４３…蓄冷器
４４…磁気材料、４５…高温側熱交換器、４６…低温側熱交換器
４７…ピストン、４８…ピストンシャフト
４９…連結棒、５０…フライホイール
５１…駆動用モータ、５２…回転軸、５３…支持板
５４…支持腕、５５…磁場増減機構、５６…蓄冷部
４３１、４３２…蓄冷器、４４１．４４２…磁気材料
６１…磁場増減機構、６２ａ．６２ｂ…永久磁石
６３ａ．６３ｂ…ヨーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder, 2 ... Regenerator 3 ... Magnetic material, 4 ... High temperature side heat exchanger 5 ... Low temperature side heat exchanger, 6 ... Compression piston 7 ... Expansion piston, 8 ... Magnetic field increase / decrease mechanism 11 ... Casing, 12 ... Compression cylinder DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Expansion cylinder, 14 ... Communication pipe 15 ... Regenerator, 16 ... Magnetic material, 16a ... Spherical magnetic material 16b ... Communication hole, 17 ... High temperature side heat exchanger 18 ... Compression piston, 19, 25 ... Piston shaft 20, DESCRIPTION OF SYMBOLS 26 ... Connecting rod, 21 and 27 ... Flywheel 22 ... Drive motor, 221 ... Rotating shaft 23 ... Low temperature side heat exchanger, 24 ... Expansion piston 28 ... Support plate, 29 ... Support arm, 30 ... Magnetic field increase / decrease mechanism 301, 302 ... Cylindrical magnet, 305, 306 ... Magnetic field 307 ... Space, 31 ... Cylinder body, 32 ... Cold storage part 321, 322 ... Cold storage, 331.332 ... Magnetic material 41 ... Casing, DESCRIPTION OF SYMBOLS 42 ... Cylinder main body, 43 ... Regenerator 44 ... Magnetic material, 45 ... High temperature side heat exchanger, 46 ... Low temperature side heat exchanger 47 ... Piston, 48 ... Piston shaft 49 ... Connecting rod, 50 ... Flywheel 51 ... For drive Motor 52 ... Rotating shaft 53 ... Support plate 54 ... Support arm 55 ... Magnetic field increasing / decreasing mechanism 56 ... Cool storage unit 431, 432 ... Cooler, 441.442 ... Magnetic material 61 ... Magnetic field increasing / decreasing mechanism 62a. 62b ... Permanent magnet 63a. 63b ... Yoke

Claims (16)

冷媒を充填した筒状容器と、
前記筒状容器内の冷媒を圧縮又は膨張させ、前記冷媒の圧縮により発熱、前記冷媒の膨張により吸熱を生じさせる操作手段と、
前記容器内部に配置され、磁場の増減により温度が変化する磁気材料で構成される蓄冷手段と、
前記蓄冷手段に対する磁場を発生するとともに、前記操作手段による前記冷媒の圧縮又は膨張にともなう前記冷媒の発熱又は吸熱に連動させて前記蓄冷手段に対する磁場を増減させて前記蓄冷手段に発熱又は吸熱を励起させる磁場増減手段と
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記操作手段により圧縮される前記筒状容器内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段からの発熱を同時に系外に放熱する高温側熱交換手段と、
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記操作手段により膨張される前記筒状容器内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段での吸熱により系外の熱を同時に吸引する低温側熱交換手段と、
を具備したことを特徴とする熱輸送装置。 A cylindrical container filled with a refrigerant;
Refrigerant compressor or inflating of the cylindrical vessel, heated by compression of the refrigerant, and an operation unit that causes the heat absorbing by the expansion of the refrigerant,
Cold storage means that is arranged inside the container and is made of a magnetic material whose temperature changes by increasing or decreasing the magnetic field;
In addition to generating a magnetic field for the cold storage means, the magnetic field for the cold storage means is increased or decreased in conjunction with the heat generation or heat absorption of the refrigerant accompanying the compression or expansion of the refrigerant by the operation means to excite heat generation or heat absorption to the cold storage means. Magnetic field increase / decrease means
Close to the cold storage unit, which and arranged in a space of said tubular container which is compressed by the operation means, and the high temperature side heat exchange means for heat dissipation simultaneously outside of the system the heat generated from the refrigerant and the cold storage unit,
Close to the cold storage unit, which and arranged in a space of said tubular container which is expanded by the operating means, and the low-temperature side heat exchange means for sucking the heat absorption by the outside of the system of heat by the refrigerant and the cold storage unit at the same time ,
A heat transport device comprising: 前記蓄冷手段は、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料から構成されることを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。 The heat transfer device according to claim 1, wherein the cold storage means is made of a positive magnetic material whose temperature increases when the magnetic field is increased and decreases when the magnetic field is decreased. 前記蓄冷手段は、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を増加すると温度が降下し磁場を減少すると温度が上昇する負の磁気材料とで構成されることを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。 The cold storage means is composed of a positive magnetic material that increases in temperature when the magnetic field is increased and decreases in temperature when the magnetic field is decreased, and a negative magnetic material that decreases in temperature when the magnetic field is increased and increases in temperature when the magnetic field is decreased. The heat transport device according to claim 1, wherein: 前記磁場増減手段は、磁場発生手段を有し、前記操作手段による前記冷媒の圧縮又は膨張にともなう該冷媒の発熱又は吸熱反応に連動させて前記磁場発生手段を前記蓄冷手段に近接可能に移動させることを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。 The magnetic field increasing / decreasing means has magnetic field generating means, and moves the magnetic field generating means so as to be close to the cold storage means in conjunction with heat generation or endothermic reaction of the refrigerant accompanying compression or expansion of the refrigerant by the operation means. The heat transport device according to claim 1. 前記磁場増減手段は、オンオフ可能な電磁石であることを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。 It said magnetic field adjusting unit, the heat transport device according to claim 1, characterized in that the activatable electromagnet. 前記磁場増減手段は、ハルバッハ磁石であることを特徴とする請求項１記載の熱輸送装置。 It said magnetic field adjusting unit, the heat transport device according to claim 1, characterized in that it is a Halbach magnet. 冷媒を充填したシリンダ本体と、
前記シリンダ本体内の冷媒を圧縮又は膨張させ、前記冷媒の圧縮により発熱、前記冷媒の膨張により吸熱を生じさせるピストンと、
前記シリンダ本体内部に配置され、磁場の増減により温度が変化する磁気材料で構成される蓄冷手段と、
前記蓄冷手段に対する磁場を発生するとともに、前記ピストンによる前記冷媒の圧縮又は膨張にともなう前記冷媒の発熱又は吸熱に連動させて前記蓄冷手段に対する磁場を増減させて前記蓄冷手段に発熱又は吸熱を励起させる磁場増減手段と
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記ピストンにより圧縮される前記シリンダ本体内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段からの発熱を同時に系外に放熱する高温側熱交換手段と、
前記蓄冷手段に近接し、且つ前記ピストンにより膨張される前記シリンダ本体内の空間に配置され、前記冷媒及び前記蓄冷手段での吸熱により系外の熱を同時に吸引する低温側熱交換手段と
を具備したことを特徴とする熱輸送装置。 A cylinder body filled with a refrigerant;
Refrigerant compressor or inflating in the cylinder body, heated by compression of the refrigerant, a piston that causes the heat absorbing by the expansion of the refrigerant,
Cold storage means that is arranged inside the cylinder body and is made of a magnetic material whose temperature changes by increasing or decreasing the magnetic field;
Generates a magnetic field for the cold storage means , and increases or decreases the magnetic field for the cold storage means in conjunction with the heat generation or heat absorption of the refrigerant accompanying the compression or expansion of the refrigerant by the piston, thereby exciting the heat storage means to generate heat or heat absorption . Magnetic field increase / decrease means and
Close to the cold storage unit, which and is arranged in the space in the cylinder body to be compressed by the piston, and the high temperature side heat exchange means for heat dissipation simultaneously outside of the system the heat generated from the refrigerant and the cold storage unit,
The close proximity to the cold storage means is disposed in the space in the cylinder body to be inflated and by the piston, and a low-temperature side heat exchange means for sucking the outside of the system of heat by the heat absorption in said refrigerant and the cold accumulation means simultaneously A heat transport device characterized by that. 前記蓄冷手段は、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料から構成されることを特徴とする請求項７記載の熱輸送装置。 8. The heat transport device according to claim 7 , wherein the cold storage means is made of a positive magnetic material whose temperature increases when the magnetic field is increased and decreases when the magnetic field is decreased. 前記蓄冷手段は、磁場を増加すると温度が上昇し磁場を減少すると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を増加すると温度が降下し磁場を減少すると温度が上昇する負の磁気材料とで構成されることを特徴とする請求項７記載の熱輸送装置。 The cold storage means is composed of a positive magnetic material that increases in temperature when the magnetic field is increased and decreases in temperature when the magnetic field is decreased, and a negative magnetic material that decreases in temperature when the magnetic field is increased and increases in temperature when the magnetic field is decreased. The heat transport device according to claim 7, wherein 前記磁場増減手段は、磁場発生手段を有し、前記操作手段による前記冷媒の圧縮又は膨張にともなう該冷媒の発熱又は吸熱反応に連動させて前記磁場発生手段を前記蓄冷手段に近接可能に移動させることを特徴とする請求項７記載の熱輸送装置。 The magnetic field increasing / decreasing means has magnetic field generating means, and moves the magnetic field generating means so as to be close to the cold storage means in conjunction with heat generation or endothermic reaction of the refrigerant accompanying compression or expansion of the refrigerant by the operation means. The heat transport device according to claim 7 . 前記磁場増減手段は、オンオフ可能な電磁石であることを特徴とする請求項７記載の熱輸送装置。 The heat transport apparatus according to claim 7 , wherein the magnetic field increasing / decreasing means is an electromagnet that can be turned on / off. 前記磁場増減手段は、ハルバッハ磁石であることを特徴とする請求項７記載の熱輸送装置。 The heat transport apparatus according to claim 7 , wherein the magnetic field increasing / decreasing means is a Halbach magnet. 磁気材料は、多孔質体又はバルク内部に外部と連通する複数の連通孔を有することを特徴とする請求項１、７のいずれかに記載の熱輸送装置。 Magnetic materials, heat transport apparatus according to any one of claims 1,7, characterized in that it comprises a plurality of communication holes communicating with the outside and inside the porous body or bulk. 前記蓄冷手段は、前記熱交換手段の高温側から低温側に向かう方向に順に作動温度が低下するように成分を異ならして形成した磁気材料を用いたことを特徴とする１、７のいずれかに記載の熱輸送装置。 The cold storage unit, one of 1,7, characterized in that the operating temperature in the forward direction toward the low temperature side from the hot side of the heat exchange means using a magnetic material formed by different components so as to reduce The heat transport device according to 1. 請求項１、７のいずれかに記載の熱輸送装置を適用した冷凍機。 Refrigerator to which the heat transport device according to any one of claims 1 and 7. 請求項１、７のいずれかに記載の熱輸送装置を適用したヒートポンプ。 Heat pump to which the heat transport device according to any one of claims 1 and 7.
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