JP5425732B2 - 磁気冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気熱量効果に基づく磁気冷凍装置に関するものである。

強磁性体は断熱的に磁場を印加すると発熱し、断熱的に磁場を除去すると吸熱する。これは磁気熱量効果と呼ばれ、強磁性・常磁性間の相転移温度（キュリー温度）の近傍において顕著である。強磁性体の磁気熱量効果と熱交換媒体の流動を組み合わせて低温部と高温部を生成し、低温部を用いて他の物体を冷却できるようにしたものが磁気冷凍装置である。ここで、キュリー温度は強磁性体に固有なので、磁気冷凍装置の使用したい温度領域にキュリー温度を持つような強磁性体の選択が必要である。なお、磁気冷凍装置に使用される強磁性体は磁気作業物質と呼ばれる。

磁気冷凍装置の効率をよくするには、磁気作業物質に対する磁場の印加や除去に合わせて熱交換媒体を流動させ、熱交換の効率を高めて磁気熱量効果を最大限に引き出すとよい。そこで、従来は、熱交換媒体流動用配管が接続されるダクトに磁気作業物質を収め、このダクトを磁場の印加と除去が可能な空間に配置していた。

特開２００２−１０６９９９号公報 特開２００８−３０４１８３号公報

従来の磁気冷凍装置（上記特許文献１の図１３参照）では、回転する磁場発生部２箇所の周方向にダクトが離散的に４点固定配置されている。この場合、磁場の印加と除去が可能でありながらダクトを配置していない空間が存在するため、磁場空間の利用率がよくない。また、ダクトが離散的に配置されているため、磁気作業物質と磁石の間の磁気吸引力が磁石の回転に伴って変動し、磁石を回転させるモーターにトルク変動が発生するので、モーターの実効率がよくない。さらに、熱交換媒体は配管中を往復流動しているため、ダクトと排熱交換器や冷却器を接続する配管が長すぎると、ダクトにおける磁気作業物質の発熱や吸熱を各々排熱交換器や冷却器まで運びきれないので、熱交換の効率がよくない。

一方、従来の磁気冷凍機（上記特許文献２の図１参照）では、回転する磁場発生部２箇所の周方向にダクトが連続的に１２点固定配置されているため、磁場空間の利用率はよく、また、トルク変動が抑制されてモーターの実効率がよい。しかしながら、磁場の印加と除去が可能な空間を半径方向に用意していないため、ダクトは周方向の帯状となり、装置としての半径方向の空間利用率がよくない。また、ダクトと排熱交換器や冷却器を接続する配管が往路用と復路用で別々になるようにロータリー弁を用いているため、各々の流れの向きは一定となり、長い配管でも磁気作業物質の発熱や吸熱を運ぶことは可能である。しかしながら、磁場の印加や除去が同期しているダクト間において、並列接続の仕方が対称的でないため、熱交換媒体は片方のダクトへの偏流となり、熱交換の効率がよくない。また、一度組み上がったダクトの集合体は容易に分解できないため、磁気作業物質の洗浄・補充・交換のようなメンテナンスが不可能である。

本発明は、上記状況に鑑みて、空間利用率を高めるダクトと、熱交換の効率を高めるロータリー弁と、メンテナンスを行いやすいホルダーを用いることにより、効率と利便性の高い磁気冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕磁気冷凍装置において、高温側の熱交換媒体の流入出口（２）と、半径方向に形成される前記熱交換媒体の流入出流路（３）と、高温側の磁気作業物質収納部（４）と、周方向に形成される前記熱交換媒体の流路（５）と、低温側の磁気作業物質収納部（６）と、半径方向に形成される前記熱交換媒体の流出入流路（７）と、低温側の熱交換媒体の流出入口（８）とを備えるダクト（１）と、スポーク状のホルダー（１１）と、このスポーク状のホルダー（１１）に前記ダクト（１）を配置して組み立てられ、固定状態に配置されるダクト組み立て体（２１）と、このダクト組み立て体（２１）を挟むように配置され、磁場空間を生成し、回転可能に配置される磁気回路対（３０）と、前記ダクト（１）に接続されるロータリー弁（５１〜５４）とを備え、前記ロータリー弁（５１〜５４）の動作を伴う前記ダクト組み立て体（２１）への前記磁場空間における磁場の作用により、磁気熱量効果に基づく磁気冷凍を行うことを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト組み立て体（２１）は、内筒（１５）と外筒（１６）および両側板（１７）から構成されるドーナツ状容器に対し、周方向空間を複数の分割板（１８）によって複数の扇形室として分割し、さらに各扇形室を外筒から半径方向の内向き途中まで延伸する仕切り板（１９）によって、前記高温側の磁気作業物質収納部（４）と前記低温側の磁気作業物質収納部（６）として仕切ったものであることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト組み立て体（２１）は、開き角度３０°の前記ダクト（１）１２個を前記スポーク状のホルダー（１１）に平面的に配置して分解可能な手段で固定することを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気冷凍装置において、前記高温側の磁気作業物質収納部（４）にキュリー温度の高い磁気作業物質を収めて、前記低温側の磁気作業物質収納部（６）にキュリー温度の低い磁気作業物質を収めることを特徴とする。

〔５〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト組み立て体（２１）を２個併設したダクト組み立て体（４１，４２）を配置し、一方のダクト組み立て体（４１）の高温側（又は低温側）と他方のダクト組み立て体（４２）の低温側（又は高温側）が重なるようにしたことを特徴とする。
〔６〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト（１）の開き角度よりも前記磁気回路対（３０）の励磁や消磁の範囲の開き角度が大きくなるようにしたことを特徴とする。

〔７〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気冷凍装置において、隣接する前記ダクト（１，１）は高温Ｈ側同士と低温Ｌ側同士が各々接するようにしたことを特徴とする。
〔８〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト（１）の外周側に配管を接続することを特徴とする。
〔９〕上記〔１〕又は〔２〕記載の磁気冷凍装置において、前記回転可能に配置される磁気回路対（３０）が、第１の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路（３１）と、第２の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路（３２）とからなることを特徴とする。

〔１０〕上記〔１〕から〔９〕の何れか一項記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト（１）には、サプライ系の高温側ロータリー弁（５１）と、サプライ系の低温側ロータリー弁（５３）と、リターン系の高温側ロータリー弁（５２）と、リターン系の低温側ロータリー弁（５４）がダクト毎のポートによって各々接続され、このロータリー弁（５１〜５４）は各々、前記回転可能に配置される磁気回路対（３０）の共通軸へプーリー接続することにより、前記磁気回路対（３０）に同期して回転するように構成することを特徴とする。

〔１１〕上記〔１０〕記載の磁気冷凍装置において、前記ロータリー弁（５１〜５４）回転側のサプライ系やリターン系の開口部の、前記磁気回路対（３０）の消磁や励磁の範囲との位相差が変更可能であることを特徴とする。
〔１２〕上記〔１０〕記載の磁気冷凍装置において、前記ロータリー弁（５１〜５４）固定側の開口部（９１）の開き角度が変更可能であることを特徴とする。

本発明によれば、空間利用率を高めるダクトと、熱交換の効率を高めるロータリー弁と、メンテナンスを行いやすいホルダーを用いることにより、効率と利便性の高い磁気冷凍装置を得ることができる。

本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト（単体）の構造を示す図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のスポーク状のホルダーの構造を示す図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト組み立て体を示す平面図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置の構造を簡素化したダクト組み立て体の構造を示す図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置の回転する磁気回路対を示す斜視図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置の回転する磁気回路対に挟まれて固定されたダクト組み立て体を示す図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト組み立て体を２組用いる例を示す斜視図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置を示す図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト組み立て体における磁気作業物質収納部を示す模式図である。 本発明の実施例を示す磁気冷凍装置の磁場空間における磁場分布を示す模式図である。 図８におけるロータリー弁の固定側を示す模式図である。 図８におけるロータリー弁の回転側を示す模式図である。 図９から図１２までの条件における各ダクトの中心磁場の大きさ（細線）と熱交換媒体の流量（太線）の回転に伴う変化を示す図である。

本発明の磁気冷凍装置は、高温側の熱交換媒体の流入出口と、半径方向に形成される前記熱交換媒体の流入出流路と、高温側の磁気作業物質収納部と、周方向に形成される前記熱交換媒体の流路と、低温側の磁気作業物質収納部と、半径方向に形成される前記熱交換媒体の流出入流路と、低温側の熱交換媒体の流出入口とを備えるダクトと、スポーク状のホルダーと、このスポーク状のホルダーに前記ダクトを配置して組み立てられ、固定状態に配置されるダクト組み立て体と、このダクト組み立て体を挟むように配置され、磁場空間を生成し、回転可能に配置される磁気回路対と、前記ダクトに接続されるロータリー弁とを備え、前記ロータリー弁の動作を伴う前記ダクト組み立て体への前記磁場空間における磁場の作用により、磁気熱量効果に基づく磁気冷凍を行う。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト（単体）の構造を示す図であり、図１（ａ）はその平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２はその磁気冷凍装置のスポーク状のホルダーの構造を示す図であり、図２（ａ）はその平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図３はその磁気冷凍装置のダクト組み立て体を示す平面図、図４はその磁気冷凍装置の構造を簡素化したダクト組み立て体の構造を示す図であり、図４（ａ）はその平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＣ−Ｃ線断面図、図５はその磁気冷凍装置の回転する磁気回路対を示す斜視図、図６はその磁気冷凍装置の回転する磁気回路対に挟まれて固定されたダクト組み立て体を示す図である。

これらの図において、１はダクト（単体）、２は高温側の熱交換媒体の流入出口、３は半径方向に形成される熱交換媒体の流入出流路、４は高温側の磁気作業物質収納部、４Ａ，４Ｂは高温側の磁気作業物質収納部４の出入口に挿入されるメッシュ、５は周方向に形成される熱交換媒体の流路、６は低温側の磁気作業物質収納部、６Ａ，６Ｂは低温側の磁気作業物質収納部６の出入口に挿入されるメッシュ、７は半径方向に形成される熱交換媒体の流出入流路、８は低温側の熱交換媒体の流出入口、９，１０はダクト１の取付孔である。

このように、ダクト１は、切り欠きによって半径方向に形成される流路３，７と周方向に形成される流路５とを備え、空間利用率を高めた構造をしている。高温側の磁気作業物質収納部４の出入口に挿入されるメッシュ４Ａ，４Ｂと、低温側の磁気作業物質収納部６の出入口に挿入されるメッシュ６Ａ，６Ｂにより、ダクト１に複数種類の磁気作業物質を収めることが可能になるため、高温側の磁気作業物質収納部４にキュリー温度の高い磁気作業物質を収めて、低温側の磁気作業物質収納部６にキュリー温度の低い磁気作業物質を収めれば、ダクト１の両端間温度差を大きくすることが可能になる。なお、本例では磁気作業物質の形状が粒の場合を想定し、複数種類の磁気作業物質の混合防止用にメッシュを挿入しているが、磁気作業物質の種類が一つの場合や磁気作業物質の形状が棒・板の場合のように、磁気作業物質の混合に対する懸念がなければ、メッシュは省略することができる。また、必要に応じて周方向に形成される熱交換媒体の流路５に磁気作業物質を収めることができる。

図１に示すようなダクト１を１２個用意し、それらを図２に示すようなスポーク状のホルダー１１に敷き詰めて、固定孔１２，１３にダクト１の取付孔９，１０を位置決めして分解可能な手段で固定したダクト組み立て体２１を図３に示す。分解可能な手段としてはネジ留め、スナップ錠あるいは点溶接などがある。
隣接ダクト１，１の高温Ｈ側同士と低温Ｌ側同士が各々接するようにして、ダクト１をホルダー１１に敷き詰めることにより、隣接ダクト１，１間の熱伝導による損失を低減することが可能になる。なお、１４はスポーク状のホルダー１１の取付孔である。変形例として、構造を簡素化したダクト組み立て体２１を図４に示す。これは、内筒１５と外筒１６および両側板１７から構成されるドーナツ状容器に対し、周方向空間を複数の分割板１８によって複数の扇形室として分割し、さらに各扇形室を外筒から半径方向の内向きに途中まで延伸する仕切り板１９によって、高温側の磁気作業物質収納部４と低温側の磁気作業物質収納部６として仕切ったものである。

図３に示すようなダクト組み立て体２１を、例えば、図５に示すような回転可能に配置される磁気回路対３０の狭間の磁場空間３３に、図６に示すように、磁気回路対３０と中心軸を共有して固定配置すれば、ダクト１への磁場の印加と除去が可能になる。なお、図５，６の矢印は磁石の磁化の向きを示し、図示しないが、図５の磁気回路対は共通軸に嵌合されている。

ここで、ダクト組み立て体２１は敷き詰められた１２個のダクト１から組み立てられているため、磁気回路対３０を回転させるモーターに発生するトルク変動が抑制され、モーターの実効率がよい。また、ダクト１の外周側に配管（図示なし）を接続するので、回転軸付近における配管の交錯がなく、簡易な構造の磁気冷凍装置を実現することができる。トルク変動の更なる抑制を可能にするには、ダクト１の枠や切り欠きの影響を低減するため、ダクト１の開き角度よりも励磁（磁場の印加）や消磁（磁場の除去）の範囲の開き角度を大きくするとよい。図３の例ではダクト１の開き角度が３０°であり、図５の例では励磁や消磁の範囲の開き角度が各々６０°である。

ここで、磁気回路対３０について詳述する。磁気回路対３０は、円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路対であり、図５に示すように、第１の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路３１は、第１の磁極３１Ａと第２の磁極３１Ｂが対角位置にあり、それらの間に磁路を形成する部材３１Ｃ，３１Ｄが配置されている。また、第２の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路３２は、第１の磁極３２Ａと第２の磁極３２Ｂが対角位置にあり、それらの間に磁路を形成する部材３２Ｃ，３２Ｄが配置されている。このように構成した第１の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路３１と第２の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路３２とを磁極が互いに対向するようにして配置することにより、対向する磁極間の磁場空間３３に極めて大きな磁場を生成することができる。

このように、２つの円環状ハルバッハ配列の永久磁石磁気回路３１，３２を、磁極３１Ａが磁極３２Ａに、磁極３１Ｂが磁極３２Ｂにそれぞれ対向するようにして配置し、磁気吸引力に対抗して磁場空間３３を保つことができるようにして、共通回転軸に嵌合させて磁気回路対３０としている。
図７は本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト組み立て体を２組用いる例を示す斜視図である。

トルク変動の抑制を可能にするには、ダクト１の高温側と低温側における磁化の差の影響を低減すればよい。このため、図７に示すように、２組のダクト組み立て体４１，４２を用意し、一方のダクト組み立て体４１の高温側（または低温側）と他方のダクト組み立て体４２の低温側（または高温側）が重なるようにして、磁気回路対３０と中心軸を共有して固定配置するようにするとよい。

図８は本発明の実施例を示す磁気冷凍装置を示す図である。
この図において、５１はサプライ系の高温側ロータリー弁、５２はリターン系の高温側ロータリー弁、５３はサプライ系の低温側ロータリー弁、５４はリターン系の低温側ロータリー弁、５５は消磁下のために吸熱するダクト、５６は消磁下のために吸熱するダクトに接続するサプライ系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート、５７は消磁下のために吸熱するダクトに接続するリターン系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート、５８は消磁下のために吸熱するダクトに接続するサプライ系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート、５９は消磁下のために吸熱するダクトに接続するリターン系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート、６１はサプライ系の高温側の配管、６２はリターン系の高温側の配管、６３はサプライ系の低温側の配管、６４はリターン系の低温側の配管、６５は励磁下のために発熱するダクト、６６は励磁下のために発熱するダクトに接続するサプライ系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート、６７は励磁下のために発熱するダクトに接続するリターン系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート、６８は励磁下のために発熱するダクトに接続するサプライ系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート、６９は励磁下のために発熱するダクトに接続するリターン系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート、７１は排熱交換器、７２は放熱器、７３は貯槽、７４はポンプ、８１は冷却器、８２は低温利用部である。

各ダクト１には、サプライ系の高温側ロータリー弁５１とサプライ系の低温側ロータリー弁５３とリターン系の高温側ロータリー弁５２とリターン系の低温側ロータリー弁５４がダクト毎のポートによって各々接続されている。各ロータリー弁５１〜５４は、図４に示すような回転する磁気回路対３０の共通軸へプーリー接続することによって、磁気回路対３０に同期して回転する。ただし、サプライ系のロータリー弁５１，５３が開となるのは、消磁下のために吸熱するダクト５５に対してであり、図６に示すように磁気回路対３０を配置した場合、消磁の位相が互いに同期している２組４個のダクト１がそれに該当（図８には１個しか示していない。）し、ロータリー弁５１，５３が回転するのに伴って、該当するダクト１が交替する。また、リターン系のロータリー弁５２，５４が開となるのは、励磁下のために発熱するダクト６５に対してであり、同様に、励磁の位相が互いに同期している２組４個のダクト１がそれに該当（図８には１個しか示していない。）し、ロータリー弁５２，５４が回転するのに伴って、該当するダクト１が交替する。すなわち、ダクト５５，６５と排熱交換器７１や冷却器８１を接続する配管の往路用（サプライ系）と復路用（リターン系）が別々になるようにしてロータリー弁５１〜５４を用いているため、往路と復路の流れの向きが各々一定となり、配管が長くなってもダクト５５，６５における磁気作業物質の発熱や吸熱を運び切ることが可能である。

図９は本発明の実施例を示す磁気冷凍装置のダクト組み立て体における磁気作業物質収納部を示す模式図、図１０はその磁気冷凍装置の磁場空間における磁場分布を示す模式図、図１１は図８におけるロータリー弁の固定側を示す模式図、図１２は図８におけるロータリー弁の回転側を示す模式図、図１３は図９から図１２までの条件における各ダクトの中心磁場の大きさ（細線）と熱交換媒体の流量（太線）の回転に伴う変化を示す図である。

１８０°離れたダクト１，１同士では消磁又は励磁の位相が同期し、ロータリー弁５１〜５４のダクト毎のポートによって対称的な並列接続が可能になっていて熱交換の効率を高めていることを、一例として図９〜図１３を用いて説明する。
図９は、図３に示すようなダクト組み立て体２１のうち、磁気作業物質が収められた磁気作業物質収納部４，６のみを模式的に示したものであり、空間中に固定配置された、開き角度３０°のダクト１の１２点から構成されている。図１０は、図５に示すような磁気回路対３０の狭間の磁場空間３３における磁場分布を模式的に示したものであり、空間中において回転しており、開き角度６０°の消磁範囲２箇所と、開き角度６０°の励磁範囲２箇所と、開き角度３０°の中間磁場範囲４箇所から構成される。図１１は、図８におけるロータリー弁５１〜５４の固定側を模式的に示したものであり、開口部９１はダクト毎のポートを介して各ダクト１に接続し、開き角度１２°の開口部９１が１２箇所と、開き角度９°の閉口部が２４箇所から構成される。図１２は、図８におけるロータリー弁５１〜５４の回転側を模式的に示したものであり、サプライ系は、開き角度６０°の開口部２箇所（消磁範囲との位相差９°）と開き角度１２０°の閉口部２箇所から構成される。また、リターン系は、開き角度６０°の開口部２箇所（励磁範囲との位相差９°）と開き角度１２０°の閉口部２箇所から構成される。

図９と図１０に示すように、１８０°離れたダクト１，１同士では消磁や励磁の位相が同期している。また、図１１と図１２に示すように、１８０°離れたダクト１，１同士では、ロータリー弁の開閉の位相がサプライ系とリターン系の各々において同期し、ダクト毎のポートによって対称的な並列接続が可能になっている。したがって、１８０°離れたダクト１，１同士で消磁や励磁の位相が同期し、対称的な並列接続が可能になっている。ただし、ロータリー弁５１〜５４の回転側について、サプライ系開口部の消磁範囲との位相差や、リターン系開口部の励磁範囲との位相差は、共に９°となっている。この位相差の設定を変更することにより、ダクト１の磁気作業物質収納部４，６に収められた磁気作業物質と流動する熱交換媒体の熱交換の時期を調整することが可能である。また、ロータリー弁５１〜５４の固定側について、開口部９１の開き角度１２°の設定を変更することにより、ダクト１における熱交換媒体の流量を調整することが可能である。

図１３は、図９から図１２までの条件における各ダクト１の中心磁場の大きさ（細線）と熱交換媒体の流量（太線）の回転に伴う変化を示す図である。ここで、流量の符号は、サプライ系のロータリー弁５１，５３が開となって高温側から低温側へ流れる場合を正とし、リターン系のロータリー弁５２，５４が開となって低温側から高温側へ流れる場合を負としている。また、中間磁場範囲での磁場変化率やロータリー弁５１〜５４の開口度変化時の開口度変化率は、一定（直線近似）としている。図１３において、隣接ダクト１，１間の位相差は３０°であり、１８０°離れたダクト１，１間で位相は一致している。また、流量正の合計と流量負の合計は、各々常にダクト１の４個分であり、熱交換媒体の一定流量の確保が可能になっている。

ここで、本発明で用いるホルダー１１は、既に図２と図３に示したように、ネジ留め、スナップ錠あるいは点溶接などの分解可能な手段によってダクト１を取り付け、その後に取り外すことも可能なスポーク状である。したがって、磁気作業物質の洗浄・補充・交換のようなメンテナンスを容易に行うことができる。また、ダクト１に加わる磁気吸引力を支持し、図５に示すような回転する磁気回路対３０の磁場を有効に活用することが可能になっている。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の磁気冷凍装置は、効率と利便性の高い磁気冷凍装置として利用可能である。

１ ダクト
２ 高温側の熱交換媒体の流入出口
３ 熱交換媒体の流入出流路
４ 高温側の磁気作業物質収納部
４Ａ，４Ｂ，６Ａ，６Ｂ メッシュ
５ 熱交換媒体の流路
６ 低温側の磁気作業物質収納部
７ 熱交換媒体の流出入流路
８ 低温側の熱交換媒体の流出入口
９，１０ ダクトの取付孔
１１ スポーク状のホルダー
１２，１３ 固定孔
１４ スポーク状のホルダーの取付孔
１５ 内筒
１６ 外筒
１７ 両側板
１８ 分割板
１９ 仕切り板
２１，４１，４２ ダクト組み立て体
３０ 磁気回路対
３１ 第１の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路
３２ 第２の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路
３１Ａ，３２Ａ 第１の磁極
３１Ｂ，３２Ｂ 第２の磁極
３１Ｃ，３１Ｄ，３２Ｃ，３２Ｄ 磁路を形成する部材
３３ 磁場空間
５１ サプライ系の高温側ロータリー弁
５２ リターン系の高温側ロータリー弁
５３ サプライ系の低温側ロータリー弁
５４ リターン系の低温側ロータリー弁
５５ 消磁下のために吸熱するダクト
５６ 消磁下のために吸熱するダクトに接続するサプライ系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート
５７ 消磁下のために吸熱するダクトに接続するリターン系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート
５８ 消磁下のために吸熱するダクトに接続するサプライ系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート
５９ 消磁下のために吸熱するダクトに接続するリターン系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート
６１ サプライ系の高温側の配管
６２ リターン系の高温側の配管
６３ サプライ系の低温側の配管
６４ リターン系の低温側の配管
６５ 励磁下のために発熱するダクト
６６ 励磁下のために発熱するダクトに接続するサプライ系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート
６７ 励磁下のために発熱するダクトに接続するリターン系の高温側ロータリー弁のダクト毎のポート
６８ 励磁下のために発熱するダクトに接続するサプライ系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート
６９ 励磁下のために発熱するダクトに接続するリターン系の低温側ロータリー弁のダクト毎のポート
７１ 排熱交換器
７２ 放熱器
７３ 貯槽
７４ ポンプ
８１ 冷却器
８２ 低温利用部
９１ 開口部

Claims (12)

1. （ａ）高温側の熱交換媒体の流入出口と、半径方向に形成される前記熱交換媒体の流入出流路と、高温側の磁気作業物質収納部と、周方向に形成される前記熱交換媒体の流路と、低温側の磁気作業物質収納部と、半径方向に形成される前記熱交換媒体の流出入流路と、低温側の熱交換媒体の流出入口とを備えるダクトと、
   （ｂ）スポーク状のホルダーと、
   （ｃ）該スポーク状のホルダーに前記ダクトを配置して組み立てられ、固定状態に配置されるダクト組み立て体と、
   （ｄ）該ダクト組み立て体を挟むように配置され、磁場空間を生成し、回転可能に配置される磁気回路対と、
   （ｅ）前記ダクトに接続されるロータリー弁とを備え、
   （ｆ）前記ロータリー弁の動作を伴う前記ダクト組み立て体への前記磁場空間における磁場の作用により、磁気熱量効果に基づく磁気冷凍を行うことを特徴とする磁気冷凍装置。
2. 請求項１記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト組み立て体は、内筒と外筒および両側板から構成されるドーナツ状容器に対し、周方向空間を複数の分割板によって複数の扇形室として分割し、さらに各扇形室を外筒から半径方向の内向き途中まで延伸する仕切り板によって、前記高温側の磁気作業物質収納部と前記低温側の磁気作業物質収納部として仕切ったものであることを特徴とする磁気冷凍装置。
3. 請求項１記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト組み立て体は、開き角度３０°の前記ダクト１２個を前記スポーク状のホルダーに平面的に配置して分解可能な手段で固定することを特徴とする磁気冷凍装置。
4. 請求項１又は２記載の磁気冷凍装置において、前記高温側の磁気作業物質収納部にキュリー温度の高い磁気作業物質を収めて、前記低温側の磁気作業物質収納部にキュリー温度の低い磁気作業物質を収めることを特徴とする磁気冷凍装置。
5. 請求項１又は２記載の磁気冷凍装置において、前記ダクト組み立て体を２個併設したダクト組み立て体を配置し、一方のダクト組み立て体の高温側（又は低温側）と他方のダクト組み立て体の低温側（又は高温側）が重なるようにしたことを特徴とする磁気冷凍装置。
6. 請求項１又は２記載の磁気冷凍装置において、前記ダクトの開き角度よりも前記磁気回路対の励磁や消磁の範囲の開き角度が大きくなるようにしたことを特徴とする磁気冷凍装置。
7. 請求項１又は２記載の磁気冷凍装置において、隣接する前記ダクトは高温Ｈ側同士と低温Ｌ側同士が各々接するようにしたことを特徴とする磁気冷凍装置。
8. 請求項１又は２記載の磁気冷凍装置において、前記ダクトの外周側に配管を接続することを特徴とする磁気冷凍装置。
9. 請求項１又は２記載の磁気冷凍装置において、前記回転可能に配置される磁気回路対が、第１の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路と、第２の円環状ハルバッハ配列永久磁石磁気回路とからなることを特徴とする磁気冷凍装置。
10. 請求項１から９の何れか一項記載の磁気冷凍装置において、前記ダクトには、サプライ系の高温側ロータリー弁と、サプライ系の低温側ロータリー弁と、リターン系の高温側ロータリー弁と、リターン系の低温側ロータリー弁がダクト毎のポートによって各々接続され、このロータリー弁は各々、前記回転可能に配置される磁気回路対の共通軸へプーリー接続することにより、前記磁気回路対に同期して回転するように構成することを特徴とする磁気冷凍装置。
11. 請求項１０記載の磁気冷凍装置において、前記ロータリー弁回転側のサプライ系やリターン系の開口部の、前記磁気回路対の消磁や励磁の範囲との位相差が変更可能であることを特徴とする磁気冷凍装置。
12. 請求項１０記載の磁気冷凍装置において、前記ロータリー弁固定側の開口部の開き角度が変更可能であることを特徴とする磁気冷凍装置。

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