JP5816491B2 - Magnetic refrigeration equipment - Google Patents

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Description

本発明は、例えば冷凍庫、冷蔵庫等の家電製品、ガス液化装置等に好適に使用され、磁気熱量効果を利用した磁気冷凍装置に関し、特に永久磁石を回転させることにより磁界変化を得る構造を備えた磁気冷凍装置に関する。   The present invention relates to a magnetic refrigeration apparatus suitably used for home appliances such as a freezer and a refrigerator, a gas liquefaction apparatus, and the like, and more particularly to a magnetic refrigeration apparatus using a magnetocaloric effect. The present invention relates to a magnetic refrigeration apparatus.

冷媒としてフロン系ガスを用いる気体冷凍技術はオゾン層破壊等の環境問題を引き起こす一方、冷媒として磁性材料を用いる磁気冷凍技術はそのような問題を発生しないことから近年注目されている。この磁気冷凍技術では、磁性材料に磁界変化を与える必要があるとともに、磁気冷凍装置を小型化するために永久磁石を回転させる方式が開発されている。   Gas refrigeration technology using a chlorofluorocarbon gas as a refrigerant causes environmental problems such as ozone depletion, while magnetic refrigeration technology using a magnetic material as a refrigerant does not generate such a problem in recent years. In this magnetic refrigeration technology, it is necessary to change the magnetic field of the magnetic material, and a method of rotating a permanent magnet has been developed to reduce the size of the magnetic refrigeration apparatus.

この種の磁気冷凍装置が例えば特許文献1に記載されている。この磁気冷凍装置は、永久磁石を固着した回転子と、磁場の増減に応じて温度が変化する磁気作業物質を含む磁気作業体を内周に配置した固定子とを有する装置本体と、磁気作業体間の循環経路に冷却流体を循環させる冷却流体循環手段と、前記循環経路に設けられた熱交換器とを備えている。そして、磁気作業体を固定子の内面全周が磁気的に軸対称になるように配置して回転子のトルクを低減させるようになっている。さらに、固定子内面の磁気作業体間には、磁気作業体と磁気抵抗が等価となる補助磁性体が配置されている。   This type of magnetic refrigeration apparatus is described in Patent Document 1, for example. The magnetic refrigeration apparatus includes a main body having a rotor having a permanent magnet fixed thereon, a stator having a magnetic working body including a magnetic working material whose temperature changes in accordance with an increase or decrease of a magnetic field, and a magnetic work. A cooling fluid circulation means for circulating a cooling fluid in a circulation path between the bodies, and a heat exchanger provided in the circulation path are provided. The magnetic working body is arranged so that the entire inner circumference of the stator is magnetically axisymmetric so as to reduce the torque of the rotor. Further, an auxiliary magnetic body having a magnetic resistance equivalent to that of the magnetic working body is disposed between the magnetic working bodies on the inner surface of the stator.

特開2008−51412号公報JP 2008-51412 A

しかしながら、特許文献1に記載されている従来構成の磁気冷凍装置においては、固定子内面に複数配置された磁気作業体間、或いは磁気作業体と補助磁性体間には狭い隙間、すなわち非磁性空間が存在する。このような非磁性空間が存在することにより、永久磁石の電磁力反抗トルクが回転角度で不均一となり、大きく変動する。   However, in the magnetic refrigeration apparatus having the conventional configuration described in Patent Document 1, a narrow gap, that is, a nonmagnetic space, is provided between the magnetic working bodies arranged on the inner surface of the stator or between the magnetic working body and the auxiliary magnetic body. Exists. Due to the existence of such a nonmagnetic space, the electromagnetic force repulsive torque of the permanent magnet becomes nonuniform at the rotation angle and fluctuates greatly.

その結果、永久磁石の回転トルクを上げるために余分な動力を必要とし、動力効率が低下する。加えて、トルク変動によって回転速度も変化して不均一回転するため、円滑な回転が得られなくなるという問題があった。   As a result, extra power is required to increase the rotational torque of the permanent magnet, and power efficiency is reduced. In addition, there is a problem that smooth rotation cannot be obtained because the rotation speed changes due to torque fluctuation and the rotation is uneven.

本発明はこのような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的とするところは、磁石の回転トルクを低減させ、運転効率を高めることができるとともに、磁石の回転を円滑にして安定した運転を行うことができる磁気冷凍装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art, and the object of the present invention is to reduce the rotational torque of the magnet, increase the operating efficiency, and rotate the magnet. An object of the present invention is to provide a magnetic refrigeration apparatus that can perform smooth and stable operation.

上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明の磁気冷凍装置は、円筒状をなす固定子内の軸心位置に磁石を回転可能に支持するとともに、前記固定子と磁石との間には磁性材料が充填され冷却媒体が流通する複数の熱交換用ダクトを配置した磁気冷凍装置であって、前記熱交換用ダクト内には非磁性材料で形成されたダミーダクト体を、熱交換用ダクト内が区画されるように配設するとともに、ダミーダクト体の厚さを熱交換用ダクト間に形成される非磁性空間と同じ厚さに設定したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a magnetic refrigeration apparatus according to a first aspect of the present invention rotatably supports a magnet at an axial center position in a cylindrical stator, and includes the stator and the magnet. A magnetic refrigeration apparatus having a plurality of heat exchange ducts filled with a magnetic material between which a cooling medium flows, wherein a dummy duct body made of a nonmagnetic material is heated in the heat exchange duct. The inside of the replacement duct is disposed so as to be partitioned, and the thickness of the dummy duct body is set to the same thickness as that of the nonmagnetic space formed between the heat exchange ducts .

請求項2に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項1に係る発明において、前記ダミーダクト体は、熱交換用ダクト内が均等に区画されるように配置されていることを特徴とする。   A magnetic refrigeration apparatus according to a second aspect of the present invention is the magnetic refrigeration apparatus according to the first aspect, wherein the dummy duct body is arranged so that the inside of the heat exchange duct is equally divided.

請求項3に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項1又は請求項2に係る発明において、前記ダミーダクト体はダミーダクト板で構成され、固定子の半径方向に延びるように配置されていることを特徴とする。   A magnetic refrigeration apparatus according to a third aspect of the present invention is the magnetic refrigeration apparatus according to the first or second aspect, wherein the dummy duct body is formed of a dummy duct plate and is disposed so as to extend in the radial direction of the stator. It is characterized by that.

請求項4に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項3に係る発明において、前記ダミーダクト板には、冷却媒体が流通する複数の連通孔が開口されていることを特徴とする。
請求項5に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項3又は請求項4に係る発明において、前記ダミーダクト板は、各熱交換用ダクト内の周方向の中央位置に配置されていることを特徴とする。
A magnetic refrigeration apparatus according to a fourth aspect of the present invention is the magnetic refrigeration apparatus according to the third aspect, wherein a plurality of communication holes through which a cooling medium flows are opened in the dummy duct plate.
According to a fifth aspect of the present invention, in the magnetic refrigeration apparatus according to the third or fourth aspect, the dummy duct plate is disposed at a central position in the circumferential direction in each heat exchange duct. Features.

請求項6に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項1から請求項5のいずれか一項に係る発明において、前記熱交換用ダクトは、周方向に均等長さで配置されていることを特徴とする。   A magnetic refrigeration apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the magnetic refrigeration apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the heat exchange ducts are arranged at an equal length in the circumferential direction. Features.

請求項7に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項1から請求項6のいずれか一項に係る発明において、前記熱交換用ダクトは、固定子内の軸心に対して斜め方向に延びるように配置されていることを特徴とする。   A magnetic refrigeration apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the magnetic refrigeration apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the heat exchange duct extends in an oblique direction with respect to an axis in the stator. It is arranged so that it may be arranged.

請求項8に記載の発明の磁気冷凍装置は、請求項1から請求項6のいずれか一項に係る発明において、前記磁石は、固定子内の軸心に対して斜め方向に延びるように配置されていることを特徴とする。   The magnetic refrigeration apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the magnetic refrigeration apparatus according to any one of the first to sixth aspects, wherein the magnet extends in an oblique direction with respect to an axis in the stator. It is characterized by being.

本発明によれば、次のような効果を発揮することができる。
請求項1に記載の発明の磁気冷凍装置では、円筒状をなす固定子内の軸心位置に磁石が回転可能に支持されるとともに、前記固定子と磁石との間には磁性材料が充填され冷却媒体が流通する複数の熱交換用ダクトが配置されている。そして、熱交換用ダクト内には非磁性材料で形成されたダミーダクト体が熱交換用ダクト内を区画するように配設されている。このため、熱交換用ダクト内はダミーダクト体によって形成される非磁性部により複数に分割され、複数の熱交換用ダクトを配置したときと同等の機能が得られ、磁場変動によるトルクを軽減させることができる。従って、磁石は少ない回転トルクで滑らかに回転することができる。
According to the present invention, the following effects can be exhibited.
In the magnetic refrigeration apparatus according to the first aspect of the present invention, the magnet is rotatably supported at the axial center position in the cylindrical stator, and a magnetic material is filled between the stator and the magnet. A plurality of heat exchange ducts through which the cooling medium flows are arranged. A dummy duct body made of a non-magnetic material is disposed in the heat exchange duct so as to partition the heat exchange duct. For this reason, the inside of the heat exchange duct is divided into a plurality of nonmagnetic portions formed by dummy duct bodies, and the same function as when a plurality of heat exchange ducts are arranged is obtained, and torque due to magnetic field fluctuations is reduced. be able to. Therefore, the magnet can rotate smoothly with a small rotational torque.

よって、本発明の磁気冷凍装置によれば、磁石の回転トルクを低減させ、運転効率を高めることができるとともに、磁石の回転を円滑にして安定した運転を行うことができるという効果を奏する。   Therefore, according to the magnetic refrigeration apparatus of the present invention, it is possible to reduce the rotational torque of the magnet and increase the operation efficiency, and to achieve an effect that the rotation of the magnet can be smoothly performed and a stable operation can be performed.

実施形態における磁気冷凍装置を示す側断面図。The sectional side view which shows the magnetic refrigeration apparatus in embodiment. 磁気冷凍装置を示す正断面図。FIG. 3 is a front sectional view showing a magnetic refrigeration apparatus. 熱交換用ダクト内のダミーダクト板を示す断面図。Sectional drawing which shows the dummy duct board in the duct for heat exchange. ダミーダクト板を示す正面図。The front view which shows a dummy duct board. 磁気冷凍装置の側面を示す図であって、図2の左側面図。It is a figure which shows the side surface of a magnetic refrigeration apparatus, Comprising: The left view of FIG. 回転子とその周囲に配置された熱交換用ダクトを示す斜視図。The perspective view which shows the rotor and the duct for heat exchange arrange | positioned around it. 鉄芯と永久磁石とよりなる回転子を示す斜視図。The perspective view which shows the rotor which consists of an iron core and a permanent magnet. 熱交換用ダクトの別例を示す斜視図。The perspective view which shows another example of the duct for heat exchange. 鉄芯と永久磁石とよりなる回転子の別例を示す斜視図。The perspective view which shows another example of the rotor which consists of an iron core and a permanent magnet.

以下、本発明の磁気冷凍装置を具体化した実施形態について図1〜図7に基づいて詳細に説明する。
図1及び図2に示すように、本実施形態の磁気冷凍装置10においては、円筒状をなす固定子11が脚部12によって支持されるとともに、該固定子11の両端部には円板状をなす側板13が接合されている。前記固定子11と両側板13とにより密閉空間14が形成され、該密閉空間14内において前記固定子11内の軸心位置には回転子15を構成する永久磁石17が両側板13に支持されるように配置されている。
Hereinafter, an embodiment embodying the magnetic refrigeration apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1 and 2, in the magnetic refrigeration apparatus 10 of the present embodiment, a cylindrical stator 11 is supported by legs 12, and both ends of the stator 11 are disk-shaped. A side plate 13 is joined. A sealed space 14 is formed by the stator 11 and both side plates 13, and permanent magnets 17 constituting a rotor 15 are supported by the side plates 13 at the axial center of the stator 11 in the sealed space 14. It is arranged so that.

図7に示すように、回転子15は四角柱状をなす鉄芯16の両側面に、同じく四角柱状をなし外周面が断面円弧状に形成された永久磁石17が接合されて構成されている。そして、図2に示すように、鉄芯16と永久磁石17とにより構成された回転子15は、駆動手段18により回転可能になっている。   As shown in FIG. 7, the rotor 15 is configured by joining permanent magnets 17 having a rectangular column shape and having an outer peripheral surface formed in a circular arc shape on both side surfaces of an iron core 16 having a quadrangular column shape. As shown in FIG. 2, the rotor 15 composed of the iron core 16 and the permanent magnet 17 can be rotated by the driving means 18.

図2及び図5に示すように、両側板13には各々4つの流通用長孔19が開口され、冷却媒体としての冷却水が流通できるようになっている。両側板13の流通用長孔19はそれぞれ周方向に45度異なる位置に設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 5, four circulation holes 19 are opened in each of the side plates 13 so that cooling water as a cooling medium can be circulated. The circulation holes 19 of the side plates 13 are provided at positions that differ by 45 degrees in the circumferential direction.

図1及び図6に示すように、前記固定子11と永久磁石17との間の円環状の環状空間20には、粒子状の磁性材料21が充填されるとともに、冷却媒体の冷却水が流通する複数(本実施形態では8個)の熱交換用ダクト22が均等長さで配置されている。磁性材料21としては、ランタン、鉄、コバルト及びケイ素の化合物、ガドリニウム等が使用される。隣接する熱交換用ダクト22間にはわずかの隙間が形成され、非磁性空間23となっている。そして、前記永久磁石17の回転により、熱交換用ダクト22内の磁性材料21に磁界を発生させるように構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 6, the annular annular space 20 between the stator 11 and the permanent magnet 17 is filled with a particulate magnetic material 21 and cooling water as a cooling medium flows. A plurality (eight in this embodiment) of heat exchanging ducts 22 are arranged with an equal length. As the magnetic material 21, lanthanum, iron, cobalt and silicon compounds, gadolinium and the like are used. A slight gap is formed between adjacent heat exchange ducts 22 to form a nonmagnetic space 23. A magnetic field is generated in the magnetic material 21 in the heat exchanging duct 22 by the rotation of the permanent magnet 17.

図3に示すように、前記各熱交換用ダクト22内の周方向中央位置には、非磁性材料で形成されたダミーダクト体としてのダミーダクト板24が固定子11の半径方向に延び、熱交換用ダクト22内が2つの区画室25に均等に区画されるように接合されている。すなわち、ダミーダクト板24は、周方向に均等間隔となるように配置されている。非磁性材料としては、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂等の合成樹脂、ガラス、セラミックス等が用いられる。   As shown in FIG. 3, a dummy duct plate 24 as a dummy duct body made of a nonmagnetic material extends in the radial direction of the stator 11 at the center position in the circumferential direction in each of the heat exchange ducts 22. The replacement duct 22 is joined so as to be equally divided into two compartments 25. That is, the dummy duct plates 24 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. As the nonmagnetic material, synthetic resins such as acrylic resin and vinyl chloride resin, glass, ceramics, and the like are used.

図3及び図4に示すように、前記ダミーダクト板24には、冷却水が流通する多数の連通孔26が一定間隔をおいて開口され、両区画室25内の冷却水が相互に出入りできるようになっている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the dummy duct plate 24 has a large number of communication holes 26 through which cooling water flows at regular intervals so that the cooling water in both compartments 25 can enter and exit from each other. It is like that.

図1の実線に示すように、永久磁石17が対向する位置にある熱交換用ダクト22内の磁性材料21は増磁されて高温になり、冷却水の温度が上がる一方、永久磁石17が対向しない位置にある熱交換用ダクト22内の磁性材料21は減磁されて低温になり、冷却水の温度が下がる。前記磁気冷凍装置10の外部には、図示しない冷却装置が配設され、前記温度が低下した冷却水が図示しない循環ポンプにより循環経路を循環して冷却装置内の被冷却物が冷却されるように構成されている。   As shown by the solid line in FIG. 1, the magnetic material 21 in the heat exchanging duct 22 at the position where the permanent magnet 17 is opposed is magnetized to a high temperature and the temperature of the cooling water is increased, while the permanent magnet 17 is opposed. The magnetic material 21 in the heat exchanging duct 22 at the position where it is not demagnetized is lowered in temperature, and the temperature of the cooling water is lowered. A cooling device (not shown) is disposed outside the magnetic refrigeration apparatus 10 so that the cooling water whose temperature has decreased is circulated through a circulation path by a circulation pump (not shown) to cool an object to be cooled in the cooling device. It is configured.

次に、上記のように構成された磁気冷凍装置10の作用について説明する。
さて、図1の実線に示すように、永久磁石17が対向する位置(0°及び180°)にある高温側の熱交換用ダクト22内の磁性材料21は増磁されて温度が上昇する。その一方、それらと例えば90°異なる位置(90°及び270°)にある低温側の熱交換用ダクト22内の磁性材料21は減磁されて温度が低下する。このとき、低温側の熱交換用ダクト22内を流通する冷却水が図示しない外部の冷却装置内へ流れ、被冷却物を冷却する。被冷却物を冷却した冷却水は前記高温側の熱交換用ダクト22内へと流れ、循環する。この冷却装置内からの冷却水は高温側の熱交換用ダクト22内の冷却水を冷却し、外部の図示しない排熱交換器に到り、そこで所定の熱量が放出される。
Next, the operation of the magnetic refrigeration apparatus 10 configured as described above will be described.
As shown by the solid line in FIG. 1, the magnetic material 21 in the high-temperature side heat exchange duct 22 at the position (0 ° and 180 °) where the permanent magnets 17 face each other is magnetized and the temperature rises. On the other hand, the magnetic material 21 in the low-temperature side heat exchange duct 22 at a position (90 ° and 270 °) different from that by 90 °, for example, is demagnetized and the temperature is lowered. At this time, the cooling water flowing through the heat exchange duct 22 on the low temperature side flows into an external cooling device (not shown) to cool the object to be cooled. The cooling water that has cooled the object to be cooled flows into the heat exchange duct 22 on the high temperature side and circulates. The cooling water from the inside of the cooling device cools the cooling water in the heat exchange duct 22 on the high temperature side and reaches an external heat exchanger (not shown) where a predetermined amount of heat is released.

続いて、図1の二点鎖線に示すように、永久磁石17を90°回転させると、0°及び180°の位置にある低温側の熱交換用ダクト22内の磁性材料21は減磁されて温度が低下する。一方、永久磁石17が90°及び270°の位置にある高温側の熱交換用ダクト22内の磁性材料21は増磁されて温度が上昇する。このため、低温側の熱交換用ダクト22内の冷却水によって冷却装置の被冷却物が冷却される。   Subsequently, as shown by a two-dot chain line in FIG. 1, when the permanent magnet 17 is rotated by 90 °, the magnetic material 21 in the heat exchange duct 22 on the low temperature side at the positions of 0 ° and 180 ° is demagnetized. Temperature decreases. On the other hand, the magnetic material 21 in the heat exchanging duct 22 on the high temperature side where the permanent magnets 17 are at 90 ° and 270 ° is magnetized and the temperature rises. For this reason, the object to be cooled of the cooling device is cooled by the cooling water in the heat exchange duct 22 on the low temperature side.

このように、永久磁石17の回転を繰り返すことにより、低温側の冷却水の温度は、冷凍能力と熱負荷とがバランスする温度まで低下する。一方、高温側の冷却水の温度は、排熱交換器の排熱能力と冷凍能力とがバランスして一定温度に達する。   As described above, by repeating the rotation of the permanent magnet 17, the temperature of the cooling water on the low temperature side is lowered to a temperature at which the refrigerating capacity and the heat load are balanced. On the other hand, the temperature of the cooling water on the high temperature side reaches a constant temperature by balancing the exhaust heat capacity and the refrigeration capacity of the exhaust heat exchanger.

この間、各熱交換用ダクト22内には非磁性材料で形成されたダミーダクト板24が熱交換用ダクト22内を2分の1に区画するように配設されている。このため、各熱交換用ダクト22内はダミーダクト板24によって形成される非磁性部により2等分され、2つの熱交換用ダクト22を配置したときと同等の機能が発現され、磁場変動に伴なうトルクが軽減される。従って、永久磁石17は少ない回転トルクで滑らかに回転することができる。   During this time, a dummy duct plate 24 made of a non-magnetic material is disposed in each heat exchange duct 22 so as to divide the heat exchange duct 22 in half. For this reason, the inside of each heat exchange duct 22 is divided into two equal parts by the non-magnetic portion formed by the dummy duct plate 24, and the same function as when the two heat exchange ducts 22 are arranged is expressed, and magnetic field fluctuations are caused. The accompanying torque is reduced. Therefore, the permanent magnet 17 can smoothly rotate with a small rotational torque.

以上詳述した実施形態の磁気冷凍装置10によって発揮される効果を以下にまとめて記載する。
(1)本実施形態における磁気冷凍装置10では、円筒状をなす固定子11内の軸心位置に永久磁石17が回転可能に支持されるとともに、前記固定子11と永久磁石17との間には磁性材料21が充填され冷却水が流通する複数の熱交換用ダクト22が配置されている。そして、熱交換用ダクト22内には非磁性材料で形成されたダミーダクト板24が熱交換用ダクト22内を区画するように配設されている。このため、熱交換用ダクト22内はダミーダクト板24によって形成される非磁性部により複数に分割され、複数の熱交換用ダクト22を配置したときと同等の効果が得られ、磁場変動によるトルクを抑制することができる。
The effects exhibited by the magnetic refrigeration apparatus 10 according to the embodiment described in detail above will be collectively described below.
(1) In the magnetic refrigeration apparatus 10 in the present embodiment, the permanent magnet 17 is rotatably supported at the axial center position in the cylindrical stator 11, and between the stator 11 and the permanent magnet 17. A plurality of heat exchange ducts 22 filled with a magnetic material 21 and through which cooling water flows are arranged. In the heat exchange duct 22, a dummy duct plate 24 made of a nonmagnetic material is disposed so as to partition the heat exchange duct 22. For this reason, the inside of the heat exchange duct 22 is divided into a plurality of non-magnetic portions formed by the dummy duct plate 24, and the same effect as when a plurality of heat exchange ducts 22 are arranged can be obtained, and torque due to magnetic field fluctuations can be obtained. Can be suppressed.

よって、本実施形態の磁気冷凍装置10によれば、永久磁石17の回転トルクを低減させ、運転効率を高めることができるとともに、永久磁石17の回転を円滑にして安定した運転を行うことができるという効果を発揮することができる。
(2)前記ダミーダクト板24は、熱交換用ダクト22内が均等に区画されるように配置されている。このため、熱交換用ダクト22内に同じ大きさの区画室25が形成され、永久磁石17の回転を一層円滑にすることができ、安定性の高い運転を行うことができる。
(3)前記ダミーダクト体はダミーダクト板24で構成され、固定子11の半径方向に延びるように配置されている。そのため、ダミーダクト板24は永久磁石17の延びる方向に位置し、熱交換用ダクト22の区画室25内の磁性材料21が永久磁石17の回転方向において均等に配置されている。従って、永久磁石17の回転にむらがなく、一定速度の回転が得られるとともに、回転トルクを減少させることができる。
(4)前記ダミーダクト板24には、冷却水が流通する複数の連通孔26が開口されている。このため、熱交換用ダクト22の区画室25内の冷却水の移動が円滑に行われ、磁気冷凍装置10の冷凍効率を維持することができる。
(5)前記ダミーダクト板24は、各熱交換用ダクト22内の周方向の中央位置に配置されている。そのため、各熱交換用ダクト22内をダミーダクト板24により均等に2分割して同じ容積の区画室25を形成することができ、同じ大きさの熱交換用ダクト22を2つ形成したときの働きが得られる。従って、磁場変動によるトルクを軽減させることができ、運転効率を著しく向上させることができる。
(6)前記熱交換用ダクト22は、周方向に均等長さで配置されている。このため、熱交換用ダクト22内に充填された磁性材料21が周方向に均一に配置され、永久磁石17の回転むらを抑制し、安定性の高い運転を継続することができる。
Therefore, according to the magnetic refrigeration apparatus 10 of the present embodiment, the rotational torque of the permanent magnet 17 can be reduced, the operation efficiency can be increased, and the permanent magnet 17 can be smoothly rotated to perform a stable operation. The effect that can be demonstrated.
(2) The dummy duct plate 24 is arranged so that the inside of the heat exchange duct 22 is equally divided. For this reason, the compartment 25 of the same size is formed in the heat exchanging duct 22, the rotation of the permanent magnet 17 can be made smoother, and a highly stable operation can be performed.
(3) The dummy duct body is composed of a dummy duct plate 24 and is disposed so as to extend in the radial direction of the stator 11. Therefore, the dummy duct plate 24 is located in the direction in which the permanent magnet 17 extends, and the magnetic material 21 in the compartment 25 of the heat exchange duct 22 is evenly arranged in the rotation direction of the permanent magnet 17. Accordingly, there is no uneven rotation of the permanent magnet 17, a constant speed rotation can be obtained, and the rotational torque can be reduced.
(4) The dummy duct plate 24 has a plurality of communication holes 26 through which cooling water flows. For this reason, the cooling water in the compartment 25 of the heat exchange duct 22 is smoothly moved, and the refrigeration efficiency of the magnetic refrigeration apparatus 10 can be maintained.
(5) The dummy duct plate 24 is disposed at the center position in the circumferential direction in each heat exchange duct 22. Therefore, each heat exchange duct 22 can be equally divided into two by the dummy duct plate 24 to form a compartment 25 having the same volume, and when two heat exchange ducts 22 having the same size are formed. Work can be obtained. Therefore, torque due to magnetic field fluctuations can be reduced, and operating efficiency can be significantly improved.
(6) The heat exchanging duct 22 is arranged with a uniform length in the circumferential direction. For this reason, the magnetic material 21 filled in the heat exchanging duct 22 is uniformly arranged in the circumferential direction, so that uneven rotation of the permanent magnet 17 can be suppressed, and a highly stable operation can be continued.

なお、前記実施形態を次のように変更して具体化することも可能である。
・ 図8に示すように、各熱交換用ダクト22を固定子11の軸心に対して斜め方向(螺旋方向)に延びるように構成することも可能である。この斜め方向の傾斜角度は任意に設定することができる。このように構成した場合、各熱交換用ダクト22内に充填された磁性材料21が永久磁石17から受ける磁場の変化の時間を連続的に長くすることができるとともに、磁場変化の均一性を高めることができ、前記実施形態の効果を一層向上させることができる。
It should be noted that the embodiment described above can be modified and embodied as follows.
As shown in FIG. 8, each heat exchange duct 22 may be configured to extend in an oblique direction (spiral direction) with respect to the axis of the stator 11. The inclination angle in the oblique direction can be set arbitrarily. When configured in this way, the magnetic material 21 filled in each heat exchange duct 22 can continuously increase the time of change of the magnetic field received from the permanent magnet 17 and improve the uniformity of the change of the magnetic field. And the effect of the embodiment can be further improved.

・ 図9に示すように、鉄芯16と永久磁石17とからなる回転子15を固定子11の軸心に対して斜め方向(螺旋方向)に延びるように構成することも可能である。なお、永久磁石17の外周面は常に図9の二点鎖線に示す円柱上に位置している。この場合にも、斜め方向の傾斜角度を自由に設定することができる。この構成によれば、各熱交換用ダクト22内に充填された磁性材料21が永久磁石17から受ける磁場の変化の時間を連続的に長くすることができるとともに、磁場変化の均一性を高めることができ、前記実施形態の効果を一層向上させることができる。   As shown in FIG. 9, the rotor 15 composed of the iron core 16 and the permanent magnet 17 can be configured to extend in an oblique direction (spiral direction) with respect to the axis of the stator 11. The outer peripheral surface of the permanent magnet 17 is always located on a cylinder indicated by a two-dot chain line in FIG. Also in this case, the inclination angle in the oblique direction can be set freely. According to this configuration, the magnetic material 21 filled in each heat exchanging duct 22 can continuously increase the magnetic field change time received from the permanent magnet 17 and improve the uniformity of the magnetic field change. And the effect of the embodiment can be further improved.

・ 前記回転子15を、鉄芯16を用いることなく、永久磁石17のみで構成することもできる。
・ 前記ダミーダクト板24を熱交換用ダクト22内に均等間隔で複数配置することも可能である。
The rotor 15 can be composed of only the permanent magnet 17 without using the iron core 16.
It is also possible to arrange a plurality of the dummy duct plates 24 at equal intervals in the heat exchange duct 22.

・ 前記ダミーダクト体として、ダミーダクト板24以外に薄いシート状に形成したものや厚いブロック状に形成したものを使用することもできる。また、ダミーダクト板24の厚さを熱交換用ダクト22間の非磁性空間23と同じ厚さに設定し、非磁性部分を固定子11の全周に亘って均等に形成することもできる。   As the dummy duct body, in addition to the dummy duct plate 24, a thin sheet or a thick block can be used. Further, the thickness of the dummy duct plate 24 can be set to the same thickness as the nonmagnetic space 23 between the heat exchanging ducts 22, and the nonmagnetic portion can be formed uniformly over the entire circumference of the stator 11.

10…磁気冷凍装置、11…固定子、17…永久磁石、21…磁性材料、22…熱交換用ダクト、24…ダミーダクト体としてのダミーダクト板、26…連通孔。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Magnetic refrigeration apparatus, 11 ... Stator, 17 ... Permanent magnet, 21 ... Magnetic material, 22 ... Heat exchange duct, 24 ... Dummy duct board as a dummy duct body, 26 ... Communication hole.

Claims (8)

円筒状をなす固定子内の軸心位置に磁石を回転可能に支持するとともに、前記固定子と磁石との間には磁性材料が充填され冷却媒体が流通する複数の熱交換用ダクトを配置した磁気冷凍装置であって、
前記熱交換用ダクト内には非磁性材料で形成されたダミーダクト体を、熱交換用ダクト内が区画されるように配設するとともに、ダミーダクト体の厚さを熱交換用ダクト間に形成される非磁性空間と同じ厚さに設定したことを特徴とする磁気冷凍装置。
A magnet is rotatably supported at an axial center position in a cylindrical stator, and a plurality of heat exchange ducts are disposed between the stator and the magnet and filled with a magnetic material and through which a cooling medium flows. A magnetic refrigeration apparatus,
A dummy duct body made of a non-magnetic material is arranged in the heat exchange duct so that the inside of the heat exchange duct is partitioned, and the thickness of the dummy duct body is formed between the heat exchange ducts. A magnetic refrigeration apparatus characterized in that the thickness is set to be the same as that of the nonmagnetic space .
前記ダミーダクト体は、熱交換用ダクト内が均等に区画されるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気冷凍装置。 The magnetic refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the dummy duct body is arranged so that the inside of the heat exchange duct is equally divided. 前記ダミーダクト体はダミーダクト板で構成され、固定子の半径方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の磁気冷凍装置。 3. The magnetic refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the dummy duct body includes a dummy duct plate and is disposed so as to extend in a radial direction of the stator. 前記ダミーダクト板には、冷却媒体が流通する複数の連通孔が開口されていることを特徴とする請求項3に記載の磁気冷凍装置。 The magnetic refrigeration apparatus according to claim 3, wherein the dummy duct plate has a plurality of communication holes through which a cooling medium flows. 前記ダミーダクト板は、各熱交換用ダクト内の周方向の中央位置に配置されていることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の磁気冷凍装置。 5. The magnetic refrigeration apparatus according to claim 3, wherein the dummy duct plate is disposed at a central position in a circumferential direction in each heat exchange duct. 前記熱交換用ダクトは、周方向に均等長さで配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の磁気冷凍装置。 The magnetic refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat exchange ducts are arranged in a uniform length in a circumferential direction. 前記熱交換用ダクトは、固定子内の軸心に対して斜め方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の磁気冷凍装置。 The magnetic refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat exchange duct is arranged to extend in an oblique direction with respect to an axis in the stator. 前記磁石は、固定子内の軸心に対して斜め方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の磁気冷凍装置。 The magnetic refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnet is arranged to extend in an oblique direction with respect to an axis in the stator.
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