JP7111968B2

JP7111968B2 - 磁気冷凍装置

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Publication number: JP7111968B2
Application number: JP2018169402A
Authority: JP
Inventors: 潤一寺木
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2018-09-11
Filing date: 2018-09-11
Publication date: 2022-08-03
Anticipated expiration: 2038-09-11
Also published as: JP2020041742A

Description

本開示は、磁気冷凍装置に関するものである。

磁気作業物質を用いた磁気冷凍装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１の例では、ロータリー弁を切り換えることによって、磁気作業物質と熱交換を行う熱交換媒体の流路を切り換えている。

特開２０１３－２５７１０４号公報

しかしながら、特許文献１の例では、ロータリー弁を８つ備えており、構造が複雑である。

本開示の目的は、磁気冷凍装置における流路切り替えの構造を簡略化することにある。

本開示の第１の態様は、磁気作業物質（23）が配置され且つ熱媒体が流れる流路（21）が、それぞれ形成された第１及び第２磁気冷凍部（20-1,20-2）と、
第１及び第２熱交換器（41,42）と、
前記第２熱交換器（42）の一端から他端への前記熱媒体の流れを形成するポンプ（30）とを備え、
各流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成され、
各第１ポート（P1）には、前記熱媒体の流入を制限する第１逆止弁（25）が接続され、
各第２ポート（P2）には、前記熱媒体の流出を制限する第２逆止弁（26）が接続され、
前記第１熱交換器（41）は、一端が各第１逆止弁（25）の流出端側に接続され、且つ他端が各第２逆止弁（26）の流入端側に接続され、
前記第２熱交換器（42）は、その一端を何れかの第３ポート（P3）に選択的に接続する第１三方弁（51）が接続され、その他端を何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続する第２三方弁（52）が接続されていることを特徴とする磁気冷凍装置である。

第１の態様では、２つの三方弁によって、磁気冷凍装置における熱媒体の流動方向が切り換えられる。

本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記第１及び第２三方弁（51,52）は、モータ（57）で回転駆動されることで流路（56）を切り換える弁体（54）を備えていることを特徴とする磁気冷凍装置である。

第２の態様では、モータ（57）によって三方弁（51,52）が切り替わる。

本開示の第３の態様は、第２の態様において、
前記第１三方弁（51）の弁体（54）と前記第２三方弁（52）の弁体（54）とは、共通の駆動軸（55）で回転駆動されることを特徴とする磁気冷凍装置である。

第３の態様では、２つの三方弁（51,52）が連動（同期）して切り替わる。

本開示の第４の態様は、第２又は第３の態様において、
前記弁体（54）は、外周面に溝（54a）が形成されており、前記弁体（54）を収容するケース（53）の内面と前記溝（54a）との間で前記流路（56）を形成していることを特徴とする磁気冷凍装置である。

図１は、実施形態１にかかる磁気冷凍装置の構成を示す。図２は、三方弁の縦断面を模式的に示す。図３は、三方弁の切り替え状態を模式的に示す。図４は、実施形態１の変形例１にかかる三方弁の縦断面を模式的に示す。図５は、実施形態１の変形例２にかかる熱媒体回路を示す。図６は、実施形態２にかかる磁気冷凍装置の構成を示す。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。

《実施形態１》
本実施形態の磁気冷凍装置（10）は、磁気熱量効果を利用して熱媒体の温度を調節する。磁気冷凍装置（10）は、例えば空気調和装置に適用される。

図１は、実施形態１にかかる磁気冷凍装置（10）の構成を示す。図１に示すように、磁気冷凍装置（10）は、熱媒体が充填される熱媒体回路（11）を備えている。熱媒体には、種々の流体を用いることができるが、この例では水を用いている。また、熱媒体回路（11）は、２つの磁気冷凍ユニット（20）、ポンプ（30）、低温熱交換器（41）、高温熱交換器（42）、第１及び第２三方弁（51,52）を構成要素として備えている。熱媒体回路（11）の各構成要素は、配管を介して互いに接続されている。以下、各構成要素について説明する。

〈磁気冷凍ユニット〉
磁気冷凍装置（10）には、２つの磁気冷凍ユニット（20）（第１及び第２磁気冷凍部）が設けられている。以下の説明において、これらの磁気冷凍ユニット（20）を区別する必要がある場合には、参照符合に枝番（具体的には20-1、20-2）を付して両者を識別する。

図１に示すように、各磁気冷凍ユニット（20）は、ベッド（22）、磁気作業物質（23）、磁場変調部（24）、第１逆止弁（25）、及び第２逆止弁（26）を備えている。

ベッド（22）は、中空状の容器ないしカラムである。ベッド（22）内には磁気作業物質（23）と熱媒体とが熱交換を行い、熱媒体を温調する温調流路（21）が形成されている。この温調流路（21）の内部には、磁気作業物質（23）が充填される。磁気作業物質（23）は、磁場が印加される、あるいは印加された磁場が強くなると発熱し、磁場が除去される、あるいは印加された磁場が弱くなると吸熱する特性を有する。磁気作業物質（23）の材料としては、例えば、Ｇｄ₅（Ｇｅ_0.5Ｓｉ_0.5）₄、Ｌａ（Ｆｅ_1-xＳｉ_x）₁₃、Ｌａ（Ｆｅ_1-xＣｏ_xＳｉ_y）₁₃、Ｌａ（Ｆｅ_1-xＳｉ_x）₁₃Ｈ_y、Ｍｎ（Ａｓ_0.9Ｓｂ_0.1）等を用いることができる。

温調流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成されている。温調流路（21）では、これらのポート（P1,P2,P3,P4）によって、温調流路（21）内への熱媒体の供給や、該温調流路（21）からの熱媒体の排出が行われる。熱媒体の供給や排出に伴って、温調流路（21）の内部では、磁気作業物質（23）と熱媒体とが熱交換を行う。

第１及び第２逆止弁（25,26）は、２つのポートを有した弁であり、これらのポート間で一方向のみの流体の流れを許容する。この例では、第１逆止弁（25）と第２逆止弁（26）とは、同じ構造である。第１逆止弁（25）は、第１ポート（P1）に接続され、第１ポート（P1）から温調流路（21）への熱媒体の流入を制限している。また、第２逆止弁（26）は、第２ポート（P2）に接続され、該第２ポート（P2）からの熱媒体の流出を制限している。

磁場変調部（24）は、磁気作業物質（23）に付与される磁場の強さを調節する。磁場変調部（24）は、例えば磁場を変調可能な電磁石で構成される。磁場変調部（24）は、磁気作業物質（23）に磁場を印加する、あるいは印加された磁場を強くする第１変調動作と、磁気作業物質（23）に印加された磁場の除去、あるいは印加された磁場を弱くする第２変調動作とを行う。

〈熱交換器〉
低温熱交換器（41）（第１熱交換器）は、熱媒体の流入端と流出端を有し、磁気冷凍ユニット（20）で冷却された熱媒体と、所定の冷却対象（例えば二次冷媒や空気など）とを熱交換させる。高温熱交換器（42）（第２熱交換器）は、熱媒体の流入端と流出端を有し、磁気冷凍ユニット（20）で加熱された熱媒体と、所定の加熱対象（例えば二次冷媒や空気など）とを熱交換させる。

〈ポンプ〉
ポンプ（30）は、熱媒体（流体）を搬送する装置である。この磁気冷凍装置（10）では、ポンプ（30）は、高温熱交換器（42）の一端から他端への熱媒体の流れを形成する。ポンプ（30）の形式には、特に限定は無い。ポンプ（30）には、例えば、遠心ポンプや往復式のピストンポンプ等、種々の形式のポンプを採用できる。

〈三方弁〉
第１及び第２三方弁（51,52）は、３つのポート（53a,53b,53c）を有した弁であり、何れか２つのポート間で流体（ここでは熱媒体）を流通させたり、何れのポートも閉じたりすることができる。

この例では、第１三方弁（51）と第２三方弁（52）とは、同じ構造を有している。図２に本実施形態における三方弁（51,52）の断面（縦断面とする）の形状を模式的に示す。図２に示すように、これらの三方弁（51,52）は、ケース（53）、弁体（54）、及び駆動軸（55）を備えている。

ケース（53）は、円筒状の金属部材であり、図３に示すように、外側の円筒面に９０度ピッチで３つのポート（53a,53b,53c）が形成され、各ポート（53a,53b,53c）は、ケース（53）内に開口している。これらのポート（53a,53b,53c）は、軸方向の位置が同じである。なお、軸方向とは、駆動軸（55）の軸心の方向であり、図２では上下方向である。

弁体（54）は、円柱状の金属部材であり、ケース（53）の内側の円筒面にちょうど嵌まり込むように、外径が設定されている。弁体（54）の中心には駆動軸（55）が嵌め込まれている。この駆動軸（55）は、モータ（57）によって回転駆動される。すなわち、弁体（54）は、モータ（57）によって、ケース（53）内で回転する。なお、ケース（53）と弁体（54）の間には、必要に応じて、例えばＯリングなどのシール部材（図示は省略）が設けられる。

また、弁体（54）は、外周面に２本の溝（54a）が形成されている（図２、図３参照）。これにより、三方弁（51,52）では、ケース（53）の内面と溝（54a）との間で流路（56）が形成される。軸方向における流路（56）の位置は、図２に示すように、ポート（53a,53b,53c）の軸方向位置と同じである。したがって、弁体（54）の回転角度によっては、溝（54a）が何れかのポート（53a,53b,53c）に対向する。

図３に三方弁（51,52）の切り替え状態を示す。図３では、弁体（54）の回転角度に応じて、溝（54a）（流路（56））とポート（53a,53b,53c）との位置関係が変わって行く様子を示している。

図３に示すように、各流路（56）は、弁体（54）の半周よりもやや短い長さを有している。これらの流路（56）の位置が弁体（54）の回転角度に応じて変わることで、ポート（53a,53b,53c）間の接続状態が変わる。具体的には、２つのポートが同じ流路（56）に面しているときに、これらの２つのポート間で流体（熱媒体）を流通させることができる（図３の（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）を参照）。

図３（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）には、流体が流通可能な方向を矢印で示してある。例えば、図３の（ｂ）の状態では、ポート（53a）とポート（53b）が互いに繋がり、ポート（53c）は、閉じた状態である。一方、図３（ａ），（ｄ）のように、同一の流路（56）に対して２つのポートが面していない場合には、何れのポート（53a,53b,53c）も閉じた状態となる。

〈制御装置〉
制御装置（70）は、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアが格納されたメモリディバイスとを備えている。制御装置（70）は、磁場変調部（24）の制御、及び弁体（54）を駆動するモータ（57）の制御を行う。すなわち、制御装置（70）は、磁場変調部（24）における第１変調動作と第２変調動作の切り替え、及び各三方弁（51,52）における流路の切り替えを行う。

〈構成要素の接続関係〉
熱媒体回路（11）の各構成要素は、配管を介して互いに接続されている。例えば、ポンプ（30）は、図１に示すように、その吸入ポート（31）が高温熱交換器（42）に接続されている。これにより、ポンプ（30）が稼働すると、高温熱交換器（42）の一端（流入端）から他端（流出端）への熱媒体の流れが形成される。

第１三方弁（51）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第３ポート（P3）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第３ポート（P3）、及び高温熱交換器（42）の流入端に接続されている。より具体的には、第１三方弁（51）は、２つの磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第３ポート（P3）を選択的に高温熱交換器（42）に接続するように、各ポートの接続先が決められている。

また、第２三方弁（52）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第４ポート（P4）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第４ポート（P4）、及びポンプ（30）の吐出ポート（32）（高温熱交換器（42）の流出端と見なしてよい）に接続されている。より具体的には、第２三方弁（52）は、ポンプ（30）の吐出ポート（32）を、２つの磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続するように、各ポートの接続先が決められている。

低温熱交換器（41）は、その一端（熱媒体の流入端側）が、磁気冷凍ユニット（20-1）の第１逆止弁（25）の流出端側に接続されている。また、低温熱交換器（41）の流入端は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第１逆止弁（25）の流出端側にも接続されている。更に、低温熱交換器（41）は、その他端（流出端）が、磁気冷凍ユニット（20-1）の第２逆止弁（26）の流入端側に接続されている。また、低温熱交換器（41）は、流出端が、磁気冷凍ユニット（20-2）の第２逆止弁（26）の流入端側にも接続されている。

〈運転動作〉
以下では、はじめに磁気冷凍装置（10）の運転中における熱媒体の流れについて説明し、その後、その流れの下で行われる熱交換について説明する。

－熱媒体の流れ－
磁気冷凍装置（10）では、制御装置（70）が、第１及び第２三方弁（51,52）を切り替えることによって、熱媒体回路（11）における熱媒体の流れが、以下に説明する２つのモード（以下、第１流動モード、第２流動モードという）の何れかに交互に制御される。

第１流動モードでは、図１に実線矢印で示すように熱媒体を流す。それを実現するため、磁気冷凍装置（10）では、磁気冷凍ユニット（20-1）の第３ポート（P3）と高温熱交換器（42）の流入端とが接続されるように、制御装置（70）によって第１三方弁（51）が切り換えられる。更に、第１流動モードでは、ポンプ（30）の吐出ポート（32）と磁気冷凍ユニット（20-2）の第４ポート（P4）とが接続されるように、制御装置（70）によって第２三方弁（52）が切り換えられる。

この状態で、ポンプ（30）が運転されると、ポンプ（30）から吐出された熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第４ポート（P4）に入り、その温調流路（21）を通過する。その後、熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第１ポート（P1）から流出する。第１ポート（P1）から流出した熱媒体は、第１逆止弁（25）を経由して、低温熱交換器（41）に入る。

低温熱交換器（41）を通過した熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-1）内に、その第２逆止弁（26）を介して入って行く。なお、第１流動モードでは、低温熱交換器（41）における圧力損失によって、低温熱交換器（41）から流出した熱媒体は、その圧力が磁気冷凍ユニット（20-2）の第２ポート（P2）における熱媒体の圧力よりも低くなる。したがって、低温熱交換器（41）の流出端が磁気冷凍ユニット（20-2）の第２ポート（P2）に接続されていても、熱媒体は、該第２ポート（P2）からは磁気冷凍ユニット（20-2）内には流れ込まない。

そして、磁気冷凍ユニット（20-1）内（温調流路（21））を通過した熱媒体は、高温熱交換器（42）に入る。高温熱交換器（42）内を通過した熱媒体は、その後、ポンプ（30）に吸入される。

一方、第２流動モードでは、図１に破線矢印で示すように熱媒体を流す。それを実現するため、磁気冷凍装置（10）では、第１三方弁（51）は、磁気冷凍ユニット（20-2）の第３ポート（P3）と高温熱交換器（42）の流入端とが接続されるように、制御装置（70）によって第１三方弁（51）が切り換えられる。更に、第２流動モードでは、ポンプ（30）の吐出ポート（32）と磁気冷凍ユニット（20-1）の第４ポート（P4）とが接続されるように、制御装置（70）によって第２三方弁（52）が切り換えられる。

この状態で、ポンプ（30）が運転されると、ポンプ（30）から吐出された熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第４ポート（P4）に入り、その温調流路（21）を通過する。その後、熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第１ポート（P1）から流出する。第１ポート（P1）から流出した熱媒体は、第１逆止弁（25）を経由して、低温熱交換器（41）に入る。

低温熱交換器（41）を通過した熱媒体は、磁気冷凍ユニット（20-2）内に、その第２逆止弁（26）を介して入って行く。なお、第２流動モードでは、低温熱交換器（41）における圧力損失によって、低温熱交換器（41）から流出した熱媒体は、その圧力が磁気冷凍ユニット（20-1）の第２ポート（P2）における熱媒体の圧力よりも低くなる。したがって、低温熱交換器（41）の流出端が磁気冷凍ユニット（20-1）の第２ポート（P2）に接続されていても、熱媒体は、該第２ポート（P2）からは磁気冷凍ユニット（20-1）内には流れ込まない。

そして、磁気冷凍ユニット（20-2）内（詳しくは温調流路（21））を通過した熱媒体は、第１三方弁（51）を経由して高温熱交換器（42）に入る。高温熱交換器（42）内を通過した熱媒体は、その後、ポンプ（30）に吸入される。第１流動モードと第２流動モードとは、磁気冷凍装置（10）の運転中は、制御装置（70）によって、所定の周期で交互に切り換えられる。

－各流動モードにおける熱交換－
磁気冷凍装置（10）では、第１流動モード及び第２流動モードの切り替え（第１及び第２三方弁（51,52）の切り替え）に同期して、各磁場変調部（24）が制御装置（70）によって制御される。

例えば、第１流動モードでは、磁気冷凍ユニット（20-1）において第１変調動作（発熱）が行われ、磁気冷凍ユニット（20-2）において第２変調動作（吸熱）が行われるように、それぞれの磁場変調部（24）が制御される。また、第２流動モードでは、第１流動モードの時とは逆に、磁気冷凍ユニット（20-1）において第２変調動作（吸熱）が行われ、磁気冷凍ユニット（20-2）において第１変調動作（発熱）が行われるようにそれぞれの磁場変調部（24）が制御される。

つまり、磁気冷凍装置（10）では、一方の磁気冷凍ユニット（20）で磁気作業物質（23）が発熱している際に、他方の磁気冷凍ユニット（20）では、磁気作業物質（23）が吸熱する。そして、磁気作業物質（23）が発熱している側の磁気冷凍ユニット（20）から流出した熱媒体が高温熱交換器（42）に供給され、磁気作業物質（23）が吸熱している側の磁気冷凍ユニット（20）から流出した熱媒体が低温熱交換器（41）に供給されるのである。

各磁気冷凍ユニット（20）では、第１及び第２流動モードの双方において、熱媒体と磁気作業物質（23）との間で熱交換が行われる。また、低温及び高温熱交換器（41,42）では、熱媒体と所定の対象（例えば二次冷媒や空気など）との熱交換が行われる。したがって、第１流動モードと第２流動モードとが交互に入れ替わり、それに同期して各磁気冷凍ユニット（20）における第１変調動作（発熱）と第２変調動作（吸熱）とが交互に入れ替わることによって、低温及び高温熱交換器（41,42）において、継続的に熱交換が行われる。

以上をまとめると、本実施形態は、磁気作業物質（23）が配置され且つ熱媒体が流れる流路（温調流路（21））が、それぞれ形成された磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）（第１及び第２磁気冷凍部）と、低温及び高温熱交換器（41,42）（第１及び第２熱交換器）と、前記第２熱交換器（42）の一端から他端への前記熱媒体の流れを形成するポンプ（30）とを備えている。

各流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成されている。各第１ポート（P1）には、前記熱媒体の流入を制限する第１逆止弁（25）が接続されている。各第２ポート（P2）には、前記熱媒体の流出を制限する第２逆止弁（26）が接続されている。

前記第１熱交換器は、一端が各第１逆止弁（25）の流出端側に接続され、且つ他端が各第２逆止弁（26）の流入端側に接続されている。前記第２熱交換器は、その一端を何れかの第３ポート（P3）に選択的に接続する第１三方弁（51）が接続され、その他端を何れかの第４ポート（P4）に選択的に接続する第２三方弁（52）が接続されている。

〈本実施形態の効果〉
以上の通り、本実施形態では、２つの三方弁（51,52）と２つの逆止弁（25,26）とによって、各磁気冷凍ユニット（20）において熱媒体の往復流動を実現している。すなわち、従来の磁気冷凍装置よりも少ない数の三方弁で熱媒体の切り替え回路を実現している。したがって、本実施形態によれば、磁気冷凍装置における流路切り替えの構造を簡略化できるし、磁気冷凍装置（10）のコストも低減できる。

また、三方弁の数が減ったことによって、制御も容易になる。

また、三方弁の数が減ったことによって、三方弁を駆動するための動力（電力）も減らすことができる。

《実施形態１の変形例１》
図４は、実施形態１の変形例１にかかる第１及び第２三方弁（51,52）の縦断面図である。図４の例では、第１及び第２三方弁（51,52）のそれぞれの弁体（54）は、共通の駆動軸（55）に連結され、その駆動軸（55）は、ひとつのモータ（57）で連動して回転駆動されている。こうすることで、第１及び第２三方弁（51,52）の切り替え動作を容易に同期させることができる。

《実施形態１の変形例２》
図５は、実施形態１の変形例２にかかる熱媒体回路（11）を示している。本変形例では、ポンプ（30）の位置が実施形態１とは異なっている。本変形例では、ポンプ（30）は、第１三方弁（51）と高温熱交換器（42）を繋ぐ配管の途中に設けられている。より詳しくは、ポンプ（30）の吐出ポート（32）が第１三方弁（51）側に接続され、吐出ポート（32）が高温熱交換器（42）の流入端に接続されている。

したがって、この例においても、ポンプ（30）は、高温熱交換器（42）の一端から他端への熱媒体の流れを形成する。つまり、本変形例においても、実施形態１と同様に、制御装置（70）によって、第１及び第２逆止弁（25,26）、各磁場変調部（24）を制御することによって、第１流動モードと第２流動モードとが交互に入れ替え、それに同期して各磁気冷凍ユニット（20）における第１変調動作（発熱）と第２変調動作（吸熱）とを交互に入れ替えれば、低温及び高温熱交換器（41,42）において、継続的に熱交換が行われる。

《実施形態２》
図６は、実施形態２にかかる磁気冷凍装置（10）の構成を示す。この例では、磁気冷凍ユニット（20）の構成が実施形態１と異なっている。この例では、各磁気冷凍ユニット（20）は、第１逆止弁（25）第２逆止弁（26）、複数のベッド（22）、及び複数の磁場変調部（24）を備えている。磁場変調部（24）は、実施形態１と同様の構成であり、ベッド（22）毎に設けられている。勿論、各ベッド（22）でひとつの磁場変調部（24）を共用してもよい。

各磁気冷凍ユニット（20）には、２つのベッド（22）が設けられている。図６において、上側の２つのベッド（22）が一方の磁気冷凍ユニット（20-1）に属し、残りの２つのベッド（22）が他方の磁気冷凍ユニット（20-2）に属している。勿論、磁気冷凍ユニット（20）に対して、２つ以上のベッド（22）を設けることも可能である（図６の破線部を参照）。

各ベッド（22）は、中空状の容器ないしカラムである。この例でもベッド（22）内には温調流路（21）が形成され、その内部には、磁気作業物質（23）が充填されている。温調流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成されている。温調流路（21）では、これらのポート（P1,P2,P3,P4）によって、温調流路（21）内への熱媒体の供給や、該流路（21）からの熱媒体の排出が行われる。

そして、各磁気冷凍ユニット（20）では、各ベッド（22）の、互いに対応するポート（P1,P2,P3,P4）同士がひとつに纏められて共通の配管（以下、集合管という）に接続されている。例えば、各ベッド（22）の第１ポート（P1）は、纏められてひとつの集合管に接続され、各ベッド（22）の第２ポート（P2）も纏められてひとつの集合管に接続されている（図６参照）。なお、以下では、第１ポート（P1）を纏めた集合管を第１集合管（L1）、第２ポート（P2）を纏めた集合管を第２集合管（L2）、第３ポート（P3）を纏めた集合管を第３集合管（L3）、第４ポート（P4）を纏めた集合管を第４集合管（L4）と呼ぶことにする。

第１逆止弁（25）は、第１集合管（L1）に接続され、第１ポート（P1）から各温調流路（21）への熱媒体の流入を制限している。また、第２逆止弁（26）は、第２集合管（L2）に接続され、各第２ポート（P2）からの熱媒体の流出を制限している。

また、第１三方弁（51）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第３集合管（L3）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第３集合管（L3）、及び高温熱交換器（42）の流入端に接続されている。より具体的には、第１三方弁（51）は、磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第３集合管（L3）を選択的に高温熱交換器（42）に接続するように、各ポートの接続先が決められている。

また、第２三方弁（52）の３つのポート（53a,53b,53c）は、磁気冷凍ユニット（20-1）の第４集合管（L4）、磁気冷凍ユニット（20-2）の第４集合管（L4）、及びポンプ（30）の吐出ポート（32）に接続されている。より具体的には、第２三方弁（52）は、ポンプ（30）の吐出ポート（32）を、磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）の何れかの第４集合管（L4）に選択的に接続するように、各ポートの接続先が決められている。

以上の構成において、実施形態１と同様に、制御装置（70）が、第１流動モードと第２流動モードとを交互に切り換えるとともに、それに同期して各磁気冷凍ユニット（20-1,20-2）における第１変調動作（発熱）と第２変調動作（吸熱）とを切り換えることによって、低温及び高温熱交換器（41,42）において、継続的に熱交換が行われる。

以上の通り、本実施形態でも、各磁気冷凍ユニット（20）における熱媒体の流れ方向の切り替えを、２つの三方弁（51,52）と２つの逆止弁（25,26）によって実現している。したがって、本実施形態でも、磁気冷凍装置における流路切り替えの構造を簡略化できるし、磁気冷凍装置（10）のコストも低減できる。

《その他の実施形態》
なお、磁場変調部（24）の構成は、例示である。例えば、電磁石に代えて、永久磁石を設け、その永久磁石と磁気作業物質との距離を可変することで、磁場の印加の有無、あるいは印加される磁場の強弱を切り換えてもよい。

また、熱媒体は、水には限定されない。例えば水に代えて、ブラインなどを用いてもよい。

また、第１及び第２三方弁（51,52）の構造も例示である。他の構造の三方弁を用いても前述の効果を得ることができる。

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態および変形例は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

以上説明したように、本開示は、磁気冷凍装置について有用である。

１０磁気冷凍装置
２１温調流路（流路）
２３磁気作業物質
２５第１逆止弁
２６第２逆止弁
３０ポンプ
４１低温熱交換器（第１熱交換器）
４２高温熱交換器（第２熱交換器）
５１第１三方弁
５２第２三方弁
５３ケース
５４弁体
５４ａ溝
５５駆動軸
５６流路
５７モータ
Ｐ１第１ポート
Ｐ２第２ポート
Ｐ３第３ポート
Ｐ４第４ポート

Claims

磁気作業物質（23）が配置され且つ熱媒体が流れる流路（21）が、それぞれ形成された第１及び第２磁気冷凍部（20-1,20-2）と、
第１及び第２熱交換器（41,42）と、
前記第２熱交換器（42）の一端から他端への前記熱媒体の流れを形成するポンプ（30）とを備え、
各流路（21）は、一端に第１及び第２ポート（P1,P2）が形成され、他端に第３及び第４ポート（P3,P4）が形成され、
各第１ポート（P1）には、前記熱媒体の流入を制限する第１逆止弁（25）が接続され、
各第２ポート（P2）には、前記熱媒体の流出を制限する第２逆止弁（26）が接続され、
前記第１熱交換器（41）は、一端に各第１逆止弁（25）の流出端側から前記熱媒体が流入し、且つ他端から各第２逆止弁（26）の流入端側に前記熱媒体が流出するように接続され、
前記第２熱交換器（42）は、第１切換え構造(51)によって、その一端に何れかの第３ポート（P3）から選択的に前記熱媒体を流入させるように接続され、第２切換え構造(52)によって、その他端から何れかの第４ポート（P4）に選択的に前記熱媒体を流出させるように接続されていることを特徴とする磁気冷凍装置。
請求項１の磁気冷凍装置において、
前記第１切換え構造（51）は、第１三方弁（51）であり、
前記第２切換え構造（52）は、第２三方弁（52）であることを特徴とする磁気冷凍装置。
請求項２の磁気冷凍装置において、
前記第１及び第２三方弁（51,52）は、モータ（57）で回転駆動されることで流路（56）を切り換える弁体（54）を備えていることを特徴とする磁気冷凍装置。
請求項３の磁気冷凍装置において、
前記第１三方弁（51）の弁体（54）と前記第２三方弁（52）の弁体（54）とは、共通の駆動軸（55）で回転駆動されることを特徴とする磁気冷凍装置。
請求項３又は請求項４の磁気冷凍装置において、
前記弁体（54）は、外周面に溝（54a）が形成されており、前記弁体（54）を収容するケース（53）の内面と前記溝（54a）との間で前記流路（56）を形成していることを特徴とする磁気冷凍装置。