JP7174313B2 - 磁気冷凍装置及び冷凍装置 - Google Patents

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Description

本開示は、磁気冷凍装置及び冷凍装置に関するものである。
特許文献1には、内蔵ヨークの外周を包囲するように、回転軸の周方向に沿って複数の材料容器が配置され、内蔵ヨークを周方向に回転させることで、材料容器に収容された磁気作業物質(磁性材料)に磁場を印加するようにした磁気ヒートポンプ装置が開示されている。
国際公開第2019/150819号
ところで、特許文献1の発明では、隣り合う材料容器の間に、磁気作業物質が収容されていない空間が存在する。特許文献1の発明では、材料容器の内部で周方向に磁束が流れるため、内蔵ヨークの回転方向と、材料容器に磁束が流れる方向とが一致している。
そのため、材料容器の内部を周方向に流れる磁束の経路上に、隣り合う材料容器間の空間が含まれてしまい、磁気抵抗が増加するおそれがある。
本開示の目的は、磁気作業物質に流れる磁束の方向を工夫することで、磁気抵抗の増加を抑えることにある。
本開示の第1の態様は、磁気作業物質(11)と、前記磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動するとともに、前記磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する磁場印加部(20)と、を備え、前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、前記磁気作業物質(11)における前記第1方向に直交する第2方向の一端側に配置され、且つ前記磁気作業物質(11)における前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に間隔をあけて設けられる磁気冷凍装置である。
第1の態様では、磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動する。磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側に配置される。さらに、磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向に間隔をあけて設けられる。
このようにすれば、磁場印加部(20)が相対移動する第1方向と、磁気作業物質(11)に磁束が流れる第3方向とを直交させたことで、磁気抵抗の増加を抑えることができる。
本開示の第2の態様は、第1の態様の磁気冷凍装置において、前記相対移動は、所定の軸心周りに回転する相対回転移動であり、前記第1方向が周方向、前記第2方向が径方向、前記第3方向が軸方向であり、前記磁気作業物質(11)と前記磁場印加部(20)の磁極(24)とは、径方向に間隔をあけて配置され、前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。
第2の態様では、磁気作業物質(11)の軸方向に沿って磁束を流すことができる。
本開示の第3の態様は、第1の態様の磁気冷凍装置において、前記相対移動は、所定の軸心周りに回転する相対回転移動であり、前記第1方向が周方向、前記第2方向が軸方向、前記第3方向が径方向であり、前記磁気作業物質(11)と前記磁場印加部(20)の磁極(24)とは、軸方向に間隔をあけて配置され、前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、径方向に間隔をあけて設けられる。
第3の態様では、磁気作業物質(11)の径方向に沿って磁束を流すことができる。
本開示の第4の態様は、第1の態様の磁気冷凍装置において、前記相対移動は、前記第1方向に沿って直線的に移動する相対直線移動であり、前記磁気作業物質(11)と前記磁場印加部(20)の磁極(24)とは、前記第2方向に間隔をあけて配置され、前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、前記第3方向に間隔をあけて設けられる。
第4の態様では、磁気作業物質(11)に対して磁場印加部(20)を相対直線移動させる磁気冷凍装置を提供できる。
本開示の第5の態様は、第1~4の態様のいずれか1つの磁気冷凍装置において、前記磁気作業物質(11)における前記第3方向の両端部には、前記磁気作業物質(11)よりも透磁率の高いヨーク(13)が設けられる。
第5の態様では、磁気作業物質(11)の第3方向の両端部でヨーク(13)に磁束を流すことで、磁気作業物質(11)に対して均一に磁場を印加することができる。
本開示の第6の態様は、第1~5の態様のいずれか1つの磁気冷凍装置において、前記磁場印加部(20)の磁極(24)における前記磁気作業物質(11)と対向する面の前記第1方向の長さは、前記磁気作業物質(11)における前記磁場印加部(20)の磁極(24)と対向する面の前記第1方向の長さよりも大きい。
第6の態様では、磁気抵抗を増加させることなく、磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)との位置合わせの精度を下げることができる。
本開示の第7の態様は、第1~6の態様のいずれか1つの磁気冷凍装置(10)と、前記磁気冷凍装置(10)と熱交換する熱媒体回路(2)と、を備える冷凍装置である。
第7の態様では、磁気冷凍装置(10)を備えた冷凍装置を提供できる。
図1は、実施形態1の冷凍装置の配管系統図である。 図2は、磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。 図3は、図2のA-A矢視断面図である。 図4は、実施形態1の変形例1を示す側面断面図である。 図5は、実施形態1の変形例2を示す平面図である。 図6は、図5のB-B矢視断面図である。 図7は、実施形態1の変形例3を示す側面断面図である。 図8は、実施形態1の変形例4を示す側面断面図である。 図9は、実施形態1の変形例5を示す側面断面図である。 図10は、実施形態1の変形例6を示す側面断面図である。 図11は、実施形態1の変形例7を示す側面断面図である。 図12は、実施形態1の変形例8を示す側面断面図である。 図13は、実施形態2の磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。 図14は、磁場印加部の構成を示す平面図である。 図15は、図13のC-C矢視断面図である。 図16は、実施形態2の変形例1を示す側面断面図である。 図17は、実施形態2の変形例2を示す側面断面図である。 図18は、実施形態2の変形例3を示す側面断面図である。 図19は、実施形態2の変形例4を示す側面断面図である。 図20は、実施形態2の変形例5を示す側面断面図である。 図21は、実施形態2の変形例6を示す側面断面図である。 図22は、実施形態3の磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。 図23は、磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。 図24は、磁場印加部を磁気作業物質に対して相対直線移動させた状態を示す平面図である。 図25は、実施形態3の変形例1を示す側面断面図である。 図26は、実施形態3の変形例2を示す側面断面図である。 図27は、実施形態3の変形例3を示す側面断面図である。 図28は、実施形態3の変形例4を示す側面断面図である。 図29は、実施形態4の磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。 図30は、実施形態4の変形例1を示す側面断面図である。 図31は、実施形態5の磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。 図32は、磁場印加部の構成を示す平面図である。 図33は、実施形態6の磁気冷凍装置の構成を示す側面断面図である。 図34は、実施形態6の変形例を示す平面図である。 図35は、図34のD-D矢視断面図である。
《実施形態1》
実施形態1について説明する。
図1に示すように、冷凍装置(1)は、熱媒体回路(2)を備える。冷凍装置(1)は、例えば、空気調和装置に適用される。熱媒体回路(2)には、熱媒体が充填される。熱媒体は、例えば、冷媒、水、ブラインなどを含む。
冷凍装置(1)は、低温側熱交換器(3)と、高温側熱交換器(4)と、ポンプ(5)と、磁気冷凍装置(10)とを備える。磁気冷凍装置(10)は、磁気熱量効果を利用して熱媒体の温度を調節する。
熱媒体回路(2)は、閉ループ状に形成される。熱媒体回路(2)には、ポンプ(5)、低温側熱交換器(3)、磁気冷凍装置(10)、高温側熱交換器(4)が順に接続される。
熱媒体回路(2)は、低温側流路(2a)と、高温側流路(2b)とを含む。低温側流路(2a)は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)と、ポンプ(5)の第1ポート(6a)とを接続する。高温側流路(2b)は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)と、ポンプ(5)の第2ポート(6b)とを接続する。
〈低温側熱交換器及び高温側熱交換器〉
低温側熱交換器(3)は、磁気冷凍装置(10)で冷却された熱媒体と、所定の冷却対象(例えば、二次冷媒や空気など)とを熱交換させる。高温側熱交換器(4)は、磁気冷凍装置(10)で加熱された熱媒体と、所定の加熱対象(例えば、二次冷媒や空気など)とを熱交換させる。
〈ポンプ〉
ポンプ(5)は、第1動作と、第2動作とを交互に繰り返し行う。第1動作では、熱媒体回路(2)の熱媒体を図1で左方向に搬送する。第2動作では、熱媒体回路(2)の熱媒体を図1で右方向に搬送する。ポンプ(5)は、熱媒体回路(2)の熱媒体を往復的に流動させる搬送機構を構成する。
ポンプ(5)は、往復式のピストンポンプで構成される。ポンプ(5)は、ポンプケース(6)と、ピストン(7)とを備える。
ピストン(7)は、ポンプケース(6)の内部で進退可能に配置される。ピストン(7)は、ポンプケース(6)の内部を、第1室(S1)と第2室(S2)とに仕切る。ポンプケース(6)には、第1ポート(6a)と、第2ポート(6b)とが形成される。第1ポート(6a)は、第1室(S1)に連通する。第1ポート(6a)は、低温側流路(2a)に接続される。第2ポート(6b)は、第2室(S2)に連通する。第2ポート(6b)は、高温側流路(2b)に接続される。ピストン(7)は、駆動機構(図示省略)によって駆動される。
第1動作では、ピストン(7)が第1ポート(6a)側に移動する。第1動作では、第1室(S1)の容積が小さくなり且つ第2室(S2)の容積が大きくなる。この結果、第1室(S1)の熱媒体が第1ポート(6a)を通じて低温側流路(2a)に吐出される。同時に高温側流路(2b)の熱媒体が第2ポート(6b)を通じて第2室(S2)に吸い込まれる。
第2動作では、ピストン(7)が第2ポート(6b)側に移動する。第2動作では、第2室(S2)の容積が小さくなり且つ第1室(S1)の容積が大きくなる。この結果、第2室(S2)の熱媒体が第2ポート(6b)を通じて高温側流路(2b)に吐出される。同時に低温側流路(2a)の熱媒体が第1ポート(6a)を通じて第1室(S1)に吸い込まれる。
〈制御部〉
冷凍装置(1)は、制御部(8)を備える。制御部(8)は、所定の運転指令に応じて、ポンプ(5)及び磁気冷凍装置(10)の動作を制御する。制御部(8)は、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータを動作させるためのソフトウエアを格納するメモリデバイス(具体的には半導体メモリ)とを用いて構成される。
〈磁気冷凍装置〉
図2及び図3に示すように、磁気冷凍装置(10)は、磁気作業物質(11)と、磁場印加部(20)と、回転機構(15)とを備える。
磁気作業物質(11)は、材料容器(図示省略)に収容される。材料容器は、非磁性金属材料や樹脂材料で構成される。
磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。なお、磁気作業物質(11)は、印加された磁場が強くなることでも発熱する。磁気作業物質(11)は、印加された磁場が弱くなることでも吸熱する。
磁気作業物質(11)の材料としては、例えば、Gd5(Ge0.5Si0.54、La(Fe1-xSix13、La(Fe1-xCoxSiy13、La(Fe1-xSix13y、Mn(As0.9Sb0.1)等を用いることができる。
磁気作業物質(11)は、周方向に間隔をあけて複数配置される。図2に示す例では、周方向に沿って円弧状に延びる磁気作業物質(11)が、周方向に等間隔に8つ配置される。
磁気作業物質(11)には、磁気作業物質(11)よりも透磁率の高いヨーク(13)が設けられる。ヨーク(13)は、磁気作業物質(11)の軸方向の両端部に設けられる(図3参照)。
回転機構(15)は、回転軸(16)と、モータ(17)とを有する。回転軸(16)は、モータ(17)に連結される。モータ(17)は、回転軸(16)を回転させる。回転軸(16)には、磁場印加部(20)が連結される。
磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動する。具体的に、磁場印加部(20)は、モータ(17)の回転に伴って、回転軸(16)とともに軸心周りに回転する。これにより、磁気作業物質(11)に対して、磁場印加部(20)が相対回転移動する。つまり、第1方向は、周方向である。
磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向内側に配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。
コア(21)は、磁性材料で構成される。コア(21)の中心部には、回転軸(16)が連結される。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。
複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。複数の突部(23)は、周方向に間隔をあけて配置される。図2に示す例では、突部(23)が、周方向に等間隔に4つ配置される。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側のみに配置される。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、径方向に間隔をあけて配置される。
具体的に、磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向に間隔をあけて設けられる。図3に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が径方向、第3方向が軸方向である。
磁極(24)を構成する第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れるように、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
第1磁石(25)は、磁気作業物質(11)側(図3で径方向外側)がN極、コア(21)の突部(23)側(図3で径方向内側)がS極となるように配置される。第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)側(図3で径方向内側)がS極、コア(21)の突部(23)側(図3で径方向外側)がN極となるように配置される。なお、第1磁石(25)及び第2磁石(26)におけるN極及びS極の位置関係は、逆向きでもよい。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、コア(21)とともに、磁気作業物質(11)に対して周方向に相対回転移動する。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。なお、磁束の流れを破線の矢印線で示す。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)に対向して配置される。具体的に、第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁束が流れている磁気作業物質(11)を径方向から見た場合に、磁気作業物質(11)の軸方向の両端部に沿ってそれぞれ配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
磁気冷凍装置(10)では、第1磁石(25)から図3で上側のヨーク(13)に向かって磁束が流れる。上側のヨーク(13)から下側のヨーク(13)に向かって、磁気作業物質(11)の内部を軸方向に沿って磁束が流れる。下側のヨーク(13)から第2磁石(26)に向かって磁束が流れる。第2磁石(26)から第1磁石(25)に向かって、コア(21)の突部(23)の内部を軸方向に沿って磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。
その後、磁場印加部(20)を回転移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。
-冷凍装置の運転動作-
冷凍装置(1)の基本的な運転動作について、図1を用いて説明する。冷凍装置(1)は、加熱動作と、冷却動作とを交互に繰り返し行う。加熱動作と冷却動作とを切り換える周期は、例えば、0.1秒から1秒程度に設定される。
〈加熱動作〉
加熱動作では、ポンプ(5)が第1動作を行うとともに、磁場印加部(20)が第1磁場印加動作を行う。つまり、加熱動作では、ポンプ(5)の第1ポート(6a)から熱媒体が吐出される。同時に、磁気作業物質(11)に磁場が印加される。
ポンプ(5)の第1室(S1)から低温側流路(2a)に熱媒体が吐出されると、低温側流路(2a)の熱媒体は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)に流入する。第1磁場印加動作中の冷凍装置(1)では、磁気作業物質(11)からその周囲へ熱が放出される。このため、温調流路(10a)を流れる熱媒体は、磁気作業物質(11)によって加熱される。温調流路(10a)で加熱された熱媒体は、高温側流路(2b)に流出し、高温側熱交換器(4)を流れる。高温側熱交換器(4)では、高温の熱媒体によって所定の加熱対象(例えば、二次冷媒や空気など)が加熱される。高温側流路(2b)の熱媒体は、ポンプ(5)の第2ポート(6b)から第2室(S2)に吸い込まれる。
〈冷却動作〉
冷却動作では、ポンプ(5)が第2動作を行うとともに、磁場印加部(20)が第2磁場印加動作を行う。つまり、加熱動作では、ポンプ(5)の第2ポート(6b)から熱媒体が吐出されると同時に、磁気作業物質(11)の磁場が取り除かれる。
ポンプ(5)の第2室(S2)から高温側流路(2b)に熱媒体が吐出されると、高温側流路(2b)の熱媒体は、磁気冷凍装置(10)の温調流路(10a)に流入する。第2磁場印加動作中の冷凍装置(1)では、磁気作業物質(11)がその周囲の熱を奪う。このため、温調流路(10a)を流れる熱媒体は、磁気作業物質(11)によって冷却される。温調流路(10a)で冷却された熱媒体は、低温側流路(2a)に流出し、低温側熱交換器(3)を流れる。低温側熱交換器(3)では、低温の熱媒体によって所定の冷却対象(例えば、二次冷媒や空気など)が冷却される。低温側流路(2a)の熱媒体は、ポンプ(5)の第1ポート(6a)から第1室(S1)に吸い込まれる。
-実施形態1の効果-
本実施形態の特徴によれば、磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動する。磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側のみに配置される。さらに、磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向に間隔をあけて設けられる。
このようにすれば、磁場印加部(20)が相対移動する第1方向と、磁気作業物質(11)に磁束が流れる第3方向とを直交させたことで、磁気抵抗の増加を抑えることができる。
また、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第2方向の一端側のみに配置すれば、磁路長が短くなるため、装置全体としてコンパクト化を図るとともに、磁束密度を向上させることができる。
本実施形態の特徴によれば、相対移動は、所定の軸心周りに回転する相対回転移動である。第1方向が周方向、第2方向が径方向、第3方向が軸方向である。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、径方向に間隔をあけて配置される。磁場印加部(20)の磁極(24)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。
これにより、磁気作業物質(11)の軸方向に沿って磁束を流すことができる。
本実施形態の特徴によれば、磁気作業物質(11)における第3方向の両端部には、磁気作業物質(11)よりも透磁率の高いヨーク(13)が設けられる。
具体的に、ヨーク(13)の一般的な物質である鉄やケイ素鋼の比透磁率は、約4000~5000程度である。一方、磁気作業物質(11)の比透磁率は、約1.5~3.0程度である。
このように、磁気作業物質(11)の第3方向の両端部でヨーク(13)に磁束を流すことで、磁気作業物質(11)に対して均一に磁場を印加することができる。
また、第3方向の両端部に設けられたヨーク(13)は、磁気作業物質(11)の第1方向に沿って配置される。そのため、磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)とを第1方向に相対移動させた際の、ヨーク(13)と磁場印加部(20)との磁気吸引力の変化(いわゆるコギングトルク)が小さい。これにより、相対移動させるのに必要なトルクを低減でき、モータ(17)の小型化や消費電力の低減ができる。
本実施形態の特徴によれば、磁気冷凍装置(10)と、磁気冷凍装置(10)と熱交換する熱媒体回路(2)と、を備える。
これにより、磁気冷凍装置(10)を備えた冷凍装置(1)を提供できる。
-実施形態1の変形例1-
実施形態1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1コア(31)の第1突部(31a)及び第2コア(32)の第2突部(32a)で構成してもよい。
図4に示すように、コア(30)は、第1コア(31)と、第2コア(32)と、永久磁石(34)とを有する。第1コア(31)及び第2コア(32)は、板状の部材で構成される。第1コア(31)及び第2コア(32)は、軸方向に間隔をあけて配置される。第1コア(31)及び第2コア(32)の間には、永久磁石(34)が挟み込まれる。永久磁石(34)は、例えば、円環状に形成される。
図4に示す例では、永久磁石(34)は、第1コア(31)側(図4で上側)がN極、第2コア(32)側(図4で下側)がS極となるように配置される。なお、永久磁石(34)におけるN極及びS極の位置関係は、逆向きでもよい。
第1コア(31)には、周方向に間隔をあけて複数の第1突部(31a)が設けられる。第2コア(32)には、周方向に間隔をあけて複数の第2突部(32a)が設けられる。第1コア(31)及び第2コア(32)は、軸方向から見て同じ形状且つ同じ位置に形成される。第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。なお、磁束の流れを破線の矢印線で示す。
第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁束が流れている磁気作業物質(11)を径方向から見た場合に、磁気作業物質(11)の軸方向の両端部にそれぞれ配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
具体的に、磁気冷凍装置(10)では、永久磁石(34)から第1コア(31)の第1突部(31a)に向かって磁束が流れる。第1突部(31a)から図4で上側のヨーク(13)に向かって磁束が流れる。上側のヨーク(13)から下側のヨーク(13)に向かって、磁気作業物質(11)の内部を軸方向に沿って磁束が流れる。下側のヨーク(13)から第2コア(32)の第2突部(32a)に向かって磁束が流れる。第2突部(32a)から永久磁石(34)に向かって磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。
その後、磁場印加部(20)を回転移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。
-実施形態1の変形例2-
実施形態1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の径方向外側に配置した構成としてもよい。
図5及び図6に示すように、磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向外側に配置される。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、図6で磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。
突部(23)の先端部には、立設部(50)が設けられる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)の外周面に沿って、磁気作業物質(11)に対向する位置まで立設する。立設部(50)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の立設部(50)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、径方向に間隔をあけて配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
-実施形態1の変形例3-
実施形態1の変形例2において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1コア(31)の第1突部(31a)及び第2コア(32)の第2突部(32a)で構成してもよい。
図7に示すように、コア(30)は、第1コア(31)と、第2コア(32)と、永久磁石(34)とを有する。
第1コア(31)は、板状の部材で構成される。第1コア(31)には、複数の第1突部(31a)が設けられる。第1突部(31a)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
第2コア(32)は、複数の突部(23)と、立設部(50)とを有する。突部(23)は、図7で磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。突部(23)の先端部には、立設部(50)が設けられる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)の外周面に沿って、磁気作業物質(11)の下端部に対向する位置まで立設する。立設部(50)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
立設部(50)には、第2突部(32a)が設けられる。第2突部(32a)は、立設部(50)の先端部から径方向内側に突出する。第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
第1コア(31)及び第2コア(32)は、軸方向に間隔をあけて配置される。第1コア(31)及び第2コア(32)の間には、永久磁石(34)が挟み込まれる。第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
-実施形態1の変形例4-
前記実施形態1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1磁石(25)と、磁極突起部(51)と、で構成してもよい。
図8に示すように、磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向内側に配置される。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、磁極突起部(51)とが配置される。磁極突起部(51)は、コア(21)の突部(23)における下端部から径方向外方に突出する。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び磁極突起部(51)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
-実施形態1の変形例5-
前記実施形態1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の径方向内側(第2方向の一端側)と、磁気作業物質(11)の軸方向(第3方向)とに配置した構成としてもよい。
図9に示すように、磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向内側に配置される。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)が配置される。突部(23)には、磁極突起部(51)が設けられる。磁極突起部(51)は、突部(23)における下端部から径方向外方に突出する。磁極突起部(51)は、磁気作業物質(11)の下面に対向する位置まで延びる。言い換えると、磁極突起部(51)は、磁気作業物質(11)の軸方向に対向する位置まで延びる。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び磁極突起部(51)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側と、第3方向と、に配置される。図9に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が径方向、第3方向が軸方向である。また、第2方向の一端側は、磁気作業物質(11)の径方向内側である。第2方向の他端側(図9で磁気作業物質(11)の径方向外側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態1の変形例6-
前記実施形態1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の径方向外側(第2方向の他端側)と、磁気作業物質(11)の軸方向(第3方向)とに配置した構成としてもよい。
図10に示すように、磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向外側に配置される。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、図10で磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。言い換えると、突部(23)は、図10で磁気作業物質(11)と軸方向で対向する面を有するように配置され、磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。
突部(23)の先端部には、立設部(50)が設けられる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)の外周面に沿って、磁気作業物質(11)に対向する位置まで立設する。立設部(50)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)が配置される。突部(23)では、磁気作業物質(11)の軸方向に対向する位置を磁束が流れる。第1磁石(25)及び突部(23)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
第1磁石(25)及び突部(23)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び突部(23)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の他端側と、第3方向と、に配置される。図10に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が径方向、第3方向が軸方向である。また、第2方向の他端側は、磁気作業物質(11)の径方向外側である。第2方向の一端側(図10で磁気作業物質(11)の径方向内側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態1の変形例7-
前記実施形態1の変形例1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の径方向内側(第2方向の一端側)と、磁気作業物質(11)の軸方向(第3方向)とに配置した構成としてもよい。
図11に示すように、コア(30)は、第1コア(31)と、第2コア(32)と、永久磁石(34)とを有する。第1コア(31)及び第2コア(32)は、板状の部材で構成される。第1コア(31)及び第2コア(32)は、軸方向に間隔をあけて配置される。第1コア(31)及び第2コア(32)の間には、永久磁石(34)が挟み込まれる。
第1コア(31)には、周方向に間隔をあけて複数の第1突部(31a)が設けられる。第1突部(31a)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。第2コア(32)には、周方向に間隔をあけて複数の第2突部(32a)が設けられる。第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)の下面に対向する位置まで延びる。第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側と、第3方向と、に配置される。図11に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が径方向、第3方向が軸方向である。また、第2方向の一端側は、磁気作業物質(11)の径方向内側である。第2方向の他端側(図11で磁気作業物質(11)の径方向外側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態1の変形例8-
前記実施形態1の変形例1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の径方向外側(第2方向の他端側)と、磁気作業物質(11)の軸方向(第3方向)とに配置した構成としてもよい。
図12に示すように、コア(30)は、第1コア(31)と、第2コア(32)と、永久磁石(34)とを有する。第1コア(31)及び第2コア(32)は、板状の部材で構成される。第1コア(31)及び第2コア(32)は、軸方向に間隔をあけて配置される。第1コア(31)及び第2コア(32)の間には、永久磁石(34)が挟み込まれる。
第1コア(31)には、周方向に間隔をあけて複数の第1突部(31a)が設けられる。第1突部(31a)は、磁気作業物質(11)に対して径方向外側に離れて配置される。第2コア(32)には、周方向に間隔をあけて複数の第2突部(32a)が設けられる。第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。言い換えると、第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)と軸方向で対向する面を有するように配置され、磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。
第2突部(32a)では、磁気作業物質(11)の軸方向に対向する位置を磁束が流れる。第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の他端側と、第3方向と、に配置される。図12に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が径方向、第3方向が軸方向である。また、第2方向の他端側は、磁気作業物質(11)の径方向外側である。第2方向の一端側(図12で磁気作業物質(11)の径方向内側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態1の変形例9-
実施形態1において、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)とを軸方向に複数配置し、1つのモータ(17)で相対回転移動させてもよい。
《実施形態2》
実施形態2について説明する。
図13に示すように、磁気作業物質(11)は、周方向に間隔をあけて複数配置される。図13に示す例では、略扇形状に形成された磁気作業物質(11)が、周方向に等間隔に8つ配置される。
磁気作業物質(11)には、磁気作業物質(11)よりも透磁率の高いヨーク(13)が設けられる。ヨーク(13)は、磁気作業物質(11)の径方向の両端部に設けられる。
図14に示すように、磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動する。具体的に、磁場印加部(20)は、モータ(17)の回転に伴って、回転軸(16)とともに軸心周りに回転する。これにより、磁気作業物質(11)に対して、磁場印加部(20)が相対回転移動する。つまり、第1方向は、周方向である。
磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して、軸方向に離れて配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。
コア(21)は、磁性材料で構成される。コア(21)の中心部には、回転軸(16)が連結される。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。
複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。複数の突部(23)は、周方向に間隔をあけて配置される。図13に示す例では、突部(23)が、周方向に等間隔に4つ配置される。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。突部(23)の先端部は、軸方向から見て、略扇形状に形成される。
図15に示すように、磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側のみに配置される。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、軸方向に間隔をあけて配置される。
具体的に、磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向に間隔をあけて設けられる。図15に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が軸方向、第3方向が径方向である。
磁極(24)を構成する第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、径方向に間隔をあけて設けられる。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れるように、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
第1磁石(25)は、磁気作業物質(11)側(図15で上側)がN極、コア(21)の突部(23)側(図15で下側)がS極となるように配置される。第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)側(図15で上側)がS極、コア(21)の突部(23)側(図15で下側)がN極となるように配置される。なお、第1磁石(25)及び第2磁石(26)におけるN極及びS極の位置関係は、逆向きでもよい。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、コア(21)とともに、磁気作業物質(11)に対して周方向に相対回転移動する。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。なお、磁束の流れを破線の矢印線で示す。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)に対向して配置される。具体的に、第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁束が流れている磁気作業物質(11)を軸方向から見た場合に、磁気作業物質(11)の径方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
磁気冷凍装置(10)では、第1磁石(25)から図15で径方向内側のヨーク(13)に向かって磁束が流れる。径方向内側のヨーク(13)から径方向外側のヨーク(13)に向かって、磁気作業物質(11)の内部を径方向に沿って磁束が流れる。径方向外側のヨーク(13)から第2磁石(26)に向かって磁束が流れる。第2磁石(26)から第1磁石(25)に向かって、コア(21)の突部(23)の内部を径方向に沿って磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。
その後、磁場印加部(20)を回転移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。
-実施形態2の効果-
本実施形態の特徴によれば、相対移動は、所定の軸心周りに回転する相対回転移動である。第1方向が周方向、第2方向が軸方向、第3方向が径方向である。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、軸方向に間隔をあけて配置される。磁場印加部(20)の磁極(24)は、径方向に間隔をあけて設けられる。
これにより、磁気作業物質(11)の径方向に沿って磁束を流すことができる。
-実施形態2の変形例1-
実施形態2において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1突起部(35)及び第2突起部(36)で構成してもよい。
図16に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、永久磁石(34)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。突部(23)の先端部には、第1突起部(35)と、第2突起部(36)とが設けられる。第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、磁気作業物質(11)側に突出する。第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、径方向に間隔をあけて配置される。第1突起部(35)は、第2突起部(36)よりも径方向内側に配置される。永久磁石(34)は、突部(23)における第1突起部(35)と第2突起部(36)との間に埋め込まれる。
図16に示す例では、永久磁石(34)は、第1突起部(35)側(図16で径方向内側)がN極、第2突起部(36)側(図16で径方向外側)がS極となるように配置される。なお、永久磁石(34)におけるN極及びS極の位置関係は、逆向きでもよい。
磁気作業物質(11)に対して第1突起部(35)及び第2突起部(36)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。なお、磁束の流れを破線の矢印線で示す。
第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、磁束が流れている磁気作業物質(11)を軸方向から見た場合に、磁気作業物質(11)の径方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
具体的に、磁気冷凍装置(10)では、永久磁石(34)からコア(21)の第1突起部(35)に向かって磁束が流れる。第1突起部(35)から図16で径方向内側のヨーク(13)に向かって磁束が流れる。径方向内側のヨーク(13)から径方向外側のヨーク(13)に向かって、磁気作業物質(11)の内部を径方向に沿って磁束が流れる。径方向外側のヨーク(13)から第2突起部(36)に向かって磁束が流れる。第2突起部(36)から永久磁石(34)に向かって磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。
その後、磁場印加部(20)を回転移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して第1突起部(35)及び第2突起部(36)を対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。
-実施形態2の変形例2-
前記実施形態1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1磁石(25)と、磁極突起部(51)と、で構成してもよい。
図17に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、磁極突起部(51)とが配置される。磁極突起部(51)は、コア(21)の突部(23)から磁気作業物質(11)に向かって突出する。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、径方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び磁極突起部(51)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
-実施形態2の変形例3-
前記実施形態2において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の軸方向下側(第2方向の一端側)と、磁気作業物質(11)の径方向外側(第3方向の他端側)とに配置した構成としてもよい。
図18に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)が配置される。突部(23)は、磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。突部(23)には、立設部(50)が設けられる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)の外周面に沿って磁気作業物質(11)と径方向に対向する位置まで延びる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
立設部(50)では、磁気作業物質(11)の外周面に対向する位置を磁束が流れる。第1磁石(25)及び立設部(50)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び立設部(50)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側と、第3方向の他端側と、に配置される。図18に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が軸方向、第3方向が径方向である。また、第2方向の一端側は、磁気作業物質(11)の軸方向下側である。第2方向の他端側(図18で磁気作業物質(11)の軸方向上側)には、磁極(24)が設けられていない。また、第3方向の他端側は、磁気作業物質(11)の径方向外側である。第3方向の一端側(図18で磁気作業物質(11)の径方向内側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態2の変形例4-
前記実施形態2において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の軸方向下側(第2方向の一端側)と、磁気作業物質(11)の径方向内側(第3方向の一端側)とに配置した構成としてもよい。
図19に示すように、磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して、軸方向に離れて配置される。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)が配置される。突部(23)には、立設部(50)が設けられる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)の内周面に沿って磁気作業物質(11)と径方向に対向する位置まで延びる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
立設部(50)では、磁気作業物質(11)の内周面に対向する位置を磁束が流れる。第1磁石(25)及び立設部(50)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び立設部(50)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側と、第3方向の一端側と、に配置される。図19に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が軸方向、第3方向が径方向である。また、第2方向の一端側は、磁気作業物質(11)の軸方向下側である。第2方向の他端側(図19で磁気作業物質(11)の軸方向上側)には、磁極(24)が設けられていない。また、第3方向の一端側は、磁気作業物質(11)の径方向内側である。第3方向の他端側(図19で磁気作業物質(11)の径方向外側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態2の変形例5-
前記実施形態2の変形例1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の軸方向下側(第2方向の一端側)と、磁気作業物質(11)の径方向外側(第3方向の他端側)とに配置した構成としてもよい。
図20に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、永久磁石(34)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。突部(23)は、磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。突部(23)には、第1突起部(35)と、第2突起部(36)とが設けられる。
第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、径方向に間隔をあけて配置される。第1突起部(35)は、第2突起部(36)よりも径方向内側に配置される。永久磁石(34)は、突部(23)における第1突起部(35)と第2突起部(36)との間に埋め込まれる。
第1突起部(35)は、磁気作業物質(11)の下側に配置される。第2突起部(36)は、突部(23)から磁気作業物質(11)の外周面に沿って磁気作業物質(11)と径方向に対向する位置まで延びる。第2突起部(36)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。第2突起部(36)では、磁気作業物質(11)の外周面に対向する位置を磁束が流れる。第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1突起部(35)及び第2突起部(36)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側と、第3方向の他端側と、に配置される。図20に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が軸方向、第3方向が径方向である。また、第2方向の一端側は、磁気作業物質(11)の軸方向下側である。第2方向の他端側(図20で磁気作業物質(11)の軸方向上側)には、磁極(24)が設けられていない。また、第3方向の他端側は、磁気作業物質(11)の径方向外側である。第3方向の一端側(図20で磁気作業物質(11)の径方向内側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態2の変形例6-
前記実施形態2の変形例1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の軸方向下側(第2方向の一端側)と、磁気作業物質(11)の径方向内側(第3方向の一端側)とに配置した構成としてもよい。
図21に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、永久磁石(34)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して軸方向に離れて配置される。
突部(23)には、第1突起部(35)と、第2突起部(36)とが設けられる。第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、径方向に間隔をあけて配置される。第1突起部(35)は、第2突起部(36)よりも径方向内側に配置される。永久磁石(34)は、突部(23)における第1突起部(35)と第2突起部(36)との間に埋め込まれる。
第1突起部(35)は、突部(23)から磁気作業物質(11)の外周面に沿って磁気作業物質(11)と径方向に対向する位置まで延びる。第1突起部(35)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。第1突起部(35)では、磁気作業物質(11)の外周面に対向する位置を磁束が流れる。第2突起部(36)は、磁気作業物質(11)の下側に配置される。第1突起部(35)及び第2突起部(36)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1突起部(35)及び第2突起部(36)を対向させると、磁気作業物質(11)の径方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側と、第3方向の他端側と、に配置される。図21に示す例では、第1方向が周方向、第2方向が軸方向、第3方向が径方向である。また、第2方向の一端側は、磁気作業物質(11)の軸方向下側である。第2方向の他端側(図21で磁気作業物質(11)の軸方向上側)には、磁極(24)が設けられていない。また、第3方向の一端側は、磁気作業物質(11)の径方向内側である。第3方向の他端側(図21で磁気作業物質(11)の径方向外側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態2の変形例7-
実施形態2において、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)とを軸方向に複数配置し、1つのモータ(17)で相対回転移動させてもよい。また、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)とを径方向に複数配置し、1つのモータ(17)で相対回転移動させてもよい。
《実施形態3》
実施形態3について説明する。
図22に示すように、磁気冷凍装置(10)は、磁気作業物質(11)と、磁場印加部(20)と、直動機構(40)とを備える。
直動機構(40)は、シリンダ(41)と、シリンダロッド(42)とを有する。シリンダロッド(42)は、シリンダ(41)に対して軸方向に進退する。シリンダロッド(42)には、磁場印加部(20)が連結される。
磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動する。具体的に、磁場印加部(20)は、シリンダ(41)の駆動に伴って、シリンダロッド(42)とともに第1方向に沿って直線的に移動する。これにより、磁気作業物質(11)に対して、磁場印加部(20)が相対直線移動する。つまり、第1方向は、シリンダロッド(42)の軸方向である。
磁気作業物質(11)は、第1方向に間隔をあけて2つ配置される。磁気作業物質(11)は、磁場印加部(20)に対して、第1方向に直交する第2方向(図22で左右方向)に離れて配置される。
磁気作業物質(11)には、磁気作業物質(11)よりも透磁率の高いヨーク(13)が設けられる。ヨーク(13)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向(図23で上下方向)の両端部に設けられる。
磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、磁性材料で構成される。コア(21)には、シリンダロッド(42)が連結される。
図23にも示すように、磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第2方向(図23の左右方向)の一端側に配置される。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、第2方向に間隔をあけて配置される。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、コア(21)の第3方向(図23で上下方向)に間隔をあけて設けられる。具体的に、磁気作業物質(11)とコア(21)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、第3方向に間隔をあけて設けられる。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)の第3方向に磁束が流れるように、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
第1磁石(25)は、磁気作業物質(11)側(図23で左側)がN極、コア(21)側(図23で右側)がS極となるように配置される。第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)側(図23で左側)がS極、コア(21)側(図23で右側)がN極となるように配置される。なお、第1磁石(25)及び第2磁石(26)におけるN極及びS極の位置関係は、逆向きでもよい。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、コア(21)とともに、磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対直線移動する。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の第3方向に磁束が流れる。なお、磁束の流れを破線の矢印線で示す。
第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁気作業物質(11)に対向して配置される。具体的に、第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁束が流れている磁気作業物質(11)を第2方向から見た場合に、磁気作業物質(11)の第3方向の両端部に沿ってそれぞれ配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
磁気冷凍装置(10)では、第1磁石(25)から図23で上側のヨーク(13)に向かって磁束が流れる。上側のヨーク(13)から下側のヨーク(13)に向かって、磁気作業物質(11)の内部を第3方向に沿って磁束が流れる。下側のヨーク(13)から第2磁石(26)に向かって磁束が流れる。第2磁石(26)から第1磁石(25)に向かって、コア(21)の内部を第3方向に沿って磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。
その後、図24に示すように、磁場印加部(20)を直線移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。
-実施形態3の効果-
本実施形態の特徴によれば、相対移動は、第1方向に沿って直線的に移動する相対直線移動である。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、第2方向に間隔をあけて配置される。磁場印加部(20)の磁極(24)は、第3方向に間隔をあけて設けられる。
これにより、磁気作業物質(11)に対して磁場印加部(20)を相対直線移動させる磁気冷凍装置を提供できる。
-実施形態3の変形例1-
実施形態3において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1コア(31)の第1突部(31a)及び第2コア(32)の第2突部(32a)で構成してもよい。
図25に示すように、コア(30)は、第1コア(31)と、第2コア(32)と、永久磁石(34)とを有する。第1コア(31)及び第2コア(32)は、板状の部材で構成される。第1コア(31)及び第2コア(32)は、第3方向(図25で上下方向)に間隔をあけて配置される。第1コア(31)及び第2コア(32)の間には、永久磁石(34)が挟み込まれる。
図25に示す例では、永久磁石(34)は、第1コア(31)側(図25で上側)がN極、第2コア(32)側(図25で下側)がS極となるように配置される。なお、永久磁石(34)におけるN極及びS極の位置関係は、逆向きでもよい。
第1コア(31)には、第1突部(31a)が設けられる。第2コア(32)には、第2突部(32a)が設けられる。第1コア(31)及び第2コア(32)は、軸方向から見て同じ形状且つ同じ位置に形成される。第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させると、磁気作業物質(11)の第3方向(図25で上下方向)に磁束が流れる。なお、磁束の流れを破線の矢印線で示す。
具体的に、磁気冷凍装置(10)では、永久磁石(34)から第1コア(31)の第1突部(31a)に向かって磁束が流れる。第1突部(31a)から図25で上側のヨーク(13)に向かって磁束が流れる。上側のヨーク(13)から下側のヨーク(13)に向かって、磁気作業物質(11)の内部を第3方向(図25で上下方向)に沿って磁束が流れる。下側のヨーク(13)から第2コア(32)の第2突部(32a)に向かって磁束が流れる。第2突部(32a)から永久磁石(34)に向かって磁束が流れる。これにより、磁場が印加された磁気作業物質(11)が発熱する。
その後、磁場印加部(20)を直線移動させ、隣接する磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させる。これにより、最初に磁場を印加した磁気作業物質(11)は、磁場が取り除かれることで吸熱する。一方、隣接する磁気作業物質(11)は、磁場が印加されることで発熱する。
-実施形態3の変形例2-
前記実施形態3において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、第1磁石(25)と、磁極突起部(51)と、で構成してもよい。
図26に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第2方向(図26の左右方向)の一端側に配置される。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、第2方向に間隔をあけて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)との間には、第1磁石(25)と、磁極突起部(51)とが配置される。磁極突起部(51)は、コア(21)における下端部から径方向内側に突出する。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、第3方向(図26で上下方向)に間隔をあけて設けられる。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び磁極突起部(51)を対向させると、磁気作業物質(11)の第3方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
-実施形態2の変形例3-
前記実施形態3において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の第2方向の一端側と、磁気作業物質(11)の第3方向とに配置した構成としてもよい。
図27に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第2方向(図27の左右方向)の一端側(図27の右側)と、磁気作業物質(11)の第3方向(図27の上下方向)の一端側(図27の下側)とに配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)との間には、第1磁石(25)が配置される。第1磁石(25)は、磁気作業物質(11)に対して第2方向に離れて配置される。コア(21)には、磁極突起部(51)が設けられる。磁極突起部(51)は、コア(21)における下端部から径方向内側に突出する。磁極突起部(51)は、磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)に対向する位置まで延びる。磁極突起部(51)は、磁気作業物質(11)に対して第3方向に離れて設けられる。第1磁石(25)及び磁極突起部(51)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び磁極突起部(51)を対向させると、磁気作業物質(11)の第3方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側(図27で右側)と、第3方向の一端側(図27で下側)と、に配置される。第2方向の他端側(図27で左側)には、磁極(24)が設けられていない。第3方向の他端側(図27で上側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態2の変形例4-
前記実施形態3の変形例1において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の第2方向の一端側と、磁気作業物質(11)の第3方向とに配置した構成としてもよい。
図28に示すように、コア(30)は、第1コア(31)と、第2コア(32)と、永久磁石(34)とを有する。第1コア(31)及び第2コア(32)は、第3方向(図28で上下方向)に間隔をあけて配置される。第1コア(31)及び第2コア(32)の間には、永久磁石(34)が挟み込まれる。
第1コア(31)には、第1突部(31a)が設けられる。第1突部(31a)は、磁気作業物質(11)に対して第2方向(図28で左右方向)に離れて配置される。
第2コア(32)には、第2突部(32a)が設けられる。第2突部(32a)は、磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)に対向する位置まで延びる。磁極突起部(51)は、磁気作業物質(11)に対して第3方向に離れて設けられる。第1突部(31a)及び第2突部(32a)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁気作業物質(11)に対して第1突部(31a)及び第2突部(32a)を対向させると、磁気作業物質(11)の第3方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向の一端側(図28で右側)と、第3方向の一端側(図28で下側)と、に配置される。第2方向の他端側(図28で左側)には、磁極(24)が設けられていない。第3方向の他端側(図28で上側)には、磁極(24)が設けられていない。
-実施形態3の変形例5-
実施形態3において、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)を複数配置し、1つのシリンダ(41)で相対直線移動させてもよい。
《実施形態4》
実施形態4について説明する。
図29に示すように、磁気作業物質(11)は、周方向に間隔をあけて複数配置される。図29に示す例では、周方向に沿って円弧状に延びる磁気作業物質(11)が、周方向に等間隔に8つ配置される。
磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向内側に配置される。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向(周方向)に相対移動する。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって突出する。複数の突部(23)は、周方向に間隔をあけて配置される。図29に示す例では、突部(23)が、周方向に等間隔に2つ配置される。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向(径方向)の一端側に配置される。磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向(軸方向)に間隔をあけて設けられる。
ここで、磁場印加部(20)の磁極(24)における磁気作業物質(11)と対向する面の第1方向(周方向)の長さW1は、磁気作業物質(11)における磁場印加部(20)の磁極(24)と対向する面の第1方向(周方向)の長さW2よりも大きい。
-実施形態4の効果-
本実施形態の特徴によれば、磁場印加部(20)の磁極(24)における磁気作業物質(11)と対向する面の第1方向の長さは、磁気作業物質(11)における磁場印加部(20)の磁極(24)と対向する面の第1方向の長さよりも大きい。
これにより、磁気抵抗を増加させることなく、磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)との位置合わせの精度を下げることができる。
-実施形態4の変形例1-
前記実施形態4において、磁場印加部(20)の磁極(24)を、磁気作業物質(11)の径方向外側に配置した構成としてもよい。
図30に示すように、磁場印加部(20)は、複数の磁気作業物質(11)の径方向外側に配置される。磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。突部(23)は、磁気作業物質(11)の下方を通って磁気作業物質(11)の径方向内側から径方向外側まで延びる。
突部(23)の先端部には、立設部(50)が設けられる。立設部(50)は、磁気作業物質(11)の外周面に沿って、磁気作業物質(11)に対向する位置まで立設する。立設部(50)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の立設部(50)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)とは、径方向に間隔をあけて配置される。
磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
-実施形態4の変形例2-
実施形態4において、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)とを軸方向に複数配置し、1つのモータ(17)で相対回転移動させてもよい。
《実施形態5》
実施形態5について説明する。
図31に示すように、磁気作業物質(11)は、周方向に間隔をあけて複数配置される。図31に示す例では、略扇形状に形成された磁気作業物質(11)が、周方向に等間隔に8つ配置される。
磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して、軸方向に離れて配置される。図32にも示すように、磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して第1方向(周方向)に相対移動する。磁場印加部(20)は、磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する。
磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)とを有する。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって突出する。複数の突部(23)は、周方向に間隔をあけて配置される。図32に示す例では、突部(23)が、周方向に等間隔に2つ配置される。突部(23)の先端部は、軸方向から見て、略扇形状に形成される。
磁場印加部(20)の磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向に直交する第2方向(軸方向)の一端側に配置される。磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。
磁極(24)は、磁気作業物質(11)における第1方向及び第2方向に直交する第3方向(径方向)に間隔をあけて設けられる。
ここで、磁場印加部(20)の磁極(24)における磁気作業物質(11)と対向する面の第1方向(周方向)の長さW1は、磁気作業物質(11)における磁場印加部(20)の磁極(24)と対向する面の第1方向(周方向)の長さW2よりも大きい。
-実施形態5の効果-
本実施形態の特徴によれば、磁場印加部(20)の磁極(24)における磁気作業物質(11)と対向する面の第1方向の長さは、磁気作業物質(11)における磁場印加部(20)の磁極(24)と対向する面の第1方向の長さよりも大きい。
これにより、磁気抵抗を増加させることなく、磁気作業物質(11)と磁場印加部(20)の磁極(24)との位置合わせの精度を下げることができる。
-実施形態5の変形例-
実施形態5において、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)とを軸方向に複数配置し、1つのモータ(17)で相対回転移動させてもよい。また、磁場印加部(20)と磁気作業物質(11)とを径方向に複数配置し、1つのモータ(17)で相対回転移動させてもよい。
《実施形態6》
実施形態6について説明する。
図33に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)と、保持部材(55)と、を有する。
コア(21)は、磁性材料で構成される。コア(21)の中心部には、保持部材(55)が設けられる。コア(21)は、保持部材(55)によって保持される。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
保持部材(55)は、円筒状の部材で構成される。保持部材(55)は、非磁性材料で構成される。保持部材(55)は、例えば、アルミニウムや樹脂で構成される。保持部材(55)の中心部には、回転軸(16)が連結される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
なお、本実施形態6において、磁性材料のコア(21)を、非磁性材料の保持部材(55)で保持する構成を説明しているが、その他の実施形態及び変形例においても、同様の構成を適用可能である。
-実施形態6の効果-
本実施形態の特徴によれば、磁束が流れるコア(21)を磁性材料で構成し、非磁性材料で構成された保持部材(55)によってコア(21)を保持することで、第1方向で隣り合う磁極(24)間での磁束漏れをより低減することができる。また、保持部材(55)として、コア(21)よりも単位体積当たりの重量が軽い部材(例えば、アルミニウムや樹脂)を採用することで、磁気冷凍装置(10)全体として軽量化を図ることができる。
-実施形態6の変形例1-
前記実施形態6において、磁場印加部(20)を円柱状に形成してもよい。
図34及び図35に示すように、磁場印加部(20)は、コア(21)と、磁極(24)と、保持部材(55)と、を有する。
コア(21)は、磁性材料で構成される。コア(21)の中心部には、保持部材(55)が設けられる。コア(21)は、保持部材(55)によって保持される。コア(21)は、複数の突部(23)を有する。複数の突部(23)は、コア(21)の中心部から径方向外方に向かって放射状に突出する。突部(23)は、磁気作業物質(11)に対して径方向に離れて配置される。
磁気作業物質(11)とコア(21)の突部(23)との間には、第1磁石(25)と、第2磁石(26)とが配置される。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、磁場印加部(20)の磁極(24)を構成する。第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、軸方向に間隔をあけて設けられる。磁気作業物質(11)に対して第1磁石(25)及び第2磁石(26)を対向させると、磁気作業物質(11)の軸方向に磁束が流れる。磁束の流れを破線の矢印線で示す。
保持部材(55)は、コア(21)の中心部と、周方向に間隔をあけて配置された複数の突部(23)の間と、磁極(24)を構成する第1磁石(25)と第2磁石(26)との間とに設けられる。保持部材(55)は、非磁性材料で構成される。保持部材(55)は、例えば、アルミニウムや樹脂で構成される。
コア(21)の中心部に設けられた保持部材(55)は、円筒状の部材で構成される。保持部材(55)の中心部には、回転軸(16)が連結される。また、複数の突部(23)の間と、第1磁石(25)及び第2磁石(26)の間とに保持部材(55)が設けられることで、磁場印加部(20)が円柱状に形成される。
《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
前記実施形態では、第1磁石(25)及び第2磁石(26)を、磁気作業物質(11)に対向して配置させるようにしたが、この形態に限定するものではない。磁場印加部(20)の磁極(24)は、第3方向から見たときに、磁気作業物質(11)に重なり合わないように配置されていればよい。
例えば、磁極(24)を構成する第1磁石(25)及び第2磁石(26)は、第2方向から見て、磁気作業物質(11)よりも第3方向の外方に離れて配置されていてもよい。つまり、第3方向から見たときに、磁気作業物質(11)に重なり合わない位置において、磁極(24)の間の磁気ギャップ中に、磁気作業物質(11)が配置されていてもよい。
前記実施形態では、磁気作業物質(11)に対して均一に磁場を印加するために、磁気作業物質(11)の第3方向の両端部にヨーク(13)を設けた構成について説明したが、この形態に限定するものではない。磁気作業物質(11)の透磁率は、真空(空気)よりも高いため、磁気作業物質(11)の第3方向の両端部にヨーク(13)を設けない構成であってもよい。また、磁気作業物質(11)の第3方向の一方の端部にヨーク(13)を設け、他方の端部にヨーク(13)を設けない構成であってもよい。
前記実施形態では、磁場印加部(20)の磁極(24)を、永久磁石を用いて構成した形態について説明したが、例えば、電磁石を用いた構成であってもよい。
前記実施形態では、磁場印加部(20)の磁極(24)の数や、磁気作業物質(11)の数を、図面に基づいて具体的に説明したが、この形態に限定するものではない。磁場印加部(20)の磁極(24)の数や、磁気作業物質(11)の数は、適宜選択すればよい。
前記実施形態では、磁場印加部(20)を磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動するために、磁場印加部(20)を回転移動又は直線移動させる構成について説明したが、この形態に限定するものではない。磁気作業物質(11)を回転移動又は直線移動させる構成であってもよい。
前記実施形態では、磁気作業物質(11)とヨーク(13)の形状を、図面に基づいて具体的に説明したが、この形態に限定するものではない。磁気作業物質(11)とヨーク(13)の形状は、磁極(24)間の空間に収まれば、どのような形状でもよい。
以上、実施形態及び変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態及び変形例は、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。また、明細書及び特許請求の範囲の「第1」、「第2」、「第3」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。
以上説明したように、本開示は、磁気冷凍装置及び冷凍装置について有用である。
1 冷凍装置
2 熱媒体回路
10 磁気冷凍装置
11 磁気作業物質
13 ヨーク
20 磁場印加部
24 磁極

Claims (7)

  1. 磁気作業物質(11)と、
    前記磁気作業物質(11)に対して第1方向に相対移動するとともに、前記磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する磁場印加部(20)と、を備え、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、当該磁極(24)と対向すると当該磁極(24)との間で磁束が流れる前記磁気作業物質(11)における前記第1方向に直交する第2方向の一端側に配置され、且つ当該磁気作業物質(11)における前記第1方向及び前記第2方向に直交する第3方向に間隔をあけて設けられ、当該磁気作業物質(11)の前記第3方向に磁束が流れるように、当該磁気作業物質(11)に対して磁場を印加する
    磁気冷凍装置。
  2. 請求項1の磁気冷凍装置において、
    前記相対移動は、所定の軸心周りに回転する相対回転移動であり、
    前記第1方向が周方向、前記第2方向が径方向、前記第3方向が軸方向であり、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)と、当該磁極(24)と対向すると当該磁極(24)との間で磁束が流れる前記磁気作業物質(11)とは、径方向に間隔をあけて配置され、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、軸方向に間隔をあけて設けられる
    磁気冷凍装置。
  3. 請求項1の磁気冷凍装置において、
    前記相対移動は、所定の軸心周りに回転する相対回転移動であり、
    前記第1方向が周方向、前記第2方向が軸方向、前記第3方向が径方向であり、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)と、当該磁極(24)と対向すると当該磁極(24)との間で磁束が流れる前記磁気作業物質(11)とは、軸方向に間隔をあけて配置され、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、径方向に間隔をあけて設けられる
    磁気冷凍装置。
  4. 請求項1の磁気冷凍装置において、
    前記相対移動は、前記第1方向に沿って直線的に移動する相対直線移動であり、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)と、当該磁極(24)と対向すると当該磁極(24)との間で磁束が流れる前記磁気作業物質(11)とは、前記第2方向に間隔をあけて配置され、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)は、前記第3方向に間隔をあけて設けられる
    磁気冷凍装置。
  5. 請求項1~4のいずれか1つの磁気冷凍装置において、
    前記磁気作業物質(11)における前記第3方向の両端部には、前記磁気作業物質(11)よりも透磁率の高いヨーク(13)が設けられる
    磁気冷凍装置。
  6. 請求項1~5のいずれか1つの磁気冷凍装置において、
    前記磁場印加部(20)の磁極(24)における前記磁気作業物質(11)と対向する面の前記第1方向の長さは、前記磁気作業物質(11)における前記磁場印加部(20)の磁極(24)と対向する面の前記第1方向の長さよりも大きい
    磁気冷凍装置。
  7. 請求項1~6のいずれか1つの磁気冷凍装置(10)と、
    前記磁気冷凍装置(10)と熱交換する熱媒体回路(2)と、を備える
    冷凍装置。
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