WO2021214836A1

WO2021214836A1 - 磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置

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Publication number: WO2021214836A1
Application number: PCT/JP2020/017078
Authority: WO
Inventors: 俊殿岡; 敦小笠原; 松田　哲也
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2021-10-28
Also published as: CN115427742A; US20230071315A1; JPWO2021214836A1; CN115427742B; EP4141349A4; EP4141349A1; JP7309052B2

Abstract

装置の大型化・複雑化・高コスト化を抑制することが可能な磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置を提供する。磁気冷凍装置（１００）は、磁気熱量材料（２０）と、第１配管（６１）と、第２配管（６２）と、磁場発生部（３０）と、切り替え部（４０）とを備える。第１配管（６１）は、磁気熱量材料（２０）に矢印（５１）で示す第１冷媒方向から冷媒を供給する。第２配管（６２）は、磁気熱量材料（２０）に第１冷媒方向と異なる第２冷媒方向から冷媒を供給する。磁場発生部（３０）は、磁気熱量材料（２０）に磁場を印加することが可能である。切り替え部（４０）は、磁場発生部（３０）により発生する磁場によって、第１状態と第２状態とを切り替える。第１状態では、第１配管（６１）から冷媒が磁気熱量材料（２０）に供給される。第２状態では、第２配管（６２）から冷媒が磁気熱量材料（２０）に供給される。

Description

磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置

　本開示は、磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置に関する。

　従来、磁気熱量材料を利用した磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置が知られている（たとえば、特開２０１０－２５４３５号公報参照）。

特開２０１０－２５４３５号公報

　特開２０１０－２５４３５号公報に開示された従来の磁気冷凍装置では、磁気熱量材料に流す冷媒の流量および流通方向をポンプで制御している。一方、当該冷媒の流量および流通方向は磁気熱量材料に対する磁場の印加および除去に同期させる必要がある。このような冷媒の流量などの制御を行うため、上述のポンプ、当該ポンプの動作を制御する制御装置、さらにポンプを駆動する電源などが必要となる。このため、磁気冷凍装置が大型化するともにその構造が複雑化するため、結果的に製造コストが増大するという課題があった。

　そこで、本開示の目的は、装置の大型化・複雑化・高コスト化を抑制することが可能な磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置を提供することである。

　本開示に従った磁気冷凍装置は、磁気熱量材料と、第１配管と、第２配管と、磁場発生部と、切り替え部とを備える。第１配管は、磁気熱量材料に第１冷媒方向から冷媒を供給する。第２配管は、磁気熱量材料に第１方向と異なる第２冷媒方向から冷媒を供給する。磁場発生部は、磁気熱量材料に磁場を印加することが可能である。切り替え部は、磁場発生部により発生する磁場によって、第１状態と第２状態とを切り替える。第１状態では、第１配管から冷媒が磁気熱量材料に供給される。第２状態では、第２配管から冷媒が磁気熱量材料に供給される。

　本開示に係る冷凍サイクル装置は、上記磁気冷凍装置と、第１熱交換器と、第２熱交換器とを備える。磁気冷凍装置において、第１配管は第１配管部分と第２配管部分とを含む。第１配管部分は、磁気熱量材料に冷媒を供給する。第２配管部分は、供給された冷媒を磁気熱量材料から取り出す。第２配管は、第３配管部分と第４配管部分とを含む。第３配管部分は、磁気熱量材料に冷媒を供給する。第４配管部分は、供給された冷媒を磁気熱量材料から取り出す。第１熱交換器は第２配管に接続される。第２熱交換器は第４配管に接続される。

　本開示によれば、装置の大型化・複雑化・高コスト化を抑制することが可能な磁気冷凍装置および冷凍サイクル装置が得られる。

実施の形態１に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の平面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例を示す平面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例を示す平面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例を示す側面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例の他の構成を示す側面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第２変形例を示す平面模式図である。実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第２変形例を示す平面模式図である。実施の形態２に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態２に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態３に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態３に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態４に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態４に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態５に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態５に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態６に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１８に示した磁気冷凍装置の部分平面模式図である。実施の形態６に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図２０に示した磁気冷凍装置の部分平面模式図である。実施の形態７に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態７に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態８に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態８に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態８に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。実施の形態８に係る磁気冷凍装置の磁場発生部に流れる電流の時間変化を示すグラフである。実施の形態９に係る冷凍サイクル装置を示す模式図である。実施の形態９に係る冷凍サイクル装置を示す模式図である。実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置を示す模式図である。実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置を示す模式図である。

　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

　実施の形態１．
　＜磁気冷凍装置の構成＞
　図１および図２は、実施の形態１に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１は後述する磁気冷凍装置の第１状態を示す。図２は後述する磁気冷凍装置の第２状態を示す。図３は、実施の形態１に係る磁気冷凍装置の平面模式図である。

　図１～図３に示した磁気冷凍装置１００は、磁気熱量材料２０と、第１配管６１と、第２配管６２と、磁場発生部３０と、切り替え部４０と、冷媒とを主に備える。磁気熱量材料２０は、磁気熱量効果が得られる磁性体からなる。当該磁性体としては磁気熱量効果が得られれば任意の材料を用いることができるが、たとえばガドリニウム（Ｇｄ）を含む合金を用いてもよい。磁気熱量材料２０は任意の形状とすることができるが、たとえば粒子状であってもよい。磁気熱量材料２０は容器部１１に保持されている。

　容器部１１には１組の第１接続部６３を介して第１配管６１が接続されている。第１配管６１は第１配管部分１４と第２配管部分１５とを含む。第１配管部分１４は、第１接続部６３を介して容器部１１に接続されている。第２配管部分１５は、磁気熱量材料２０から見て第１配管部分１４が接続された側と反対側に位置する。第２配管部分１５は、第１接続部６３を介して容器部１１に接続されている。第１配管部分１４と第２配管部分１５とは同一線上に並ぶように配置されている。第１配管６１の第１配管部分１４は図１の矢印５１に示す方向から磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第２配管部分１５は、図１の矢印５１に示す方向に冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第１配管６１および第２配管６２には、それぞれ冷媒の流れを形成するためのポンプが接続されていてもよい。冷媒としては、たとえば水、あるいは水またはエタノールなどを用いることができる。

　第２配管６２は、第３配管部分１３と第４配管部分１２とを含む。第３配管部分１３は、第２接続部６４を介して容器部１１に接続されている。第４配管部分１２は、磁気熱量材料２０から見て第３配管部分１３が接続された側と反対側に位置する。第４配管部分１２は、第２接続部６４を介して容器部１１に接続されている。第３配管部分１３と第４配管部分１２とは同一線上に並ぶように配置されている。第２配管６２の第３配管部分１３は図２の矢印５１に示す方向から磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第４配管部分１２は、図２の矢印５１に示す方向に冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。図１および図２からも分かるように、第１配管部分１４と第４配管部分１２とが磁気熱量材料２０から見て同じ側に配置されている。第２配管部分１５と第３配管部分１３とが磁気熱量材料２０から見て同じ側に配置されている。

　図１に示すように、磁場発生部３０としての第１磁場発生部材３１が、磁気熱量材料２０と隣接する第１位置に配置された状態を第１状態とする。図１に示す第１状態において、第１磁場発生部材３１は上記第１位置に配置され、磁気熱量材料２０に磁場を印加する。第１磁場発生部材３１としては、磁場を発生させることができれば任意の部材を用いることができるが、たとえば永久磁石または電磁石を用いる。

　第１磁場発生部材３１の平面形状は、図３に示すように磁気熱量材料２０および切り替え部４０の少なくとも一部を覆うような形状であれば、任意の形状とすることができる。たとえば、第１磁場発生部材３１の平面形状を四角形状としてもよい。

　第１磁場発生部材３１は、位置変更部材３３によって移動される。位置変更部材３３は、図１に示した第１位置と、磁気熱量材料２０から相対的に離れた位置である第２位置との間で第１磁場発生部材３１を移動可能である。図１に示した第１位置とは、たとえば図３において点線で示すように平面視において磁気熱量材料２０および切り替え部４０と重なる位置である。図２に示した第２位置とは、たとえば図３において一点鎖線で示すように平面視において磁気熱量材料２０および切り替え部４０と重ならない位置である。位置変更部材３３は、たとえば図３の矢印８２に示す方向に第１磁場発生部材３１を移動する。位置変更部材３３としては、流体シリンダやアクチュエータなど任意の構成を採用できる。図２に示すように、磁気熱量材料２０から第１位置より離れた位置である第２位置（図示しない）に第磁場発生部材３１が配置された状態を第２状態とする。

　切り替え部４０は、磁場発生部３０により発生する磁場によって移動する弁部材４１，４２と、移動部材４３とを含む。弁部材４１，４２は磁性体を含む。弁部材４１，４２は、第１接続部６３と第２接続部６４との間を移動可能である。つまり、第１接続部６３と第２接続部６４とは１つの空間を構成している。第１接続部６３と第２接続部６４とからなる空間は、磁気熱量材料２０の両側に配置されている。第１接続部６３と第２接続部６４とは、図１に示す第１状態において磁気熱量材料２０と第１磁場発生部材３１とが並ぶ第１方向（矢印８１で示す方向）に沿って並ぶように配置される。

　移動部材４３は各弁部材４１，４２に接続されている。移動部材４３は任意の構成を採用できるが、たとえばばね、ゴムなどの弾性体、アクチュエータなどを用いることができる。移動部材４３は、第２接続部６４から第１接続部６３に向けて弁部材４１を移動させる。

　図１に示した第１状態では、第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と隣接する位置（第１位置）に配置される。当該第１磁場発生部材３１が発生させる磁場は磁気熱量材料２０に印加される。また当該磁場が弁部材４１，４２に作用することによって、弁部材４１，４２は第２接続部６４に配置されている。このため、第１接続部６３は弁部材４１，４２によって閉塞されていない。逆に、第２接続部６４は弁部材４１，４２により閉塞されている。第２配管６２は磁気熱量材料２０が配置された容器部１１の内部と弁部材４１，４２により遮断されている。

　図１に示した第１状態では、第１配管６１の第１配管部分１４から冷媒が第１接続部６３を介して磁気熱量材料２０に供給される。また、磁気熱量材料２０から第１接続部６３を介して第１配管６１の第２配管部分１５へ冷媒が排出される。第２配管部分１５に流れた冷媒は、図示しない熱交換器などに導入される。

　図２に示した第２状態では、第１磁場発生部材３１が図１に示した第１位置より磁気熱量材料２０から離れた位置（第２位置）に移動されている。このため、第１状態と比較して弁部材４１，４２への第１磁場発生部材３１からの磁場の影響は相対的に少ない。また、第１磁場発生部材３１が弁部材４１，４２から十分離れた状態となれば、弁部材４１，４２に対する当該磁場の影響は実質的に無い。この場合、弁部材４１，４２を第２接続部６４側（第１位置に配置された第１磁場発生部材３１側）に移動させる力が小さくなる。この結果、移動部材４３が弁部材４１，４２を押圧することにより、弁部材４１，４２は第２接続部６４から第１接続部６３に移動する。

　図２に示した第２状態では、第２配管６２の第３配管部分１３から冷媒が第２接続部６４を介して磁気熱量材料２０に供給される。また、磁気熱量材料２０から第２接続部６４を介して第２配管６２の第４配管部分１２へ冷媒が排出される。第４配管部分１２に流れた冷媒は、図示しない熱交換器などに導入される。

　図４および図５は、実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例を示す平面模式図である。図６は、実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例を示す側面模式図である。図７は、実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第１変形例の他の構成を示す側面模式図である。図４は第１磁場発生部材３１を第１位置に移動させている途中の状態を示している。図５は、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置された状態を示している。図６および図７は、図４の矢印８４に示した方向から見た磁気冷凍装置の側面模式図となっている。図６および図７では、説明を簡単にするために弁部材４１と第１磁場発生部材３１のみを示している。

　図４および図５に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、切り替え部４０の弁部材４１，４２の構造が図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図４および図５に示した磁気冷凍装置１００において、弁部材４１，４２はそれぞれ本体部４１ｂ，４２ｂと、磁性体４１ａ、４２ａとを含む。本体部４１ｂ，４２ｂは非磁性材料からなる。弁部材４１，４２のサイズは、磁性体４１ａ，４２ａを内部に保持できるように、磁性体４１ａ，４２ａのサイズ、あるいは本体部４１ｂ、４２ｂのサイズより大きい。異なる観点から言えば、図４の矢印８２で示す第２方向における弁部材４１，４２の長さＬ３は、当該第２方向における磁性体４１ａ，４２ａの長さＬ４より長い。図４および図６から分かるように、磁性体４１ａは本体部４１ｂの水平方向における端部に配置されるとともに、本体部４１ｂの厚み方向における上側（第１磁場発生部材３１側）に配置される。異なる観点から言えば、弁部材４１の厚み方向における寸法は、当該厚み方向における磁性体４１ａの寸法より大きい。

　また、弁部材４１，４２の構成は、図７に示すような構成としてもよい。具体的には、磁性体４１ａは本体部４１ｂの水平方向における端部に配置されるとともに、本体部４１ｂの厚み方向における寸法と、当該厚み方向における磁性体４１ａの寸法とが同じであってもよい。なお、図４～図７に示した磁気冷凍装置において、弁部材４２は弁部材４１と同様の構成を備えていてもよい。

　位置変更部材３３は、図４の矢印８２で示す第２方向に沿って、第１磁場発生部材３１を、磁気熱量材料２０と重なる第１位置と、磁気熱量材料２０から平面視で離れた第２位置との間で移動させる。位置変更部材３３は、第２位置から第１位置へと第１磁場発生部材３１を移動させるときに、矢印８２で示す方向に第１磁場発生部材３１を移動させる。このように第１位置へ第１磁場発生部材３１を移動させるとき、弁部材４１，４２においては、第１磁場発生部材３１の移動方向の下流側に磁性体４１ａ、４２ａが配置されてもよい。

　第１磁場発生部材３１は、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを含む。第１部分３１ａは、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置されたときに磁気熱量材料２０と対向する。第２部分３１ｂは、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置されたときに弁部材４１，４２と対向する。

　図４および図５から分かるように、上記のような構造の弁部材４１，４２を用いることで、第１磁場発生部材３１の第１部分３１ａが磁気熱量材料２０と重なるタイミングと、第１磁場発生部材３１の第２部分３１ｂが弁部材４１，４２の磁性体４１ａ，４２ａと重なるタイミングとを異ならせることができる。つまり、図４では第１部分３１ａが磁気熱量材料２０と平面視で重なる状態となっているが、第２部分３１ｂはまだ磁性体４１ａ，４２ａと平面視で重なっていない。つまり、図４では、磁気熱量材料２０には磁場が印加されている一方、弁部材４１，４２の磁性体４１ａ，４２ａには磁場が直接的に印加されていない。このため、弁部材４１，４２は図４においてまだ第２接続部６４（図２参照）に移動しておらず、第１接続部６３に配置された状態となっている。一方、図５に示すように第１磁場発生部材３１の第２部分３１ｂが磁性体４１ａ，４２ａと平面視で重なった状態となれば、弁部材４１，４２の磁性体４１ａ，４２ａに第１磁場発生部材３１の磁場が直接的に印加される。この結果、弁部材４１，４２は第２接続部６４（図２参照）に移動する。

　上述した構成では、弁部材４１，４２における磁性体４１ａ，４２ａの配置を調整することで、磁気熱量材料２０に磁場が印加されるタイミングと、磁性体４１ａ、４２ａに磁場が印加されるタイミングとの差（タイムラグ）を調整できる。

　図８および図９は、実施の形態１に係る磁気冷凍装置の第２変形例を示す平面模式図である。図８は第１磁場発生部材３１を第１位置に移動させている途中の状態を示している。図９は、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置された状態を示している。

　図８および図９に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、第１磁場発生部材３１の構造が図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図８および図９に示した磁気冷凍装置１００において、第１磁場発生部材３１の平面形状は四角形状ではない。

　図９に示すように第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と平面視で重なる位置（第１位置）に配置されたとき、第１磁場発生部材３１において当該磁気熱量材料２０と重なる部分を第１部分３１ａとし、弁部材４１，４２と重なる部分を第２部分３１ｂとする。矢印８２で示した第２方向に沿った第１磁場発生部材３１の第１部分３１ａの長さＬ１が、当該第２方向に沿った第２部分３１ｂの長さＬ２と異なっている。より具体的には、長さＬ１より長さＬ２が短くなっている。また、矢印８２に示す第１磁場発生部材３１の移動方向（第２方向）の前側において、第２部分３１ｂは第１部分３１ａより後退している。また異なる観点から言えば、第１部分３１ａは矢印８２に示す上記移動方向の前側において第２部分３１ｂより突出している。

　位置変更部材３３は図４および図５に示した磁気冷凍装置１００と同様に、矢印８２で示す第２方向に沿って第１磁場発生部材３１を移動させる。上述した長さＬ１と長さＬ２との差を調整することにより、第１磁場発生部材３１の移動方向前側における、第１部分３１ａの第２部分３１ｂに対する突出長さを調整できる。

　上述した構成においても、図４および図５に示した磁気冷凍装置１００と同様に、第１部分３１ａの第２部分３１ｂに対する上記突出長さを調整することで、磁気熱量材料２０に磁場が印加されるタイミングと、弁部材４１，４２に磁場が印加されるタイミングとの差（タイムラグ）を調整できる。

　＜磁気冷凍装置の動作＞
　第１配管６１では常に冷媒が図１の矢印５１に示す方向に流されている。第２配管６２では常に冷媒が図２の矢印５１に示す方向に流されている。なお、第４配管部分１２には熱交換器（たとえば低温部熱交換器）が接続されていてもよい。第２配管部分１５にも熱交換器（たとえば高温部熱交換器）が接続されていてもよい。

　図１に示すように第１磁場発生部材３１が磁場を磁気熱量材料２０に印加しているときには、磁性体を含む弁部材４１，４２は当該磁場による力を受けて（第磁場発生部材３１に吸引されて）第２接続部６４（上側）に位置する。このため、第２配管６２の冷媒（熱運搬冷媒）の流れが弁部材４１，４２によってせき止められる。一方、第１配管６１の冷媒の流れはせき止められず、第１配管６１から冷媒が磁気熱量材料２０へ供給される。また、磁気熱量材料２０に磁場が印加されるとき（より詳しく言えば、磁気熱量材料２０に印加される磁場の強度が大きくなるとき）に磁気熱量材料２０は発熱する。

　一方、図２に示すように第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０に対して磁場を印加しないとき（磁気熱量材料２０に印加される磁場が消失しているとき）、弁部材４１，４２は移動部材４３によって第１接続部６３（下側）に位置する。これは、弁部材４１，４２が当該磁場による力（吸引力）を受けていないため、移動部材４３からの第１接続部に向かう力（下向きの力）によって移動されるためである。このため、第１配管６１の冷媒の流れが弁部材４１，４２によってせき止められる。一方、第２配管６２の冷媒の流れはせき止められず、第２配管６２から冷媒が磁気熱量材料２０へ供給される。また、磁気熱量材料２０に印加されていた磁場が無くなるとき（より詳しく言えば、磁気熱量材料２０に印加されていた磁場の強度が小さくなるとき）に磁気熱量材料２０は吸熱する。

　また、弁部材４１，４２が磁性体など磁場に反応する材料を含み、さらに当該磁場により受ける力と逆方向の力を加えることができる移動部材４３が弁部材４１，４２に接続されている。このため、弁部材４１，４２に対して磁場が印加されている時と、磁場が印加されていない時とで、弁部材４１，４２に加えられる力の向きが異なっている。

　以上の構成により、図１に示すように磁気熱量材料２０に磁場が印加され、磁気熱量材料２０が発熱する際には、冷媒は第１配管６１を介して図１の矢印５１に示すように右から左に流れる。ことのき、発熱している磁気熱量材料２０によって冷媒は加熱される。加熱された冷媒は第２配管部分１５に接続された熱交換器（高温部熱交換器）へ熱を運ぶ（他の媒体を加熱する）。

　図２に示すように、磁気熱量材料２０に印加されていた磁場が消失するときには、磁気熱量材料２０は吸熱する。このとき、冷媒は第２配管６２を介して図２の矢印５１に示すように左から右へ流れる。また、冷媒は吸熱している磁気熱量材料２０により冷却される。冷却された（熱を磁気熱量材料２０に奪われた）冷媒は、第４配管部分１２に接続された熱交換器（低温部熱交換器）へ移動し、当該熱交換器において他の媒体と熱交換する（他の媒体を冷却する）。

　上述した図１に示す状態と図２に示す状態とを繰り返すことにより、高温部熱交換器において他の媒体を定常的に加熱する一方、低温部熱交換器において他の媒体を定常的に冷却できる。

　なお、磁気熱量材料２０としてＮｉＭｎＳｎなどのような逆磁気熱量材料を用いてもよい。この場合も同様な効果を得ることができる。磁気熱量材料２０として逆磁気熱量材料を用いた場合、磁場を磁気熱量材料２０に印加する過程で磁気熱量材料２０は吸熱する。一方、磁気熱量材料２０に印加されていた磁場が消失する過程で、磁気熱量材料２０は発熱する。そのため、図１の矢印５１に示す方向には、吸熱している逆磁気熱量材料（磁気熱量材料２０）により冷却された冷媒が流れる。また、図２の矢印５１に示す方向には、発熱している逆磁気熱量材料（磁気熱量材料２０）により加熱された冷媒が流れる。

　以上のプロセスでは、第１配管６１と第２配管６２との切り替えと、磁気熱量材料２０への磁場の印加・消去の切り替えとを同期させるための特別な制御装置を必要としない。つまり、磁気熱量材料２０へ印加される磁場によって、自動的に第１配管６１と第２配管６２とが切り替わる。このため、上記のような制御装置を用いる場合と比較して、磁気冷凍装置１００の構成を簡略化できるとともに部品点数を削減し製造コストを低減できる。

　なお、図１および図２では、第１配管６１と第２配管６２とが鉛直方向に並ぶように配置されているが、第１配管６１と第２配管６２とが並ぶ方向は他の方向（たとえば水平方向や当該鉛直方向に対して傾斜した方向）であってもよい。また、たとえば弁部材４１，４２における磁場印加時に加えられる力の方向を図１の下向きになるように第１磁場発生部材３１および弁部材４１，４２を構成し、移動部材４３が加える力の向きを図１の上向きになるように移動部材４３を構成すれば、第１配管６１と第２配管６２との配置を逆にしてもよい。

　＜作用効果＞
　本開示に従った磁気冷凍装置１００は、磁気熱量材料２０と、第１配管６１と、第２配管６２と、磁場発生部３０と、切り替え部４０とを備える。第１配管６１は、磁気熱量材料２０に図１の矢印５１で示す第１冷媒方向から冷媒を供給する。第２配管６２は、磁気熱量材料２０に第１冷媒方向と異なる図２の矢印５１で示す第２冷媒方向から冷媒を供給する。磁場発生部３０は、磁気熱量材料２０に磁場を印加することが可能である。切り替え部４０は、磁場発生部３０により発生する磁場によって、第１状態と第２状態とを切り替える。第１状態では、第１配管６１から冷媒が磁気熱量材料２０に供給される。第２状態では、第２配管６２から冷媒が磁気熱量材料２０に供給される。

　このようにすれば、磁気熱量材料２０に対して磁場発生部３０から印加される磁場を利用して切り替え部４０の状態を切り替えることができる。そのため、従来のような特別な制御装置などを用いることなく、磁気熱量材料２０に対する磁場の印加および除去と、冷媒の流通状態とを同期させることができる。この結果、磁気冷凍装置の複雑化および大型化を抑制でき、結果的に製造コストの増大を抑制できる。

　上記磁気冷凍装置１００では、磁場発生部３０は第１磁場発生部材３１を含む。第１磁場発生部材３１は、第１状態において、磁気熱量材料２０と隣接する第１位置に配置された状態で磁気熱量材料２０に磁場を印加する。第１配管６１は磁気熱量材料２０に第１接続部６３において接続される。第２配管６２は磁気熱量材料２０と第２接続部６４において接続される、第１接続部６３と第２接続部６４とは、第１状態において磁気熱量材料２０と第１磁場発生部材３１とが並ぶ第１方向に沿って並ぶように配置される。切り替え部４０は、弁部材４１，４２を含む。弁部材４１，４２は、第１状態では第２接続部６４を閉塞し、かつ第２状態では第１接続部６３を閉塞するように、第１接続部６３と第２接続部６４との間を移動可能である。弁部材４１，４２は磁性体を含む。

　この場合、磁性体を含む弁部材４１，４２が第１磁場発生部材３１による磁場によって第１接続部６３と第２接続部６４との間を移動することで、上記第１状態と第２状態とを容易に切り替えることができる。

　上記磁気冷凍装置１００において、切り替え部４０は移動部材４３を含む。移動部材４３は、弁部材４１，４２を第２接続部６４から第１接続部６３に向けて移動させる。この場合、弁部材４１，４２に作用していた、第１磁場発生部材３１による磁場が消失したときに、弁部材４１，４２を第１接続部６３に向けて確実に移動させることができる。

　上記磁気冷凍装置１００は、第１磁場発生部材３１を移動させる位置変更部材３３をさらに備える。位置変更部材３３は、矢印８１で示す第１方向と交差する第２方向に沿って、第１磁場発生部材３１を、たとえば図９に示す第１位置と図８に示す第２位置との間で移動させる。第２位置は、第１位置より磁気熱量材料２０から離れた位置である。第１磁場発生部材３１は、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを含む。第１部分３１ａは、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置されたときに磁気熱量材料２０と対向する。第２部分３１ｂは、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置されたときに弁部材４１，４２と対向する。第２方向に沿った第１部分３１ａの長さＬ１は、第２方向に沿った第２部分３１ｂの長さＬ２と異なっている。

　この場合、上記長さＬ１と長さＬ２とを調整することで、磁気熱量材料２０に磁場が印加されるタイミングと、磁性体を含む弁部材４１，４２に磁場が印加されるタイミングとの差（タイムラグ）を調整できる。

　上記磁気冷凍装置１００は、第１磁場発生部材３１を移動させる位置変更部材３３をさらに備える。位置変更部材３３は、第１方向と交差する第２方向に沿って、前記第１磁場発生部材３１を、第１位置と、第２位置との間で移動させる。第２位置は、第１位置より磁気熱量材料２０から離れた位置である。第１磁場発生部材３１は、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを含む。第１部分３１ａは、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置されたときに磁気熱量材料２０と対向する。第２部分３１ｂは、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置されたときに弁部材４１，４２と対向する。弁部材４１，４２は本体部４１ｂ，４２ｂを含む。本体部４１ｂ，４２ｂは、磁性体４１ａ，４２ａを内部に保持し、非磁性材料からなる。第２方向における本体部４１ｂ，４２ｂの長さＬ３は、矢印８２で示す第２方向における磁性体４１ａ，４２ａの長さＬ４より長い。

　この場合、上記長さＬ３と長さＬ４または本体部４１ｂ、４２ｂにおける磁性体４１ａ、４１ｂの配置の少なくともいずれかを調整することで、磁気熱量材料２０に磁場が印加されるタイミングと、弁部材４１，４２の磁性体４１ａ、４２ａに磁場が印加されるタイミングとの差（タイムラグ）を調整できる。

　実施の形態２．
　＜磁気冷凍装置の構成および動作＞
　図１０および図１１は、実施の形態２に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１０は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図１１は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、切り替え部４０および磁場発生部３０の構成が図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００の切り替え部４０は弁部材４１，４２に含まれる磁性体として永久磁石を用いている。

　また、図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００では、磁場発生部３０が第１磁場発生部材３１と第２磁場発生部材３２とを含む。第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２は、それぞれ永久磁石である。第１磁場発生部材３１と第２磁場発生部材３２とは、磁気熱量材料２０および切り替え部４０を挟むように配置可能である。矢印８１で示す第１方向から見て、第１磁場発生部材３１と第２磁場発生部材３２との形状は異なっている。具体的には、矢印８１で示す第１方向から見て、第１磁場発生部材３１は磁気熱量材料２０および切り替え部４０を覆うようなサイズとなっている。一方、第２磁場発生部材３２は、第１方向から見て磁気熱量材料２０と重なるが、切り替え部４０とは重ならない。異なる観点から言えば、第１方向から見たときの第１磁場発生部材３１のサイズは第２磁場発生部材３２のサイズより大きくなっている。第１磁場発生部材３１の形状と第２磁場発生部材３２の形状とは非対称となっている。

　このようなサイズの違いから、図１０に示すように、第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と重なる第１位置に配置された場合、第１磁場発生部材３１が発生させる磁場は弁部材４１，４２に直接的に作用する。一方、第２磁場発生部材３２が発生させる磁場は弁部材４１，４２に大きな影響を与えない。

　第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２は、位置変更部材３３に接続されている。位置変更部材３３は、回転主軸と、当該回転主軸に接続されたモータと、回転主軸に第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２を接続する接続部とを含む。矢印８３に示すように回転主軸をモータにより回転させることで、第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２を周回させる（回転移動させる）ことができる。この結果、第１磁場発生部材３１が図１０に示すように磁気熱量材料２０と重なる第１位置に配置された状態（第１状態）と、第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と重ならない位置に配置された状態（第２状態）とを交互に発生させることができる。第１状態では磁気熱量材料２０に第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２が発生させる磁場が印加される。第２状態では磁気熱量材料２０に当該磁場は印加されない。なお、位置変更部材３３の構成は上述した構成に限定されず、他の構成を採用してもよい。たとえば、第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２を直線的に往復移動させるアクチュエータなどを位置変更部材３３として用いてもよい。

　また、弁部材４１，４２は、第１磁場発生部材３１が発生させる磁場が印加されるか否かに応じて、図１０および図１１に示すように移動される。具体的には、第１磁場発生部材３１が第１位置に配置された図１０に示す状態において、第１磁場発生部材３１のＮ極は磁気熱量材料２０に面するように配置される。また、このとき第１磁場発生部材３１のＳ極は、第１磁場発生部材３１において磁気熱量材料２０側と反対側に配置される。また、図１０に示すように第２磁場発生部材３２が磁気熱量材料２０と重なる位置に配置された状態で、第２磁場発生部材３２のＳ極は磁気熱量材料２０に面するように配置される。こおとき、第２磁場発生部材３２のＮ極は第２磁場発生部材３２において磁気熱量材料２０側と反対側に配置される。

　弁部材４１，４２は、第１磁場発生部材３１側にＳ極が配置され、第２磁場発生部材３２側にＮ極が配置される。このため、図１０に示すように第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と重なる位置に配置されたときに、第１磁場発生部材３１のＮ極に弁部材４１，４２のＳ極が吸引された状態となる。このとき、第２磁場発生部材３２のサイズが相対的に小さいため、第２磁場発生部材３２が形成する磁場が弁部材４１，４２に対して及ぼす影響は相対的に小さい。

　一方、図１１に示すように第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と重なる位置から離れた領域に配置された状態では、移動部材４３によって弁部材４１，４２は第１磁場発生部材３１から相対的に離れた領域である第１接続部６３に移動される。

　このような構成によっても、図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の効果を得ることができる。

　なお、上述した弁部材４１，４２におけるＮ極とＳ極とを入れ替えてもよい。この場合、移動部材４３は弁部材４１，４２を上側（第２接続部６４側）に移動させるように構成される。たとえば、ばねなどの移動部材４３を弁部材４１，４２と第１接続部６３の底面との間に配置してもよい。この場合、第１磁場発生部材３１が図１０に示すように磁気熱量材料２０と重なる位置に配置されたときには、第１磁場発生部材３１の発生させる磁場により弁部材４１，４２が第１接続部６３に配置される。また、第１磁場発生部材３１が図１１に示すように磁気熱量材料２０と重ならない位置に配置されたときには、移動部材４３により弁部材４１，４２が上側の第２接続部６４に配置される。このとき、第１配管６１と第２配管６２との配置は図１０および図１１に示した配置と逆にしておくことが好ましい。

　＜作用効果＞
　上述した磁気冷凍装置１００では、基本的には図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の効果を得ることができる。

　さらに、上記磁気冷凍装置１００において、磁場発生部３０は、第１磁場発生部材３１に加えて第２磁場発生部材３２を含む。第２磁場発生部材３２は、図１０に示す第１状態において、第１磁場発生部材３１と磁気熱量材料２０を介して対向する。

　この場合、磁気熱量材料２０に対して第２磁場発生部材３２からも磁場を印加できる。このため、磁気熱量材料２０において磁気熱量効果による発熱・吸熱をより促進することができる。

　上記磁気冷凍装置１００において、矢印８１で示す第１方向から見たときに、第１磁場発生部材３１のサイズは第２磁場発生部材３２のサイズより大きい。第２磁場発生部材３２は第１方向から見たときに切り替え部４０と重ならないように構成されていてもよい。

　この場合、第２磁場発生部材３２による磁場が切り替え部４０の弁部材４１，４２に与える影響を、第１磁場発生部材３１による磁場が弁部材４１，４２に与える影響より相対的に小さくできる。このため、第２磁場発生部材３２により弁部材４１，４２の動作が阻害されるといった問題の発生を抑制できる。

　上記磁気冷凍装置１００において、位置変更部材３３は磁場発生部３０を回転移動させる。この場合、磁場発生部３０の回転移動させる経路の一部に面するように磁気熱量材料２０を配置することで、磁気熱量材料２０に対して磁場が印加される第１状態と磁場が印加されない第２状態とを交互に発生させることができる。

　上記磁気冷凍装置１００において、磁場発生部３０は永久磁石を含む。この場合、磁場発生部３０において磁場を発生させるため電源などが不要であるため、磁気冷凍装置１００の装置構成が複雑化することを抑制できる。

　実施の形態３．
　＜磁気冷凍装置の構成＞
　図１２および図１３は、実施の形態３に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１２は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図１３は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。図１２および図１３に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、切り替え部４０の構成が図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図１２および図１３に示した磁気冷凍装置１００では、切り替え部４０が弁部材４１，４２からなり、移動部材４３を含まない。矢印８１で示す第１方向は第１接続部６３と第２接続部６４とが並ぶ方向であり、当該第１方向は鉛直方向となっている。

　この場合、図１２に示す第１状態では、第１磁場発生部材３１による磁場の作用で第１磁場発生部材３１側に弁部材４１，４２が吸引される。この結果、弁部材４１，４２が上側（第２接続部６４側）に配置される。一方、図１３に示す第２状態では、第１磁場発生部材３１が磁気熱量材料２０と対向する領域から離れた位置に配置されるため、弁部材４１，４２が第１磁場発生部材３１側に吸引されることはない。このため、重力により弁部材４１，４２は第２接続部６４から下側（第１接続部６３側）に移動する。この結果、図１３に示すように弁部材４１，４２が第１接続部６３に配置される。

　また、上記磁気冷凍装置１００において、第１接続部６３と第２接続部６４とが並ぶ方向であって矢印８１で示す第１方向は、鉛直方向である。このため、弁部材４１，４２を第２接続部６４から下側の第１接続部６３へ移動させるときに、重力を利用できる。さらに、切り替え部４０は弁部材４１，４２を含み、移動部材４３（図２参照）を含まない。このため、磁気冷凍装置１００の装置構成をより簡略化できる。

　実施の形態４．
　＜磁気冷凍装置の構成＞
　図１４および図１５は、実施の形態４に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１４は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図１５は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。図１４および図１５に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、切り替え部４０の構成が図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図１４および図１５に示した磁気冷凍装置１００では、弁部材４１，４２が磁気熱量材料２０と同じ材料により構成されている。磁気熱量材料２０も磁性体であり、磁場に反応して物理的な力を受けるため、図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００の弁部材４１，４２と同様の動作を行うことができる。

　さらに、上記磁気冷凍装置１００において、弁部材４１，４２に含まれる磁性体は、磁気熱量材料２０と同じ材料を含む。このため、弁部材４１，４２においても磁場の印加・消失に起因する磁気熱量効果による発熱・吸熱が起きる。この結果、磁気冷凍装置１００の能力を向上させることができる。

　実施の形態５．
　＜磁気冷凍装置の構成＞
　図１６および図１７は、実施の形態５に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１６は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図１７は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。図１６および図１７に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、磁場発生部３０の構成が図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図１６および図１７に示した磁気冷凍装置１００では、磁場発生部３０が第１磁場発生部材３１だけを含んでいる。このように磁気熱量材料２０の上側に位置する第１磁場発生部材３１のみを磁場発生部３０が有する構成であっても、弁部材４１，４２および磁気熱量材料２０に対する磁場の印加・消失を行うことができる。

　さらに、上記磁気冷凍装置１００では、磁場発生部３０は第１磁場発生部材３１のみを含む。第１磁場発生部材３１は、第１状態において、磁気熱量材料２０と隣接する第１位置に配置された状態で磁気熱量材料２０に磁場を印加する。第１配管６１は磁気熱量材料２０に第１接続部６３において接続される。第２配管６２は磁気熱量材料２０と第２接続部６４において接続される、第１接続部６３と第２接続部６４とは、第１状態において磁気熱量材料２０と第１磁場発生部材３１とが並ぶ第１方向に沿って並ぶように配置される。切り替え部４０は、弁部材４１，４２を含む。弁部材４１，４２は、第１状態では第２接続部６４を閉塞し、かつ第２状態では第１接続部６３を閉塞するように、第１接続部６３と第２接続部６４との間を移動可能である。弁部材４１，４２は磁性体を含む。

　この場合、第１磁場発生部材３１のみによっても磁気熱量材料２０および弁部材４１，４２に対して磁場を印加・消失させることができる。このため、磁気冷凍装置１００の構成を簡略化できる。

　実施の形態６．
　＜磁気冷凍装置の構成＞
　図１８は、実施の形態６に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図１９は、図１８に示した磁気冷凍装置の部分平面模式図である。図１９は図１８の矢印５５に沿った方向から見た部分平面模式図となっている。図２０は、実施の形態６に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図２１は、図２０に示した磁気冷凍装置の部分平面模式図である。図２１は図２０の矢印５５に沿った方向から見た部分平面模式図となっている。図１８および図１９は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図２０および図２１は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。

　図１８から図２１に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、切り替え部４０、第１配管６１および第２配管６２の構成、さらに磁気熱量材料２０の配置が図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図１８から図２１示した磁気冷凍装置１００では、第１接続部６３と第２接続部６４とが、第１方向に対して交差する方向（図１８では第１方向に対して直交する方向）に沿って並ぶように配置される。第１方向とは、図１８および図１９に示す第１状態において磁気熱量材料２０と第１磁場発生部材３１とが並ぶ方向であり、矢印８１で示す方向である。なお、第１接続部６３と第２接続部６４とが並ぶ方向は、上述した第１方向に直交する方向に限られず、たとえば第１方向に対して交差する角度が８０°以上１００°以下の範囲となる方向であってもよい。

　図１８および図１９に示す第１状態において、第１磁場発生部材３１と第２磁場発生部材３２とは、第２接続部６４における磁束密度が第１接続部６３における磁束密度より大きくなるような磁場を形成する。具体的には、図１８の矢印５５に示す方向からみたときに、第２接続部６４は第１接続部６３より第１磁場発生部材３１の中央に近い位置に配置されている。また、図１８の矢印５５に示す方向からみたときに、第２接続部６４は第１接続部６３より第２磁場発生部材３２の中央に近い位置に配置されている。切り替え部４０の弁部材４１，４２は磁性体を含む。そのため、弁部材４１，４２は、図１８および図１９に示す第１状態では、磁場発生部３０による磁場の最も磁束密度の高い領域に向けて移動される。これは、第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２によって、平面視での中央から外周部にむけて徐々に磁束密度が低くなる磁場の勾配が形成されるためである。この結果、弁部材４１、４２は第２接続部６４を閉塞している。

　また、図２０および図２１に示す第２状態では、弁部材４１，４２に対する磁場が消失しているので、移動部材４３によって弁部材４１，４２は移動される。この結果、弁部材４１，４２は第１接続部６３に移動し、当該第１接続部６３を閉塞する。このように、弁部材４１，４２は矢印８１で示す第１方向と交差する方向に移動可能である。つまり、弁部材４１，４２は第１接続部６３と第２接続部６４との間を移動可能である。

　＜作用効果＞
　上記磁気冷凍装置１００において、磁場発生部３０は、第１磁場発生部材３１と第２磁場発生部材３２とを含む。第１磁場発生部材３１は、第１状態において、磁気熱量材料２０と隣接する第１位置に配置された状態で磁気熱量材料２０に磁場を印加する。第２磁場発生部材３２は、第１状態において、第１磁場発生部材３１と磁気熱量材料２０を介して対向する。第１配管６１は磁気熱量材料２０に第１接続部６３において接続される。第２配管６２は磁気熱量材料２０と第２接続部６４において接続される。第１接続部６３と第２接続部６４とは、第１状態において磁気熱量材料と第１磁場発生部材とが並ぶ矢印８１で示す第１方向に対して交差する方向に沿って並ぶように配置される。第１状態において、第１磁場発生部材３１と第２磁場発生部材３２とは、第２接続部６４における磁束密度が第１接続部６３における磁束密度より大きくなるような磁場を形成する。切り替え部４０は、弁部材４１，４２を含む。弁部材４１，４２は、第１状態では第２接続部６４を閉塞し、かつ第２状態では第１接続部６３を閉塞するように、第１接続部６３と第２接続部６４との間を移動可能である。弁部材４１，４２は磁性体を含む。

　このような構成によっても、基本的には図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の効果を得ることができる。

　実施の形態７．
　＜磁気冷凍装置の構成および動作＞
　図２２および図２３は、実施の形態７に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図２２は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図２３は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。図２２および図２３に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、磁場発生部３０の構成が図１０および図１１に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。具体的には、図２２および図２３に示した磁気冷凍装置１００では、磁場発生部３０が電磁石３４，３５により構成されている。また、磁場発生部３０は第１磁場発生部材３１および第２磁場発生部材３２としての電磁石３４，３５を支持する支持部材３６を含む。支持部材３６は、第１磁場発生部材３１としての電磁石３４を、矢印８１に示す方向から見て磁気熱量材料２０と重なる位置に配置された状態で支持する。電磁石３５は、電磁石３４と磁気熱量材料２０を挟んで対向する位置に、支持部材３６によって支持される。

　電磁石３４，３５は、電流のＯＮ／ＯＦＦによって磁場の発生・消滅を制御することができる。そのため、電磁石３４，３５は磁気熱量材料２０に対する位置を変更しなくてもよい。電磁石３４は矢印８１に示す方向から見て、磁気熱量材料２０および弁部材４１，４２と重なる領域を囲むことができるように十分な大きさを有している。また、矢印８１に示す方向から見て、電磁石３４のサイズは電磁石３５のサイズより大きい。電磁石３５は矢印８１に示す方向から見て磁気熱量材料２０と重なる領域に配置されている。つまり、電磁石３５は弁部材４１，４２と矢印８１で示す方向から見て重ならない位置に配置されている。

　図２２では、電磁石３４，３５において矢印５７で示す方向に電流を流す。この結果、電磁石３４により形成される磁場では、磁力線の向きが磁気熱量材料２０側に向かう方向となる。つまり、電磁石３４は、磁気熱量材料２０側にＮ極が配置された永久磁石と同じような磁場を形成する。この結果、図２２に示すように当該磁場によって弁部材４１，４２が電磁石３４側に引きつけられる。なお、電磁石３５のいても矢印５７で示す方向に電流が流されることで、磁気熱量材料２０に印加される磁場が形成されている。電磁石３５のサイズが電磁石３４のサイズより小さくなっているため、当該電磁石３５が形成する磁場の弁部材４１，４２に対する影響は、電磁石３４が形成する磁場の弁部材４１，４２に対する影響より小さい。

　一方、図２３に示すように、電磁石３４，３５において電流が流れない状態となると、図１１に示した場合と同様に弁部材４１，４２に対する磁場の影響は無くなる。この結果、移動部材４３によって弁部材４１，４２が第１接続部６３側に移動される。

　＜作用効果＞
　上記磁気冷凍装置１００において、第１磁場発生部材３１は電磁石３４を含む。この場合、第１磁場発生部材３１による磁場の発生・消失を、電磁石３４に対する電流のＯＮ／ＯＦＦによって切り替えることができる。このため、電磁石３４を磁気熱量材料２０に対して相対的に移動させる必要が無い。この結果磁気冷凍装置１００に電磁石３４を移動させるための機構が不要となるため、磁気冷凍装置１００の装置構成を簡略化できる。

　上記磁気冷凍装置１００において、第１磁場発生部材３１に含まれる電磁石に対する電流の流し方に応じて、弁部材４１，４２が移動される。この場合、永久磁石を磁気熱量材料２０および弁部材４１，４２に対して相対的に移動させる構成である図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の効果を得ることができる。

　実施の形態８．
　＜磁気冷凍装置の構成および動作＞
　図２４、図２５および図２６は、実施の形態８に係る磁気冷凍装置の断面模式図である。図２７は、実施の形態８に係る磁気冷凍装置の磁場発生部に流れる電流の時間変化を示すグラフである。図２４は磁気冷凍装置１００の第１状態を示している。図２５および図２６は磁気冷凍装置１００の第２状態を示している。図２４～図２６に示した磁気冷凍装置１００は、基本的には図２２および図２３に示した磁気冷凍装置１００と同様の構成を備えるが、第１配管６１および第２配管６２の配置および切り替え部４０の構成が図２２および図２３に示した磁気冷凍装置１００と異なっている。

　具体的には、図２４～図２６に示した磁気冷凍装置１００では、第１配管６１が第２配管６２より第１磁場発生部材３１としての電磁石３４に近い側（上側）に配置されている。つまり、第１接続部６３が第２接続部６４より上側（電磁石３４に近い側）に配置されている。また、切り替え部４０は、磁場が印加されていない状態において、弁部材４１，４２を第１接続部６３に位置させる位置決め機構を有する。当該位置決め機構は任意の構成を採用できるが、たとえば弁部材４１，４２の下側に配置されたばねなどの弾性部材を用いてもよい。当該弾性部材は電磁石３４側に向けて弁部材４１，４２を押圧する。

　次に、図２４～図２７を参照しながら磁気冷凍装置１００の動作を説明する。なお、図２７の横軸は時間を表し、縦軸は電磁石３４に流れる電流の値を示している。図２４に示すように、電磁石３４に矢印５６に示す向きに電流を流す。この状態では、電磁石３４の下側（磁気熱量材料２０側）がＳ極となる。弁部材４１，４２は上側（電磁石３４側）がＳ極となっている永久磁石である。このため、図２４に示すように、電磁石３４が形成する磁場からの力（反発力）を受けて弁部材４１，４２は電磁石３４から相対的に離れた領域（第２接続部６４）に配置される。また、矢印５１に示すように第１配管６１の第１配管部分１４から磁気熱量材料２０に冷媒が供給される。磁気熱量材料２０により加熱された冷媒は第２配管部分１５に排出される。図２４に示した状態は図２７における原点から時点ｔ１までの期間Ａに対応する。

　次に、図２５に示すように、電磁石３４に図２４の場合とは逆方向である矢印５７に示す方向に電流を流す。このときの電流値は図２４に示した場合の電流値より低い。この場合、電磁石３４の下側がＮ極となる。この状態では、弁部材４１，４２のＳ極が電磁石３４に引きつけられる。この結果、図２５に示すように弁部材４１，４２が下側（第２接続部６４）から上側（第１接続部６３）に移動する。このように電磁石３４に電流を流して弁部材４１，４２を移動させる工程が、図２７における時点ｔ１から時点ｔ２までの期間Ｂに対応する。

　次に、図２６に示すように電磁石３４に流れる電流値をゼロとする。この結果、電磁石３４が発生させていた磁場は消失する。このとき、弁部材４１，４２に対する磁場に起因する力は無くなるが、上述した位置決め機構の作用により弁部材４１，４２は第１接続部６３に位置した状態を維持する。図２５および図２６に示す状態では、第２配管６２が磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。このとき冷媒は磁気熱量材料２０によって冷却される。このような図２６に示した工程が図２７における時点ｔ２から時点ｔ３までの期間Ｃに対応する。なお、上述した期間Ａおよび期間Ｂにおいて、電磁石３４と同様に電磁石３５にも電流を流してもよい。

　＜作用効果＞
　上述した磁気冷凍装置１００では、基本的には図１～図３に示した磁気冷凍装置１００と同様の効果を得ることができる。さらに、上記磁気冷凍装置１００では、図２４に示す第１状態において、電磁石３４での電流の流れる方向を矢印５６で示す第１電流方向とする。この場合、第１状態から図２６に示す第２状態に切り替える時に、電磁石３４において第１電流方向と逆方向（矢印５７で示す方向）の電流が流される。このようにすれば、電磁石３４に対する電流の流し方によって弁部材４１，４２の動作を制御することができる。つまり、電磁石３４に対する電流の制御により、弁部材４１，４２の第１接続部６３と第２接続部６４との間のいずれの方向に向かう動作も制御することができる。

　実施の形態９．
　＜冷凍サイクル装置の構成＞
　図２８および図２９は、実施の形態９に係る冷凍サイクル装置を示す模式図である。図２８は、冷凍サイクル装置２００を構成する磁気冷凍装置１００が第１状態となっている場合を示している。図２９は、冷凍サイクル装置２００を構成する磁気冷凍装置１００が第２状態となっている場合を示している。なお、図２８および図２９では磁場発生部３０は記載されていない。

　図２８および図２９に示した冷凍サイクル装置２００は、上記磁気冷凍装置１００と、第１熱交換器７１と、第２熱交換器７２と、ポンプ９１，９２とを主に備える。第１熱交換器７１は高温部熱交換器である。第２熱交換器７２は低温度熱交換器である。磁気冷凍装置１００において、第１配管６１は第１配管部分１４と第２配管部分１５とを含む。第１配管部分１４は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第２配管部分１５は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第２配管６２は、第３配管部分１３と第４配管部分１２とを含む。第３配管部分１３は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第４配管部分１２は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。

　第１熱交換器７１は第２配管部分１５および第３配管部分１３に接続される。第２熱交換器７２は第４配管部分１２および第１配管部分１４に接続される。図２８および図２９に示した冷凍サイクル装置２００は、磁気熱量材料２０、第２配管部分１５、第１熱交換器７１、ポンプ９２、第３配管部分１３、磁気熱量材料２０、第４配管部分１２、第２熱交換器７２、ポンプ９１、第１配管部分１４、磁気熱量材料２０と冷媒が流れる閉ループとなっている。図２８では、磁気冷凍装置１００が図１０などに示した第１状態となっており、磁気熱量材料２０が図示しない磁場発生部から磁場を印加されている。図２９では、磁気冷凍装置１００が図１１などに示した第２状態となっており、磁気熱量材料２０には磁場が印加されていない。なお、図２８および図２９に示した磁気冷凍装置１００の構成は、実施の形態１～実施の形態８に示したいずれかの磁気冷凍装置１００の構成を採用できる。

　＜冷凍サイクル装置の動作＞
　図２８に示すように第１状態では磁気熱量材料２０により冷媒が加熱される。加熱された冷媒は第２配管部分１５を介して第１熱交換器７１に移送される。第１熱交換器７１では、当該冷媒の熱が第１熱交換器７１の外部に放出される。つまり、第１熱交換器７１は外部媒体を加熱する。また、第１熱交換器７１において冷媒の温度は低下する。

　その後、図２９に示す第２状態では、第１熱交換器７１で温度が低下した冷媒がポンプ９２により第３配管部分１３を介して磁気熱量材料２０に供給される。図２９では磁気熱量材料２０が磁場の消失に伴い吸熱するため、冷媒が磁気熱量材料２０によって冷却される。冷却された冷媒は第４配管部分１２から第２熱交換器７２に移送される。第２熱交換器７２では、冷媒が第２熱交換器７２の外部から熱を吸収する。つまり、第２熱交換器７２は外部媒体を冷却する。また、第２熱交換器７２において冷媒の温度は上昇する。第２熱交換器７２から排出された冷媒は、図２８に示す第１状態においてポンプ９１により第１配管部分１４を介して磁気熱量材料２０に供給される。

　＜作用効果＞
　本開示に係る冷凍サイクル装置２００は、上記磁気冷凍装置１００と、第１熱交換器７１と、第２熱交換器７２とを備える。磁気冷凍装置１００において、第１配管６１は第１配管部分１４と第２配管部分１５とを含む。第１配管部分１４は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第２配管部分１５は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第２配管６２は、第３配管部分１３と第４配管部分１２とを含む。第３配管部分１３は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第４配管部分１２は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第１熱交換器７１は第２配管部分１５に接続される。第１熱交換器７１は第３配管部分１３に接続される。第２熱交換器７２は第４配管部分１２に接続される。第２熱交換器７２は第１配管部分１４に接続される。

　このようにすれば、磁気冷凍装置１００において磁気熱量材料２０に磁場が印加される第１状態と当該磁気熱量材料２０印加されていた磁場が消失した第２状態とを繰り返すことで、第１熱交換器７１において外部媒体を加熱するとともに、第２熱交換器７２において外部媒体を冷却することができる。そして、上述した磁気冷凍装置１００を用いることで、磁気熱量材料２０に対して印加される磁場を利用して弁部材４１，４２を移動させることができる。そのため、弁部材４１，４２を移動させるために別の駆動装置や制御装置を用いる場合より冷凍サイクル装置２００の装置構成を簡略化できる。この結果、冷凍サイクル装置２００の大型化、複雑化・高コスト化を抑制できる。

　実施の形態１０．
　＜冷凍サイクル装置の構成＞
　図３０および図３１は、実施の形態１０に係る冷凍サイクル装置を示す模式図である。図３０は、冷凍サイクル装置２００を構成する磁気冷凍装置１００が第１状態となっている場合を示している。図３１は、冷凍サイクル装置２００を構成する磁気冷凍装置１００が第２状態となっている場合を示している。なお、図３０および図３１では磁場発生部３０は記載されていない。

　図３０および図３１に示した冷凍サイクル装置２００は、上記磁気冷凍装置１００と、第１熱交換器７１と、第２熱交換器７２と、ポンプ９１，９２とを主に備える。第１熱交換器７１は高温部熱交換器である。第２熱交換器７２は低温度熱交換器である。磁気冷凍装置１００において、第１配管６１は第１配管部分１４と第２配管部分１５とを含む。第１配管部分１４は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第２配管部分１５は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第１熱交換器７１は第２配管部分１５および第１配管部分１４に接続される。図３０に示すように、第１配管部分１４、磁気熱量材料２０、第２配管部分１５、第１熱交換器７１、ポンプ９１、との順番に冷媒が流れる第１閉ループが構成されている。

　第２配管６２は、第３配管部分１３と第４配管部分１２とを含む。図３１に示すように、第３配管部分１３は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第４配管部分１２は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第２熱交換器７２は第４配管部分１２および第３配管部分１３に接続される。図３１に示すように、第３配管部分１３、磁気熱量材料２０、第４配管部分１２、第２熱交換器７２、ポンプ９２、との順番に冷媒が流れる第２閉ループが構成されている。図３０では、磁気冷凍装置１００が図１０などに示した第１状態となっており、磁気熱量材料２０が図示しない磁場発生部から磁場を印加されている。図３１では、磁気冷凍装置１００が図１１などに示した第２状態となっており、磁気熱量材料２０には磁場が印加されていない。なお、図３０および図３１に示した磁気冷凍装置１００の構成は、実施の形態１～実施の形態８に示したいずれかの磁気冷凍装置１００の構成を採用できる。

　＜冷凍サイクル装置の動作＞
　図３０に示すように第１状態では磁気熱量材料２０により冷媒が加熱される。加熱された冷媒は第２配管部分１５を介して第１熱交換器７１に移送される。第１熱交換器７１では、当該冷媒の熱が第１熱交換器７１の外部に放出される。つまり、第１熱交換器７１は外部媒体を加熱する。また、第１熱交換器７１において冷媒の温度は低下する。第１熱交換器７１で温度が低下した冷媒はポンプ９１により第１配管部分１４を介して磁気熱量材料２０に供給される。つまり、図３０に示した磁気冷凍装置１００の第１状態では、第１閉ループを冷媒が循環する。

　図３１に示す第２状態では、磁気熱量材料２０が磁場の消失に伴い吸熱するため、冷媒が磁気熱量材料２０によって冷却される。冷却された冷媒は第４配管部分１２から第２熱交換器７２に移送される。第２熱交換器７２では、冷媒が第２熱交換器７２の外部から熱を吸収する。つまり、第２熱交換器７２は外部媒体を冷却する。また、第２熱交換器７２において冷媒の温度は上昇する。第２熱交換器７２から排出された冷媒は、ポンプ９２により第３配管部分１３を介して磁気熱量材料２０に供給される。つまり、図３１に示した磁気冷凍装置１００の第２状態では、第２閉ループを冷媒が循環する。

　＜作用効果＞
　本開示に係る冷凍サイクル装置２００は、上記磁気冷凍装置１００と、第１熱交換器７１と、第２熱交換器７２とを備える。磁気冷凍装置１００において、第１配管６１は第１配管部分１４と第２配管部分１５とを含む。第１配管部分１４は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第２配管部分１５は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第２配管６２は、第３配管部分１３と第４配管部分１２とを含む。第３配管部分１３は、磁気熱量材料２０に冷媒を供給する。第４配管部分１２は、供給された冷媒を磁気熱量材料２０から取り出す。第１熱交換器７１は第２配管部分１５に接続される。第１熱交換器７１は第１配管部分１４に接続される。第２熱交換器７２は第４配管部分１２に接続される。第２熱交換器７２は第３配管部分１３に接続される。上記冷凍サイクル装置２００では、第１配管部分１４、磁気熱量材料２０、第２配管部分１５、第１熱交換器７１を繋いだ第１閉ループが構成される。また、第３配管部分１３、磁気熱量材料２０、第４配管部分１２、第２熱交換器７２を繋いだ第２閉ループが構成される。

　このような構成の冷凍サイクル装置２００によっても、基本的には図２８および図２９に示した冷凍サイクル装置２００と同様の効果を得ることができる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。矛盾のない限り、今回開示された実施の形態の少なくとも２つを組み合わせてもよい。本開示の基本的な範囲は、上記した説明ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

　１１　容器部、１２　第４配管部分、１３　第３配管部分、１４　第１配管部分、１５　第２配管部分、２０　磁気熱量材料、３０　磁場発生部、３１　第１磁場発生部材、３１ａ　第１部分、３１ｂ　第２部分、３２　第２磁場発生部材、３３　位置変更部材、３４，３５　電磁石、３６　支持部材、４０　切り替え部、４１，４２　弁部材、４１ａ，４２ａ　磁性体、４１ｂ，４２ｂ　本体部、４３　移動部材、５１，５５，５６，５７，８１，８２，８３，８４　矢印、６１　第１配管、６２　第２配管、６３　第１接続部、６４　第２接続部、７１　第１熱交換器、７２　第２熱交換器、９１，９２　ポンプ、１００　磁気冷凍装置、２００　冷凍サイクル装置。

Claims

　磁気熱量材料と、
　前記磁気熱量材料に第１冷媒方向から冷媒を供給する第１配管と、
　前記磁気熱量材料に前記第１冷媒方向と異なる第２冷媒方向から前記冷媒を供給する第２配管と、
　前記磁気熱量材料に磁場を印加することが可能な磁場発生部と、
　前記磁場発生部により発生する前記磁場によって、前記第１配管から前記冷媒が前記磁気熱量材料に供給される第１状態と、前記第２配管から前記冷媒が前記磁気熱量材料に供給される第２状態とを切り替える切り替え部と、を備える、磁気冷凍装置。
　前記磁場発生部は第１磁場発生部材を含み、
　前記第１磁場発生部材は、前記第１状態において、前記磁気熱量材料と隣接する第１位置に配置された状態で前記磁気熱量材料に前記磁場を印加し、
　前記第１配管は前記磁気熱量材料に第１接続部において接続され、
　前記第２配管は前記磁気熱量材料と第２接続部において接続され、
　前記第１接続部と前記第２接続部とは、前記第１状態において前記磁気熱量材料と前記第１磁場発生部材とが並ぶ第１方向に沿って並ぶように配置され、
　前記切り替え部は、前記第１状態では前記第２接続部を閉塞し、かつ前記第２状態では前記第１接続部を閉塞するように、前記第１接続部と前記第２接続部との間を移動可能な弁部材を含み、
　前記弁部材は磁性体を含む、請求項１に記載の磁気冷凍装置。
　前記切り替え部は、前記弁部材を前記第２接続部から前記第１接続部に向けて移動させる移動部材を含む、請求項２に記載の磁気冷凍装置。
　前記第１方向は鉛直方向である、請求項２または請求項３に記載の磁気冷凍装置。
　前記第１磁場発生部材を移動させる位置変更部材をさらに備え、
　前記位置変更部材は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って、前記第１磁場発生部材を、前記第１位置と、前記第１位置より前記磁気熱量材料から離れた第２位置との間で移動させ、
　前記第１磁場発生部材は、前記第１位置に配置されたときに前記磁気熱量材料と対向する第１部分と、前記第１位置に配置されたときに前記弁部材と対向する第２部分とを含み、
　前記第２方向に沿った前記第１部分の長さは、前記第２方向に沿った前記第２部分の長さと異なっている、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の磁気冷凍装置。
　前記第１磁場発生部材を移動させる位置変更部材をさらに備え、
　前記位置変更部材は、前記第１方向と交差する第２方向に沿って、前記第１磁場発生部材を、前記第１位置と、前記第１位置より前記磁気熱量材料から離れた第２位置との間で移動させ、
　前記第１磁場発生部材は、前記第１位置に配置されたときに前記磁気熱量材料と対向する第１部分と、前記第１位置に配置されたときに前記弁部材と対向する第２部分とを含み、
　前記弁部材は、前記磁性体を内部に保持し、非磁性材料からなる本体部を含み、
　前記第２方向における前記本体部の長さは、前記第２方向における前記磁性体の長さより長い、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の磁気冷凍装置。
　前記磁性体は、前記磁気熱量材料と同じ材料を含む、請求項２～請求項６のいずれか１項に記載の磁気冷凍装置。
　前記磁場発生部は、前記第１状態において、前記第１磁場発生部材と前記磁気熱量材料を介して対向する第２磁場発生部材を含む、請求項２～請求項７のいずれか１項に記載の磁気冷凍装置。
　前記第１方向から見たときに、前記第１磁場発生部材のサイズは前記第２磁場発生部材のサイズより大きい、請求項８に記載の磁気冷凍装置。
　前記第１磁場発生部材は電磁石を含む、請求項２～請求項９のいずれか１項に記載の磁気冷凍装置。
　前記電磁石に対する電流の流し方に応じて、前記弁部材が移動される、請求項１０に記載の磁気冷凍装置。
　前記第１状態において、前記電磁石での前記電流の流れる方向を第１電流方向とした場合、
　前記第１状態から前記第２状態に切り替える時に、前記電磁石において前記第１電流方向と逆方向の前記電流が流される、請求項１１に記載の磁気冷凍装置。
　前記磁場発生部は、第１磁場発生部材と第２磁場発生部材とを含み、
　前記第１磁場発生部材は、前記第１状態において、前記磁気熱量材料と隣接する第１位置に配置された状態で前記磁気熱量材料に前記磁場を印加し、
　前記第２磁場発生部材は、前記第１状態において、前記第１磁場発生部材と前記磁気熱量材料を介して対向し、
　前記第１配管は前記磁気熱量材料に第１接続部において接続され、
　前記第２配管は前記磁気熱量材料と第２接続部において接続され、
　前記第１接続部と前記第２接続部とは、前記第１状態において前記磁気熱量材料と前記第１磁場発生部材とが並ぶ第１方向に対して交差する方向に沿って並ぶように配置され、
　前記第１状態において、前記第１磁場発生部材と前記第２磁場発生部材とは、前記第２接続部における磁束密度が前記第１接続部における磁束密度より大きくなるような前記磁場を形成し、
　前記切り替え部は、前記第１状態では前記第２接続部を閉塞し、かつ前記第２状態では前記第１接続部を閉塞するように、前記第１接続部と前記第２接続部との間を移動可能な弁部材を含み、
　前記弁部材は磁性体を含む、請求項１に記載の磁気冷凍装置。
　前記磁場発生部は永久磁石を含む、請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の磁気冷凍装置。
　請求項１に記載の磁気冷凍装置と、
　第１熱交換器と、
　第２熱交換器とを備え、
　前記磁気冷凍装置において、
　前記第１配管は、前記磁気熱量材料に前記冷媒を供給する第１配管部分と、供給された前記冷媒を前記磁気熱量材料から取り出す第２配管部分とを含み、
　前記第２配管は、前記磁気熱量材料に前記冷媒を供給する第３配管部分と、供給された前記冷媒を前記磁気熱量材料から取り出す第４配管とを含み、
　前記第１熱交換器は前記第２配管に接続され、
　前記第２熱交換器は前記第４配管に接続される、冷凍サイクル装置。