特許 7456965 磁気冷凍装置及び冷凍装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-18

(45)【発行日】2024-03-27

(54)【発明の名称】磁気冷凍装置及び冷凍装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 21/00 20060101AFI20240319BHJP

【ＦＩ】

F25B21/00 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021054795

(22)【出願日】2021-03-29

(65)【公開番号】P2022152137

(43)【公開日】2022-10-12

【審査請求日】2022-03-17

【審判番号】

【審判請求日】2022-12-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 三博

(72)【発明者】

【氏名】上田 茜

【合議体】

【審判長】鈴木 充

【審判官】竹下 和志

【審判官】村山 美保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１１２６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－６９５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－１１００６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４７２０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

F25B 21/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の回転軸（16）の周方向に間隔をあけて配置された複数の磁気作業物質（11）と、
前記磁気作業物質（11）に対して前記回転軸（16）の周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）は、
前記磁気作業物質（11）に対して前記回転軸（16）の軸方向の一端側のみに離れて配置された第１部材（21）と、
前記第１部材（21）と前記磁気作業物質（11）との間に配置された第１磁石（25）及び第２磁石（26）と、を有し、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、前記磁気作業物質（11）における前記第１部材（21）と対向する平面の面内方向に、前記第１磁石（25）から前記第２磁石（26）に向かって前記磁気作業物質（11）の内部を磁束が流れるように磁場を印加し、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、前記磁気作業物質（11）に対して前記回転軸（16）の周方向に相対移動するように構成される
磁気冷凍装置。

【請求項2】

請求項１の磁気冷凍装置において、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、磁束が流れている前記磁気作業物質（11）を前記回転軸（16）の軸方向から見た場合に、前記磁気作業物質（11）における前記回転軸（16）の周方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される
磁気冷凍装置。

【請求項3】

請求項２の磁気冷凍装置において、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、前記回転軸（16）の径方向外側の磁石幅が、前記回転軸（16）の径方向内側の磁石幅よりも大きい
磁気冷凍装置。

【請求項4】

請求項１の磁気冷凍装置において、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、磁束が流れている前記磁気作業物質（11）を前記回転軸（16）の軸方向から見た場合に、前記磁気作業物質（11）における前記回転軸（16）の径方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される
磁気冷凍装置。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１つの磁気冷凍装置において、
前記磁場印加部（20）は、第３磁石（27）を有し、
前記第３磁石（27）は、前記回転軸（16）の軸方向から見て、前記第１磁石（25）と前記第２磁石（26）との間に配置される
磁気冷凍装置。

【請求項6】

所定の回転軸（16）の周方向に間隔をあけて配置された複数の磁気作業物質（11）と、
前記磁気作業物質（11）に対して前記回転軸（16）の周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）は、
前記磁気作業物質（11）に対して前記回転軸（16）の軸方向の一端側に離れて配置された第１部材（21）と、
前記第１部材（21）と前記磁気作業物質（11）との間に配置された第１磁石（25）及び第２磁石（26）と、を有し、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、前記磁気作業物質（11）における前記第１部材（21）と対向する平面の面内方向に、前記第１磁石（25）から前記第２磁石（26）に向かって前記磁気作業物質（11）の内部を磁束が流れるように磁場を印加し、
前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、前記磁気作業物質（11）に対して前記回転軸（16）の周方向に相対移動するように構成され、
前記磁気作業物質（11）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、
前記ヨーク（13）は、前記回転軸（16）の軸方向から見て、前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）と重なり合う両辺に沿って配置される
磁気冷凍装置。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、永久磁石のＮ極から、Ｎ極側内蔵ヨーク、材料間ヨーク、材料容器に収容されている磁性材料、材料間ヨーク、Ｓ極側内蔵ヨークを順に経由して、永久磁石のＳ極へ至るように磁束が流れる磁気ヒートポンプ装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１９／１５０８１７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の発明では、本体部の内部に永久磁石及び内蔵ヨークを配置し、本体部の内周面に沿って材料容器及び材料間ヨークを複数配置している。そのため、磁路長が長くなってしまい、装置全体として大型化するという問題がある。

【0005】

本開示の目的は、磁石の配置を工夫して、磁路長を短くできるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１の態様は、周方向に間隔をあけて配置された複数の磁気作業物質（11）と、前記磁気作業物質（11）に対して周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）は、前記磁気作業物質（11）に対して軸方向に離れて配置された第１部材（21）と、前記第１部材（21）と前記磁気作業物質（11）との間に配置され且つ前記磁気作業物質（11）の面内方向に磁束が流れるように磁場を印加する第１磁石（25）及び第２磁石（26）と、を有し、前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、前記磁気作業物質（11）に対して周方向に相対移動するように構成される磁気冷凍装置である。

【0007】

第１の態様では、磁場印加部（20）は、第１部材（21）と、第１磁石（25）及び第２磁石（26）とを有する。第１部材（21）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磁石（25）及び第２磁石（26）は、第１部材（21）と磁気作業物質（11）との間に配置される。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、磁気作業物質（11）の面内方向に磁束が流れるように磁場を印加する。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、磁気作業物質（11）に対して周方向に相対移動するように構成される。

【0008】

このようにすれば、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。また、複数に分割した磁石を用いることで、磁力の強い１つの磁石を取り扱うよりも、組み立てが容易となる。

【0009】

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、前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、磁束が流れている前記磁気作業物質（11）を軸方向から見た場合に、前記磁気作業物質（11）の周方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される。

【0010】

第２の態様では、磁気作業物質（11）の周方向に沿って磁束を流すことができる。また、同一形状の磁石を用いて組み立てることができる。

【0011】

本開示の第３の態様は、第２の態様の磁気冷凍装置において、前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、径方向外側の磁石幅が、径方向内側の磁石幅よりも大きい。

【0012】

第３の態様では、磁路長に合わせて磁石幅を調整することで、磁気作業物質（11）における磁場強度を一定にできる。

【0013】

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、前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）は、磁束が流れている前記磁気作業物質（11）を軸方向から見た場合に、前記磁気作業物質（11）の径方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される。

【0014】

第４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。

【0015】

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、前記磁場印加部（20）は、第３磁石（27）を有し、前記第３磁石（27）は、軸方向から見て、前記第１磁石（25）と前記第２磁石（26）との間に配置される。

【0016】

第５の態様では、第３磁石（27）を配置することで、磁気作業物質（11）における磁場強度を強く且つ一定にできる。

【0017】

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、前記磁気作業物質（11）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、前記ヨーク（13）は、軸方向から見て、前記第１磁石（25）及び前記第２磁石（26）と重なり合う両辺に沿って配置される。

【0018】

第６の態様では、磁気作業物質（11）の両辺のヨーク（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。

【0019】

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、冷凍サイクルを行って前記磁気冷凍装置（10）と熱交換する熱媒体回路（2）と、を備える。

【0020】

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。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、実施形態１の冷凍装置の配管系統図である。

【図2】図２は、磁気冷凍装置の構成を示す斜視図である。

【図3】図３は、磁気冷凍装置の構成を示す分解斜視図である。

【図4】図４は、磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。

【図5】図５は、図４のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図6】図６は、実施形態１の変形例を示す側面断面図である。

【図7】図７は、実施形態２の磁気冷凍装置の構成を示す斜視図である。

【図8】図８は、磁気冷凍装置の構成を示す分解斜視図である。

【図9】図９は、磁気冷凍装置の構成を示す平面図である。

【図10】図１０は、図９のＢ－Ｂ矢視断面図である。

【図11】図１１は、実施形態２の変形例１を示す側面断面図である。

【図12】図１２は、実施形態２の変形例２を示す平面図である。

【図13】図１３は、図１２のＣ－Ｃ矢視断面図である。

【図14】図１４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15】図１５は、図１４のＤ－Ｄ矢視断面図である。

【図16】図１６は、実施形態３の変形例を示す側面断面図である。

【図17】図１７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18】図１８は、図１７のＥ－Ｅ矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

《実施形態１》
実施形態１について説明する。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

〈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。

【0028】

〈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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

〈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。

【0034】

〈磁気冷凍装置〉
図２及び図３にも示すように、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。

【0035】

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。

【0036】

磁気作業物質（11）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。

【0037】

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、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）よりも径方向内側には、筒状部（12）が配置される。

【0038】

筒状部（12）は、軸方向に延びる筒状の部材で構成される。筒状部（12）の外周面には、複数の磁気作業物質（11）が取り付けられる。

【0039】

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。回転軸（16）は、筒状部（12）の筒内に差し込まれる。モータ（17）の回転に伴って、回転軸（16）とともに磁場印加部（20）が軸心周りに回転する一方、磁気作業物質（11）が停止した状態となる。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。

【0040】

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）（第１部材）と、第１磁石（25）と、第２磁石（26）とを有する。

【0041】

コア（21）は、中心部（22）と、複数の突部（23）とを有する。中心部（22）は、軸方向に延びる筒状の部材で構成される。中心部（22）には、回転軸（16）が嵌め込まれる。回転軸（16）は、コア（21）の中心部（22）に連結される。なお、中心部（22）は、磁性材料で構成されていなくてもよい。

【0042】

複数の突部（23）は、磁性材料で構成される。複数の突部（23）は、中心部（22）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３に示す例では、略扇形状に形成された突部（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。

【0043】

図４にも示すように、コア（21）の突部（23）における径方向外側の周方向の幅は、磁気作業物質（11）における径方向外側の周方向の幅よりも大きい。また、隣り合う突部（23）同士の間隔は、隣り合う磁気作業物質（11）同士の間隔の２倍以上に設定される。

【0044】

図５にも示すように、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、磁気作業物質（11）の面内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。

【0045】

具体的に、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見て、突部（23）の周方向の両辺に沿って径方向に延びる（図４参照）。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、径方向外側の磁石幅が、径方向内側の磁石幅よりも大きい。

【0046】

第１磁石（25）は、磁気作業物質（11）側（図５で上側）がＮ極、コア（21）の突部（23）側（図５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５で上側）がＳ極、コア（21）の突部（23）側（図５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。

【0047】

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）の面内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。

【0048】

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）の周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。

【0049】

具体的に、第１磁石（25）から磁気作業物質（11）に向かって磁束が流れる。磁気作業物質（11）では、第１磁石（25）から第２磁石（26）に向かって、磁気作業物質（11）の内部を周方向に沿って磁束が流れる。コア（21）の突部（23）では、第２磁石（26）から第１磁石（25）に向かって、突部（23）の内部を周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。

【0050】

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。

【0051】

－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。

【0052】

〈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。

【0053】

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。

【0054】

〈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。

【0055】

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。

【0056】

－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、第１部材（21）（コア）と、第１磁石（25）及び第２磁石（26）とを有する。第１部材（21）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磁石（25）及び第２磁石（26）は、第１部材（21）と磁気作業物質（11）との間に配置される。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、磁気作業物質（11）の面内方向に磁束が流れるように磁場を印加する。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、磁気作業物質（11）に対して周方向に相対移動するように構成される。

【0057】

このようにすれば、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。また、第１磁石（25）及び第２磁石（26）のように、複数に分割した磁石を用いることで、磁力の強い１つの磁石を取り扱うよりも、組み立てが容易となる。

【0058】

本実施形態の特徴によれば、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）の周方向の両辺に沿ってそれぞれ配置される。

【0059】

これにより、磁気作業物質（11）の周方向に沿って磁束を流すことができる。また、同一形状の磁石を用いて組み立てることができる。

【0060】

本実施形態の特徴によれば、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、径方向外側の磁石幅が、径方向内側の磁石幅よりも大きい。

【0061】

これにより、磁路長に合わせて磁石幅を調整することで、磁気作業物質（11）における磁場強度を一定にできる。

【0062】

本実施形態の特徴によれば、磁気冷凍装置（10）と、冷凍サイクルを行って磁気冷凍装置（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。

【0063】

－実施形態１の変形例－
実施形態１において、磁気作業物質（11）にヨーク（13）を設けるようにしてもよい。

【0064】

図６に示すように、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、軸方向から見て、第１磁石（25）及び第２磁石（26）と重なり合う両辺に沿って配置される。

【0065】

図６に示す例では、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、コア（21）の突部（23）における周方向の両辺に沿って配置される。そのため、ヨーク（13）は、磁気作業物質（11）における周方向の両辺に沿って配置される。

【0066】

ここで、第１磁石（25）から図６で左側のヨーク（13）に向かって磁束が流れる。左側のヨーク（13）から右側のヨーク（13）に向かって、磁気作業物質（11）の内部を周方向に沿って磁束が流れる。右側のヨーク（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）の内部を周方向に沿って磁束が流れる。

【0067】

このように、磁気作業物質（11）の両辺のヨーク（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。

【0068】

《実施形態２》
実施形態２について説明する。

【0069】

図７及び図８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。

【0070】

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、第１磁石（25）と、第２磁石（26）とを有する。

【0071】

コア（21）は、中心部（22）と、複数の突部（23）とを有する。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、磁気作業物質（11）の面内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。

【0072】

具体的に、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見て、突部（23）の周方向の両辺に沿って径方向に延びる（図９参照）。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見て略矩形状に形成される。つまり、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見た磁石幅が、径方向の全長にわたって同じ幅に形成される。これにより、第１磁石（25）及び第２磁石（26）として、同一形状の磁石を用いることができる。

【0073】

第１磁石（25）は、磁気作業物質（11）側（図１０で上側）がＮ極、コア（21）の突部（23）側（図１０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１０で上側）がＳ極、コア（21）の突部（23）側（図１０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。

【0074】

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）の面内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。

【0075】

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）の周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。

【0076】

－実施形態２の変形例－
〈変形例１〉
実施形態２において、磁気作業物質（11）にヨーク（13）を設けるようにしてもよい。

【0077】

図１１に示すように、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、軸方向から見て、第１磁石（25）及び第２磁石（26）と重なり合う両辺に沿って配置される。

【0078】

図１１に示す例では、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、コア（21）の突部（23）における周方向の両辺に沿って配置される。そのため、ヨーク（13）は、磁気作業物質（11）における周方向の両辺に沿って配置される。

【0079】

〈変形例２〉
実施形態２において、磁場印加部（20）が第３磁石（27）を有する構成としてもよい。

【0080】

図１２及び図１３に示すように、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、第３磁石（27）とが配置される。第１磁石（25）、第２磁石（26）、及び第３磁石（27）は、磁気作業物質（11）の面内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。

【0081】

具体的に、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見て、突部（23）の周方向の両辺に沿って径方向に延びる（図１２参照）。第３磁石（27）は、軸方向から見て、第１磁石（25）と第２磁石（26）との間に配置される。

【0082】

第１磁石（25）、第２磁石（26）、及び第３磁石（27）は、軸方向から見て略矩形状に形成される。つまり、第１磁石（25）、第２磁石（26）、及び第３磁石（27）は、軸方向から見た磁石幅が、径方向の全長にわたって同じ幅に形成される。

【0083】

第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、磁気作業物質（11）側（図１３で上側）がＳ極、コア（21）の突部（23）側（図１３で下側）がＮ極となるように配置される。第３磁石（27）は、磁気作業物質（11）側（図１３で上側）がＮ極、コア（21）の突部（23）側（図１３で下側）がＳ極となるように配置される。なお、第１磁石（25）、第２磁石（26）、及び第３磁石（27）におけるＮ極及びＳ極の位置関係は、適宜変更可能である。

【0084】

第１磁石（25）、第２磁石（26）、及び第３磁石（27）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）、第２磁石（26）、及び第３磁石（27）を対向させると、磁気作業物質（11）の面内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。

【0085】

具体的に、第３磁石（27）から磁気作業物質（11）に向かって磁束が流れる。磁気作業物質（11）では、第３磁石（27）から第１磁石（25）及び第２磁石（26）に向かって、磁気作業物質（11）の内部を周方向に沿って磁束が流れる。コア（21）の突部（23）では、第１磁石（25）及び第２磁石（26）から第３磁石（27）に向かって、突部（23）の内部を周方向に沿って磁束が流れる。

【0086】

－実施形態２の変形例２の効果－
本変形例の特徴によれば、磁場印加部（20）は、第３磁石（27）を有する。第３磁石（27）は、軸方向から見て、第１磁石（25）と第２磁石（26）との間に配置される。

【0087】

このように、第３磁石（27）を配置することで、磁気作業物質（11）における磁場強度を強く且つ一定にできる。

【0088】

《実施形態３》
実施形態３について説明する。

【0089】

図１４及び図１５に示すように、磁場印加部（20）は、コア（21）と、第１磁石（25）と、第２磁石（26）とを有する。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、磁気作業物質（11）の面内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。

【0090】

具体的に、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見て、突部（23）の径方向の両辺に沿って配置される（図１４参照）。第１磁石（25）は、突部（23）の径方向外側の辺に沿って延びる。第２磁石（26）は、突部（23）の径方向内側の辺に沿って延びる。

【0091】

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。

【0092】

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）の面内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。

【0093】

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。

【0094】

具体的に、第１磁石（25）から磁気作業物質（11）に向かって磁束が流れる。磁気作業物質（11）では、第１磁石（25）から第２磁石（26）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。コア（21）の突部（23）では、第２磁石（26）から第１磁石（25）に向かって、突部（23）の内部を径方向に沿って磁束が流れる。

【0095】

－実施形態３の効果－
本実施形態の特徴によれば、第１磁石（25）及び前記第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。

【0096】

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。

【0097】

－実施形態３の変形例－
〈変形例〉
実施形態３において、磁気作業物質（11）にヨーク（13）を設けるようにしてもよい。

【0098】

図１６に示すように、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、軸方向から見て、第１磁石（25）及び第２磁石（26）と重なり合う両辺に沿って配置される。

【0099】

図１６に示す例では、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、コア（21）の突部（23）における径方向の両辺に沿って配置される。そのため、ヨーク（13）は、磁気作業物質（11）における径方向の両辺に沿って配置される。

【0100】

《実施形態４》
実施形態４について説明する。

【0101】

図１７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１７に示す例では、略矩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。

【0102】

図１８に示すように、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、磁気作業物質（11）の面内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。

【0103】

具体的に、第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、軸方向から見て、突部（23）の周方向の両辺に沿って径方向に延びる（図１８参照）。第１磁石（25）及び第２磁石（26）は、径方向外側の磁石幅が、径方向内側の磁石幅よりも大きい。

【0104】

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）の周方向の両辺に対して少なくとも一部が重なり合うように、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。

【0105】

これにより、矩形状に形成された磁気作業物質（11）に対して、磁気作業物質（11）に対して磁場を印加することができる。

【0106】

《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。

【0107】

前記実施形態では、第１磁石（25）及び第２磁石（26）を、コア（21）とともに回転移動させるようにしたが、この形態に限定するものではない。

【0108】

例えば、コア（21）の代わりに、別の磁気作業物質（11）を配置し、第１磁石（25）及び第２磁石（26）の両極側に磁気作業物質（11）を配置した構成としてもよい。このようにすれば、第１磁石（25）及び第２磁石（26）を磁気作業物質（11）に対して相対回転移動させることで、同時に磁場が印加される磁気作業物質（11）の数を増やすことができる。

【0109】

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。

【産業上の利用可能性】

【0110】

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。

【符号の説明】

【0111】

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
21 第１部材（コア）
25 第１磁石
26 第２磁石
27 第３磁石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】