(57)【要約】【課題】熱交換効率を向上できるようにする。【解決手段】制御回路は、モータを駆動制御することにより回動子６を回動し、ブロック１５をギャップ１３中に配設するように調整制御する状態と、補助磁性体１６をギャップ１３中に配設するように調整制御する状態とを繰り返す。【選択図】図２
2010112606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギャップを介して磁界を発生する磁界発生手段と、
印加磁界の変化により温度変化する磁気熱量効果を有する磁気作業物質が充填され当該磁気作業物質に媒体を通過させることにより熱交換する熱交換器と、
前記磁気作業物質をギャップ中に配設するように調整制御することにより前記磁界発生手段が磁界を前記磁気作業物質に印加する第１状態と、前記磁気作業物質以外の磁気通過物質をギャップ中に配設するように調整制御することにより前記磁界発生手段により前記磁気作業物質に印加された磁界を低減する第２状態と、に繰り返し制御する制御手段とを備えたことを特徴とする磁気式温度調整装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記磁気通過物質、前記磁気作業物質、前記ギャップのうち何れか一つまたは二つをその他に対して前記磁界発生手段の磁界発生方向と交差する方向に相対的に移動制御することによって前記第１状態と前記第２状態とに繰り返し制御することを特徴とする請求項１記載の磁気式温度調整装置。
【請求項３】
前記磁界発生手段は、２つの異極の永久磁石が対向配置されることによって前記ギャップを構成することを特徴とする請求項１または２記載の磁気式温度調整装置。
【請求項４】
前記磁気通過物質は、磁性体により構成された補助磁性体を含むことを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記磁気作業物質をギャップ中からギャップ外に移動調整制御するときには前記補助磁性体が前記磁気作業物質に隣接してギャップに進入するように前記ギャップ、前記磁気作業物質、前記磁気通過物質の配設位置関係を調整制御することを特徴とする請求項４記載の磁気式温度調整装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第２状態において磁界が印加される前記補助磁性体との間に空間が設けられるように前記補助磁性体の配設位置を調整制御することを特徴とする請求項４または５記載の磁気式温度調整装置。
【請求項７】
前記補助磁性体は、前記磁気作業物質の構成材料と同一材料を含んで構成されていることを特徴とする請求項４ないし６の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項８】
前記補助磁性体は、複数の前記ギャップ間を移動自在に支持されていることを特徴とする請求項４ないし７の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項９】
前記補助磁性体は、前記磁界発生手段が発生する磁界の方向と交差する方向に移動自在に構成され、当該移動自在な方向に沿う断面が円形状に形成されていることを特徴とする請求項４ないし８の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１０】
前記補助磁性体は、移動方向に沿う方向の前記ギャップの長さと同等以上に形成されていることを特徴とする請求項４ないし９の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１１】
前記磁界発生手段は、円孤状に設けられた永久磁石により構成され、
前記補助磁性体の円弧角度は、当該補助磁性体の移動方向となる周方向において前記磁界発生手段を構成する永久磁石の円孤角度と同等以上に形成されていることを特徴とする請求項４ないし１０の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１２】
前記補助磁性体は、外部磁力により保持可能な磁性体により構成されていることを特徴とする請求項４ないし１１の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１３】
前記補助磁性体は、強磁性体により構成されていることを特徴とする請求項４ないし１２の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１４】
前記補助磁性体は、磁性流体により形成されていることを特徴とする請求項４ないし１３の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１５】
前記補助磁性体は、粒状に形成されていることを特徴とする請求項４ないし１４の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１６】
前記磁気作業物質は複数ブロックに分けて設けられ、
前記補助磁性体は、前記磁気作業物質の充填複数ブロック間の全てに充填されていることを特徴とする請求項４ないし１５の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１７】
前記磁気通過物質は、空気を含むことを特徴とする請求項１ないし１６の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記磁気作業物質および前記磁気通過物質が前記ギャップを揺動するように当該ギャップ、前記磁気作業物質、前記磁気通過物質の配設位置関係を調整制御することを特徴とする請求項１ないし１７の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記磁気作業物質および前記磁気通過物質が前記ギャップを所定方向に通過するように前記ギャップ、前記磁気作業物質、前記磁気通過物質の配設位置関係を調整制御することを特徴とする請求項１ないし１８の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項２０】
前記磁界発生手段のギャップは、軸を中心として当該中心軸からそれぞれ所定距離離間して複数設けられ、
前記制御手段は、前記複数のギャップ、前記磁気作業物質、前記磁気通過物質の少なくとも一つについて軸を中心として軸の周方向に回動することで前記複数のギャップ、前記磁気作業物質および前記磁気通過物質の配設位置関係を調整制御することを特徴とする請求項１ないし１９の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項２１】
前記磁界発生手段のギャップは、一直線状に複数設けられ、
前記制御手段は、前記複数のギャップ、前記磁気作業物質、前記磁気通過物質の少なくとも一つを一直線状に移動することで、前記複数のギャップ、前記磁気作業物質および前記磁気通過物質の配設位置関係を調整制御することを特徴とする請求項１ないし２０の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【請求項２２】
前記磁界発生手段のギャップは複数設けられ、
前記ギャップ中の前記磁気作業物質および前記磁気通過物質の配設位置の関係は、前記複数のギャップ間で同期していることを特徴とする請求項１ないし２１の何れかに記載の磁気式温度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気熱量効果を利用して熱交換を行う磁気式温度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の磁気熱量効果を利用して熱交換を行う技術が供されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の技術思想によれば、磁気作業物質に磁界（磁場）を印加したり磁界を取り去ったりすることで、磁気エントロピーを大きく変化させて磁気熱量効果を生じさせ、熱交換器により熱交換する技術を示している。
【０００３】
特許文献１に記載された技術思想によれば、複数の磁気作業物質を複数のグループに分けて温度調整媒体用配管に沿って配置し、磁気遮蔽部と磁気通過部とを備えた磁気遮蔽体が、磁気作業物質に磁界が印加されている状態から磁界の印加が阻止された状態に変化する時期が、各グループの、温度調整媒体供給装置側に配置されている磁気作業物質から、被温度調整体側に配置されている磁気作業物質の方向に、順次遅れるように構成されている。これは、磁気作業物質が不連続に存在するときに磁気遮蔽体の回転時に発生するコギングトルクを少なくすることができるためである。
【特許文献１】特開２００６−３０８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の構造ではＣＯＰ（熱量対消費電力：Coefficient Of Performance）に劣ってしまう。また、特許文献１に記載された技術思想を適用すると、磁気遮蔽体やグループ分けした磁気冷凍材毎の配管等が必要となってしまい、装置が大型化してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、ＣＯＰを向上できるようにし、また、磁気遮蔽体を設けることなく小型化できるようにした磁気式温度調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、ギャップを介して磁界を発生する磁界発生手段と、印加磁界の変化により温度変化する磁気熱量効果を有する磁気作業物質が充填され当該磁気作業物質に媒体を通過させることにより熱交換する熱交換器と、前記磁気作業物質をギャップ中に配設するように調整制御することにより前記磁界発生手段が磁界を前記磁気作業物質に印加する第１状態と、前記磁気作業物質以外の磁気通過物質をギャップ中に配設するように調整制御することにより前記磁界発生手段により前記磁気作業物質に印加された磁界を低減する第２状態と、に繰り返し制御する制御手段とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、ＣＯＰを向上できる。
また本発明の一態様によれば、磁気遮蔽体を設けることなく小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（第１の実施形態）
以下、本発明を磁気冷凍装置に適用した第１の実施形態について図１ないし図１２を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、磁気冷凍装置の内部構造の正面図を概略的に示している。この図１に示すように、磁気冷凍装置Ａは、制御手段としての制御回路１と、円筒状のハウジング２内に取り付けられた回転駆動部としてのモータ３と、回動軸（回転軸）４と、熱交換器５と、回動子６と、ベアリング７とを備えて構成されている。
【００１０】
モータ３は、例えばギヤヘッド付きのステッピングモータにより構成され、制御回路１からの制御信号に基づいて回動制御可能に構成されている。尚、永久磁石式モータで構成されていても良い。このモータ３の中心には回動軸４が挿通されており、当該回動軸４の周方向（Ｙ軸周り）に回動可能に構成されている。
【００１１】
ハウジング２にはベアリング７が固着されており、回動軸４はベアリング７に支承されている。モータ３は、回動軸４を介して回動子６に連結されており、回動子６が回動軸４の周方向に回動可能になっている。回動子６は、内側ヨーク８、内側磁石９、外側ヨーク１０、外側磁石１１が互いにハウジング１２によって連結されることにより構成されている。
【００１２】
図２は、回動子の構造およびそのＸ方向に沿う周辺の配設構造を概略的に示す横断面図である。また、図３は、図１に示すハウジング２内を下側からみたモータ、回動子およびその周辺の具体的構造と、それらの配設位置関係を概略的に示す斜視図である。
【００１３】
図３に示すように、回動子６の内側ヨーク８は回動軸４に連接して構成されている。図２に示すように、内側ヨーク８および内側磁石９は、回動軸４の中心側に内側ヨーク８を配設すると共にその外側に内側磁石９を配設して連結され、内側磁石９は回動軸４を中心として中央から放射状をなして突設するように偶数個（４つ）構成されている。これらの複数の内側磁石９は、回動軸４を中心として周方向に所定間隔づつ離間して構成されている。尚、内側磁石９の数は偶数であれば良く、４つに限られない。
【００１４】
また、これらの内側磁石９の突設方向の外方に離間して、外側磁石１１および外側ヨーク１０がそれぞれ構成されている。複数の外側磁石１１および外側ヨーク１０は、回動軸４の中心側に外側磁石１１を配設すると共にその外側に外側ヨーク１０を配設して連結され、回動軸４の軸中心方向に向けて突設するように構成されている。外側ヨーク１０は、複数の外側磁石１１を回動軸４の周方向に沿って互いに連結して構成されている。
【００１５】
複数の内側磁石９の外方突設端と複数の外側磁石１１の内方突設端とはそれぞれ互いに対向して構成されており、複数の内側磁石９と複数の外側磁石１１との間にはそれぞれギャップ１３が設けられる。対向する内側磁石９および外側磁石１１は互いに異極の永久磁石により構成されている。これらの内側磁石９、外側磁石１１は、それぞれ、回動軸４を中心とした所謂円孤状に形成されている。尚、回動軸４の周方向に離間して隣り合う内側磁石９、９によりギャップ１３に与えられる磁極は互いに異極に設定されており、周方向に隣り合う外側磁石１１、１１によりギャップ１３に与えられる磁極は互いに異極に設定されている。
【００１６】
複数のギャップ１３間は、フレーム（図示せず）により連結されており、複数のギャップ１３間は、フレーム内側に設けられる連通孔１４により回動軸４の周方向に沿って連通されている。この連通孔１４内には、磁気作業物質充填ブロック１５（以下、単にブロックと称す）と補助磁性体１６とが、それぞれ、例えば内側磁石９または外側磁石１１の偶数個数分（本実施形態では４つ）設けられている。
【００１７】
連通孔１４内には、回動軸４の周方向に沿って、ブロック１５、補助磁性体１６、ブロック１５、補助磁性体１６…、が順に互い違いに配設されている。これらのブロック１５と補助磁性体１６との間には連通孔１４の一部となる空間１４ａが存在可能になっており、補助磁性体１６は、複数のギャップ１３間を渡るフレームに沿って連通孔１４内を移動自在に構成されている。
【００１８】
複数のブロック１５は、それぞれ例えばガドリニウム（Ｇｄ）強磁性体、もしくは、ランタン−鉄−シリコン（Ｌａ−Ｆｅ−Ｓｉ）系等の磁性体により磁気熱量効果を奏する磁気作業物質１５ａをブロック化して構成されている。磁気作業物質１５ａは、例えば球状粒子、細粒子により構成されている。複数のブロック１５は、それぞれ、アクリルなどの外壁材１５ｂの内部に磁気作業物質１５ａが充填されることにより構成されている。尚、複数のブロック１５はそれぞれハウジング２に固定設置形態で設けられている。
【００１９】
補助磁性体１６は、磁気通過物質、磁気保持物質として機能するもので、例えば磁気特性が磁気作業物質１５ａと同一の磁性材料で構成されていることが望ましく、例えばガドリニウム（Ｇｄ）強磁性体、もしくは、ランタン−鉄−シリコン（Ｌａ−Ｆｅ−Ｓｉ）系等の磁性体により構成されていると良い。補助磁性体１６は、その回動軸４の周方向長さに対応した円孤角度が、ギャップ１３の周方向長さに対応した円孤角度（例えば３０°）と同一角度に設定されている。
【００２０】
図１に戻って、熱交換器５は、ブロック１５、ポンプ１７、配管１８、１９、媒体２０、排熱部２１、冷熱部２２を備えて構成されている。ポンプ１７はハウジング２内に配設されており、回動軸４にはポンプ１７が取り付けられている。尚、ポンプ１７はハウジング２外に設置されていても良い。
【００２１】
モータ３は回動軸４を介してポンプ１７と連結されており、当該ポンプ１７を駆動する機能を備えている。これにより、ハウジング２の外部に他のポンプ１７の駆動源を設ける構成に比較して小型化できる。ポンプ１７には配管１８が接続されており、配管１８はブロック１５の外壁材１５ｂの上部に接続されている。外壁材１５ｂは、多数の通孔（図示せず）を図１中の上下（Ｙ方向）両端に備えており、ポンプ１７の作用により配管１８を通じて媒体２０を外壁材１５ｂ内外に流動（流入／流出）可能に構成されている。媒体２０は、例えば水などの液体による。
【００２２】
また、配管１９がブロック１５の外壁材１５ｂの下部に接続されており、ポンプ１７の作用により配管１９を通じて媒体２０を外壁材１５ｂ内外に流動（流入／流出）可能に構成されている。水などの媒体２０が外壁材１５ｂの通孔を通じて外壁材１５ｂ内に流入し媒体２０が磁気作業物質１５ａに接すると、当該磁気作業物質１５ａへの磁気印加状態に応じて媒体２０が温熱または冷熱する。
【００２３】
配管１８は弁（図示せず）を介して排熱部２１に接続されており、配管１９は弁（図示せず）を介して冷熱部２２に接続されている。排熱部２１および冷熱部２２は互いに離間してハウジング２の外部に配設され、冷熱部２２は冷熱を蓄積し排熱部２１から温熱を排熱するように構成されている。
【００２４】
熱交換器５は、ポンプ１７の作用により、媒体２０が温熱を蓄熱したタイミングで配管１８を通じて媒体２０の温熱を排熱部２１に排熱し、媒体２０が冷熱を蓄熱したタイミングで配管１９を通じて媒体２０の冷熱を冷熱部２２に蓄積させることで熱交換することができる。
【００２５】
図４は、熱交換器の配管の接続形態の一例を概略的に示している。本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ポンプ１７と複数のブロック１５との間を配管１８、１９により並列に接続して形成されている。尚、図４（ｂ）に示すように、ポンプ１７と複数のブロック１５との間を直列に接続した形態に適用しても良い。図４に示すように、媒体２０は図示Ｙ方向（ＸＺ方向と直交方向）に流動可能になっている。
【００２６】
図５は、熱交換時のブロック（磁気作業物質）への磁界印加タイミングと熱輸送タイミングの具体例を概略的に示している。ブロック１５内の磁気作業物質１５ａに強い磁束密度（例えば、１．２Ｔ）で磁界が印加されると磁気作業物質１５ａは発熱する（図５の（１））。制御回路１は、この状態でモータ３を駆動制御することでポンプ１７を駆動しブロック１５の外壁材１５ｂ内に媒体２０を通過させて温熱を排熱部２１に輸送する（図５の（２））。
【００２７】
また、ブロック１５内の磁気作業物質１５ａに印加された磁束密度が低減されると、磁気作業物質１５ａは吸熱する（図５の（３））。制御回路１は、この状態でモータ３を駆動制御することでポンプ１７を駆動しブロック１５の外壁材１５ｂ内に媒体２０を通過させて冷熱を冷熱部２２に輸送する（図５の（４））。このような熱輸送サイクル、熱交換サイクルを繰り返すことで冷熱を冷熱部２２に蓄積し、磁気冷凍装置Ａを構成することができる。
【００２８】
尚、磁気作業物質１５ａが発生する熱量を効率良く得るためには、磁界を磁気作業物質１５ａに印加した場合と、磁界を磁気作業物質１５ａから低減した場合とでは、最大磁束密度と最小磁束密度との間の磁束密度差を大きく得ることが望ましい。本実施形態では、図１〜図４に示す構造を採用することで磁束密度差を極力大きくできるように構成している。
【００２９】
図６〜図９は、ブロックと補助磁性体と回動体との配設位置関係を角度に応じて概略的に示している。
ギャップ１３は、対向する内側磁石９および外側磁石１１（以下、内外磁石９、１１と略す）間が連通孔１４内で一定間隔となるように設けられており、内外磁石９、１１間のギャップ１３に静磁場が発生する。
【００３０】
図６（ａ）に示すように、閉磁路（磁気回路：図示磁力線参照）の主経路Ｂ１は、所定の第１外側磁石１１→第１ギャップ１３→第１外側磁石１１に対向する第１内側磁石９→  内側ヨーク８→第１内側磁石９の周方向隣りの第２内側磁石９→第２ギャップ１３→第２内側磁石９に対向した第２外側磁石１１→外側ヨーク１０→第１外側磁石１１の順に渡って形成される。第１ギャップ１３、第２ギャップ１３には回転軸４から放射方向に沿ってそれぞれ一定の強磁界（例えば１．２Ｔ）が印加される。
【００３１】
したがって、制御回路１が、回動子６をブロック１５および補助磁性体１６に対して相対的に回動軸４の周方向（ギャップ１３に対する磁界発生方向とは直交交差方向）に回動制御することによって、ブロック１５と、補助磁性体１６と、内外磁石９、１１との間の配設位置関係を調整制御でき、各磁気的要素１５（１５ａ）、１６に印加する磁場を調整制御できる。
【００３２】
具体的には、本実施形態では以下のように配設位置関係を制御している。図６〜図９に示すように、ブロック１５と、補助磁性体１６と、内外磁石９、１１の配設位置関係は、複数の内外磁石９、１１間（つまりギャップ１３間）およびその周辺で同期しており、これらは回動子６が回動しても複数の各ギャップ１３間およびその周辺で同一の配設位置関係となる。したがって以下の説明では、１つのギャップ１３内およびその周辺の磁界に着目して説明を行う。
【００３３】
図６（ａ）に示す状態を角度０°と規定する。この状態は、内外磁石９、１１間の１つのギャップ１３中に１つのブロック１５のみが配設されており、当該ブロック１５に強磁界（例えば１．２Ｔ）が印加される状態となっている。
【００３４】
次に、制御回路１は回動子６を回動制御し、図６（ｂ）に示す角度１５°の状態に配設位置関係を調整制御する。この場合、第１ブロック１５はその一部（一端側の中央付近まで）がギャップ１３外に相対的に移動するようになり、その代わりに補助磁性体１６がギャップ１３に進入する。補助磁性体１６は、内外磁石９、１１の磁力によってギャップ１３の周方向中央に引きつけられるため、ギャップ１３は第１ブロック１５および補助磁性体１６間の隣接接触状態を保持しながら回動軸４の周方向に移動するようになる。
【００３５】
次に、制御回路１は回動子６を回動制御し、図７（ｃ）に示す角度３０°の状態に配設位置関係を調整制御する。この場合、第１ブロック１５はその全体がギャップ１３外に相対的に移動するようになり、その代わりに補助磁性体１６がギャップ１３の円孤方向（周方向）全体を埋設するようになる。すると、内外磁石９、１１の発生磁界はほぼ補助磁性体１６に印加されるようになり、後述するように、第１ブロック１５の磁気作業物質１５ａの印加磁界が低減される。
【００３６】
次に、制御回路１は回動子６を回動制御し、図７（ｄ）に示す角度４５°の状態に配設位置関係を調整制御する。この場合、補助磁性体１６は、内外磁石９，１１の磁力によって引きつけられるため、複数のギャップ１３間を回動軸４の周方向に渡るフレーム（図示せず）内側の連通孔１４を通じて周方向に移動（摺動）する。この場合、補助磁性体１６が例えば塊状の成型状態に加工されていると、フレームとの間の摩擦の影響を受けるため、例えば塊状の成型状態に比較して摩擦係数が低い成型状態（例えば、回動軸４の周方向（移動方向）に対して断面円形状、磁性流体）に形成されていると良い。その他、例えば補助磁性体１６は複数物体（複数の円柱物）により形成されていると良い。
すると、補助磁性体１６の移動方向の逆方向に発生する摩擦を極力低減することができ、モータ３が回動子６を回動するのに必要なトルクを極力抑制でき、消費電力を低減できるようになる。
【００３７】
次に、制御回路１は回動子６を回動制御し、図８（ｅ）に示す角度６０°の状態に配設位置関係を調整制御する。この場合、補助磁性体１６は、第１ブロック１５に隣り合う別の第２ブロック１５の端部に当接する。
【００３８】
次に、制御回路１は回動子６を回動制御し、図８（ｆ）に示す角度７５°の状態に配設位置関係を調整制御する。この場合、補助磁性体１６はその一部がギャップ１３外に相対的に移動するようになり、その代わりにブロック１５がギャップ１３に進入する。前述と同様に補助磁性体１６は内外磁石９、１１の磁力によってギャップ１３の周方向中央に引きつけられるため、第２ブロック１５と補助磁性体１６との間の隣接接触状態を保持しながらギャップ１３が回動軸４の周方向に移動する。
【００３９】
次に、制御回路１は回動子６を回動制御し、図９（ｇ）に示す角度９０°の状態に配設位置関係を調整制御する。この場合、補助磁性体１６はその全部がギャップ１３外に相対的に移動するようになり、その代わりに第２ブロック１５がギャップ１３に進入する。尚、補助磁性体１６は内外磁石９、１１の磁力およびフレームとの微小な摩擦に応じて第２ブロック１５との間の隣接接触状態が保持される。
【００４０】
次に、制御回路１は回動方向を逆方向にして回動子６を回動制御し、第１および第２ブロック１５、補助磁性体１６、ギャップ１３の配設位置関係を調整制御する。この後の位置調整制御は、９０°（図９（ｇ））→７５°（図８（ｆ））→６０°（図８（ｅ））→４５°（図７（ｄ））→３０°（図７（ｃ））→１５°（図６（ｂ））→０°（図６（ａ））の順に行われ、この後は、０°→９０°→０°…の順に繰り返すように制御する。したがって本実施形態においては、制御回路１は回動子６を揺動制御することになる。
【００４１】
図１０は、角度に応じた配設位置関係と磁束密度の解析結果とを示している。尚、図１０においては、図６〜図９に「０°」と示した位置を横軸の「０°」とし、この位置から図示右回転（正転方向）の回転位置を横軸とし、その位置における磁束密度を縦軸とした図を示している。この図１０において、ギャップ１３の位置は、横軸０°〜１５°、７５°〜９０°の領域となっており、１５°〜７５°の間は連通孔１４が設けられている領域となっている。
【００４２】
角度０°の場合、図１０（ａ）に示すように、内外磁石９、１１間のギャップ１３（横軸０°〜１５°、７５°〜９０°）にはブロック１５が位置しており、ギャップ１３には周方向に均一な最大磁束密度Ｂ２（ほぼ１．２Ｔ）が印加されていることがわかる。これは、内外磁石９、１１が互いに異極の永久磁石により構成され、また、ブロック１５がギャップ１３内の周方向全てに配設されているためであり、磁気作業物質１５ａに均一な磁界を印加することができる。
【００４３】
角度０°においては、図１０（ａ）に示すように、補助磁性体１６が第１ブロック１５に隣接接触し、該補助磁性体１６には漏れ磁束が発生している。この漏れ磁束の磁束密度は磁気作業物質１５ａに印加される最大磁束密度の約半分となる約０．６Ｔ程度発生している。
【００４４】
この漏れ磁束に起因して閉磁路が前述の主経路Ｂ１とは別経路（例えば、図１０（ａ）中の補助磁性体１６からその右方に位置する第２ブロック１５を通じて形成される経路）が生じる虞があるものの、補助磁性体１６は、空間１４ａを介して第２ブロック１５とは相当距離離間しているため、補助磁性体１６および第２ブロック１５間には内外磁石９、１１間の強い磁気結合に比較して弱い磁気結合しか生じることはなく、漏れ磁束は外側磁石１１→補助磁性体１６→内側磁石９の磁路を通じて主経路Ｂ１に導かれる。したがって、複数のブロック１５には独立して強い磁界が与えられることになる。
【００４５】
角度１５°においては、図１０（ｂ）に示すように、第１ブロック１５と補助磁性体１６とが隣接接触し、その境界位置がギャップ１３の周方向のほぼ中央付近（図１０（ｂ）の０°または９０°）に位置している。この場合、ブロック１５および補助磁性体１６の配設方向に渡り大方連続的に磁束密度が変化している。
【００４６】
角度３０°においては、図１０（ｃ）に示すように、補助磁性体１６がギャップ１３の周方向全体に渡って配設され、ブロック１５はギャップ１３外に移動する。補助磁性体１６は、内外磁石９、１１から磁界が与えられるものの、ブロック１５内の磁気作業物質１５ａに印加されていた磁界が低減されるようになる。
【００４７】
角度３５°、４０°においては、それぞれ、図１０（ｄ）、図１０（ｅ）に示すように、補助磁性体１６がギャップ１３の周方向全体に渡って配設され、ブロック１５はギャップ１３外に移動しブロック１５への印加磁界は徐々に低減していることがわかる。
【００４８】
角度４５°においては、図１０（ｆ）に示すように、隣り合う補助磁性体１６、１６間の中央にブロック１５が位置するようになる。ブロック１５には、印加磁界が低減された状態となる最小磁束密度Ｂ３（磁束密度０．２〜０．４Ｔ）で印加されるようになる。
【００４９】
尚、仮に、補助磁性体１６がブロック１５の周方向両脇の連通孔１４内に全て充設されているときには、図１０（ｆ）中に点線で概略的に示すように、最小磁束密度Ｂ４は０．６Ｔ程度に得られている。この場合でも、最大磁束密度（１．２Ｔ）と最小磁束密度（０．６Ｔ）との間の差は０．６Ｔ程度であり、磁気熱量効果を得るための磁束密度差を十分に確保できる。
【００５０】
しかし、補助磁性体１６がブロック１５の周方向両脇の連通孔１４内に充設されていると、ブロック１５と複数の補助磁性体１６との間で前記の主経路Ｂ１とは別経路の磁路が形成されてしまうため、最大磁束密度と最小磁束密度との間の差を大きく確保するという観点では、最小磁束密度を得るときの配設位置関係としてブロック１５と補助磁性体１６との間に空間１４ａ（空気）を設けることが望ましい。
【００５１】
特に、ブロック１５の中央部が、隣り合う補助磁性体１６の中間点に位置するようにすることが望ましい。すると、最小磁束密度を極力低下させることができ、磁気作業物質１５ａの吸熱効率を最大限高くすることができ、これにより熱交換効率を高くすることができる。尚、４５°を超える角度の場合には、０°〜４５°の場合の磁束密度変化とほぼ同様であるため、その説明を省略する。
【００５２】
前述したように、制御回路１は、モータ３を駆動制御することにより、回動子６の角度を０°〜９０°に徐々に正転方向に変化させて回動子６、磁気作業物質１５ａ、補助磁性体１６の配設位置関係を調整制御し、続いて９０°〜０°に徐々に反転方向に変化させて回動子６、磁気作業物質１５ａ、補助磁性体１６の配設位置関係を調整制御することで往復揺動制御している。尚、制御回路１による移動制御中には、ギャップ１３にはブロック１５（磁気作業物質１５ａ）または補助磁性体１６の何れかが位置しているため、磁気エネルギーの変化を小さく保つことができコギングトルクを小さくできる。
【００５３】
このとき、磁気作業物質１５ａが温熱を発生した状態でポンプ１７により媒体２０をブロック１５内に通過させて温熱部２１に温熱を輸送し、磁気作業物質１５ａが冷熱を発生した状態でポンプ１７により媒体２０をブロック１５内に通過させることにより冷熱部２２に冷熱を輸送して繰り返し蓄積させる。これにより、熱交換器５は効率良く熱交換することができる。
【００５４】
尚、角度９０°を回動した後に、補助磁性体１６のみが正転方向に引き続き３０°回転するようにしても良い。すると、３０°回転した後には図面中の角度０°の状態と同様の配置関係となり、引き続き正転動作を継続させるようにしても良い。
【００５５】
本実施形態によれば、制御回路１は、モータ３を駆動制御することによって、ブロック１５をギャップ１３中に配設するように調整制御して内外磁石９、１１が磁界をブロック１５内の磁気作業物質１５ａに印加する状態と、補助磁性体１６をギャップ１３中に配設するように調整制御して内外磁石９、１１により磁気作業物質１５ａに印加された磁界を低減する状態とを繰り返し制御している。
【００５６】
このため、例えば特許文献１が示す技術思想のように磁気作業物質と磁気発生手段との間に磁気遮蔽体を設ける必要がなくなり、小型化できる。また、磁気作業物質１５ａに印加される最大磁束密度と最小磁束密度との間の磁束密度差を十分に確保することができ、ＣＯＰ（熱量対消費電力：Coefficient Of Performance）を向上しながら熱交換器５が熱交換することができる。
【００５７】
制御回路１は、内外磁石９、１１がギャップ１３に発生させる磁界の発生方向と例えば直交して交差する方向（本実施形態では回動軸４の周方向）に沿ってブロック１５、補助磁性体１６に対してギャップ１３を相対的に移動制御することで配設位置関係を調整制御しているため、回動子６の構造を利用しながら前述と同様の作用効果が得られる。
【００５８】
補助磁性体１６は磁性体により形成されているため、ブロック１５に代わり補助磁性体１６をギャップ１３中に配設することができ、磁界を補助磁性体１６に通過させることでブロック１５に印加される磁界を低減することができる。したがって、磁気作業物質１５ａに印加される最小磁束密度を低下させることができ、ＣＯＰを向上できる。
【００５９】
制御回路１が、ブロック１５をギャップ１３中からギャップ１３外に移動調整制御するときには補助磁性体１６がブロック１５に隣接してギャップ１３中に進入するようにギャップ１３の位置を調整制御できるため、当該調整に伴うトルクを低減することができ、消費電力を低減できＣＯＰを向上できる。
【００６０】
制御回路１が、ブロック１５をギャップ１３外に移動調整制御することで内部磁束密度を低減させるときには、補助磁性体１６との間に空間１４ａが設けられるように補助磁性体１６の配設位置を調整制御しているため、磁気作業物質１５ａに補助磁性体１６を通じて印加される磁界を低減することができ、最大磁束密度と最小磁束密度との間の幅を広くできる。これにより、ＣＯＰを向上できる。
【００６１】
補助磁性体１６は磁気作業物質１５ａの構成材料と同一材料により構成されていると良い。
補助磁性体１６は複数のギャップ１３間を移動自在に支持されているため、内外磁石９、１１によりギャップ１３に生じる磁界を安定的に保つことができる。
補助磁性体１６は移動自在な方向に沿う断面が円形状に形成されていると、摩擦を少なくすることができトルクを低減できる。これにより消費電力を低減でき、ＣＯＰを向上できる。
【００６２】
内外磁石９、１１は２つの異極の永久磁石が対向配置されることによってギャップ１３を構成しているため、ギャップ１３に均一な磁束密度を形成できる。制御回路１はブロック１５および補助磁性体１６がギャップ１３を揺動するように配設位置関係を調整制御している。また制御回路１は、回動軸４を中心としてギャップ１３を周方向に回動制御することで配設位置関係を調整制御している。このため位置制御が容易となる。
【００６３】
ギャップ１３内のブロック１５（磁気作業物質１５ａ）および補助磁性体１６の配設位置関係は、複数のギャップ１３間で同期しているため、磁気作業物質１５ａに発生した冷熱／温熱について媒体２０を通じて同時に熱交換することができ、熱交換タイミングを同期させることができる。これにより熱交換器５の機構を簡単化できる。
【００６４】
ラジアル型に回動子６を構成しているため、連続的に動作させることができる。
尚、本実施形態では、内外磁石９、１１の円孤角度は３０°であり、ブロック１５（磁気作業物質１５ａ）、補助磁性体１６の配設領域の円孤角度もそれぞれ３０°に設定されている。
【００６５】
一般に、補助磁性体１６は磁気エネルギーが最小となる安定位置に向けてトルクが作用し、内外磁石９、１１の円孤中心に補助磁性体１６の円孤中心が合致するようにトルクが作用する。例えば、補助磁性体１６の円孤角度が内外磁石９、１１の円孤角度よりも小さい場合にはトルクが大きく作用する。したがって、補助磁性体１６の円孤角度が内外磁石８、１１の円孤角度を超える角度に設定されていると、補助磁性体１６が内外磁石９、１１の円孤角度以上にはみ出した部分に対するトルク作用はほとんどなくなる。したがって、トルクを最小化する上では、補助磁性体１６の円孤角度を内外磁石９、１１の円孤角度以上に構成することがより望ましい。
【００６６】
まとめると、補助磁性体１６は、移動方向に沿う方向のギャップ１３の長さと同等以上に形成されていると良く、本実施形態では、補助磁性体１６は、その回動軸４の周方向長さに対応した円孤角度が、ギャップ１３の周方向長さに対応した円孤角度（例えば３０°）以上に設定されていると良い。特に、３０°を超える円孤角度に設定されていると、周方向移動に伴うトルクを低減でき、消費電力を低減することでＣＯＰを向上できる。
【００６７】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、アキシャル型にしているところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、同一機能を有するが形態が異なる部分についても同一符号を付して異なる説明を付加して説明する。
【００６８】
図１１は、アキシャル型に配置した一例を示している。この図１１には回動子６に代わる回動子２３を示している。回動子２３は、回動軸４の軸中心から径方向に所定間隔離間した領域に内外磁石９、１１が配置されており、この内外磁石９、１１は、回動軸４の伸張方向に沿って対向するように配設されており、回動軸４の伸張方向に沿ってギャップ１３に磁場を発生させる。
【００６９】
尚、回動軸４の周方向に沿って連通孔１４が設けられており、この連通孔１４内に、前述実施形態と同様にブロック１５、補助磁性体１６、ブロック１５…が順に繰り返し配設されている。ブロック１５は回動軸４の周方向に動作不能に固定的に配置されており、補助磁性体１６は隣り合うブロック１５、１５間の連通孔１４内を回動軸４の周方向に移動自在に構成されている。尚、図１１では、各磁気的要素９、１１、１４〜１６が、回動軸４から径方向に所定距離離間して配置されている図を示しているが、これらの各磁気的要素９、１１、１４〜１６が回動軸４の軸中心から放射状に延設するような配設形態であってもよい。
【００７０】
このようなアキシャル型の構成を適用しても前述実施形態とほぼ同様の作用効果をそうする。尚、第１および第２実施形態に示した回動型に適用すると、ヨーク８、１０が連続的に磁気回路を構成するため、磁束分布を周期的に構成でき、後述実施形態のリニア型に比較してヨーク８、１０を全体的に薄肉化できる。
【００７１】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、リニア型に適用しているところにある。前述実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、同一機能を有するが形態が異なる部分については同一符号を付して異なる説明を付加して説明する。
【００７２】
図１２は、リニア型に配置した一例を示している。この図１２には回動子６に代わる移動子２４を示している。この図１２では、リニア型のヨーク８、１０を適用している。前述実施形態のモータ３、回動軸４に代えてリニア型のモータ（図示せず）が設けられており、制御回路１は、ヨーク８、１０、磁石９、１１を図示左右方向に移動調整制御可能に設けられている。したがって、ギャップ１３が図示左右方向の一直線上に複数設けられている。ブロック１５は図示左右方向に動作不能に固定的に配置されており、補助磁性体１６は隣り合うブロック１５、１５間の連通孔１４内を図示左右方向に移動自在に構成されている。
【００７３】
このようなリニア型の構成を適用しても前述実施形態とほぼ同様の作用効果を奏する。また、リニア型に構成することで筐体を直方体に形成することができ、製品組み込み時のデッドスペースを削減でき、製品容積を拡大でき製品全体を小型化できる。
【００７４】
（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
回動子６とポンプ１７とが回動軸４により連結された実施形態を示しているが、磁界印加／除去のタイミングと熱輸送タイミングとを適切に制御できれば、ポンプ１７の駆動制御と回動子６の駆動制御とを同期して行っても独立して行っても良い。この場合、各種弁（ロータリ弁など）を用いることで適切な熱輸送タイミングを図ることができる。
【００７５】
前述実施形態において、ギャップ１３中にブロック１５、補助磁性体１６の何れかを常に配設するように調整制御しなくても良い。つまり、連通孔１４の空間１４ａには例えば空気が満たされているが、磁気通過物質としての空気をギャップ１３中に配設制御する形態に適用しても良い。
【００７６】
磁気冷凍装置１の実施形態を示したが、磁気温熱装置、磁気冷蔵装置などに適用しても良いし、これらの機能を兼ね備えた構成に適用しても良い。すなわち磁気式温度調整装置に適用できる。
【００７７】
尚、補助磁性体１６の材質として他の強磁性体（例えば鉄）、常磁性体を適用しても良い。補助磁性体１６の形態としては、磁性流体、バルク状、粒状に構成しても良い。また、補助磁性体１６が外部磁力により保持可能な磁性体により構成されていると、当該補助磁性体１６をブロック１５と隣接させることが容易になるため望ましい。
【００７８】
補助磁性体１６が移動自在な方向は、内外磁石９、１１が発生する磁界の方向と交差していれば直交方向に限られない。補助磁性体１６の移動自在な方向に沿う断面は円形に限られない。補助磁性体１６を、磁気作業物質１５ａと異なる材質で構成しても良い。補助磁性体１６は、複数のブロック１５間の全てに充填されていても良い。補助磁性体１６に代えて空気のみを磁気通過物質として適用しても良い。
【００７９】
内外磁石９、１１として、互いに異極の対向する永久磁石を適用したが、一方が永久磁石、他方が鉄などの強磁性体を適用しても良い。
前述実施形態では、補助磁性体１６、ブロック１５の配設位置関係についてギャップ１３を揺動制御することで調整する実施形態を示しているが、一方向（所定方向）に通過、回転制御する構成でも良い。
【００８０】
ブロック１５の配置を固定して制御回路１がギャップ１３を移動制御する実施形態を示しているが、ギャップ１３を固定してブロック１５（磁気作業物質１５ａ）、補助磁性体１６の少なくとも何れか一方を移動制御する形態に適用しても良い。補助磁性体１６がハウジング２等に固定設置されており、制御回路１がブロック１５を移動調整制御する形態に適用しても良い。すなわち、ギャップ１３、ブロック１５（磁気作業物質１５ａ）、補助磁性体１６の何れかを移動制御できれば何れの形態に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の第１の実施形態について磁気式冷却装置の概略的な正面図
【図２】回動子とその周辺構造について概略的に示す横断面図
【図３】回動子とその周辺構造について概略的に示す斜視図
【図４】配管の接続形態を概略的に示す図
【図５】磁場の変化と温熱／冷熱の輸送等のタイミングを示すタイミングチャート
【図６】回動子とその周辺構造の動作説明図（その１）
【図７】回動子とその周辺構造の動作説明図（その２）
【図８】回動子とその周辺構造の動作説明図（その３）
【図９】回動子とその周辺構造の動作説明図（その４）
【図１０】角度に応じた回動子とその周辺構造の磁束密度の解析結果を示す特性図
【図１１】本発明の第２の実施形態について示す図３相当図
【図１２】本発明の第３の実施形態について示す図３相当図
【符号の説明】
【００８２】
図面中、Ａは磁気冷凍装置（磁気式温度調整装置）、１は制御回路（制御手段）、２はハウジング、３はモータ、４は回動軸、５は熱交換器、６は回動子、７はベアリング、８は内側ヨーク、９は内側磁石（磁界発生手段）、１０は外側ヨーク、１１は外側磁石（磁界発生手段）、１２はハウジング、１３はギャップ、１４は連通孔、１４ａは空間（磁気通過物質）、１５は磁気作業物質充填ブロック、１５ａは磁気作業物質、１５ｂは外壁材、１６は補助磁性体（磁気通過物質）、１７はポンプ、１８、１９は配管、２０は媒体、２１は排熱部、２２は冷熱部を示す。
【図１】
2010112606.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2010112606.tif 000010
【図９】
2010112606.tif 000011
【図１０】
2010112606.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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