(57)【要約】【課題】  ＡＭＲベッドの大きい内部温度勾配（傾き）を維持することができる往復式磁気冷凍機を提供する。【解決手段】   本発明の往復式磁気冷凍機は、熱伝導流体の流れを通過させる磁気材料を含む第１ＡＭＲベッド（能動磁気再生機ベッド）及び第２ＡＭＲベッド（能動磁気再生機ベッド）を含むＡＭＲと；磁石と；前記第１ＡＭＲベッド及び前記第２ＡＭＲベッドを前記磁石に往復運動させて、相互的に磁場を印加するか、または消去するＡＭＲ稼動部材と；前記ＡＭＲに熱的に接続される低温熱交換部及び高温熱交換部と；を備えてなり、前記第１ＡＭＲベッドの両端及び前記第２ＡＭＲベッドの両端には、前記磁石に近接した近出入口と、この近出入口に比べて前記磁石から遠い遠出入口が形成され、前記低温熱交換部は、前記第１ＡＭＲベッドの遠出入口及び前記第２ＡＭＲベッドの遠出入口に配置される。【選択図】      図４
2009543022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導流体の流れを通過させる磁気材料を含む第１ＡＭＲベッド（能動磁気再生機ベッド）及び第２ＡＭＲベッド（能動磁気再生機ベッド）を含むＡＭＲと；
磁石と；
前記第１ＡＭＲベッド及び前記第２ＡＭＲベッドを前記磁石に往復運動させて、相互的に磁場を印加するか、または消去するＡＭＲ稼動部材と；
前記ＡＭＲに熱的に接続される低温熱交換部及び高温熱交換部と；を備えてなり、
前記第１ＡＭＲベッドの両端及び前記第２ＡＭＲベッドの両端には、前記磁石に近接した近出入口と、この近出入口に比べて前記磁石から遠い遠出入口が形成され、
前記低温熱交換部は、前記第１ＡＭＲベッドの遠出入口及び前記第２ＡＭＲベッドの遠出入口に配置されることを特徴とする往復式磁気冷凍機。
【請求項２】
前記第１ＡＭＲベッド及び第２ＡＭＲベッドには、前記磁気材料が充填される第１貫通孔及び第２貫通孔が長さ方向に沿って形成され、
前記第１ＡＭＲベッド及び前記第２ＡＭＲベッドの遠出入口側には、前記第１貫通孔及び第２貫通孔に連通する低温側第１ＡＭＲノズル及び低温側第２ＡＭＲノズルが結合され、
前記第１ＡＭＲベッド及び前記第２ＡＭＲベッドの近出入口ツックには、前記第１貫通孔及び第２貫通孔に連通する高温側第１ＡＭＲノズル及び高温側第２ＡＭＲノズルが形成されたＡＭＲコネクターが結合され、
前記ＡＭＲノズルのうち少なくともいずれか１つには、前記熱伝導流体を前記貫通孔の断面全体に均一に分配する分配チャンバーが形成されることを特徴とする請求項１に記載の往復式磁気冷凍機。
【請求項３】
前記ＡＭＲは、プラスチック材質であり、
前記第１ＡＭＲベッドの遠出入口側と近出入口側及び前記第２ＡＭＲベッドの遠出入口側と近出入口側には、メッシュとパッキングが設けられることを特徴とする請求項２に記載の往復式磁気冷凍機。
【請求項４】
前記第１貫通孔及び第２貫通孔の各々には、リブ型隔壁によって上側貫通孔と下側貫通孔とに区切られることを特徴とする請求項３に記載の往復式磁気冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温の第１ＡＭＲベッド遠出入口と低温の第２ＡＭＲベッド遠出入口との間に低温熱交換器が熱的に接続された往復式磁気冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気冷凍機として、例えば特許文献１が提案されている。図１及び図２に示されたように、従来、磁気冷凍機は、第１ＡＭＲベッド１０Ａが磁場内で始まると見る時、第１ＡＭＲベッド１０Ａで加熱された熱伝導流体が高温熱交換器７０を通じて大気温度に低くなった後、第２磁気熱交換ユニット１０Ｂを通過する。この時、第２ＡＭＲベッド１０Ｂは、磁場の外部にあり、磁気材料１６の温度は低温なので、熱伝導流体が通過しながら熱伝導流体の温度が低くなる。温度が低くなった熱伝導流体は、低温熱交換器６０を通過し、さらに第１ＡＭＲベッド１０Ａに投入されて加熱された後、高温熱交換器７０と第２ＡＭＲベッド１０Ｂ及び低温熱交換器６０に進行することによって、１サイクルになる。反対に、移動機構２４によって第２ＡＭＲベッド１０Ｂがマグネットサーキット２２に移動すれば、チャンネルスイッチ３０が熱伝導流体の流れを正反対に変え、逆回転するサイクルになる。
【０００３】
一方、図２に示されたように、ＡＭＲベッド１０は、シリンダー形態のコンテナ１２と、コンテナ１２の内部に貯蔵された複数の磁気材料層１６及びメッシュ１４で構成されている。コンテナ１２は、熱交換チューブ３２または３４に接続される熱伝導流体インレット／アウトレットポート１８ａ、１８ｂを含む。
【０００４】
ところが、図１を参照する時（矢印方向を基準にする時）、往復運動するＡＭＲベッド１０各々のインレットポート１８ａ側は、マグネットサーキット２２に近接した近インレットポート１８ａであり、アウトレットポート１８ｂ側は、マグネットサーキット２２から遠い遠インレットポート１８ｂである。したがって、近インレットポート１８ａ側は、マグネットサーキット２２にまず進入し、遠インレットポート１８ｂ側は、最後に進入するので、近インレットポート１８ａ側の磁気材料層１６ａは、遠インレットポート１８ｂ側の磁気材料層１６ｂより温度が高い高温状態である。
【０００５】
このような温度分布を有する第１ＡＭＲベッド１０Ａの近インレットポート１８ａと第２ＡＭＲベッド１０Ｂの遠インレットポート１８ｂに低温熱交換器６０が熱的に接続されているので、第１ＡＭＲベッド１０Ａが磁石２２にある時、図３のような熱伝導流体が流れるようになる。
【０００６】
すなわち、低温熱交換器６０を経由した常温の熱伝導流体が高温側から低温側に流れるので、初期点線（熱伝導流体が流れる前）の温度勾配から実線（熱伝導流体が流れた後）の温度勾配に変わるようになる。したがって、低温側に進行する部分の磁気熱量材料は、初期温度が最終温度より低いため、性能低下が顕著し、本来の用途、例えばエアコンなどに使用することができない。
【０００７】
また、インレット／アウトレットポート１８ａ、１８ｂは、コンテナ１２の中心部に設けられている。そのため、熱伝導流体がコンテナ１２の断面全体に広がって流動せずに、熱伝導流体が磁気材料１６を一度貫通した箇所だけ続いて通過する恐れが大きいため、円満な熱交換の実行が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，８２６，９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述した問題を解決するためになされたもので、ＡＭＲベッドの大きい内部温度勾配（傾き）を維持することができる往復式磁気冷凍機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の往復式磁気冷凍機は、熱伝導流体の流れを通過させる磁気材料を含む第１ＡＭＲベッド（能動磁気再生機ベッド）及び第２ＡＭＲベッド（能動磁気再生機ベッド）を含むＡＭＲと；磁石と；前記第１ＡＭＲベッド及び前記第２ＡＭＲベッドを前記磁石に往復運動させて、相互的に磁場を印加するか、または消去するＡＭＲ稼動部材と；前記ＡＭＲに熱的に接続される低温熱交換部及び高温熱交換部と；を備えてなり、
前記第１ＡＭＲベッドの両端及び前記第２ＡＭＲベッドの両端には、前記磁石に近接した近出入口と、この近出入口に比べて前記磁石から遠い遠出入口が形成され、
前記低温熱交換部は、前記第１ＡＭＲベッドの遠出入口及び前記第２ＡＭＲベッドの遠出入口に配置されることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、低温熱交換器を経由した常温の熱伝導流体が低温側から高温側に流れるので、ＡＭＲベッドの大きい内部温度勾配を同一に維持することができる。
【００１２】
前述した構成において、前記第１ＡＭＲベッド及び第２ＡＭＲベッドには、前記磁気材料が充填される第１貫通孔及び第２貫通孔が長さ方向に沿って形成され、前記第１ＡＭＲベッド及び第２ＡＭＲベッドの遠出入口側には、前記第１貫通孔及び第２貫通孔に連通する低温側第１ＡＭＲノズル及び低温側第２ＡＭＲノズルが結合され、前記第１ＡＭＲベッド及び第２ＡＭＲベッドの近出入口側には、前記第１貫通孔及び第２貫通孔に連通する高温側第１ＡＭＲノズル及び高温側第２ＡＭＲノズルが形成されたＡＭＲコネクターが結合され、前記ＡＭＲノズルのうち少なくともいずれか１つには、前記熱伝導流体を前記貫通孔の断面全体に均一に分配する分配チャンバーが形成されれば、分配チャンバーを通じて熱伝導流体が貫通孔の断面全体に均一に分配されて流動するので、磁気材料全体と均一に熱交換することができる。
【００１３】
前述した構成において、前記ＡＭＲをプラスチック材質で具現すれば、断熱効果により広い温度勾配を形成することができる。
【００１４】
また、前記ＡＭＲベッドと前記ＡＭＲノズルとの間にメッシュとパッキングが設けられれば、熱伝導流体と磁気材料の流出を防止することができる。
【００１５】
また、前記貫通孔は、リブ型隔壁によって上側貫通孔と下側貫通孔とに区切られれば、熱伝導流体の圧力によるベッドの変形を防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上の説明から明らかなように、本発明の往復式磁気冷凍機によれば、次のような効果がある。
第一に、低温熱交換器から出た常温の熱伝導流体が低温側磁気材料から高温側磁気材料に通過するので、ＡＭＲベッド全体の温度は、同一の温度勾配を維持しつつ低下する。したがって、ＡＭＲ性能本来の目的である初期温度と最終温度間の温度勾配の幅をばらつきなく大きく形成することができる。
第二に、ＡＭＲベッドの磁気材料の充填横断面がほぼ同一の大きさの分配チャンバーが形成されていて、熱伝導流体が磁気材料全体に均一に流動するので、部分的に流動して形成される溝がほぼ抑制され、熱交換効率を顕著に向上させることができる。
第三に、往復式ツインＡＭＲのサイクル動作を利用するので、熱交換効率を上昇させることができる。
第四に、熱伝導流体が磁気材料を常に経由して通過する構造となっていて、熱交換効率を上昇させることができる。
第五に、メッシュとプラスチックパッキングを利用して熱伝導流体と磁気材料の流出を同時に防止することができる。
第六に、２個のＡＭＲを利用して冷却効果を二倍に向上させることができる。
第七に、ＡＭＲがプラスチック材質と外部に露出されない磁気材料からなるので、断熱状態を作ることができ、熱交換効率を上昇させることができる。
第八に、ＡＭＲベッドの貫通孔をリブ形態の隔壁で上下に区切ることによって、熱伝導流体の流動圧力によってＡＭＲの形状が変形されない。たとえ変形されるとしても、熱伝導流体は、分配チャンバーＤの構造によって磁気材料を避けることができないので、熱交換の効率が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の能動磁気冷凍機の構成図である。
【図２】図１のＡＭＲベッドを示す断面図である。
【図３】図１の第１ＡＭＲベッドの温度勾配を示す図である。
【図４】本発明の好ましい実施例に係る往復式再生機を概略的に示す斜視図及び正面図である。
【図５】本発明の好ましい実施例に係る往復式再生機を概略的に示す斜視図及び正面図である。
【図６】図４の能動磁気再生機（ＡＭＲ）の主要部分を示す分離斜視図である。
【図７】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図８】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図９】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１０】磁気冷凍システムのサイクル動作図であって、図１０は、図９の第１ＡＭＲベッドの温度勾配を示す図である。
【図１１】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１２】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１３】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１４】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１５】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１６】磁気冷凍システムのサイクル動作図である。
【図１７】本発明の好ましい他の実施例に係る多段磁気冷凍システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
図４及び図５は、本発明の好ましい実施例に係る往復式再生機を概略的に示す斜視図及び正面図であり、図６は、図４の能動磁気再生機ＡＭＲの主要部分を示す分離斜視図であり、図７乃至図１６は、磁気冷凍機のサイクル動作図である。
【００１９】
図４乃至図１６に示されたように、本実施例の磁気冷凍機は、再生機１００と、前記再生機１００と熱的に接続される低温熱交換部１６０及び高温熱交換部１７０とを含むことが好ましい。低温熱交換部１６０は、冷却機能をするのに対し、高温熱交換部１７０は、熱放出機能をする。
【００２０】
再生機１００は、図４乃至図６に示されたように、大きく、能動磁気再生機（Active Magnetic Regenerator：ＡＭＲ）１１０と、マグネット部材２１０と、ＡＭＲ１１０に磁場を印加するか、または消去するＡＭＲ稼動部材２３０とで構成されている。
【００２１】
ＡＭＲ１１０は、熱伝導流体の流れを通過させる磁気材料を含む第１ＡＭＲベッド１１０Ａ及び第２ＡＭＲベッド１１０Ｂで構成されている。前記第１ＡＭＲベッド１１０Ａ及び第２ＡＭＲベッド１１０Ｂには、磁気材料が充填される第１貫通孔１１４Ａ及び第２貫通孔１１４Ｂが長さ方向に沿って形成されている。
【００２２】
また、前記第１ＡＭＲベッド１１０Ａ及び第２ＡＭＲベッド１１０Ｂの外側には、相対的に磁石２１０から遠い位置にある第１遠出入口１１０ＡＬ及び第２遠出入口１１０ＢＬが形成されている。これら遠出入口１１０ＡＬ、１１０ＢＬは、往復運動時に、後述する近出入口１１０ＡＨ、１１０ＢＨより相対的に磁石２１０内に遅れて進入するので、温度が低く形成される。また、前記第１遠出入口１１０ＡＬ及び第２遠出入口１１０ＢＬには、前記第１貫通孔１１４Ａ及び第２貫通孔１１４Ｂに連通する低温側第１ＡＭＲノズル１２０Ａ及び低温側第２ＡＭＲノズル１２０Ｂが結合されることが好ましい。
【００２３】
また、前記第１ＡＭＲベッド１１０Ａ及び第２ＡＭＲベッド１１０Ｂの内側（対向する側）には、前述した遠出入口１１０ＡＬ、１１０ＢＬより相対的に磁石２１０に先に進入するので、高温側である第１近出入口１１０ＡＨ及び第２近出入口１１０ＢＨが形成されている。また、前記第１近出入口１１０ＡＨ及び第２近出入口１１０ＢＨの内側には、前記第１貫通孔１１４Ａ及び第２貫通孔１１４Ｂに連通する高温側第１ＡＭＲノズル及び高温側第２ＡＭＲノズルが形成されたＡＭＲコネクター１２０が結合されている。
【００２４】
このようなＡＭＲの構造において、低温熱交換器１６０は、第１ＡＭＲベッドの第１遠出入口１１０ＡＬ及び第２ＡＭＲベッドの第２遠出入口１１０ＢＬに接続されている。この構造によって、図１０に示されたように、低温熱交換器１６０を経由した常温の熱伝導流体が低温側から高温側の磁気材料を通過するので、初期温度と最終温度間の勾配がばらつきなく同一に維持され、ＡＭＲベッドの内部温度の幅を広く具現することができる。
【００２５】
また、第１ＡＭＲベッド１１０Ａと第２ＡＭＲベッド１１０Ｂとの間にＡＭＲコネクター１２０が配設され、１つのＡＭＲベッドが磁石２１１内に位置すれば、他の１つは、磁石２１１の外部に位置する。すなわち、１つのＡＭＲベッドが加熱されれば、他の１つは冷却されるサイクルが繰り返される。ＡＭＲベッド１１０Ａ、１１０Ｂの間にＡＭＲコネクター１２０が配設される理由は、ＡＭＲベッド１１０Ａ、１１０Ｂが磁場の外部に出る時は、熱伝導流体が流れてはならないからである。ＡＭＲコネクター１２０の長さは、１つのＡＭＲベッドの長さと実質的に同一であることが好ましい。
【００２６】
また、高温側ＡＭＲノズルを有するＡＭＲコネクター１２０と低温側ＡＭＲノズル１２０Ａ、１２０Ｂは、熱伝導流体が流れることができる流路の役目をする。すなわち、第１ＡＭＲノズル１２０Ａの両端には、第１低温側出入口１２０ＡＬ及び分配チャンバーＤ１が形成され、第２ＡＭＲノズル１２０Ｂの一端には、第２低温側出入口１２０ＢＬが、他端には分配チャンバーＤ２が形成されている。これら分配チャンバーＤ１、Ｄ２は、貫通孔１１４Ａ、１１４Ｂの流路の断面全体に均一に分配する分配チャンバーとして機能をする。したがって、低温出入口１２０ＡＬ、１２０ＢＬで十分な速度で進行し、分配チャンバーＤ１、Ｄ２で拡散され、貫通孔１１４Ａ、１１４Ｂの全体に均一に流動するので、磁気材料との部分的接触とこれによる溝形状を最大限抑制し、熱交換効率を顕著に高めることができる。
【００２７】
また、ＡＭＲコネクター１２０の両端には、第１高温側ノズル及び第２高温側ノズルが形成されている。第１高温側ノズルには、前記貫通孔１１４Ａに接続される分配チャンバーＤ３と第１高温側出入口１２０ＡＨが形成され、第２高温側ノズルには、前記貫通孔１１４Ｂに接続される分配チャンバーＤ４と第２高温側出入口１２０ＢＨが形成されている。これら第１低温側出入口１２０ＡＬと第２低温側出入口１２０ＢＬ及び第１高温側出入口１２０ＡＨと第２高温側出入口１２０ＢＨは、熱交換チューブ１３２、１３４に接続されている。
【００２８】
このようなＡＭＲ１１０の構造によって、熱伝導流体が磁気材料を常に経由して通過するので、熱交換効率を上昇させることができる。また、磁気材料が外部に露出されていないので、断熱状態を作ることができ、熱交換効率が上昇する。
【００２９】
また、ＡＭＲベッド１１０Ａ、１１０Ｂまたは全体ＡＭＲ１１０がプラスチック材質で成形されることが好ましい。プラスチックは、断熱効果が大きく、且つ広い温度勾配を形成する。
【００３０】
一方、前記貫通孔１１４Ａ、１１４Ｂは、リブ型隔壁Ｒによって上側貫通孔ＵＰと下側貫通孔ＬＰとに区切られることが好ましい。隔壁Ｒは、リブの機能をし、圧力によってＡＭＲベッドの形状が変形されないように保持する機能をする。
【００３１】
前記貫通孔１１４Ａ、１１４Ｂの装着溝１１５にはメッシュＭとプラスチックパッキングＳが装着されることが、磁気材料と熱伝導流体の流出を防止するという側面で好ましい。
【００３２】
低温熱交換部１６０及び高温熱交換部１７０は、熱伝導流体が流動する熱伝逹チューブ１３２、１３３、１３４、１３５、１３６によってＡＭＲ１１０に熱的に接続されている。熱伝導流体の流動は、ポンプ１４０によって生成される。また、熱伝導流体の方向切換は、ソレノイド弁ＳＯＬ１、ＳＯＬ２によって行われる。
【００３３】
マグネット部材２１０は、磁石２１１とこの磁石２１１を支持するボディー２１３とで構成されている。
【００３４】
ＡＭＲ稼動部材２３０は、ＡＭＲ１１０を往復運動させるメカニズムであって、本実施例では、ＡＭＲ１１０に接続されるラック２３１と、前記ラック２３１と噛み合うピニオン２３３と、前記ピニオン２３３に回転動力を伝達するモーター（図示せず）とで構成されている。
【００３５】
ラック２３１がＡＭＲ１及びＡＭＲ２の両方に接続されて支持してもよいが、構造が複雑で、スペースを多く占めるというトラブルがある。したがって、１つのラック２３１でＡＭＲ１１０を支持する場合には、ＡＭＲ１１０を複数のローラー２５０によって支持することが好ましい。これは、ＡＭＲベッド１１０Ａ、１１０Ｂが往復運動する時に、マグネット部材２１３との接触によって生ずる摩擦力による熱がＡＭＲベッド１１０Ａ、１１０Ｂに伝導されることを防止し、熱交換効率を高めることができ、また、摩擦力が少ないため、少ないエネルギーでも往復運動が可能にすることができる。ＡＭＲ１１０は、ＡＭＲ保持板２７０に保持した後、ローラー２５０に支持することが好ましい。この時、ＡＭＲ稼動部材２３０は、ＡＭＲ保持板２７０に連結しても構わない。
【００３６】
以下では、前述した構成による本実施例の磁気冷凍機サイクル動作を図７乃至図１６を参照して説明する。また、図７乃至図１６のソレノイド弁ＳＯＬがＯＦＦならエルボー形態で流動し、ＯＮなら直線形態で流動するようにスイッチすることを示す。
【００３７】
図７は、ＡＭＲコネクター１２０が正確に磁石２１１内に位置した時を示す。この時は、ＡＭＲ１及びＡＭＲ２には、熱伝導流体が流れてはならないため、ソレノイド弁１及びソレノイド弁２はＯＦＦ状態である。
【００３８】
図８は、ＡＭＲ稼動部材２３０によってＡＭＲ１が磁石２１１内に入るのに対し、ＡＭＲ２は、磁石２１１外部に出るので、高温熱交換器１７０を経由した大気温度の熱伝導流体がチューブ１３４を通じてＡＭＲ２を通過しながら冷却され、低温熱交換器１６０を通過しながらさらに大気温度（事実は大気温度より若干低い温度）に戻り、ＡＭＲ１を経て加熱された後、チューブ１３２とチューブ１３３を通じてポンプ１４０を通過し、高温熱交換器１６０を経て大気温度（事実は大気温度より若干高い温度）に戻り、チューブ１３４を通じてＡＭＲ２に投入されることが１サイクルである。図９は、ＡＭＲ１が磁石２１１内に完全に入って立ち止まり、さらに外部に出るために移動する前まで熱伝導流体は図８のような方向に流動する。この時のソレノイド弁１はＯＦＦ、ソレノイド弁２はＯＮ状態であって、第１低温側出入口１２０ＡＬ及び第１高温側出入口１２０ＡＨは、低温側インレッ及び高温側アウトレットであり、第２高温側出入口１２０ＢＨ及び第２低温側出入口１２０ＢＬは、高温側インレッ及び低温側アウトレットとして機能し、循環するようになる。
【００３９】
このように、低温熱交換器１６０から出た常温の熱伝導流体がＡＭＲ１の遠出入口１１０ＡＬの低温側磁気材料からＡＭＲ１の近出入口１１０ＡＨの高温側磁気材料を通過するので、図１０のように、ＡＭＲ内部の初期温度勾配（点線）から最終温度勾配（実線）にばらつきなく低下する。
【００４０】
次に、図１１及び図１２に示されたように、ＡＭＲ１が磁石２１１の外部に出るので、移動する瞬間からは熱伝導流体がＡＭＲ１１０に流れない（ソレノイド弁すべてＯＦＦ）。
【００４１】
続いて、図１３及び図１４に示されたように、以前サイクルと正反対にＡＭＲ２が磁石２１１内に入るのに対し、ＡＭＲ１が磁石２１１の外部に出るので、高温熱交換器１７０を経由した大気温度の熱伝導流体がチューブ１３２を通じてＡＭＲ１を通過しながら冷却され、低温熱交換器１６０を通過しながらさらに大気温度（事実は大気温度より若干低い温度）に戻るＡＭＲ２を経て加熱された後、チューブ１３４とチューブ１３５を通じてポンプ１４０を通過し、高温熱交換器１７０を経て大気温度（事実は大気温度より若干高い温度）戻り、ＡＭＲ１にさらに投入されることが１サイクルである。この時、ソレノイド弁２はＯＦＦ、ソレノイド弁１はＯＮ状態であって、第１高温側出入口１２０ＡＨ及び第１低温側出入口１２０ＡＬは、高温側インレッ及び低温側アウトレットであり、第２低温側出入口１２０ＢＬ及び第２高温側出入口１２０ＢＨは、低温側インレッ及び高温側アウトレットとして機能して循環するようになる。
【００４２】
このように、低温熱交換器１６０から出た常温の熱伝導流体がＡＭＲ２の遠出入口１１０ＢＬの低温側磁気材料からＡＭＲ２の近出入口１１０ＢＨの高温側磁気材料を通過するので、図１０のように、ＡＭＲ内部の初期温度勾配（点線）から最終温度勾配（実線）にばらつきなく低下する。
【００４３】
図１５及び図１６では、ＡＭＲ２が磁石２１１の外部に出るので、移動する瞬間からは熱伝導流体がＡＭＲ１１０に流れない。
【００４４】
また、図１７に示されたように、ＡＭＲと磁石をさらに連結し、多段冷却効果を得ることもできる。
【００４５】
このような本実施例による磁気冷凍機サイクルの特徴は、低温熱交換器１６０が第１ＡＭＲベッドの低温側磁気材料及び第２ＡＭＲベッドの低温側磁気材料側に接続されていて、熱伝導流体が低温側の磁気材料から高温側の磁気材料を通過するようになる。したがって、ＡＭＲベッドの全体温度は、同一の温度勾配を維持しながら低下するので、性能係数の顕著な低下を抑制し、本来の用途（例えばエアコン）に使用することができる。
【００４６】
また、熱伝導流体が直接磁気材料を経由しなければならない構造により熱交換の効率を高め、２個のＡＭＲ１１０が連結され、さらに多い量の磁気材料によりほぼ二倍の冷却効果を奏することができる。また、ＡＭＲにリブ１１４Ａ、１１４Ｂが形成されていて、熱伝導流体の流動圧力によってＡＭＲの形状が変形されないが、たとえ変形されるとしても、熱伝導流体は分配チャンバＤの構造によって磁気材料を避けることができないので、熱交換の効率が高い。また、ＡＭＲ１１０が板状であって、その構造が簡単であるが、効率が非常に良く、且つ成形が容易なプラスチック材質で形成されているという点である。
【００４７】
また、往復式ツインＡＭＲのサイクル動作なので、効率的で、且つ高い低温と高温の温度勾配を示すことによって冷却効果を奏することができる。前述したように、ＡＭＲが磁石内に入る時は、熱伝導流体が低温から高温に流れ、ＡＭＲが磁石の外部に出る間には、熱伝導流体がＡＭＲに流れない。ＡＭＲが磁石の外部に出て冷却された後、熱伝導流体が高温から低温に流れる。例えば、ＡＭＲ１で冷却された熱伝導流体が低温熱交換器を経由した後、ＡＭＲ２に投入され、１つの熱伝導流体がＡＭＲ１、２をすべて通過する特徴である。
【００４８】
また、高温熱交換器の位置は、ポンプの吐出側にあるので、このような高温熱交換器の位置は、ポンプによって加熱された熱伝導流体の熱をＡＭＲに入る前に大気温度に作ることができる。
【００４９】
また、磁気材料は、磁場が印加される時、温度が変化する特性があり、このような特性に優れた材料としては、微細な大きさの粉末であるガドリニウムＧｄがある。このガドリニウムは、熱伝導流体の流れに対して浸透性に優れた空隙を有しており、熱の吸収及び放出に優れている。
【００５０】
本発明の往復式磁気冷凍機は、前述した実施例に限定されず、本発明の技術思想が許容する範囲内で多様に変形して実施することができる。例えば、本実施例のＡＭＲの両端にＡＭＲノズルを形成し、これらＡＭＲをＡＭＲノズルがないコネクターで連結して使用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
４０、１４０  ポンプ
６０、１６３  低温熱交換器（室内機）
７０、１７０  高温熱交換器
１００  再生機
１１０  ＡＭＲ
１１０Ａ、１１０Ｂ  ＡＭＲベッド
１１０ＡＬ、１１０ＢＬ  遠出入口（低温側磁気材料）
１１０ＡＨ、１１０ＢＨ  近出入口（高温側磁気材料）
１１４Ａ、１１４Ｂ  貫通孔
１１５  装着溝
１２０    ＡＭＲコネクター
１２０Ａ、１２０Ｂ    ＡＭＲノズル
１２０ＡＬ、１２０ＢＬ  低温側熱伝導流体出入口
１２０ＡＨ、１２０ＢＨ    高温側熱伝導流体出入口
２１０  マグネット部材
２１１  磁石
２１３  ボディー
２３０  ＡＭＲ稼動部材
２３１、２３３  ラック
２３３  ピニオン
２５０  ローラ
２７０  ＡＭＲ保持台
Ｄ１〜Ｄ４    分配チャンバー
Ｍ  メッシュ
Ｒ  リブ型隔壁
Ｓ  パッキング
ＳＯＬ１〜ＳＯＬ４  ソレノイド弁
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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