(57)【要約】【課題】簡単な構成で冷凍能力を大きくして高い運転効率を得る。【解決手段】回転子４における軸方向の前後両端で永久磁石５，５の外側に、固定子２の内径よりも一回り小さい外径を有する円盤状のヨーク部４３，４３を、回転子４と同軸で一体に形成して、そのヨーク部４３の外周側で固定子２の内面に、ヨーク部４３の外周面と近接する４つの磁気作業体１４，１４・・を配置した。これにより、磁気作業体１４及びヨーク部４３に磁束が集中して高磁束密度となって、冷凍能力を従来の２倍以上に大きくすることができる。【選択図】図８
2008051411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動手段によって回転し、周面に永久磁石を固着した回転子と、その回転子を軸支し、内面側に、磁場の増減に応じて温度が変化する磁気作業物質を内設する磁気作業体を配置した筒状の固定子とを有する装置本体と、
前記磁気作業体間を接続して形成される循環経路に冷却流体を循環させる冷却流体循環手段と、
前記循環経路に設けられ、前記冷却流体と被冷却体との間で熱交換を行う熱交換器と、を備えてなる磁気冷凍装置であって、
前記回転子における軸方向での少なくとも一端側に、前記軸方向で前記永久磁石よりも外側に位置するヨーク部を設け、前記磁気作業体を、前記固定子の端部側で前記固定子内面とヨーク部との間に配置したことを特徴とする磁気冷凍装置。
【請求項２】
磁気作業体を、磁気作業物質が充填される複数の管状ダクトと、その管状ダクトの両端側にあって当該側の端部同士を接続し、冷却流体の出入口となる一対のジャケットとから形成した請求項１に記載の磁気冷凍装置。
【請求項３】
管状ダクト又はジャケットの少なくとも一方を絶縁材料で形成した請求項２に記載の磁気冷凍装置。
【請求項４】
固定子の内面側に、磁気作業体を含めた前記固定子の内面全周を磁気的に軸対称として回転子のトルクを低減させるトルク低減手段を設けた請求項１乃至３の何れかに記載の磁気冷凍装置。
【請求項５】
トルク低減手段は、磁気作業体と磁気抵抗が等価となる補助磁性体を、前記磁気作業体を除く固定子内面に配置したものである請求項４に記載の磁気冷凍装置。
【請求項６】
固定子の少なくとも一部を、円盤状の磁性板を絶縁手段を介して前記固定子の軸方向へ複数枚積層することで形成した請求項１乃至５の何れかに記載の磁気冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気作業物質の磁気熱量効果を利用した磁気冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロン等の気体冷媒を使用した従来の気体冷凍装置に代わり、磁気作業物質が増磁或いは減磁の際に大きな温度変化を生じさせる性質（磁気熱量効果）を利用した磁気冷凍装置が近年注目されている。磁気作業物質に作用させる磁場発生手段としては、高磁場を発生できる超電導磁石等が有利であるが、４Ｋ（−２６９℃）近傍で運転する超電導磁石を維持するには大きな動力を要することから、冷蔵庫や空気調和機等冷凍能力が約１〜１０ｋＷ以下の磁気冷凍装置においては、磁界発生に動力の必要がない永久磁石を用いたコンパクトな形態が望まれている。
そこで、本件出願人は、特許文献１において、磁場発生手段として永久磁石を用いた磁気冷凍装置を提案している。
これは、回転駆動する回転板の周上に永久磁石を取着する一方、ケーシングに、磁気作業物質が内設されて永久磁石に対向して近接する磁気作業体を配設し、各磁気作業体に接続した低温配管及び高温配管によって、磁気作業体間に冷却流体を通過させる循環経路を形成して、その循環経路の低温配管側に被冷却体を冷却する冷却器を、高温配管側に切換弁を介して、循環器及び排熱交換器を夫々接続したものである。
【０００３】
この磁気冷凍装置においては、回転板の回転に伴う永久磁石の接近により、磁気作業体が増磁されて温度上昇し、永久磁石の離反により、磁気作業体が減磁されて温度低下する。このタイミングに合わせて、切換弁が温度低下した磁気作業体から冷却器を経て温度上昇した磁気作業体を通るように冷却流体を循環させることで、磁気作業体の低温配管接続側の温度を冷凍能力と熱負荷とがバランスする温度まで低下させる一方、磁気作業体の高温配管接続側の温度は排熱交換器の排熱能力と冷凍能力とがバランスした一定温度となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０６９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように磁場発生手段として永久磁石を用いた磁気冷凍装置は、コンパクトで磁場発生に動力を要しない等の利点を有している反面、運転効率の点では気体冷凍装置に比して低いなどの欠点が指摘されている。
運転効率を向上させるためには、冷凍能力を大きくすることが考えられる。冷凍能力を大きくするための要因の一つは、磁気熱量効果の大きい磁気作業物質を利用することであるが、現状ではガドリニウム（Ｇｄ）レベルの磁気熱量効果にとどまり、磁気作業物質に依存した冷凍能力の向上は困難となっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、磁場発生手段として永久磁石を用いた磁気冷凍装置の上記課題を解決するためになされたもので、磁気作業物質に依存することなく、簡単な構成で冷凍能力を大きくして高い運転効率が得られる磁気冷凍装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、駆動手段によって回転し、周面に複数個の永久磁石を周方向に所定間隔で固着した回転子と、その回転子を軸支し、内面側に、磁場の増減に応じて温度が変化する磁気作業物質を内設する磁気作業体を配置した筒状の固定子とを有する装置本体と、磁気作業体間を接続して形成される循環経路に冷却流体を循環させる冷却流体循環手段と、循環経路に設けられ、冷却流体と被冷却体との間で熱交換を行う熱交換器と、を備えてなる磁気冷凍装置であって、回転子における軸方向での少なくとも一端側に、回転子の軸方向で永久磁石よりも外側に位置するヨーク部を設け、磁気作業体を、固定子の端部側で固定子内面とヨーク部との間に配置したことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明に加えて、運転効率の一層の向上に繋がる磁気作業体とするために、磁気作業体を、磁気作業物質が充填される複数の管状ダクトと、その管状ダクトの両端側にあって当該側の端部同士を接続し、冷却流体の出入口となる一対のジャケットとから形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２の発明に加えて、磁気作業体での渦電流損失をより効果的に低減するために、管状ダクト又はジャケットの少なくとも一方を絶縁材料で形成したものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの発明に加えて、より高い運転効率を得るために、固定子の内面側に、磁気作業体を含めて固定子の内面全周を磁気的に軸対称として回転子のトルクを低減させるトルク低減手段を設けたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４の発明に加えて、トルク低減手段を簡単に形成するために、トルク低減手段を、磁気作業体と磁気抵抗が等価となる補助磁性体を、磁気作業体を除く固定子内面に配置する構成としたものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの発明に加えて、固定子の渦電流損失を低減して冷凍能力の向上を図るために、固定子の少なくとも一部を、円盤状の磁性板を絶縁手段を介して固定子の軸方向へ複数枚積層することで形成したものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、磁気作業体及びヨーク部に磁束が集中して高磁束密度となる。磁気作業物質の磁気熱量効果は付加される磁束密度に比例して増加するので、冷凍能力を従来の２倍以上に大きくすることができる。よって、高い運転効率が実現可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、磁気作業体の形状の工夫により、磁場の増減変化によって誘起される渦電流値が一体型のダクトに比して格段に小さくなり、渦電流損失の低減に繋がる。よって、熱効率を向上させて冷凍能力を大きくすることができる。特に、管状ダクトの採用により冷却流体の耐圧力性も向上するため、結果的に管状ダクトの板厚を薄くできる。その分磁気隙間も減少するので、磁気作業体に作用する磁場強度が増加し、冷凍能力の一層の向上が期待できる。また、ダクトを管状とすることで矩形のダクトに比べ固定子との平均断熱距離が増加するので、固定子からの熱侵入量も軽減可能となる。従って、より高い運転効率が得られることになる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、絶縁材料の採用により、渦電流損失のより効果的な低減が期待できる。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、トルク低減手段によって磁場反抗トルクを低減することで回転子のトルクを大きく低減でき、より運転効率の高い磁気冷凍装置を得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加えて、補助磁性体の採用によってトルク低減手段を簡単に形成することができる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、固定子の積層構造によって渦電流値が小さくなって渦電流損失が低減される。よって、熱効率を向上させて冷凍能力をより大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
《形態１》
図１は、磁気冷凍装置に用いられる装置本体の一例を示す縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。この装置本体１は、軸方向の前後端をフランジ３，３によって夫々閉塞し、内部を真空気密状態とした中空筒状の固定子２と、その固定子２内の軸心にあって、軸対称となる周面に一対の永久磁石５，５を放射状に取着した回転子４とを備える。回転子４は、前後端に同軸で連結した軸６，７が夫々フランジ３によって回転可能に軸支され、フランジ３を貫通した一方の軸６に減速機８を介して連結されたサーボモータ９によって回転制御される。同じくフランジ３を貫通した他方の軸７には、フランジ３の外面に固定されたロータリー弁１０の弁体３４が直結されている。
【００１２】
一方、固定子２は、前後端を除く中間部位が、中央を穿設した円盤状の磁性板１１，１１・・と、その磁性板１１よりも薄肉で同じく中央を穿設した円盤状の絶縁板１２，１２・・とを交互に積層し、これらを軸方向に貫通する図示しないボルトによって一体結合した構造となっている。各磁性板１１は、図３に示すように、中央側が厚肉部１３となって、隣設する磁性板１１との厚肉部１３同士の当接により絶縁板１２を収容する隙間を確保すると共に、厚肉部１３を絶縁板１２の内周に嵌合させてその位置決めを図っている。
【００１３】
また、固定子２の内周には、永久磁石５の２倍の個数である４本の磁気作業体１４，１４・・が、永久磁石５の外周面に近接する状態で周方向に等間隔で固定されている。この磁気作業体１４は、横断面が固定子２の内周に沿った円弧状となる中空のダクト１５内に、磁気作業物質（ここではガドリニウム（Ｇｄ））１６，１６・・を充填したものである。
さらに、固定子２の内周で各磁気作業体１４の間には、トルク低減手段として、磁気作業体１４と磁気抵抗が等価となる円弧プレート状の補助磁性体１７，１７・・が固定されている。
【００１４】
そして、図４は、装置本体１を組み込んだ磁気冷凍装置２０の全体図で、装置本体１の各磁気作業体１４には、フランジ３を貫通して固定子２の外部に導出される低温配管２１と高温配管２２とが夫々接続され、冷却流体（ここでは水）の循環経路が形成されている。ここでは、軸対称位置にある一組の磁気作業体１４Ａ，１４Ａ（以下、位置を区別する際には構成部の符号にＡＢを付す）間では、低温配管２１Ａと高温配管２２Ａとが、他の組の磁気作業体１４Ｂ，１４Ｂ間では、低温配管２１Ｂと高温配管２２Ｂとが夫々接続されている。一方、隣設する一組の磁気作業体１４Ａ，１４Ｂ間では、被冷却体２４を冷却するための冷却器２３を介して、低温配管２１Ａ，２１Ｂ同士が接続されている。また、隣接する他の組の磁気作業体１４Ａ，１４Ｂの高温配管２２Ａ，２２Ｂは、ロータリー弁１０を介して、循環機２５及び排熱交換器２６に接続されている。
【００１５】
ロータリー弁１０は、図５にも示すように、固定子２のフランジ３に固定された本体３０内に冷却流体の流入室３１を形成すると共に、その流入室３１に連通する流入ポート３２と、同じく流入室３１に連通して９０°間隔で配置される４つの流出ポート３３，３３・・とを夫々形成して、流入室３１内に設けた円盤状の弁体３４を、本体３０を貫通する軸７と一体回転可能に連結した構成となっている。ここでは流入ポート３２が循環機２５に接続され、４つの流出ポート３３は、軸対称位置の一組が高温配管２２Ｂに接続されて、他の組では、一方の流出ポート３３が高温配管２２Ａに、他方の流出ポート３３が排熱交換器２６に夫々接続されている。
また、弁体３４は、コイルバネ３５によって流出ポート３３側へ押圧され、その押圧面側には、軸対称位置にある一組の流出ポート３３，３３同士を流入室３１を介して連通させる一対の接続路３６，３６と、他の組の流出ポート３３，３３同士を連通させる連通路３７とが夫々形成されている。よって、弁体３４の９０°回転毎に、循環機２５から供給される冷却流体は、高温配管２２Ａ，２２Ｂへ交互に供給されることになる。
【００１６】
以上の如く構成された磁気冷凍装置２０の作用を説明する。
まず永久磁石５，５が０°の位置（図４に示す位置）にある時、この０°及び１８０°の位置にある磁気作業体１４Ａ，１４Ａの磁気作業物質１６Ａ，１６Ａは、増磁されて温度が上昇する。一方、これと９０°位相が異なる９０°及び２７０°の位置にある磁気作業体１４Ｂ，１４Ｂの磁気作業物質１６Ｂ，１６Ｂは減磁されて温度が低下する。
この時、ロータリー弁１０を介して冷却流体を、実線矢印で示すように、循環機２５→９０°位置の磁気作業体１４Ｂの高温配管２２Ｂ→当該位置の磁気作業体１４Ｂ→低温配管２１Ｂ→２７０°位置の磁気作業体１４Ｂの高温配管２２Ｂ→当該位置の磁気作業体１４Ｂ→低温配管２１Ｂ→冷却器２３→１８０°位置の磁気作業体１４Ａの低温配管２１Ａ→当該位置の磁気作業体１４Ａ→高温配管２２Ａ→０°位置の磁気作業体１４Ａの低温配管２１Ａ→当該位置の磁気作業体１４Ａ→高温配管２２Ａ→ロータリー弁１０→排熱交換器２６→循環機２５の順に循環させる。
よって、温度低下した磁気作業物質１６Ｂで冷却された冷却流体は、冷却器２３で被冷却体２４を冷却した後、増磁されて温度が上昇した磁気作業物質１６Ａを冷却して排熱交換器２６に戻り、仕事分の熱量を放出する。
【００１７】
次に、回転子４を永久磁石５，５と共に９０°回転させると、０°と１８０°との位置にある磁気作業体１４Ａの磁気作業物質１６Ａは、減磁されて温度が低下し、９０°及び２７０°の位置にある磁気作業体１４Ｂ，１４Ｂの磁気作業物質１６Ｂ，１６Ｂは、増磁されて温度が上昇する。この時ロータリー弁１０も軸７を介して弁体３４が９０°回転しているため、点線矢印で示すように、今度は逆に０°位置の磁気作業体１４Ａの高温配管２２Ａから冷却流体を循環させることになる。
この回転を繰り返すことによって、各磁気作業体１４の低温配管２１接続側の温度は冷凍能力と熱負荷とがバランスする温度まで低下する。一方、各磁気作業体１４の高温配管２２接続側の温度は排熱交換器２６の排熱能力と冷凍能力とがバランスしてほぼ一定温度になる。
【００１８】
そして、この回転の際、磁気作業体１４は磁性体であるために、永久磁石５との間に吸引力を生じさせることになるが、本形態では、固定子２の内面で各磁気作業体１４の間に、磁気作業体１４と磁気抵抗が等価な補助磁性体１７が装着されているので、磁気的に軸対称になり、回転子４の位相にかかわらず磁気作業体１４と永久磁石５との間の吸引力は解消される。よって、回転子４のトルクは０となる。
【００１９】
このように、本形態１の磁気冷凍装置２０によれば、固定子２の内面側に、磁気作業体１４を含めた固定子２の内面全周を磁気的に軸対称として回転子４のトルクを低減させるトルク低減手段を設けたことで、回転子４のトルクを大きく低減でき、運転効率の高い磁気冷凍装置２０を得ることができる。
また、ここでは、トルク低減手段を、磁気作業体１４と磁気抵抗が等価となる補助磁性体１７を、磁気作業体１４を除く固定子２内面に配置した構成としているため、トルク低減手段が簡単に形成可能となっている。
さらに、固定子２の一部を、磁性板１１を絶縁手段を介して固定子２の軸方向へ複数枚積層することで形成したことで、固定子２での渦電流値が小さくなって渦電流損失が低減される。よって、熱効率を向上させて冷凍能力を大きくすることができる。特に、絶縁手段を円盤状の絶縁板１２として、隣接する磁性板１１と互いに嵌合させているので、固定子２の組立性が格段に向上する。
【００２０】
加えて、固定子２を真空気密で構成して、回転子４および磁気作業体１４を内包する固定子２内部を真空雰囲気に保持させているため、空気の対流や熱伝導による侵入熱を低減できる。よって、ここでも熱効率の向上に寄与することができ、冷凍能力アップに繋がる。
さらに、循環経路における冷却流体の切替を、回転子４で直結駆動するロータリー弁１０で制御しているため、従来のような電磁弁作動のための電気動力が不要となって省エネに繋がる上、冷却流体の流路切替が機械的に行われるので、流路切替に際して位相がずれるおそれを回避できる。したがって、冷却流体を流量一定に運転でき、冷凍能力が向上する。
【００２１】
なお、この形態１では、トルク低減手段として補助磁性体１７を使用しているが、図６に示すように、磁気作業体１４，１４・・を固定子２の内面全周へ均一に配置するようにしてもよい。この場合も図２と同様に磁気的に完全に軸対称になってトルクをゼロにでき、トルク低減手段が簡単に形成可能となる。
また、磁気作業体の間で固定子の内面を突出させて磁気的な軸対称を図っても差し支えない。
【００２２】
一方、固定子の積層構造に採用する絶縁手段としては、本形態のように別体の絶縁板を嵌合させる構造に限らず、分割した磁性板の表面に絶縁剤を塗布したり絶縁被膜を形成したりしてもよい。勿論このような積層構造に限らず、単一の筒状体で固定子を形成することも可能である。
その他、磁気作業体や永久磁石の数や形態等も上記形態に限らず、適宜増減や設計変更することができる。
【００２３】
以下、磁気冷凍装置の他の形態を説明する。なお、磁気冷凍装置の全体構成やその作用は先の形態１と同様であるので重複する説明を省略し、形態１と異なる構成部のみについて説明する。
【００２４】
《形態２》
図７は、装置本体１の固定子２に設けられる磁気作業体４０の説明図で、右側が全体を、左側がそのＢ−Ｂ線断面を夫々示す。
この磁気作業体４０は、磁気作業物質１６が充填されて冷却流体の流路を形成し、固定子２の軸方向と平行に並設される複数本（ここでは６本）の管状ダクト４１，４１・・と、その管状ダクト４１の両端にあって端部同士を接続し、固定子２の内面に沿って湾曲する一対のジャケット４２，４２とで構成される。この状態で、隣設する管状ダクト４１間には所定の隙間が形成されるようになっている。
よって、この磁気作業体４０を用いた磁気冷凍装置２０において冷却流体を循環させる際、冷却流体は、一方のジャケット４２に供給された後、各管状ダクト４１を均等に通過して他方のジャケット４２から排出されることになる。
【００２５】
このように、本形態２の磁気冷凍装置２０によれば、磁気作業体４０を、磁気作業物質１６が充填される複数の管状ダクト４１と、その管状ダクト４１の両端側にあって当該側の端部同士を接続し、冷却流体の出入口となる一対のジャケット４２，４２とから形成したことで、磁気作業体４０の簡単な工夫により、磁場の増減変化によって誘起される渦電流値が一体型のダクトに比して格段に小さくなり、渦電流損失の低減に繋がる。よって、熱効率を向上させて冷凍能力を大きくすることができる。特に、管状ダクト４１の採用により冷却流体の耐圧力性も向上するため、結果的に管状ダクト４１の板厚を薄くできる。その分磁気隙間も減少するので、磁気作業体４０に作用する磁場強度が増加し、冷凍能力の一層の向上が期待できる。また、ダクトを管状とすることで矩形のダクトに比べ固定子２との平均断熱距離が増加するので、固定子２からの熱侵入量も軽減可能となる。従って、高い運転効率が得られることになる。
【００２６】
なお、管状ダクト４１とジャケット４２とは何れも金属（ステンレス等）で形成してもよいが、少なくとも一方を絶縁材料（例えば塩化ビニル等）で形成すれば、渦電流損失のより効果的な低減に繋がり、好ましい。但し、管状ダクトの材質は強度が高い金属とし、ジャケットを絶縁物で構成すれば、構造剛性を大きくできるので得策と言える。
その他、管状ダクトの数の増減や横断面形状の変更（四角形や多角形ダクト等）、ジャケットの形態の変更は適宜可能である。
【００２７】
《形態３》
図８は、本発明の磁気冷凍装置に用いられる装置本体の一例を示す縦断面図、図９（Ａ）はＣ−Ｃ線断面図、（Ｂ）はＤ−Ｄ線断面図である。
図８に示す装置本体１ａは、回転子４に取着する永久磁石５，５を固定子２の内面に近接するように設けて、回転子４における軸方向の前後両端で永久磁石５，５の外側に、固定子２の内径よりも一回り小さい外径を有する円盤状のヨーク部４３，４３を、回転子４と同軸で一体に形成して、そのヨーク部４３の外周側で固定子２の内面に、ヨーク部４３の外周面と近接する４つの磁気作業体１４，１４・・を配置したものである。
【００２８】
この装置本体１ａを用いた磁気冷凍装置２０においては、永久磁石５のＮ極からの磁力線は、固定子２→固定子２端部→磁気作業体１４Ａ→ヨーク部４３→軸対称位置の磁気作業体１４Ａ→固定子２端部→固定子２→永久磁石５のＳ極に戻る。
永久磁石５の表面磁束密度は１．５Ｔ程度である。総磁束数は磁束密度×面積で表されるので、ここでは永久磁石５に比して軸長が短尺な磁気作業体１４及びヨーク部４３に磁束が集中して大きな磁束密度が得られる。磁束密度は延設されたヨーク部４３の長さに依存し、長さに反比例する。
従来構造では、磁気作業体１４に付加される磁束密度は約０．７Ｔであったが、本形態によれば、約１．４Ｔを実現できる。
【００２９】
このように、本形態３の磁気冷凍装置２０によれば、回転子４における軸方向での両端側に、当該軸方向で永久磁石５，５よりも外側に位置するヨーク部４３，４３を設け、磁気作業体１４を、固定子２の端部側でその内面とヨーク部４３との間に配置したことで、磁気作業体１４及びヨーク部４３に磁束が集中して高磁束密度となる。磁気作業物質の磁気熱量効果は付加される磁束密度に比例して増加するので、冷凍能力を従来の２倍以上に大きくすることができる。よって、高い運転効率が実現可能となる。
なお、上記形態では、ヨーク部を回転子の軸方向両端側に設けているが、何れか一方側にのみ設けることもできる。また、ヨーク部の形状の円盤状に限らず、永久磁石の突出形態に合わせて長円状とする等、他の形状に変更してもよい。
【００３０】
《形態４》
図１０は、磁気冷凍装置に用いられる装置本体の他の例を示す横断面図で、この装置本体１ｂにおいては、軸対称位置の磁気作業体１４Ａ，１４Ａに夫々対応して、回転子４に、永久磁石４４，４４及び４５，４５の一対ずつが軸対称に配設される。この永久磁石４４，４４及び４５，４５は、夫々同極が対向するように固定子２の半径方向へＶ字状に配置されて、両永久磁石４４，４４及び４５，４５間に形成される周方向の空間には、磁極４６，４６が夫々装着されている。同様に、永久磁石４４，４５間に形成される周方向の空間にも、磁極４７，４７が夫々装着されている。
但し、永久磁石４４，４４及び４５，４５間に形成されるＶ字の角度は、永久磁石の対向面の外端間の周方向距離が磁気作業体１４の内面範囲を超えないように設定する必要がある。内面範囲を超えてしまうと、後述するような磁気作業体１４に対する磁束の集中が得られないからである。
【００３１】
この装置本体１ｂを用いた磁気冷凍装置２０においては、対向する永久磁石４４，４４のＮ極からの磁力線は、磁極４６→磁気作業体１４Ａ→固定子２→軸対称位置の磁気作業体１４Ａ→当該側の磁極４６→永久磁石４５，４５→磁極４７，４７→永久磁石４４，４４に戻る。
ここで、回転子４では、永久磁石４４，４５が同極を対向させた状態で一対ずつ配置されているので、永久磁石１個で構成された場合に比較して、磁極の反発による磁気回路が形成されることにより約２倍の磁石総磁束数の発生が可能となる。従って、磁極４６には磁束が集中し、磁気作業体１４に大きな磁束密度が付加される。
従来構造では、磁気作業体に付加される磁束密度は約０．７Ｔであったが、本形態によれば約１．１Ｔが得られる。
【００３２】
このように、本形態４の磁気冷凍装置２０によれば、回転子４の永久磁石４４，４５を、同極同士が対向し、且つその対向面の外端間の周方向距離が磁気作業体１４の内面範囲を超えない角度となるように固定子２の半径方向へＶ字状に一対配設したものとして、永久磁石４４，４４及び４５，４５間に形成される周方向の空間に磁極４６，４７を介在させたことで、永久磁石４４，４５の簡単な配設の工夫で総磁束数を増やして磁気作業体１４への磁束密度を大きくすることができる。磁気作業物質の磁気熱量効果は付加される磁束密度に比例して増加するので、冷凍能力を従来の１．５倍以上に大きくすることができる。よって、ここでも高い運転効率が実現可能となるのである。
【００３３】
なお、磁極は、少なくとも一対の永久磁石の同極同士の対向面間にのみ介在させることもできる。また、磁極の材質としては、飽和磁束密度のより大きいパーメンダ等の軟質磁性材料が好ましく採用される。
【００３４】
その他、上記各形態で説明した特徴的な構造は、各形態相互間で適宜採用して組み合わせることが可能である。
例えば、形態１で説明した補助磁性体や同じ磁気作業体の均一配置は、他の形態２〜４においても採用可能であるし、固定子の磁性板と絶縁板との積層構造や真空気密構造も形態２〜４において採用できる。同様に、形態２で説明した管状ダクト及びジョイントからなる磁気作業体の構造も、形態３，４において採用しても差し支えない。勿論２形態の組み合わせに限らず、例えば形態１に形態２，４の構成を同時に組み合わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】形態１の装置本体の縦断面図である。
【図２】Ａ−Ａ線断面図である。
【図３】磁性板と絶縁板との嵌合構造を示す部分拡大図である。
【図４】磁気冷凍装置の全体構成図である。
【図５】ロータリー弁の説明図で、（Ａ）が縦断面、（Ｂ）が弁体部分の横断面を夫々示す。
【図６】装置本体の変更例を示す横断面図である。
【図７】形態２の磁気作業体の説明図である。
【図８】形態３の装置本体の縦断面図である。
【図９】（Ａ）がＣ−Ｃ線断面図、（Ｂ）がＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】形態４の装置本体の横断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，１ａ，１ｂ・・装置本体、２・・固定子、４・・回転子、５，４４，４５・・永久磁石、１０・・ロータリー弁、１１・・磁性板、１２・・絶縁板、１４Ａ，１４Ｂ，４０・・磁気作業体、１５・・ダクト、１６・・磁気作業物質、１７・・補助磁性体、２０・・磁気冷凍装置、２１Ａ，２１Ｂ・・低温配管、２２Ａ，２２Ｂ・・高温配管、２３・・冷却器、２５・・循環機、２６・・排熱交換器、３４・・弁体、４１・・管状ダクト、４２・・ジャケット、４３・・ヨーク部、４６，４７・・磁極。
【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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