(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の磁気材料を所定の間隙をもって交互に複数個配置した磁気材料ブロックと、
前記磁気材料ブロックに対し磁場を増減させる永久磁石からなる磁場増減手段と、
前記永久磁石を前記磁気材料ブロックに対して近接可能に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記永久磁石とともに移動され、前記磁気材料の間隙に挿脱され、前記磁場の増減により前記磁気材料より発生する熱を一方向に熱伝導させる熱伝導部材と
を具備したことを特徴とする磁気冷凍機。
【請求項２】
前記磁気材料ブロックは、前記熱伝導される熱の上流側に低温側熱交換手段、下流側に高温側熱交換手段をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１記載の磁気冷凍機。
【請求項３】
前記磁気材料ブロックを構成する磁気材料は、前記高温側熱交換手段から低温側熱交換手段に向かう方向に順に作動温度が低くなるように配置されることを特徴とする請求項２記載の磁気冷凍機。
【請求項４】
磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の磁気材料を所定の間隙をもって交互に複数個配置してなる磁気材料ブロックを円周方向に複数並べて配置した磁気材料ユニットと、
前記複数の磁気材料ブロックに対向して配置され、前記磁気材料ユニットの各磁気材料ブロックに対し磁場を増減させる永久磁石からなる磁場増減手段と、
前記永久磁石を前記磁気材料ユニットに対し近接可能に回転させる駆動手段と、
駆動手段により前記永久磁石とともに回転され、前記各磁気材料ブロックの磁気材料の間隙に挿脱され、前記磁場の増減により前記磁気材料より発生する熱を一方向に伝導させる熱伝導部材と
を具備したことを特徴とする磁気冷凍機。
【請求項５】
前記磁気材料ユニットは、前記磁気材料ブロックの前記熱伝導される熱の高温側に低温側熱交換手段、低温側に高温側熱交換手段をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項４記載の磁気冷凍機。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記永久磁石を前記磁気材料ユニットに対向させて回転支持する回転軸を有し、該回転軸の回転により前記永久磁石を前記磁気材料ユニットに対し近接可能に移動させることを特徴とする請求項４記載の磁気冷凍機。
【請求項７】
前記永久磁石は、前記磁気材料ブロックと同一形状をしたことを特徴とする請求項４記載の磁気冷凍機。
【請求項８】
前記永久磁石は、前記磁気材料ブロックを構成する磁気材料と同一形状の複数の永久磁石片を有することを特徴とする請求項４記載の磁気冷凍機。
【請求項９】
前記各磁気材料ブロックを構成する磁気材料は、前記高温側熱交換手段から低温側熱交換手段に向かう方向に順に作動温度が低くなるように配置されたことを特徴とする請求項５記載の磁気冷凍機。
【請求項１０】
磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の磁気材料を所定の間隙をもって交互に複数個配置してなる磁気材料ブロックを円周方向に複数個並べて配置した環状の磁気材料ユニットと、
前記磁気材料ユニットの各磁気材料ブロックに対し一つ置きに配置される複数の永久磁石を有し、かつ前記磁気材料ユニットと同心で内径及び外径がほぼ等しいハブ形状の永久磁石部と、
前記永久磁石部を回転可能に支持する回転軸を有し、前記永久磁石部を前記磁気材料ブロックに対向させて回転させる駆動手段と、
前記永久磁石部の回転により前記各磁気材料ブロックの磁気材料の間隙に挿脱され、前記永久磁石部の近接可能な移動により前記磁気材料より発生する熱を一方向に伝導させる熱伝導部材と
を具備したことを特徴とする磁気冷凍機。
【請求項１１】
前記磁気材料ユニットの中心開口部に低温側熱交換手段を設け、前記磁気材料ユニットの外周側に高温側熱交換手段を設けたことを特徴とする請求項１０記載の磁気冷凍機。
【請求項１２】
前記磁気材料ユニットは、断熱部材を介して前記磁気材料ユニットと同心で内径及び外径がほぼ等しい磁気材料側ヨークに設けられ、前記磁気材料ユニットに対向して配置される前記永久磁石部は、前記磁気材料ユニットと同心で内径及び外径がほぼ等しい永久磁石側ヨークに設けられることを特徴とする請求項１０記載の磁気冷凍機。
【請求項１３】
前記熱伝導部材は、前記間隙内において対応する磁気材料と円周方向の長さがほぼ等しいことを特徴とする請求項１０記載の磁気冷凍機。
【請求項１４】
前記各磁気材料ブロックを構成する磁気材料は、前記高温側熱交換手段から低温側熱交換手段に向かう方向に順に作動温度が低くなるように配置されたことを特徴とする請求項１１記載の磁気冷凍機。
【請求項１５】
前記熱伝導部材が挿脱される前記間隙に熱伝導グリスあるいは潤滑剤を供給可能としたことを特徴とする請求項１、４、１０に記載の磁気冷凍機。
【請求項１６】
請求項１０記載の磁気冷凍機を前記回転軸方向に複数配置したことを特徴とする磁気冷凍機装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気冷凍機に係り、特に、固体熱伝導により熱輸送を行う磁気冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ある種の磁気材料は、磁化あるいは消磁の際に大きな温度変化を示すことが知られている。つまり、断熱状態で印加磁場を変化させると、その温度が変化するようになり、この現象は磁気熱量効果と呼ばれている。物理的には、磁気材料内部の磁気スピンの自由度が磁場によって変化し、これに起因して磁気スピン系(磁気を担う電子系)のエントロピーが変化する。このエントロピー変化に伴い、電子系と格子系との間で瞬時にエネルギーの移動が起こり、その結果として磁気材料の温度が変化する。このような磁気熱量効果を利用して冷凍作業を行うものとして磁気冷凍がある。
【０００３】
現在、人間の目常生活に密接に関係する常温域の冷凍技術、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、室内冷房などの大半は、気体の圧縮サイクルが使用されている。しかし、気体の圧縮サイクルに基づく冷凍技術に関しては、特定フロンガスの環境排出に伴うオゾン層破壊が大きな問題となり、更に、代替フロンガスについても地球温暖化などの観点から環境への影響が懸念されている。このような背景から、作業ガスの廃棄に伴う環境破壊の問題がない、クリーンで且つ効率の高い冷凍技術の実用化が求められている。
【０００４】
近年、このような環境配慮型で且つ効率の高い冷凍技術の一つとして、磁気冷凍への期待が高まり、常温域を対象とした磁気冷凍技術の研究開発が活発化して来ている。
【０００５】
常温域を対象とした磁気冷凍において、有用な冷凍方式として、例えば特許文献１に開示されるようなＡＭＲ方式(Active-Magnetic  Regenerative  Refrigeration)が、米国のBarclayによって提案されている。この方法は、「室温などの高温域においては、熱擾乱による格子エントロピーが磁気スピン系のエントロピーに対して相対的に大きくなるため、磁気熱量効果によって得られる磁気材料の温度変化が小さくなってしまう」という問題点に鑑みて考案されたもので、このような温度域における磁気冷凍にとって阻害要因と位置付けられていた格子エントロピーを、むしろ積極的に利用する方法である。すなわち、磁気材料に、磁気熱量効果による磁気冷凍作業に加えて、この磁気冷凍作業により生成された冷熱を蓄える蓄熱効果を同時に担わせる冷凍方式である。
【０００６】
このＡＭＲ方式では、磁気熱量効果による磁気冷凍作業と蓄熱効果を組み合わせて、磁気冷凍材料全体に温度勾配を有利に形成するために、磁気冷凍材料の熱伝達を制御することを特徴としている。具体的な方法としては、例えば、固体である磁気冷凍材料を小片に分割して小片間での直接的な熱伝達を抑制するように配置し、それぞれの小片の磁気熱量効果で生成された冷熱を、熱交換によって小片から熱輸送媒体(液体や気体)に移動し、熱輸送媒体を流動させることによって生成された冷熱を輸送する。このとき、熱輸送媒体の流路を確保する必要があり、また、磁気冷凍材料と熱輸送媒体との間で十分な熱交換を行わせる必要があるため、磁気冷凍材料は、比表面積が大きく且つ熱輸送媒体の流路が確保できるような形状に加工する必要がある。実際の形状としては、材料を薄板に加工した後に蛇腹状に折り曲げてハニカム状の構造にしたり、メッシュ状に加工したものを積層したり、あるいは、球状の粒子に加工して容器内に充填することなどが考えられる。
【０００７】
実際に、米国のZimm  Gschneidner  Pecharskyらは、超伝導磁石を用いたＡＭＲ方式の磁気冷凍機を試作し、室温域における磁気冷凍サイクルの連続定常運転に成功している(１９９７年)。ここでは、磁気冷凍材料としてＧｄ(ガドリニウム)を使用し、これを細かな０．３ｍｍ程度の球形状に加工して磁気冷凍作業室に充填して用いている。このようにした磁気冷凍材料であるＧｄの球状粒子は、互いに点接触しており、球状粒子間での熱伝達は非常に低く抑えられている。一方、磁気冷凍作業室の両端には熱輸送冷媒の導入口と導出口が接続され、熱輸送冷媒が導出入できる構造となっており、熱輸送媒体として水または水とエタノールの混合溶液を使用している。また、磁気冷凍作業室の外部にはコイル状の超伝導磁石が設けられている。磁気冷凍作業室は可動式で、超伝導コイルのボア空間内からコイル軸方向に位置を変位させることで、磁気冷凍作業室の内部に収納された磁気冷凍材料への印加磁場の大きさを変化させることができる構造となっている。ここで、ＡＭＲは、次のような各ステップにより実行される。まず、（ａ）磁気冷凍作業室を超電導磁石のボア空間に移動し、磁気冷凍材料に磁場を印加する。次に、（ｂ）磁気冷凍作業室の一端から他端に向けて熱輸送冷媒を移動させ(流し)て熱を輸送する。次に、（ｃ）磁気冷凍作業室を超電導磁石のボア空間から外部へ移動し、磁気冷凍材料に印加した磁場をとり除く。次に、（ｄ）磁気冷凍作業室の一端から他端に向けて(（ｂ）での冷媒移動とは逆方向)熱輸送冷媒を移動させ(流し)て熱を輸送する。このような各ステップ（ａ）〜（ｄ）の熱サイクルを繰り返すと、磁気冷凍作業室内部では、磁場の印加に伴って磁気冷凍材料粒子の温度が上昇し、次に、粒子と熱輸送冷媒との間で熱交換し、熱輸送冷媒が順方向に移動して、熱輸送冷媒と粒子との間で熱交換する。次に、磁場の除去に伴って磁気冷凍材料粒子の温度が降下し、続いて、粒子と熱輸送冷媒との間で熱交換し、熱輸送冷媒が逆方向移動して、熱輸送冷媒と粒子との間で熱交換する。即ち、磁気冷凍材料である球状粒子間での熱の移動は熱輸送冷媒を介した間接的な熱伝導が支配的であり、球状粒子間の接触による直接的な熱伝導は低く抑えられている。さらに、それぞれの球状粒子は高い蓄熱効果により熱を蓄えるため、熱サイクルを繰り返し行うと、隣接した球状粒子の温度は一致しなくなり、熱輸送媒体による熱流方向に温度勾配が生成される。従って、定常状態では、磁気冷凍作業室の両端に大きな温度差を生じることができるのである。
【０００８】
上述したZimmらの例では、室温域で、超伝導磁石を使用して磁場を０テスラから５テスラヘ変化させることによって、磁気冷凍作業室の両端で冷凍温度差ΔＴ＝約３０℃の冷凍に成功した。また、ΔＴが１３℃の場合に、非常に高い冷凍効率（ＣＯＰ＝１５;但し、磁場発生手段への投入パワーを除く）を得たことが報告されている。ちなみに、従来のフロンを用いた圧縮サイクルにおける家庭用冷蔵庫などの冷凍効率（ＣＯＰ）は１〜３程度である。
【特許文献１】米国特許第４３３２１３５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されるＡＭＲ方式の磁気冷凍機の場合、上述したように磁気冷凍作業物質に２テスラから５テスラ程度の磁場を印加するのに超伝導磁石が使用される。このため、超伝導磁石を使用するには、現状では、１０ｋ程度の極低温環境が必要となるが、かかる極低温環境を実現するには、液体ヘリウムなどの寒剤を利用するか、極低温生成用冷凍機などを利用する必要があり、磁気冷凍システムが複雑で大型化し、価格的に高価なものになるという問題がある。また、超伝導磁石に代わって、磁場を発生する手段として、電磁石を利用する方法があるが、かかる電磁石を用いる場合においても、１テスラ程度の大きな磁場を生成するために、大電流の投入が必要となり、ジュール発熱の水冷却が必要になるなど、システムが複雑で簡便性に欠けるとともに、運転コストが嵩み、さらに超伝導磁石の場合と同様に大型化し、価格的に高価なものになるという問題がある。
【００１０】
一方、上述したようにＡＭＲ方式を具現化したものは、磁気冷凍材料を球状粒子に加工して容器内に充填して用い、また、熱輸送媒体として水とエタノールの混合溶液を用いている。即ち、冷熱の輸送は、固体間での直接熱伝導によらず、固体と流体(ここでは液体)間での熱交換の後、流体移動により輸送されている。このため、磁気冷凍作業を行う磁気冷凍材料は、固体の他に、液体や気体などの流体が必要で、さらに、これらの流体を移動させるための駆動機構が必要となるため、システムが大掛かりとなり、経済的に不利になるという問題がある。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、固体熱伝導による良好な冷却効果を得られ、小形で、価格的にも安価にできる磁気冷凍機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】
【００１２】
本発明に係る磁気冷凍機は、
磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の磁気材料を所定の間隙をもって交互に複数個配置した磁気材料ブロックと、
前記磁気材料ブロックに対し磁場を増減させる永久磁石からなる磁場増減手段と、
前記永久磁石を前記磁気材料ブロックに対して近接可能に移動させる駆動手段と、
前記駆動手段により前記永久磁石とともに移動され、前記磁気材料の間隙に挿脱され、前記磁場の増減により前記磁気材料より発生する熱を一方向に熱伝導させる熱伝導部材と
を具備したことを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る磁気冷凍機は、
磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の磁気材料を所定の間隙をもって交互に複数個配置してなる磁気材料ブロックを円周方向に複数並べて配置した磁気材料ユニットと、
前記複数の磁気材料ブロックに対向して配置され、前記磁気材料ユニットの各磁気材料ブロックに対し磁場を増減させる永久磁石からなる磁場増減手段と、
前記永久磁石を前記磁気材料ユニットに対し近接可能に回転させる駆動手段と、
駆動手段により前記永久磁石とともに回転され、前記各磁気材料ブロックの磁気材料の間隙に挿脱され、前記磁場の増減により前記磁気材料より発生する熱を一方向に伝導させる熱伝導部材と
を具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る磁気冷凍機は、
磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の磁気材料と、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の磁気材料を所定の間隙をもって交互に複数個配置してなる磁気材料ブロックを円周方向に複数個並べて配置した環状の磁気材料ユニットと、
前記磁気材料ユニットの各磁気材料ブロックに対し一つ置きに配置される複数の永久磁石を有し、かつ前記磁気材料ユニットと同心で内径及び外径がほぼ等しいハブ形状の永久磁石部と、
前記永久磁石部を回転可能に支持する回転軸を有し、前記永久磁石部を前記磁気材料ブロックに対向させて回転させる駆動手段と、
前記永久磁石部の回転により前記各磁気材料ブロックの磁気材料の間隙に挿脱され、前記永久磁石部の近接可能な移動により前記磁気材料より発生する熱を一方向に伝導させる熱伝導部材と  を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、固体熱伝導による良好な冷却効果を得られ、小形で、価格的にも安価にできる磁気冷凍機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る磁気冷凍機を立体的に示した図、同図（ｂ）は、図１(a)のＸ−Ｘ断面を示した図である。
【００１８】
図１において、１は磁気冷凍機のケーシングで、このケーシング１は、円筒状本体１ａの下側端に底面１ｂを有するとともに、上側端部に上蓋１ｃを有している。ケーシング１の中心軸上には、鉛直方向に沿って駆動手段を構成する回転軸２が配置されている。この回転軸２は、底面１ｂ及び上蓋１ｃにそれぞれ設けられた軸受け２ａ、２ｂにより回転可能に支持されている。この回転軸２は、不図示のモータの回転軸に連結され、所定の速度で回転される。
【００１９】
ケーシング１内部には、底面１ｂ上に磁気材料側ヨーク４１が配置されている。また、磁気材料側ヨーク４１上には、断熱部材４２を介して磁気材料ユニット１１が配置されている。この磁気材料ユニット１１は、中心に開口部１１ａを有する環状をしていて、開口部１１ａに前記回転軸２が挿通されている。この磁気材料ユニット１１についての詳細は後述する。また、磁気材料側ヨーク４１及び断熱材４２は、磁気材料ユニット１１と同心で内径および外径がほぼ等しい中空円板状をしている。
【００２０】
一方、磁気材料ユニット１１と対向して磁場増減手段としての永久磁石部２１が配置されている。この永久磁石部２１は、磁気材料ユニット１１と対向する面と反対側面を永久磁石側ヨーク４３に設けられている。この永久磁石部２１は、全体として前記磁気材料ユニット１１と同心で、内径および外径が磁気材料ユニット１１とほぼ等しいハブ形状になっている。この永久磁石２１についても詳細は後述する。また、永久磁石側ヨーク４３は、磁気材料ユニット１１と同心で外径がほぼ等しい中空円板状をしている。
【００２１】
永久磁石側ヨーク４３は、中空部を回転軸２に固定され、回転軸２とともに回転可能になっている。これにより、回転軸２の図示矢印Ｄ方向の回転により永久磁石側ヨーク４３とともに永久磁石部２１が、磁気材料ユニット１１と対向した状態で回転するようになっている。
【００２２】
永久磁石部２１及び永久磁石側ヨーク４３には、熱伝導板３１、３２、３３が設けられている。熱伝導板３１は、永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７上に突出して設けられ、熱伝導板３２、３３は、永久磁石側ヨーク４３上に突出して設けられている。これら熱伝導板３１、３２、３３についても詳細は後述する。
【００２３】
ケーシング１内部には、磁気材料ユニット１１の開口部１１ａ（熱の上流側）に低温側熱交換手段として冷却器などの低温側熱交換器５１が配置され、磁気材料ユニット１１の外周側（熱の下流側）に高温側熱交換手段として放熱器などの高温側熱交換器５２が配置されている。これら低温側熱交換器５１及び高温側熱交換器５２は、磁気材料ユニット１１に対して熱的に接続されている。
【００２４】
図２及び図３は、磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３のそれぞれの平面図を示している。
【００２５】
図２（ａ）は、磁気材料ユニット１１を示しており、この磁気材料ユニット１１は、中心に開口部１１ａを有する環状に形成されている。この磁気材料ユニット１１は、円周方向に沿って配置された複数個（図示例では１２個）の磁気材料ブロック１２から構成されている。これら磁気材料ブロック１２は、半径方向に所定の間隙１７〜１９を介して配置される扇形形状の複数（図示例では４個）の磁気材料１３〜１６から構成されている。
【００２６】
磁気材料１３〜１６は、磁場を印加すると温度が降下し磁場を取り去ると温度が上昇する負の特性を有する磁気材料１３、１５と、磁場を印加すると温度が上昇し磁場を取り去ると温度が降下する正の特性を有する磁気材料１４、１６からなり、これらは正負交互に配置されている。また、これら磁気材料ブロック１２は、円周方向に複数配置されたとき、各磁気材料ブロック１２の隣接する磁気材料１３〜１６が同一極性になるようにしている。
【００２７】
ここで、正の特性を有する磁気材料１４、１６は、磁場を印加していない場合は常磁性状態（磁気スピンが無秩序状態）であり、磁場を印加すると強磁性状態（磁気スピンが秩序状態）となる所謂，強磁性物質やメタ磁性物質が用いられる（磁場の印加／除去に伴って強磁性状態から常磁性状態へ秩序−無秩序転移するような物質）。この正の磁気材料の具体的な例としては、例えばＧｄやＧｄをベースとした合金であるＧｄ―Ｙ系，Ｇｄ―Ｄｙ系，Ｇｄ―Ｅｒ系，Ｇｄ―Ｈｏ系などの強磁性物質や，Ｌａ(Ｆｅ，Ｓｉ)１３やＬａ(Ｆｅ，Ａｌ)１３をベースとしたメタ磁性物質や強磁性物質を用いることができる．
また、負の特性を有する磁気材料１３、１５は、磁場を印加していない場合と磁場を印加した場合とでそれぞれが別の秩序状態となり、且つ、磁場を印加しない場合の方が秩序度が高い（系の自由度が低い）状態であるような２つの秩序状態間で、磁場の印加／除去に伴って秩序−秩序転移するような物質が用いられる。この負の磁気材料の具体的な例としては、例えばＦｅＲｈ合金のように磁場の印加／除去に伴って強磁性状態から反強磁性状態へ秩序−秩序転移するような物質を用いることができる。ＦｅＲｈ合金では，２つの状態間でＲｈの分極の違いに起因してＲｈの磁気モーメントの大きさ自体が大きく変化して、電子系のエントロピーが変化している。
【００２８】
このような磁気材料ユニット１１は、図１で述べたように断熱部材４２を介して磁気材料側ヨーク４１上に配置されている。断熱部材４２は、磁気材料ユニット１１で発生した熱を磁気材料側ヨーク４１側に伝えないようにするためのものである。
【００２９】
図２（ｂ）は、磁気材料ユニット１１に対向して配置される永久磁石部２１を示している。この永久磁石部２１は、図１で述べたように磁気材料ユニット１１と対向する面と反対側面を永久磁石側ヨーク４３面に設けられている。
【００３０】
永久磁石部２１は、前記各磁気材料ブロック１２と同一形状をした複数（図示例では６個）の永久磁石２２〜２７を有している。これら永久磁石２２〜２７は、磁気材料ユニット１１を構成する複数の磁気材料ブロック１２に対して一つ置きに配置されている。これにより永久磁石部２１は、全体として磁気材料ユニット１１と同心で、内径および外径が磁気材料ユニット１１とほぼ等しいハブ形状になっている。また、永久磁石部２１は、永久磁石側ヨーク４３とともに回転可能になっていて、この回転により各磁気材料ブロック１２に対して磁場の増減を行なう磁場増減手段を構成している。この場合、永久磁石部２１を支持する永久磁石側ヨーク４３は、図１で述べたように回転軸２に固定され、回転軸２の回転により永久磁石部２１を所定速度で回転させる。
【００３１】
このように各永久磁石２２〜２７は、対応する各磁気材料ブロック１２の磁気材料１３〜１６の上面をほぼ覆う形状になっており、さらに各磁気材料ブロック１２に対し一つ置きに配置されることで、永久磁石部２１の回転とともに各磁気材料ブロック１２に対する磁場の印加及び除去の状態を交互に得られるようにしている。本実施の形態では、磁気材料ユニット１１の円周方向に沿って１２個の磁気材料ブロック１２が配置されているので、６個の永久磁石２２〜２７によりハブ形状の永久磁石部２１が構成されている。
【００３２】
図２（ｃ）は、磁気材料ユニット１１と同心上に配置される熱伝導板３１、３２、３３を示している。これら熱伝導板３１、３２、３３には、熱伝導の優れた、例えば銅、アルミなどの高熱伝導材料で構成するのが好ましい。これら熱伝導板３１、３２、３３は、磁気材料ユニット１１の半径方向及び円周方向に配置され、永久磁石部２１及びヨーク４３と一体となって回転可能になっている。
【００３３】
この実施の形態では、熱伝導板３１は、永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７上に突出して設けられている。具体的には、図１に示すように永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７の嵌合溝２９に熱伝導板３１の基端部を嵌め込むようにする。また、熱伝導板３２、３３は、各永久磁石２２〜２７の間に存在するスペース２８（図２（ｂ）参照）内の永久磁石側ヨーク４３上に突出して設けられている。この永久磁石側ヨーク４３上への熱伝導板３２、３３の取付方法も熱伝導板３１の場合と同様である。
【００３４】
熱伝導板３１、３２、３３は、磁気材料ブロック１２を構成する各磁気材料１３〜１６の間の円周方向に形成される間隙１７〜１９に対して挿脱可能、つまり通過可能になっている。ここでは、熱伝導板３１が磁気材料１４と１５間の間隙１７を、熱伝導板３２が磁気材料１３と１４の間の間隙１８を、熱伝導板３３が磁気材料１５と１６の間の間隙１９をそれぞれ通過可能にしている。また、熱伝導板３１、３２、３３は、各間隙１７〜１９内において対応する磁気材料１３〜１６と円周方向の長さがほぼ等しくなっている。
【００３５】
この場合、間隙１７、１８、１９に対し熱伝導グリスや潤滑剤を供給する供給機能を設け、これら供給機能により熱伝導グリスや潤滑剤を供給するようにしてもよい。こうすれば、熱伝導板３１、３２、３３と磁気材料１３〜１６との磨耗を低減できるとともに、熱伝導板３１、３２、３３と磁気材料１３〜１６の間の接触熱抵抗を低減でき、これら間の熱伝導をさらに良好にできる。
【００３６】
図４は、上述した磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１、ヨーク４１、４３の位置関係をさらに詳しく説明するもので、図１（ｂ）に示す断面図を展開して模式的に示している。
【００３７】
この場合、磁気材料ユニット１１と同心で内径および外径がほぼ等しいハブ形状の永久磁石部２１が、磁気材料ユニット１１に対向して配置されている。この永久磁石部２１は、磁気材料ユニット１１と対向する面と反対側面を永久磁石側ヨーク４３に支持されている。この永久磁石側ヨーク４３も、磁気材料ユニット１１と同心で外径がほぼ等しい円板状をしている。また、磁気材料ユニット１１は、永久磁石部２１と対向する面と反対側面を断熱部材４２を介して磁気材料側ヨーク４１により支持されている。これら断熱材４２及び磁気材料側ヨーク４１も磁気材料ユニット１１と同心で内径および外径がほぼ等しい形状をしている。また、永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７から発生する磁力線Ｃは、磁気材料ユニット１１磁気材料側ヨーク４１、永久磁石側ヨーク４３からなる閉磁路を透過する。
【００３８】
次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。
【００３９】
この場合、磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３は同心であり、この状態で、磁気材料ユニット１１が固定され、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３が一体となって回転される。
【００４０】
そして、これら磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３の位置関係が、ある瞬間に図２に示すようになったとする。この状態を図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示している。図５（ａ）は、要部を立体的に示した図、同図（ｂ）、（ｃ）は、図５（ａ）のＹ１−Ｙ１断面およびＺ１−Ｚ１断面を示した図である。この場合、永久磁石部２１の永久磁石２２が、＃１で示す磁気材料ブロック１２に対向して配置され、熱伝導板３１が、同じ磁気材料ブロック１２の磁気材料１４と１５間の間隙１７に位置される。また、熱伝導板３２、３３が、＃２で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１３と１４の間の間隙１８及び磁気材料１５と１６の間の間隙１９に位置される。
【００４１】
以下、同様にして、永久磁石部２１の各永久磁石２３〜２７が、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２に対向して配置され、また、各熱伝導板３１が、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１４と１５間の間隙１７に位置され、各熱伝導板３２、３３が、＃２、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１３と１４の間の間隙１８及び磁気材料１５と１６の間の間隙１９に位置される。
【００４２】
この状態で、永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７より、対向配置される磁気材料ブロック１２に対して磁場が印加される。すると、負の特性を有する磁気材料１３，１５では温度が降下し、正の特性を有する磁気材料１４、１６では温度が上昇する。このとき、磁気材料１４と１５間の間隙１７を埋めるように熱伝導板３１が位置されるため、温度上昇した磁気材料１４から、温度降下した磁気材料１５に向かって図２の矢印Ａ１１方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１３と１４及び磁気材料１５と１６の間でもそれぞれ温度勾配ができるが、それぞれの間隙１８，１９には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００４３】
一方、＃２、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２では、磁場が消された状態になっており、このため負の特性を有する磁気材料１３、１５では温度が上昇し、正の特性を有する磁気材料１４，１６では温度が降下する。このとき、熱伝導板３２が磁気材料１３と１４の間の間隙１８を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１３から温度降下した磁気材料１４に向かって図２の矢印Ａ１２方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。また、同時に、熱伝導板３３が磁気材料１５と１６の間の間隙１９を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１５から温度降下した磁気材料１６に向かって図２の矢印Ａ１３方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１４と１５間でも温度勾配ができるが、間隙１７には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００４４】
このようにして、磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３の位置関係が図２に示す状態では、図示矢印Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３の方向、すなわち、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側に熱輸送が行われるようになる。
【００４５】
次に、磁気材料ユニット１１に対し永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３がさらに回転し、磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３の位置関係が図３に示すようになったとする。この状態を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示している。図６（ａ）は、要部を立体的に示した図、同図（ｂ）、（ｃ）)は、図６（ａ）のＹ２−Ｙ２断面およびＺ２−Ｚ２断面を示した図である。この場合、永久磁石部２１の各永久磁石２２が、＃２で示す各磁気材料ブロック１２に対向して配置され、熱伝導板３１が、同じ磁気材料ブロック１２の磁気材料１４と１５間の間隙１７に位置され、各熱伝導板３２、３３が、＃１で示す磁気材料ブロック１２の磁気材料１３と１４の間の間隙１８及び磁気材料１５と１６の間の間隙１９に位置される。
【００４６】
以下、同様にして、永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７が、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２に対向して配置され、また、各熱伝導板３１が、図示＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１４と１５間の間隙１７に位置され、各熱伝導板３２、３３が、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１３と１４の間の間隙１８及び磁気材料１５と１６の間の間隙１９に位置される。
【００４７】
この状態で、永久磁石部２１の各永久磁石２２〜２７より、対向配置される各磁気材料ブロック１２に対して磁場が印加されると、負の特性を有する磁気材料１３、１５では温度が降下し、正の特性を有する磁気材料１４，１６では温度が上昇する。このときも、磁気材料１４と１５間の間隙１７を埋めるように熱伝導板３１が位置されるため、温度上昇した磁気材料１４から温度降下した磁気材料１５に向かって図３の矢印Ａ２１方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１３と１４及び磁気材料１５と１６の間でもそれぞれ温度勾配ができるが、それぞれの間隙１８、１９には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００４８】
一方、＃１、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２については、磁場が消された状態になっており、このため負の特性を有する磁気材料１３，１５では温度が上昇し、正の特性を有する磁気材料１４，１６では温度が降下する。このとき、熱伝導板３２が磁気材料１３と１４の間の間隙１８を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１３から温度降下した磁気材料１４に向かって図３の矢印Ａ２２方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。また、同時に、熱伝導板３３が磁気材料１５と１６の間の間隙１９を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１５から温度降下した磁気材料１６に向かって図３の矢印Ａ２３方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１４と１５の間でも温度勾配ができるが、間隙１７には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００４９】
このようにして、磁気材料ユニット１１、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３の位置関係が図３に示す状態では、図示矢印Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３方向、すなわち、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側にのみ熱輸送が行われるようになる。
【００５０】
以下、同様にして、固定側の磁気材料ユニット１１に対し、永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３を回転させ、図２及び図３の位置関係を交互に作り出すことにより、磁気材料ユニット１１全周にわたって、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側に向けての熱輸送が連続して得られるようになり、磁気材料ユニット１１の内径側に配置された低温側熱交換器５１から、外径側に配置された高温側熱交換器５２に向けての熱輸送が常に行われ、全体として冷凍機として機能させることができる。
【００５１】
したがって、このようにすれば、半径方向に正負の磁気材料１３〜１６を所定の間隙１７〜１９を介して交互に配設してなる磁気材料ブロック１２を、円周方向に複数配置して環状に形成される磁気材料ユニット１１に対し、磁気材料ブロック１２と同一形状をした複数の永久磁石２２〜２７を各磁気材料ブロック１２に対して一つ置きに配置したハブ状の永久磁石部２１を対向させて配置し、この永久磁石部２１を回転させて各磁気材料ブロック１２に対し交互に磁場を印加すると同時に、熱伝導板３１、３２、３３を前記間隙１７〜１９に順に介在させることにより、磁気材料ユニット１１に一方向の熱伝導による熱輸送を発生させるようにした。この場合、磁気材料ユニット１１での熱輸送は、磁気材料ユニット１１全周にわたって、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側に向けて連続して発生するので、良好な冷却効果を期待することができる。また、冷熱のための熱輸送は、固体熱伝導により実現しているので、従来の熱輸送のために液体や気体などの媒体を用いたものと比べ、これら媒体を移送するための流路や駆動機構などの設備を一切用いることなく実現でき、システム構成が簡単で、取り扱いも簡単にでき、さらに装置全体として小型化できるとともに、価格的にも安価にできる。
【００５２】
また、各磁気材料１３〜１６の間に設けられる間隙１７〜１９に介在される熱伝導板３１、３２、３３は、熱伝導の優れた、例えば銅、アルミなどの高熱伝導材料が用いられるので、磁気材料ブロック１２を構成する各磁気材料１３〜１６の間に熱伝導板３１、３２、３３が介在される状態での熱伝導を良好なものにでき、さらに効率の良い固体熱伝導を行なうことができる。
【００５３】
さらに、間隙１７、１８、１９に対し熱伝導グリスや潤滑剤を供給する機能を設け、これら機能により熱伝導グリスや潤滑剤を供給するようにしたので、熱伝導板３１、３２、３３と磁気材料１３〜１６との磨耗を低減できるとともに、熱伝導板３１、３２、３３と磁気材料１３〜１６の間の接触熱抵抗を低減でき、これら間の熱伝導をさらに良好にできる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００５５】
図７及び図８は、第２の実施の形態の磁気冷凍機を構成する磁気材料ユニット１１、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３のそれぞれの平面図を模式的に示したものである。この場合、図７（ａ））に示す磁気材料ユニット１１は、図２（ａ）で述べた磁気材料ユニットと同様なので、同一部分には同符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
このような磁気材料ユニット１１に対向して永久磁石部６１が配置されている。この永久磁石部６１は、図７（ｂ）に示すように各磁気材料ブロック１２と同一形状をした複数（図示例では６個）の永久磁石６２〜６７から構成されている。これら永久磁石６２〜６７は、磁気材料ユニット１１の円周方向に配置される複数の磁気材料ブロック１２に対して一つ置きに配置されている。これら永久磁石６２〜６７は、それぞれ磁気材料ブロック１２を構成する磁気材料１３と１４を合わせたと形状とほぼ等しい形状の永久磁石片６８ａと、磁気材料１５と１６を合わせた形状とほぼ等しい形状の永久磁石片６８ｂを有し、これら永久磁石片６８ａ、６８ｂを磁気材料１３〜１６と対向させて配置している。この場合、永久磁石６２〜６７は、各磁気材料１３〜１６とほぼ等しい形状の永久磁石片を各別に設けるようにしても良い。これにより、永久磁石部６１は、磁気材料ユニット１１と同心で、内径および外径が磁気材料ユニット１１とほぼ等しいハブ形状になっている。また、永久磁石部６１は、図４で述べたように永久磁石側ヨーク４３に支持され、この永久磁石側ヨーク４３とともに回転可能になっていて、この回転により各磁気材料ブロック１２に対して磁場の増減を行なう磁場増減手段を構成している。この場合も、永久磁石部６１を支持する永久磁石側ヨーク４３は、図１で述べたように回転軸２に固定され、回転軸２の回転により永久磁石部２１を所定速度で回転させる。
【００５７】
このように永久磁石片６８ａ、６８ｂから構成される各永久磁石６２〜６７は、磁気材料ブロック１２の磁気材料１３〜１６の上面をほぼ覆う形状になっており、さらに各磁気材料ブロック１２に対し一つ置きに配置されることで、永久磁石部６１の回転とともに各磁気材料ブロック１２に対する磁場の印加及び除去の状態を交互に得られるようにしている。本実施の形態でも、磁気材料ユニット１１の円周方向に沿って１２個の磁気材料ブロック１２が配置されているので、６個の永久磁石６２〜６７によりハブ形状の永久磁石部６１が構成されている。
【００５８】
図７（ｃ）は、磁気材料ユニット１１と同心円上に配置される熱伝導板７１、７２、７３を示している。これら熱伝導板７１、７２、７３には、熱伝導の優れた、例えば銅、アルミなどの高熱伝導材料が用いられる。また、熱伝導板７１、７２、７３は、磁気材料ユニット１１の半径方向および円周方向に配置され、永久磁石部６１及び永久磁石側ヨーク４３と一体となって回転可能になっている。この実施の形態では、熱伝導板７１、７２、７３は、永久磁石側ヨーク４３上に突出して設けられ、このうち熱伝導板７１は、各永久磁石６２〜６７の永久磁石片６８ａ、６８ｂの間を介して突出している。
【００５９】
これら熱伝導板７１、７２、７３は、磁気材料ブロック１２を構成する磁気材料１３〜１６の間の円周方向に形成される間隙１７〜１９を通過可能にしている。ここでは、熱伝導板７１が磁気材料１４と１５間の間隙１７を、熱伝導板７２が磁気材料１３と１４の間の間隙１８を、熱伝導板７３が磁気材料１５と１６の間の間隙１９を通過可能にしている。また、これら熱伝導板７１、７２、７３も、各間隙１７〜１９内において対応する磁気材料１３〜１６と円周方向の長さがほぼ等しくなっている。
【００６０】
次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。
【００６１】
この場合も、磁気材料ユニット１１、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３は同心であり、この状態で、磁気材料ユニット１１は固定され、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３が一体となって回転される。
【００６２】
そして、これら磁気材料ユニット１１、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３の位置関係が、ある瞬間に図７に示すようになったとする。この場合、永久磁石部６１の永久磁石６２〜６７が、＃１、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２の各磁気材料１３〜１６に対向して配置され、また、熱伝導板７１が、図示＃１、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す磁気材料ブロック１２の磁気材料１４と１５間の間隙１７に位置され、熱伝導板７２、７３が、＃２、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１３と１４の間の間隙１８及び磁気材料１５と１６の間の間隙１９に位置される。
【００６３】
この状態で、永久磁石６２〜６７を構成する永久磁石片６８ａ、６８ｂより、対向配置される磁気材料ブロック１２の各磁気材料１３〜１６に対し各別に磁場が印加される。すると、負の特性を有する磁気材料１３，１５では温度が降下し、正の特性を有する磁気材料１４，１６では温度が上昇する。このとき、磁気材料１４と１５間の間隙１７を埋めるように熱伝導板７１が位置されるため、温度上昇した磁気材料１４から温度降下した磁気材料１５に向かって図７の矢印Ｂ１１方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１３と１４及び磁気材料１５と１６の間でもそれぞれ温度勾配ができるが、それぞれの間隙１８，１９には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００６４】
一方、＃２、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２では、磁場が消された状態になっており、このため負の特性を有する磁気材料１３、１５では温度が上昇し、正の特性を有する磁気材料１４、１６では温度が降下する。このとき、熱伝導板７２が磁気材料１３と１４の間の間隙１８を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１４から温度降下した磁気材料１５に向かって図７の矢印Ｂ１２方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。また、同時に、熱伝導板７３が磁気材料１５と１６の間の間隙１９を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１５から温度降下した磁気材料１６に向かって図７の矢印Ｂ１３方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１４と１５の間でも温度勾配ができるが、間隙１７には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００６５】
このようにして、磁気材料ユニット１１、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３の位置関係が図７に示す状態では、図示矢印Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ１３の方向、すなわち、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側にのみ熱輸送が行われるようになる。
【００６６】
次に、磁気材料ユニット１１に対し永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３をさらに回転することで、磁気材料ユニット１１、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３の位置関係が図８に示すようになったとする。この場合、永久磁石部６１の各永久磁石６２〜６７が＃２、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２に対向して配置され、また、熱伝導板７１が、＃２、＃４、＃６、＃８、＃１０、＃１２で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１４と１５の間の間隙１７に位置され、熱伝導板７２、７３が、＃１、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２の磁気材料１３と１４の間の間隙１８及び磁気材料１５と１６の間の間隙１９に位置される。
【００６７】
この状態で、永久磁石６２〜６７を構成する永久磁石片６８ａ、６８ｂより、対向配置される磁気材料ブロック１２の各磁気材料１３〜１６に対して各別に磁場が印加されると、負の特性を有する磁気材料１３，１５では温度が降下し、正の特性を有する磁気材料１４，１６では温度が上昇する。このとき、磁気材料１４と１５の間の間隙１７を埋めるように熱伝導板７１が位置されるため、温度上昇した磁気材料１４から温度降下した磁気材料１５に向かって図８の矢印Ｂ２１方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１３と１４及び磁気材料１５と１６の間でもそれぞれ温度勾配ができるが、それぞれの間隙１８、１９には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００６８】
一方、＃１、＃３、＃５、＃７、＃９、＃１１で示す各磁気材料ブロック１２については、磁場が消された状態になっており、このため負の特性を有する磁気材料１３、１５では温度が上昇し、正の特性を有する磁気材料１４、１６では温度が降下する。このとき、熱伝導板７２が磁気材料１３と１４の間の間隙１８を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１３から温度降下した磁気材料１４に向かって図８の矢印Ｂ２２方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。また、同時に、熱伝導板７３が磁気材料１５と１６の間の間隙１９を埋めるように位置するため、温度上昇した磁気材料１５から温度降下した磁気材料１６に向かって図８の矢印Ｂ２３方向に熱伝導による熱輸送が可能となる。この場合、同じ磁気材料ブロック１２では、磁気材料１４と１５の間でも温度勾配ができるが、間隙１７には、熱伝導板が存在せず空気層が形成されているので、この空気層による断熱効果により、熱伝導による熱輸送は著しく小さくなる。
【００６９】
このようにして、磁気材料ユニット１１、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３の位置関係が図８に示す状態では、図示矢印Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ２３の方向、すなわち、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側にのみ熱輸送が行われるようになる。
【００７０】
以下、同様にして、固定側の磁気材料ユニット１１に対し、永久磁石部６１及び熱伝導板７１、７２、７３を回転させ、図７及び図８の位置関係を交互に作り出すことにより、磁気材料ユニット１１全周にわたって、磁気材料ユニット１１の内径側から外径側への熱輸送が連続して得られるようになり、磁気材料ユニット１１の内径側に熱的に接続された低温側熱交換器５１から、外径側に熱的に接続された高温側熱交換器５２に向けての熱輸送が常に行われ、全体として冷凍機として機能させることができる。
【００７１】
したがって、このようにしても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。さらに、永久磁石部６１を構成する永久磁石６２〜６７は、それぞれ磁気材料ブロック１２を構成する磁気材料１３と１４を合わせた形状とほぼ等しい形状の磁石片６８ａと、磁気材料１５と１６を合わせた形状にほぼ等しい形状の永久磁石片６８ｂを有し、これら永久磁石片６８ａ、６８ｂを磁気材料１３〜１６に各別に対向させて、磁場を印加させるようにしたので、これら磁気材料１３〜１６の磁場に対する動作を確実なものにでき、さらに良好な冷却効果を期待することができる。
【００７２】
（変形例１）
上述した第１及び第２の実施の形態では、磁気材料ユニット１１の複数の磁気材料ブロック１２を構成する磁気材料１３〜１６は、すべて同一成分のものが用いているが、外周側の高温側熱交換器５２から中心軸側の低温側熱交換器５１に向かう方向に順に磁気材料の作動温度が低くなるように成分の異なるものを配置するようにしてもよい。例えば、磁気材料１３の作動温度をＴ１、磁気材料１４の作動温度をＴ２、磁気材料１５の作動温度をＴ３、磁気材料１６の作動温度をＴｄ４したとき、Ｔ１≦Ｔ２≦Ｔ３≦Ｔ４になるように、それぞれ成分の異なるものを用いれば、高温側熱交換器５２から低温側熱交換器５１に向かって、温度が徐々に低下し全体として冷凍機を構成することができる。
【００７３】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、円周方向に複数個の磁気材料ブロック１２を配置した環状の磁気材料ユニット１１について述べたが、磁気材料ユニット１１は、一部を切り欠いたほぼ環状のものや、円弧状をした形状のものであってもよい。また、磁気材料ブロック１２単体であっても、この磁気材料ブロック１２に対して磁場増減手段としての永久磁石部２１及び熱伝導板３１、３２、３３を設けるようにすれば、固体熱伝導による磁気冷凍機を構成することができる。
【００７４】
また、上述した実施の形態では、磁気材料ユニット１１として、扇形形状の４個の磁気材料１３〜１６を有する磁気材料ブロック１２を、円周方向に沿って１２個配置した構成のものを述べたが、これら磁気材料ブロックの数や磁気材料ブロックを構成する磁気材料の数は、適宜選択することができる。また、上述した実施の形態では、図１に示すように１台の磁気冷凍機について述べたが、このような磁気冷凍機を回転軸方向に複数台連結し、これら磁気冷凍機の永久磁石部を共通の回転軸により回転駆動させることにより、冷凍機の大容量化に対応することができる。さらに、上述した実施の形態では、磁場増減手段として主に永久磁石を用いた例を述べたが、この永久磁石に代えて電磁石を用いることもできる。
【００７５】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気冷凍機を立体的に示した図及び一部断面図。
【図２】第１の実施の形態の磁気冷凍機に用いられる磁気材料ユニット、永久磁石部及び熱伝導板をそれぞれ示す平面図。
【図３】第１の実施の形態の磁気冷凍機に用いられる磁気材料ユニット、永久磁石部及び熱伝導板をそれぞれ示す平面図。
【図４】第１の実施の形態の磁気冷凍機の断面を展開して模式的に示す図。
【図５】第１の実施の形態の磁気冷凍機の要部を立体的に示した図及び一部断面して示す図。
【図６】第１の実施の形態の磁気冷凍機の要部を立体的に示した図及び一部断面して示す図。
【図７】本発明の第２の実施の形態の磁気冷凍機に用いられる磁気材料ユニット、永久磁石部及び熱伝導板をそれぞれ示す平面図。
【図８】第２の実施の形態の磁気冷凍機に用いられる磁気材料ユニット、永久磁石部及び熱伝導板をそれぞれ示す平面図。
【符号の説明】
【００７７】
１…ケーシング、１ａ…円筒状本体、１ｂ…底面
１ｃ…上蓋、２…回転軸、１１…磁気材料ユニット
１１ａ…開口部、１２…磁気材料ブロック
１３〜１６…磁気材料、１７〜１９…間隙
２１…永久磁石部、２２〜２７…永久磁石、
２８…スペース、２９…嵌合溝
３１〜３３…熱伝導板、４１…磁気材料側ヨーク
４２…断熱部材、４３…永久磁石側ヨーク
５１…低温側熱交換器、５２…高温側熱交換器
６１…永久磁石部、６２〜６７…永久磁石
６８ａ、６８ｂ…永久磁石片、７１〜７３…熱伝導板
【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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