(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気冷凍用電磁石を備え、
前記磁気冷凍用電磁石は、
リターンヨークと、
前記リターンヨークの内側において、互いにギャップを隔てて配置されている少なくとも１組の対向磁極と、
前記ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる配管と、
前記配管の内部に配置されており、かつ前記熱輸送媒体と熱交換する磁気熱量部材と、
通電時に前記ギャップを通る磁束を生じさせるコイルと含み、
前記少なくとも１組の対向磁極は、
前記リターンヨークの内側において、第１方向に互いに第１ギャップを隔てて配置された第１磁極および第２磁極と、前記第１方向に互いに第２ギャップを隔てて配置された第３磁極および第４磁極とを含み、
前記第１磁極は、前記第１方向と交差する第２方向において前記第３磁極と第３ギャップを隔てて配置されており、
前記第２磁極は、前記第２方向において前記第４磁極と第４ギャップを隔てて配置されており、
前記配管は、
前記第１ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第１配管と、
前記第２ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第２配管と、
前記第３ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第３配管と、
前記第４ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第４配管とを含み、
前記磁気熱量部材は、前記第１配管、前記第２配管、前記第３配管、および前記第４配管の各々の内部に配置されており、
前記コイルは、
通電時に、前記第１ギャップ、前記第２ギャップ、前記第３ギャップ、および前記第４ギャップのうちの２つのギャップを通る磁束を生じさせる第１コイルと、
通電時に、前記第１ギャップ、前記第２ギャップ、前記第３ギャップ、および前記第４ギャップのうちの他の２つのギャップを通る磁束を生じさせる第２コイルとを含む、磁気冷凍機。
【請求項２】
前記リターンヨークの内側において、前記第１磁極と前記第４磁極との間であってかつ前記第２磁極と前記第３磁極との間には、中央ギャップが配置されており、
前記第１ギャップおよび前記第２ギャップは、前記第２方向において前記中央ギャップを挟んで配置されており、
前記第３ギャップおよび前記第４ギャップは、前記第１方向において前記中央ギャップを挟んで配置されている、請求項１に記載の磁気冷凍機。
【請求項３】
前記第１コイルは、前記第２方向において前記第１ギャップおよび前記第２ギャップを囲んでおり、
前記第２コイルは、前記第１方向において前記第３ギャップおよび前記第４ギャップを囲んでおり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、交互に通電され、
前記第１コイルは、通電時に、前記第１ギャップを通る磁束と前記第２ギャップを通る磁束とを生じさせ、
前記第２コイルは、通電時に、前記第３ギャップを通る磁束と前記第４ギャップを通る磁束とを生じさせる、請求項１または２に記載の磁気冷凍機。
【請求項４】
前記第１コイルは、前記第１磁極を囲んでおり、
前記第２コイルは、前記第２磁極を囲んでおり、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、同時に通電され、または同時に通電が遮断され、
前記第１コイルおよび前記第２コイルは、通電時に、前記第１ギャップおよび前記第４ギャップを通る磁束と、前記第２ギャップおよび前記第３ギャップを通る磁束とを生じさせる、請求項１または２に記載の磁気冷凍機。
【請求項５】
前記第１ギャップおよび前記第２ギャップの前記第１方向の間隔、ならびに前記第３ギャップおよび前記第４ギャップの前記第２方向の間隔は、前記第１コイルおよび前記第２コイルの中心軸に沿った方向の幅よりも狭い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気冷凍機。
【請求項６】
磁気冷凍用電磁石を備え、
前記磁気冷凍用電磁石は、
リターンヨークと、
前記リターンヨークの内側において、互いにギャップを隔てて配置されている少なくとも１組の対向磁極と、
前記ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる配管と、
前記配管の内部に配置されており、かつ前記熱輸送媒体と熱交換する磁気熱量部材と、
通電時に前記ギャップを通る磁束を生じさせるコイルと含み、
前記少なくとも１組の対向磁極は、前記リターンヨークの内側において、第３方向および前記第３方向と交差する第４方向の中央に配置されている中央磁極と、前記第３方向において前記中央磁極を挟むように配置されている第５磁極および第６磁極と、前記第４方向において前記中央磁極を挟むように配置されている第７磁極および第８磁極とを含み、
前記中央磁極は、前記第３方向において前記第５磁極と第５ギャップを隔てて配置されており、
前記中央磁極は、前記第３方向において前記第６磁極と第６ギャップを隔てて配置されており、
前記中央磁極は、前記第４方向において前記第７磁極と第７ギャップを隔てて配置されており、
前記中央磁極は、前記第４方向において前記第８磁極と第８ギャップを隔てて配置され
ており、
前記配管は、
前記第５ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第５配管と、
前記第６ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第６配管と、
前記第７ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第７配管と、
前記第８ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる第８配管とを含み、
前記磁気熱量部材は、前記第５配管、前記第６配管、前記第７配管、および前記第８配管の各々の内部に配置されており、
前記コイルは、
前記第４方向において前記第５磁極を囲むように配置された第３コイルと、
前記第４方向において前記第６磁極を囲むように配置された第４コイルと、
前記第３方向において前記第７磁極を囲むように配置された第５コイルと、
前記第３方向において前記第８磁極を囲むように配置された第６コイルとを含む、磁気冷凍機。
【請求項７】
前記中央磁極は、
前記第４方向に沿って延びておりかつ前記第５ギャップに面している第１面と、
前記第４方向に沿って延びておりかつ前記第６ギャップに面している第２面と、
前記第３方向に沿って延びておりかつ前記第７ギャップに面している第３面と、
前記第３方向に沿って延びておりかつ前記第８ギャップに面している第４面とを有している、請求項６に記載の磁気冷凍機。
【請求項８】
前記中央磁極は、
前記第３方向および前記第４方向の各々と交差する第５方向に沿って延びておりかつ前記第５ギャップの一部および前記第７ギャップの一部の各々に面している第５面と、
前記第５方向に沿って延びておりかつ前記第６ギャップの一部および前記第８ギャップの一部の各々に面している第６面と、
前記第５面と交差する方向に延びておりかつ前記第６ギャップの残部および前記第７ギャップの残部の各々に面している第７面と、
前記第６面と交差する方向に延びておりかつ前記第５ギャップの残部および前記第８ギャップの残部の各々に面している第８面とを有している、請求項６に記載の磁気冷凍機。
【請求項９】
前記磁気冷凍用電磁石の前記配管の一端に接続されている第１熱交換器と、
前記磁気冷凍用電磁石の前記配管の他端に接続されている第２熱交換器とをさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁気冷凍機に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境配慮型の冷凍技術として、磁気冷凍技術が知られている。磁気冷凍技術では、磁気熱量材料と呼ばれる物質に断熱状態のまま磁界を印加すると磁気熱量材料の温度が上昇し、磁界を除去すると磁気熱量材料の温度が低下する現象（磁気熱量効果）が利用される。【０００３】
特開２００４−３６１０６１号公報には、磁気熱量材料を格納した格納体と、該格納体を囲むように配置された空芯コイルとを備える磁気冷凍機が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３６１０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００４−３６１０６１号公報に記載の磁気冷凍機では、磁気熱量材料を格納した格納体が空芯コイルの内側に配置されているため、磁気熱量材料に印加される磁界を強めることは困難であり、磁界が印加された状態と磁界が除去されていた状態との間での磁気熱量材料の温度差を大きくすることは困難である。そのため、上記磁気冷凍機では、磁気熱量材料の吸熱・発熱効果の向上を図ることは困難である。【０００６】
本開示の主たる目的は、磁気熱量材料の吸熱・発熱効果の向上を図ることができる磁気冷凍用電磁石および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】
【０００７】
本開示に係る磁気冷凍機は、磁気冷凍用電磁石を備える。磁気冷凍用電磁石は、リターンヨークと、リターンヨークの内側において、互いにギャップを隔てて配置されている少なくとも１組の対向磁極と、ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる配管と、配管の内部に配置されており、かつ熱輸送媒体と熱交換する磁気熱量部材と、少なくとも１組の対向磁極の少なくとも一方を囲んでおり、かつ通電時にギャップを通る磁束を生じさせるコイルとを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、磁気熱量材料の吸熱・発熱効果の向上を図ることができる磁気冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る磁気冷凍用電磁石を示す図である。
【図２】図１中の矢印ＩＩ−ＩＩから視た部分断面図である。
【図３】実施の形態１に係る磁気冷凍機を示すブロック図である。
【図４】図１に示される磁気冷凍用電磁石の第１状態を示す図である。
【図５】図１に示される磁気冷凍用電磁石の第２状態を示す図である。
【図６】図３に示される磁気冷凍機において、熱輸送媒体が図１に示される磁気冷凍用電磁石を流出入するための流出入配管と図１に示される磁気冷凍用電磁石との接続例を示す斜視図である。
【図７】図６中の矢印ＶＩＩから視た部分側面図である。
【図８】図１に示される磁気冷凍用電磁石の変形例の第３状態を示す図である。
【図９】図１に示される磁気冷凍用電磁石の変形例の第４状態を示す図である。
【図１０】図１に示される磁気冷凍用電磁石の第１コイルおよび第２コイルを示す斜視図である。
【図１１】図８および図９に示される磁気冷凍用電磁石を備える磁気冷凍機の第１系統のヒートポンプを示すブロック図である。
【図１２】図８および図９に示される磁気冷凍用電磁石を備える磁気冷凍機の第２系統のヒートポンプを示すブロック図である。
【図１３】実施の形態２に係る磁気冷凍用電磁石を示す図である。
【図１４】図１３に示される磁気冷凍用電磁石の第５状態を示す図である。
【図１５】図１３に示される磁気冷凍用電磁石の第６状態を示す図である。
【図１６】図１３に示される磁気冷凍用電磁石の変形例の第７状態を示す図である。
【図１７】図１３に示される磁気冷凍用電磁石の変形例の第８状態を示す図である。
【図１８】実施の形態３に係る磁気冷凍用電磁石を示す図である。
【図１９】図１８に示される磁気冷凍用電磁石の第７状態を示す図である。
【図２０】図１８に示される磁気冷凍用電磁石の第８状態を示す図である。
【図２１】実施の形態４に係る磁気冷凍用電磁石を示す図である。
【図２２】実施の形態４に係る磁気冷凍用電磁石の変形例を示す図である。
【図２３】実施の形態５に係る磁気冷凍用電磁石を示す図である。
【図２４】実施の形態６に係る磁気冷凍用電磁石を示す図である。
【図２５】実施の形態６に係る磁気冷凍用電磁石の第９状態を示す図である。
【図２６】実施の形態６に係る磁気冷凍用電磁石の第１０状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
【００１１】
実施の形態１．
図１に示されるように、実施の形態１に係る磁気冷凍用電磁石１００は、リターンヨーク１、第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、第４磁極５、第１コイル７、および第２コイル８を備える。
【００１２】
図１に示されるように、リターンヨーク１は、例えば四角環状に形成されている。図１において、リターンヨーク１は、Ｘ方向に沿って延びる部分と、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びる部分とを有している。リターンヨーク１の各部分は、Ｘ方向およびＹ方向の各々と直交するＺ方向に延びている。なお、図１では、Ｘ方向およびＹ方向に対して傾斜している第１方向Ａおよび第２方向Ｂが図示されている。第１方向Ａは、第２方向Ｂと交差しており、例えば第２方向Ｂと直交している。Ｘ方向およびＹ方向に対する第１方向Ａの傾斜角度は、任意の角度でよいが、第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５の各々の磁気飽和（以下、単に飽和）を抑制する観点から、好ましくは４５度である。
【００１３】
第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５は、リターンヨーク１の内側に配置されている。第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５は、リターンヨーク１の内周面と接しており、またはリターンヨーク１と磁気的に結合している。リターンヨーク１、第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５の各々を構成する材料は、任意の磁性材料であればよいが、例えば鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群から選択される少なくとも１つを含む。
【００１４】
第１磁極２は、第１方向Ａにおいて第２磁極３と第１ギャップ６Ａを隔てて配置されている。第１磁極２は、Ｙ方向において第４磁極５と中央ギャップ６Ｅを隔てて配置されている。
【００１５】
第１磁極２は、Ｘ方向において後述する第１コイル７と第２コイル８との間に配置されている第１部分２Ａと、第１部分２Ａに接続されておりかつＹ方向において第１部分２Ａよりも内側に配置されている第２部分２Ｂとを有している。第２部分２Ｂは、第１方向Ａに沿って延びる面と、第２方向Ｂに沿って延びる面と、上記２つの面間を接続しておりかつＸ方向に沿って延びる面とを有している。第２部分２ＢのＸ方向の幅は、Ｙ方向において外側から内側に向かうにつれて狭まっている。
【００１６】
第２磁極３は、第２方向Ｂにおいて第４磁極５と第４ギャップ６Ｄを隔てて配置されている。第２磁極３は、Ｘ方向において第３磁極４と中央ギャップ６Ｅを隔てて配置されている。
【００１７】
第２磁極３は、Ｙ方向において後述する第１コイル７と第２コイル８との間に配置されている第１部分３Ａと、第１部分３Ａに接続されておりかつＸ方向において第１部分３Ａよりも内側に配置されている第２部分３Ｂとを有している。第２部分３Ｂは、第１方向Ａに沿って延びる面と、第２方向Ｂに沿って延びる面と、上記２つの面間を接続しておりかつＹ方向に沿って延びる面とを有している。第２部分３ＢのＹ方向の幅は、Ｘ方向において外側から内側に向かうにつれて狭まっている。
【００１８】
第３磁極４は、第１方向Ａにおいて第４磁極５と第２ギャップ６Ｂを隔てて配置されている。
【００１９】
第３磁極４は、Ｙ方向において後述する第１コイル７と第２コイル８との間に配置されている第１部分４Ａと、第１部分４Ａに接続されておりかつＸ方向において第１部分４Ａよりも内側に配置されている第２部分４Ｂとを有している。第２部分４Ｂは、第１方向Ａに沿って延びる面と、第２方向Ｂに沿って延びる面と、上記２つの面間を接続しておりかつＹ方向に沿って延びる面とを有している。第２部分４ＢのＹ方向の幅は、Ｘ方向において外側から内側に向かうにつれて狭まっている。
【００２０】
第４磁極５は、Ｘ方向において後述する第１コイル７と第２コイル８との間に配置されている第１部分２Ａと、第１部分２Ａに接続されておりかつＹ方向において第１部分２Ａよりも内側に配置されている第２部分２Ｂとを有している。第２部分４Ｂは、第１方向Ａに沿って延びる面と、第２方向Ｂに沿って延びる面と、上記２つの面間を接続しておりかつＸ方向に沿って延びる面とを有している。第２部分４ＢのＸ方向の幅は、Ｙ方向において外側から内側に向かうにつれて狭まっている。
【００２１】
第１ギャップ６Ａは、第１磁極２の第２部分２Ｂにおいて第２方向Ｂに沿って延びる面と、第２磁極３の第２部分３Ｂにおいて第２方向Ｂに沿って延びる面とに面している。図１に示されるように、Ｚ方向から視て、第１ギャップ６Ａは、第２方向Ｂに沿った長手方向と、第１方向Ａに沿った短手方向とを有している。
【００２２】
第２ギャップ６Ｂは、第３磁極４の第２部分４Ｂにおいて第２方向Ｂに沿って延びる面と、第４磁極５の第２部分５Ｂにおいて第２方向Ｂに沿って延びる面とに面している。図１に示されるように、Ｚ方向から視て、第２ギャップ６Ｂは、第２方向Ｂに沿った長手方向と、第１方向Ａに沿った短手方向とを有している。
【００２３】
第３ギャップ６Ｃは、第１磁極２の第２部分２Ｂにおいて第１方向Ａに沿って延びる面と、第３磁極４の第２部分４Ｂにおいて第１方向Ａに沿って延びる面とに面している。図１に示されるように、Ｚ方向から視て、第３ギャップ６Ｃは、第１方向Ａに沿った長手方向と、第２方向Ｂに沿った短手方向とを有している。
【００２４】
第４ギャップ６Ｄは、第２磁極３の第２部分３Ｂにおいて第１方向Ａに沿って延びる面と、第４磁極５の第２部分５Ｂにおいて第１方向Ａに沿って延びる面とに面している。図１に示されるように、Ｚ方向から視て、第４ギャップ６Ｄは、第１方向Ａに沿った長手方向と、第２方向Ｂに沿った短手方向とを有している。
【００２５】
中央ギャップ６Ｅは、第１磁極２の第２部分２ＢにおいてＸ方向に沿って延びる面と、第２磁極３の第２部分３ＢにおいてＹ方向に沿って延びる面と、第３磁極４の第２部分４ＢにおいてＹ方向に沿って延びる面と、第４磁極５の第２部分５ＢにおいてＸ方向に沿って延びる面とに面している。中央ギャップ６Ｅは、第１ギャップ６Ａ、第２ギャップ６Ｂ、第３ギャップ６Ｃ、および第４ギャップ６Ｄの各々と連なっている。
【００２６】
磁気冷凍用電磁石１００では、第１磁極２と第２磁極３とが第１ギャップ６Ａを隔てて対向する１組の対向磁極を成しており、かつ第３磁極４と第４磁極５とが第２ギャップ６Ｂを隔てて対向する１組の対向磁極を成している。
【００２７】
第１ギャップ６Ａおよび第２ギャップ６Ｂは、第２方向Ｂにおいて中央ギャップ６Ｅを挟むように配置されている。第３ギャップ６Ｃおよび第４ギャップ６Ｄは、第１方向Ａにおいて中央ギャップ６Ｅを挟むように配置されている。
【００２８】
第１ギャップ６Ａの第１方向Ａの間隔（ギャップ長）は、例えば第２ギャップ６Ｂの第１方向Ａの間隔（ギャップ長）と等しい。第３ギャップ６Ｃの第２方向Ｂの間隔（ギャップ長）は、例えば第４ギャップ６Ｄの第２方向Ｂの間隔（ギャップ長）と等しい。第１ギャップ６Ａ、第２ギャップ６Ｂ、第３ギャップ６Ｃ、および第４ギャップ６Ｄの各々の上記間隔は、例えば中央ギャップ６ＥのＸ方向の間隔、中央ギャップ６ＥのＹ方向の間隔、中央ギャップ６Ｅの第１方向Ａの間隔、および中央ギャップ６Ｅの第２方向Ｂの間隔よりも狭い。
【００２９】
第１ギャップ６Ａ、第２ギャップ６Ｂ、第３ギャップ６Ｃ、および第４ギャップ６Ｄの各々の上記間隔は、例えば第１コイル７の中心軸に沿った方向（第１方向Ａ）の第１コイル７の幅、および第２コイル８の中心軸に沿った方向（第２方向Ｂ）の第２コイル８の幅よりも狭い。
【００３０】
第１コイル７は、Ｘ方向において第１磁極２を囲んでいる。第２コイル８は、Ｘ方向において第４磁極５を囲んでいる。第１コイル７および第２コイル８の各中心軸は、Ｙ方向に沿っている。第１コイル７および第２コイル８は、通電時に、第１ギャップ６Ａおよび第４ギャップ６Ｄを通る磁束と、第２ギャップ６Ｂおよび第３ギャップ６Ｃを通る磁束とを生じさせる。第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５の各々が飽和していない場合、第１ギャップ６Ａを通る磁束および第２ギャップ６Ｂを通る磁束の各々は第１方向Ａに沿って延び、第３ギャップ６Ｃを通る磁束および第４ギャップ６Ｄを通る磁束の各々は第２方向Ｂに沿って延びる。
【００３１】
第１コイル７および第２コイル８の各々は、電源（図３中の電源１１４）に接続されている。第１コイル７および第２コイル８は、同時に通電され、または同時に通電が遮断される。言い換えると、電源は、第１コイル７および第２コイル８が同時に通電されている第１状態（図４参照）と、第１コイル７および第２コイル８が同時に通電されていない第２状態（図５参照）とを切り替える。
【００３２】
図１に示されるように、磁気冷凍用電磁石１００は、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、第４配管９Ｄ、第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄをさらに備える。
【００３３】
図１および図２に示されるように、第１配管９Ａは、第１ギャップ６Ａに配置されている。Ｚ方向から視て、第１配管９Ａは、第２方向Ｂに沿った長手方向と、第１方向Ａに沿った短手方向とを有している。第１配管９Ａの外周面は、例えば第１磁極２および第２磁極３の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第１配管９Ａの外周面は、例えば第１磁極２および第２磁極３の各面と接触していてもよい。第１配管９Ａの内部には、第１磁気熱量部材１０Ａが配置されている。第１磁気熱量部材１０Ａは、第１配管９Ａの内部に保持されている。
【００３４】
第２配管９Ｂは、第２ギャップ６Ｂに配置されている。Ｚ方向から視て、第２配管９Ｂは、第２方向Ｂに沿った長手方向と、第１方向Ａに沿った短手方向とを有している。第２配管９Ｂの外周面は、例えば第３磁極４および第４磁極５の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第２配管９Ｂの外周面は、例えば第３磁極４および第４磁極５の各面と接触していてもよい。第２配管９Ｂの内部には、第２磁気熱量部材１０Ｂが配置されている。第２磁気熱量部材１０Ｂは、第２配管９Ｂの内部に保持されている。
【００３５】
第３配管９Ｃは、第３ギャップ６Ｃに配置されている。Ｚ方向から視て、第３配管９Ｃは、第１方向Ａに沿った長手方向と、第２方向Ｂに沿った短手方向とを有している。第３配管９Ｃの外周面は、例えば第１磁極２および第３磁極４の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第３配管９Ｃの外周面は、例えば第１磁極２および第３磁極４の各面と接触していてもよい。第３配管９Ｃの内部には、第３磁気熱量部材１０Ｃが配置されている。第３磁気熱量部材１０Ｃは、第３配管９Ｃの内部に保持されている。
【００３６】
第４配管９Ｄは、第４ギャップ６Ｄに配置されている。Ｚ方向から視て、第４配管９Ｄは、第１方向Ａに沿った長手方向と、第２方向Ｂに沿った短手方向とを有している。第４配管９Ｄの外周面は、例えば第２磁極３および第４磁極５の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第４配管９Ｄの外周面は、例えば第２磁極３および第４磁極５の各面と接触していてもよい。第４配管９Ｄの内部には、第４磁気熱量部材１０Ｄが配置されている。第４磁気熱量部材１０Ｄは、第４配管９Ｄの内部に保持されている。
【００３７】
第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々は、Ｚ方向に延在している。第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々は、例えば直管である。なお、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々は、例えば複数の直管がＵ字状配管によって互いに直列に接続された往復配管であってもよい。
【００３８】
磁気冷凍用電磁石１００が磁気冷凍機２００に組み込まれたときに、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々のＺ方向の一端および他端は、流出入配管と接続される。磁気冷凍用電磁石１００が磁気冷凍機２００に組み込まれたときに、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの内部には、熱輸送媒体が流れる。熱輸送媒体は、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々の内部を、Ｚ方向に流れる。
【００３９】
第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄを構成する材料は、磁気熱量材料を含む。磁気熱量材料は、磁気熱量効果を奏する材料であり、例えばガドリニウム（Ｇｄ）を含む。
【００４０】
第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄの各々には、熱輸送媒体が内部を流通するための隙間が形成されている。第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄの各々は例えば粒子状の磁気熱量材料の集合体であり、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々の内部に充填されている。この場合、上記隙間は複数の粒子間に形成されている。
【００４１】
第１磁気熱量部材１０Ａおよび第２磁気熱量部材１０Ｂの各々の第２方向Ｂの幅と、第３磁気熱量部材１０Ｃおよび第４磁気熱量部材１０Ｄの各々の第１方向Ａの幅との和は、第１コイル７および第２コイル８の各内径よりも長い。
【００４２】
＜磁気冷凍機の構成＞
図３に示されるように、磁気冷凍機２００は、図１に示される磁気冷凍用電磁石１００と、第１熱交換器１１１と、第２熱交換器１１２と、ポンプ１１３とを備える。
【００４３】
第１熱交換器１１１では、磁気冷凍用電磁石１００において加熱された高温の熱輸送媒体の熱が第１熱交換器１１１の外部に放出される。つまり、第１熱交換器１１１では、熱輸送媒体と外部媒体との間の熱交換が行われ、外部媒体は加熱される。
【００４４】
第２熱交換器１１２では、磁気冷凍用電磁石１００において冷却された低温の熱輸送媒体が第２熱交換器１１２の外部から熱を吸収する。つまり、第２熱交換器１１２では、熱輸送媒体と外部媒体との間の熱交換が行われ、外部媒体は冷却される。
【００４５】
ポンプ１１３は、例えば往復ポンプである。ポンプ１１３は、第１動作と第２動作とを交互に繰り返す。第１動作では、ポンプ１１３は、磁気冷凍用電磁石１００において加熱された熱輸送媒体を第１熱交換器１１１に送るとともに、第２熱交換器１１２にて吸熱した熱輸送媒体を磁気冷凍用電磁石１００に送る。第２動作では、ポンプ１１３は、磁気冷凍用電磁石１００において冷却された熱輸送媒体を第２熱交換器１１２に送るとともに、第１熱交換器１１１にて放熱した熱輸送媒体を磁気冷凍用電磁石１００に送る。
【００４６】
磁気冷凍機２００は、流出入配管１２１と、流出入配管１２２とをさらに備える。流出入配管１２１は、磁気冷凍用電磁石１００と第１熱交換器１１１との間を接続している。流出入配管１２２は、磁気冷凍用電磁石１００と第２熱交換器１１２との間を接続している。第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々は、流出入配管１２１および流出入配管１２２に対して互いに並列に接続されている。
【００４７】
図６および図７に示されるように、流出入配管１２１は、配管部分１２１Ａ、配管部分１２１Ｂ，配管部分１２１Ｃ，および配管部分１２１Ｄを含む。配管部分１２１Ａは、第１配管９ＡのＺ方向の一端に接続されている。配管部分１２１Ｂは、第２配管９ＢのＺ方向の一端に接続されている。配管部分１２１Ｃは、第３配管９ＣのＺ方向の一端に接続されている。配管部分１２１Ｄは、第４配管９ＤのＺ方向の一端に接続されている。
【００４８】
流出入配管１２２は、配管部分１２２Ａ、配管部分１２２Ｂ，配管部分１２２Ｃ，および配管部分１２２Ｄを含む。配管部分１２２Ａは、第１配管９ＡのＺ方向の他端に接続されている。配管部分１２２Ｂは、第２配管９ＢのＺ方向の他端に接続されている。配管部分１２２Ｃは、第３配管９ＣのＺ方向の他端に接続されている。配管部分１２２Ｄは、第４配管９ＤのＺ方向の他端に接続されている。
【００４９】
配管部分１２１Ａおよび配管部分１２１Ｃは、例えば第１磁極２においてＺ方向の一方を向いた面上を通ってＹ方向に沿って延びている部分と、リターンヨーク１の外周面上をＺ方向に沿って延びる部分とを有している。
【００５０】
配管部分１２１Ｂおよび配管部分１２１Ｄは、例えば第４磁極５においてＺ方向の一方を向いた面上を通ってＹ方向に沿って延びている部分と、リターンヨーク１の外周面上をＺ方向に沿って延びる部分とを有している。
【００５１】
配管部分１２２Ａおよび配管部分１２２Ｃは、例えば第１磁極２においてＺ方向の他方を向いた面上を通ってＹ方向に沿って延びている部分を有している。
【００５２】
配管部分１２２Ｂは、例えば第３磁極４においてＺ方向の他方を向いた面上を通ってＹ方向に沿って延びている部分と、配管部分１２２ＣにおいてＹ方向に沿って延びる上記部分とＺ方向に重なるように配置されており、かつＹ方向に沿って延びている部分とを有している。
【００５３】
配管部分１２２Ｄは、例えば第２磁極３においてＺ方向の他方を向いた面上を通ってＹ方向に沿って延びている部分と、配管部分１２２ＡにおいてＹ方向に沿って延びる上記部分とＺ方向に重なるように配置されており、かつＹ方向に沿って延びている部分とを有している。
【００５４】
配管部分１２１Ｂおよび配管部分１２１Ｄは、例えば第１磁極２および第４磁極５の各々においてＺ方向の他方を向いた面上を通ってＹ方向に沿って延びている部分をさらに有している。
【００５５】
なお、第１コイル７および第２コイル８は、例えば各配管部分よりも外側に配置されている。
【００５６】
＜磁気冷凍用電磁石の動作＞
上述のように、図４では、磁気冷凍用電磁石１００は上記第１状態にある。つまり、図４では、第１コイル７および第コイル８が同時に通電されている。図５では、磁気冷凍用電磁石１００は上記第２状態にある。つまり、図５では、第１コイル７および第２コイル８が同時に通電されていない。
【００５７】
図４は図１と同じ図であるが、図４中には磁束が流れる方向を示す磁束線を太い実線で示し、またコイルの電流の向きを示している。磁束線は１本で代表している（以降同様）。図４に示されるように、第１状態では、第１コイル７および第２コイル８によって、第１ギャップ６Ａおよび第４ギャップ６Ｄを通る磁束と、第２ギャップ６Ｂおよび第３ギャップ６Ｃを通る磁束とが形成される。これにより、第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄは発熱し、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々を流れる熱輸送媒体は加熱される。
【００５８】
図５に示されるように、第２状態では、図４に示した様な図中の太い実線が存在せず、第１ギャップ６Ａ、第２ギャップ６Ｂ、第３ギャップ６Ｃ、および第４ギャップ６Ｄの各々を通る磁束は形成されない。これにより、第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄは吸熱し、第１配管９Ａ、第２配管９Ｂ、第３配管９Ｃ、および第４配管９Ｄの各々を流れる熱輸送媒体は冷却される。
【００５９】
磁気冷凍機２００では、図４に示される第１状態と図５に示される第２状態とが交互に繰り返し切り替えられる。ポンプ１１３は、第１状態において上記第１動作を行い、第２状態において上記第２動作を行う。第１状態において、磁気冷凍用電磁石１００にて加熱された熱輸送媒体は、ポンプ１１３によって、磁気冷凍用電磁石１００から第１熱交換器１１１に送られる。同時に、第２熱交換器１１２にて外部媒体の熱を吸収した熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１００に送られる。次に、第１状態から第２状態に切り替えられる。第２状態において、磁気冷凍用電磁石１００にて冷却された熱輸送媒体は、ポンプ１１３によって、磁気冷凍用電磁石１００から第２熱交換器１１２に送られる。同時に、第１熱交換器１１１にて外部媒体に放熱した熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１００に送られる。次に、第２状態から第１状態に切り替えられる。
【００６０】
第１状態と第２状態との切り替えサイクルは、例えば０．１Ｈｚ以上１０Ｈｚ以下程度の周波数で行われる。これにより、磁気冷凍機２００は、ヒートポンプ（冷熱システム）として作用する。
【００６１】
＜作用効果＞
磁気冷凍用電磁石１００では、上記第１状態において第１磁極２と第２磁極３との間の第１ギャップ６Ａに生じる磁界は、磁性体により構成されている磁極およびリターンヨークの存在のため通電された空芯コイルの内側に生じる磁界と比べて強い。そのため、上記第１状態での第１ギャップ６Ａ内に配置された第１磁気熱量部材１０Ａの発熱量は、通電された空芯コイルの内側に配置された磁気熱量部材の発熱量と比べて多くなる。上記第１状態と上記第２状態との間での第１磁気熱量部材１０Ａの温度差は、通電された空芯コイルの内側に配置された磁気熱量部材の温度差と比べて、大きくなる。第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄの各々も、第１磁気熱量部材１０Ａと同様である。その結果、磁気冷凍用電磁石１００での、
第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄの各吸熱・発熱効果は、磁気熱量部材が空芯コイルの内側に配置されている場合と比べて、高い。
【００６２】
比較例に係る磁気冷凍用電磁石として、第１コイル７および第２コイル８と、第１コイル７および第２コイル８の各々の内側に配置されておりかつ１つのギャップを隔てて配置された２つの磁極（対向磁極）とを備え、該対向磁極間のギャップの長手方向がＸ方向に沿って延びる構成を考える。磁気冷凍用電磁石１００での第１ギャップ６Ａの長手方向の長さは、上記比較例のギャップの長手方向の長さよりも長くなり、例えば√２倍となる。つまり、磁気冷凍用電磁石１００での第１ギャップ６Ａに面している第１磁極２および第２磁極３の面積は、上記比較例のギャップに面する対向磁極の面積よりも大きくなり、例えば√２倍となる。ここで、起磁力（コイルのターン数×１ターン当たりの電流値）が一定条件下では、アンペールの法則から磁束密度Ｂは一定である。
【００６３】
具体的には、アンペールの法則では、数式（１）として、∫Ｈｄｌ＝ＮＩが成立する。ここで、Ｈは磁界、Ｌは磁路、ＮＩは起磁力である。ギャップ中の磁界をＨｇ、ギャップ中の磁路長をＬｇ、ヨーク（リターンヨークおよび対向磁極）中の磁界をＨｙ、ヨーク中の磁路長をＬｙとすると、Ｈｇ・Ｌｇ＋Ｈｙ・Ｌｙ＝ＮＩが成立する。この式を、真空の透磁率をμ０、ヨークの比透磁率をμｒとして磁束密度Ｂに直すと、数式（２）として、Ｂｇ／μ０・Ｌｇ＋Ｂｙ／（μｒ・μ０）・Ｌｙ＝ＮＩが成立する。また、ヨークが飽和していないとき、ギャップ中の磁束密度Ｂｇはヨーク中の磁束密度Ｂｙと略等しくなり、かつμｒは約１００００程度と非常に大きくなる。そのため、上記数式（２）の左辺第２項は無視でき、数式（３）としてＢｇ＝ＮＩ・μ０／Ｌｇが成立する。
【００６４】
上記数式（３）により、ギャップ中の磁路長Ｌｇが一定でかつ起磁力ＮＩが一定であれば、ギャップに面した磁極の面積に依らず、ギャップ中の磁束密度Ｂｇは一定となる。よって、磁気冷凍用電磁石１００での第１ギャップ６Ａを通る磁束は、第１ギャップ６Ａに面している第１磁極２および第２磁極３の面積に比例する。その結果、第１ギャップ６Ａに面している第１磁極２および第２磁極３の面積が上記比較例と比べて√２倍である磁気冷凍用電磁石１００では、第１ギャップ６Ａ内を通る磁束は、比較例のギャップを通る磁束の√２倍となる。
【００６５】
よって、磁気冷凍用電磁石１００での第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄの各吸熱・発熱効果は、上記比較例に係る磁気冷凍用電磁石と比べて、高い。
【００６６】
さらに、磁気冷凍用電磁石１００では、第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄの全磁気熱量部材が、第１状態において同時に発熱し、かつ第２状態において同時に吸熱する。そのため、磁気冷凍用電磁石１００で実現される熱輸送媒体の温度差は、後述する磁気冷凍用電磁石１００の変形例としての磁気冷凍用電磁石１０１で実現される第１熱輸送媒体および第２熱輸送媒体の各温度差よりも大きくなる。
【００６７】
＜変形例＞
図８〜図１０は、磁気冷凍用電磁石１００の変形例である磁気冷凍用電磁石１０１を示す図である。磁気冷凍用電磁石１０１は、磁気冷凍用電磁石１００と基本的同様の構成を備えるが、第１コイル７および第２コイル８の構成が磁気冷凍用電磁石１００の第１コイル７および第２コイル８の構成とは異なる。
【００６８】
図８〜図１０に示されるように、第１コイル７は、第２方向Ｂにおいて第１ギャップ６Ａ、中央ギャップ６Ｅ、および第２ギャップ６Ｂを囲んでいる。第１コイル７は、第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５のうち、第１ギャップ６Ａ、中央ギャップ６Ｅ、および第２ギャップ６Ｂの各々に面している部分を囲んでいる。第１コイル７の中心軸は、第１方向Ａに沿っている。第１コイル７は、通電時に、第１ギャップ６Ａを通る磁束と、第２ギャップ６Ｂを通る磁束とを生じさせる。図８及び９において磁束線を太い実線で示した。第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５の各々が飽和していない場合、第１ギャップ６Ａを通る磁束および第２ギャップ６Ｂを通る磁束の各々は第１方向Ａに沿って延びる。
【００６９】
図８〜図１０に示されるように、第２コイル８は、第２方向Ｂにおいて第３ギャップ６Ｃ、中央ギャップ６Ｅ、および第４ギャップ６Ｄを囲んでいる。第２コイル８は、第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５のうち、第３ギャップ６Ｃ、中央ギャップ６Ｅ、および第４ギャップ６Ｄの各々に面している部分を囲んでいる。第２コイル８の中心軸は、第２方向Ｂに沿っている。第２コイル８は、通電時に、第３ギャップ６Ｃを通る磁束と、第４ギャップ６Ｄを通る磁束とを生じさせる。第１磁極２、第２磁極３、第３磁極４、および第４磁極５の各々が飽和していない場合、第３ギャップ６Ｃを通る磁束および第４ギャップ６Ｄを通る磁束の各々は第２方向Ｂに沿って延びる。
【００７０】
第１コイル７および第２コイル８の各々は、電源（図３中の電源１１４）に接続されている。第１コイル７および第２コイル８は、交互に通電される。言い換えると、電源は、第１コイル７が通電されており、かつ第２コイル８が通電されていない第３状態（図８参照）と、第１コイル７が通電されておらず、かつ第２コイル８が通電されている第４状態（図９参照）とを切り替える。
【００７１】
図８では、磁気冷凍用電磁石１０１は上記第３状態にある。つまり、図８では、第１コイル７が通電されており、かつ第２コイル８が通電されていない。図９では、磁気冷凍用電磁石１００は上記第４状態にある。つまり、図９では、第１コイル７が通電されておらず、かつ第２コイル８が通電されている。
【００７２】
図８に示されるように、第３状態では、第１コイル７によって、第１ギャップ６Ａを通る磁束と、第２ギャップ６Ｂを通る磁束とが形成される。これにより、第１磁気熱量部材１０Ａおよび第２磁気熱量部材１０Ｂは発熱し、第１配管９Ａおよび第２配管９Ｂ内を流れる熱輸送媒体は加熱される。第３状態では、第３ギャップ６Ｃを通る磁束および第４ギャップ６Ｄを通る磁束は形成されない。これにより、第３磁気熱量部材１０Ｃおよび第４磁気熱量部材１０Ｄは吸熱し、第３配管９Ｃおよび第４配管９Ｄ内を流れる熱輸送媒体は冷却される。
【００７３】
図９に示されるように、第４状態では、第２コイル８によって、第３ギャップ６Ｃを通る磁束と、第４ギャップ６Ｄを通る磁束とが形成される。これにより、第３磁気熱量部材１０Ｃおよび第４磁気熱量部材１０Ｄは発熱し、第３配管９Ｃおよび第４配管９Ｄ内を流れる熱輸送媒体は加熱される。第４状態では、第１ギャップ６Ａを通る磁束および第２ギャップ６Ｂを通る磁束は形成されない。これにより、第１磁気熱量部材１０Ａおよび第２磁気熱量部材１０Ｂは吸熱し、第１配管９Ａおよび第２配管９Ｂ内を流れる熱輸送媒体は冷却される。
【００７４】
図１１および図１２は、磁気冷凍用電磁石１０１を備える磁気冷凍機２０１を示すブロック図である。磁気冷凍機２０１は、図１１に示される第１系統のヒートポンプと、図１２に示される第２系統のヒートポンプとを備える。第１系統のヒートポンプは、第２系統のヒートポンプとは独立している。図１１に示される第１系統のヒートポンプ、および図１２に示される第２系統のヒートポンプの各々は、基本的には図３に示される磁気冷凍機２００と同様の構成を備えている。以下、第１系統のヒートポンプの熱輸送媒体を第１熱輸送媒体とよび、第２系統のヒートポンプの熱輸送媒体を第２熱輸送媒体とよぶ。
【００７５】
図１１に示される第１系統のヒートポンプは、磁気冷凍用電磁石１０１の第１配管９Ａおよび第２配管９Ｂと、第１熱交換器１１１Ａと、第２熱交換器１１２Ａと、第１ポンプ１１３Ａとを含む。図１１に示される第１系統のヒートポンプは、磁気冷凍用電磁石１０１の第３配管９Ｃおよび第４配管９Ｄを含まない。
【００７６】
図１１に示されるように、第１系統のヒートポンプでは、第１配管９Ａおよび第２配管９Ｂは互いに並列に接続されている。第１熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０１において第１配管９Ａおよび第２配管９Ｂに分流される。第１系統のヒートポンプでは、磁気冷凍用電磁石１０１が第３状態にあるときに第１ポンプ１１３Ａが第１動作を行い、磁気冷凍用電磁石１０１が第４状態にあるときに第１ポンプ１１３Ａが第２動作を行う。磁気冷凍用電磁石１０１は第３状態と第４状態とを交互に繰り返す。第１ポンプ１１３Ａは第１動作と第２動作とを交互に繰り返す。
【００７７】
第３状態にある磁気冷凍用電磁石１０１にて加熱された第１熱輸送媒体は、第１ポンプ１１３Ａによって、磁気冷凍用電磁石１０１から第１熱交換器１１１Ａに送られる。同時に、第２熱交換器１１２Ａにて外部媒体の熱を吸収した第１熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０１に送られる。次に、第３状態から第４状態に切り替えられる。第４状態にある磁気冷凍用電磁石１０１にて冷却された第１熱輸送媒体は、第１ポンプ１１３Ａによって、磁気冷凍用電磁石１０１から第２熱交換器１１２Ａに送られる。同時に、第１熱交換器１１１Ａにて外部媒体に放熱した第１熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０１に送られる。次に、第４状態から第３状態に切り替えられる。
【００７８】
図１２に示される第２系統のヒートポンプは、磁気冷凍用電磁石１０１の第３配管９Ｃおよび第４配管９Ｄと、第３熱交換器１１１Ｂと、第４熱交換器１１２Ｂと、第２ポンプ１１３Ｂとを含む。図１２に示される第２系統のヒートポンプは、第１配管９Ａおよび第２配管９Ｂを含まない。図１２に示されるように、第２系統のヒートポンプでは、第３配管９Ｃおよび第４配管９Ｄは互いに並列に接続されている。第２熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０１において第３配管９Ｃおよび第４配管９Ｄに分流される。第２系統のヒートポンプでは、磁気冷凍用電磁石１０１が第４状態にあるときに第２ポンプ１１３Ｂが第１動作を行い、磁気冷凍用電磁石１０１が第３状態にあるときに第２ポンプ１１３Ｂが第２動作を行う。
【００７９】
第３状態にある磁気冷凍用電磁石１０１にて冷却された第２熱輸送媒体は、第２ポンプ１１３Ｂによって、磁気冷凍用電磁石１０１から第４熱交換器１１２Ｂに送られる。同時に、第３熱交換器１１１Ｂにて外部媒体に放熱した第２熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０１に送られる。次に、第３状態から第４状態に切り替えられる。第４状態にある磁気冷凍用電磁石１０１にて加熱された第２熱輸送媒体は、第２ポンプ１１３Ｂによって、磁気冷凍用電磁石１０１から第３熱交換器１１１Ｂに送られる。同時に、第４熱交換器１１２Ｂにて外部媒体の熱を吸収した第２熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０１に送られる。次に、第４状態から第３状態に切り替えられる。
【００８０】
磁気冷凍用電磁石１０１は、磁気冷凍用電磁石１００と基本的に同様の構成を備えるため、磁気冷凍用電磁石１００と同様の効果を奏することができる。
【００８１】
また、磁気冷凍用電磁石１００および上記比較例に係る磁気冷凍用電磁石は１つの熱輸送媒体を加熱または冷却するものであるため、磁気冷凍用電磁石１００および上記比較例に係る磁気冷凍用電磁石の各々が２系統のヒートポンプを備える磁気冷凍機に適用されるには、各磁気冷凍用電磁石が２つ必要となる。これに対し、磁気冷凍用電磁石１０１は２つの熱輸送媒体を加熱または冷却することができるため、２系統のヒートポンプを備える磁気冷凍機２０１では１つの磁気冷凍用電磁石１０１を備えていれば足る。よって、１つの磁気冷凍用電磁石１０１を備える磁気冷凍機２０１は、２つの磁気冷凍用電磁石１００または２つの上記比較例に係る磁気冷凍用電磁石を備える磁気冷凍機と比べて、小型化され得る。
【００８２】
さらに、磁気冷凍用電磁石１０１は、２系統のヒートポンプを備える磁気冷凍機２０１において一方のヒートポンプの第１熱輸送媒体を加熱すると同時に、他方のヒートポンプの第２熱輸送媒体を冷却できる。そのため、磁気冷凍用電磁石１０１は、磁気冷凍用電磁石１００と比べて、高効率である。
【００８３】
実施の形態２．
図１３に示されるように、実施の形態２に係る磁気冷凍用電磁石１０２は、リターンヨーク１１、第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、第８磁極１５、中央磁極１６、第３コイル１８Ａ、第４コイル１８Ｂ、第５コイル１９Ａ、および第６コイル１９Ｂを備える。
【００８４】
図１３に示されるように、リターンヨーク１１は、図１に示されるリターンヨーク１と同様の構成を備えている。リターンヨーク１１は、例えば四角環状に形成されている。リターンヨーク１１は、Ｘ方向に沿って延びる部分と、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びる部分とを有している。リターンヨーク１１の各部分は、Ｘ方向およびＹ方向の各々と直交するＺ方向に延びている。
【００８５】
第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、第８磁極１５、および中央磁極１６は、リターンヨーク１１の内側に配置されている。第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、および第８磁極１５は、リターンヨーク１１と磁気的に結合している。
【００８６】
第５磁極１２、中央磁極１６、および第６磁極１３は、Ｙ方向に並んで配置されている。第５磁極１２は、Ｙ方向において中央磁極１６と第５ギャップ１７Ａを隔てて配置されている。第６磁極１３は、Ｙ方向において中央磁極１６と第６ギャップ１７Ｂを隔てて配置されている。
【００８７】
第７磁極１４、中央磁極１６、および第８磁極１５は、Ｘ方向に並んで配置されている。第７磁極１４は、Ｘ方向において中央磁極１６と第７ギャップ１７Ｃを隔てて配置されている。第８磁極１５は、Ｘ方向において中央磁極１６と第８ギャップ１７Ｄを隔てて配置されている。
【００８８】
中央磁極１６は、Ｘ方向に沿って延びておりかつ第５ギャップ１７Ａに面している第１面１６Ａと、Ｘ方向に沿って延びておりかつ第６ギャップ１７Ｂに面している第２面１６Ｂと、Ｙ方向に沿って延びておりかつ第７ギャップ１７Ｃに面している第３面１６Ｃと、Ｙ方向に沿って延びておりかつ第８ギャップ１７Ｄに面している第４面１６Ｄとを有している。第１面１６Ａ、第２面１６Ｂ、第３面１６Ｃ、および第４面１６Ｄは、例えば平面である。
【００８９】
第５磁極１２は、Ｘ方向に沿って延びておりかつ第５ギャップ１７Ａに面している平面を有している。第６磁極１３は、Ｘ方向に沿って延びておりかつ第６ギャップ１７Ｂに面している平面を有している。第７磁極１４は、Ｙ方向に沿って延びておりかつ第７ギャップ１７Ｃに面している平面を有している。第８磁極１５は、Ｙ方向に沿って延びておりかつ第８ギャップ１７Ｄに面している平面を有している。
【００９０】
第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、第８磁極１５、および中央磁極１６の各々は、例えば同等の構成を有している。Ｚ方向から視て、第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、第８磁極１５、および中央磁極１６の各平面形状は、例えば正方形状である。
【００９１】
図１３に示されるように、Ｚ方向から視て、第５ギャップ１７Ａおよび第６ギャップ１７Ｂの各々は、Ｘ方向に沿った長手方向と、Ｙ方向に沿った短手方向とを有している。Ｚ方向から視て、第７ギャップ１７Ｃおよび第８ギャップ１７Ｄの各々は、Ｙ方向に沿った長手方向と、Ｘ方向に沿った短手方向とを有している。
【００９２】
磁気冷凍用電磁石１０２では、第５磁極１２と中央磁極１６とが第５ギャップ１７Ａを隔てて対向する１組の対向磁極を成しており、かつ第６磁極１３と中央磁極１６とが第６ギャップ１７Ｂを隔てて対向する１組の対向磁極を成している。さらに、磁気冷凍用電磁石１０２では、第７磁極１４と中央磁極１６とが第７ギャップ１７Ｃを隔てて対向する１組の対向磁極を成しており、かつ第８磁極１５と中央磁極１６とが第８ギャップ１７Ｄを隔てて対向する１組の対向磁極を成している。
【００９３】
第５ギャップ１７Ａの第１方向Ａの間隔（ギャップ長）は、例えば第６ギャップ１７Ｂの第１方向Ａの間隔（ギャップ長）と等しい。第７ギャップ１７Ｃの第２方向Ｂの間隔（ギャップ長）は、例えば第８ギャップ１７Ｄの第２方向Ｂの間隔（ギャップ長）と等しい。
【００９４】
第５ギャップ１７Ａ、第６ギャップ１７Ｂ、第７ギャップ１７Ｃ、および第８ギャップ１７Ｄの各々の上記間隔は、例えば第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂの各々の中心軸に沿った方向（Ｙ方向）の第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂの各幅、および第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂの各々の中心軸に沿った方向（Ｘ方向）の第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂの各幅よりも狭い。
【００９５】
第３コイル１８Ａは、Ｘ方向において第５磁極１２を囲んでいる。第４コイル１８Ｂは、Ｘ方向において第６磁極１３を囲んでいる。第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂの各中心軸は、Ｙ方向に沿っている。
【００９６】
第５コイル１９Ａは、Ｙ方向において第７磁極１４を囲んでいる。第６コイル１９Ｂは、Ｙ方向において第８磁極１５を囲んでいる。第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂの各中心軸は、Ｘ方向に沿っている。
【００９７】
第３コイル１８Ａ、第４コイル１８Ｂ、第５コイル１９Ａ、および第６コイル１９Ｂの各々は、電源に接続されている。第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂは、同時に通電され、または同時に通電が遮断される。第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂは、同時に通電され、または同時に通電が遮断される。第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂと、第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂとは、交互に通電される。言い換えると、電源は、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが同時に通電されておりかつ第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが同時に通電されていない第５状態（図１４参照）と、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが同時に通電されておりかつ第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが同時に通電されていない第６状態（図１５参照）とを切り替える。
【００９８】
第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂは、通電時に、第５ギャップ１７Ａおよび第６ギャップ１７Ｂを通る磁束を生じさせる。第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂは、通電時に、第７ギャップ１７Ｃおよび第８ギャップ１７Ｄを通る磁束を生じさせる。第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、第８磁極１５および中央磁極１６の各々が飽和していない場合、第５ギャップ１７Ａおよび第６ギャップ１７Ｂを通る磁束はＹ方向に沿って延び、第７ギャップ１７Ｃおよび第８ギャップ１７Ｄを通る磁束はＸ方向に沿って延びる。
【００９９】
図１３に示されるように、磁気冷凍用電磁石１０２は、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、第８配管２０Ｄ、第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄをさらに備える。
【０１００】
第５配管２０Ａは、第５ギャップ１７Ａに配置されている。Ｚ方向から視て、第５配管２０Ａは、Ｘ方向に沿った長手方向と、Ｙ方向に沿った短手方向とを有している。第５配管２０Ａの外周面は、例えば第１磁極２および第２磁極３の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第５配管２０Ａの外周面は、例えば第１磁極２および第２磁極３の各面と接触していてもよい。第５配管２０Ａの内部には、第１磁気熱量部材１０Ａが配置されている。第１磁気熱量部材１０Ａは、第５配管２０Ａの内部に保持されている。
【０１０１】
第６配管２０Ｂは、第６ギャップ１７Ｂに配置されている。Ｚ方向から視て、第６配管２０Ｂは、Ｘ方向に沿った長手方向と、Ｙ方向に沿った短手方向とを有している。第６配管２０Ｂの外周面は、例えば第３磁極４および第４磁極５の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第６配管２０Ｂの外周面は、例えば第３磁極４および第４磁極５の各面と接触していてもよい。第６配管２０Ｂの内部には、第２磁気熱量部材１０Ｂが配置されている。第２磁気熱量部材１０Ｂは、第６配管２０Ｂの内部に保持されている。
【０１０２】
第７配管２０Ｃは、第７ギャップ１７Ｃに配置されている。Ｚ方向から視て、第７配管２０Ｃは、Ｙ方向に沿った長手方向と、Ｘ方向に沿った短手方向とを有している。第７配管２０Ｃの外周面は、例えば第１磁極２および第３磁極４の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第７配管２０Ｃの外周面は、例えば第１磁極２および第３磁極４の各面と接触していてもよい。第７配管２０Ｃの内部には、第３磁気熱量部材１０Ｃが配置されている。第３磁気熱量部材１０Ｃは、第７配管２０Ｃの内部に保持されている。
【０１０３】
第８配管２０Ｄは、第８ギャップ１７Ｄに配置されている。Ｚ方向から視て、第８配管２０Ｄは、Ｙ方向に沿った長手方向と、Ｘ方向に沿った短手方向とを有している。第８配管２０Ｄの外周面は、例えば第２磁極３および第４磁極５の各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第８配管２０Ｄの外周面は、例えば第２磁極３および第４磁極５の各面と接触していてもよい。第８配管２０Ｄの内部には、第４磁気熱量部材１０Ｄが配置されている。第４磁気熱量部材１０Ｄは、第８配管２０Ｄの内部に保持されている。
【０１０４】
第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々は、Ｚ方向に延在している。第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々は、例えば直管である。なお、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々は、例えば複数の直管がＵ字状配管によって互いに直列に接続された往復配管であってもよい。
【０１０５】
磁気冷凍用電磁石１００が磁気冷凍機２００に組み込まれたときに、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々のＺ方向の一端および他端は、流出入配管と接続される。磁気冷凍用電磁石１００が磁気冷凍機２００に組み込まれたときに、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの内部には、熱輸送媒体が流れる。熱輸送媒体は、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々の内部を、Ｚ方向に流れる。
【０１０６】
第５磁気熱量部材２１Ａ、第６磁気熱量部材２１Ｂ、第７磁気熱量部材２１Ｃ、および第８磁気熱量部材２１Ｄは、第１磁気熱量部材１０Ａ、第２磁気熱量部材１０Ｂ、第３磁気熱量部材１０Ｃ、および第４磁気熱量部材１０Ｄと同様の構成を備えている。
【０１０７】
実施の形態２に係る磁気冷凍機は、実施の形態１に係る磁気冷凍機２００と基本的に同様の構成を備えるが、磁気冷凍用電磁石１００に代えて磁気冷凍用電磁石１０２を備えている点で、磁気冷凍機２００とは異なる。
【０１０８】
実施の形態２に係る磁気冷凍機において、磁気冷凍用電磁石１０２の第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄは、互いに並列に接続されている。
【０１０９】
＜磁気冷凍用電磁石の動作＞
図１４では、磁気冷凍用電磁石１０２は上記第５状態にある。つまり、図１４では、第３コイル１８Ａ、第４コイル１８Ｂ、第５コイル１９Ａ、および第６コイル１９Ｂが同時に通電されている。図１５では、磁気冷凍用電磁石１０２は上記第６状態にある。つまり、図１５では、第３コイル１８Ａ、第４コイル１８Ｂ、第５コイル１９Ａ、および第６コイル１９Ｂが同時に通電されていない。
【０１１０】
図１４に示されるように、第５状態では、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂによって第５ギャップ１７Ａおよび第６ギャップ１７Ｂを通る磁束（太い実線で磁束線を示す）が形成され、かつ第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂによって第７ギャップ１７Ｃおよび第８ギャップ１７Ｄを通る磁束が形成される。
【０１１１】
これにより、第５磁気熱量部材２１Ａ、第６磁気熱量部材２１Ｂ、第７磁気熱量部材２１Ｃ、および第８磁気熱量部材２１Ｄは発熱し、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々を流れる熱輸送媒体は加熱される。
【０１１２】
図１５に示されるように、第６状態では、第５ギャップ１７Ａ、第６ギャップ１７Ｂ、第７ギャップ１７Ｃ、および第８ギャップ１７Ｄの各々を通る磁束は形成されない。これにより、第５磁気熱量部材２１Ａ、第６磁気熱量部材２１Ｂ、第７磁気熱量部材２１Ｃ、および第８磁気熱量部材２１Ｄは吸熱し、第５配管２０Ａ、第６配管２０Ｂ、第７配管２０Ｃ、および第８配管２０Ｄの各々を流れる熱輸送媒体は冷却される。
【０１１３】
実施の形態２に係る磁気冷凍機では、図１４に示される第５状態と図１５に示される第６状態とが交互に繰り返し切り替えられる。ポンプは、第５状態において上記第１動作を行い、第６状態において上記第２動作を行う。第５状態において、磁気冷凍用電磁石１０２にて加熱された熱輸送媒体は、ポンプによって、磁気冷凍用電磁石１０２から第１熱交換器に送られる。同時に、第２熱交換器にて外部媒体の熱を吸収した熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０２に送られる。次に、第５状態から第６状態に切り替えられる。第６状態において、磁気冷凍用電磁石１０２にて冷却された熱輸送媒体は、ポンプによって、磁気冷凍用電磁石１０２から第２熱交換器に送られる。同時に、第１熱交換器にて外部媒体に放熱した熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０２に送られる。次に、第６状態から第５状態に切り替えられる。
【０１１４】
＜作用効果＞
磁気冷凍用電磁石１０２では、上記第５状態において第５磁極１２と中央磁極１６との間の第５ギャップ１７Ａに生じる磁界は、通電された空芯コイルの内側に生じる磁界と比べて強い。そのため、上記第５状態での第５ギャップ１７Ａ内に配置された第５磁気熱量部材２１Ａの発熱量は、通電された空芯コイルの内側に配置された磁気熱量部材の発熱量と比べて多くなる。上記第５状態と上記第６状態との間での第５磁気熱量部材２１Ａの温度差は、通電された空芯コイルの内側に配置された磁気熱量部材の温度差と比べて、大きくなる。第６磁気熱量部材２１Ｂ、第７磁気熱量部材２１Ｃ、および第８磁気熱量部材２１Ｄの各々も、第５磁気熱量部材２１Ａと同様である。その結果、磁気冷凍用電磁石１０２での、第５磁気熱量部材２１Ａ、第６磁気熱量部材２１Ｂ、第７磁気熱量部材２１Ｃ、および第８磁気熱量部材２１Ｄの各吸熱・発熱効果は、磁気熱量部材が空芯コイルの内側に配置されている場合と比べて、高い。
【０１１５】
＜変形例＞
図１６および図１７は、磁気冷凍用電磁石１０２の変形例である磁気冷凍用電磁石１０３を示す図である。
【０１１６】
磁気冷凍用電磁石１０３では、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂと、第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂとが、交互に通電される。言い換えると、電源は、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが通電されており、かつ第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂが通電されていない第７状態（図１６参照）と、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが通電されておらず、かつ第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂが通電されている第８状態（図１７参照）とを切り替える。
【０１１７】
図１６では、磁気冷凍用電磁石１０３は上記第７状態にある。つまり、図１６では、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが通電されており、かつ第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂが通電されていない。図１７では、磁気冷凍用電磁石１０３は上記第８状態にある。つまり、図１７では、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂが通電されておらず、かつ第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂが通電されている。
【０１１８】
図１６に示されるように、第７状態では、第３コイル１８Ａおよび第４コイル１８Ｂによって、第５ギャップ１７Ａおよび第６ギャップ１７Ｂを通る磁束（太い実線で磁束線を示す）が形成される。これにより、第５磁気熱量部材２１Ａおよび第６磁気熱量部材２１Ｂは発熱し、第５配管２０Ａおよび第６配管２０Ｂ内を流れる熱輸送媒体は加熱される。第７状態では、第７ギャップ１７Ｃおよび第８ギャップ１７Ｄを通る磁束は形成されない。これにより、第７磁気熱量部材２１Ｃおよび第８磁気熱量部材２１Ｄは吸熱し、第７配管２０Ｃおよび第８配管２０Ｄ内を流れる熱輸送媒体は冷却される。
【０１１９】
図１７に示されるように、第８状態では、第５コイル１９Ａおよび第６コイル１９Ｂによって、第７ギャップ１７Ｃおよび第８ギャップ１７Ｄを通る磁束が形成される。これにより、第７磁気熱量部材２１Ｃおよび第８磁気熱量部材２１Ｄは発熱し、第７配管２０Ｃおよび第８配管２０Ｄ内を流れる熱輸送媒体は加熱される。第８状態では、第５ギャップ１７Ａおよび第６ギャップ１７Ｂを通る磁束は形成されない。これにより、第５磁気熱量部材２１Ａおよび第６磁気熱量部材２１Ｂは吸熱し、第５配管２０Ａおよび第６配管２０Ｂ内を流れる熱輸送媒体は冷却される。
【０１２０】
図１６および図１７に示される磁気冷凍用電磁石１０３を備える磁気冷凍機は、図１１および図１２に示される磁気冷凍用電磁石１０１を備える磁気冷凍機２０１と基本的に同様の構成を備えるが、磁気冷凍用電磁石１０１に代えて磁気冷凍用電磁石１０３を備えている点で、磁気冷凍機２０１とは異なる。
【０１２１】
磁気冷凍用電磁石１０３を備える磁気冷凍機は、第１系統のヒートポンプと、第２系統のヒートポンプとを備える。第１系統のヒートポンプは、第２系統のヒートポンプとは独立している。
【０１２２】
第１系統のヒートポンプは、磁気冷凍用電磁石１０３の第５配管２０Ａおよび第６配管２０Ｂと、第１熱交換器と、第２熱交換器と、ポンプとを含む。第１系統のヒートポンプは、磁気冷凍用電磁石１０３の第７配管２０Ｃおよび第８配管２０Ｄを含まない。
【０１２３】
第１系統のヒートポンプでは、第５配管２０Ａおよび第６配管２０Ｂは互いに並列に接続されている。第１熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０３において第５配管２０Ａおよび第６配管２０Ｂに分流される。第１系統のヒートポンプでは、磁気冷凍用電磁石１０３が第７状態にあるときにポンプが第１動作を行い、磁気冷凍用電磁石１０３が第８状態にあるときにポンプが第２動作を行う。磁気冷凍用電磁石１０３は第７状態と第８状態とを交互に繰り返す。ポンプは第１動作と第２動作とを交互に繰り返す。
【０１２４】
第７状態にある磁気冷凍用電磁石１０３にて加熱された第１熱輸送媒体は、ポンプによって、磁気冷凍用電磁石１０３から第１熱交換器に送られる。同時に、第２熱交換器にて外部媒体の熱を吸収した第１熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０３に送られる。次に、第７状態から第８状態に切り替えられる。第８状態にある磁気冷凍用電磁石１０３にて冷却された第１熱輸送媒体は、ポンプによって、磁気冷凍用電磁石１０３から第２熱交換器に送られる。同時に、第１熱交換器にて外部媒体に放熱した第１熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０３に送られる。次に、第８状態から第７状態に切り替えられる。
【０１２５】
第２系統のヒートポンプは、磁気冷凍用電磁石１０３の第７配管２０Ｃおよび第８配管２０Ｄと、第３熱交換器と、第４熱交換器と、ポンプとを含む。第２系統のヒートポンプは、第５配管２０Ａおよび第６配管２０Ｂを含まない。第２系統のヒートポンプでは、第７配管２０Ｃおよび第８配管２０Ｄは互いに並列に接続されている。第２系統のヒートポンプでは、磁気冷凍用電磁石１０３が第８状態にあるときに第２ポンプが第１動作を行い、磁気冷凍用電磁石１０３が第７状態にあるときに第２ポンプが第２動作を行う。
【０１２６】
第７状態にある磁気冷凍用電磁石１０３にて冷却された第２熱輸送媒体は、第２ポンプによって、磁気冷凍用電磁石１０３から第４熱交換器に送られる。同時に、第３熱交換器にて外部媒体に放熱した第２熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０３に送られる。次に、第７状態から第８状態に切り替えられる。第８状態にある磁気冷凍用電磁石１０３にて加熱された第２熱輸送媒体は、第２ポンプによって、磁気冷凍用電磁石１０３から第３熱交換器に送られる。同時に、第４熱交換器にて外部媒体の熱を吸収した第２熱輸送媒体は、磁気冷凍用電磁石１０３に送られる。次に、第８状態から第７状態に切り替えられる。
【０１２７】
磁気冷凍用電磁石１０３は、磁気冷凍用電磁石１０２と基本的に同様の構成を備えるため、磁気冷凍用電磁石１０２と同様の効果を奏することができる。
【０１２８】
また、磁気冷凍用電磁石１０３を備える磁気冷凍機は、磁気冷凍用電磁石１０１を備える磁気冷凍機２０１と同様の理由により、２つの磁気冷凍用電磁石１０２または２つの上記比較例に係る磁気冷凍用電磁石を備える磁気冷凍機と比べて、小型化され得る。
【０１２９】
さらに、磁気冷凍用電磁石１０３は、磁気冷凍機において一方のヒートポンプの第１熱輸送媒体を加熱すると同時に、他方のヒートポンプの第２熱輸送媒体を冷却できる。そのため、磁気冷凍用電磁石１０３は、磁気冷凍用電磁石１０２と比べて、高効率である。
【０１３０】
実施の形態３．
図１８〜図２０に示されるように、実施の形態３に係る磁気冷凍用電磁石１０４は、実施の形態２に係る磁気冷凍用電磁石１０２と基本的に同様の構成を備えるが、中央磁極１６がＺ方向に延びる中心軸に対して４５度回転した構成を備えている点で、磁気冷凍用電磁石１０２とは異なる。
【０１３１】
なお、図１８〜２０では、Ｘ方向（第４方向）およびＹ方向（第３方向）に対して傾斜している第５方向Ｃおよび第６方向Ｄが図示されている。第５方向Ｃは、第６方向Ｄと交差しており、例えば第６方向Ｄと直交している。Ｘ方向およびＹ方向に対する第５方向Ｃの傾斜角度は、任意の角度でよいが、Ｚ方向から視て、第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、および第８磁極１５の各々の飽和を抑制する観点から、好ましくは４５度である。
【０１３２】
異なる観点から言えば、中央磁極１６は、図１３に示される第１面１６Ａ、第２面１６Ｂ、第３面１６Ｃ、および第４面１６Ｄに代えて、第５面１６Ｅ、第６面１６Ｆ、第７面１６Ｇ、および第８面１６Ｈを有している。
【０１３３】
第５面１６Ｅは、第５方向Ｃに沿って延びている。第５面１６Ｅは、第５ギャップ１７Ａの一部および第７ギャップ１７Ｃの一部の各々に面している。
【０１３４】
第６面１６Ｆは、第５方向Ｃに沿って延びている。第６面１６Ｆは、第６ギャップ１７Ｂの一部および第８ギャップ１７Ｄの一部の各々に面している。
【０１３５】
第７面１６Ｇは、第６方向Ｄに沿って延びている。第７面１６Ｇは、第６ギャップ１７Ｂの残部および第７ギャップ１７Ｃの残部の各々に面している。
【０１３６】
第８面１６Ｈは、第６方向Ｄに沿って延びている。第８面１６Ｈは、第５ギャップ１７Ａの残部および第８ギャップ１７Ｄの残部の各々に面している。
【０１３７】
第５面１６Ｅの第５方向Ｃの一端は、第７面１６Ｇの第６方向Ｄの一端に接続されており、第５面１６Ｅの第５方向Ｃの他端は、第８面１６Ｈの第６方向Ｄの一端に接続されている。第６面１６Ｆの第５方向Ｃの一端は、第７面１６Ｇの第６方向Ｄの他端に接続されており、第６面１６Ｆの第５方向Ｃの他端は、第８面１６Ｈの第６方向Ｄの他端に接続されている。
【０１３８】
Ｚ方向から視て、第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、および第８磁極１５の各平面形状は、凹形状である。第５磁極１２、第６磁極１３、第７磁極１４、および第８磁極１５の各々は、第５方向Ｃに沿って延びている平面と、第６方向Ｄに沿って延びている平面とを有している。
【０１３９】
第５ギャップ１７Ａは、第５磁極１２の第５方向Ｃに沿って延びている平面と中央磁極１６の第５面１６Ｅとの間、および第５磁極１２の第６方向Ｄに沿って延びている平面と中央磁極１６の第８面１６Ｈとの間を隔てている。
【０１４０】
第６ギャップ１７Ｂは、第６磁極１３の第５方向Ｃに沿って延びている平面と中央磁極１６の第６面１６Ｆとの間、および第６磁極１３の第６方向Ｄに沿って延びている平面と中央磁極１６の第７面１６Ｇとの間を隔てている。
【０１４１】
第７ギャップ１７Ｃは、第７磁極１４の第５方向Ｃに沿って延びている平面と中央磁極１６の第５面１６Ｅとの間、および第７磁極１４の第６方向Ｄに沿って延びている平面と中央磁極１６の第７面１６Ｇとの間を隔てている。
【０１４２】
第８ギャップ１７Ｄは、第８磁極１５の第５方向Ｃに沿って延びている平面と中央磁極１６の第６面１６Ｆとの間、および第８磁極１５の第６方向Ｄに沿って延びている平面と中央磁極１６の第８面１６Ｈとの間を隔てている。
【０１４３】
磁気冷凍用電磁石１０４は、磁気冷凍用電磁石１０２と同様に、駆動され得る。
具体的には、磁気冷凍用電磁石１０４は、図１９に示される上記第７状態と、図２０に示される上記第８状態と、を繰り返す。この場合、磁気冷凍用電磁石１０４は、磁気冷凍用電磁石１０２と同様の効果を奏することができる。また、磁気冷凍用電磁石１０４は、磁気冷凍用電磁石１０３と同様にも、駆動され得る。この場合、磁気冷凍用電磁石１０４は、磁気冷凍用電磁石１０２と同様の効果を奏することができる。
【０１４４】
さらに、磁気冷凍用電磁石１０４での第５ギャップ１７Ａの長手方向の長さは、磁気冷凍用電磁石１０２および磁気冷凍用電磁石１０３の各々での第５ギャップ１７Ａの長手方向の長さよりも長くなり、例えば√２倍となる。そのため、磁気冷凍用電磁石１０４での第５磁気熱量部材２１Ａ、第６磁気熱量部材２１Ｂ、第７磁気熱量部材２１Ｃ、および第８磁気熱量部材２１Ｄの各吸熱・発熱効果は、磁気冷凍用電磁石１０２および磁気冷凍用電磁石１０３と比べて、高い。
【０１４５】
実施の形態４．
図２１に示されるように、実施の形態４に係る磁気冷凍用電磁石１０５は、リターンヨーク２２Ａ、第９磁極２２Ｂ、第１０磁極２２Ｃ、第７コイル２４Ａ、および第８コイル２４Ｂを備える。
【０１４６】
リターンヨーク２２Ａは、第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃと一体として形成されている。Ｚ方向から視て、リターンヨーク２１の平面形状は、例えばＣ字形状である。リターンヨーク２２Ａは、Ｘ方向に沿って延びる部分と、Ｘ方向と直交するＹ方向に延びる部分とを有している。リターンヨーク２２Ａの各部分は、Ｘ方向およびＹ方向の各々と直交するＺ方向に延びている。なお、図２１では、Ｘ方向およびＹ方向に対して傾斜している第７方向Ｅおよび第８方向Ｆが図示されている。第７方向Ｅは、第８方向Ｆと交差しており、例えば第８方向Ｆと直交している。Ｘ方向およびＹ方向に対する第７方向Ｅの傾斜角度は、任意の角度でよいが、第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃの各々の飽和を抑制する観点から、好ましくは４５度である。
【０１４７】
第９磁極２２Ｂは、リターンヨーク２２Ａの一端に接続されている。第１０磁極２２Ｃは、リターンヨーク２２Ａの他端に接続されている。第９磁極２２Ｂは、第１０磁極２２Ｃと第９ギャップ２３を隔てて配置されている。第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃの各々は、第７方向Ｅに沿って延びる面を有している。
【０１４８】
第７コイル２４Ａは、Ｘ方向において第９磁極２２Ｂを囲んでいる。第８コイル２４Ｂは、Ｘ方向において第１０磁極２２Ｃを囲んでいる。第７コイル２４Ａおよび第８コイル２４Ｂの各中心軸は、Ｙ方向に沿っている。
【０１４９】
第７コイル２４Ａおよび第８コイル２４Ｂの各々は、電源（図３中の電源１１４）に接続されている。第７コイル２４Ａおよび第８コイル２４Ｂは、同時に通電され、または同時に通電が遮断される。言い換えると、電源は、第７コイル２４Ａおよび第８コイル２４Ｂが同時に通電されている状態と、第７コイル２４Ａおよび第８コイル２４Ｂが同時に通電されていない状態とを切り替える。
【０１５０】
第９ギャップ２３は、第９磁極２２Ｂにおいて第７方向Ｅに沿って延びる面、および第１０磁極２２Ｃにおいて第７方向Ｅに沿って延びる面、に面している。図２１に示されるように、Ｚ方向から視て、第９ギャップ２３は、第７方向Ｅに沿った長手方向と、第８方向Ｆに沿った短手方向とを有している。
【０１５１】
図２１に示されるように、磁気冷凍用電磁石１０５は、第９配管２５および第９磁気熱量部材２６をさらに備える。
【０１５２】
第９配管２５は、第９ギャップ２３に配置されている。Ｚ方向から視て、第９配管２５は、第７方向Ｅに沿った長手方向と、第８方向Ｆに沿った短手方向とを有している。第９配管２５の外周面は、例えば第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃの各面と間隔を隔てて配置されている。なお、第９配管２５の外周面は、例えば第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃの各面と接触していてもよい。第９配管２５の内部には、第９磁気熱量部材２６が配置されている。第９磁気熱量部材２６は、第９配管２５の内部に保持されている。
【０１５３】
第９磁気熱量部材２６は、第１磁気熱量部材１０Ａと同様の構成を備えている。
このような磁気冷凍用電磁石１０５も、磁気冷凍用電磁石１００と同様の効果を奏することができる。
【０１５４】
つまり、磁気冷凍用電磁石１０５での第９磁気熱量部材２６の吸熱・発熱効果は、磁気熱量部材が空芯コイルの内側に配置されている場合と比べて、高い。
【０１５５】
さらに、磁気冷凍用電磁石１０５において第９ギャップ２３に面している第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃの各面積が上述した比較例に係る磁気冷凍用電磁石と比べて√２倍であるため、磁気冷凍用電磁石１０５において第９ギャップ２３内を通る磁束は上記比較例のギャップを通る磁束の√２倍となる。その結果、磁気冷凍用電磁石１０５での第９磁気熱量部材２６の吸熱・発熱効果は、上記比較例に係る磁気冷凍用電磁石と比べて、高い。
【０１５６】
＜変形例＞
図２２は、磁気冷凍用電磁石１０５の変形例である磁気冷凍用電磁石１０６を示す図である。磁気冷凍用電磁石１０６は、磁気冷凍用電磁石１０５と基本的に同様の構成を備えるが、第９磁極２２Ｂおよび第１０磁極２２Ｃの各々が第７方向Ｅに沿って延びる面と第８方向Ｆに沿って延びる面とを有している点で、磁気冷凍用電磁石１０５とは異なる。
【０１５７】
Ｚ方向から視て、第９磁極２２Ｂは、例えば凹状に形成されている。Ｚ方向から視て、第１０磁極２２Ｃは、例えば凸状に形成されている。
【０１５８】
第９ギャップ２３は、第９磁極２２Ｂの第７方向Ｅに沿って延びる面および第１０磁極２２Ｃの第７方向Ｅに沿って延びる面に面している第１領域と、第９磁極２２Ｂの第８方向Ｆに沿って延びる面および第１０磁極２２Ｃの第８方向Ｆに沿って延びる面に面している第２領域とを有している。図２２に示されるように、Ｚ方向から視て、第９ギャップ２３の第１領域は、第７方向Ｅに沿った長手方向と、第８方向Ｆに沿った短手方向とを有している。Ｚ方向から視て、第９ギャップ２３の第２領域は、第８方向Ｆに沿った長手方向と、第７方向Ｅに沿った短手方向とを有している。
【０１５９】
このようにしても、磁気冷凍用電磁石１０６は、磁気冷凍用電磁石１０５と同様の効果を奏することができる。
【０１６０】
実施の形態５．
図２３に示されるように、実施の形態５に係る磁気冷凍用電磁石１０７は、実施の形態４に係る磁気冷凍用電磁石１０６と基本的に同様の構成を備えるが、第１１磁極２７をさらに備える点で、磁気冷凍用電磁石１０６とは異なる。
【０１６１】
第１１磁極２７は、Ｙ方向において第９磁極２２Ｂと第１０磁極２２Ｃとの間に配置されている。第１１磁極２７は、Ｙ方向において第９磁極２２Ｂと第９ギャップ２３Ａを隔てて配置されており、かつＹ方向において第１０磁極２２Ｃと第１０ギャップ２３Ｂを隔てて配置されている。
【０１６２】
磁気冷凍用電磁石１０７は、磁気冷凍用電磁石１０６と基本的に同様の構成を備えるため、磁気冷凍用電磁石１０６と同様の効果を奏することができる。なお、磁気冷凍用電磁石１０７では、磁気冷凍用電磁石１０６と比べてギャップの数が２倍であるために必要となされる起磁力も２倍となるが、磁気熱量部材の数も２倍とすることができる。そのため、磁気冷凍用電磁石１０７の全体の吸熱・発熱効果は、磁気冷凍用電磁石１０６と同等とすることができる。
【０１６３】
実施の形態６．
図２４に示されるように、実施の形態６に係る磁気冷凍用電磁石１０８は、実施の形態２に係る磁気冷凍用電磁石１０２と基本的に同様の構成を備えるが、六角環状に形成されているリターンヨーク３１を備える点で、磁気冷凍用電磁石１０２とは異なる。
【０１６４】
磁気冷凍用電磁石１０８は、リターンヨーク３１、６つの磁極３２〜３７、中央磁極３８、および６つのコイル３９〜４４を備える。
【０１６５】
６つの磁極３２〜３７の各々は、リターンヨーク３１の内側に配置されている。６つの磁極３２〜３７は、リターンヨーク３１と磁気的に結合している。
【０１６６】
図２４に示されるように、６つの磁極３２〜３７の各々は、中央磁極３８とギャップを隔てて配置されている。磁極３２および磁極３３は、中央磁極３８を挟むように配置されている。磁極３４および磁極３５は、中央磁極３８を挟むように配置されている。磁極３６および磁極３７は、中央磁極３８を挟むように配置されている。
【０１６７】
磁気冷凍用電磁石１０８では、６つの磁極３２〜３７の各々と中央磁極３８とが、６つのギャップの各々を隔てて対向する１組の対向磁極を成している。つまり、磁気冷凍用電磁石１０８は、６組の対向磁極を有している。Ｚ方向から視て、６つの磁極３２〜３７の各平面形状は、例えば正方形状である。Ｚ方向から視て、中央磁極３８の平面形状は六角形状である。
【０１６８】
６つのコイル３９〜４４の各々は、６つの磁極３２〜３７の各々を囲んでいる。６つのコイル３９〜４４は、それぞれの中心軸の延在方向に基づいて３組のコイルに区分され得る。第１組のコイル３９，４０の各中心軸は、Ｙ方向に沿って延びている。第２組のコイル４１，４２の各中心軸は、Ｙ方向に対して３０度傾斜した方向に沿って延びている。第３組のコイル４３，４４の各中心軸は、Ｙ方向に対して６０度傾斜した方向に沿って延びている。
【０１６９】
６つのコイル３９〜４４の各々は、電源（図３中の電源１１４）に接続されている。６つのコイル３９〜４４は、例えば同時に通電され、または同時に通電が遮断される。言い換えると、電源は、６つのコイル３９〜４４の各々が同時に通電された第９状態（図２５参照）と、６つのコイル３９〜４４の各々が同時に通電されていない第１０状態（図２６参照）とを切り替える。
【０１７０】
６つのギャップの各々には、Ｚ方向に沿って延びる配管と、該配管の内部に配置された磁気熱量部材とが配置されている。
【０１７１】
このような磁気冷凍用電磁石１０８は、磁気冷凍用電磁石１０２と同様の効果を奏することができるが、磁気熱量部材の数が磁気冷凍用電磁石１０２と比べて多いため、磁気冷凍用電磁石１０８の全体の吸熱・発熱効果は、磁気冷凍用電磁石１０２と比べて高い。
【０１７２】
なお、磁気冷凍用電磁石１０８は、図１４および図１５に示される磁気冷凍用電磁石１０２と同様に駆動されてもよい。例えば、３組のコイルのうちの１組のコイルのみが同時に通電され、他の２組のコイルが同時に通電されていない３つの状態が、切り替えられてもよい。また、３組のコイルのうちの２組のコイルのみが同時に通電され、他の１組のコイルが同時に通電されていない状態と、上記他の１組のコイルのみが同時に通電され、他の２組のコイルが同時に通電されていない状態とが、切り替えられてもよい。
【０１７３】
なお、磁気冷凍用電磁石１００、１０１，１０３〜１０７の各リターンヨークも、Ｚ方向から視て六角環状に形成されていてもよい。
【０１７４】
以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本開示の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。
【符号の説明】
【０１７５】
１，１１，２１，２２Ａ，３１  リターンヨーク、２  第１磁極、２Ａ，３Ａ，４Ａ  第１部分、２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ，５Ｂ  第２部分、３  第２磁極、４  第３磁極、５  第４磁極、６Ａ  第１ギャップ、６Ｂ  第２ギャップ、６Ｃ  第３ギャップ、６Ｄ  第４ギャップ、６Ｅ  中央ギャップ、７，８，３９，４０，４１，４２，４３，４４  コイル、９Ａ  第１配管、９Ｂ  第２配管、９Ｃ  第３配管、９Ｄ  第４配管、１０Ａ  第１磁気熱量部材、１０Ｂ  第２磁気熱量部材、１０Ｃ  第３磁気熱量部材、１０Ｄ  第４磁気熱量部材、１２  第５磁極、１３  第６磁極、１４  第７磁極、１５  第８磁極、１６，３８  中央磁極、１６Ａ  第１面、１６Ｂ  第２面、１６Ｃ  第３面、１６Ｄ  第４面、１６Ｅ  第５面、１６Ｆ  第６面、１６Ｇ  第７面、１６Ｈ  第８面、１７Ａ  第５ギャップ、１７Ｂ  第６ギャップ、１７Ｃ  第７ギャップ、１７Ｄ  第８ギャップ、１８Ａ  第３コイル、１８Ｂ  第４コイル、１９Ａ  第５コイル、１９Ｂ  第６コイル、２０Ａ  第５配管、２０Ｂ  第６配管、２０Ｃ  第７配管、２０Ｄ  第８配管、２１Ａ  第５磁気熱量部材、２１Ｂ  第６磁気熱量部材、２１Ｃ  第７磁気熱量部材、２１Ｄ  第８磁気熱量部材、２２Ｂ  第９磁極、２２Ｃ  第１０磁極、２３，２３Ａ  第９ギャップ、２３Ｂ  第１０ギャップ、２４Ａ  第７コイル、２４Ｂ  第８コイル、２５  第９配管、２６  第９磁気熱量部材、２７  第１１磁極、３２，３３，３４，３５，３６，３７  磁極、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，１０８  磁気冷凍用電磁石、１１１，１１１Ａ  第１熱交換器、１１１Ｂ  第３熱交換器、１１２，１１２Ａ  第２熱交換器、１１２Ｂ  第４熱交換器、１１３  ポンプ、１１３Ａ  第１ポンプ、１１３Ｂ  第２ポンプ、１１４  電源、１２１，１２２  流出入配管、１２１Ａ，１２１Ｂ，１２１Ｃ，１２１Ｄ，１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ，１２２Ｄ  配管部分、２００，２０１  磁気冷凍機。
【要約】
磁気冷凍機（２００）は、磁気冷凍用電磁石（１００）を備える。磁気冷凍用電磁石は、リターンヨーク（１）と、リターンヨーク（１）の内側において、互いにギャップ（６Ａ）を隔てて配置されている少なくとも１組の対向磁極（２，３）と、ギャップ内に配置されており、かつ熱輸送媒体が流れる配管（９Ａ）と、配管の内部に配置されており、かつ熱輸送媒体と熱交換する磁気熱量部材（１０Ａ）と、少なくとも１組の対向磁極の少なくとも一方を囲んでおり、かつ通電時にギャップを通る磁束を生じさせるコイル（７）とをさらに備える。【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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