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公開番号2024047536
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-05
出願番号2023102967
出願日2023-06-23
発明の名称固体冷凍装置
出願人ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類F25B 21/00 20060101AFI20240329BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】固体冷凍装置において固体冷媒物質の温度を自在に調整できるようにする。
【解決手段】固体冷凍装置は、放熱動作と吸熱動作とを行う。放熱動作では、収容部(11)の内部の固体冷媒物質(12)に所定の力場を印加すると共に熱媒体を収容部(11)の内部流路(13)の第1方向に移動させることにより、固体冷媒物質(12)で発生した温熱を熱媒体によって収容部(11)の外部へ運ぶ。吸熱動作では、固体冷媒物質(12)に所定の力場よりも小さい力場を印加し又は所定の力場を除去すると共に熱媒体を内部流路(13)における第1方向とは反対方向の第2方向に移動させることにより、固体冷媒物質(12)で発生した冷熱を熱媒体によって収容部(11)の外部へ運ぶ。固体冷凍装置は、放熱動作及び吸熱動作の少なくとも一方における熱媒体と固体冷媒物質(12)との間の熱交換量を可変とする熱交換量可変部(30,53,54,61,62,81,82)をさらに備える。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
固体冷媒物質（12）、及び熱媒体が前記固体冷媒物質（12）と熱交換して流れる内部流路（13）を有する収容部（11）と、
前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に力場変動を付与して熱量効果を誘発させる力場変調部（15）と、
前記力場変動に応じて前記熱媒体を前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に対して往復的に搬送する熱媒体搬送部（21,21A）とを備え、
前記固体冷媒物質（12）に所定の力場を印加すると共に前記熱媒体を前記内部流路（13）の第１方向に移動させることにより、前記固体冷媒物質（12）で発生した温熱を前記熱媒体によって前記収容部（11）の外部へ運ぶ放熱動作と、前記固体冷媒物質（12）に前記所定の力場よりも小さい力場を印加し又は前記所定の力場を除去すると共に前記熱媒体を前記内部流路（13）における前記第１方向とは反対方向の第２方向に移動させることにより、前記固体冷媒物質（12）で発生した冷熱を前記熱媒体によって前記収容部（11）の外部へ運ぶ吸熱動作とを行う固体冷凍装置であって、
前記放熱動作及び前記吸熱動作の少なくとも一方における前記熱媒体と前記固体冷媒物質（12）との間の熱交換量を可変とする熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）をさらに備える、
固体冷凍装置。
続きを表示（約 520 文字）【請求項２】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）は、前記放熱動作及び前記吸熱動作の少なくとも一方における前記熱媒体の単位時間当たりの流量を可変とする、
固体冷凍装置。
【請求項３】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）は、前記放熱動作及び前記吸熱動作の少なくとも一方における前記熱媒体の搬送時間を可変とする、
固体冷凍装置。
【請求項４】
請求項１の固体冷凍装置において、
前記熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）は、前記放熱動作及び前記吸熱動作の少なくとも一方における前記熱媒体の搬送タイミングを可変とする、
固体冷凍装置。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか１項の固体冷凍装置において、
前記固体冷媒物質（12）は、磁気作業物質（12）であり、
前記力場変調部（15）は、前記磁気作業物質（12）に磁場変動を付与する磁場変調部（15）である、
固体冷凍装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体冷凍装置に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気熱量効果を利用して冷熱及び温熱を作り出す磁気冷凍装置が知られている。特許文献１には、磁気熱量効果を有する磁気作業物質を用いた磁気ヒートポンプ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１６－１１７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁気作業物質は、そのキュリー温度付近で最も磁気熱量効果（発熱量、吸熱量）が大きくなる。ところが、磁気冷凍装置が長期間運転を停止していると、磁気作業物質の温度が周囲温度（磁気作業物質が室外にある場合は外気温）と同じになってしまい、キュリー温度から外れた状態となる場合がある。また、磁気冷凍装置の運転中であっても、急激な負荷の変動等により、磁気作業物質の温度がキュリー温度から外れた状態となる場合がある。このような状態では、磁気作業物質がキュリー温度付近から外れた状態であるために、磁気冷凍装置は所定の能力を発揮することができない。このため、磁気作業物質の温度を調整する手段が必要となる。
【０００５】
それに対して、特許文献１には、装置の起動時等に磁気作業物質の温度を制御（温調）するためにペルチェ素子等の別熱源を用いることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、磁気作業物質の温調のために別熱源を利用すると、別熱源が消費するエネルギーにより起動時の効率が低下するという問題が生じる。また、磁気作業物質の温調のために蓄熱源などの補助装置を用いた場合、装置全体のサイズや製造コストが増大してしまうという問題が生じる。また、磁気作業物質の温調のために熱交換器内部や２次冷媒系統の流体の熱を利用した場合、当該流体の温度が磁気作業物質のキュリー温度付近の温度でなければ有効に動作しないという問題がある。
【０００７】
本開示の目的は、磁気冷凍装置等の固体冷凍装置において固体冷媒物質の温度を自在に調整できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の第１の態様は、収容部（11）と、力場変調部（15）と、熱媒体搬送部（21,21A）とを備える固体冷凍装置である。前記収容部（11）は、固体冷媒物質（12）と、熱媒体が前記固体冷媒物質（12）と熱交換して流れる内部流路（13）とを有する。前記力場変調部（15）は、前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に力場変動を付与して熱量効果を誘発させる。前記熱媒体搬送部（21,21A）は、前記力場変動に応じて前記熱媒体を前記収容部（11）内の前記固体冷媒物質（12）に対して往復的に搬送する。前記固体冷凍装置は、放熱動作と、吸熱動作とを行う。前記放熱動作では、前記固体冷媒物質（12）に所定の力場を印加すると共に前記熱媒体を前記内部流路（13）の第１方向に移動させることにより、前記固体冷媒物質（12）で発生した温熱を前記熱媒体によって前記収容部（11）の外部へ運ぶ。前記吸熱動作では、前記固体冷媒物質（12）に前記所定の力場よりも小さい力場を印加し又は前記所定の力場を除去すると共に前記熱媒体を前記内部流路（13）における前記第１方向とは反対方向の第２方向に移動させることにより、前記固体冷媒物質（12）で発生した冷熱を前記熱媒体によって前記収容部（11）の外部へ運ぶ。前記固体冷凍装置は、前記放熱動作及び前記吸熱動作の少なくとも一方における前記熱媒体と前記固体冷媒物質（12）との間の熱交換量を可変とする熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）をさらに備える。
【０００９】
第１の態様では、熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）により、放熱動作又は吸熱動作における熱媒体と固体冷媒物質（12）との間の熱交換量を可変とする。このため、放熱動作での蓄温熱量と吸熱動作での蓄冷熱量とのバランスを変えて、固体冷媒物質（12）を所定の温度に制御することができる。
【００１０】
本開示の第２の態様は、前記第１の態様において、前記熱交換量可変部（30,53,54,61,62,81,82）は、前記放熱動作及び前記吸熱動作の少なくとも一方における前記熱媒体の単位時間当たりの流量を可変とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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