技術情報研究内容紹介 HIRI 環境にやさしい次世代冷凍技術 −磁気冷凍に関する研究− 磁気冷凍技術を用いた冷凍・冷蔵システムに関する研究（平成21〜22年度）環境エネルギー部　平野　繁樹１．背景北海道は、国内有数の食品供給基地であり、農水産物用の冷凍・冷蔵施設が道内各地域に数多く設置されています。これらの施設には地球温暖化係数（GWP）の高いフロン類を使用した蒸気圧縮型冷凍機が多く用いられており、今後規制の対象になると考えられています。また、ノンフロンタイプとして、NH3、CO2などのGWPの低い冷媒を使用する冷凍機器が注目されていますが、NH3については可燃性刺激物であり安全性に配慮が必要なこと、また、CO2タイプについては、機器に高圧が要求されることから、装置が高額になり、重量増や特殊機器の設置にともなう、装置レイアウトに制限が生じるなどの問題があります。ここでは本事業により研究を行っている、次世代型ノンフロンタイプ冷凍機の一つである磁気冷凍システムを紹介します。この磁気冷凍システムは、フロン系ガスはもちろん、特殊なガスを一切使用しないため、冷媒によるGWPはゼロであり、比較的効率の高い冷凍機器の中では、環境負荷の最も小さいシステムの一つとなっています。２．原理磁気冷凍システムは磁気熱量効果（MCE）により、熱移動を行います。磁気作業物質（MCM）と呼ばれるガドリニウムなどの金属を、永久磁石などにより励磁・消磁させると、MCMに温度変化が生じ、この現象を利用して冷凍サイクルを実現します。図１に蒸気圧縮式との比較を示します。熱サイクルである「Active Magnetic Regeneration (AMR)Cycle」が提案され（図２）実用的な温度差を発生させることが可能となりました。図2　Active Magnetic Regeneration サイクル３．応用機器開発工業試験場では神戸大学等との協力により、回転型のAMR磁気冷凍システムの開発を行いました。 MCM粒子の充填レイアウトの検討により、現在稼働している永久磁石による磁気冷凍システムの中では世界でもトップクラスの性能が得られました。また、使用している永久磁石の磁場強度は約 0.65テスラと磁気冷凍システムとしては小型で安価なため、更なる小型化・高出力化の可能性が高いシステムであり、今後様々な技術分野における応用展開を図っていきたいと考えています。図３　回転型磁気冷凍システム外観図１　蒸気圧縮サイクルと磁気冷凍サイクルの比較実用化に向けては、MCEのみによる温度変化が数 ℃程度と小さいことが技術的課題となっていましたが、Brown1)により温度差を効果的に拡大させる蓄冷参考文献　1)　G. V. Brown, Magnetic heat pumping n e a r ro o m te m p e rat u re . I nt . J. Refrigeration 47, 3673-3680, (1976) TEL：011−747−2950（ﾀﾞｲﾔﾙｲﾝ） E-mail：hirano-shigeki＠hro.or.jp 工業試験場技術情報　Vol . No . 7