(57)【要約】【課題】起動が促進された熱磁気サイクル装置を提供する。【解決手段】消磁期間ＤＥＭＧにおいて、媒体の流量ＦＲが抑制された抑制期間ＲＥＰＲが設けられている。抑制期間ＲＥＰＲは、磁場ＭＧが減少する減少期間ＭＧ−に設けられている。減少期間において、磁気熱量効果素子は吸熱作用を発揮する。抑制期間は、磁気熱量効果素子と媒体との熱交換を抑制する。この結果、吸熱作用は、磁気熱量効果素子の温度を低下させる。この運転によって、蓄冷運転が実行される。蓄冷運転は、磁気熱量効果素子の温度低下を促進する。【選択図】図３
2020193782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温端（ＨＴ）と低温端（ＬＴ）との間に配置され、磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（７）と、
前記磁気熱量効果素子と熱交換する媒体（８）と、
前記磁気熱量効果素子に外部磁場を与える励磁期間と前記外部磁場を除去する消磁期間とを交互に繰り返すように前記外部磁場の強さを周期的に変調する磁場変調装置（１１）と、
前記磁気熱量効果素子と前記媒体との相対的な移動を往復的に生成する熱輸送装置（２１）とを備え、
前記磁場変調装置および／または前記熱輸送装置は、前記励磁期間における前記磁気熱量効果素子と前記媒体との第１熱交換量と、前記消磁期間における前記磁気熱量効果素子と前記媒体との第２熱交換量とが異なるように設定されている熱磁気サイクル装置。
【請求項２】
前記磁場変調装置および／または前記熱輸送装置は、前記第１熱交換量が前記第２熱交換量より大きく（Ｑ１＞Ｑ２）なるように設定されている請求項１に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項３】
前記熱輸送装置は、前記消磁期間において前記磁気熱量効果素子と前記媒体との熱交換量を抑制する抑制期間（ＲＥＰＲ）を有する請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項４】
前記熱輸送装置は、前記消磁期間の初期において前記媒体の流れを停止することにより前記抑制期間（ＲＥＰＲ）を提供する請求項３に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項５】
前記磁場変調装置は、
前記励磁期間において前記外部磁場を増加させる増加期間（ＭＧ＋）と、
前記消磁期間において前記外部磁場を減少させる減少期間（ＭＧ−）とを有し、
前記増加期間は前記減少期間より長い期間（ＭＧ＋＞ＭＧ−）である請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項６】
前記磁場変調装置および／または前記熱輸送装置は、前記第１熱交換量が前記第２熱交換量より小さく（Ｑ１＜Ｑ２）なるように設定されている請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項７】
前記磁場変調装置および／または前記熱輸送装置は、
前記第１熱交換量と前記第２熱交換量とが異なる促進運転モードと、
前記第１熱交換量と前記第２熱交換量とが等しい（Ｑ１＝Ｑ２）通常運転モードとに切り替え可能に構成されている請求項１から請求項６のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項８】
さらに、前記磁場変調装置および／または前記熱輸送装置を制御する制御装置（３５）を備え、
前記制御装置は、前記通常運転モードに先立って実行される前記促進運転モードの期間を規定している請求項７に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項９】
前記制御装置は、前記促進運転モードの時間（ｔｉｍｅｒ）、または、前記磁気熱量効果素子の温度に関連する観測温度（ＴＥＭＰ１、ＴＥＭＰ２、ＴＥＭＰ３）に基づいて、前記促進運転モードの期間を規定している請求項８に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１０】
前記促進運転モードは、
前記第１熱交換量が前記第２熱交換量より大きい蓄冷運転モードと、
前記第１熱交換量が前記第２熱交換量より小さい蓄熱運転モードとを含み、
前記磁場変調装置および／または前記熱輸送装置は、前記蓄冷運転モードと前記蓄熱運転モードとを切り替え可能に構成されている請求項７から請求項９のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書における開示は、熱磁気サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、熱磁気サイクル装置を開示する。特許文献１では、初期温度からの起動を促進している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１０９４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、往復流長を調節することにより、起動を促進している。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、熱磁気サイクル装置にはさらなる改良が求められている。
【０００５】
開示されるひとつの目的は、起動が促進された熱磁気サイクル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された熱磁気サイクル装置は、高温端（ＨＴ）と低温端（ＬＴ）との間に配置され、磁気熱量効果を発揮する磁気熱量効果素子（７）と、磁気熱量効果素子と熱交換する媒体（８）と、磁気熱量効果素子に外部磁場を与える励磁期間と外部磁場を除去する消磁期間とを交互に繰り返すように外部磁場の強さを周期的に変調する磁場変調装置（１１）と、磁気熱量効果素子と媒体との相対的な移動を往復的に生成する熱輸送装置（２１）とを備え、磁場変調装置および／または熱輸送装置は、励磁期間における磁気熱量効果素子と媒体との第１熱交換量と、消磁期間における磁気熱量効果素子と媒体との第２熱交換量とが異なるように設定されている。
【０００７】
開示される熱磁気サイクル装置によると、励磁期間における磁気熱量効果素子と媒体との第１熱交換量と、消磁期間における磁気熱量効果素子と媒体との第２熱交換量とが異なる。第１熱交換量と第２熱交換量との差は、磁気熱量効果素子の温度を変化させる。よって、磁気熱量効果素子の温度変化が促進される。磁気熱量効果素子の温度変化の促進は、熱磁気サイクル装置が起動されてから、計画された熱出力が得られるまでの起動時間の短縮に貢献する。
【０００８】
ひとつの実施形態において、第１熱交換量は、第２熱交換量より大きい（Ｑ１＞Ｑ２）。消磁期間に磁気熱量効果に起因して磁気熱量効果素子の温度が低下する場合、蓄冷運転が提供される。蓄冷運転は、磁気熱量効果素子の温度の低下を促進する。
【０００９】
ひとつの実施形態において、第１熱交換量は、第２熱交換量より小さい（Ｑ１＜Ｑ２）。励磁期間に磁気熱量効果に起因して磁気熱量効果素子の温度が上昇する場合、蓄熱運転が提供される。蓄熱運転は、磁気熱量効果素子の温度の上昇を促進する。
【００１０】
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る空調装置のブロック図である。
【図２】複数のトラックを示すカムの平面図である。
【図３】熱媒体の流れと磁場との変化を示す波形図である。
【図４】ＭＨＰ装置の温度分布を示すグラフである。
【図５】ＭＨＰ装置の温度分布を示すグラフである。
【図６】制御処理を示すフローチャートである。
【図７】第２実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図８】熱媒体の流れと磁場との変化を示す波形図である。
【図９】第３実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図１０】熱媒体の流れと磁場との変化を示す波形図である。
【図１１】第４実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図１２】制御処理を示すフローチャートである。
【図１３】ＭＨＰ装置の温度変化を示す波形図である。
【図１４】第５実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図１５】第６実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図１６】第７実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図１７】制御処理を示すフローチャートである。
【図１８】ＭＨＰ装置の温度変化を示す波形図である。
【図１９】第８実施形態に係る熱機器のフローチャートである。
【図２０】第９実施形態のＭＨＰ装置を示すブロック図である。
【図２１】図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ線における断面図である。
【図２２】磁場の強さと回転角とを示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
複数の実施形態が、図面を参照しながら説明される。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。
【００１３】
第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る空調装置１を示す。空調装置１は、熱機器のひとつである。空調装置１は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２（ＭＨＰ：Ｍａｇｎｅｔｏ−ｃａｌｏｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ  Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐ）を備える。ＭＨＰ装置２は、熱磁気サイクル装置を提供する。
【００１４】
この明細書においてヒートポンプ装置の語は広義の意味で使用される。すなわち、ヒートポンプ装置の語には、ヒートポンプ装置によって得られる冷熱を利用する装置と、ヒートポンプ装置によって得られる温熱を利用する装置との両方が含まれる。冷熱を利用する装置は、冷凍サイクル装置とも呼ばれることがある。よって、この明細書においてヒートポンプ装置の語は冷凍サイクル装置を包含する概念として使用される。
【００１５】
ＭＨＰ装置２は、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間に温度差を生成するように構成されている。空調装置１は、高温熱交換器３と、低温熱交換器４とを有する。高温熱交換器３は、高温端ＨＴに設けられている。低温熱交換器４は、低温端ＬＴに設けられている。空調装置１は、ＭＨＰ装置２から熱的出力を取り出すための機器を備える。出力機器のひとつは、ＭＨＰ装置２の高温端ＨＴに得られる高温を利用する高温熱交換器３によって提供される。高温熱交換器３は、高温端ＨＴと、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。高温熱交換器３は、主として放熱のために用いられる。高温熱交換器３は、例えば車両の室内に設置され、空調用空気と熱交換することにより空気を温める。高温熱交換器３は、高温系統の構成要素のひとつである。出力機器のひとつは、ＭＨＰ装置２の低温端ＬＴに得られる低温を利用する低温熱交換器４によって提供される。低温熱交換器４は、低温端ＬＴと、媒体、例えば空気との間の熱交換を提供する。低温熱交換器４は、主として吸熱のために用いられる。低温熱交換器４は、例えば車両の外部に設置され、外気と熱交換する。低温熱交換器４は、低温系統の構成要素のひとつである。
【００１６】
ＭＨＰ装置２は、ＭＨＰ装置２を駆動するための動力源５を有する。ＭＨＰ装置２は、例えば、動力源５によって回転駆動される。動力源５は、ＭＨＰ装置２の唯一の動力源５である。動力源５は、電動機、内燃機関など回転機器によって提供される。動力源５の一例は、車両に搭載された電池によって駆動される電動機である。
【００１７】
ＭＨＰ装置２は、ハウジング６を備える。ハウジング６は、熱輸送のための媒体が流れることができる作業室を区画形成する。ひとつの作業室は、ハウジング６の軸方向に沿って延びている。ひとつの作業室は、ハウジング６の軸方向の両方の端面において開口している。
【００１８】
ＭＨＰ装置２は、磁気熱量効果素子（ＭＣＥ：Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｃａｌｏｒｉｃ  Ｅｆｆｅｃｔ）７を備える。ＭＣＥ素子７は、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間に配置されている。ＭＣＥ素子７は、磁気熱量効果を発揮する。ＭＣＥ素子７は、ハウジング６内に固定的に支持されている。ＭＣＥ素子７は、作業室の中に位置づけられている。ＭＣＥ素子７は、ハウジング６の軸方向に沿って細長く延在している。
【００１９】
ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７の磁気熱量効果を利用する。ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７によって高温端ＨＴと低温端ＬＴとを生成する。ＭＣＥ素子７は、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間に設けられている。
【００２０】
ＭＣＥ素子７は、外部磁場の強弱の変化に応答して発熱と吸熱とを生じる。ＭＣＥ素子７は、外部磁場の印加により発熱し、外部磁場の除去により吸熱する。ＭＣＥ素子７は、外部磁場が印加されることによって電子スピンが磁場方向に揃うと、磁気エントロピーが減少し、熱を放出することによって温度が上昇する。また、ＭＣＥ素子７は、外部磁場が除去されることによって電子スピンが乱雑になると、磁気エントロピーが増加し、熱を吸収することによって温度が低下する。ＭＣＥ素子７は、常温域において高い磁気熱量効果を発揮する磁性体によって作られている。例えば、ガドリニウム系材料、またはランタン−鉄−シリコン化合物を用いることができる。また、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物を用いることができる。ＭＣＥ素子７には、外部磁場の印加により吸熱し、外部磁場の除去により発熱する素子を利用してもよい。
【００２１】
ＭＣＥ素子７は、直列的に接続された複数の部分素子を有する。ＭＣＥ素子７は、カスケード接続されており、カスケード接続素子とも呼ばれる。複数の部分素子は、互いに異なる温度帯において高い効率で磁気熱量効果を発揮する。複数の部分素子は、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの間における温度差を分担するように配列されている。
【００２２】
ＭＣＥ素子７は、熱輸送を担う媒体８と熱交換するように配置されている。言い換えると、媒体８は、ＭＣＥ素子７と熱交換する。媒体８は、作業室を満たしている。媒体８は、熱を蓄え、熱を輸送する蓄熱要素を提供する。ＭＣＥ素子７は、媒体８の流れ方向に沿って長く配置されている。媒体８は一次媒体と呼ばれる。一次媒体は、不凍液、水、油などの流体によって提供することができる。ハウジング６とＭＣＥ素子７とは、素子ベッドを提供する。
【００２３】
ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７をＡＭＲ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）サイクルの素子として機能させるための磁場変調装置１１（ＭＧＭＤ）と熱輸送装置２１（ＴＨＭＤ）とを備える。磁場変調装置１１は、磁力源を備える。磁力源は、永久磁石、または、電磁石、または、永久磁石と電磁石との組合せによって提供可能である。
【００２４】
磁場変調装置１１は、周期的に変動する磁場をＭＣＥ素子７に与える。ＭＣＥ素子７は、磁場の中に配置され、磁気熱量効果を発揮する。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７に外部磁場を与えるとともに、その外部磁場の強さを増減させる。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７を強い磁界内に置く励磁状態と、ＭＣＥ素子７を弱い磁界内またはゼロ磁界内に置く消磁状態とを周期的に切換える。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７と磁力源との間の距離を周期的に変化させる可動機構を含む。可動機構は、ＭＣＥ素子７、または磁力源のいずれか一方を他方に対して移動させる。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７に外部磁場を与える励磁期間ＭＧＰＲと、外部磁場を除去する消磁期間ＤＥＭＧとを交互に繰り返すように外部磁場の強さを周期的に変調する。
【００２５】
図３において、波形ＭＧは、磁場を示す。磁場変調装置１１は、励磁期間ＭＧＰＲ、および消磁期間ＤＥＭＧを周期的に繰り返すように外部磁場を変調する。励磁期間ＭＧＰＲは、ＭＣＥ素子７が強い外部磁場の中に置かれる期間である。励磁期間ＭＧＰＲは、磁場の強さが増加する増加期間ＭＧ＋を含む。増加期間ＭＧ＋は、時刻ｔ１においてはじまり、時刻ｔ２において終了する。励磁期間ＭＧＰＲは、磁場が強い状態に飽和している飽和期間を含む。消磁期間ＤＥＭＧは、ＭＣＥ素子７が励磁期間より弱い外部磁場の中に置かれる期間である。消磁期間ＤＥＭＧは、磁場の強さが減少する減少期間ＭＧ−を含む。減少期間ＭＧ−は、時刻ｔ３においてはじまり、時刻ｔ４において終了する。消磁期間ＤＥＭＧは、磁場が弱い状態に飽和している飽和期間を含む。この実施形態では、励磁期間ＭＧＰＲと消磁期間ＤＥＭＧとは等しい。増加期間ＭＧ＋と減少期間ＭＧ−とは、等しい。これに代えて、励磁期間ＭＧＰＲと消磁期間ＤＥＭＧとの間に差があってもよい。増加期間ＭＧ＋と減少期間ＭＧ−との間に差があってもよい。
【００２６】
図１に戻り、熱輸送装置２１は、ＭＣＥ素子７と媒体８との相対的な移動を往復的に生成する。熱輸送装置２１は、ＭＣＥ素子７と熱交換する媒体８をＭＣＥ素子７に沿って往復的に流す装置である。熱輸送装置２１は、媒体８を磁場の変動に同期して往復的に流す。熱輸送装置２１は、ＭＣＥ素子７の磁気熱量効果による発熱と吸熱とに同期して、媒体８を軸方向（図示の左右方向）に移動させる。熱輸送装置２１は、ＭＣＥ素子７と媒体８との間に、相対的な、往復移動を生じさせる。この実施形態では、往復移動は、媒体８の往復流によって実現されている。高温熱交換器３および低温熱交換器４を流れる媒体は、媒体８である。高温熱交換器３および低温熱交換器４を流れる媒体は、媒体８と熱交換する二次媒体でもよい。
【００２７】
熱輸送装置２１は、媒体８を圧送するポンプ３１を含む。熱輸送装置２１は、往復流を提供する容積型のポンプ３１を備える。図示されるポンプ３１は、相補的に駆動される複数のピストンによって媒体８の往復流を生成する。熱輸送装置２１は、複数のピストンを駆動するためのリンク機構３２とカム機構３３とを備える。カム機構３３は、動力源５から供給される回転力を往復運動に変換する変換器を提供する。リンク機構３２は、カム機構３３から供給される往復運動を複数のピストンに伝達する。カム機構３３は、カムフォロワ４１と、カムロータ４２とを有する。カムフォロワ４１は、カムロータ４２に形成されているカムプロファイル４３に沿って移動する。カムプロファイル４３は、複数のトラックを含む。カムフォロワ４１は、複数のトラックを選択するように構成されている。言い換えると、カムフォロワ４１は、複数のトラックを切替可能に構成されている。
【００２８】
図２において、カムプロファイル４３における２つのトラック４４、４５が示されている。２つのトラック４４、４５は、同心状に形成されている。カムフォロワ４１は、トラック４４、または、トラック４５を選択可能である。トラック４４は、上昇行程と下降行程とが対称な第１のカムストローク波形を生成する。トラック４５は、上昇行程と下降行程とが非対称な第２のカムストローク波形を生成する。第１のカムストローク波形と、第２のカムストローク波形とは、媒体８の異なる流れ波形を生成する。言い換えると、第２のカムストローク波形が生成する第２の流れ波形は、第１のカムストローク波形が生成する第１の流れ波形とは、異なる。第１の流れ波形、および、第２の流れ波形は、ＭＣＥ素子７に、蓄熱、または、蓄冷を生じさせる。第２の流れ波形がＭＣＥ素子７に与える蓄熱量、または、蓄冷量は、第１の流れ波形がＭＣＥ素子７に与える蓄熱量、または、蓄冷量より多い。ＭＨＰ装置２は、この蓄熱量、または、蓄冷量の差を、起動の促進、すなわち起動時間の短縮に利用する。
【００２９】
図１に戻り、熱輸送装置２１は、トラック４４、または、トラック４５を選択するようにカムフォロワ４１の位置を制御する切替器（ＳＷ）３４を備える。切替器３４は、電動機、サーボモータによって提供可能である。
【００３０】
ＭＨＰ装置２は、制御装置（ＣＴＲ）３５を備える。制御装置３５は、少なくとも動力源５を制御する。制御装置３５は、動力源５による回転数を制御する。制御装置３５は、切替器３４を制御する。加えて、制御装置３５は、空調装置１としての機能を制御する。制御装置３５は、例えば、高温熱交換器３および／または低温熱交換器４への送風量を制御する。
【００３１】
制御装置３５は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。制御装置３５は、熱磁気サイクル装置のための制御システムを提供する。制御システムは、少なくともひとつの演算処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムとデータとを記憶する記憶媒体としての少なくともひとつのメモリ装置とを有する。制御システムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納する非遷移的実体的記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクなどによって提供されうる。制御システムは、ひとつのコンピュータ、またはデータ通信装置によってリンクされた一組のコンピュータ資源によって提供されうる。プログラムは、制御システムによって実行されることによって、制御システムをこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するように制御システムを機能させる。
【００３２】
制御システムが提供する手段および／または機能は、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御システムは、ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれるロジック、または機械学習によってチューニングされたニューラルネットワークによって提供することができる。代替的に、例えば、制御システムがハードウェアである電子回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。
【００３３】
この明細書における制御装置は、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）とも呼ばれる場合がある。制御装置、または制御システムは、（ａ）ｉｆ−ｔｈｅｎ−ｅｌｓｅ形式と呼ばれる複数の論理としてのアルゴリズム、または（ｂ）機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークとしてのアルゴリズムによって提供される。
【００３４】
制御装置は、少なくともひとつのコンピュータを含む制御システムによって提供される。制御システムは、データ通信装置によってリンクされた複数のコンピュータを含む場合がある。コンピュータは、ハードウェアである少なくともひとつのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）を含む。ハードウェアプロセッサは、下記（ｉ）、（ｉｉ）、または（ｉｉｉ）により提供することができる。
【００３５】
（ｉ）ハードウェアプロセッサは、少なくともひとつのメモリに格納されたプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサコアである場合がある。この場合、コンピュータは、少なくともひとつのメモリと、少なくともひとつのプロセッサコアとによって提供される。プロセッサコアは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＲＩＳＣ−ＣＰＵなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。
【００３６】
（ｉｉ）ハードウェアプロセッサは、ハードウェア論理回路である場合がある。この場合、コンピュータは、プログラムされた多数の論理ユニット（ゲート回路）を含むデジタル回路によって提供される。デジタル回路は、ロジック回路アレイ、例えば、ＡＳＩＣ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＳｏＣ：Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅなどとも呼ばれる。デジタル回路は、プログラムおよび／またはデータを格納したメモリを備える場合がある。コンピュータは、アナログ回路によって提供される場合がある。コンピュータは、デジタル回路とアナログ回路との組み合わせによって提供される場合がある。
【００３７】
（ｉｉｉ）ハードウェアプロセッサは、上記（ｉ）と上記（ｉｉ）との組み合わせである場合がある。（ｉ）と（ｉｉ）とは、異なるチップの上、または共通のチップの上に配置される。これらの場合、（ｉｉ）の部分は、アクセラレータとも呼ばれる。
【００３８】
制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、ブロック、モジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、機能的な手段と呼ばれる。
【００３９】
この開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウエア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。代替的に、この開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリーと一つ以上のハードウエア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
【００４０】
図３において、ＭＨＰ装置２の複数の部位の作動を示す波形図が図示されている。カムプロファイル４３は、カムフォロワ４１のストロークＳＴを規定する。トラック４４は、カムフォロワ４１のストロークＳＴ４４を提供する。トラック４５は、カムフォロワ４１のストロークＳＴ４５を提供する。ストロークＳＴは、リンク機構３２によってポンプ３１に伝達される。ポンプ３１は、媒体８の往復流を提供する。ストロークＳＴは、流量ＦＲを規定する。
【００４１】
ストロークＳＴ４４は、破線で示される流量波形ＦＲ４４を生み出す。流量波形ＦＲ４４は、励磁期間ＭＧＰＲにおいて媒体８を一方向に流し、消磁期間ＤＥＭＧにおいて媒体８を他方向に流す。一方向は、低温端ＬＴから高温端ＨＴに向かう方向である。他方向は、高温端ＨＴから低温端ＬＴに向かう方向である。流量波形ＦＲ４４は、通常運転モードにおいて提供される。通常運転モードにおいては、磁場波形と流量波形との両方が、一周期の中において対称に変化する。通常運転モードは、等温サイクルモード、または、断熱サイクルモードとも呼ばれる。
【００４２】
図４において、流量波形ＦＲ４４による起動時の温度分布が図示されている。横軸はＭＣＥ素子７のカスケード接続方向の長さＬを示す。縦軸は、ＭＣＥ素子７の温度ＴＥＭＰを示す。ＭＨＰ装置２の起動時を考える。ＭＨＰ装置２の温度は、起動前において、初期温度Ｔｉに安定しているものとする。初期温度Ｔｉは、外気温度でもある。起動時において、ＭＨＰ装置２の温度分布は、破線で示されるように初期温度Ｔｉに安定しているものと仮定する。
【００４３】
流量波形ＦＲ４４によってＭＨＰ装置２が起動された場合の温度変化を考える。ＭＨＰ装置２が外気温度の中に長期間にわたって放置された後の起動を考える。まず、初期温度Ｔｉにおいて磁気熱量効果を発揮する初期部分素子が発熱と吸熱とを繰り返す。これにより、初期部分素子において温度勾配が生成される。ＭＨＰ装置２の運転が継続すると、温度勾配の範囲が広がる。磁気熱量効果を発揮する部分素子の数が増加する。
【００４４】
さらに、ＭＣＥ素子７には、ＭＣＥ素子７に起因する発熱と吸熱に加えて、外乱的な熱が加えられる。外乱的な熱には、例えば、ＭＨＰ装置２の熱容量、動力源５の発熱、電気回路の発熱などが含まれる。外乱的な熱は、低温端ＬＴへ向かう方向における温度勾配の成長を妨げる。外乱的な熱は、高温端ＨＴへ向かう方向における温度勾配の成長を支援する。この結果、温度勾配が成長する起動期間においては、温度勾配が高温端ＨＴへ向けて延びる速度は、温度勾配が低温端ＬＴへ向けて延びる速度より速い。言い換えると、起動期間においては、初期温度Ｔｉから高温端ＨＴに向けて広がる温度上昇幅ｄＴｈ４４は、初期温度Ｔｉから低温端ＬＴに向けて広がる温度低下幅ｄＴｃ４４より大きい（ｄＴｈ４４＞ｄＴｃ４４）。別の観点では、起動期間においては、初期部分素子から高温端ＨＴに向けて広がる活性化長さは、初期部分素子から低温端ＬＴに向けて広がる活性化長さより長い。流量波形ＦＲ４４では、ＭＨＰ装置２の高温端ＨＴと低温端ＬＴとの両方が計画温度ＴＨ、ＴＬに到達するために、長時間を要する。言い換えると、流量波形ＦＲ４４では、起動時間が長い。
【００４５】
多くの空調装置１およびＭＨＰ装置２は、低温端ＬＴにおいて出力される冷熱を利用する。冷熱の温度は外気温度より低い。このため、初期温度Ｔｉと高温端ＨＴの計画温度ＴＨとの差（ＴＨ−Ｔｉ）は、初期温度Ｔｉと低温端ＬＴの計画温度ＴＬとの差（Ｔｉ−ＴＬ）より小さい（ＴＨ−Ｔｉ＜Ｔｉ−ＴＬ）。このようなＭＨＰ装置２の使用温度条件も、流量波形ＦＲ４４による起動時間の長さを顕著なものとする。
【００４６】
図３に戻り、ストロークＳＴ４５は、実線で示される流量波形ＦＲ４５を生み出す。流量波形ＦＲ４５は、励磁期間ＭＧＰＲにおいて媒体８を一方向に流し、消磁期間ＤＥＭＧにおいて媒体８を他方向に流す。流量波形ＦＲ４５は、促進運転モードにおいて提供される。促進運転モードにおいては、磁場波形、または、流量波形、または、磁場波形と流量波形との両方が、一周期の中において非対称に変化する。
【００４７】
ただし、流量波形ＦＲ４５は、消磁期間ＤＥＭＧにおいて媒体８の流量を抑制した抑制期間ＲＥＰＲを有する。流量波形ＦＲ４５の最大流量ＦＲ４５ｍは、流量波形ＦＲ４４の最大流量ＦＲ４４ｍより大きい。抑制期間ＲＥＰＲにおける流量は、消磁期間ＤＥＭＧの残余の期間における流量より小さい。この実施形態では、消磁期間ＤＥＭＧの残余の期間における流量は、最大流量ＦＲ４５ｍである。抑制期間ＲＥＰＲにおける流量は、流量波形ＦＲ４５の最大流量ＦＲ４５ｍより小さい。この実施形態では、抑制期間ＲＥＰＲにおける流量は、０（ゼロ）である。流量波形ＦＲ４４が提供する流量積算値と、流量波形ＦＲ４５が提供する流量積算値とは等しく設定されている。
【００４８】
抑制期間ＲＥＰＲは、消磁期間ＤＥＭＧの初期に設けられている。抑制期間ＲＥＰＲは、減少期間ＭＧ−と少なくとも部分的に重複するように設けられている。この実施形態では、抑制期間ＲＥＰＲは、減少期間ＭＧ−と完全に重複している。抑制期間ＲＥＰＲは、時刻ｔ３においてはじまり、時刻ｔ４において終了する。
【００４９】
抑制期間ＲＥＰＲにおいて、ＭＣＥ素子７に加えられる外部磁場は除去される。抑制期間ＲＥＰＲにおいて、ＭＣＥ素子７の温度が低下する。特に、減少期間ＭＧ−において、ＭＣＥ素子７に加えられる外部磁場は除去される。減少期間ＭＧ−において、ＭＣＥ素子７の温度が低下する。抑制期間ＲＥＰＲにおいて、ＭＣＥ素子７の低い温度は、媒体８に持ち去られることなく、ＭＣＥ素子７の温度を低下させるように作用する。言い換えると、ＭＣＥ素子７は、蓄冷する。さらに、抑制期間ＲＥＰＲの後に続く最大流量ＦＲ４５ｍの期間は、ＭＣＥ素子７と媒体８との熱交換効率を低下させる場合がある。この場合、抑制期間ＲＥＰＲにおける蓄冷が維持されやすい。
【００５０】
よって、熱輸送装置２１は、消磁期間ＤＥＭＧにおいてＭＣＥ素子７と媒体８との熱交換量を抑制する抑制期間ＲＥＰＲを有する。熱輸送装置２１は、消磁期間ＤＥＭＧの初期において媒体８の流れを停止することにより抑制期間ＲＥＰＲを提供する。この結果、熱輸送装置２１は、第１熱交換量Ｑ１が第２熱交換量Ｑ２より大きく（Ｑ１＞Ｑ２）なるように設定されている。熱輸送装置２１は、第１熱交換量Ｑ１と第２熱交換量Ｑ２とが等しい（Ｑ１＝Ｑ２）通常運転モードを有している。さらに、熱輸送装置２１は、促進運転モードと、通常運転モードとに切り替え可能に構成されている。
【００５１】
図５において、流量波形ＦＲ４５による起動時の温度分布が図示されている。条件は、図４と同じである。流量波形ＦＲ４５によってＭＨＰ装置２が起動された場合の温度変化を考える。
【００５２】
流量波形ＦＲ４５が提供される場合も、温度勾配は、徐々に広がる。さらに、ＭＣＥ素子７には、外乱的な熱が加えられる。さらに、流量波形ＦＲ４５では、ＭＣＥ素子７は蓄冷する。この蓄冷に起因する温度低下は、外乱的な熱に起因する温度上昇を少なくとも部分的に相殺する。蓄冷に起因する温度低下は、高温端ＨＴへ向かう方向における温度勾配の成長を妨げる。蓄冷に起因する温度低下は、低温端ＬＴへ向かう方向における温度勾配の成長を支援する。
【００５３】
ＭＣＥ素子７に蓄冷に起因する温度低下が与えられることにより、低温端ＬＴへ向かう方向における温度勾配の成長が支援される。この場合、温度勾配の高温方向への成長速度は、温度勾配の低温方向への成長速度を依然として上回る場合がある。それでも、流量波形ＦＲ４５により生成される温度勾配の低温方向への成長速度は、流量波形ＦＲ４４により生成される温度勾配の低温方向への成長速度より大きい。この結果、流量波形ＦＲ４５により、起動時間が短縮される。
【００５４】
望ましい形態では、温度勾配の高温方向への成長速度は、温度勾配の低温方向への成長速度と拮抗する場合がある。２つの成長速度は、等しくなる場合がある。例えば、起動期間において、温度上昇幅ｄＴｈ４５は、温度低下幅ｄＴｃ４５と等しい（ｄＴｈ４５＝ｄＴｃ４５）。この場合、起動時間が明確に短縮される。
【００５５】
より望ましい形態では、温度勾配の高温方向への成長速度は、温度勾配の低温方向への成長速度より小さい。例えば、起動期間において、温度上昇幅ｄＴｈ４５は、温度低下幅ｄＴｃ４５より小さい（ｄＴｈ４５＜ｄＴｃ４５）。この場合、起動時間が著しく短縮される。よって、抑制期間ＲＥＰＲを含む流量波形ＦＲ４５は、抑制期間ＲＥＰＲを含まない流量波形ＦＲ４４より短い起動時間を実現する。さらに、流量波形ＦＲ４５は、起動期間において、温度上昇幅ｄＴｈ４５以上の温度低下幅ｄＴｃ４５を提供する場合がある（ｄＴｈ４５≦ｄＴｃ４５）。言い換えると、ＭＨＰ装置２のクールダウン運転時間が短縮される。
【００５６】
図６において、流量波形ＦＲ４４と、流量波形ＦＲ４５とを切り替える制御処理１８０が図示されている。制御処理１８０は、制御装置３５によって実行される。ステップ１８１において、制御装置３５は、ＭＨＰ装置２の起動からの経過時間ｔｉｍｅｒが、予め設定された閾値時間Ｔｔｈ０を超えたか否かを判定する。ステップ１８１は、タイマ処理を提供する。経過時間ｔｉｍｅｒが閾値時間Ｔｔｈ０を超えない場合、処理は、ステップ１８２へ進む。ステップ１８２において、制御装置３５は、切替器３４によってトラック４５を選択する。この結果、流量波形ＦＲ４５が提供される。これにより、ＭＨＰ装置２の起動が促進される。ステップ１８２は、促進運転モードを提供する。促進運転モードは、蓄冷運転モードとも呼ばれる。促進運転モードは、起動運転モードとも、昇温抑制モードかつ降温促進モードとも呼ばれる。経過時間ｔｉｍｅｒが閾値時間Ｔｔｈ０を超えた場合、処理はステップ１８３に進む。ステップ１８３において、制御装置３５は、切替器３４によってトラック４４を選択する。この結果、流量波形ＦＲ４４が提供される。これにより、ＭＨＰ装置２は、安定的に運転される。ステップ１８３は、通常運転モードを提供する。制御装置３５は、通常運転モードに先立って実行される促進運転モードの期間を、タイマによって規定している。
【００５７】
この実施形態では、消磁期間ＤＥＭＧの中だけに抑制期間ＲＥＰＲを設けた。これに加えて、励磁期間ＭＧＰＲの中にも抑制期間ＲＥＰＲを設けてもよい。消磁期間ＤＥＭＧにおける抑制期間ＲＥＰＲ（Ｄ）は、励磁期間ＭＧＰＲにおける抑制期間ＲＥＰＲ（Ｍ）より長く設定される。この場合、温度上昇幅ｄＴｈ４５以上の温度低下幅ｄＴｃ４５が提供される。この結果、ＭＨＰ装置２のクールダウン運転時間が短縮される。
【００５８】
なお、この実施形態では、消磁期間ＤＥＭＧの中だけに抑制期間ＲＥＰＲを設けた。これに代えて、励磁期間ＭＧＰＲの中だけに抑制期間ＲＥＰＲを設けてもよい。また、励磁期間ＭＧＰＲにおける抑制期間ＲＥＰＲ（Ｍ）は、消磁期間ＤＥＭＧにおける抑制期間ＲＥＰＲ（Ｄ）より長く設定されてもよい。この場合、ＭＣＥ素子７は、抑制期間ＲＥＰＲにおいて蓄熱する。このため、温度勾配の高温方向への成長速度が支援される。このような変形例は、高温端ＨＴから提供される高温が利用される用途に適している。例えば、ＭＨＰ装置２を暖房用途に利用する場合に適している。励磁期間ＭＧＰＲの中における抑制期間ＲＥＰＲは、高温端ＨＴの温度が計画温度ＴＨに到達するまでの起動時間の短縮に貢献する。言い換えると、ＭＨＰ装置２のウォームアップ運転時間が短縮される。
【００５９】
以上に述べた実施形態によると、励磁期間ＭＧＰＲにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の第１熱交換量Ｑ１と、消磁期間ＤＥＭＧにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の第２熱交換量Ｑ２とが異なる。熱交換量Ｑ１、Ｑ２は、磁場変調装置１１、および／または、熱輸送装置２１によって設定されている。この結果、ＭＨＰ装置２が計画された熱出力を提供するために要する起動時間が短縮される。
【００６０】
第２実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、流量波形を切り替えることにより、異なる熱交換量が提供される。これに代えて、磁場波形を切り替えることにより、異なる熱交換量が提供されてもよい。
【００６１】
図７に図示されるように、カム機構３３は、カムプロファイル２４３を有する。カムプロファイル２４３は、トラック４４だけを有する。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７に与える磁場の変化波形を調節可能である。磁場変調装置１１は、磁場を可変とするために、電磁石（ＥＭＧ）２１１ａを、追加的に、または代替的に備える。磁場変調装置１１は、少なくとも２つの磁場波形を提供する。ＭＨＰ装置２は、切替器２３６を備える。切替器２３６は、磁場変調装置１１における電磁石２１１ａを励磁する駆動回路によって提供される。切替器２３６は、磁場波形を切り替える。ＭＨＰ装置２は、制御装置３５を備える。制御装置３５は、切替器２３６を制御する。制御装置３５は、例えば、先行する実施形態の制御処理１８０を実行することにより、磁場波形を切り替える。制御処理１８０において、流量波形ＦＲ４４は、磁場波形ＣＭＰに置き換えられ、流量波形ＦＲ４５は、磁場波形ＥＭＢ２に置き換えられている。
【００６２】
図８において、媒体８の流量の変化と、磁場ＭＧの変化とが図示されている。熱輸送装置２１は、固定の流量波形ＦＲ４４を提供する。磁場変調装置１１は、増加期間ＭＧ＋と減少期間ＭＧ−とを提供する。増加期間ＭＧ＋は、減少期間ＭＧ−より長い（ＭＧ＋＞ＭＧ−）。増加期間ＭＧ＋と減少期間ＭＧ−との差は、温度勾配の低温方向への成長速度を、外乱的な熱に抗して促進するように設定することが望ましい。増加期間ＭＧ＋は、励磁期間ＭＧＰＲの５０％以上を占めている。減少期間ＭＧ−は、消磁期間ＤＥＭＧの５０％未満である。増加期間ＭＧ＋が長くなることにより、ＭＣＥ素子７に印加される外部磁場の増加速度が抑制される。この実施形態の磁場波形ＥＭＢ２は、ゆっくりと増加し、速く減少する。この結果、破線で示される比較例の磁場波形ＣＭＰと比較して、ＭＣＥ素子７は、ゆっくりと発熱する。所定量の媒体８は、ＭＣＥ素子７が発熱する前に、ＭＣＥ素子７の上を流れ去る。よって、励磁期間ＭＧＰＲにおける熱交換量は、消磁期間ＤＥＭＧにおける熱交換量より抑制される。この結果、昇温を抑制し、降温を促進するＭＨＰ装置２が提供される。この結果、ＭＨＰ装置２のクールダウン運転時間が短縮される。
【００６３】
なお、高温端ＨＴから提供される高温が利用される用途においては、増加期間ＭＧ＋は、減少期間ＭＧ−より短く設定される（ＭＧ＋＜ＭＧ−）か、または、増加期間ＭＧ＋は、減少期間ＭＧ−と等しく設定される（ＭＧ＋＝ＭＧ−）。これらの場合、ＭＨＰ装置２のウォームアップ運転時間が短縮される。増加期間ＭＧ＋が減少期間ＭＧ−より短く設定される場合、ＭＨＰ装置２のウォームアップ運転時間が顕著に短縮される。
【００６４】
この実施形態でも、励磁期間ＭＧＰＲにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量と、消磁期間ＤＥＭＧにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量とが異なる。磁場変調装置１１は、第１熱交換量Ｑ１が第２熱交換量Ｑ２より大きく（Ｑ１＞Ｑ２）なるように設定されている。この結果、ＭＨＰ装置２が計画された熱出力を提供するために要する起動時間が短縮される。
【００６５】
第３実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、流量波形、または、磁場波形を切り替えている。これに代えて、流量波形、および、磁場波形の両方を切り替えることにより、異なる熱交換量が提供されてもよい。
【００６６】
図９において、ＭＨＰ装置２は、第１実施形態のカムプロファイル４３と、第２実施形態の磁場変調装置１１とを備える。ＭＨＰ装置２は、切替器３４と、切替器２３６との両方を制御する制御装置３５を備える。制御装置３５は、例えば、先行する実施形態の制御処理１８０を実行することにより、流量波形と磁場波形との両方を切り替える。制御処理１８０において、ステップ１８２では流量波形ＦＲ４５と磁場波形ＥＭＢ２との両方が提供され、ステップ１８３では流量波形ＦＲ４４と磁場波形ＣＭＰとの両方が提供される。
【００６７】
図１０において、この実施形態では、起動期間における蓄冷運転では、流量波形ＦＲ４５と磁場波形ＥＭＢ２との両方が提供される。起動後の通常運転では、流量波形ＦＲ４４と磁場波形ＣＭＰとの両方が提供される。この実施形態でも、励磁期間ＭＧＰＲにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量と、消磁期間ＤＥＭＧにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量とが異なる。磁場変調装置１１および熱輸送装置２１は、第１熱交換量Ｑ１が第２熱交換量Ｑ２より大きく（Ｑ１＞Ｑ２）なるように設定されている。この結果、ＭＨＰ装置２が計画された熱出力を提供するために要する起動時間が短縮される。
【００６８】
第４実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、制御装置３５はタイマによって促進運転（蓄冷運転）の時間を規定している。これに代えて、促進運転の期間は、温度情報などの観測値に基づいて規定することができる。
【００６９】
図１１において、ＭＨＰ装置２は、低温端ＬＴにおける媒体８の温度を観測する温度センサ４３７を備える。温度センサ４３７による観測信号ＴＥＭＰ１は、制御装置３５に入力される。観測温度ＴＥＭＰ１は、ＭＣＥ素子７の温度に関連する観測温度の一例である。
【００７０】
図１２において、流量波形ＦＲ４４と、流量波形ＦＲ４５とを切り替える制御処理４８０が図示されている。制御処理４８０は、制御装置３５によって実行される。ステップ４８４において、制御装置３５は、ＭＨＰ装置２に求められている運転モードを判定する。求められている運転モードが冷却モード（ＣＯＯＬ）である場合、処理は、ステップ４８５へ進む。求められている運転モードが冷却モード以外である場合、処理は、終了する。ステップ４８４は、運転モードが蓄冷運転に適した冷却モードであることを判定するモード判定部を提供する。言い換えると、ステップ４８４は、蓄冷運転に適していない運転モードにおいては、起動時に蓄冷運転を禁止する禁止制御を提供する。
【００７１】
ステップ４８５では、制御装置３５は、観測信号ＴＥＭＰ１が閾値温度Ｔｔｈ１より低いか否かを判定する。ＴＥＭＰ１＜Ｔｔｈ１が肯定的である場合、処理は、ステップ１８３へ進む。ＴＥＭＰ１＜Ｔｔｈ１が否定的である場合、処理は、ステップ１８２へ進む。したがって、観測信号ＴＥＭＰ１が閾値温度Ｔｔｈ１を下回るまで、制御装置３５は、ステップ１８２における蓄冷運転を繰り返えす。やがて、観測信号ＴＥＭＰ１が閾値温度Ｔｔｈ１を下回ると、制御装置３５は、ステップ１８２における通常運転に移行する。さらに、ステップ４８６において、制御装置３５は、観測信号ＴＥＭＰ１が閾値温度Ｔｔｈ２より高いか否かを判定する。ＴＥＭＰ１＞Ｔｔｈ２が肯定的である場合、処理は、ステップ１８２に戻る。ＴＥＭＰ１＞Ｔｔｈ２が否定的である場合、処理は、ステップ１８３へ戻る。閾値温度Ｔｔｈ２は、閾値温度Ｔｔｈ１より高い。
【００７２】
図１３に図示されるように、２つの閾値温度Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ２は、観測信号ＴＥＭＰ１に関してヒステリシス特性を提供する。これにより、起動運転と通常運転との頻繁な切り替えが抑制される。この実施形態によると、観測信号ＴＥＭＰ１が提供する低温端ＬＴの温度情報に基づいて、促進運転モード（蓄冷運転）の期間が規定される。制御装置３５は、通常運転モードに先立って実行される促進運転モードの期間を、ＭＣＥ素子７の温度に関連する観測温度ＴＥＭＰ１に基づいて、規定している。
【００７３】
第５実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、蓄冷運転の期間は、ＭＣＥ素子７の温度の観測値に基づいて規定される。
【００７４】
図１４に図示されるように、ＭＨＰ装置２は、ＭＣＥ素子７の一部の温度を直接的に観測する温度センサ５３８を備える。温度センサ５３８は、蓄冷運転を利用するＭＨＰ装置２においては、低温端ＬＴの近傍におけるＭＣＥ素子７に設けられることが望ましい。温度センサ５３８による観測信号ＴＥＭＰ２は、制御装置３５に入力される。観測信号ＴＥＭＰ２は、制御装置３５において、先行する実施形態の観測信号ＴＥＭＰ１に代えて利用される。この実施形態でも、観測信号ＴＥＭＰ２が提供する温度情報に基づいて、蓄冷運転の期間が規定される。
【００７５】
第６実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、蓄冷運転の期間が規定される。これに代えて、蓄熱運転の期間が観測値に基づいて規定されてもよい。
【００７６】
図１５に図示されるように、ＭＨＰ装置２は、高温端ＨＴにおける媒体８の温度を観測する温度センサ６３９を備える。温度センサ６３９による観測信号ＴＥＭＰ３は、制御装置３５に入力される。ＭＨＰ装置２は、高温端ＨＴから提供される高温を利用する。この実施形態では、高温端ＨＴの温度が計画温度に到達するまでの起動時間が短縮されるように切替器３４が制御される。この実施形態では、促進運転モードにおいて、蓄冷運転に代えて、蓄熱運転が実行される。観測信号ＴＥＭＰ３は、蓄熱運転の期間を規定する。この実施形態では、観測信号ＴＥＭＰ３が提供する温度情報に基づいて、促進運転モードである蓄熱運転の期間が規定される。
【００７７】
蓄熱運転においては、磁場変調装置１１、および／または、熱輸送装置２１は、第１熱交換量Ｑ１が第２熱交換量Ｑ２より小さく（Ｑ１＜Ｑ２）なるように設定されている。磁気熱量効果に起因してＭＣＥ素子７に発生した熱は、媒体８によって運び去られることなく、ＭＣＥ素子７の温度を上昇させる。蓄熱運転は、例えば、増加期間ＭＧ＋の少なくとも一部において流量ＦＲを抑制する抑制期間を設定することにより実現可能である。蓄熱運転は、例えば、増加期間ＭＧ＋を減少期間ＭＧ−より短くすることで実現可能である。これらの場合も、励磁期間ＭＧＰＲにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量と、消磁期間ＤＥＭＧにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量とが異なる。当業者であれば、蓄熱運転を実現するための手法は、先行する実施形態における蓄冷運転に基づいて理解可能である。
【００７８】
第７実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、蓄冷運転の期間、または、蓄熱運転の期間が規定される。これに代えて、蓄冷運転の期間、および、蓄熱運転の期間の両方が観測値に基づいて規定されてもよい。
【００７９】
図１６に図示されるように、ＭＨＰ装置２は、温度センサ４３７と、温度センサ６３９との両方を備える。空調装置１によって低温源としてＭＨＰ装置２が利用される場合、ＭＨＰ装置２は、低温端ＬＴから提供される低温を利用する。空調装置１によって高温源としてＭＨＰ装置２が利用される場合、ＭＨＰ装置２は、高温端ＨＴから提供される高温を利用する。空調装置１は、運転モードに応じて、低温を利用する場合と、高温を利用する場合とを切り替える。空調装置１は、例えば、冷房モードと、暖房モードとに応じてＭＨＰ装置２の運転モードを切り替えることができる。この実施形態では、例えば、冷房モードにおいて、温度センサ４３７の観測温度が初期温度から所定値に達するまでの期間において蓄冷運転が実行される。これにより、冷房モードにおける起動時間が短縮される。この実施形態では、例えば、暖房モードにおいて、温度センサ６３９の観測温度が初期温度から所定値に達するまでの期間において蓄熱運転が実行される。これにより、暖房モードにおける起動時間が短縮される。
【００８０】
図１７において、制御装置３５により実行される制御処理７９０が図示されている。ステップ７９１において、制御装置３５は、冷房モード（ＣＯＬＤ）と暖房モード（ＨＯＴ）とを選択する。冷房モードにおいては、処理は、ステップ４８５へ進む。暖房モードにおいては、処理は、ステップ７９２へ進む。ステップ４８５、１８３、４８６、１８２は、先行する実施形態と同じである。ステップ７９２では、制御装置３５は、観測信号ＴＥＭＰ３が閾値温度Ｔｔｈ３より高いか否かを判定する。ＴＥＭＰ３＞Ｔｔｈ３が肯定的である場合、処理は、ステップ７９３へ進む。ＴＥＭＰ３＞Ｔｔｈ３が否定的である場合、処理は、ステップ７９５へ進む。したがって、観測信号ＴＥＭＰ３が閾値温度Ｔｔｈ３を上回るまで、制御装置３５は、ステップ７９５における蓄熱運転を繰り返えす。やがて、観測信号ＴＥＭＰ３が閾値温度Ｔｔｈ３を上回ると、制御装置３５は、ステップ７９３における通常運転に移行する。さらに、ステップ７９４において、制御装置３５は、観測信号ＴＥＭＰ３が閾値温度Ｔｔｈ２より低いか否かを判定する。ＴＥＭＰ３＜Ｔｔｈ２が肯定的である場合、処理は、ステップ７９５に戻る。ＴＥＭＰ３＜Ｔｔｈ２が否定的である場合、処理は、ステップ７９３へ戻る。閾値温度Ｔｔｈ３は、閾値温度Ｔｔｈ４より高い。
【００８１】
図１８に図示されるように、２つの閾値温度Ｔｔｈ３、Ｔｔｈ４は、観測信号ＴＥＭＰ３に関してヒステリシス特性を提供する。これにより、起動運転と通常運転との頻繁な切り替えが抑制される。蓄熱運転の期間は、観測信号ＴＥＭＰ３が提供する高温端ＨＴの温度情報に基づいて規定される。この実施形態によると、ＭＨＰ装置２は、蓄冷運転モード、および、蓄熱運転モードの両方を含み、かつ、それらを選択的に切り替え可能である。蓄冷運転モードにおいては、励磁期間ＭＧＰＲにおける第１熱交換量Ｑ１が、消磁期間ＤＥＭＧにおける第２熱交換量Ｑ２より大きい。蓄熱運転モードにおいては、第１熱交換量Ｑ１が第２熱交換量Ｑ２より小さい。この結果、冷房モードにおいても、暖房モードにおいても、起動時間が短縮される。
【００８２】
第８実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。上記実施形態では、通常運転と蓄冷運転との切り替え、または、通常運転と蓄熱運転との切り替えが実行される。これに代えて、ＭＨＰ装置２は、運転期間の全期間にわたって、蓄冷運転、または、蓄熱運転を実行してもよい。
【００８３】
図１９において、制御装置３５が実行する制御処理８８０が図示されている。制御処理８８０は、ステップ８８９のみを備えている。ステップ８８９は、蓄冷運転のためのステップ１８２、または、蓄熱運転のためのステップ７９５によって提供される。この実施形態でも、起動時間が短縮される。
【００８４】
第９実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。第２実施形態、および、第３実施形態では、磁場変調装置１１は、電磁石２１１ａを備える。これに代えて、磁場変調装置１１は、磁場波形ＥＭＢ２を提供する永久磁石を備えていてもよい。
【００８５】
図２０および図２１において、ＭＨＰ装置２は、磁場変調装置１１を備える。図２１は、図２０におけるＸＸＩ−ＸＸＩ断面を示す。磁場変調装置１１は、磁力源としての永久磁石９１１ａを備える。永久磁石９１１ａは、回転可能である。永久磁石９１１ａは、回転方向ＲＴに移動可能である。永久磁石９１１ａは、動力源５によって駆動されている。ＭＣＥ素子７は、静止している。永久磁石９１１ａは、ＭＣＥ素子７に対して相対的に移動する。永久磁石９１１ａは、相対的な移動によって励磁期間ＭＧＰＲと、消磁期間ＤＥＭＧとを提供する。ＭＣＥ素子７は、永久磁石９１１ａに対して移動してもよい。
【００８６】
永久磁石９１１ａの着磁パターンは、ＭＣＥ素子７に磁場波形ＥＭＢ２を与えるように設定されている。着磁パターンは、永久磁石９１１ａの着磁方向、または、着磁強度によって設定可能である。図示の例では、着磁パターンは、永久磁石９１１ａの着磁方向を変化させることにより設定されている。着磁方向は、着磁ベクトルとも呼ばれる。図示において、白抜き矢印は、永久磁石９１１ａにおける着磁方向を示す。着磁方向の分布は、永久磁石９１１ａの回転方向ＲＴに沿って徐々に変化している。着磁方向は、回転方向ＲＴの先行部分９１１ｂでは、径方向に対して大きく傾斜している。着磁方向は、回転方向ＲＴの後続部分９１１ｃでは、径方向に対して小さく傾斜している。径方向に対する着磁方向の傾斜角は、先行部分９１１ｂから、後続部分９１１ｃへ向けて、徐々に減少している。着磁方向は、後続部分９１１ｃにおいては、径方向に一致している。着磁方向が徐々に変化する結果、ＭＣＥ素子７に与えられる径方向の磁場の強さも、徐々に変化する。
【００８７】
図２２において、磁場波形ＥＭＢ２と、永久磁石９１１ａの回転角との関係が図示されている。図２２において、波形図（ａ）は、ＭＣＥ素子７ａにおける径方向の磁場ＭＧの強さを示す。図２２において、断面図（ｂ）は、時刻ｔ９１における永久磁石９１１ａの回転角を示す。図２２において、断面図（ｃ）は、時刻ｔ９２における永久磁石９１１ａの回転角を示す。ＭＣＥ素子７ａにおける径方向の磁場ＭＧの強さは、永久磁石９１１ａの回転につれて変化する。増加期間ＭＧ＋は、減少期間ＭＧ−より長い。よって、増加期間ＭＧ＋において、ＭＣＥ素子７と熱交換しないまま流れ去る媒体８が生じる。この結果、励磁期間ＭＧＰＲにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量と、消磁期間ＤＥＭＧにおけるＭＣＥ素子７と媒体８との間の熱交換量とが異なるＭＨＰ装置２が提供される。
【００８８】
他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
【００８９】
明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。
【００９０】
上記実施形態では、ポンプ３１を採用した。これに代えて、熱輸送装置２１は、一方向流を提供する非容積型のポンプを備える場合がある。この場合、熱輸送装置２１は、一方向流を往復流に変換するための弁機構を備える。弁機構は、回転式切換弁、開閉式切換弁など多様な弁機構によって提供することができる。
【００９１】
上記実施形態では、抑制期間ＲＥＰＲにおける流量ＦＲは、０（ゼロ）である。これに代えて、抑制期間ＲＥＰＲにおける流量を所定の抑制流量としてもよい。ただし、抑制流量は、消磁期間ＤＥＭＧの残余の期間における流量より小さい。
【符号の説明】
【００９２】
１  空調装置、  ２  磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ）、  ３  高温熱交換器、  ４  低温熱交換器、  ５  動力源、  ６  ハウジング、  ７  磁気熱量効果素子（ＭＣＥ）、  ８  媒体、  １１  磁場変調装置（ＭＧＭＤ）、  ２１  熱輸送装置（ＴＨＭＤ）、  ３１  ポンプ、  ３２  リンク機構、  ３３  カム機構、  ３４  切替器（ＳＷ）、  ３５  制御装置（ＣＴＲ）、  ４１  カムフォロワ、  ４２  カムロータ、  ４３  カムプロファイル、  ４４、４５  トラック、  １８０  制御処理、  ＨＴ  高温端、  ＬＴ  低温端、  ＭＧＰＲ  励磁期間、  ＭＧ＋  増加期間、  ＤＥＭＧ  消磁期間、  ＭＧ−  減少期間、  ＲＥＰＲ  抑制期間、  ＳＴ４４、ＳＴ４５  ストローク量、  ＦＲ４４、ＦＲ４５  流量波形、  ＴＨ、ＴＬ  計画温度、  ｄＴｃ４４、ｄＴｃ４５  温度低下幅、  ｄＴｈ４４、ｄＴｈ４５  温度上昇幅、  Ｔｔｈ０  閾値時間、
２１１ａ  電磁石、  ２３６  切替器、  ２４３  カムプロファイル、
４３７  温度センサ、  ４８０  制御処理、
５３８  温度センサ、
６３９  温度センサ、
７９０  制御処理、
８８０  制御処理、
９１１ａ  永久磁石、  ９１１ｂ  先行部分、  ９１１ｃ  後続部分、
ＴＥＭＰ、ＴＥＭＰ１、ＴＥＭＰ２、ＴＥＭＰ３  観測温度、
Ｔｔｈ１、Ｔｔｈ２、Ｔｔｈ３、Ｔｔｈ４  閾値温度。
【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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