(57)【要約】【課題】機械的な強度が向上された磁気熱量効果素子を提供する。【解決手段】ブロック３１は、磁気熱量効果素子（ＭＣＥ素子）を提供する。ブロック３１は、バインダ５１と、複数の材料片６１とを有する。材料片６１は、磁気熱量効果を発揮する金属である。さらに、ブロック３１は、複数のフィラー７１を有する。ブロック３１は、非フィラー領域ＮＦＲと、フィラー領域ＦＬＲとを有する。非フィラー領域ＮＦＲは、バインダ５１と複数の材料片６１とを主成分とする。フィラー領域ＦＬＲは、バインダ５１と複数の材料片６１と複数のフィラー７１とを主成分とする。複数のブレード３２の大部分は、非フィラー領域ＮＦＲに位置している。複数のブレード３２の根元は、フィラー領域ＦＬＲに位置している。【選択図】図４
2020183851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量効果を発揮する複数の材料片（６１）と、
複数の前記材料片を連結するバインダ（５１）と、
複数の前記材料片および前記バインダの混合組成物を部分的に補強する補強部（７１、５４６、Ａ４６、Ｂ４６、Ｂ４７、Ｃ５８、Ｄ５８）とを備える磁気熱量効果素子。
【請求項２】
前記混合組成物は、熱交換面を提供する複数のブレード（３２）、および、複数の前記ブレードを連結する連結部（３３）とを備える請求項１に記載の磁気熱量効果素子。
【請求項３】
前記補強部は、前記ブレードの根元にのみ配置されている請求項２に記載の磁気熱量効果素子。
【請求項４】
前記補強部は、前記混合組成物に部分的に混入したフィラーである請求項２または請求項３に記載の磁気熱量効果素子。
【請求項５】
前記フィラーは、非磁性であり、かつ、前記バインダより高い熱伝達率を有する請求項４に記載の磁気熱量効果素子。
【請求項６】
前記混合組成物は、前記フィラーを含むフィラー領域（ＦＬＲ）と前記フィラーを含まない非フィラー領域（ＮＦＲ）とを有し、前記フィラー領域における複数の前記材料片の合計体積と前記非フィラー領域における複数の前記材料片の合計体積とが実質的に等しい請求項４または請求項５に記載の磁気熱量効果素子。
【請求項７】
複数の前記ブレードは、媒体（８）が流れる複数の溝（３４、４４４、４４５）を区画形成しており、
前記補強部は、前記溝の底面（３７）に配置されている請求項２に記載の磁気熱量効果素子。
【請求項８】
複数の前記ブレードは、ひとつの前記ブレードの両側に位置する深さが異なる第１溝（４４４）および第２溝（４４５）を区画形成している請求項２から請求項７のいずれかに記載の磁気熱量効果素子。
【請求項９】
磁気熱量効果を発揮する複数の材料片（６１）、および、複数の前記材料片を連結するバインダ（５１）を含む混合組成物であって、
媒体（８）が流れる複数の溝（３４、４４４、４４５）を区画形成する複数のブレード（３２）と、
複数の前記ブレードを連結する連結部（３３）と、
複数の前記溝の底面（３７）に付与され、前記混合組成物を補強する補強部（５４６、Ａ４６、Ｂ４６）とを備える磁気熱量効果素子。
【請求項１０】
磁気熱量効果を発揮する複数の材料片（６１）、および、複数の前記材料片を連結するバインダ（５１）を含む混合組成物であって、
媒体（８）が流れる複数の溝（３４、４４４、４４５）を区画形成する複数のブレード（３２）と、
複数の前記ブレードを連結する連結部（３３）とを備え、
複数の前記ブレードは、ひとつの前記ブレードの両側に位置する深さが異なる第１溝（４４４）および第２溝（４４５）を区画形成している磁気熱量効果素子。
【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、磁気熱量効果素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、磁気熱量効果素子を開示する。特許文献１は、複数のブレード状の部品を開示する。従来技術として列挙された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】特表２０１５−５３１０４９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の形状は、熱交換の促進を図っている。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、磁気熱量効果素子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、磁気熱量効果を効率的に引き出しながら、機械的な強度が向上された磁気熱量効果素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ここに開示された磁気熱量効果素子は、磁気熱量効果を発揮する複数の材料片（６１）と、複数の材料片を連結するバインダ（５１）と、複数の材料片およびバインダの混合組成物を部分的に補強する補強部（７１、５４６、Ａ４６、Ｂ４６、Ｂ４７、Ｃ５８、Ｄ５８）とを備える。
【０００７】
開示される磁気熱量効果素子によると、補強部は、混合組成物を部分的に補強する。この結果、混合組成物の磁気熱量効果を効率的に引き出しながら、混合組成物の機械的な強度を向上することができる。
【０００８】
ここに開示された磁気熱量効果素子は、磁気熱量効果を発揮する複数の材料片（６１）、および、複数の材料片を連結するバインダ（５１）を含む混合組成物であって、媒体（８）が流れる複数の溝（３４、４４４、４４５）を区画形成する複数のブレード（３２）と、複数のブレードを連結する連結部（３３）と、複数の溝の底面（３７）に付与され、混合組成物を補強する補強部（５４６、Ａ４６、Ｂ４６、Ｂ４７）とを備える。
【０００９】
開示される磁気熱量効果素子によると、補強部によって、底面に面するブレードおよび連結部が補強される。この結果、応力が集中しやすい底面の近傍において、ブレードおよび連結部を補強することができ、混合組成物の磁気熱量効果を効率的に引き出しながら、混合組成物の機械的な強度を向上することができる。
【００１０】
ここに開示された磁気熱量効果素子は、磁気熱量効果を発揮する複数の材料片（６１）、および、複数の材料片を連結するバインダ（５１）を含む混合組成物であって、媒体（８）が流れる複数の溝（３４、４４４、４４５）を区画形成する複数のブレード（３２）と、複数のブレードを連結する連結部（３３）とを備え、複数のブレードは、ひとつのブレードの両側に位置する深さが異なる第１溝（４４４）および第２溝（４４５）を区画形成している。
【００１１】
開示される磁気熱量効果素子によると、深さが異なる第１溝および第２溝によって、ブレードの両側における応力の集中が緩和される。この結果、混合組成物の磁気熱量効果を効率的に引き出しながら、混合組成物の機械的な強度を向上することができる。
【００１２】
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】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る熱機器のブロック図である。
【図２】磁気熱量効果素子（ＭＣＥ素子）を示す斜視図である。
【図３】ＭＣＥ素子の積層状態を示す斜視図である。
【図４】ＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図５】第２実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図６】第３実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図７】第４実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図８】第５実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図９】第６実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１０】第７実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１１】第８実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１２】第９実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１３】第１０実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１４】第１１実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１５】第１２実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【図１６】第１３実施形態に係るＭＣＥ素子の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。ＭＨＰ装置２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。
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、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。図示の例では、図中の左側が低温端ＬＴであり、図中の右側が高温端ＨＴである。
【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、磁場変調装置１１（ＭＧＭＤ）と熱輸送装置（ＴＨＭＤ）２１とを備える。磁場変調装置１１と熱輸送装置２１とは、ＭＣＥ素子７をＡＭＲ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ）サイクルの素子として機能させる。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、励磁期間、および消磁期間を周期的に繰り返すように外部磁場を変調する。励磁期間は、ＭＣＥ素子７が強い外部磁場の中に置かれる期間である。消磁期間は、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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
熱輸送装置２１は、媒体８を圧送するポンプを含む。熱輸送装置２１は、往復流を提供する容積型のポンプを備える場合がある。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。
【００２６】
図２は、ＭＣＥ素子７を形成するひとつのブロック３１を示す。ブロック３１は、磁気熱量効果を発揮する材料と、樹脂などのバインダとの混合組成物である。ブロック３１は、混合組成物の塊である。ブロック３１は、扁平な板としての外観形状を有している。ブロック３１は、反対側に位置する２つの主要な平面３１ａを有する。ブロック３１は、主要な平面３１ａを囲む４つの端面３１ｂを有する。
【００２７】
ブロック３１は、互いに平行な複数のブレード３２を有する。複数のブレード３２は、熱交換面を提供する。複数のブレード３２は、熱伝達および／または熱輻射によって熱交換する。複数のブレード３２は、連結部３３によって連結されている。複数のブレード３２と、連結部３３とは、連続する混合組成物によって一体的に形成されている。複数のブレード３２は、所定のピッチで配置されている。ピッチは、複数のブレード３２の間に、複数の溝３４を区画するように設定されている。言い換えると、複数のブレード３２と連結部３３とは、複数の溝３４を区画し、形成している。言い換えると、ブロック３１は、複数のブレード３２と連結部３３との集合体でもある。ブロック３１は、櫛歯状ブロックとも呼ばれる。
【００２８】
複数のブレード３２のそれぞれは、薄い板である。複数のブレード３２は、長さ方向ＬＧに沿って延びている。長さ方向ＬＧは、ブロック３１のひとつの長辺に沿っている。複数のブレード３２は、複数の溝３４の深さ方向ＤＰに広がっている。深さ方向ＤＰは、複数のブレード３２の高さ方向でもある。深さ方向ＤＰは、ブロック３１の厚さ方向でもある。複数のブレード３２は、幅方向ＷＤに沿って所定のピッチで配置されている。
【００２９】
複数のブレード３２は、ブロック３１の主要な平面３１ａのひとつを埋め尽くすように配置されている。連結部３３は、主要な平面３１ａの他のひとつを覆っている。複数のブレード３２は、ブロック３１において互いに反対側に位置する２つの端面３１ｂに露出している。複数のブレード３２は、深さ方向ＤＰにおける先端面において互いに離れている。さらに、複数のブレード３２は、深さ方向ＤＰの全高さにわたって互いに離れている。言い換えると、複数のブレード３２は、連結部３３のみにおいて互いに連結されている。
【００３０】
複数の溝３４は、ブロック３１の主要な平面３１ａのひとつを埋め尽くすように配置されている。複数の溝３４は、ブロック３１の主要な平面３１ａの一端から他端まで連続して延びている。この結果、複数の溝３４は、ブロック３１の主要な平面３１ａに全長にわたって開口している。複数の溝３４は、ブロック３１において互いに反対側に位置する２つの端面３１ｂに開口している。よって、連結部３３は、複数の溝３４の最深部を区画している。
【００３１】
複数の溝３４は、媒体８の流路を提供する。この結果、複数のブレード３２と連結部３３とは、広い熱交換面を提供する。複数のブレード３２と複数の溝３４とは、ブロック３１に微細流路構造を与える。
【００３２】
図３は、複数のブロック３１によって提供されるＭＣＥ素子７を示す。ＭＣＥ素子７は、複数のブロック３１を積層することにより形成されている。この結果、ＭＣＥ素子７は複数の溝３４を有している。複数の溝３４は、媒体８のための流路を提供する。複数の溝３４は、マイクロチャネルとも呼ばれる。
【００３３】
図４は、複数のブレード３２と連結部３３との境界近傍を示す。複数のブレード３２と連結部３３との境界近傍は、複数の溝３４の最深部でもある。複数のブレード３２の高さは両方の側面３６、３６において実質的に等しい。複数の溝３４は、複数のブレード３２の側面３６、３６と、底面３７とによって区画されている。側面３６は、平面である。複数の溝３４は、互いに等しい深さＤＰ０を有する。深さＤＰ０は、ブロック３１の主要な平面のひとつからの距離である。底面３７は、連続的な湾曲面４１によって形成されている。湾曲面４１は、長さ方向ＬＧに沿って延びる半円筒外面である。湾曲面４１は、応力の集中を緩和し、応力の分散に貢献する。
【００３４】
ブロック３１は、バインダ５１と、複数の材料片６１との混合組成物である。バインダ５１は、複数の材料片６１を連結する。バインダ５１は、エポキシなどの樹脂によって提供されている。バインダ５１は、非磁性である。材料片６１は、磁気熱量効果を発揮する。材料片６１は、金属片によって提供されている。材料片６１は、その製造方法に起因してランダムな形状を有する。複数の材料片６１は、バインダ５１によって連結されている。バインダ５１の熱伝導率は、材料片６１の熱伝導率より低い。
【００３５】
さらに、ブロック３１は、フィラー７１を備える。フィラー７１は、バインダ５１に混入されている。フィラー７１は、多様な形状を有する。フィラー７１は、粒子状、繊維状、またはフレーク状である。フィラー７１は、非磁性である。フィラー７１の熱伝導率は、バインダ５１の熱伝導率より高い。フィラー７１の熱伝導率は、材料片６１の熱伝導率より低い。フィラー７１の熱伝導率は、材料片６１の熱伝導率とほぼ同じでもよい。フィラー７１は、非磁性であり、かつ、バインダ５１より高い熱伝達率を有する。フィラー７１は、例えば、アルミナの粉体によって提供される。図中には、多様な形状、および、多様な配向をもつ複数のフィラー７１に符号が付されている。
【００３６】
フィラー７１は、バインダ５１を補強する。フィラー７１は、バインダ５１の割れの発生、および／または、バインダ５１の割れの進行を抑制する。フィラー７１は、バインダ５１と材料片６１との剥離の発生、および／または、バインダ５１と材料片６１との剥離の進行を抑制する。フィラー７１は、バインダ５１を補強することにより、材料片６１を間接的に補強する。フィラー７１は、材料片６１の割れの発生、および／または、材料片６１の割れの進行を間接的に抑制する。複数のフィラー７１は、バインダ５１および複数の材料片６１の混合組成物を部分的に補強する補強部を提供する。言い換えると、補強部は、混合組成物に部分的に混入したフィラー７１である。
【００３７】
ブロック３１は、フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとを有する。非フィラー領域ＮＦＲは、ブロック３１の主要な平面３１ａのひとつからブロック３１の厚さの１／２以上を占めている。フィラー領域ＦＬＲは、少なくとも連結部３３を含む厚さ範囲を占めている。
【００３８】
フィラー領域ＦＬＲは、バインダ５１と材料片６１とフィラー７１とを主要な成分とする。フィラー７１が必要な補強効果を発揮するために、フィラー７１は、所定の密度閾値を超えて混合される必要がある。フィラー領域ＦＬＲは、密度閾値を超えるフィラー７１を含む。
【００３９】
非フィラー領域ＮＦＲは、バインダ５１と材料片６１とを主要な成分とする。非フィラー領域ＮＦＲにおけるフィラー７１の密度は、密度閾値を下回る。非フィラー領域ＮＦＲは、実質的にフィラー７１を含まない。理想的な実施形態では、非フィラー領域ＮＦＲは、フィラー７１を含まない。
【００４０】
複数のブレード３２の多くの部分は、非フィラー領域ＮＦＲによって提供される。この実施形態では、複数のブレード３２の上部の２／３の範囲は、非フィラー領域ＮＦＲによって提供される。よって、複数のブレード３２が提供する高い熱交換性能によって、非フィラー領域ＮＦＲが発揮する高い磁気熱量効果が効率的に引き出される。
【００４１】
ひとつの形態では、フィラー領域ＦＬＲにおける複数の材料片６１の合計体積Ｖ１と非フィラー領域ＮＦＲにおける複数の材料片６１の合計体積Ｖ２とは実質的に等しい（Ｖ１＝Ｖ２）。複数の材料片６１は、それらの間に不可避に形成されるデッドスペースを区画している。非フィラー領域ＮＦＲでは、バインダ５１がデッドスペースを埋める。フィラー領域ＦＬＲでは、バインダ５１とフィラー７１とがデッドスペースを埋める。フィラー７１は、デッドスペースに収容可能な形状である。すなわち、フィラー７１の形状（大きさ、および形）は、材料片６１の合計体積を減少させることがないように設定することができる。言い換えると、フィラー７１の形状は、材料片６１を最も高密度に充填した場合（最充填構造）におけるデッドスペースを最小とするように設定することができる。この場合、非フィラー領域ＮＦＲが発揮する磁気熱量効果は、フィラー領域ＦＬＲが発揮する磁気熱量効果と実質的に等しい。
【００４２】
ひとつの形態では、フィラー７１の密度分布に依存して、複数の材料片６１の合計体積にも分布を生じる。フィラー領域ＦＬＲにおける複数の材料片６１の合計体積Ｖ１は、非フィラー領域ＮＦＲにおける複数の材料片６１の合計体積Ｖ２より小さい（Ｖ１＜Ｖ２）。この場合、非フィラー領域ＮＦＲが発揮する磁気熱量効果は、フィラー領域ＦＬＲが発揮する磁気熱量効果を超える。
【００４３】
フィラー７１は、ブロック３１を補強する。フィラー７１は、複数のブレード３２を補強する。フィラー７１は、連結部３３を補強する。フィラー７１は、フィラー領域ＦＬＲだけで、複数のブレード３２と連結部３３とを補強している。
【００４４】
フィラー７１は、フィラー領域ＦＬＲにおいて、複数のブレード３２と連結部３３との境界近傍を補強する。言い換えると、フィラー７１は、フィラー領域ＦＬＲにおいて、複数のブレード３２の根元を補強する。フィラー７１が提供する補強部は、ブレード３２の根元にのみ配置されている。言い換えると、フィラー７１は、フィラー領域ＦＬＲにおいて、複数の溝３４の最深部だけにおいてブロック３１を補強する。この結果、ブロック３１における応力集中位置においてブロック３１が補強される。複数のブレード３２は、連結部３３から延びだす形状を有する。したがって、ブロック３１に作用する応力は、ブレード３２と連結部３３との境界近傍、すなわちブレード３２の根元に集中する。フィラー７１は、応力の集中に抗してブレード３２の割れを抑制する。これにより、ブロック３１は、期待される磁気熱量効果を発揮する。
【００４５】
ブロック３１の製造方法は、バインダ５１と、複数の材料片６１とを準備する準備工程を有する。ブロック３１の製造方法は、バインダ５１と複数の材料片６１とを混練する工程と、バインダ５１を硬化させる工程とを含む混合組成物の成形工程を有する。さらに、成形工程は、フィラー領域ＦＬＲと非フィラー領域ＮＦＲとを形成するように複数のフィラー７１を混合する工程を含む。この工程は、フィラー７１を含む混合組成物と、フィラー７１を含まない混合組成物とを積層的に配置する工程でもある。さらに、成形工程は、複数のブレード３２を形成するブレード形成工程を含む。ブレード成形工程は、型によって複数のブレード３２を形成する工程、または、混合組成物の塊に複数の溝３４を機械的に加工する加工工程によって提供される。加工工程が採用される場合、複数の溝３４の形状は、加工工程において用いられる加工方法に依存する。複数の溝３４の形状は、例えば、加工方法において使用される刃具の形状に依存する。
【００４６】
ブロック３１の製造方法において、混合組成物に占める複数の材料片６１の量と、混合組成物に占めるフィラー７１の量とは、ブロック３１の生産性に多大な影響を与える。複数の材料片６１の量は、多いほど高い磁気熱量効果を得られるが、多すぎると成形の困難度が上がり、しかもブロック３１としての形状の維持が困難となる。フィラー７１の量は、少なすぎると補強効果が不足し、多すぎると磁気熱量効果を下げる。また、フィラー７１の量は、多すぎると成形の困難度が上がり、しかもブロック３１としての形状の維持が困難となる。このような観点から、材料片６１とフィラー７１との適量が設定されている。ブロック３１の体積を材料片６１に代わってフィラー７１が占めると、磁気熱量効果が低下する。よって、フィラー７１は、材料片６１の量を減少させることがない形状、および量であることが望ましい。さらに、非フィラー領域ＮＦＲは、フィラー７１に起因する材料片６１の減少を生じないから、磁気熱量効果を効果的に引き出すために貢献する。
【００４７】
この実施形態では、混合組成物の塊は、ワイヤソーを用いて切削加工される。混合組成物の塊は、ワイヤソーによって掘られる。ワイヤソーによる切削加工は、複数の溝３４がブロック３１の表面から非フィラー領域ＮＦＲを貫通するように継続される。ワイヤソーによる切削加工は、湾曲面４１がフィラー領域ＦＬＲに到達するまで継続される。複数の溝３４と湾曲面４１とは、ワイヤソーによる加工痕でもある。
【００４８】
以上に述べた実施形態によると、ブロック３１は、フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとを有する。非フィラー領域ＮＦＲは、複数のブレード３２の大部分を提供する。フィラー領域ＦＬＲは、複数のブレード３２と連結部３３との根元（境界部分）を提供する。よって、ブロック３１の形状に起因して応力が集中しやすい部分だけに、部分的にフィラー７１が配置される。この結果、複数のブレード３２において磁気熱量効果を効率的に引き出しながら、複数のブレード３２の根元における機械的な強度が向上された磁気熱量効果素子が提供される。
【００４９】
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、ブロック３１は、ワイヤソーによって形成された湾曲面４１を有する。これに代えて、この実施形態では、ブロック３１は、ダイシングソーによって形成された傾斜面２４２を有する。
【００５０】
図５において、複数の溝３４は、底面３７に傾斜面２４２を有する。傾斜面２４２は、側面３６に対して９０度未満の角度で傾斜している。傾斜面２４２は、側面３６に対して約４５度で傾斜している。底面３７は、幅方向ＷＤにおいて対称の２つの傾斜面２４２を有している。２つの傾斜面２４２の間には、平面部分が形成されていてもよい。２つの傾斜面２４２は、互いに交差していてもよい。この実施形態では、幅方向ＷＤにおける傾斜面２４２の端部に応力が集中する。ただし、傾斜面２４２は、フィラー領域ＦＬＲに位置している。フィラー領域ＦＬＲは、混合組成物の機械的な強度を向上するから、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。この実施形態でも、フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとに起因して、ブロック３１の磁気熱量効果を効率的に引き出しながら、ブロック３１の機械的な強度が向上される。
【００５１】
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、ブロック３１は、ワイヤソーによって形成された湾曲面４１を有する。これに代えて、この実施形態では、ブロック３１は、フライス盤のような切削刃具によって形成された底平面３４３を有する。
【００５２】
図６において、複数の溝３４は、底面３７に底平面３４３を有する。底平面３４３は、側面３６に対して傾斜している。底平面３４３は、側面３６に対して約９０度で傾斜している。この実施形態では、幅方向ＷＤにおける底平面３４３の端部に応力が集中する。ただし、底平面３４３は、フィラー領域ＦＬＲに位置している。フィラー領域ＦＬＲは、混合組成物の機械的な強度を向上するから、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の効果が得られる。
【００５３】
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、複数の溝３４は、互いに等しい深さを有する。言い換えると、複数のブレード３２の高さは両方の側面３６、３６において実質的に等しい。これに代えて、この実施形態では、ブロック３１は、互いに深さが異なる第１溝４４４および第２溝４４５を有する。言い換えると、ひとつのブレード４３２において、一方の側面３６の高さと、他方の側面３６の高さとが異なっている。
【００５４】
図７において、複数の溝３４は、互いに深さが異なる第１溝４４４および第２溝４４５を有する。第１溝４４４および第２溝４４５は、ひとつのブレード４３２の両側に位置づけられている。第１溝４４４は、深さＤＰ１を有する。第２溝４４５は、深さＤＰ２を有する。深さＤＰ１は、深さＤＰ２より浅い。第１溝４４４と第２溝４４５とは、幅方向ＷＤに関して隣接して配置されている。底面３７は、湾曲面４１である。ひとつのブレード４３２は、一方の側面３６においては第１溝４４４に起因する深さＤＰ１に相当する高さをもつ。ひとつのブレード４３２は、他方の側面３６においては第２溝４４５に起因する深さＤＰ２に相当する高さをもつ。
【００５５】
ひとつのブレード４３２は、深さ方向ＤＰ（高さ方向）に関して異なる位置に根元を有する。ひとつのブレード４３２に作用する応力は、第１溝４４４側と第２溝４４５側とで異なる深さ方向ＤＰの位置に集中する。ひとつのブレード４３２に作用する応力は、第１溝４４４側では深さＤＰ１の近傍に集中する。ひとつのブレード４３２に作用する応力は、第２溝４４５側では深さＤＰ２の近傍に集中する。ひとつのブレード４３２に作用する応力は、深さ方向ＤＰ（高さ方向）に関して分散する。
【００５６】
この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。この実施形態では、フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとの作用に加えて、異なる深さをもつ第１溝４４４と第２溝４４５とに起因して複数のブレード３２の機械的な強度が向上される。
【００５７】
なお、複数の溝３４の底面３７は、先行する複数の実施形態の湾曲面４１、傾斜面２４２、または底平面３４３によって提供されてもよい。後続の実施形態においても、複数の溝３４の底面３７は、先行する複数の実施形態の湾曲面４１、傾斜面２４２、または底平面３４３を選択的に採用可能である。
【００５８】
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、複数の溝３４の最深部に補強部材５４６が付与されている。
【００５９】
図８において、ブロック３１は、複数の溝３４の底面３７を覆う補強部材５４６を有する。補強部材５４６は、底面３７の上に膜を形成する。補強部材５４６は、底面３７を覆うことにより、複数のブレード３２の根元を補強する。補強部材５４６は、底面３７と、底面３７に隣接する側面３６の一部を覆ってもよい。補強部材５４６は、所定の粘性をもつ流動状態において底面３７に付与され、硬化された材料である。補強部材５４６は、例えば、コーティングによって付与することができる。補強部材５４６は、コート材とも呼ばれる。補強部材５４６は、フィラー７１と同じ材料によって提供されてもよい。補強部材５４６は、バインダ５１および複数の材料片６１の混合組成物を部分的に補強する補強部を提供する。
【００６０】
この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとは、磁気熱量効果の効率的な引き出しと、ブロック３１の機械的な強度の向上とに貢献する。加えて、補強部材５４６は、ブロック３１の機械的な強度の向上に貢献する。
【００６１】
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。図９において、この実施形態では、ブロック３１は、フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとを有する。さらに、ブロック３１は、異なる深さをもつ第１溝４４４と第２溝４４５とを有する。加えて、ブロック３１は、付加的に付与された補強部材５４６を有する。
【００６２】
この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとは、磁気熱量効果の効率的な引き出しと、ブロック３１の機械的な強度の向上とに貢献する。さらに、異なる深さをもつ第１溝４４４と第２溝４４５とは、複数のブレード３２の機械的な強度の向上に貢献する。加えて、補強部材５４６は、ブロック３１の機械的な強度の向上に貢献する。
【００６３】
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、ブロック３１は、フィラー領域ＦＬＲと、非フィラー領域ＮＦＲとを有する。これに代えて、この実施形態は、ブロック３１の全体が非フィラー領域ＮＦＲのみで形成されている。
【００６４】
図１０において、ブロック３１は、異なる深さをもつ第１溝４４４と第２溝４４５とを有する。この実施形態によると、フィラー領域ＦＬＲに起因する磁気熱量効果の減少がない。さらに、この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。異なる深さをもつ第１溝４４４と第２溝４４５とは、複数のブレード３２の機械的な強度の向上に貢献する。
【００６５】
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。図１１において、ブロック３１は、付加的な補強部材５４６を有する。この実施形態によると、フィラー領域ＦＬＲに起因する磁気熱量効果の減少がない。さらに、この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。補強部材５４６は、ブロック３１の機械的な強度の向上に貢献する。
【００６６】
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。図１２において、ブロック３１は、第１溝４４４と第２溝４４５とを有する。さらに、ブロック３１は、付加的な補強部材５４６を有する。この実施形態によると、フィラー領域ＦＬＲに起因する磁気熱量効果の減少がない。さらに、この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。第１溝４４４と第２溝４４５とは、複数のブレード３２の機械的な強度の向上に貢献する。補強部材５４６は、ブロック３１の機械的な強度の向上に貢献する。
【００６７】
第１０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、補強部材５４６に代えて、補強部材Ａ４６が付与されている。
【００６８】
図１３において、補強部材Ａ４６は、底面３７だけでなく、側面３６の一部を明確に覆っている。補強部材Ａ４６は、底面３７の上における厚さが、側面３６の上における厚さより厚い。この結果、底面３７における応力の集中が緩和される。補強部材Ａ４６は、混合組成物を部分的に補強する補強部を提供する。この実施形態によると、補強部材Ａ４６は、ブロック３１の機械的な強度の向上に貢献する。なお、補強部材Ａ４６は、この明細書に開示された他の実施形態にも採用可能である。
【００６９】
第１１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。図１４において、ブロック３１は、付加的な補強部材Ｂ４６を有する。補強部材Ｂ４６は、溝３４の底面３７の上に膜を形成する。さらに、補強部材Ｂ４６は、バインダ５１に浸入する。バインダ５１への補強部材Ｂ４６の浸入は、含浸、しみだし、または拡散とも呼ぶことができる。補強部材Ｂ４６は、バインダ５１と共に補強層Ｂ４７を形成する。補強層Ｂ４７は、バインダ５１を補強する。補強層Ｂ４７は、バインダ５１より割れにくい。補強層Ｂ４７は、バインダ５１と材料片６１との剥離を抑制する。補強部材Ｂ４６または補強層Ｂ４７は、混合組成物を部分的に補強する補強部を提供する。この実施形態によると、複数のブレード３２は、応力の集中に抗することができる。補強部材Ｂ４６は、ブロック３１の機械的な強度の向上に貢献する。なお、補強部材Ｂ４６は、この明細書に開示された他の実施形態にも採用可能である。
【００７０】
第１２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。図１５において、ブロック３１は、非フィラー領域ＮＦＲとしての主層Ｃ５７と、フィラー領域ＦＬＲとしての副層Ｃ５８とを有する。主層Ｃ５７は、先行する実施形態におけるバインダ５１と材料片６１との混合組成物である。副層Ｃ５８は、先行する実施形態におけるバインダ５１と材料片６１とフィラー７１との混合組成物である。副層Ｃ５８は、ブロック３１の中の深さ方向ＤＰの一部だけを占める層状に位置づけられている。副層Ｃ５８は、幅方向ＷＤおよび長さ方向ＬＧに広がっている。副層Ｃ５８は、ブロック３１の一部分だけを占めている。複数の溝３４の底面３７は、副層Ｃ５８に位置づけられている。副層Ｃ５８は、混合組成物を部分的に補強する補強部を提供する。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７１】
第１３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。図１６において、ブロック３１は、非フィラー領域ＮＦＲとしての主層Ｃ５７と、フィラー領域ＦＬＲとしての島領域Ｄ５８とを有する。主層Ｃ５７は、先行する実施形態におけるバインダ５１と材料片６１との混合組成物である。島領域Ｄ５８は、先行する実施形態におけるバインダ５１と材料片６１とフィラー７１との混合組成物である。島領域Ｄ５８は、ブロック３１の一部分だけを占めている。複数の溝３４の底面３７は、島領域Ｄ５８に位置づけられている。島領域Ｄ５８は、混合組成物を部分的に補強する補強部を提供する。この実施形態でも、先行する実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
上記実施形態では、ＭＣＥ素子７において、複数のブロック３１は、複数のブレード３２が互いに噛み合わないように積層的に配置されている。これに代えて、ブロック３１は、特表２０１５−５３１０４９号公報のように配置されてもよい。すなわち、複数のブロック３１は、複数のブレード３２が噛み合うように配置されてもよい。この場合も、複数のブレード３２の根元における機械的な強度の向上は、応力に抗して、ブレード３２の変形、折損を抑制する。この結果、ブレード３２の変形、折損に起因する不具合が抑制される。ブレード３２の変形、折損に起因する、例えば、媒体８のための流路減少が抑制される。
【００７５】
上記実施形態では、複数のブレード３２は、複数の溝３４を区画している。複数の溝３４は、２種類の深さＤＰ１、ＤＰ２を有する第１溝４４４と第２溝４４５とを含むことができる。複数の溝３４は、さらに多くの種類、例えば、３種類、４種類などの溝を有していてもよい。それらの場合にも、ひとつのブレード４３２の両側には深さが異なる第１溝４４４と第２溝４４５とが配置される。
【符号の説明】
【００７６】
１  空調装置（熱機器）、
２  磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置）、
３  高温熱交換器、  ４  低温熱交換器、  ６  ハウジング、
７  磁気熱量効果素子（ＭＣＥ素子）、  ８  媒体、
１１  磁場変調装置（ＭＧＭＤ）、  ２１  熱輸送装置（ＴＨＭＤ）、
３１  ブロック、  ３２  ブレード、  ３３  連結部、
３４  溝、  ３６  側面、  ３７  底面、  ４１  湾曲面、
５１  バインダ、  ６１  材料片、  ７１  フィラー、
ＮＦＲ  非フィラー領域、  ＦＬＲ  フィラー領域、
ＤＰ０、ＤＰ１、ＤＰ２  深さ、
２４２  傾斜面、
３４３  底平面、
４３２  ブレード、  ４４４  第１溝、４４５  第２溝、
５４６  補強部材、
Ａ４６  補強部材、
Ｂ４６  補強部材、  Ｂ４７  補強層、
Ｃ５７  主層、  Ｃ５８  副層、
Ｄ５８  島領域。
【図１】
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【図２】
2020183851.tif 000004
【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】
2020183851.tif 000009
【図８】
2020183851.tif 000010
【図９】
2020183851.tif 000011
【図１０】
2020183851.tif 000012
【図１１】
2020183851.tif 000013
【図１２】
2020183851.tif 000014
【図１３】
2020183851.tif 000015
【図１４】
2020183851.tif 000016
【図１５】
2020183851.tif 000017
【図１６】
2020183851.tif 000018