(57)【要約】【課題】磁気的に駆動される弁機構を備える熱磁気サイクル装置を提供する。【解決手段】空調装置１は、熱磁気サイクル装置としてのＭＨＰ装置２（磁気熱量効果型ヒートポンプ装置）を備える。ＭＨＰ装置２は、周期的に変動する磁場を提供する磁場変調装置１１を有する。ＭＨＰ装置２は、媒体８の往復流を生成する熱輸送装置２１を備える。磁気熱量効果素子７は、磁場の中に配置されている。熱輸送装置２１は、媒体８の通路を制御する弁２４を備える。弁２４は、アーマチャ２４ｆを有する。磁場変調装置１１とアーマチャ２４ｆとは、磁気結合構造２５を介して磁気的に結合されている。この結果、弁２４は、磁場変調装置１１によって駆動される。【選択図】図１
2020125876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周期的に変動する磁場を提供する磁場変調装置（１１）と、
前記磁場の中に配置され、磁気熱量効果を発揮するＭＣＥ素子（７）と、
前記ＭＣＥ素子と熱交換する媒体（８）を前記ＭＣＥ素子に沿って往復的に流す装置であって、前記媒体の通路を制御する複数の弁（２４）を有する熱輸送装置（２１）と、
前記弁を駆動するために、前記熱輸送装置と前記弁のアーマチャ（２４ｆ）とを磁気的に結合する磁気結合構造（２５、Ｃ２５）とを備える熱磁気サイクル装置。
【請求項２】
前記弁は、
前記媒体の通路に弁室を区画するハウジング（２４ｈ）と、
前記アーマチャ（２４ｆ）とともに、前記弁室に配置された弁体（２４ｖ）とを備え、
前記磁気結合構造は、前記ハウジングを透過する磁束によって前記熱輸送装置と前記アーマチャとを磁気的に結合するように構成されている請求項１に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項３】
前記弁体は、前記アーマチャを兼ねている請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項４】
複数の前記弁は、
前記ＭＣＥ素子の高温端（ＨＴ）において前記媒体の通路を制御する高温端弁（３２）と、
前記ＭＣＥ素子の低温端（ＬＴ）において前記媒体の通路を制御する低温端弁（３３）とを備え、
前記高温端弁と前記低温端弁とは、前記高温端と前記低温端との両方から前記媒体を加えるように駆動される駆動特性を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項５】
前記高温端弁と前記低温端弁とは、一方の弁が他方の弁に対して早く切り換わり、前記一方の弁が前記他方の弁に対して遅く切り換わる駆動特性を有する請求項４に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項６】
前記駆動特性は、前記高温端弁を付勢するバイアス手段と、前記低温端弁を付勢するバイアス手段との付勢力の差によって与えられる請求項５に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項７】
前記バイアス手段は、温度に応じて前記付勢力が変化する温度特性を有する請求項６に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項８】
前記弁体は、前記媒体の圧力（Ｐ）を受けて前記弁体を原点位置に向けて付勢する受圧面（Ｂ２４ｕ）を有する請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項９】
前記磁場変調装置は、前記ＭＣＥ素子に磁場を供給する磁力源（１２、１３）を備え、
前記磁気結合構造（２５）は、前記磁力源の漏洩磁場を前記アーマチャに作用させるように構成されている請求項１から請求項８のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１０】
前記磁場変調装置は、前記アーマチャに磁場を供給する磁力源（Ｃ１４）を備え、
前記磁気結合構造（Ｃ２５）は、前記磁力源の磁場を前記アーマチャに作用させるように構成されている請求項１から請求項８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、磁気熱量素子を利用する磁気式温度調整装置（熱磁気サイクル装置）を開示する。この装置は、回転式の弁を使用して通路を切り替えることによって、往復的な流れを生成している。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】特開２００６−３０８１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回転式の弁は、機械的に複雑であり、体格が大きい。熱磁気サイクル装置を実用化するために、媒体の流れを制御するための機器を改良することが求められている。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、磁気的に駆動される弁機構を備える熱磁気サイクル装置を提供することである。
【０００６】
開示される他のひとつの目的は、媒体の漏洩を抑制し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】
【０００７】
ここに開示された熱磁気サイクル装置は、周期的に変動する磁場を提供する磁場変調装置（１１）と、磁場の中に配置され、磁気熱量効果を発揮するＭＣＥ素子（７）と、ＭＣＥ素子と熱交換する媒体（８）をＭＣＥ素子に沿って往復的に流す装置であって、媒体の通路を制御する複数の弁（２４）を有する熱輸送装置（２１）と、弁を駆動するために、熱輸送装置と弁のアーマチャ（２４ｆ）とを磁気的に結合する磁気結合構造（２５、Ｃ２５）とを備える。
【０００８】
開示される熱磁気サイクル装置によると、磁場変調装置が供給する磁場によって弁を駆動することができる。
【０００９】
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】
【００１０】
【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】第１実施形態に係る熱機器の断面図である。
【図３】励磁状態における弁の断面図である。
【図４】非励磁状態における弁の断面図である。
【図５】第２実施形態に係る弁の励磁初期における断面図である。
【図６】第２実施形態に係る弁の励磁終期における断面図である。
【図７】ばね定数の温度特性を示すグラフである。
【図８】装置の運転状態を示す波形図である。
【図９】第３実施形態に係る弁の励磁状態を示す断面図である。
【図１０】第４実施形態に係る弁の励磁状態を示す断面図である。
【図１１】第５実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１２】第６実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１３】第７実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１４】第８実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１５】第９実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１６】第１０実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１７】第１１実施形態に係る弁を示す断面図である。
【図１８】第１２実施形態に係る熱機器の断面図である。
【図１９】第１３実施形態に係る熱機器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。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。
【００１２】
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（ＭＨＰ：Ｍａｇｎｅｔｏ−ｃａｌｏｒｉｃ  ｅｆｆｅｃｔ  Ｈｅａｔ  Ｐｕｍｐ）２を備える。ＭＨＰ装置２は、熱磁気サイクル装置を提供する。
【００１３】
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。
【００１４】
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、高温系統３と、低温系統４とを有する。高温系統３は、高温端ＨＴに設けられている。低温系統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熱交換器３ａによって提供される。熱交換器３ａ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。熱交換器３ａは、主として放熱のために用いられる。熱交換器３ａ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。熱交換器３ａは、高温系統３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熱交換器４ａによって提供される。熱交換器４ａ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。熱交換器４ａは、主として吸熱のために用いられる。熱交換器４ａは、例えば車両の外部に設置され、外気と熱交換する。熱交換器４ａは、低温系統４の構成要素のひとつである。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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、図中の右側が低温端ＬＴであり、図中の左端が高温端ＨＴである。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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とを備える。磁場変調装置１１は、周期的に変動する磁場を提供する。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。
【００２２】
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、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。高温系統３、および低温系統４は、熱輸送装置２１を提供する。高温系統３、および低温系統４は、媒体８の流れを生成する。高温系統３は、熱交換器３ａと素子ベッド（ＭＣＥ素子７）との間に配置されている。高温系統３は、熱交換器３ａのための媒体を提供する。低温系統４は、熱交換器４ａと素子ベッド（ＭＣＥ素子７）との間に配置されている。低温系統４は、熱交換器４ａのための媒体を提供する。これらの媒体は、媒体８でもよい。これらの媒体は、媒体８と熱交換する二次媒体でもよい。
【００２３】
熱輸送装置２１は、媒体８の通路を制御する複数の弁２４を有する。複数の弁２４は、高温系統３の構成要素のひとつである高温端弁３２を含む。高温端弁３２は、高温系統３の機器３ｂとＭＣＥ素子７との間に配置されている。高温端弁３２は、高温端ＨＴにおいて素子ベッド（ＭＣＥ素子７）に対する媒体８の流入、流出を制御する。高温端弁３２は、ＭＣＥ素子７の高温端ＨＴにおいて媒体８の通路を制御する。
【００２４】
複数の弁２４は、低温系統４の構成要素のひとつである低温端弁３３を含む。低温端弁３３は、低温系統４の機器４ｂとＭＣＥ素子７との間に配置されている。低温端弁３３は、低温端ＬＴにおいて素子ベッド（ＭＣＥ素子）７に対する媒体８の流入、流出を制御する。低温端弁３３は、ＭＣＥ素子７の低温端ＬＴにおいて媒体８の通路を制御する。
【００２５】
複数の弁２４は、アーマチャ２４ｆを有する。アーマチャ２４ｆは、可動鉄心を提供する。アーマチャ２４ｆは、外部から供給される磁場の変化に応答して、複数の弁２４を駆動する。
【００２６】
熱輸送装置２１は、磁気結合構造２５を備える。磁気結合構造２５は、弁２４を駆動するために、熱輸送装置１１と弁２４のアーマチャ２４ｆとを磁気的に結合する。磁気結合構造２５は、ひとつまたは複数の部材、または空洞を含む。磁気結合構造２５は、磁束を案内する磁性部材、エアギャップ、磁束の透過を許す磁束透過部材などを含む。磁気結合構造２５は、磁場変調装置１１が、磁場によってアーマチャ２４ｆを駆動することを可能とする。この実施形態では、磁場変調装置１１からＭＣＥ素子７に供給される漏洩磁場によってアーマチャ２４ｆを駆動する。この結果、磁場変調装置１１は、アーマチャ２４ｆを介して複数の弁２４を駆動する。よって、磁場源１２、１３は、ＭＣＥ素子７を励磁するための磁場と、アーマチャ２４ｆを駆動するための磁場との両方を供給する。磁場源１２、１３は、共通磁場源とも呼ばれる。
【００２７】
図２は、この実施形態の空調装置１を示す。ＭＨＰ装置２は、ＭＨＰ装置２を駆動するための回転軸２ａを有する。回転軸２ａは、動力源５と作用的に連結されている。よって、ＭＨＰ装置２は、動力源５によって回転駆動される。動力源５は、ＭＨＰ装置２に回転動力を提供する。動力源５は、ＭＨＰ装置２の唯一の動力源である。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。回転軸２ａの中心軸ＡＸの延在方向は、軸方向と呼ばれる場合がある。中心軸ＡＸに対する径方向は、径方向または放射方向と呼ばれる場合がある。
【００２８】
ハウジング６は回転軸２ａを回転可能に支持している。ハウジング６は、複数の作業室を区画形成する。複数の作業室は、複数の気筒とも呼ばれる。ハウジング６は、複数の作業室を備えることができる。複数の作業室は、ハウジング６の周方向に沿って配列されている。ＭＨＰ装置２は、複数のＭＣＥ素子７を備える。複数のＭＣＥ素子７は、ハウジング６の周方向に沿って互いに離れて配置されている。
【００２９】
ＭＨＰ装置２は、制御装置（ＣＴ）９を備える。制御装置９は、少なくとも動力源５を制御する。制御装置９は、動力源５による回転数を制御する。加えて、制御装置９は、空調装置１としての機能を制御する。制御装置９は、例えば、熱交換器３ａおよび／または熱交換器４ａへの送風量を制御する。
【００３０】
制御装置９は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）である。制御装置９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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７と径方向に関して対向して配置されている。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７の径方向内側および／または径方向外側に配置されている。磁場変調装置１１は、磁力源と素子ベッドとの相対的な回転運動によって磁場を周期的に増減させる。磁場変調装置１１は、回転軸２ａに与えられる回転動力によって駆動される。磁場の変動は、磁力源と素子ベッドとのいずれか一方のみ、または両方を相対的に回転移動させることで作り出すことができる。この実施形態では、素子ベッドは、静止部材を提供する。磁力源は、可動部材を提供する。磁場変調装置１１は、外部磁場を生成するための磁力源１２、１３を備える。磁力源１２、１３は、永久磁石または電磁石によって提供することができる。磁力源１２は、ＭＣＥ素子７の径方向外側を移動する。磁力源１３は、ＭＣＥ素子７の径方向内側を移動する。磁場変調装置１１は、媒体８の往復的な流れに同期して、ＭＣＥ素子７への磁場の印加と除去とを繰り返す。
【００４０】
熱輸送装置２１は、ポンプと、流路切換機構とを備える。ポンプは、媒体を一方向に流す一方向流型のポンプである。ポンプ２２は、高温系統における媒体８の流れを生じさせる。ポンプ２３は、低温系統における媒体８の流れを生じさせる。ポンプ２２、２３は、回転軸２ａによって駆動することができる。ポンプ２２、２３は、いずれか一方だけが設けられてもよい。
【００４１】
流路切換機構は、ひとつの素子ベッド（ひとつのＭＣＥ素子７）に関して、複数の弁２４を備える。複数の弁２４は、素子ベッド（ＭＣＥ素子７）の高温端ＨＴに配置されて媒体８の通路を開閉する高温端弁を含む。複数の弁２４は、素子ベッド（ＭＣＥ素子７）の低温端ＬＴに配置されて媒体８の通路を開閉する低温端弁３３を含む。
【００４２】
具体的には、磁場変調装置１１は、磁力源１２、１３を回転移動させる。これにより、磁場変調装置１１は、ひとつの作業室（ＭＣＥ素子７）に与えられる磁場を励磁期間と消磁期間とに交互に切り替える。熱輸送装置２１は、ポンプ２２、２３によって媒体８を圧送し、複数の弁２４を相補的に駆動する。これにより、熱輸送装置２１は、作業室（ＭＣＥ素子７）における媒体８の流れ方向を交互に反転させる。磁場変調装置１１による磁場の切り替えと、熱輸送装置２１による流れ方向の反転とは、同期している。磁場変調装置１１がＭＣＥ素子７を強い磁場の中に置くとき、熱輸送装置２１がＭＣＥ素子７に沿って第１方向に媒体８を流す。第１方向は、低温端ＬＴから高温端ＨＴに向かう方向である。磁場変調装置１１がＭＣＥ素子７を弱い磁場の中に置くとき、熱輸送装置２１がＭＣＥ素子７に沿って第２方向に媒体８を流す。第２方向は、高温端ＨＴから低温端ＬＴに向かう方向である。
【００４３】
複数の弁２４のそれぞれは、流れ方向を切り換える切換弁である。弁２４は、三ポート二位置弁である。弁２４は、第１位置２４ａと、第２位置２４ｂとを有する。弁２４は、素子ベッド（ＭＣＥ素子７）に連通する主ポート２４ｃを有する。弁２４は、２つの選択ポート２４ｄ、２４ｅを有する。弁２４は、第１位置２４ａと第２位置２４ｂにおいて、２つの選択ポート２４ｄ、２４ｅのいずれかだけを選択的に主ポート２４ｃに連通させる。アーマチャ２４ｆは、弁２４の可動鉄心として、第１位置２４ａと、第２位置２４ｂとを切り換える可動弁体に機械的に結合されている。弁２４は、例えば、第１位置２４ａにおいて、主ポート２４ｃと第１の選択ポート２４ｄとを連通する。アーマチャ２４ｆが励磁される励磁状態において、弁２４は、第１位置２４ａを提供する。弁２４は、例えば、第２位置２４ｂにおいて、主ポート２４ｃと第２の選択ポート２４ｅとを連通する。アーマチャ２４ｆが非励磁される非励磁状態において、弁２４は、第２位置２４ｂを提供する。
【００４４】
複数の弁２４のそれぞれは、媒体８が素子ベッドに流入する入口ポートと、媒体８が素子ベッドから流出する出口ポートとを提供する。第１の選択ポート２４ｄおよび第２の選択ポート２４ｅは、入口ポートおよび出口ポートとして利用可能である。
【００４５】
弁２４は、第１位置２４ａまたは第２位置２４ｂのいずれか一方に向けて付勢するためのバイアス手段を備える場合がある。この実施形態では、弁２４は、励磁状態において第１位置２４ａを提供し、非励磁状態において第２位置２４ｂを提供する。バイアス手段は、弁２４を非励磁状態の第２位置２４ｂに向けて付勢する。バイアス手段は、弁２４を第１位置２４ａから第２位置２４ｂに復帰するように付勢する。バイアス手段は、戻し手段、または復元手段とも呼ばれる。バイアス手段は、例えば、バイアス部材によって提供される場合がある。バイアス手段は、例えば、流体圧を提供する媒体と受圧面とによって提供される場合がある。バイアス部材は、金属製または樹脂製の弾性部材によって提供することができる。弾性部材は、コイルスプリング、弾性体の塊、弾性体の袋などによって提供することができる。
【００４６】
回転軸２ａが回転すると、ＭＣＥ素子７に対して相対的に磁力源１２、１３が移動する。同時に、回転軸２ａが回転すると、アーマチャ２４ｆに対して相対的に磁力源１２、１３が移動する。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７に印加される磁場を強弱に変調する。磁場変調装置１１は、同時に、漏洩磁場を強弱に変調する。漏洩磁場は、磁気結合構造２５を通してアーマチャ２４ｆに作用する。磁気結合構造２５は、磁力源１２、１３の漏洩磁場をアーマチャ２４ｆに作用させるように構成されている。アーマチャ２４ｆに作用する磁場が弁体２４ｖの駆動を許容する閾値を上回る状態は、励磁状態と呼ばれる。アーマチャ２４ｆに作用する磁場が閾値を下回る状態は、非励磁状態と呼ばれる。漏洩磁場が、磁気結合構造２５を通してアーマチャ２４ｆに作用する期間において、アーマチャ２４ｆは、弁２４を第１位置２４ａに駆動する。漏洩磁場がアーマチャ２４ｆに作用しない期間において、アーマチャ２４ｆは、弁２４を第２位置２４ｂに駆動する。この結果、アーマチャ２４ｆは、磁場変調装置１１による磁場変調に応答して、第１位置２４ａと、第２位置２４ｂとを交互に切り換える。こうして、媒体８の流れが制御される。
【００４７】
図３、図４は、高温端弁３２と低温端弁３３とを含む弁２４を示す。図３は、励磁状態を示す。図４は、非励磁状態を示す。これらの図において、素子ベッドおよび磁力源１２、１３は、簡単化されている。弁２４は、ハウジング２４ｈと、弁体２４ｖとを有する。
【００４８】
ハウジング２４ｈは、媒体８の流路を提供する。ハウジング２４ｈは、複数のポート２４ｃ、２４ｄ、２４ｅを有する。ハウジング２４ｈは、弁体２４ｖを移動可能に収容する弁室を区画形成している。ハウジング２４ｈは、弁２４としての固定の弁座を提供している。ハウジング２４ｈは、磁束を透過する非磁性の材料製である。磁気結合構造２５は、磁束の透過を許容するハウジング２４ｈを含む。ハウジング２４ｈは、磁気結合構造２５の一部としての磁性体を一部に含んでいてもよい。ハウジング２４ｈは、非磁性による磁束透過に加え、渦電流損失低減を狙って抵抗率の大きい材質が好ましい。ハウジング２４ｈは、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金、チタニウム、およびチタニウム合金等の金属製である。ハウジング２４ｈは、例えば、樹脂製でもよい。ハウジング２４ｈは、例えば、カーボン等の炭素含有材料、または炭素繊維強化プラスチックでもよい。
【００４９】
ハウジング２４ｈは、第１の選択ポート２４ｄを提供する通路穴２４ｍを有する。通路穴２４ｍは、軸ＡＸｍに沿って延びている。ハウジング２４ｈは、第２の選択ポート２４ｅを提供する通路穴２４ｎを有する。通路穴２４ｎは、軸ＡＸｎに沿って延びている。軸ＡＸｎと軸ＡＸｍとは交差している。通路穴２４ｍと通路穴２４ｎとは、素子ベッドから離れる方向へ向けて延びている。この構造は、弁体２４ｖと磁力源１２、１３とを近距離に配置することを可能とする。弁体２４ｖと磁力源１２、１３との間の距離は、弁体２４ｖと素子ベッドとの間に通路を形成する場合より近い。弁体２４ｖと磁力源１２、１３との間の距離は、短いほど、強い吸引力をアーマチャ２４ｆに生成する。
【００５０】
弁体２４ｖは、ハウジング２４ｈが区画する弁室に収容されている。弁体２４ｖは、直方体形状を有する。弁体２４ｖは、第１の選択ポート２４ｄを開閉するために第１の選択ポート２４ｄに対向する対向面２４ｔを有する。弁体２４ｖは、第２の選択ポート２４ｅを開閉するために第２の選択ポート２４ｅに対向する対向面２４ｓを有する。対向面２４ｓは、弁体２４ｖの移動方向に対して交差する斜面でもある。対向面２４ｓは、斜面とも呼ばれる。よって、弁体２４ｖは、一部に斜面を有する直方体形状を有する。ハウジング２４ｈは、対向面２４ｓに対向する斜面を有する。第２の選択ポート２４ｅを提供する通路穴２４ｎは、斜面に開口している。この結果、弁２４は、弁体２４ｖに対する媒体８の流入方向と流出方向とが交差する構造を備える。この構造は、弁２４と磁力源１２、１３との比較的近い配置を可能とする。
【００５１】
弁体２４ｖは、ハウジング２４ｈ内において第１位置２４ａと、第２位置２４ｂとに移動可能な可動子である。弁体２４ｖは、第１位置２４ａにおいて、主ポート２４ｃと第１の選択ポート２４ｄとを連通する。弁体２４ｖは、第１位置２４ａにおいて、弁体２４ｖを貫通する貫通穴と、弁室とを経由する連通路を形成する。弁体２４ｖは、第２位置２４ｂにおいて、主ポート２４ｃと第２の選択ポート２４ｅとを連通する。弁体２４ｖは、第２位置２４ｂにおいて、弁室を経由する連通路を形成する。
【００５２】
弁体２４ｖは、磁性体製である。弁体２４ｖは、軟鉄等の金属製、または磁性樹脂製である。弁体２４ｖは、アーマチャ２４ｆとともに、弁室に配置されている。弁体２４ｖは、アーマチャ２４ｆを兼ねている。
【００５３】
磁気結合構造２５は、ハウジング２４ｈを透過する磁束によって熱輸送装置１１とアーマチャ２４ｆとを磁気的に結合するように構成されている。弁体２４ｖを駆動するための駆動力は、ハウジング２４ｈを透過する磁場によって与えられる。このため、弁２４からの媒体８の漏洩が抑制される。弁体２４ｖをカム機構などによって駆動する場合、媒体８の漏洩を抑制するためにゴムなどによるシール機構が必要となる。しかし、この実施形態では、シール機構なしで弁体２４ｖを駆動できるから、シール機構に起因する媒体８の漏洩が抑制される。
【００５４】
弁２４は、バイアス部材としてのスプリング２４ｒを有する。スプリング２４ｒは、圧縮された状態で、ハウジング２４ｈと弁体２４ｖとの間に配置されている。スプリング２４ｒは、磁力源１２、１３の吸引力に抗して弁体２４ｖを第１位置２４ａから第２位置２４ｂに向けて付勢する。励磁状態において、スプリング２４ｒは、弁体２４ｖに作用する磁気的な吸引力に屈して、弁体２４ｖの第１位置２４ａへの移動を許容する。非励磁状態において、スプリング２４ｒは、弁体２４ｖを第２位置２４ｂに移動させ、保持する。
【００５５】
図３に図示されるように、励磁状態において、磁力源１２、１３は、主要な磁場ＭＭをＭＣＥ素子７に印加する。同時に、磁力源１２の漏洩磁場ＭＬ１２は、弁体２４ｖを吸引し、吸引力Ｆｓを生成する。同時に、磁力源１３の漏洩磁場ＭＬ１３は、弁体２４ｖを吸引し、吸引力Ｆｒを生成する。この結果、弁体２４ｖは、磁力源１２、１３に向けて接近するように吸引され、第１位置２４ａに到達し、維持される。
【００５６】
図４に図示されるように、非励磁状態において、吸引力Ｆｓ、Ｆｒは失われる。この結果、弁体２４ｖは、スプリング２４ｒによって、第２位置２４ｂに到達し、維持される。第２位置２４ｂを原点とする場合、スプリング２４ｒは、弁体２４ｖを原点に向けて付勢する原点復帰手段を提供する。
【００５７】
以上に述べた実施形態によると、磁場変調装置１１によって生成される周期的な磁場変動を利用して弁２４を駆動することができる。しかも、漏洩磁場を利用して弁２４を駆動することができる。さらに、アーマチャ２４ｆを含む弁体２４ｖは、ハウジング２４ｈ内に区画された弁室内に収容される。この結果、媒体８の漏洩を抑制することができる。
【００５８】
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、バイアス手段としてスプリング２４ｒが用いられている。これに代えて、この実施形態では、高温端弁３２と低温端弁３３とによる同時加圧を可能とするバイアス手段が用いられている。
【００５９】
媒体８の中には、可圧縮性の気体の気泡が混入する場合がある。気泡は、例えば、ＭＣＥ素子７の表面に付着することがある。気泡は、媒体８の流れを妨げる。高温端弁３２と低温端弁３３とは、図３の駆動状態と、図４の駆動状態とを交互に繰り返す。この場合、媒体８の流れは往復流として交互に切り替えられる。しかし、気泡は、微小期間の遅れを往復流の転流時に発生させる。気泡が圧縮されるからである。気泡に起因する転流の遅れは、磁場変調の位相と、往復流の位相との誤差を生じる。この結果、ＭＨＰ装置２による冷凍能力が低下する場合があった。この実施形態では、高温端弁３２および低温端弁３３から同時に媒体８を印加する期間を設けることで、気泡を予備的に圧縮し、転流時の遅れを抑制する。そこで、高温端弁３２および低温端弁３３の一方の駆動を進角および遅角させる。
【００６０】
さらに、ＭＨＰ装置２の運転は、常温域から運転を開始し、高温端ＨＴでは温度が上昇し、低温端ＬＴでは温度が低下する。ＭＨＰ装置２は、高温端ＨＴにおいて予定された高温が得られ、低温端ＬＴにおいて予定された低温が得られるように設計されている。多くの場合、低温端ＬＴにおいて常温域とは異なる低温ＴＬが得られる。低温端ＬＴの温度は、運転開始初期から徐々に低下し、定常運転状態では、低温域ＴＬに到達する。多くの媒体８は、低温では、粘度が増加する。このため、低温端ＬＴおよび低温系統４において、媒体８の粘度に起因して転流時の遅れが顕著となる。そこで、この実施形態では、ＭＨＰ装置２の運転が進行し、低温端ＬＴの温度が下がるほど、気泡を予備的に圧縮し、転流時の遅れを抑制する。
【００６１】
図５および図６において、低温端弁３３は、バイアス手段としてスプリング２２４ｒを備える。高温端弁３２は、スプリング２４ｒを備える。図７は、スプリング２４ｒとスプリング２２４ｒの温度特性を示す。
【００６２】
ＭＨＰ装置２の運転初期における初期温度Ｔｎにおいて、スプリング２４ｒのばね定数Ｓｃ２４ｒは、スプリング２２４ｒのばね定数より大きい。このばね定数の差ｄＳｃは、高温端弁３２と低温端弁３３との応答性の差を生成する。言い換えると、スプリング２４ｒは、スプリング２２４ｒより硬い。この結果、ＭＨＰ装置２の運転初期において、低温端弁３３は、高温端弁３２より切り換わりやすい。言い換えると、磁場に対する応答性は、高温端弁３２より低温端弁３３のほうが高い。低温端弁３３がもつ磁場に対する応答性は、高温端弁３２がもつ磁場に対する応答性より、敏感である。磁場の増加に対して、低温端弁３３は、高温端弁３２より早い時刻に切り替わる。具体的には、低温端弁３３は、高温端弁３２より早い時刻に、第２位置２４ｂから第１位置２４ａに切り替わる。磁場の減少に対して、低温端弁３３は、高温端弁３２より遅い時刻に切り替わる。具体的には、低温端弁３３は、高温端弁３２より遅い時刻に、第１位置２４ａから第２位置２４ｂに切り替わる。この時間差は、高温端弁３２と低温端弁３３との両方から同時に媒体８を印加する期間を提供する。この結果、気泡ＢＬは、圧縮され、小さくなる。気泡ＢＬの圧縮は、転流時の遅れを抑制する。
【００６３】
さらに、スプリング２２４ｒは、温度ＴＥＭＰが低温になるほど、ばね定数Ｓｃが低下する温度特性を有する。低温域ＴＬにおけるばね定数ＳｃＬは、初期温度Ｔｎにおけるばね定数Ｓｃｎより小さい（ＳｃＬ＜Ｓｃｎ）。上述のように、低温域ＴＬは、初期温度Ｔｎより低い（ＴＬ＜Ｔｎ）。よって、低温になるほど気泡ＢＬは、より小さく圧縮される。気泡ＢＬのさらなる圧縮は、転流時の遅れをさらに抑制する。
【００６４】
図８は、高温端弁３２と低温端弁３３との挙動、磁場Ｍｇ、および媒体８の流れを示す。高温端弁３２と低温端弁３３とは、高温端ＨＴと低温端ＬＴとの両方から媒体８を加えるように駆動される駆動特性を有する。高温端弁３２と低温端弁３３とは、一方の弁が他方の弁に対して早く切り換わり、一方の弁が他方の弁に対して遅く切り換わる駆動特性を有する。この駆動特性は、高温端弁３２を付勢するバイアス手段であるスプリング２４ｒと、低温端弁３３を付勢するバイアス手段であるスプリング２２４ｒとの付勢力の差によって与えられる。上記バイアス手段は、温度に応じて付勢力が変化する温度特性を有することができる。スプリング２４ｒと、スプリング２２４ｒとは、それらの両方が温度特性を有していてもよい。
【００６５】
高温端弁３２は、非励磁状態から励磁状態に切り替えられると、時刻ｔ２において第２位置２４ｂから第１位置２４ａに移動する。高温端弁３２は、励磁状態から非励磁状態に切り替えられると、時刻ｔ３において第１位置２４ａから第２位置２４ｂに移動する。低温端弁３３は、非励磁状態から励磁状態に切り替えられると、時刻ｔ１において第２位置２４ｂから第１位置２４ａに移動する。すなわち、低温端弁３３のほうが高温端弁３２より早い時刻（ｔ１＜ｔ２）に、励磁状態である第１位置２４ａに切り替わる。低温端弁３３は、励磁状態から非励磁状態に切り替えられると、時刻ｔ４において第１位置２４ａから第２位置２４ｂに移動する。すなわち、低温端弁３３のほうが高温端弁３２より遅い時刻（ｔ３＜ｔ４）に、非励磁状態である第２位置２４ｂに切り替わる。
【００６６】
高温端弁３２と低温端弁３３との運転状態は、図４の状態ＩＶから、図５の状態Ｖを経由して、図３の状態ＩＩＩに変化する。高温端弁３２と低温端弁３３との運転状態は、図３の状態ＩＩＩから、図６の状態ＶＩを経由して、図４の状態ＩＶに変化する。この結果、転流前の期間ｔ２−ｔ１、または期間ｔ４−ｔ３において、気泡ＢＬが圧縮され、転流の遅れが抑制される。実線ＥＭＢは、この実施形態による波形を示す。一点鎖線ＣＭＰは、比較例の波形を示す。この実施形態によると、先行する実施形態の効果に加えて、気泡に起因する転流の遅れが抑制される。
【００６７】
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、素子ベッドの外に弁体２４ｖを配置した。これに代えて、または加えて、この実施形態では、素子ベッドの中にアーマチャ２４ｆとしての部材を進入可能に形成した。
【００６８】
図９は、高温端弁３２の第１位置２４ａと、低温端弁３３の第２位置２４ｂとを示している。弁体２４ｖは、素子ベッドの中にまで到達する突出部３２４ｐを有する。突出部３２４ｐは、アーマチャ２４ｆの一部として機能しうる磁性を有している。突出部３２４ｐは、磁力源１２、１３からの漏洩磁場をより強く受けるために貢献する。言い換えると、突出部３２４ｐは、磁力源１２、１３から漏洩する磁束をより多く受けるために貢献する。突出部３２４ｐは、磁力源１２、１３により提供される主要な磁場の中に到達するように延びだしてもよい。突出部３２４ｐは、磁力源１２、１３による主要な磁気回路の中に配置されてもよい。この実施形態によると、弁体２４ｖは、強い吸引力を得ることができる。
【００６９】
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、弁２４は、斜面としての対向面２４ｓを備える。これに代えて、この実施形態では、対向面２４ｓなしでハウジング２４ｈおよび弁体２４ｖを形成した。
【００７０】
図１０は、高温端弁３２を示す。低温端弁３３は、高温端弁３２と相似の形状を備える。この実施形態では、ハウジング２４ｈは、弁体２４ｖと素子ベッドとの間に厚い壁を有する。この壁の中に、第１の選択ポート４２４ｄのための通路穴が形成されている。弁体２４ｖは、直方体形状を有する。弁体２４ｖは、漏洩磁場をより強く受けるために、突出部４２４ｐを有する。この実施形態によると、突出部４２４ｐは、磁力源１２、１３からの漏洩磁場をより強く受けるために貢献する。また、突出部４２４ｐは、ハウジング２４ｈの形状自由度を高めるために貢献する。また、突出部４２４ｐは、弁体２４ｖの形状自由度を高めるために貢献する。
【００７１】
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。上記実施形態では、弁２４は、バイアス手段としてスプリング２４ｒ、２２４ｒを備える。これに代えて、この実施形態では、弁２４は、バイアス手段として樹脂製のブロック５２４ｒを備える。
【００７２】
図１１は、ブロック５２４ｒを示す。ブロック５２４ｒは、樹脂製の塊である。ブロック５２４ｒは、第１位置２４ａにおける収縮形状と第２位置２４ｂにおける伸長形状との間において弾性的に変形可能である。ブロック５２４ｒは、上述のスプリング２２４ｒと同様の温度特性を備えていてもよい。
【００７３】
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、弁２４は、圧縮状態のスプリング２４ｒを備える。これに代えて、この実施形態では、弁２４は、引張状態のスプリング６２４ｒを備える。
【００７４】
図１２において、弁２４は、ハウジング２４ｈと弁体２４ｖとの間に、スプリング６２４ｒを有する。スプリング６２４ｒは、一端がハウジング２４ｈに固定され、他端が弁体２４ｖに固定されている。励磁状態において、弁体２４ｖが第１位置２４ａに向けて吸引されると、スプリング６２４ｒは、引き伸ばされる。非励磁状態において、磁気的な吸引力が失われると、スプリング６２４ｒは、収縮し、弁体２４ｖを第２位置２４ｂへ引き戻す。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。
【００７５】
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。この実施形態では、弁２４は、媒体８の流れ経路上にスプリング７２４ｒを備える。
【００７６】
図１３において、弁２４は、第２の選択ポート２４ｅと素子ベッドとの間に、スプリング７２４ｒを有する。スプリング７２４ｒは、ハウジング２４ｈと弁体２４ｖとの間に圧縮状態で配置されている。スプリング７２４ｒは、弁体２４ｖの貫通穴の周囲に同軸上に配置されている。この配置は、比較的大きい直径をもつスプリング７２４ｒを可能とする。スプリング７２４ｒは、弁体２４ｖを非励磁状態の第２位置２４ｂへ向けて付勢する。スプリング７２４ｒは、第２の選択ポート２４ｅを通る媒体８の温度の影響を受けやすい。スプリング７２４ｒは、先行する実施形態と同様の温度特性を有する。スプリング７２４ｒは、第２の選択ポート２４ｅを通る媒体８の温度に応答する温度特性に適している。
【００７７】
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。この実施形態では、弁２４は、媒体８の流れ経路上にスプリング８２４ｒを備える。
【００７８】
図１４において、弁２４は、第１の選択ポート２４ｄと素子ベッドとの間に、スプリング８２４ｒを有する。スプリング８２４ｒは、一端がハウジング２４ｈに固定され、他端が弁体２４ｖに固定されている。スプリング７２４ｒは、弁体２４ｖの貫通穴の周囲に同軸上に配置されている。この配置は、比較的大きい直径をもつスプリング７２４ｒを可能とする。スプリング８２４ｒは、弁体２４ｖを非励磁状態の第２位置２４ｂへ向けて付勢する。スプリング８２４ｒは、第１の選択ポート２４ｄを通る媒体８の温度の影響を受けやすい。スプリング８２４ｒは、先行する実施形態と同様の温度特性を有する。スプリング８２４ｒは、第１の選択ポート２４ｄを通る媒体８の温度に応答する温度特性に適している。
【００７９】
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。この実施形態では、弁２４は、媒体８の流れ経路上にスプリング９２４ｒを備える。
【００８０】
図１５において、弁２４は、第２の選択ポート２４ｅと素子ベッドとの間に、スプリング９２４ｒを有する。スプリング９２４ｒは、ハウジング２４ｈと弁体２４ｖとの間に圧縮状態で配置されている。スプリング９２４ｒは、弁体２４ｖを非励磁状態の第２位置２４ｂへ向けて付勢する。スプリング９２４ｒは、第２の選択ポート２４ｅを通る媒体８の温度の影響を受けやすい。
【００８１】
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、弁２４は、媒体８の流れ経路上にスプリングＡ２４ｒを備える。
【００８２】
図１６において、弁２４は、第１の選択ポート２４ｄと素子ベッドとの間に、スプリングＡ２４ｒを有する。スプリングＡ２４ｒは、一端がハウジング２４ｈに固定され、他端が弁体２４ｖに固定されている。スプリングＡ２４ｒは、弁体２４ｖを非励磁状態の第２位置２４ｂへ向けて付勢する。スプリングＡ２４ｒは、第１の選択ポート２４ｄを通る媒体８の温度の影響を受けやすい。
【００８３】
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。上記実施形態では、弁２４は、バイアス手段として弾性部材を備える。これに代えて、この実施形態では、弁２４は、バイアス手段として媒体８の圧力Ｐと受圧面とによって、励磁状態における第１位置２４ａから非励磁状態における第２位置２４ｂへの復帰を可能としている。
【００８４】
図１７において、弁２４は、バイアス手段として、媒体８の圧力Ｐと、弁体２４ｖの受圧面とを利用する。弁体２４ｖは、スプリング２４ｒなどの弾性部材を備えない。ただし、弁体２４ｖは、受圧面Ｂ２４ｕを備える。受圧面Ｂ２４ｕに作用する媒体８の圧力Ｐは、弁体２４ｖを第１位置２４ａから第２位置２４ｂへ向けて付勢する力を生成する。弁体２４ｖは、媒体８の圧力Ｐを受けて弁体２４ｖを原点位置に向けて付勢する受圧面Ｂ２４ｕを有する。この実施形態では、弁２４の部品点数を抑制することができる。
【００８５】
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。上記実施形態では、磁場変調装置１１の漏洩磁場を利用することにより、弁２４を駆動している。これに代えて、この実施形態では、磁場変調装置１１は、弁２４を駆動するための磁力源Ｃ２６を備える。
【００８６】
図１８において、ＭＨＰ装置２は、磁場変調装置１１を備える。磁場変調装置１１は、周期的に変動する磁場を供給する。磁場変調装置１１は、ＭＣＥ素子７に磁場を供給するための磁力源１２、１３に加えて、さらに磁力源Ｃ１４を備える。磁力源Ｃ１４は、周期的に変動する磁場を供給する。磁力源Ｃ１４は、その主要な磁場を、アーマチャ２４ｆに供給するように配置されている。磁気結合構造Ｃ２５は、磁力源Ｃ１４の磁場をアーマチャ２４ｆに作用させる。磁力源Ｃ１４は、アーマチャ２４ｆのために配置された専用磁力源とも呼ばれる。
【００８７】
この実施形態によると、弁２４に対して強い磁場を与えることができる。このため、弁２４を確実に駆動することができる。さらに、磁力源１２、１３が生成する磁場変動と、磁力源Ｃ１４が生成する磁場変動との間に位相差を生じるように、磁力源Ｃ１４を配置することができる。この場合、ＭＣＥ素子７に与えられる磁場変動と、媒体８の往復流との間における位相差を調節することができる。さらに、磁力源Ｃ１４の位置を、磁力源１２、１３の位置に対して可動に構成してもよい。この場合、磁場変動と往復流との間における位相差を可変的に調節することができる。
【００８８】
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。上記実施形態では、ひとつの弁２４は、ひとつの三ポート二位置弁、すなわちひとつの切換弁によって提供されている。これに代えて、この実施形態では、ひとつの弁２４は、２つの二ポート二位置弁、すなわち２つの開閉弁によって提供される。
【００８９】
図１９において、ＭＨＰ装置２は、複数の弁２４を備える。複数の弁２４は、高温端弁３２と、低温端弁３３とを提供する。ひとつの弁２４は、ひとつの高温端弁３２を提供する。ひとつの高温端弁３２は、２つの開閉弁Ｄ３４、Ｄ３５によって提供されている。ひとつの弁２４は、ひとつの低温端弁３３を提供する。ひとつの低温端弁３３は、２つの開閉弁Ｄ３６、Ｄ３７によって提供されている。この実施形態でも、複数の開閉弁Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６、Ｄ３７は、磁気結合構造Ｃ２５によって磁場変調装置１１と作動的に連結されている。複数の開閉弁Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６、Ｄ３７は、磁場変調装置１１が提供する磁場変動によって、媒体８の往復流を提供するように駆動される。この実施形態でも、先行する実施形態と同様に作用効果を得ることができる。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
上記実施形態では、弁体２４ｖはアーマチャ２４ｆを兼ねている。これに代えて、弁体２４ｖは、媒体８の通路を制御するための非磁性部分と、アーマチャ２４ｆとして機能する磁性部分との両方の部材を備えていてもよい。この場合、弁体２４ｖは、媒体８の通路を制御するための弁部材と、アーマチャ２４ｆと、それらを機械的に連結する連結機構とを備える。この場合も、弁部材、アーマチャ２４ｆ、および連結機構は、ハウジング２４ｈ内に収容され、媒体８の漏洩を抑制することが望ましい。
【００９３】
上記実施形態では、磁気結合構造２５、Ｃ２５は、磁束の透過を許容するハウジング２４ｈを含む。これに代えて、または加えて、磁気結合構造２５、Ｃ２５は、アーマチャ２４ｆに作用する磁場を案内する磁性体を含むことができる。磁気結合構造２５、Ｃ２５は、例えば、エアギャップを介してアーマチャ２４ｆと対向するステータを含むことができる。
【００９４】
上記実施形態では、ハウジング６とハウジング２４ｈとは、別の部材によって提供されている。これに代えて、ハウジング６とハウジング２４ｈとは、連続する材料によって提供されてもよい。ハウジング６とハウジング２４ｈとは、例えば、連続する非磁性の金属製または樹脂製とすることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  空調装置、  ２  磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置）、
２ａ  回転軸、  ３  高温系統、  ３ａ  熱交換器、  ３ｂ  機器、
４  低温系統、  ４ａ  熱交換器、  ４ｂ  機器、  ５  動力源、
６  ハウジング、  ７  磁気熱量効果素子（ＭＣＥ素子）  ８  媒体、
９  制御装置、  １１  磁場変調装置、  １２  磁力源、  １３  磁力源、
２１  熱輸送装置、  ２２  ポンプ、  ２３  ポンプ、  ２４  弁、
２４ａ  第１位置、  ２４ｂ  第２位置、  ２４ｃ  主ポート、
２４ｄ  選択ポート、  ２４ｅ  選択ポート、  ２４ｆ  アーマチャ、
２４ｈ  ハウジング、  ２４ｍ  通路穴、  ２４ｎ  通路穴、
２４ｒ  スプリング、  ２４ｓ  対向面、  ２４ｔ  対向面、  ２４ｖ  弁体、
２５  磁気結合構造、  ３２  高温端弁、  ３３  低温端弁、
２２４ｒ  スプリング、
３２４ｐ  突出部、
４２４ｄ  選択ポート、  ４２４ｐ  突出部、
５２４ｒ  ブロック、        
６２４ｒ  スプリング、
７２４ｒ  スプリング、      
８２４ｒ  スプリング、
９２４ｒ  スプリング、      
Ａ２４ｒ  スプリング、
Ｂ２４ｕ  受圧面、  Ｐ  圧力、
Ｃ２５  磁気結合構造、  Ｃ１４  磁力源、
Ｄ３４、Ｄ３５、Ｄ３６、Ｄ３７  開閉弁。
【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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