(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する磁性体（４９、５９）と、
前記磁性体へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置（４４、４５、５４、５５）と、
前記キュリー温度の分布方向に沿って往復するように前記磁性体の熱を輸送する熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）と、
前記磁性体の上における高温端および／または低温端の位置を前記キュリー温度の前記分布方向に沿って移動させる移動装置（９０）とを備え、
前記磁性体（４９、５９）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磁気熱量素子であり、
前記磁場供給装置は、前記磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置（４４、４５、５４、５５）であり、
前記ポンプは、前記磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに低温端（１３、１２）から高温端（１４、１１）に向けて前記熱輸送媒体を流し、前記磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに前記高温端（１１、１４）から前記低温端（１２、１３）に向けて前記熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）であり、
前記磁気熱量素子は、ＡＭＲサイクルとして機能し、
前記移動装置（９０）は、前記磁気熱量素子のうち端部に位置する特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）が前記ＡＭＲサイクルとして機能することを無効化することを特徴とする熱磁気サイクル装置。
【請求項２】
所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する磁性体（４９、５９）と、
前記磁性体へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置（４４、４５、５４、５５）と、
前記キュリー温度の分布方向に沿って往復するように前記磁性体の熱を輸送する熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）と、
前記磁性体の上における高温端および／または低温端の位置を前記キュリー温度の前記分布方向に沿って移動させる移動装置（９０）とを備え、
前記磁場供給装置は、前記磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置（４４、４５、５４、５５）であり、
前記移動装置（９０）は、前記磁気熱量素子のうち端部に位置する特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）における前記熱輸送媒体の流れを停止する流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ、１５９０）、または、前記特定部分における前記外部磁場の印加、除去の切換えを無効化する手段により、前記特定部分を無効化することを特徴とする熱磁気サイクル装置。
【請求項３】
前記磁気熱量素子の全体（６０−６５）は、前記低温端および／または前記高温端が第１温度（Ｔ１、Ｔ７）にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されており、
さらに、前記特定部分を除く前記磁気熱量素子の残部（６１−６４、６０−６３、６０−６４、６０−６２）は、前記低温端および／または前記高温端が前記第１温度と異なる第２温度（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ６）にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項４】
所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する磁性体（４９、５９）と、
前記磁性体へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置（４４、４５、５４、５５）と、
前記キュリー温度の分布方向に沿って往復するように前記磁性体の熱を輸送する熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）と、
前記磁性体の上における高温端および／または低温端の位置を移動させる移動装置（９０）とを備え、
前記磁性体（４９、５９）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磁気熱量素子であり、
前記磁場供給装置は、前記磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置（４４、４５、５４、５５）であり、
前記ポンプは、前記磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに低温端（１３、１２）から高温端（１４、１１）に向けて前記熱輸送媒体を流し、前記磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに前記高温端（１１、１４）から前記低温端（１２、１３）に向けて前記熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）であり、
前記移動装置（９０）は、前記磁気熱量素子のうち端部に位置する特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）を無効化し、
前記磁気熱量素子の全体（６０−６５）は、前記低温端および／または前記高温端が第１温度（Ｔ１、Ｔ７）にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されており、
さらに、前記特定部分を除く前記磁気熱量素子の残部（６１−６４、６０−６３、６０−６４、６０−６２）は、前記低温端および／または前記高温端が前記第１温度と異なる第２温度（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ６）にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されていることを特徴とする熱磁気サイクル装置。
【請求項５】
前記磁気熱量素子は、高い磁気熱量効果を示す高効率温度帯が異なり、かつ前記高温端と前記低温端との間において前記高効率温度帯が並ぶように直列に配列された複数の素子ユニット（６０−６５）を有し、
前記特定部分が、端の素子ユニット（６０、６４−６５、６５、６３−６５）によって提供されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項６】
前記移動装置（９０）は、
前記特定部分における前記熱輸送媒体の流れを停止する流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ、１５９０）を備えることを特徴とする請求項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】
前記流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ）は、
前記特定部分をバイパスして前記熱輸送媒体を流すバイパス通路（９１、８９１）と、
前記熱輸送媒体を前記パイパス通路または前記特定部分に選択的に流す弁装置（９４、８９４、９９４、１０９４、１１９８、１２９４）とを備えることを特徴とする請求項６に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項８】
前記弁装置（９４、８９４、９９４、１０９４、１２９４）は、
前記バイパス通路を開閉する弁装置および／または前記特定部分（６０、６３−６５）を通る前記熱輸送媒体の通路を開閉する弁装置（１１９８、１２９４）を備えることを特徴とする請求項７に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項９】
さらに、前記特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）と、残部の前記磁気熱量素子との間に設けられた前記熱輸送媒体を流すための隙間（４６ａ）であって、前記ポンプによって提供される前記熱輸送媒体の往復流の振幅に相当する容積より小さい容積をもつ隙間（４６ａ）を備え、
前記バイパス通路は前記隙間から分岐していることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１０】
前記バイパス通路は残部の前記磁気熱量素子から直接的に分岐していることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１１】
前記特定部分に流れる前記熱輸送媒体の往復流と循環流との間の変換を提供する第１の逆止弁（４７、４８、５７、５８）と、
前記バイパス通路に流れる前記熱輸送媒体の往復流と循環流との間の変換を提供する第２の逆止弁（８９６、８９７）とを備えることを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１２】
前記流路制御装置（１５９０）は、
前記特定部分（６３−６５）を通る前記熱輸送媒体の通路を開閉する弁装置（１５９８）を備えることを特徴とする請求項６に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１３】
前記流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ、１５９０）は、
さらに、前記高温端および／または前記低温端の温度に関連する指標に応じて前記弁装置を駆動する駆動装置（９５、２９５、３９５、８９５、１１９９、１２９５、１５９９、３０５、３０６）を備えることを特徴とする請求項６から請求項１２のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１４】
前記指標は大気温度であることを特徴とする請求項１３に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１５】
前記駆動装置は、サーモワックス（９５ａ）、形状記憶合金製の部材（２９５ａ）、または温度センサを含む制御システム（３９５、３０５、３０６）であることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１６】
さらに、主たる熱源と熱交換する低温側熱交換器（４）と、
前記低温側熱交換器を通る低温側循環流路（１６）と、
熱負荷と熱交換する高温側熱交換器（３）と、
前記高温側熱交換器を通る高温側循環流路（１５）とを備え、
前記ポンプは、
前記低温端（１３）から前記高温端（１１）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温端から前記高温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記高温端（１１）から前記低温端（１３）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温側循環流路から前記高温端に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記高温端（１４）から前記低温端（１２）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温端から前記低温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記低温端（１２）から前記高温端（１４）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温側循環流路から前記低温端に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれかに記載の熱磁気サイクル装置。
【請求項１７】
前記磁気熱量素子は、
第１の磁気熱量素子ユニット（４０）に設けられ、一端に中間低温端（１３）を有し、反対の他端に前記高温端（１１）を有する第１の磁気熱量素子（４９）と、
第２の磁気熱量素子ユニット（５０）に設けられ、一端に前記低温端（１２）を有し、反対の他端に中間高温端（１４）を有する第２の磁気熱量素子（５９）とを備え、
前記磁場切換装置は、
前記第１の磁気熱量素子ユニットに設けられ、回転することにより前記第１の磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを切換える第１の永久磁石（４５）と、
前記第２の磁気熱量素子ユニットに設けられ、回転することにより前記第２の磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを切換える第２の永久磁石（５５）とを備え、
前記ポンプは、
前記第１の磁気熱量素子ユニット（４０）において前記中間低温端（１３）から前記高温端（１１）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温端から前記高温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記第１の磁気熱量素子ユニット（４０）において前記高温端（１１）から前記中間低温端（１３）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記高温側循環流路から前記高温端に前記熱輸送媒体を吸い込み、
前記第２の磁気熱量素子ユニット（５０）において前記中間高温端（１４）から前記低温端（１２）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温端から前記低温側循環流路に前記熱輸送媒体を吐出し、
前記第２の磁気熱量素子ユニット（５０）において前記低温端（１２）から前記中間高温端（１４）に向けて前記熱輸送媒体を流すときに、前記低温側循環流路から前記低温端に前記熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする請求項１６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】
本発明は、磁性体の温度特性を利用する熱磁気サイクル装置に関し、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置として利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４は、磁性体の温度特性を利用する熱磁気サイクル装置のひとつである磁気熱量効果型ヒートポンプ装置を開示している。そこには、磁性体である磁気熱量素子の磁気熱量効果を利用したヒートポンプ装置と、その車両への適用が提案されている。また、特許文献５、および特許文献６は、磁気熱量素子の構成を開示している。この磁気熱量素子は、キュリー温度が異なる複数の素子を、温度の順に並べた構成を採用している。また、特許文献６、および特許文献７は、磁性体の温度特性を利用する熱磁気サイクル装置のひとつである熱磁気エンジンを開示している。なお、特許文献１と特許文献２との間、特許文献３と特許文献４との間、および特許文献５と特許文献６との間には優先権主張による対応関係がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】仏国特許出願公開第２９３６３６３号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１０／０６１０６４号パンフレット
【特許文献３】仏国特許出願公開第２９３３５３９号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１０／００４１３１号パンフレット
【特許文献５】仏国特許出願公開第２９３６３６４号明細書
【特許文献６】国際公開第２０１０／０３４９０７号パンフレット
【特許文献７】特許第４２３４２３５号
【特許文献８】特開２００２−２８１７７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献５、および特許文献６に開示された磁気熱量素子は、高温端と低温端との間の温度分布に対応したキュリー温度の分布を磁気熱量素子の集合体の上に実現している。この構成は、磁気熱量素子から高い性能、すなわち高い磁気熱量効果を引き出すために有効である。
【０００５】
しかし、この構成では、高温端の温度、または低温端の温度が変化した場合に、高い性能を提供することができない。例えば、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置）においては、熱源の温度、および熱負荷の温度は変動しやすい。より具体的には、ＭＨＰ装置を空調装置に利用した場合、外気の温度は季節によって変動し、室内の温度は空調の進行によって変動する。従来の構成では、高温端または低温端の温度が変動すると、磁気熱量素子を最適な温度帯において機能させることができない。このため、磁気熱量素子を含む装置の全体の性能が低下することがあった。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温端および／または低温端の温度が変化しても、磁性体から高い性能を引き出すことができる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】
本発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する磁性体（４９、５９）と、磁性体へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置（４４、４５、５４、５５）と、キュリー温度の分布方向に沿って往復するように磁性体の熱を輸送する熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）と、磁性体の上における高温端および／または低温端の位置をキュリー温度の分布方向に沿って移動させる移動装置（９０）とを備え、磁性体（４９、５９）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磁気熱量素子であり、磁場供給装置は、磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置（４４、４５、５４、５５）であり、ポンプは、磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに低温端（１３、１２）から高温端（１４、１１）に向けて熱輸送媒体を流し、磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに高温端（１１、１４）から低温端（１２、１３）に向けて熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）であり、磁気熱量素子は、ＡＭＲサイクルとして機能し、移動装置（９０）は、磁気熱量素子のうち端部に位置する特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）がＡＭＲサイクルとして機能することを無効化することを特徴とする。
【０００９】
この構成によると、磁場供給装置によって磁性体が磁場の影響下におかれ、ポンプが供給する熱輸送媒体の流れによって磁性体に温度分布が与えられる。熱磁気サイクル装置は、磁性体の温度特性を利用することにより、ヒートポンプ装置、冷凍サイクル装置、または熱磁気エンジン装置と呼ばれる装置を提供することができる。さらに、移動装置は、磁性体の上における高温端および／または低温端の位置を移動させる。磁性体は、高温端と低温端との間において、熱輸送媒体の流れによって温度分布を生じる。このため、高温端および／または低温端の位置を移動させることにより、磁性体のうちの有効に利用される範囲が変化する。磁性体の有効範囲を調節することにより、磁性体から高い性能を引き出すことができる。例えば、高温端または低温端の温度が変化しても、磁性体から高い性能を引き出すことができる。
この構成によると、熱磁気サイクル装置は、磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（以下、ＭＨＰ装置という）を提供する。磁場除去印加手段は、磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える。さらに、ポンプは、磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに低温端から高温端に向けて熱輸送媒体を流す。また、ポンプは、磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに高温端から低温端に向けて熱輸送媒体を流す。この結果、磁気熱量素子はＡＭＲ(Active Magnetic Refrigeration)サイクルとして機能する。さらに、移動装置（９０）は、磁気熱量素子の端部の特定部分を無効化する。これにより、高温端および／または低温端の位置が移動する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する磁性体（４９、５９）と、磁性体へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置（４４、４５、５４、５５）と、キュリー温度の分布方向に沿って往復するように磁性体の熱を輸送する熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）と、磁性体の上における高温端および／または低温端の位置をキュリー温度の分布方向に沿って移動させる移動装置（９０）とを備え、磁場供給装置は、磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置（４４、４５、５４、５５）であり、移動装置（９０）は、磁気熱量素子のうち端部に位置する特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）における熱輸送媒体の流れを停止する流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ、１５９０）、または、特定部分における外部磁場の印加、除去の切換えを無効化する手段により、特定部分を無効化することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、磁気熱量素子の全体（６０−６５）は、低温端および／または高温端が第１温度（Ｔ１、Ｔ７）にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されており、さらに、特定部分を除く磁気熱量素子の残部（６１−６４、６０−６３、６０−６４、６０−６２）は、低温端および／または高温端が第１温度と異なる第２温度（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ６）にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、磁気熱量素子の全体は、低温端および／または高温端が第１温度にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されている。さらに、特定部分を除く磁気熱量素子の残部は、低温端および／または高温端が第１温度と異なる第２温度にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されている。よって、磁気熱量素子の全体の両端に高温端と低温端とを位置付けると、第１温度において高い磁気熱量効果を得ることができる。また、磁気熱量素子の残部の両端に高温端と低温端とを位置付けると、第２温度において高い磁気熱量効果を得ることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する磁性体（４９、５９）と、磁性体へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置（４４、４５、５４、５５）と、キュリー温度の分布方向に沿って往復するように磁性体の熱を輸送する熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）と、磁性体の上における高温端および／または低温端の位置を移動させる移動装置（９０）とを備え、磁性体（４９、５９）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磁気熱量素子であり、磁場供給装置は、磁気熱量素子への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置（４４、４５、５４、５５）であり、ポンプは、磁気熱量素子に外部磁場が印加されているときに低温端（１３、１２）から高温端（１４、１１）に向けて熱輸送媒体を流し、磁気熱量素子から外部磁場が除去されているときに高温端（１１、１４）から低温端（１２、１３）に向けて熱輸送媒体を流すポンプ（３０、６３０）であり、移動装置（９０）は、磁気熱量素子のうち端部に位置する特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）を無効化し、磁気熱量素子の全体（６０−６５）は、低温端および／または高温端が第１温度（Ｔ１、Ｔ７）にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されており、さらに、特定部分を除く磁気熱量素子の残部（６１−６４、６０−６３、６０−６４、６０−６２）は、低温端および／または高温端が第１温度と異なる第２温度（Ｔ２、Ｔ３、Ｔ６）にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、磁気熱量素子は、高い磁気熱量効果を示す高効率温度帯が異なり、かつ高温端と低温端との間において高効率温度帯が並ぶように直列に配列された複数の素子ユニット（６０−６５）を有し、特定部分が、端の素子ユニットによって提供されることを特徴とする。
【００１５】
この構成によると、磁気熱量素子は、複数の素子ユニットによって構成される。これら素子ユニットは、直列に配列されている。これら複数の素子ユニットは、高い磁気熱量効果を示す高効率温度帯が互いに異なっている。これら複数の素子ユニットは、それぞれの高効率温度帯が高温端と低温端との間において並ぶように配列されている。さらに、移動装置（９０）によって無効化される特定部分は、端のひとつまたは複数の素子ユニットによって提供される。このため、端の素子ユニットを無効化することにより、残部の素子ユニットが提供する高効率温度帯を利用することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、移動装置（９０）は、特定部分における熱輸送媒体の流れを停止する流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ、１５９０）を備えることを特徴とする。この発明によると、熱輸送媒体の流れを制御することによって特定部分における熱輸送媒体の流れが停止され、高温端および／または低温端が移動する。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ）は、特定部分をバイパスして熱輸送媒体を流すバイパス通路（９１、８９１）と、熱輸送媒体をパイパス通路または特定部分に選択的に流す弁装置（９４、８９４、９９４、１０９４、１１９８、１２９４）とを備えることを特徴とする。この構成によると、特定部分における熱輸送媒体の流れがバイパスされることにより、特定部分における熱輸送媒体の流れが停止される。この結果、特定部分を熱的に無効化することができる。このため、熱輸送媒体の流れを制御する装置によって移動装置（９０）を提供することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、弁装置（９４、８９４、９９４、１０９４、１２９４）は、バイパス通路を開閉する弁装置および／または特定部分（６０、６３−６５）を通る熱輸送媒体の通路を開閉する弁装置（１１９８、１２９４）を備えることを特徴とする。熱輸送媒体の流路の切替は、種々の構成の弁装置によって提供することができる。例えば、弁装置は、バイパス通路のみに設けることができる。また、弁装置は、バイパス通路と、特定部分を通る通路との両方に設けることができる。また、弁装置は、特定部分を通る通路だけに設けることができる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、さらに、特定部分（６０、６４−６５、６５、６３−６５）と、残部の磁気熱量素子との間に設けられた熱輸送媒体を流すための隙間（４６ａ）であって、ポンプによって提供される熱輸送媒体の往復流の振幅に相当する容積より小さい容積をもつ隙間（４６ａ）を備え、バイパス通路は隙間から分岐していることを特徴とする。バイパス通路を隙間から分岐させることにより簡単な構成を採用することができる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、バイパス通路は残部の磁気熱量素子から直接的に分岐していることを特徴とする。バイパス通路が残部の熱磁気素子から直接的に分岐することにより、バイパス通路の容積を抑制することができる。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、特定部分に流れる熱輸送媒体の往復流と循環流との間の変換を提供する第１の逆止弁（４７、４８、５７、５８）と、バイパス通路に流れる熱輸送媒体の往復流と循環流との間の変換を提供する第２の逆止弁（８９６、８９７）とを備えることを特徴とする。この構成によると、特定部分に熱輸送媒体が流れるときには第１の逆止弁によって往復流と循環流との変換が提供される。また、バイパス通路に熱輸送媒体が流れるときにはバイパス通路に設けられた第２の逆止弁によって往復流と循環流との間の変換が提供される。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、流路制御装置（１５９０）は、特定部分（６３−６５）を通る熱輸送媒体の通路を開閉する弁装置（１５９８）を備えることを特徴とする。この構成によると、特定部分を通る熱輸送媒体の通路を開閉することによって、特定部分における熱輸送媒体の流れが停止される。この結果、特定部分を熱的に無効化することができる。このため、熱輸送媒体の流れを制御する装置によって移動装置（９０）を提供することができる。
【００２３】
請求項１３に記載の発明は、流路制御装置（９０ａ、９０ｂ、３９０ａ、３９０ｂ、４９０ｂ、８９０ａ、８９０ｂ、９９０ａ−１４９０ａ、１５９０）は、さらに、高温端および／または低温端の温度に関連する指標に応じて弁装置（９４）を駆動する駆動装置（９５、２９５、３９５、８９５、１１９９、１２９５、１５９９、３０５、３０６）を備えることを特徴とする。この構成によると、高温端および／または低温端の温度に関連する指標に応じて、自動的に高温端および／または低温端の位置を移動させることができる。
【００２４】
請求項１４に記載の発明は、指標は大気温度であることを特徴とする。この構成によると、大気温度の変化、すなわち熱磁気サイクル装置における熱負荷に応じて高温端および／または低温端の位置を移動させることができる。
【００２５】
請求項１５に記載の発明は、駆動装置は、サーモワックス（９５ａ）、形状記憶合金製の部材（２９５ａ）、または温度センサを含む制御システム（３９５、３０５、３０６）であることを特徴とする。この構成によると、サーモワックス、形状記憶合金製の部材、または温度センサを含む制御システムによって、高温端および／または低温端の位置を移動させることができる。
【００２６】
請求項１６に記載の発明は、さらに、主たる熱源と熱交換する低温側熱交換器（４）と、低温側熱交換器を通る低温側循環流路（１６）と、熱負荷と熱交換する高温側熱交換器（３）と、高温側熱交換器を通る高温側循環流路（１５）とを備え、ポンプは、低温端（１３）から高温端（１１）に向けて熱輸送媒体を流すときに、高温端から高温側循環流路に熱輸送媒体を吐出し、高温端（１１）から低温端（１３）に向けて熱輸送媒体を流すときに、高温側循環流路から高温端に熱輸送媒体を吸い込み、高温端（１４）から低温端（１２）に向けて熱輸送媒体を流すときに、低温端から低温側循環流路に熱輸送媒体を吐出し、低温端（１２）から高温端（１４）に向けて熱輸送媒体を流すときに、低温側循環流路から低温端に熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする。この構成によると、ＡＭＲサイクルを実現するための往復流をポンプによって提供することができるとともに、そのポンプを利用して、低温端と主たる熱源との間の循環流と、高温端と熱負荷との間の循環流とを提供することができる。
【００２７】
請求項１７に記載の発明は、磁気熱量素子は、第１の磁気熱量素子ユニット（４０）に設けられ、一端に中間低温端（１３）を有し、反対の他端に高温端（１１）を有する第１の磁気熱量素子（４９）と、第２の磁気熱量素子ユニット（５０）に設けられ、一端に低温端（１２）を有し、反対の他端に中間高温端（１４）を有する第２の磁気熱量素子（５９）とを備え、磁場切換装置は、第１の磁気熱量素子ユニットに設けられ、回転することにより第１の磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを切換える第１の永久磁石（４５）と、第２の磁気熱量素子ユニットに設けられ、回転することにより第２の磁気熱量素子への磁場の印加と除去とを切換える第２の永久磁石（５５）とを備え、ポンプは、第１の磁気熱量素子ユニット（４０）において中間低温端（１３）から高温端（１１）に向けて熱輸送媒体を流すときに、高温端から高温側循環流路に熱輸送媒体を吐出し、第１の磁気熱量素子ユニット（４０）において高温端（１１）から中間低温端（１３）に向けて熱輸送媒体を流すときに、高温側循環流路から高温端に熱輸送媒体を吸い込み、第２の磁気熱量素子ユニット（５０）において中間高温端（１４）から低温端（１２）に向けて熱輸送媒体を流すときに、低温端から低温側循環流路に熱輸送媒体を吐出し、第２の磁気熱量素子ユニット（５０）において低温端（１２）から中間高温端（１４）に向けて熱輸送媒体を流すときに、低温側循環流路から低温端に熱輸送媒体を吸い込むことを特徴とする。この構成によると、第１の磁気熱量素子と第２の磁気熱量素子とを含む複数の磁気熱量素子によってＭＨＰ装置を提供することができる。
【００２８】
なお、特許請求の範囲および上記手段の項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係る磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（以下、ＭＨＰ装置という）を含む車両用空調装置を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態のＭＨＰ装置の断面図である。
【図３】第１実施形態のＭＨＰ装置の断面図である。
【図４】第１実施形態の駆動装置の断面図である。
【図５】第１実施形態の駆動装置の断面図である。
【図６】第１実施形態の磁気熱量素子（以下、ＭＣＥ素子という）の磁気熱量効果を示す図である。
【図７】第１実施形態のＭＣＥ素子の磁気熱量効果を示す図である。
【図８】第１実施形態のＭＣＥ素子の磁気熱量効果を示す図である。
【図９】比較例のＭＣＥ素子の磁気熱量効果を示す図である。
【図１０】本発明を適用した第２実施形態に係る駆動装置の断面図である。
【図１１】第２実施形態の駆動装置の断面図である。
【図１２】本発明を適用した第３実施形態に係るＭＨＰ装置を含む車両用空調装置を示すブロック図である。
【図１３】本発明を適用した第４実施形態に係るＭＨＰ装置のＭＣＥ素子の磁気熱量効果を示す図である。
【図１４】本発明を適用した第５実施形態に係るＭＨＰ装置のＭＣＥ素子の磁気熱量効果を示す図である。
【図１５】本発明を適用した第６実施形態に係るＭＨＰ装置を示すブロック図である。
【図１６】本発明を適用した第７実施形態に係るＭＣＥ素子を示す斜視図である。
【図１７】本発明を適用した第８実施形態に係るＭＨＰ装置を含む車両用空調装置を示すブロック図である。
【図１８】第８実施形態のＭＨＰ装置の断面図である。
【図１９】第８実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２０】本発明を適用した第９実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２１】本発明を適用した第１０実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２２】本発明を適用した第１１実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２３】本発明を適用した第１２実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２４】本発明を適用した第１３実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２５】第１３実施形態の流路を示す斜視図である。
【図２６】本発明を適用した第１４実施形態の流路を示すブロック図である。
【図２７】本発明を適用した第１５実施形態のＭＨＰ装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した第１実施形態に係る磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２を含む車両用空調装置１を示すブロック図である。磁気熱量効果型ヒートポンプ装置２はＭＨＰ（Magneto-caloric effect Heat Pump）装置２とも呼ばれる。車両用空調装置１は、車両に搭載され、車両の乗員室の温度を調節する。車両用空調装置１は、２つの熱交換器３、４を備える。熱交換器３は、熱交換器４より高温になる高温側熱交換器３である。熱交換器３は、室内熱交換器３とも呼ばれる。熱交換器４は、熱交換器３より低温になる低温側熱交換器４である。熱交換器４は、室外熱交換器４とも呼ばれる。車両用空調装置１は、高温側熱交換器３、および／または低温側熱交換器４を室内空調のために利用するための空調ダクトおよび送風機などの空気系機器を備える。
【００３２】
車両用空調装置１は、冷房装置または暖房装置として利用される。車両用空調装置１は、室内に供給される空気を冷却する冷却器と、冷却器によって冷却された空気を再び加熱する加熱器とを備えることができる。ＭＨＰ装置２は、車両用空調装置１における冷熱供給源、または温熱供給源として利用される。すなわち、高温側熱交換器３は上記加熱器として用いることができる。また、低温側熱交換器４は上記冷却器として用いることができる。
【００３３】
ＭＨＰ装置２が温熱供給源として利用されるとき、高温側熱交換器３を通過した空気は車両の室内に供給され、暖房のために利用される。このとき、低温側熱交換器４を通過した空気は車両の室外に排出される。ＭＨＰ装置２が冷熱供給源として利用されるとき、低温側熱交換器４を通過した空気は車両の室内に供給され、冷房のために利用される。このとき、高温側熱交換器３を通過した空気は車両の室外に排出される。ＭＨＰ装置２は、除湿装置として利用されることもある。この場合、低温側熱交換器４を通過した空気は、その後に、高温側熱交換器３を通過し、室内に供給される。ＭＨＰ装置２は、冬期においても、夏期においても、温熱供給源として利用される。
【００３４】
車両用空調装置１は、磁気熱量素子の磁気熱量効果を利用したＭＨＰ装置２を備える。磁気熱量素子は、ＭＣＥ（Magneto-Caloric Effect）素子とも呼ばれる。ＭＨＰ装置２は、熱磁気サイクル装置を提供する。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。
【００３５】
ＭＨＰ装置２は、動力源としてのモータ２０と、熱輸送媒体を流すためのポンプ３０と、磁気熱量素子を収容した第１の磁気熱量素子ユニット４０と、磁気熱量素子を収容した第２の磁気熱量素子ユニット５０と、変速機７０、８０と、移動装置９０とを備える。磁気熱量素子は、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。磁気熱量素子ユニット４０、５０は、ＭＣＤ（Magneto-Caloric effect Device）ユニット４０、５０とも呼ばれる。
【００３６】
ＭＨＰ装置２は、高温端１１に温熱を供給し、低温端１２に冷熱を供給する。ＭＨＰ装置２が運転されると、ＭＨＰ装置２に内蔵された磁気熱量素子は、高温端１１において高温となり、低温端１２において低温となる。ＭＨＰ装置２が供給する冷熱と温熱とは、ポンプ３０によって流される熱輸送媒体によって輸送される。熱輸送媒体は、水である。以下、ＭＨＰ装置２の熱輸送媒体を作業水と呼ぶ。高温端１１から、高温の作業水が流れ出し、温熱が外部に供給される。作業水は、外部に温熱を供給した後に、高温端１１へ戻る。このとき、高温端１１に冷熱が運び込まれる。低温端１２から、低温の作業水が流れ出し、冷熱が外部に供給される。作業水は、外部に冷熱を供給した後に、低温端１２へ戻る。このとき、低温端１２に温熱が運び込まれる。
【００３７】
この実施形態では、ＭＨＰ装置２は、複数のＭＣＤユニット４０、５０を備える。高温側のＭＣＤユニット４０は、中間低温端１３に冷熱を供給する。低温側のＭＣＤユニット５０は、中間高温端１４に温熱を供給する。中間低温端１３と中間高温端１４との間は、変速機７０、８０、ポンプ３０、およびそれらの間に存在する熱輸送媒体によって熱的に結合されている。中間低温端１３と中間高温端１４との間には、高温端１１と低温端１２との間に所定の温度勾配を形成するために十分な熱的な結合が提供されている。
【００３８】
車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２と熱交換器３とを通る高温側循環流路１５を備える。高温側循環流路１５を流れる作業水は、ＭＨＰ装置２から熱交換器３へ熱を輸送する。車両用空調装置１は、ＭＨＰ装置２と熱交換器４とを通る低温側循環流路１６を備える。低温側循環流路１６を流れる作業水は、熱交換器４からＭＨＰ装置２へ熱を輸送する。車両用空調装置１は、室外の空気を主たる熱源とする。また、車両用空調装置１は、室内の空気を熱負荷とする。よって、車両用空調装置１は、暖房装置を提供する。ＭＨＰ装置２は、主たる熱源としての熱交換器４の熱を、熱負荷としての熱交換器３に供給する。
【００３９】
ＭＨＰ装置２は、磁性体の上における高温端および／または低温端の位置を移動させる移動装置９０を備える。移動装置は、磁気熱量素子の特定部分を無効化する無効化装置とも呼ぶことができる。移動装置９０は、磁気熱量素子の高温端または低温端に位置する特定部分だけを無効化する。移動装置９０は、作業水の流れを制御する流路制御装置９０ａ、９０ｂを備える。流路制御装置９０ａ、９０ｂは、特定部分を含む磁気熱量素子の全体の熱が輸送される状態と、上記特定部分の熱だけが輸送されることがなく、磁気熱量素子の残部の熱が輸送される状態とを選択的に提供する。流路制御装置９０ａ、９０ｂは、特定部分の熱が輸送されるように作業水を流す状態と、特定部分の熱が輸送されることがないようにこの特定部分をバイパスして作業水を流す状態とを切換える。
【００４０】
流路制御装置９０ａ、９０ｂは、磁気熱量素子の特定部分をバイパスして作業水を流すためのバイパス通路を備える。流路制御装置９０ａ、９０ｂは、主通路とバイパス通路とに選択的に作業水を流すための弁装置を備える。移動装置９０は、磁性体でもある磁気熱量素子の上における高温端および／または低温端の位置を移動させる。高温端および／または低温端の位置を移動させることにより、磁性体のうちの有効に利用される範囲が変化する。
【００４１】
図２は、第１実施形態のＭＨＰ装置２の断面図である。図３は、第１実施形態のＭＨＰ装置２の断面図である。図２は、図３に示されたＩＩ-ＩＩ断面を示す。図３は、図２に示されたＩＩＩ-ＩＩＩ断面を示す。
【００４２】
ＭＨＰ装置２の動力源として設けられたモータ（ＭＴＲ）２０は、車載の電池によって駆動される。モータ２０は、ポンプ３０を駆動する。これにより、モータ２０とポンプ３０とは、作業水の流れを生じさせる。また、モータ２０は、ＭＣＤユニット４０、５０における永久磁石を回転駆動する。これにより、モータ２０とＭＣＤユニット４０、５０とは、磁気熱量素子へ外部磁場を印加する状態と、磁気熱量素子から外部磁場を除去した状態（外部磁場を印加しない状態）との間での交互切換を生じさせる。
【００４３】
ポンプ３０は、磁気熱量素子をＡＭＲ(Active Magnetic Refrigeration)サイクルとして機能させるための作業水の往復流をＭＣＤユニット４０、５０内に生じさせる。さらに、ポンプ３０は、ＭＣＤユニット４０、５０によって得られた冷熱および／または温熱を、外部に供給するための作業水の循環流を生じさせる。循環流は、作業水がＭＣＤユニット４０、５０から出て、再びＭＣＤユニット４０、５０に戻る流れである。この循環流は、作業水が高温端１１から出て、高温側循環流路１５を通り、再び高温端１１に戻る高温側外部循環流を含むことができる。さらに、循環流は、作業水が低温端１２から出て、低温側循環流路１６を通り、再び低温端に戻る低温側外部循環流を含むことができる。この実施形態では、ポンプ３０は、低温側外部循環流と、高温側外部循環流との両方を生じさせる。
【００４４】
ポンプ３０は、容積型の往復流ポンプである。ポンプ３０は、斜板型のピストンポンプである。ポンプ３０は、円筒状または円柱状と呼びうるハウジング３１を備える。ハウジング３１は、その中心軸上に回転軸３２を回転可能に支持している。ハウジング３１は、少なくともひとつのシリンダ３３を区画形成している。ハウジング３１は、回転軸３２の周囲に、等間隔に配置された複数のシリンダ３３を区画形成している。この実施形態では、ハウジング３１は、５つのシリンダ３３を区画形成している。ハウジング３１は、斜板３４を収容している。斜板３４は、ハウジング３１の中心軸に対して所定角度だけ傾斜して回転可能に支持されている。斜板３４は、回転軸３２とともに回転するように回転軸３２に連結されている。ひとつのシリンダ３３には、２つのピストン３５、３６が配置されている。２つのピストン３５、３６の間には、斜板３４が位置している。
【００４５】
一方のピストン３５は、シリンダ３３の図中の右半部の中を往復移動することができる。他方のピストン３６は、シリンダ３３の図中の左半部の中を往復移動することができる。この結果、ひとつのシリンダ３３の中に、２気筒の容積型のピストンポンプが形成される。これら２気筒の容積は、相補的に増減する。これら２気筒は、低温端１２から中間高温端１４へ向かう流れと、中間低温端１３から高温端１１へ向かう流れとを同時に生成する。また、これら２気筒は、高温端１１から中間低温端１３へ向かう流れと、中間高温端１４から低温端１２へ向かう流れとを同時に生成する。
【００４６】
ハウジング３１は、５つのシリンダ３３を有するから、ポンプ３０は１０気筒のピストンポンプを提供する。別の観点では、ポンプ３０は、斜板３４の両側にピストン３５、３６を持つことにより、右側に位置する第１ポンプ群と、左側に位置する第２ポンプ群とを提供しているといえる。第１ポンプ群は、第１のＭＣＤユニット４０のためのポンプである。第２ポンプ群は、第２のＭＣＤユニット５０のためのポンプである。
【００４７】
ＭＣＤユニット４０と、ＭＣＤユニット５０とは、ポンプ３０の両側に分かれて配置されている。ＭＣＤユニット４０とＭＣＤユニット５０とは、ポンプ３０の両側において、左右対称に構成され、そのように配置されている。ＭＣＤユニット４０とＭＣＤユニット５０とは、それらの全体によって高温端１１に温熱を供給し、低温端１２に冷熱を供給するひとつのＭＣＤユニットを構成しているといえる。
【００４８】
ＭＣＤユニット４０、５０は、円筒状または円柱状と呼びうるハウジング４１、５１を備える。ハウジング４１、５１は、その中心軸上に回転軸４２、５２を回転可能に支持する。ハウジング４１、５１は、回転軸４２、５２の周囲に、円柱状の空間である磁石収容室４３、５３を区画形成している。回転軸４２、５２には、ロータコア４４、５４が固定されている。ロータコア４４、５４は、その周方向に沿って磁束を通しやすい範囲と、磁束を通しにくい範囲とを形成するように構成されている。ロータコア４４、５４は、その断面において、少なくともひとつの扇状部分を有する。この実施形態では、ロータコア４４、５４は、２つの扇状部分を有する。ロータコア４４、５４には、永久磁石４５、５５が固定されている。永久磁石４５、５５は、部分円筒状であり、その断面が扇型である。永久磁石４５、５５は、ロータコア４４、５４の扇状部分の外周面に固定されている。
【００４９】
ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、それらの周囲に、永久磁石４５、５５が提供する外部磁場が強くなる領域と、永久磁石４５、５５が提供する外部磁場が弱くなる領域とを形成する。外部磁場が弱くなる領域では、外部磁場がほぼ除去された状態が提供される。ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、回転軸４２、５２の回転に同期して回転する。よって、外部磁場が強い領域と、外部磁場が弱い領域とは、回転軸４２、５２の回転に同期して回転する。この結果、ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５との周囲の一点においては、外部磁場が強く印加される期間と、外部磁場が弱くなりほぼ除去された期間とが繰り返して生じる。したがって、ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、外部磁場の印加および除去を繰り返す磁場印加除去手段を提供する。
【００５０】
ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）４９、５９への外部磁場の印加と除去とを切換える磁場切換装置を提供する。磁場切換装置は、第１の永久磁石４５と、第２の永久磁石５５とを備える。第１の永久磁石４５は、第１のＭＣＤユニット４０に設けられ、回転することにより第１のＭＣＥ素子４９への磁場の印加と除去とを切換える。第２の永久磁石５５は、第２のＭＣＤユニットに設けられ、回転することにより第２のＭＣＥ素子５９への磁場の印加と除去とを切換える。なお、磁場の語は磁界と読み替えることができる。ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、ＭＣＥ素子４９、５９へ外部磁場を供給することができる磁場供給装置でもある。
【００５１】
ハウジング４１、５１は、少なくともひとつの作業室４６、５６を区画形成している。作業室４６、５６は、磁石収容室４３、５３に隣接して設けられている。ハウジング４１、５１は、磁石収容室４３、５３の径方向外側に、等間隔に配置された複数の作業室４６、５６を区画形成している。この実施形態では、ひとつのハウジング４１は、５つの作業室４６を区画形成している。ひとつのハウジング５１は、５つの作業室５６を区画形成している。それぞれの作業室４６、５６は、ハウジング４１、５１の軸方向に沿って長手方向を有する柱状空間を形成している。ひとつの作業室４６、５６は、ひとつのシリンダ３３だけに対応するように設けられている。ひとつのシリンダ３３の両側に、作業室４６と作業室５６とが配置されている。
【００５２】
ひとつの作業室４６は、その一端に作業水が出入りする第１の出入口部を有する。第１の出入口部は、室内熱交換器３へ作業水を供給する出口と、室内熱交換器３から戻る作業水を受け入れる入口とを有する。出口には、作業室５６からの作業水の流出だけを許容する逆止弁４７が設けられている。入口には、作業室５６への作業水の流入だけを許容する逆止弁４８が設けられている。これら逆止弁４７、４８は、リードバルブ、またはボールバルブによって提供することができる。また、ひとつの作業室４６は、その他端にポンプ３０に連通する第２の出入口部を有する。第２の出入口部は、ひとつのシリンダ３３とひとつのピストン３５とによって形成されるひとつのポンプ室だけと連通している。
【００５３】
ひとつの作業室５６は、その一端に作業水が出入りする第１の出入口部を有する。第１の出入口部は、室外熱交換器４へ作業水を供給する出口と、室外熱交換器４から戻る作業水を受け入れる入口とを有する。出口には、作業室５６からの作業水の流出だけを許容する逆止弁５７が設けられている。入口には、作業室５６への作業水の流入だけを許容する逆止弁５８が設けられている。これら逆止弁５７、５８は、リードバルブ、またはボールバルブによって提供することができる。また、ひとつの作業室５６は、その他端にポンプ３０に連通する第２の出入口部を有する。第２の出入口部は、ひとつのシリンダ３３とひとつのピストン３６とによって形成されるひとつのポンプ室だけと連通している。
【００５４】
作業室４６、５６は、冷媒としての作業水が流通する流路を提供する。作業室４６、５６内には、その長手方向に沿って作業水が流れる。作業水は、作業室４６、５６内を長手方向に沿って往復するように流れる。
【００５５】
さらに、作業室４６、５６は、ＭＣＥ素子４９、５９を収容する収容室を提供する。ハウジング４１、５１は、作業室４６、５６が形成された容器を提供している。作業室４６、５６の中には、磁気熱量効果を有する磁気作業物質としてのＭＣＥ素子４９、５９が配置されている。ＭＣＥ素子４９、５９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４９、５９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４９、５９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。
【００５６】
ＭＣＥ素子４９、５９は、ＭＣＤユニット４０、５０の軸方向に沿って長手方向を有する棒状に形成されている。ＭＣＥ素子４９、５９は、作業室４６、５６内を流れる作業水と十分に熱交換できる形状に形成されている。それぞれのＭＣＥ素子４９、５９は、素子ベッドとも呼ばれる。この実施形態では、高温端１１と低温端１２との間に設けられたＭＣＥ素子は、第１のＭＣＥ素子４９と、第２のＭＣＥ素子５９とを備える。第１のＭＣＥ素子４９は、第１のＭＣＤユニット４０に設けられ、一端に中間低温端１３を有し、反対の他端に高温端１１を有する。第２のＭＣＥ素子５９は、第２のＭＣＤユニット５０に設けられ、一端に低温端１２を有し、反対の他端に中間高温端１４を有する。
【００５７】
ひとつのＭＣＥ素子４９、５９は、複数の素子ユニット６０−６２、６３−６５を備える。複数の素子ユニット６０−６２、６３−６５は、ＭＣＥ素子４９、５９の長手方向、すなわち作業水の流れ方向に沿って並べられ、互いに熱伝導可能に配置されている。
【００５８】
ＭＣＥ素子４９、５９は、ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とによって印加、または除去される外部磁場の影響下に置かれる。すなわち、回転軸４２、５２が回転すると、ＭＣＥ素子４９、５９を磁化させるための外部磁場が印加された状態と、ＭＣＥ素子４９、５９から上記外部磁場が除去された状態とが交互に切換えられる。
【００５９】
ひとつのＭＣＤユニット４０、５０は、熱的に並列接続された複数のＭＣＥ素子４９、５９を備える。例えば、ＭＣＤユニット４０においては、５つのＭＣＥ素子４９が熱的に並列接続されている。また、ＭＣＤユニット５０においては、５つのＭＣＥ素子５９が熱的に並列接続されている。さらに、複数のＭＣＤユニット４０、５０に属する複数の磁気熱量素子４９、５９は、熱的に直列接続されたひとつのＭＣＥ素子を構成しているといえる。
【００６０】
変速機７０は、ポンプ３０の回転軸３２とＭＣＤユニット４０の回転軸４２との間に設けられている。変速機７０は、回転軸３２と回転軸４２との間の回転速度、および／または回転位相を調節する。変速機８０は、ポンプ３０の回転軸３２とＭＣＤユニット５０の回転軸５２との間に設けられている。変速機８０は、回転軸３２と回転軸５２との間の回転速度、および／または回転位相を調節する。この実施形態では、回転軸５２にモータ２０が接続されている。変速機７０、８０は、ＡＭＲサイクルが実現されるようにポンプ３０とＭＣＤユニット４０、５０とが運転されるように、回転軸３２と、回転軸４２と、回転軸５２との回転関係を調節する。
【００６１】
ポンプ３０とＭＣＤユニット４０との間には、作業水の通路を形成する通路形成部材７１が設けられている。通路形成部材７１は、ひとつのシリンダ３３とひとつの作業室４６とを連通する流路を形成している。ポンプ３０とＭＣＤユニット５０との間には、作業水の通路を形成する通路形成部材８１が設けられている。通路形成部材８１は、ひとつのシリンダ３３とひとつの作業室５６とを連通する流路を形成している。
【００６２】
この実施形態では、ポンプ３０の右半部に形成された多気筒のピストンポンプとＭＣＤユニット４０とによって、複数のＭＨＰユニットが構成されている。具体的には、５つのＭＨＰユニットが構成されている。これら複数のＭＨＰユニットは、熱的に並列接続されている。また。ポンプ３０の左半部に形成された多気筒のピストンポンプとＭＣＤユニット５０とによって、複数のＭＨＰユニットが構成されている。具体的には、５つのＭＨＰユニットが構成されている。これら複数のＭＨＰユニットは、熱的に並列接続されている。さらに、ポンプ３０の両側に配置された複数のＭＨＰユニットは、熱的に直列接続されている。
【００６３】
移動装置９０は、磁気熱量素子の高温端１１の近傍の特定部分を無効化するための高温側の流路制御装置９０ａを備える。移動装置９０は、磁気熱量素子の低温端１２の近傍の特定部分を無効化するための高温側の流路制御装置９０ｂを備える。この実施形態では、ひとつのＭＨＰユニットの端部にひとつの流路制御装置９０ａ、９０ｂが設けられている。よって、ＭＨＰ装置２の両端のそれぞれに流路制御装置９０ａ、９０ｂが設けられている。ＭＨＰ装置２は、１０個の流路制御装置９０ａ、９０ｂを備える。複数の流路制御装置９０ａ、９０ｂは、それらの設置位置が異なるが、同じ構成を有している。
【００６４】
図２の右下に位置する流路制御装置９０ａを参照して、流路制御装置９０ａ、９０ｂの構成を詳細に説明する。作業室４６には、複数の素子ユニット６０−６２が収容されている。最も端には、素子ユニット６０が配置されている。流路制御装置９０ａは、最も端の素子ユニット６０の両側を連通するバイパス通路９１を提供する。バイパス通路９１は、作業室４６と素子ユニット６０とによって提供される主通路に対する迂回路を提供している。
【００６５】
バイパス通路９１は、ハウジング４１内に区画形成されている。バイパス通路９１は、周方向に互いに離れて設けられた２つの作業室４６の間の扇状部分に形成されている。バイパス通路９１は、バイパスされる作業室４６に対して周方向に隣接して位置している。バイパス通路９１は、作業室４６より径方向外側に延び出すことなく配置されている。
【００６６】
バイパス通路９１は、端の素子ユニット６０と作業室４６の端部との間において作業室４６に開口する開口９２を備える。バイパス通路９１は、端の素子ユニット６０と次の素子ユニット６１との間において作業室４６に開口する開口９３を備える。２つの開口９２、９３は、作業水の流れ方向に関して素子ユニット６０の両側において作業室４６に開口している。
【００６７】
流路制御装置９０ａは、バイパス通路９１を開閉する弁装置９４を備える。弁装置９４は、バタフライ弁など周知の弁機構によって提供することができる。流路制御装置９０ａは、弁装置９４によってバイパス通路９１を開くことによって、バイパス通路９１に作業水を流し、その結果、特定部分における作業水の流れを停止する。言い換えると、弁装置９４は、作業水をパイパス通路９１または特定部分に選択的に流す。
【００６８】
流路制御装置９０ａは、弁装置９４を駆動する駆動装置９５を備える。駆動装置９５は、弁装置９４の操作ロッドを操作することにより弁装置９４を開閉する。駆動装置９５は、温度に応じて作動する感温式の駆動装置である。駆動装置９５は、周囲の環境温度、または駆動装置９５が設置された部位の温度を感知する温度感知手段と、感知された温度に応じて弁装置９４を駆動する駆動機構とを備えることができる。例えば、駆動装置９５は、空調対象となる部屋の外の外気温度である大気温度に応じて弁装置９４を駆動する大気温度感知式の駆動装置とすることができる。駆動装置９５は、高温端１１および／または低温端１２の温度に関連する指標に応じて弁装置９４を駆動する。この実施形態では、指標は、大気温度である。
【００６９】
図４は、第１実施形態の駆動装置の断面図であって、低温時の駆動装置９５を示す。図５は、第１実施形態の駆動装置の断面図であって、高温時の駆動装置９５を示す。駆動装置９５は、サーモワックス式の駆動装置によって提供することができる。駆動装置９５内に形成された容積室には、サーモワックス９５ａが封入されている。サーモワックス９５ａは、温度に応じて比例的に体積が変化する。サーモワックス９５ａの体積変化は、出力ロッド９５ｂに伝達される。サーモワックス９５ａと出力ロッド９５ｂとの間には、弾性膜と流体とによって提供される増幅室９５ｃを設けることができる。駆動装置９５は、大気温度を感知するように配置される。駆動装置９５は、大気温度が所定温度を下回るとき、弁装置９４を閉じる。また、駆動装置９５は、大気温度が所定温度を上回るとき、弁装置９４を開く。所定温度は、冬季と夏季とを区別するための温度とすることができる。
【００７０】
バイパス通路９１と弁装置９４とは、作業室４６と素子ユニット６０とによって提供される主通路よりも、十分に小さい流路抵抗を提供する。このため、弁装置９４が開かれると、作業水は、素子ユニット６０の熱を輸送するように流れることなく、素子ユニット６０をバイパスするようにバイパス通路９１を流れる。これにより素子ユニット６０における熱輸送が無効化され、実質的に素子ユニット６０が無効化される。
【００７１】
車両用空調装置１は、制御装置（ＣＮＴＲ）５を備える。制御装置５は、車両用空調装置１の制御可能な複数の要素を制御する。例えば、制御装置５は、ＭＨＰ装置２の作動と停止とを少なくとも切換えるようにモータ２０を制御する。また、制御装置５は、変速機７０、８０による回転速度および／または回転位相の変換状態を切換えるように変速機７０、８０を制御することができる。
【００７２】
制御装置５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格納している。記憶媒体は、メモリによって提供されうる。プログラムは、制御装置５によって実行されることによって、制御装置５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制御方法を実行するように制御装置５を機能させる。制御装置５が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。
【００７３】
図６は、第１実施形態のＭＣＥ素子４９、５９の磁気熱量効果を示す。６ＡはＭＣＥ素子４９、５９の配置を示す。図中には、素子ユニット６０−６５と、流路制御装置９０ａ、９０ｂとが図示されている。６ＢはＭＣＥ素子４９、５９の作動範囲を示す。図中には、複数の流路制御装置９０ａ、９０ｂによるバイパス通路９１および弁装置９４の開閉状態（ＯＮ：開、ＯＦＦ：閉）と、有効に利用される素子ユニットの範囲とが図示されている。６Ｃは温度（ＴＥＭＰ（°Ｃ））と磁気熱量効果（ΔＳ（Ｊ／ｋｇＫ））との関係を示す。図中には、素子ユニット６０−６５のそれぞれが発揮する磁気熱量効果を示す曲線が図示されている。例えば、素子ユニット６０の磁気熱量効果は、曲線ＣＨ０によって示されている。素子ユニット６０は、太線Ｒ０で示されるように、温度Ｔ６と温度Ｔ７との間の温度帯において、所定の閾値Ｓｔｈを上回る高い磁気熱量効果を発揮する。
【００７４】
複数の素子ユニット６０−６５のそれぞれは、異なるキュリー温度をもつ材料によって作られている。例えば、素子ユニット６０のキュリー温度は、素子ユニット６１のキュリー温度より高い。複数の素子ユニット６０−６５は、それらのキュリー温度が高温端１１から低温端１２までの温度分布に対応する順で並ぶように配列されている。よって、磁性体でもあるＭＣＥ素子４９、５９は、所定の分布方向に沿ってキュリー温度の分布を有する。キュリー温度の分布方向は、作業室４６、５６の長手方向である。キュリー温度の分布方向は、作業水の往復流の方向でもある。よって、ポンプ３０は、キュリー温度の分布方向に沿って往復するようにＭＣＥ素子４９、５９の熱を輸送する作業水を流す。
【００７５】
複数の素子ユニット６０−６５のそれぞれは、異なる温度帯において高い磁気熱量効果ΔＳ（Ｊ／ｋｇＫ）を発揮する。高温端１１に近い素子ユニット６０は、冬期の定常運転状態において高温端１１に現れる温度Ｔ７の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。中間低温端１３に近い素子ユニット６２は、冬期の定常運転状態において中間低温端１３に現れる温度Ｔ４の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。中間高温端１４に近い素子ユニット６３は、冬期の定常運転状態において中間高温端１４に現れる温度Ｔ４の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。低温端１２に近い素子ユニット６５は、冬期の定常運転状態において低温端１２に現れる温度Ｔ１の近傍において高い磁気熱量効果を発揮する材料組成を有する。
【００７６】
高い磁気熱量効果が発揮される温度帯は、高効率温度帯と呼ばれる。高効率温度帯は、キュリー温度に対応している。高効率温度帯の上限温度と下限温度とは、ＭＣＥ素子４９、５９の材料組成などに依存する。複数の素子ユニット６０−６５は、高温端１１と低温端１２との間において高効率温度帯が並ぶように直列に配列されている。言い換えると、複数の素子ユニット６０−６５の高効率温度帯は、高温端１１と低温端１２との間において、高温端１１から徐々に低下する分布を示す。この高効率温度帯の分布は、冬期の定常状態における高温端１１と低温端１２との間の温度分布にほぼ対応する。
【００７７】
高温側の流路制御装置９０ａと低温側の流路制御装置９０ｂとの両方が閉じているとき、すべての素子ユニット６０−６５が利用される。このとき、高温端１１は素子ユニット６０の端にあり、低温端１２は素子ユニット６５の端にある。高温端１１の温度Ｔ７と低温端１２の温度Ｔ１との間の温度差は、素子ユニット６０−６５によって分担される。
【００７８】
それぞれの素子ユニット６０−６５の高効率温度帯と、それぞれの素子ユニット６０−６５の作業水の流れ方向における長さとは、冬期の高温端１１の温度Ｔ７と冬期の低温端１２の温度Ｔ１とにおいて、すべての素子ユニット６０−６５が閾値Ｓｔｈを上回る高い磁気熱量効果を発揮するように設定されている。また、中間に位置するそれぞれの素子ユニット６１−６４の高効率温度帯と、それぞれの素子ユニット６１−６４の作業水の流れ方向における長さとは、夏期の高温端１１の温度Ｔ６と冬期の低温端１２の温度Ｔ２とにおいて、素子ユニット６１−６４が閾値Ｓｔｈを上回る高い磁気熱量効果を発揮するように設定されている。ＭＣＥ素子４９、５９の全体６０−６５は、低温端１２および／または高温端１１が第１温度Ｔ１、Ｔ７にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されている。さらに、特定部分６０、６５を除くＭＣＥ素子４９、５９の残部６１−６４は、低温端１２および／または高温端１１が第１温度と異なる第２温度Ｔ２、Ｔ６にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されている。  
高温側の流路制御装置９０ａが開き、低温側の流路制御装置９０ｂが閉じているとき、特定の素子ユニット６０が無効化され、残る素子ユニット６１−６５が利用される。高温側の流路制御装置９０ａが閉じ、低温側の流路制御装置９０ｂが開いているとき、特定の素子ユニット６５が無効化され、残る素子ユニット６０−６４が利用される。高温側の流路制御装置９０ａと低温側の流路制御装置９０ｂとの両方が開いているとき、特定の素子ユニット６０、６５が無効化され、残る素子ユニット６１−６４が利用される。
【００７９】
この実施形態では、高温側の流路制御装置９０ａの駆動装置９５と低温側の流路制御装置９０ｂの駆動装置９５とは、同じ大気温度において弁装置９４の開閉を切換える。具体的には、夏期に相当する大気温度のとき、駆動装置９５は弁装置９４を開く。このため、特定の素子ユニット６０、６５がバイパスされる。このとき、高温端１１は素子ユニット６１の端にあり、低温端１２は素子ユニット６４の端にある。高温端１１の温度Ｔ６と低温端１２の温度Ｔ２との間の温度差は、素子ユニット６１−６４によって分担される。
【００８０】
このように、流路制御装置９０ａは、高温端１１の位置を、素子ユニット６０の端と、素子ユニット６１の端との間で移動させる移動装置９０でもある。また、流路制御装置９０ｂは、低温端１２の位置を、素子ユニット６５の端と、素子ユニット６４の端との間で移動させる移動装置９０でもある。言い換えると、流路制御装置９０ａ、９０ｂは、高温端１１および／または低温端１２の位置を移動させるための移動装置９０でもある。流路制御装置９０ａ、９０ｂは、高温端１１および／または低温端１２の位置を、高温端１１および／または低温端１２の温度に応じたＭＣＥ素子４９、５９上の所定位置へ移動させる移動装置９０でもある。流路制御装置９０ａ、９０ｂは、高温端１１と低温端１２との間に置かれたＭＣＥ素子４９、５９が、高い磁気熱量効果を発揮できる温度帯におかれるように高温端１１および／または低温端１２を移動させる。
【００８１】
高温端１１の温度と低温端１２の温度とは、ＭＨＰ装置２の能力と大気温度、すなわち熱負荷とに応じてほぼ定まる。よって、大気温度に応じて流路制御装置９０ａ、９０ｂが作動することにより、すべての素子ユニット６０−６５が利用される冬期作動状態と、一部の素子ユニット６１−６４だけが利用される夏期作動状態とが提供される。冬期作動状態は、低温作動状態とも呼ばれる。夏期作動状態は、高温作動状態とも呼ばれる。
【００８２】
図７は、冬期作動状態におけるＭＣＥ素子４９、５９の磁気熱量効果を示す。７ＡはＭＣＥ素子４９、５９の配置を示す。７ＢはＭＣＥ素子４９、５９の作動範囲を示す。７Ｃは温度と磁気熱量効果との関係を示す。このとき、流路制御装置９０ａ、９０ｂはＭＣＥ素子４９、５９の全体に作業水を流す。したがって、高温端１１は素子ユニット６０の端にあり、低温端１２は素子ユニット６５の端にある。高温端１１の温度と低温端１２の温度とが冬期の設計温度Ｔ７、Ｔ１である場合、すべての素子ユニット６０−６５は、それらの高効率温度帯において動作することができる。例えば、素子ユニット６０は、太線Ｒ０で示される高い磁気熱量効果を発揮する。また、素子ユニット６１は、太線Ｒ１で示される高い磁気熱量効果を発揮する。このため、ＭＣＥ素子４９、５９の全体として評価した場合でも、高い性能が得られる。
【００８３】
図８は、夏期作動状態におけるＭＣＥ素子４９、５９の磁気熱量効果を示す。８ＡはＭＣＥ素子４９、５９の配置を示す。８ＢはＭＣＥ素子４９、５９の作動範囲を示す。８Ｃは温度と磁気熱量効果との関係を示す。このとき、端の素子ユニット６０、６５は、流路制御装置９０ａ、９０ｂによって無効化されている。したがって、高温端１１は素子ユニット６１の端にあり、低温端１２は素子ユニット６４の端にある。高温端１１の温度と低温端１２の温度とが夏期の設計温度Ｔ６、Ｔ２である場合、素子ユニット６１−６４は、それらの高効率温度帯において動作することができる。例えば、素子ユニット６１は、太線Ｒ１で示される高い磁気熱量効果を発揮する。このため、ＭＣＥ素子４９、５９の全体として評価した場合でも、高い性能が得られる。
【００８４】
図９は、比較例のＭＣＥ素子４９、５９の磁気熱量効果を示す。９ＡはＭＣＥ素子４９、５９の配置を示す。９ＢはＭＣＥ素子４９、５９の作動範囲を示す。９Ｃは温度と磁気熱量効果との関係を示す。この比較例では、流路制御装置９０ａ、９０ｂを備えない。この比較例においても、高温端１１の温度と低温端１２の温度とが冬期の設計温度Ｔ７、Ｔ１である場合、すべての素子ユニット６０−６５は、それらの高効率温度帯において動作することができる。しかし、夏期になると、高温端１１の温度がＴ６になり、低温端１２の温度がＴ２になる。この場合でも、比較例においては、すべての素子ユニット６０−６５が利用される。したがって、温度Ｔ６と温度Ｔ２との間の温度差を素子ユニット６０−６５が分担することとなる。この結果、端の素子ユニット６０は、太線Ｒ０で示されるように、磁気熱量効果が小さい温度帯で利用される。また、次の素子ユニット６１も、太線Ｒ１で示されるように、磁気熱量効果が小さい領域を含む温度帯で利用される。このため、比較例においては、大気温度、すなわち熱負荷が変動すると、ＭＣＥ素子４９、５９が高い性能を発揮することができない。
【００８５】
車両用空調装置１が使用される環境の大気温度としては、冬期には少なくともセ氏マイナス１０度を想定する必要があり、夏期には少なくともセ氏３５度を想定する必要がある。図中の温度Ｔ７は、冬期の高温端１１の温度であり、セ氏６０度付近である。温度Ｔ１は、冬期の低温端１２の温度であり、セ氏マイナス１０度付近である。温度Ｔ６は、夏期の高温端１１の温度であり、セ氏５５度付近である。温度Ｔ２は、夏期の低温端１２の温度であり、セ氏０度付近である。
【００８６】
次に、車両用空調装置１の作動を説明する。モータ２０が回転すると、回転軸５２が回転する。回転軸５２の回転により、ロータコア５４と永久磁石５５とが回転する。これにより、複数のＭＣＥ素子５９は、永久磁石５５による外部磁場が印加された状態と、永久磁石５５による外部磁場が除去された状態とに交互におかれる。
【００８７】
回転軸５２の回転は、変速機８０を介して回転軸３２に伝達される。回転軸３２が回転すると、斜板３４が回転する。斜板３４が回転すると、斜板３４の径方向外側の部位は、軸方向に移動する。このような斜板３４の軸方向への移動によって、ピストン３５、３６が軸方向に往復移動する。ピストン３５、３６が軸方向に往復移動すると、シリンダ３３内の容積が増減する。シリンダ３３内の容積の増減に応じて、作業水がシリンダ３３内から流出し、または流入する。
【００８８】
図示されたピストン３６は、シリンダ３３の左半部の容積を増減させる。ピストン３６の往復移動により、作業室５６内に作業水の往復流が生成される。作業水が中間高温端１４から低温端１２に向けて流れるとき、ＭＣＥ素子５９の冷熱が中間高温端１４から低温端１２に向けて輸送される。さらに、低温端１２の付近にある作業水の一部は、出口の逆止弁５７を通して低温側循環流路１６に流出する。低温側循環流路１６に出た作業水は、熱交換器４を通過する。このとき作業水は、室外の空気によって加熱される。すなわち、作業水は、室外の空気を冷却する。作業水が低温端１２から中間高温端１４に向けて流れるとき、ＭＣＥ素子５９の温熱が低温端１２から中間高温端１４に向けて輸送される。このとき、作業水が低温側循環流路１６から作業室５６へ流入する。
【００８９】
さらに、回転軸３２の回転は、変速機７０を介して回転軸４２に伝達される。回転軸４２の回転により、ロータコア４４と永久磁石４５とが回転する。これにより、複数のＭＣＥ素子４９は、永久磁石４５による外部磁場が印加された状態と、永久磁石４５による外部磁場が除去された状態とに交互におかれる。
【００９０】
図示されたピストン３５は、シリンダ３３の右半部の容積を増減させる。ピストン３５の往復移動により、作業室４６内に作業水の往復流が生成される。作業水が中間低温端１３から高温端１１に向けて流れるとき、ＭＣＥ素子４９の温熱が中間低温端１３から高温端１１に向けて輸送される。さらに、高温端１１の付近にある作業水の一部は、出口の逆止弁４７を通して高温側循環流路１５に流出する。高温側循環流路１５に出た作業水は、熱交換器３を通過する。このとき作業水は、室内の空気を加熱する。すなわち、作業水は、室内の空気によって冷却される。作業水が高温端１１から中間低温端１３に向けて流れるとき、ＭＣＥ素子４９の冷熱が高温端１１から中間低温端１３に向けて輸送される。このとき、作業水が高温側循環流路１５から作業室４６へ流入する。
【００９１】
変速機８０は、ＭＣＤユニット５０による外部磁場の印加と除去との切換えと、ポンプ３０による作業水の往復流の方向の切換えとが、ＡＭＲサイクルを実現する組み合わせとなるように、回転軸５２と回転軸３２との回転を同期させる。変速機７０は、ＭＣＤユニット４０による外部磁場の印加と除去との切換えと、ポンプ３０による作業水の往復流の方向の切換えとが、ＡＭＲサイクルを実現する組み合わせとなるように、回転軸４２と回転軸３２との回転を同期させる。
【００９２】
ＡＭＲサイクルを実現するために、外部磁場の印加と除去との切換えと、作業水の往復流の方向の切換えとは、以下の（１）−（４）の工程が繰り返されるように組み合わせられる。ＡＭＲサイクルによると、熱が段階的に徐々に輸送されるため、高い効率が得られる。
【００９３】
（１）磁場印加除去手段４４、４５、５４、５５によってＭＣＥ素子４９、５９に外部磁場を印加する。
【００９４】
（２）磁場が印加されている期間に、ポンプ３０によって低温端１２から中間高温端１４、および中間低温端１３から高温端１１へ向けて作業水を流す。
【００９５】
（３）磁場印加除去手段４４、４５、５４、５５によってＭＣＥ素子４９、５９から外部磁場を除去する。
【００９６】
（４）外部磁場が除去されている期間に、ポンプ３０によって中間高温端１４から低温端１２、および高温端１１から中間低温端１３へ向けて作業水を流す。
【００９７】
ポンプ３０の左半部とＭＣＤユニット５０とによって上記（１）−（４）の工程が繰り返されると、磁気熱量効果により生成された冷熱は低温端１２に向けて輸送され、磁気熱量効果により生成された温熱は中間高温端１４に向けて輸送される。このとき、ＭＣＥ素子５９と作業水とは、それ自身が温熱と冷熱とを蓄える熱溜めとなる。上記工程が繰り返されることにより、作業室５６の内部は徐々に大きい温度勾配をもつ熱溜めとなる。やがて、定常的な運転状態では、両端、すなわち低温端１２と中間高温端１４との間に大きな温度差が生じる。中間高温端１４に輸送された温熱は、変速機８０、ポンプ３０、および変速機７０を経由して、ＭＣＤユニット４０に伝達される。
【００９８】
ポンプ３０の右半部とＭＣＤユニット４０とによって上記（１）−（４）の工程が繰り返されると、磁気熱量効果により生成された冷熱は中間低温端１３に向けて輸送され、磁気熱量効果により生成された温熱は高温端１１に向けて輸送される。このとき、ＭＣＥ素子４９と作業水とは、それ自身が温熱と冷熱とを蓄える熱溜めとなる。上記工程が繰り返されることにより、作業室４６の内部は徐々に大きい温度勾配をもつ熱溜めとなる。やがて、定常的な運転状態では、両端、すなわち中間低温端１３と高温端１１との間に大きな温度差が生じる。中間低温端１３に輸送された冷熱は、変速機７０、ポンプ３０、および変速機８０を経由して、ＭＣＤユニット５０に伝達される。
【００９９】
このように、この実施形態では、ポンプ３０は、ＭＣＥ素子４９、５９に外部磁場が印加されているときに低温端１２から高温端１１に向けて作業水を流す。ポンプ３０は、ＭＣＥ素子４９、５９から外部磁場が除去されているときに高温端１１から低温端１２に向けて熱輸送媒体を流す。さらに、ポンプ３０は、低温端１２から高温端１１に向けて作業水を流すときに、高温端１１から高温側循環流路１５に作業水を吐出するとともに、低温側循環流路１６から低温端１２に作業水を吸い込む。さらに、ポンプ３０は、高温端１１から低温端１２に向けて作業水を流すときに、低温端１２から低温側循環流路１６に作業水を吐出するとともに、高温側循環流路１５から高温端１１に作業水を吸い込む。
【０１００】
第１のＭＣＤユニット４０だけに着目すると、ポンプ３０は、中間低温端１３から高温端１１に向けて作業水を流すときに、高温端１１から高温側循環流路１５に作業水を吐出する。さらに、ポンプ３０は、高温端１１から中間低温端１３に向けて作業水を流すときに、高温側循環流路１５から高温端１１に作業水を吸い込む。
【０１０１】
また、第２のＭＣＤユニット５０だけに着目すると、ポンプ３０は、中間高温端１４から低温端１２に向けて作業水を流すときに、低温端１２から低温側循環流路１６に作業水を吐出する。さらに、ポンプ３０は、低温端１２から中間高温端１４に向けて熱輸送媒体を流すときに、低温側循環流路１６から低温端１２に作業水を吸い込む。
【０１０２】
ＭＣＤユニット４０とポンプ３０とＭＣＤユニット５０とは、一連のＭＨＰ装置２として機能する。この結果、低温端１２と高温端１１との間に大きな温度差が生じる。低温端１２から流出した低温の作業水は、熱交換器４において室外の空気から熱を吸熱し、再び低温端１２に戻ることによって低温端１２に熱を供給する。ＭＨＰ装置２は、低温端１２に供給された熱を高温端１１へ汲み上げる。高温端１１から流出した高温の作業水は、熱交換器３において室内の空気に熱を放熱し、再び高温端１１に戻ることによって高温端１１から熱を受け取る。
【０１０３】
流路制御装置９０ａ、９０ｂは、大気温度がセ氏２０度を下回るとき、弁装置９４を閉じることによってバイパス通路９１を閉じる。このため、すべての素子ユニット６０−６５が利用される。このとき、すべての素子ユニット６０−６５が高効率温度帯において、またはその近傍において作動する。このため、高い性能が発揮される。
【０１０４】
流路制御装置９０ａ、９０ｂは、大気温度がセ氏２０度を上回るとき、弁装置９４を開くことによってバイパス通路９１を開く。このため、端の素子ユニット６０、６５が無効化され、一部の素子ユニット６１−６４だけが利用される。このとき、一部の素子ユニット６１−６４が高効率温度帯において、またはその近傍において作動する。このため、高い性能が発揮される。
【０１０５】
このように、この実施形態によると、利用される素子ユニットの範囲、すなわちＭＣＥ素子の範囲が熱負荷に応じて自動的に調節される。この結果、大気温度、すなわちＭＨＰ装置２の熱負荷が変化し、高温端１１の温度、および／または低温端１２の温度が変動することがあっても、広い温度範囲にわたって高い性能を維持することができる。
【０１０６】
（第２実施形態）
図１０は、本発明を適用した第２実施形態に係る駆動装置の断面図であって、低温時の駆動装置２９５を示す。図１１は、第２実施形態の駆動装置の断面図であって、高温時の駆動装置２９５を示す。上記実施形態では、大気温度を感知するとともに温度を機械的な変位に変換する温度−変位変換装置として、サーモワックスを採用した。これに代えて、この実施形態では、温度−変位変換装置として、温度に応じて形状が変化する形状記憶合金を採用する。
【０１０７】
駆動装置２９５は、大気温度を感知する形状記憶合金製のコイル２９５ａを内部に備える。コイル２９５ａは、大気温度が所定温度を下回るときに収縮し、出力ロッド２９５ｂを引き込む。また、コイル２９５ａは、大気温度が所定温度を上回るときに伸長し、出力ロッド２９５ｂを押し出す。この結果、駆動装置２９５は、大気温度が所定温度を下回ると弁装置９４を閉じ、大気温度が所定温度を上回ると弁装置９４を開く。この実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【０１０８】
（第３実施形態）
図１２は、本発明を適用した第３実施形態に係るＭＨＰ装置２を含む車両用空調装置１を示すブロック図である。上記実施形態では、温度−変位変換装置として、サーモワックスを採用した。これに代えて、この実施形態では、温度−変位変換装置として、電気的な制御システムを採用する。
【０１０９】
移動装置９０は、高温側の流路制御装置３９０ａと、低温側の流路制御装置３９０ｂとを備える。流路制御装置３９０ａ、３９０ｂは、電磁的な駆動装置３９５を備える。駆動装置３９５は、回転電機または電磁石アクチュエータによって提供される。移動装置９０は、制御装置（ＣＮＴＲ）３０５と、温度センサ（ＴＭＳＲ）３０６とを備える。制御装置３０５は、温度センサ３０６によって検出された大気温度に応じて駆動装置３９５への通電を制御することにより弁装置９４を開閉する。
【０１１０】
制御装置３０５は、大気温度が所定温度を上回ると駆動装置３９５へ通電することにより弁装置９４を開く。制御装置３０５は、大気温度が所定温度を下回ると駆動装置３９５への通電を遮断することにより弁装置９４を閉じる。この実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【０１１１】
（第４実施形態）
図１３は、本発明を適用した第４実施形態に係るＭＨＰ装置２のＭＣＥ素子４９、５９の磁気熱量効果を示す。１３ＡはＭＣＥ素子４９、５９の配置を示す。１３ＢはＭＣＥ素子４９、５９の作動範囲を示す。１３Ｃは温度と磁気熱量効果との関係を示す。上記実施形態では、最も端の素子ユニット６０、６５だけを無効化するために移動装置９０を設けた。これに加えて、この実施形態では、さらに、端から２つ目の素子ユニット６４を無効化するための流路制御装置４９０ｂを備える。なお、この実施形態では、低温側の流路制御装置４９０ｂだけを備えるが、高温側にも、素子ユニット６１を無効化するための流路制御装置を追加してもよい。
【０１１２】
流路制御装置４９０ｂは、素子ユニット６４と素子ユニット６５とをバイパスする。流路制御装置４９０ｂは、冬期と夏期との間の中間期、すなわち春秋期においてその弁装置を開き、素子ユニット６４、６５を無効化する。例えば、流路制御装置４９０ｂは、大気温度がセ氏１０度以上２０度未満のときに弁装置を開くように構成することができる。流路制御装置９０ａ、９０ｂは、大気温度がセ氏２０度を下回ると弁装置９４を閉じ、大気温度がセ氏２０度を上回ると弁装置９４を開く。この実施形態においては、複数の流路制御装置９０ａ、９０ｂ、４９０ｂによって、端のひとつの素子ユニット６０、６５、または複数の素子ユニット６４、６５が無効化される。
【０１１３】
大気温度がセ氏マイナス１０度程度の冬期には、すべての流路制御装置９０ａ、９０ｂ、４９０ｂが閉じるから、すべての素子ユニット６０−６５が利用される。大気温度がセ氏３５度にも達する夏期には、流路制御装置９０ａ、９０ｂが開き、流路制御装置４９０ｂが閉じるから、素子ユニット６１−６４だけが利用される。中間期においては、流路制御装置９０ａ、９０ｂが閉じ、流路制御装置４９０ｂだけが開くから、素子ユニット６０−６３が利用される。したがって、流路制御装置４９０ｂは、低温端１２だけを素子ユニット６３の端に移動させる手段を提供する。この実施形態によると、冬期作動状態と夏期作動状態とに加えて、さらに中間期作動状態を提供することができる。
【０１１４】
（第５実施形態）
図１４は、本発明を適用した第５実施形態に係るＭＨＰ装置２のＭＣＥ素子４９、５９の磁気熱量効果を示す。１４ＡはＭＣＥ素子４９、５９の配置を示す。１４ＢはＭＣＥ素子４９、５９の作動範囲を示す。１４Ｃは温度と磁気熱量効果との関係を示す。上記実施形態では、両端の素子ユニット６０、６５を無効化するために流路制御装置９０ａ、９０ｂを設けた。これに代えて、この実施形態では、一端のひとつの素子ユニット６５だけを無効化するための流路制御装置９０ｂだけを備える。したがって、流路制御装置９０ｂは、低温端１２だけを素子ユニット６４の端に移動させる手段を提供する。
【０１１５】
この実施形態でも、利用される素子ユニットの範囲、すなわちＭＣＥ素子の範囲が熱負荷に応じて自動的に調節される。この結果、大気温度、すなわちＭＨＰ装置２の熱負荷が変化し、低温端１２の温度が変動することがあっても、広い温度範囲にわたって高い性能を維持することができる。
【０１１６】
（第６実施形態）
図１５は、本発明を適用した第６実施形態に係るＭＨＰ装置６０２を示すブロック図である。ＭＨＰ装置６０２は、ＭＨＰ装置２に代えて車両用空調装置１に使用される。上記実施形態では、ポンプ３０を斜板式ポンプによって提供した。これに代えて、この実施形態では、ラジアルピストンポンプによってポンプ６３０を提供する。さらに、この実施形態では、ひとつの可変容積室に２つの作業室４６、５６が対応するように接続されている。
【０１１７】
ポンプ３０は、円筒状または円柱状と呼びうるハウジング６３１を備える。ハウジング６３１は、その中心軸上に回転軸６３２を回転可能に支持している。回転軸６３２は、回転軸４２、および回転軸５２に直結されている。ハウジング６３１は、少なくともひとつのシリンダ６３３を区画形成している。ハウジング６３１は、回転軸６３２の周囲に、等間隔に配置された複数のシリンダ６３３を区画形成している。この実施形態では、ハウジング６３１は、５つのシリンダ６３３を区画形成している。ハウジング６３１は、カム６３４を収容している。カム６３４は、その外周面にカム面を有する。カム６３４は、回転軸６３２とともに回転するように回転軸６３２に連結されている。ひとつのシリンダ６３３には、ひとつのピストン６３５が配置されている。ピストン６３５は、シリンダ６３３の中を径方向に往復移動することができる。この結果、ひとつのシリンダ６３３の中に、１気筒の容積型のピストンポンプが形成される。ハウジング６３１は、５つのシリンダ６３３を有するから、ポンプ６３０は５気筒のピストンポンプを提供する。
【０１１８】
ポンプ６３０は、一群の容積室によって、第１のＭＣＤユニット４０と第２のＭＣＤユニット５０とに並列的な作業水の流れを提供している。ひとつの気筒は、低温端１２から中間高温端１４へ向かう流れと、高温端１１から中間低温端１３へ向かう流れとを同時に生成する。また、ひとつの気筒は、高温端１１から中間低温端１３へ向かう流れと、低温端１２から中間高温端１４へ向かう流れとを同時に生成する。ポンプ６３０は、中間低温端１３から高温端１１に向けて作業水を流すときに、高温端１１から高温側循環流路１５に作業水を吐出する。また、ポンプ６３０は、中間高温端１４から低温端１２に向けて作業水を流すときに、低温端１２から低温側循環流路１６に作業水を吐出する。ポンプ６３０は、高温端１１から中間低温端１３に向けて作業水を流すときに、高温側循環流路１５から高温端１１に作業水を吸い込む。さらに、ポンプ６３０は、低温端１２から中間高温端１４に向けて作業水を流すときに、低温側循環流路１６から低温端１２に作業水を吸い込む。
【０１１９】
ひとつの容積室に対応して設けられた複数の作業室４６、５６のうち、一方の作業室４６に外部磁場が印加されるとき、他方の作業室５６には外部磁場が印加されない。この結果、一方の作業室４６ではＭＣＥ素子４９が発熱して温熱の輸送が行われ、同時に、他方の作業室５６ではＭＣＥ素子５９が吸熱して冷熱の輸送が行われる。
【０１２０】
（第７実施形態）
ＭＣＥ素子４９、５９は、作業室４６、５６内を流れる作業水と十分に熱交換できる形状に形成されている。例えば、ＭＣＥ素子４９、５９は、作業水が流れるための複数の通路を内部に形成することができる。ＭＣＥ素子４９は、作業水のための複数の隙間を有する集合体、作業水のための複数の穴を有するブロック、または、多孔質のブロックによって提供することができる。
【０１２１】
より具体的には、例えば、図１６に図示される構造を採用することができる。図１６は、第７実施形態に係るＭＣＥ素子を示す斜視図である。図示されるＭＣＥ素子は、この明細書に記載されたＭＨＰ装置に適用可能である。
【０１２２】
ＭＣＥ素子４９は、角柱状に形成されている。ＭＣＥ素子４９は、複数の板状部材４９ａ、４９ｂを積層して構成されている。複数の板状部材４９ａには、作業水の流路を形成するための溝４９ｃが形成されている。図示の例では、末端の板状部材４９ｂは、溝を備えないが、同一の形状の板状部材だけを積層してもよい。ＭＣＥ素子４９は、その内部に、作業水を流すための複数の流路を形成している。複数の流路は、ＭＣＥ素子４９と作業水との熱交換を促進する。作業水の流路は、隣接する板状部材４９ａ、４９ｂの間に区画形成されている。ＭＣＥ素子５９も同様の構造を採用することができる。
【０１２３】
（第８実施形態）
上記実施形態では、端の素子ユニットをバイパスするためのバイパス通路９１を形成した。バイパス通路９１は、バイパスされる素子ユニットの径方向外側に位置するハウジング４１、５１内に回転軸４２に沿って延びるように形成されている。これに代えて、作業水を径方向に沿って取り出すようにバイパス通路を形成してもよい。
【０１２４】
図１７において、ＭＨＰ装置８０２は、複数の移動装置９０を備える。複数の移動装置９０は、高温側の流路制御装置８９０ａと低温側の流路制御装置８９０ｂとを備える。流路制御装置８９０ａ、８９０ｂは、作業水をＭＨＰ装置８０２の径方向に沿って外側に取り出すように形成されている。流路制御装置８９０ａは、高温側循環流路１５に接続されている。流路制御装置８９０ｂは、低温側循環流路１６と接続されている。流路制御装置８９０ａと流路制御装置８９０ｂとは同じ構成を有している。流路制御装置８９０ａ、８９０ｂは、無効化装置とも呼ばれる。
【０１２５】
図１８において、図中右下に位置する流路制御装置８９０ａを参照して、流路制御装８９０ａ、８９０ｂの構成を詳細に説明する。端の素子ユニット６０と次の素子ユニット６１との間には、隙間４６ａが形成されている。
【０１２６】
流路制御装置８９０ａは、最も端の素子ユニット６０を経由することなく作業室４６と高温側循環流路１５とを連通するバイパス通路８９１を提供する。バイパス通路８９１は、ハウジング４１内に区画形成されている。バイパス通路９１は、作業室４６から径方向外側に延びている。バイパス通路８９１は、隙間４６ａから分岐している。バイパス通路９１は、２つの素子ユニット６０、６１の間において作業室４６に開口する開口８９３を備える。ＭＨＰ装置８０２と高温側循環流路１５とによって提供される作業水の流れ経路において、作業室４６と素子ユニット６０とは主通路を提供している。バイパス通路８９１は、主通路に対する迂回路を提供している。
【０１２７】
流路制御装置８９０ａは、ひとつの作業室４６に第３の出入口部を提供する。第３の出入口部は、第１の出入口部と同等の機能を有する。第３の出入口部は、室内熱交換器３へ作業水を供給する出口と、室内熱交換器３から戻る作業水を受け入れる入口とを有する。出口には、作業室４６からの作業水の流出だけを許容する逆止弁８９６が設けられている。入口には、作業室４６への作業水の流入だけを許容する逆止弁８９７が設けられている。
【０１２８】
第１の出入口部に設けられた逆止弁４７、４８は、ポンプ３０によって提供される往復流と、循環経路１５、１６内の循環流との間の変換を提供する第１の吸排弁を提供する。第３の出入口部に設けられた逆止弁８９６、８９７は、ポンプ３０によって提供される往復流と、循環経路１５、１６内の循環流との間の変換を提供する第２の吸排弁を提供する。逆止弁８９６、８９７は、高温側循環流路１５内において、逆止弁４７、４８に対して並列に設けられている。
【０１２９】
よって、ＭＨＰ装置８０２は、特定部分として機能する素子ユニット６０に流れる作業水の往復流と循環流路１５、１６に流れる循環流との間の変換を提供する第１の逆止弁４７、４８、５７、５８を備える。さらに、ＭＨＰ装置８０２は、バイパス通路８９１に流れる作業水の往復流と循環流路１５、１６に流れる循環流との間の変換を提供する第２の逆止弁８９６、８９７を備える。第２の逆止弁８９６、８９７と、第１の逆止弁４７、４８とは、同じ機能を提供する。
【０１３０】
流路制御装置８９０ａは、バイパス通路８９１を開閉する弁装置８９４を備える。弁装置８９４は、バイパス通路８９１の出口通路と入口通路との両方を開閉する。弁装置８９４は、逆止弁８９６、８９７より外側のバイパス通路８９１に設けられている。言い換えると、弁装置８９４は、逆止弁８９６、８９７と熱交換器３との間のバイパス通路８９１に設けられている。この構成は、逆止弁８９６、８９７を作業室４６および隙間４６ａの近傍に設けることを可能とする。流路制御装置８９０ａは、弁装置８９４を駆動する駆動装置８９５を備える。
【０１３１】
図１９は、流路制御装置８９０ａによって提供される流路を示す。流路制御装置８９０ａは、素子ユニット６０および逆止弁４７、４８を迂回する流路を提供している。弁装置８９４が閉じられると、作業水は逆止弁４７、４８を経由して流れる。素子ユニット６０と逆止弁４７、４８によって、第１の圧力損失が生じる。弁装置８９４が開かれると、作業水はバイパス通路８９１および逆止弁８９６、８９７を経由して流れる。バイパス通路８９１および逆止弁８９６、８９７によって、第２の圧力損失が生じる。第２の圧力損失は、第１の圧力損失より十分に小さく設定されている。第２の圧力損失は、第１の圧力損失の約１０％より小さい。これにより、弁装置８９４の開閉だけによって作業水の流れが切り替えられる。
【０１３２】
隙間４６ａの容積は、ポンプ６３０によって提供される往復流の振幅に相当する容積より小さい。また、素子ユニット６１の流路の出口と逆止弁８９６、８９７との間のバイパス通路８９１の容積は、ポンプ６３０によって提供される往復流の振幅に相当する容積より小さい。各部の容積が上記のように設定されることにより、隙間４６ａを設けても作業水による適切な熱輸送が提供される
バイパス通路８９１は、ＭＨＰ装置８０２の軸方向にほとんど延びることなく、ハウジング４１、５１内を径方向外側に向けて延びている。しかも、ハウジング４１、５１内におけるバイパス通路８９１の長さは、作業水の流れ方向における素子ユニット６０の長さよりも十分に短い。よって、ハウジング４１、５１内におけるバイパス通路８９１の長さは、先行する実施形態のバイパス通路９１の長さよりも短い。ハウジング４１、５１は、端の素子ユニット６０、６５に磁束を供給するヨークとしての機能も担っている。この構成によると、ハウジング４１、５１におけるバイパス通路８９１の断面積を抑制することができる。この結果、磁束を通すためのハウジング４１、５１の断面積の減少を抑制することができる。よって、ハウジング４１、５１内における磁気的な抵抗を抑制することができる。
【０１３３】
（第９実施形態）
上記実施形態では、流路制御装置８９０ａに、互いに独立した逆止弁８９６、８９７と、弁装置８９４とを設けた。これに代えて、圧力応動型の逆止弁の機能と、外部制御可能な弁装置の機能とを併せ持つ弁９９６、９９７を採用してもよい。
【０１３４】
図２０は、図１９に相当するブロック図であって、この実施形態のＭＨＰ装置の一部を示している。この実施形態では、流路制御装置９９０ａが採用されている。流路制御装置９９０ａは、逆止弁９９６、９９７を備える。逆止弁９９６、９９７は、圧力差に応答して開閉する機能を有する。さらに、逆止弁９９６、９９７は、駆動装置９９５によって閉弁状態に駆動することができる。よって、逆止弁９９６、９９７によって弁装置９９４が提供されている。逆止弁９９６、９９７が閉じられると、作業水は逆止弁４７、４８を経由して流れる。逆止弁９９６、９９７の圧力に応答した開閉が許容されると、作業水はバイパス通路８９１および逆止弁９９６、９９７を経由して流れる。
【０１３５】
この実施形態によると、圧力応動型の逆止弁と、外部制御可能な弁装置とを、共通の弁によって提供することができる。
【０１３６】
（第１０実施形態）
バイパス通路８９１を開閉するための弁装置は、逆止弁８９６、８９７より内側のバイパス通路８９１に設けてもよい。図２１において、この実施形態では、弁装置１０９４を含む流路制御装置１０９０ａが採用されている。弁装置１０９４は、隙間４６ａと逆止弁８９６、８９７との間のバイパス通路８９１上に設けられている。弁装置１０９４は、駆動装置８９５によって駆動される。この実施形態によると、バイパス通路８９１の単一流路部分において、バイパス通路８９１を開閉することができる。
【０１３７】
（第１１実施形態）
上記実施形態では、作業水の流れを制御するための弁装置をバイパス通路８９１にのみ設けた。これに代えて、主流路にも追加的な弁装置を設けてもよい。図２２において、この実施形態では、弁装置１１９８および駆動装置１１９９を含む流路制御装置１１９０ａが採用されている。
【０１３８】
弁装置１１９８は、特定部分６０を通る作業水の通路を開閉する。弁装置１１９８は、主通路である作業室４６内に設けられている。弁装置１１９８は、バイパス通路８９１への分岐部分と、素子ユニット６０との間の作業室４６に設けられている。弁装置１１９８は、素子ユニット６０だけを通る流路を開閉する開閉弁である。弁装置１１９８は、素子ユニット６０を通る流れを遮断、または許容する。弁装置１１９８は、素子ユニット６０を無効化する無効化装置でもある。弁装置１１９８は、駆動装置１１９９によって駆動される。駆動装置１１９９は、駆動装置８９５と連動するように制御される。駆動装置８９５が弁装置８９４を開くときに、駆動装置１１９９は弁装置１１９８を閉じる。駆動装置８９５が弁装置８９４を閉じるときに、駆動装置１１９９は弁装置１０９８を開く。
【０１３９】
この実施形態によるとバイパスされ無効化されるべき素子ユニット６０を通る作業水の流れを完全に阻止することができる。
【０１４０】
（第１２実施形態）
上記実施形態では、２つの弁装置８９４、１１９８によって、バイパス通路と主通路との完全な切替を提供した。これに代えて、隙間４６ａとバイパス通路８９１との分岐部分に設けた三方弁によって流路を切替えてもよい。図２３において、この実施形態では、三方弁１２９４および駆動装置１２９５を含む流路制御装置１２９０ａが採用されている。
【０１４１】
三方弁１２９４は、隙間４６ａとバイパス通路８９１との分岐部分に設けられている。三方弁１２９４は、３ポート２位置弁である。三方弁１２９４は、バイパス通路８９１を開閉する。しかも、三方弁１２９４は、同時に、特定部分６０を通る作業水の主通路を開閉する。三方弁１２９４は、バイパス通路８９１を開くとき、主通路を閉じる。三方弁１２９４は、バイパス通路８９１を閉じるとき、主通路を開く。三方弁１２９４は、作業水をパイパス通路８９１または主通路に選択的に流す。
【０１４２】
三方弁１２９４は、素子ユニット６１に連通する共通ポートと、素子ユニット６０にのみ連通する主ポートと、バイパス通路８９１にのみ連通するバイパスポートとを備える。三方弁１２９４は、共通ポートと主ポートとを連通する通常モードと、共通ポートとバイパスポートとを連通するバイパスモードとを提供する。
【０１４３】
この実施形態によると、バイパス通路８９１を通る流路と、素子ユニット６０を通る流路とを単一の駆動装置１２９５によって選択的に切換えることができる。
【０１４４】
（第１３実施形態）
上記実施形態では、バイパス通路８９１は隙間４６ａに連通した。これに代えて、この実施形態では、素子ユニット６１に直接的に連通したバイパス通路を採用する。図２４において、この実施形態では、素子ユニット６１に直接的に連通したバイパス通路１３９１を備える流路制御装置１２９０ａが採用されている。素子ユニット６１は、作業水がバイパスされるときに最も端に位置する素子ユニットである。
【０１４５】
図２５は、バイパス通路１３９１と素子ユニット６１との直接的な接続のための構成を図示している。図示の例では、ハウジング４１から延び出す部材４１ａによって素子ユニット６１が提供する流路を素子ユニット６１の外部において２分割している。部材４１は、作業室４６を区画する部材でもある。これにより、バイパス通路１３９１と、隙間４６ａとが区画形成される。
【０１４６】
この構成によると、バイパス通路１３９１の容積を小さくすることができる。また、バイパス通路１３９１の圧力損失を抑制することができる。素子ユニット６１と逆止弁８９６、８９７との間の容積は、ポンプ６３０によって提供される往復流の振幅に相当する容積より小さい。隙間４６ａの容積は、ポンプ６３０によって提供される往復流の振幅に相当する容積より小さい。作業水がバイパス通路１３９１を流れるときの圧力損失は、作業水が素子ユニット６０を流れるときの圧力損失の約１０％より小さい。
【０１４７】
（第１４実施形態）
上記実施形態に加えて、隙間４６ａにも弁装置を設けてもよい。図２６において、この実施形態では、弁装置１１９８および駆動装置１１９９を含む流路制御装置１４９０ａが採用されている。この実施形態によるとバイパスされ無効化されるべき素子ユニット６０を通る作業水の流れを完全に阻止することができる。
【０１４８】
（第１５実施形態）
上記実施形態では、ＭＣＥ素子４９、５９の一部の素子ユニットをバイパスするように作業水を流すことによって、ＭＣＥ素子４９、５９の一部を無効化した。これに代えて、この実施形態では、複数のＭＣＥ素子４９、５９の一方における作業水の流れを停止させることによって、一方のＭＣＥ素子を無効化する。図２７は、この実施形態に係るＭＨＰ装置１５０２を示す。
【０１４９】
ＭＨＰ装置１５０２は、第２のＭＣＤユニット５０を無効化するための流路制御装置１５９０を備える。流路制御装置１５９０は、作業水の流れを遮断するための弁装置１５９８と、弁装置１５９８を開閉駆動するための駆動装置１５９９とを備える。弁装置１５９８は、ポンプ６３０と第２のＭＣＤユニット５０とを連通する複数の流路を開閉する。弁装置１５９８により、ポンプ６３０と第２のＭＣＤユニット５０との間の作業水の流れが断続される。ポンプ６３０と第２のＭＣＤユニット５０との間の連通が遮断されることにより、第２のＭＣＤユニット５０の全体が無効化される。弁装置１５９８は、第２のＭＣＤユニット５０に含まれる複数のＭＣＥ素子５９を無効化する無効化装置でもある。弁装置１５９８は、特定部分である複数の素子ユニット６３−６５を通る作業水の通路を開閉する。流路制御装置１５９０は、ＭＨＰ装置２の低温端を、低温端１２から中間低温端１３へ移動させる移動装置９０でもある。
【０１５０】
ＭＨＰ装置１５０２は、中間低温端１３に温熱を供給し、中間低温端１３から冷熱を取り出すための中間熱系統を備える。中間熱系統は、中間低温端１３とポンプ６３０との間に設けられた中間熱交換器１５１７を備える。中間熱交換器１５１７は、複数の作業室４６のそれぞれに設けられている。中間熱交換器１５１７の熱交換能力は、中間低温端１３に得られる冷熱に応じて設定することが望ましい。
【０１５１】
中間熱交換器１５１７には、中間循環流路１５１６を経由して熱運搬媒体としてのブライン流体が供給される。中間熱交換器１５１７は、作業水とブライン流体とを熱交換させる。中間低温端１３の近傍における作業水は中間低温端１３によって冷却されている。この結果、中間熱交換器１５１７は、ブライン流体を冷却する。中間循環流路１５１６は、利用側熱交換器である外部熱交換器１５０４にブライン流体を供給する。例えば、外部熱交換器１５０４は、車両用空調装置１における冷却器として用いることができる。
【０１５２】
ＭＣＥ素子４９、５９の全体は、低温端１２が第１温度にあるときに、高い磁気熱量効果を発揮するように構成されている。さらに、特定部分５９を除く残部のＭＣＥ素子４９は、中間低温端１３が第１温度と異なる第２温度にあるときに高い磁気熱量効果を発揮するように構成されている。よって、ＭＣＥ素子４９、５９の全体の両端に高温端と低温端とを位置付けると、低温端１１が第１温度であるときに、高い磁気熱量効果を得ることができる。また、残部のＭＣＥ素子４９の両端に高温端と低温端とを位置付けると、中間低温端１３が第２温度であるときに高い磁気熱量効果を得ることができる。
【０１５３】
弁装置１５９８が流路を開いているとき、第１のＭＣＤユニット４０と第２のＭＣＤユニット５０との両方が熱を運搬する。この結果、高温端１１に高温が得られ、低温端１２に低温が得られる。弁装置１５９８が流路を閉じているとき、第２のＭＣＤユニット５０には作業水が供給されない。この結果、第２のＭＣＤユニット５０は無効化される。このとき、第１のＭＣＤユニット４０だけが熱を運搬する。この結果、高温端１１に高温が得られ、中間低温端１３に低温が得られる。中間低温端１３に得られた低温は、熱運搬装置によってＭＨＰ装置２から取り出され、利用される。
【０１５４】
ＭＨＰ装置１５０２は、ポンプ６３０の両側に設けた２つのＭＣＥ素子４９、５９によって高温端１１と低温端１２とを提供できる。さらに、ＭＨＰ装置１５０２は、一方のＭＣＥ素子４９だけを機能させることにより、高温端１１と中間低温端１３とを提供することができる。この実施形態によると、低温端の温度、すなわち熱源温度に応じて、ＭＣＥ素子５９の有効、無効が切替えられる。この結果、活性化されて有効に利用されるＭＣＥ素子の範囲は、ＭＣＥ素子４９、５９の全体と、ＭＣＥ素子５９とに切替えられる。したがって、低温端の温度、すなわち熱源温度が変化しても、高い磁気熱量効果を得ながら、ヒートポンプ運転を実行できる。
【０１５５】
中間熱交換器１５１７に代えて、ハウジング４１を経由して中間低温端１３に得られる低温を取り出す熱交換器を利用してもよい。例えば、ハウジング４１の外側であって、中間低温端１３の低温が表れる位置に、中間熱交換器を設けることができる。より具体的には、中間低温端１３の径方向外側に位置するように、中間熱交換器を設けることができる。中間熱交換器は、ハウジング４１の周方向の一部に、または全部にわたって設けることができる。
【０１５６】
中間熱交換器１５１７は、作業水と中間熱系統の熱運搬媒体との間の熱交換を提供する。これに代えて、中間低温端１３の近傍の作業水と、熱源として機能する媒体、例えば空気との間で直接的に熱交換する熱交換器を中間熱交換器として採用してもよい。さらに、中間低温端１３とブライン流体との間で直接的に熱交換する熱交換器を中間熱交換器として採用することができる。
【０１５７】
この実施形態では、ＭＣＤユニット５０に含まれる複数のＭＣＥ素子５９を無効化するように流路制御装置１５９０と中間熱系統とを設けた。これに代えて、ＭＣＤユニット４０に含まれる複数のＭＣＥ素子４９を無効化するように流路制御装置１５９０と中間熱系統とを設けてもよい。
【０１５８】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許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である。
【０１５９】
例えば、上記実施形態では、ＭＨＰ装置２が、冬期においても夏期においても温熱供給源として利用された。これに代えて、ＭＨＰ装置２を、冬期においては温熱供給源として利用し、夏期においては冷熱供給源として利用してもよい。
【０１６０】
また、上記実施形態では、ポンプ３０を中央に配置して、その両側にＭＣＤユニット４０、５０を配置した。これに代えて、ポンプ３０の半部と、一方のＭＣＤユニットだけでＭＨＰ装置２を構成してもよい。例えば、ポンプ３０の右半部とＭＣＤユニット４０とでＭＨＰ装置２を構成してもよい。この場合、ポンプ３０とＭＣＤユニット４０との間に室外熱交換器４を設けることができる。
【０１６１】
また、上記実施形態では、永久磁石を回転させることにより磁場印加除去手段を構成した。これに代えて、ＭＣＥ素子を移動させることにより磁場印加除去手段を構成してもよい。また、永久磁石に代えて電磁石を使用してもよい。
【０１６２】
また、上記実施形態では、移動装置９０として作業水の流れを制御する流路制御装置を採用した。これに代えて、素子ユニット６０、６５への磁場の印加、除去の切換えを無効化する手段を採用してもよい。
【０１６３】
また、上記実施形態では、高温側の流路制御装置９０ａと低温側の流路制御装置９０ｂとの両方が同じ温度においてバイパス通路を開閉するように構成した。これに代えて、高温側の流路制御装置９０ａと低温側の流路制御装置９０ｂとが異なる温度においてバイパス通路を開閉するように構成してもよい。例えば、大気温度が上昇するにつれて、まず、第１温度において高温側の流路制御装置９０ａが開き、第１温度より高い第２温度において低温側の流路制御装置９０ｂが開くように構成してもよい。また、大気温度が上昇するにつれて、まず、第１温度において低温側の流路制御装置９０ｂが開き、第１温度より高い第２温度において高温側の流路制御装置９０ａが開くように構成してもよい。
【０１６４】
また、上記実施形態では、駆動装置９５は、大気温度に応じて弁装置９４を駆動した。これに代えて、駆動装置９５は、高温端１１または低温端１２における作業水の温度、ハウジングの温度、ＭＣＥ素子の温度など、高温端１１および／または低温端１２の温度に関連する指標に応じて弁装置９４を駆動するように構成することができる。また、駆動装置９５は、弁装置９４を手動で操作するためのハンドルとしてもよい。また、制御装置３０５によってＭＨＰ装置２の性能を評価し、ＭＨＰ装置２が高い性能を発揮するように弁装置９４を制御してもよい。
【０１６５】
また、作業水の流路の選択的な切替は、種々の構成の弁装置によって提供することができる。例えば、上記実施形態には、バイパス通路９１のみに設けた弁装置８４、バイパス通路８９１と特定部分６０を通る主通路との両方に設けられた弁装置８８４、１１９８、または分岐部に設けられた弁装置１２９４が開示されている。これに代えて、バイパス通路の圧力損失を主通路の圧力損失より大きく調節し、特定部分を通る主通路のみに弁装置を設けてもよい。
【０１６６】
また、上記実施形態では、作業水によって、ＭＣＥ素子４９、５９をＡＭＲサイクルとして機能させるための熱輸送媒体と、ＭＨＰ装置２で得られた冷熱および／または温熱を熱交換器３、４に輸送する熱輸送媒体とを提供した。これに代えて、ＭＣＥ素子４９、５９をＡＭＲサイクルとして機能させるための熱輸送媒体と、ＭＨＰ装置２で得られた冷熱および／または温熱を熱交換器３、４に輸送する熱輸送媒体とを分離してもよい。例えば、ＭＨＰ装置２とは別に、高温端１１に得られた高温を輸送するための水の循環回路とポンプとを設けることができる。
【０１６７】
また、上記実施形態では、斜板式ポンプ、またはラジアルピストンポンプによって多気筒ポンプを提供した。これに代えて、他の形式の容積型ポンプを利用してもよい。また、上記第１実施形態では、ポンプの１気筒に、一つの作業室４６、５６を対応させて配置した。これに代えて、複数の気筒とひとつの作業室、またはひとつの気筒と複数の作業室、または複数の気筒と複数の作業室を対応させて配置してもよい。
【０１６８】
また、上記実施形態では、車両用空調装置に本発明を適用した。これに代えて、住宅用の空調装置に本発明を適用してもよい。また、水を加熱する給湯装置として利用してもよい。また、上記実施形態では、室外の空気を主要な熱源とするＭＨＰ装置２を説明した。これに代えて、水、土などの他の熱源を主要熱源として利用してもよい。
【０１６９】
また、上記実施形態では、熱磁気サイクル装置の一形態であるＭＨＰ装置２を説明した。これに代えて、熱磁気サイクル装置の一形態である熱磁気エンジン装置に本発明を適用してもよい。例えば、上記実施形態のＭＨＰ装置２の磁場変化と熱輸送媒体の流れとの位相を調節することにより熱磁気エンジン装置を提供することができる。
【０１７０】
また、制御装置が提供する手段と機能は、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、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。
【符号の説明】
【０１７１】
１  車両用空調装置、  ２  磁気熱量効果型ヒートポンプ装置（ＭＨＰ装置）、
３  熱交換器（高温側）、  ４  熱交換器（低温側）、  ５、３０５  制御装置、
３０６  温度センサ、  １１  高温端、  １２  低温端、  １３  中間低温端、
１４  中間高温端、  １５  高温側循環流路、  １６  低温側循環流路、
２０  モータ、  ３０、６３０  ポンプ、
４０、５０  磁気熱量素子ユニット（ＭＣＤユニット）、  ４５、５５  永久磁石、
４９、５９  磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）、  ６０−６５  素子ユニット、
７０、８０  変速機、  ９０  移動装置。
【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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