(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量による熱発生器であって、連続して配置されて少なくとも２つの連続する熱的段階を形成して異なる冷却液を通過させる少なくとも２つの磁気熱量効果素子であって、それぞれが両端部（３および４、１３および１４）を有する磁気熱量効果素子（２、１２）と、各磁気熱量効果素子（２、１２）を変動磁場下に置くようにする磁化配列であって、各磁気熱量効果素子（２、１２）に加熱サイクルと冷却サイクルとを交互に生成する磁化配列と、前記冷却液が前記磁気熱量効果素子を通って一方の端部への方向と反対側のもう一方の端部への方向とに交互に、かつその逆に移動し、磁場変動と同期化するように駆動する冷却液の駆動手段（７、８、８’、９、１１、１５、２５）とを有する熱発生器（１、１０、２０、３０、４０）において、前記磁気熱量効果素子（２、１２）が、前記磁気熱量効果素子のうちの第１の素子（２）を流れる冷却液と、前記磁気熱量効果素子のうちの第２の素子（１２）を流れる冷却液とにそれぞれ熱的に接触している熱交換手段（５、２５、３５）を介して、連続する端部（４、１３）で２つずつ熱的に連結していることを特徴とする熱発生器。
【請求項２】
前記熱交換手段（５、３５）は、２つの移動領域（２２、２３）を有し、該領域が互いに熱的に連結してそれぞれの領域に各前記磁気熱量効果素子（２、１２）からくる冷却液が通過することを特徴とする、請求項１に記載の熱発生器。
【請求項３】
前記移動領域（２２、２３）は、連続する２つの前記磁気熱量効果素子（２、１２）の前記端部（４、１３）と隣接するように配置されることを特徴とする、請求項２に記載の熱発生器。
【請求項４】
前記移動領域（２２、２３）は、熱伝導性材料で作製され、冷却液の通路（６）を備えることを特徴とする、請求項２および３に記載の熱発生器。
【請求項５】
前記熱交換手段（５、３５）の２つの前記移動領域（２２、２３）は、熱伝導性材料の物質を介して互いに連結されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項６】
前記熱交換手段（５、３５）の２つの前記移動領域（２２、２３）は、少なくとも１つのヒートポンプを介して互いに連結されることを特徴とする、請求項５に記載の熱発生器。
【請求項７】
冷却液の前記駆動手段は、前記磁気熱量効果素子（２、１２）の連続する前記端部（４、１３）に流体的に連結している中央の作動機（８、８’、２５）と、前記磁気熱量効果素子（２、１２）の一方の自由端（３、１４）にそれぞれが対面するように取り付けられた２つの端部の作動機（７）とを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項８】
前記中央の作動機（２５）は、熱伝導性材料で作製され、前記熱交換手段（５）と接触することを特徴とする、請求項７に記載の熱発生器。
【請求項９】
前記中央の作動機（８’）は、熱伝導性材料で作製された複動ピストンであり、そのジャケットは断熱材で作製されることと、前記熱交換手段を構成することとを特徴とする、請求項７に記載の熱発生器。
【請求項１０】
冷却液の前記駆動手段は、それぞれが前記磁気熱量効果素子（２、１２）の連続する端部（４、１３）の一方に流体的に連結している２つの中央の作動機（９；１１および１５）と、それぞれが前記磁気熱量効果素子（２、１２）の自由端（３、１４）の一方に流体的に連結している２つの端部の作動機（７）とを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項１１】
前記移動手段（７、９、１１、１５、８、８’、２５）は、単動ピストン（７、９、１１、１５）および複動ピストン（８、８’、２５）を含む群から選択したピストンであることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の熱発生器。
【請求項１２】
連続する前記磁気熱量効果素子（２、１２）を絶えず２つの別々のサイクルに固定することができる磁化配列を有することを特徴とする、請求項１０に記載の熱発生器。
【請求項１３】
連続する前記磁気熱量効果素子（２、１２）を絶えず同じサイクルに固定することができる磁化配列を有することを特徴とする、請求項７に記載の熱発生器。
【請求項１４】
前記磁気熱量効果素子（２、１２）を通過する冷却液は、さまざまな化学成分および／または熱特性を備えることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の熱発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気熱量による熱発生器であって、連続して配置されて少なくとも２つの連続する熱的段階を形成して異なる冷却液を通過させる少なくとも２つの磁気熱量効果素子であって、それぞれが両端部を有する磁気熱量効果素子と、各磁気熱量効果素子を変動磁場下に置くようにする磁化配列であって、各磁気熱量効果素子に加熱サイクルと冷却サイクルとを交互に生成する磁化配列と、前記冷却液が前記磁気熱量効果素子を通って一方の端部の方向と反対側のもう一方の端部の方向とに交互に、かつその逆に移動し、磁場変動と同期化するように駆動する冷却液の駆動手段とを有する熱発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気冷却技術は２０数年以上前から知られており、環境配慮および持続可能な開発の観点からこの技術がもたらす利点は承知している。また、この技術の熱出力および効率には限度があることも知られている。そのため、この分野に関わる研究者は、こぞってこのような熱発生器の性能改善に取り組み、磁力、磁気熱量効果素子の性能、冷却液と磁気熱量効果素子との間の熱交換面積、熱交換器の性能など、さまざまなパラメータを研究している。
【０００３】
磁気熱量による熱発生器の出力を増大させるため、段階構造の形状をした複数の磁気熱量効果素子を搭載する方法が知られており、こうすることによって磁気熱量効果素子から出る流体が次の磁気熱量効果素子に入る流体と混ざって熱交換を実現し、温度勾配が大きくなる。このような構成では、流体的に互いに連結している磁気熱量効果素子は常に同じ磁気状態にある。すなわち両方とも磁場下にあるか、両方ともそのような磁場外にあるかのどちらかであり、これを交互に繰り返す。
【０００４】
複数の熱モジュールを備える段階構造をした熱発生器であって、それぞれの熱モジュールが１つまたは複数の磁気熱量効果素子を有し、同素子内では第１の熱モジュールから出力される熱エネルギーが第２の熱モジュールの入口に移動し、これ以降のモジュールも同様に続く熱発生器が知られている。この種の熱発生器にはいくつかの欠点がある。
【０００５】
その欠点のうちの１つが、連続する熱モジュールの入口と出口との間で熱エネルギーが移動することである。この移動は、たとえば前記モジュールの該当する両端部にあるチャンバに収容されている冷却液が混合されることによって成り立つ。ただし、このように混合されるには流体が移動する必要があり、そのために熱発生器は必然的に複雑になるとともに価格も上がってしまう。
【０００６】
この欠点に対する１つの解決策として、同じ１つの駆動手段を用いて問題となるチャンバに冷却液を移動させるという方法をとることができる。しかしながら、この構成では、冷却液が熱モジュールの間を移動するのに伴う特有の欠点が生じる。つまり、この冷却液の交換を可能にするために通路を設ける必要があるため、熱発生器がさらに複雑なものとなって冷却液が適切に混合されず、磁気熱量効果素子から出る流体とこの素子に続く熱モジュールに入る流体との間で最適な熱交換が達成されずにエネルギーの損失が増大してしまう。
【０００７】
その上、従来の段階型の熱発生器を実装するとさらに別の困難が生じ、特に、使用される熱モジュールを温度範囲の異なる状態で作動させることを前提にしている場合はなおさらである。実際に、たとえば２段階からなる段階構造のものの場合、第１の段階にある磁気熱量効果素子はマイナスの温度範囲で作動することができ、第２の段階にある磁気熱量効果素子はプラスの温度範囲で作動することができる。したがってこれに適応した冷却液を使用する必要があり、交換係数および粘度係数が両方の温度範囲で最適となっている必要がある。ところが、現在市販されている冷却液は、幅広い温度範囲に対する最適な特徴を備えてはいないために妥協して選択する必要があり、熱発生器の熱容量を最大に利用することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような欠点を緩和することを狙いとし、上に述べた課題への解決策を提供するものである。そのために、本発明の磁気熱量による熱発生器は、熱出力を産生する容量および２つの熱モジュール間、すなわち段階構造にある連続する磁気熱量効果素子同士の間の熱エネルギーの移動が最適となるように作製される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このために、本発明は、上に述べた類の磁気熱量による熱発生器であって、前記磁気熱量効果素子が、前記磁気熱量効果素子のうちの第１の素子を流れる冷却液と、前記磁気熱量効果素子のうちの第２の素子を流れる冷却液とにそれぞれ熱的に接触している熱交換手段を介して、連続する端部で２つずつ熱的に連結していることを特徴とする熱発生器に関する。
【００１０】
有利なように、前記熱交換手段は互いに熱的に連結した２つの移動領域を有することができ、この領域は熱的な橋を形成する。この移動領域にはそれぞれ、各前記磁気熱量効果素子からくる冷却液を通過させることができる。
【００１１】
好ましくは、前記移動領域は、連続する２つの磁気熱量効果素子の対応する端部と隣接するように配置することができる。
【００１２】
この構成では、移動領域は、たとえばアルミニウムまたは銅、またはその合金などの熱伝導性材料で作製することができ、冷却液の通路を備えることができる。変形例では、前記移動領域を多孔質にして冷却液がこの孔を通過することもできる。
【００１３】
第１の変形例では、前記熱交換手段の２つの移動領域は、熱伝導性材料の物質を介して互いに連結することができる。
【００１４】
第２の変形例では、前記熱交換手段の２つの移動領域は、少なくとも１つのヒートポンプを介して互いに連結することができる。
【００１５】
冷却液の駆動手段は、前記磁気熱量効果素子の連続する端部に流体的に連結している中央の作動機と、前記磁気熱量効果素子の一方の自由端にそれぞれが対面するように取り付けられた２つの端部の作動機とを有することができる。
【００１６】
２つの冷却液の間の熱交換を改善するため、中央の作動機はさらに、熱伝導性材料で作製することができ、前記熱交換手段と接触するようにすることができる。
【００１７】
変形例では、前記中央の作動機は熱伝導性材料で作製された複動ピストンとし、そのジャケットを断熱材で作製することができる。この場合、前記中央の作動機は、前記熱交換手段を構成することができる。
【００１８】
冷却液の駆動手段も同じく、それぞれが前記磁気熱量効果素子の連続する端部の一方に流体的に連結している２つの中央の作動機と、それぞれが前記磁気熱量効果素子の自由端の一方に流体的に連結している２つの端部の作動機とを有することができる。
【００１９】
有利なように、前記移動手段は、単動ピストンおよび複動ピストンを含む群から選択したピストンとすることができる。
【００２０】
さらに、前記熱発生器は、連続する前記磁気熱量効果素子を絶えず２つの別々のサイクルに固定するか、絶えず同じサイクルに固定することができる磁化配列を有することができる。サイクルとは、当然ながら、加熱サイクルまたは冷却サイクルのことであると理解しなければならない。
【００２１】
最後に、各磁気熱量効果素子の熱容量を効率的に利用するため、前記磁気熱量効果素子を通過する冷却液はさまざまな化学成分および／または熱特性を備えることができる。当然ながらこの化学成分は、各磁気熱量効果素子に適応され、特にキュリー温度に合わせた最適な動作温度に適応される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
本発明およびその利点は、添付の図を参照しながら非限定的な例として挙げたいくつかの実施形態を述べた以下の説明文を読めばさらに明らかになるだろう。
【００２３】
【図１Ａ】本発明による熱発生器の第１の実施形態の概略図である。
【図１Ｂ】本発明による熱発生器の第１の実施形態の概略図である。
【図２Ａ】図１Ａおよび１Ｂとほぼ同じ図であるが、本発明による熱発生器の第２の実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】図１Ａおよび１Ｂとほぼ同じ図であるが、本発明による熱発生器の第２の実施形態を示す図である。
【図３Ａ】図１Ａおよび１Ｂとほぼ同じ図であるが、本発明による熱発生器の第３の実施形態を示す図である。
【図３Ｂ】図１Ａおよび１Ｂとほぼ同じ図であるが、本発明による熱発生器の第３の実施形態を示す図である。
【図４Ａ】図１Ａおよび１Ｂの熱発生器の実施変形例を示す図である。
【図４Ｂ】図１Ａおよび１Ｂの熱発生器の実施変形例を示す図である。
【図５Ａ】別の実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】別の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図に示す実施例では、同じ部品または部分には同じ符号を付している。
【００２５】
熱発生器１、１０、２０、３０、４０は、それぞれ２つの磁気熱量効果素子２、１２を有し、この素子はそれぞれ磁気熱量効果材料を有する。
【００２６】
本発明はこの種の形態に限定されるわけではなく、それぞれが１つまたは複数の磁気熱量効果材料を有する磁気熱量効果素子２、１２を３つ以上備えている場合も範囲内とする。実際に、磁気熱量効果素子２、１２はそれぞれ、キュリー温度がさまざまで重大な磁気熱量効果を生む複数の磁気熱量効果材料で構成することができ、複数の磁気熱量効果材料が隣接することによって熱発生器１、１０、２０、３０、４０の加熱端部と冷却端部との間の温度勾配を大きくすることができるため、さらに高い効率を得ることができる。
【００２７】
また、このような構成により、前記熱発生器の動作範囲または使用範囲に応じた幅広い温度範囲を含めることもできる。
【００２８】
磁気熱量効果素子２および１２はいずれも両端部を有し、それぞれ３および４、ならびに１３および１４である。各磁気熱量効果素子２、１２の前記両端部３、４および１３、１４から一方の方向またはもう一方の方向に、磁場変動に沿って冷却液が流れる。各磁気熱量効果素子２、１２には特定の冷却液が通過する。磁気熱量効果素子２、１２の流体回路は、２つの冷却液が一切混ざることのないように分離されている。
【００２９】
使用する冷却液は、別々の成分であっても同じ成分であってもよい。その成分は、磁気熱量効果素子２、１２を作製するのに使用する磁気熱量効果材料および動作の温度範囲に応じて決定される。冷却液は、端部３および４から一方またはもう一方の方向、同じく１３および１４から一方またはもう一方の方向へと前記磁気熱量効果材料２、１２を通って前記磁場変動と連携して流れ、熱発生器１、１０、２０、３０、４０の両端３と１４との間の温度勾配を生成してそれを維持するようにする。
【００３０】
冷却液との熱交換が容易になるように、磁気熱量効果素子２、１２を構成する磁気熱量効果材料を多孔質にし、その孔が流体を通過させる通路を形成するようにすることができる。また、磁気熱量効果材料は、ミニチャンネルまたはマイクロチャンネルを加工した中実ブロックの形態をとったり、場合によっては溝入りで積層されたプレートの集合体でその間を冷却液が流れるもので構成したりすることもできる。また、磁気熱量効果材料は、粉末または粒子の形態をとってその隙間が流体の通路を形成するようにすることもできる。これ以外のあらゆる実施形態で、冷却液が前記磁気熱量効果材料を通過することができるものも当然認められる。
【００３１】
磁化配列（図示せず）は、連続的に給電される電磁石、または磁場変動を生成することができるほかのあらゆる類似の方法で、各磁気熱量効果素子２、１２に対して相対的な動きをする永久磁石を組み立てて構成することができる。
【００３２】
図１Ａおよび１Ｂに示す熱発生器１では、磁気熱量効果素子２、１２は並列し、連続する２つの熱的段階を形成している。いずれも常に同じ磁場変動に左右され、加熱サイクルか冷却サイクルのいずれかの状態にある。したがって図１Ａでは、磁気熱量効果素子２および１２は磁気活性化しているため加熱される。冷却液は、図１Ａの右側に向かって矢印で示した方向へ流れる。図１Ｂでは、磁気熱量効果素子２および１２は磁気活性化していなため冷却される。冷却液は、図１Ｂの左側に向かって矢印で示した方向へ流れる。
【００３３】
磁気熱量効果素子２および１２は熱交換手段５によって熱的に連結し、同手段は熱伝導性材料製のＵ字型部品で構成され、その分岐点の端部には２つの移動領域２２および２３がある。移動領域２２、２３はそれぞれ冷却液を流すことができる通路６を有する。この２つの移動領域２２および２３は、２つの磁気熱量効果素子２、１２の連続する端部４および１３に隣接するように熱発生器１内に配置されている。したがって、この移動領域２２および２３は、前記磁気熱量効果素子２、１２と直接接触している。
【００３４】
冷却液の駆動手段は、２つのピストン７および１つの複同ピストン８を有する。２つのピストン７は並列して端部の作動機を形成し、それぞれが前記磁気熱量効果素子２、１２の自由端３、１４と対面するように取り付けられる。この２つのピストン７は同時に同一方向に動いて２つの冷却液に往来の動きを伝達する。一方複同ピストン８は、中央の作動機を形成して交換手段５に収容され、ほかの２つのピストン７と並列して前記磁気熱量効果素子２、１２の連続する端部３、１４で流体的に連結し、ほかの２つのピストン７と同じ方向へ動く。このピストン７、８は、制御カム、変動磁場、流動システムまたはこれに類似のその他の方法などのあらゆる周知の方法で制御される。
【００３５】
この複同ピストン８は、２つの磁気熱量効果素子２と１２との間に搭載され、さまざまな作動機またはピストンの間で冷却液を移動させるのに必要な力を分散させることができるため、エネルギーの損失をうまく補うことができる。
【００３６】
このほか、この複同ピストン８は、磁気熱量効果素子２、１２が配置されている容積を分離している。この構成によって、各種の磁気熱量効果素子に適応し、それに伴って動作温度に適応するさまざまな冷却液を使用することが可能になる。さまざまな冷却液を使用することによって、熱移動係数および粘度係数が温度に適応してその温度に対して変化するように冷却液を選択することができ、そのために各磁気熱量効果素子２、１２の熱容量を最大に利用することができる。
【００３７】
したがって、磁気熱量効果素子２、１２が磁気活性化されるサイクルでは（図１Ａを参照）、第１の磁気熱量効果素子２に入る冷却液は、第１の磁気熱量効果素子２のピストン７によって流れ、加熱されたのちに熱交換手段５の対応する移動領域２２を通過して複同ピストン８のジャケットに到達する。これと同時に、第２の磁気熱量効果素子１２に入る冷却液は、複同ピストン８のチャンバを出て熱エネルギーの移動手段５を介してもうひとつの移動領域２３を通過し、ピストン７の方向へ向かって第２の気熱量効果素子１２を流れて加熱される。したがって、第１の磁気熱量効果素子２に入る冷却液（これ以降第１の冷却液という）の熱エネルギーは、移動領域２２を通って熱交換手段５に吸収され、移動領域２３を通って第２の磁気熱量効果素子１２に入る冷却液（これ以降第２の冷却液という）に対して放出される。熱エネルギーの移動は、第１の冷却液と熱交換手段５との間、および前記熱交換手段５と第２の冷却液との間を熱伝導によってほぼ同時に起こる。
【００３８】
図１Ｂに示すサイクルの場合は、磁気熱量効果素子２、１２は磁気活性化されず、冷却液は右から左へ流れ、２つの磁気熱量効果素子２、１２は冷却される。第２の冷却液は、熱交換手段５の対応する移動領域２３と熱交換を行い、この熱交換手段の方は、熱交換手段５の対応する移動領域２２で第１の冷却液との熱交換を行う。
【００３９】
この熱発生器１では、２つの磁気熱量効果素子２、１２は別々の磁気熱量効果材料を有し、第１の磁気熱量効果素子２のキュリー温度は第２の磁気熱量効果素子１２のキュリー温度よりも低いため、第１の磁気熱量効果素子２はたとえばマイナスの温度範囲で有効に働き、第２の磁気熱量効果素子１２はプラスの温度範囲で有効に働くことができる。このような構成により、熱発生器１の動作範囲を拡大することができる。
【００４０】
当然ながら、本発明は、同じ磁気熱量効果材料を有する磁気熱量効果素子２、１２を使用する可能性も備えている。
【００４１】
熱交換手段５が段階構造で２つの連続する磁気熱量効果素子２、１２と連結することによって、流体を移動させることなく熱エネルギーを１つの段階から別の段階へと移動させることができ、１つの段階から別の段階への温度勾配を大きくすることにつながり、その結果、熱発生器１の冷却端部３と加熱端部１４との間の温度勾配も大きくすることができる。
【００４２】
熱発生器１はこのほか、磁気熱量効果素子２および１２の自由端で構成される両端部３および１４に、外部の装置または外部の適用物との熱エネルギーの交換を行うことができる交換手段１６を有する。この外部の適用物は、たとえば熱発生器を包囲する空気、熱装置またはサーマルチャンバとすることができる。
【００４３】
この交換手段１６は、熱伝導性材料で作製された移動領域１７も有し、この領域は冷却液の通路１８を備えて磁気熱量効果素子２、１２の自由端３、１４に隣接しているため、冷却液は磁気熱量効果素子２、１２を出入りするたびに前記移動領域１７を通過する。この移動領域１７によって各サイクルで冷却液との熱エネルギーの交換が可能になり、この領域が非常に効率のよい熱交換器を構成する。さらにこの移動領域１７は、前記交換手段１６に搭載された管路１９を備える閉鎖回路を介して外部の適用物と熱的に連結しており、この管路の中を外部の適用物に入る冷却液が流れる。
【００４４】
当然ながら、本発明はこの種の熱交換器に限定されるものではなく、これに適応したこれ以外のどのような熱交換器を使用してもよい。
【００４５】
図２Ａおよび２Ｂに示す熱発生器１０では、磁気熱量効果素子２、１２は並列し、連続し、常に加熱サイクルか冷却サイクルの別々のサイクルの状態にある。したがって、図２Ａでは、左側の磁気熱量効果素子２、つまり第１の磁気熱量効果素子２は磁気活性化しておらず、右側の磁気熱量効果素子１２、つまり第２の磁気熱量効果素子１２は磁気活性化している。冷却液は、第１の磁気熱量効果素子２を左に流れ、第２の磁気熱量効果素子１２を右に流れて図の矢印で示す方向に動く。図２Ｂでは、磁気熱量効果素子２および１２はこれとは逆の磁気状態にあり、冷却液は第１の磁気熱量効果素子２の右に流れ、第２の磁気熱量効果素子１２を左に流れる。
【００４６】
熱交換手段５は、図１Ａおよび１Ｂに示すものと同じである。この熱交換手段によって、連続する磁気熱量効果素子２および１２を流れる２つの冷却液の間の熱交換を行うことができる。この実施形態では、冷却液は、磁気熱量効果素子２および１２の自由端３および１４で、図１Ａおよび１Ｂの熱発生器１に実装されたものと同じ並列した２つのピストン７によって流れると同時に、逆の２方向へ移動する。同じく、２つの磁気熱量効果素子２および１２の連続する端部４および１３では、冷却液の操作は２つの別々の単動ピストン９によって行われ、同ピストンが中央の作動機を形成してそれぞれのピストンが冷却液を磁気熱量効果素子２、１２のうちのどちらかに押し出している。
【００４７】
熱交換手段５の移動領域２２および２３は、冷却液の通路で磁気熱量効果素子２、１２の端部４、１３と単動ピストン９との間に配置されているため、冷却液は磁気熱量効果素子２、１２を出入りするたびにこの両領域を同時に通過する。
【００４８】
図３Ａおよび３Ｂに示す熱発生器２０では、流体は図１Ａおよび１Ｂの熱発生器１の場合と同じように流れる。
【００４９】
ただし、その操作は異なる。複同ピストン８の代わりに２つの単動ピストン１１、１５が用いられ、この２つのピストンはそれぞれ磁気熱量効果素子２、１２に流体的に連結している。このため、中央の作動機を形成しているピストン１１または１５が、これに対応する磁気熱量効果素子２または１２の冷却液を吸入すると、もう一方のピストン１５または１１は、冷却液をこれに対応する磁気熱量効果素子１２または２へ押し出す。また、この逆も同様である。
【００５０】
この構成では、熱交換手段５の移動領域２２および２３は、冷却液の通路で磁気熱量効果素子２、１２の端部４、１３と単動ピストン１１、１５との間に、前記端部４、１３に隣接するように配置されている。この２つの移動領域には、磁気サイクルが起こるたびに冷却液が同時に通過する。すなわち、第１の冷却液が磁気熱量効果素子２から出て、第２の冷却液が磁気熱量効果素子１２に入る（図３Ａを参照）ときであり、また、第１の冷却液が磁気熱量効果素子２に入り、第２の冷却液が磁気熱量効果素子１２から出る（図３Ｂを参照）ときである。
【００５１】
図４Ａおよび４Ｂに示す熱発生器３０は、図１Ａおよび１Ｂの実施変形例であり、中央のピストン８’は熱伝導性材料で作製され、そのジャケットは熱交換手段３５の内部で形成されている。このように、２つの隣接する磁気熱量効果素子２、１２の中を流れる冷却液の熱エネルギーは、熱交換手段３５の移動領域２２および２３と中央のピストン８’との両方で同時に交換される。この中央のピストン８’によって、ピストンが接触している２つの冷却液の間で直接の熱交換が可能になるとともに、前記冷却液との熱交換を行う熱交換手段３５自体との熱交換も可能になる。このような構成によって、２つの冷却液の間の熱交換をさらに改善することができる。
【００５２】
図示していない変形例は、図１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ、４Ａおよび４Ｂに示す実施形態のうちのいずれか一つと組み合わせることができるが、この例では、交換手段５、３５の２つの移動領域２２および２３は、少なくとも１つのヒートポンプを用いて互いに連結させて両者の間の熱エネルギーの交換を確実に行うことができる。
【００５３】
図５Ａおよび５Ｂは、熱発生器４０の一実施形態を示し、その構造は図４Ａおよび４Ｂの熱発生器３０の構造とほぼ同じであり、熱交換手段２５は２つの連続する磁気熱量効果素子２、１２の間に位置する中央の作動機によって作製されている。この中央の作動機２５は、熱伝導性材料で作製された複動ピストンであり、そのジャケット２７は断熱材で作製されている。このジャケット２７は、図４Ａおよび４Ｂに示す熱発生器３０の熱交換手段３５と同じ形状をしているが、その構成材料が断熱材であることと、移動領域がない代わりに冷却液の２つの通路領域２６がある点が異なっている。この構成では、２つの冷却液の間で行われる熱エネルギーの交換は、前記中央のピストン、つまりこの２つの冷却液と接触している複動ピストン２５を介して行われる。
【００５４】
熱容量をさらに改善するため、図４Ａ、４Ｂ、５Ａおよび５Ｂの中央のピストン８’、２５は、冷却液と接触する作業面に翼を備えることができる。
【００５５】
図に示す熱発生器全体１、１０、２０、３０、４０では、いずれの場合も前記熱発生器の冷却端部３および加熱端部１４に交換手段１６が搭載されている。しかし、本発明はこの種の構成に限定されるものではなく、前記冷却端部３または加熱端部１４のうちのいずれかのみがこのような交換手段１６と連携し、かつ／または前記熱交換手段５、３５が外部の装置または外部の適用物と熱的に連結している実施例にも及ぶ。
【００５６】
さらに本発明は、２段階に連続する磁気熱量効果素子２、１２のみを有する熱発生器に限定されるものでもない。実際に、熱発生器は、３段階以上に連続する磁気熱量効果素子で、各段階が隣接する複数の磁気熱量効果素子を有するものまで含むことができる。
【００５７】
最後に、本発明は、冷却液を移動させることを目的とする作動機を作製するためのピストンの使用に限定されるものではない。たとえば膜など、このほかの種類の作動機を検討してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本明細書により、本発明が設定した目的、すなわち、簡易な構造で、基礎となる磁気熱量効果素子２、１２のさまざまな段階を通過する熱エネルギーの移動が簡略化され、効率よく達成される熱発生器１、１０、２０、３０、４０を提案するという目的を達成することが可能であることが明らかとなる。
【００５９】
このような熱発生器１、１０、２０、３０、４０であれば、暖房、冷房、温度調節、冷却またはその他の分野で、競争に耐え得る価格で場所を取らない寸法に抑え、工業用にも家庭用にも用途を見出すことができる。
【００６０】
本発明は、記載した実施例に限定されるものではなく、添付の請求項に定義した保護範囲内である限り、当業者に自明のあらゆる修正および変形例も範囲に含まれる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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