(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キュリー温度が異なる複数の素子ユニット（６１−６６、６１−６７）を温度分布の方向に沿って直列に配置した磁気熱量素子（１４９、２４９、３４９、４４９、５４９）において、
複数の前記素子ユニットが発揮しうる磁気熱量効果を示す複数の能力分布（Ｓｐ１−Ｓｐ６、Ｓｐ１−Ｓｐ７）の高さは、少なくともひとつが他と異なっており、
少なくともひとつの前記素子ユニットの長さは、他の前記素子ユニットの長さと異なる長さをもち、それら２つの前記素子ユニットのうち、一方の前記素子ユニットの前記能力分布は、他方の前記素子ユニットの前記能力分布より低く、前記一方の素子ユニットの高温端と低温端との間における長さは、前記他方の素子ユニットの長さより長いことを特徴とする磁気熱量素子。
【請求項２】
前記能力分布の差が大きいほど、前記長さの差が大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の磁気熱量素子。
【請求項３】
キュリー温度が異なる複数の素子ユニット（６１−６６、６１−６７）を温度分布の方向に沿って直列に配置した磁気熱量素子（１４９、２４９、３４９、４４９、５４９）において、
複数の前記素子ユニットが発揮しうる磁気熱量効果を示す複数の能力分布（Ｓｐ１−Ｓｐ６、Ｓｐ１−Ｓｐ７）の高さは、少なくともひとつが他と異なっており、
少なくとも３つの前記素子ユニットを有し、ひとつの前記素子ユニットの両側に他の前記素子ユニットが隣接して配置されており、
複数の前記キュリー温度は温度間隔（Ｔｄ１２−Ｔｄ５６、Ｔｄ６７）だけ離れており、少なくともひとつの前記温度間隔は、他の前記温度間隔と異なり、
一方において隣接する２つの前記素子ユニットの前記能力分布の平均値が、他方において隣接する２つの前記素子ユニットの前記能力分布の平均値より低く、
前記一方において隣接する２つの前記素子ユニットの前記キュリー温度の間の前記温度間隔は、前記他方において隣接する２つの前記素子ユニットの前記キュリー温度の間の前記温度間隔より小さいことを特徴とする磁気熱量素子。
【請求項４】
前記平均値の差が大きいほど、前記温度間隔の差が大きいことを特徴とする請求項３に記載の磁気熱量素子。
【請求項５】
前記磁気熱量効果の大きさは、磁場を変化させた際の等温エントロピー変化、または断熱温度変化によって示されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の磁気熱量素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の磁気熱量素子と、
前記磁気熱量素子と熱交換し熱を輸送する熱輸送媒体を流す媒体装置（３０）と、
前記磁気熱量素子を磁場の影響下におく磁気装置（４４、４５、５４、５５）とを備えることを特徴とする熱磁気サイクル装置。
【請求項７】
請求項６に記載の熱磁気サイクル装置において、
前記媒体装置（３０）は、前記磁気熱量素子をＡＭＲサイクルとして機能させるための前記熱輸送媒体の往復流を供給するポンプを含み、
前記磁気装置は、前記磁気熱量素子への磁場の印加および除去を繰り返す磁場印加除去装置であることを特徴とする熱磁気サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示される発明は、磁性体の温度特性を利用する磁気熱量効果素子およびそれを備え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、および特許文献３は、異なるキュリー温度を有し、それらのキュリー温度の順序で直列的に配置された複数の素子ユニットを開示する。これらの装置は、高温端と低温端との間に大きい温度差がある用途に適している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５５６４２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２２９６３４号公報
【特許文献３】特表２０１２−５０３７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
直列的に配置された複数の素子ユニットを利用する場合、望まれる多数のキュリー温度を有し、しかも、望まれる水準の磁気熱量効果を発揮できる複数の素子ユニットを準備する必要がある。しかし、そのような条件を満たす素子ユニットを得ることが困難な場合がある。
【０００５】
例えば、複数の素子ユニットのそれぞれに異なるキュリー温度を与えるために、種々の手法をとることができる。異なる材料の使用、使用される材料の比率の調節、製造工程における処理内容の調節など多様な手法が採用可能である。しかし、求められる性能をもつ素子ユニットを提供することは、種々の観点から困難が伴う。例えば、使用可能な材料の制限、材料比率の調節可能な範囲の制限、製造工程において調節可能なパラメータの制限といった技術的な障壁が、必要な素子ユニットの入手を困難にする。また、コストが、必要な素子ユニットの入手を困難にすることもある。
【０００６】
望ましい素子ユニットを利用できない場合、直列的に配置された複数の素子ユニットは、高い性能を発揮できない。例えば、温度分布に沿って隣接する２つの素子ユニットが発揮する磁気熱量効果に差がある場合、一方の素子ユニットは高い磁気熱量効果を発揮できる温度帯において機能することができない場合がある。
【０００７】
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。
【０００８】
発明の目的のひとつは、直列的に配置された複数の素子ユニットが高い効率で機能する磁気熱量効果素子および熱磁気サイクル装置を提供することである。
【０００９】
発明の目的の他のひとつは、直列的に配置された複数の素子ユニットの一部に磁気熱量効果の差があっても、高い効率で機能できる磁気熱量効果素子および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】
【００１０】
ここに開示される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。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
開示される発明のひとつにより磁気熱量素子が提供される。発明は、キュリー温度が異なる複数の素子ユニット（６１−６６、６１−６７）を温度分布の方向に沿って直列に配置した磁気熱量素子（１４９、２４９、３４９、４４９、５４９）において、複数の素子ユニットが発揮しうる磁気熱量効果を示す複数の能力分布（Ｓｐ１−Ｓｐ６、Ｓｐ１−Ｓｐ７）の高さは、少なくともひとつが他と異なっており、少なくともひとつの素子ユニットの長さは、他の素子ユニットの長さと異なる長さをもち、それら２つの素子ユニットのうち、一方の素子ユニットの能力分布は、他方の素子ユニットの能力分布より低く、一方の素子ユニットの高温端と低温端との間における長さは、他方の素子ユニットの長さより長いことを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、複数の素子ユニットの能力分布の高さが、少なくとも一部において異なっていても、複数の素子ユニットが高い効率で機能する。
開示される発明のひとつにより磁気熱量素子が提供される。発明は、キュリー温度が異なる複数の素子ユニット（６１−６６、６１−６７）を温度分布の方向に沿って直列に配置した磁気熱量素子（１４９、２４９、３４９、４４９、５４９）において、複数の素子ユニットが発揮しうる磁気熱量効果を示す複数の能力分布（Ｓｐ１−Ｓｐ６、Ｓｐ１−Ｓｐ７）の高さは、少なくともひとつが他と異なっており、少なくとも３つの素子ユニットを有し、ひとつの素子ユニットの両側に他の素子ユニットが隣接して配置されており、複数のキュリー温度は温度間隔（Ｔｄ１２−Ｔｄ５６、Ｔｄ６７）だけ離れており、少なくともひとつの温度間隔は、他の温度間隔と異なり、一方において隣接する２つの素子ユニットの能力分布の平均値が、他方において隣接する２つの素子ユニットの能力分布の平均値より低く、一方において隣接する２つの素子ユニットのキュリー温度の間の温度間隔は、他方において隣接する２つの素子ユニットのキュリー温度の間の温度間隔より小さいことを特徴とする。
開示される発明のひとつにより熱磁気サイクル装置が提供される。発明は、上記磁気熱量素子と、磁気熱量素子と熱交換し熱を輸送する熱輸送媒体を流す媒体装置（３０）と、磁気熱量素子を磁場の影響下におく磁気装置（４４、４５、５４、５５）とを備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】発明を実施するための第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比較例のＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。
【図５】第２比較例のＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。
【図６】第３比較例のＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。
【図７】第１実施形態のＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。
【図８】第２実施形態のＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。
【図９】第３実施形態のＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。
【図１０】第４実施形態のＭＣＥ素子の特性を示すグラフである。
【図１１】第４実施形態のＭＣＥ素子の特性を示すグラフである。
【図１２】第５実施形態のＭＣＥ素子の特性を示すグラフである。
【図１３】第５実施形態のＭＣＥ素子の特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面を参照しながら、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。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他の形態の説明を参照し適用することができる。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、発明を実施するための第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である。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である。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。
【００１６】
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。例えば、ＭＨＰ装置２が暖房装置として利用されるとき、熱交換器３は室内熱交換器を提供する。ＭＨＰ装置２が冷房装置として利用されるとき、熱交換器４は室内熱交換器を提供する。
【００１７】
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。
【００１８】
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の磁気熱量装置ユニット４０と、磁気熱量素子を収容した第２の磁気熱量装置ユニット５０と、変速機７０、８０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。磁気熱量装置ユニット４０、５０は、ＭＣＤ（Magneto-Caloric effect Device）ユニット４０、５０とも呼ばれる。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
制御装置５は、電子制御装置（Electronic Control Unit）である。制御装置５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（ＭＭＲ）とを有する。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非一時的に格納している。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。制御装置５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、機能を実行するための手段と呼ぶことができ、別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成的なブロック、またはモジュールと呼ぶことができる。
【００２４】
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。
【００２５】
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、作業水の往復的な流れを生じさせる。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。
【００２６】
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。往復流は、作業水がＭＣＤユニット４０、５０内の高温端と低温端との間を往復する流れである。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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。ロータコア４４、５４と永久磁石４５、５５とは、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磁場の影響下におく磁気装置でもある。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
作業室４６、５６は、熱を輸送するための媒体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。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。
【００３８】
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。ＭＣＥ素子４９、５９は、例えば、ガドリニウム系材料、またはランタン−鉄−シリコン化合物により提供することができる。また、ＭＣＥ素子４９、５９は、マンガン、鉄、リンおよびゲルマニウムの混合物により提供することができる。
【００３９】
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、高温端と低温端との間の温度分布の方向に沿って長手方向を有する。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。
【００４０】
ひとつのＭＣＥ素子４９、５９は、複数の素子ユニット６１−６６を備える。複数の素子ユニット６１−６６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。図２には、右上に位置するひとつのＭＣＥ素子４９に属する６つの素子ユニット６１−６６が符号によって示されている。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
図４−図９は、図１−図３に図示されるＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子の特性を示す複合グラフである。図中には、ＭＣＥ素子の特性を示す複数のグラフと、ＭＣＥ素子の構造とが相互に関連付けて示されている。
【００４７】
図中において、（ａ）は、ＭＣＥ素子の機械的な構造を示す断面図である。（ｂ）は、ＭＣＥ素子に属する複数の素子ユニットが提供するキュリー温度Ｔｃの分布を示すグラフである。図中において、（ｃ）は、ＭＣＥ素子が定格運転状態で運転されているときの実際の温度Ｔａの分布の一例を示すグラフである。図中において、（ｄ）は、ＭＣＥ素子に属する複数の素子ユニットが発揮する磁気熱量効果ΔＳ（Ｊ／ｋｇＫ）を示すグラフである。磁気熱量効果ΔＳは、素子ユニットが発揮しうる能力に相当する。ここでは、単位当たりの能力を示している。
【００４８】
（ｄ）において、細い実線で示されたひとつの山型は、対応する素子ユニットが発揮しうる磁気熱量効果ΔＳの温度軸上における分布を示す。磁気熱量効果ΔＳの分布は、能力分布とも呼ばれる。ここでは、理解を容易にするために、ひとつの素子ユニットが発揮する磁気熱量効果の分布は、放物線状に図示されている。太い実線は、定格運転状態において得られる温度分布の下で、対応する素子ユニット６１−６６が実際に発揮する磁気熱量効果ΔＳの分布を示す。太い実線が示すひとつの山型の範囲が、ひとつの素子ユニットが発揮する磁気熱量効果の分布に相当する。よって、太い実線で示されたひとつの山型の波形は、素子ユニット６１−６６のそれぞれが実際に発揮する能力を示す。太い実線で示されたひとつの山形の波形は、定格運転状態における実能力とも呼ばれる。例えば、定格運転状態にあるとき、素子ユニット６１は、最も端の温度帯において太い実線で示される実能力を発揮する。このとき、素子ユニット６１は、低温端の温度ＴＬと、素子ユニット６１と素子ユニット６２との間の境界の温度Ｔｂ１２との間の温度帯におかれてＡＭＲサイクルの素子として機能している。この温度帯は、定格温度帯とも呼ばれる。
【００４９】
（第１比較例のＭＣＥ素子）
図４は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子Ｃ４９Ａを示す。（ａ）に図示されるように、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａは、素子ユニット６１−６６を備える。ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａは、温度分布の方向に沿って全長Ｌｗを有する。素子ユニット６１−６６のそれぞれは、温度分布の方向に沿って長さＬａを有する。素子ユニット６１−６６のそれぞれは、同じ長さＬａを有する。長さＬａは、全長Ｌｗを素子ユニット６１−６６によって均等に分割した長さである。ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａにおいては、複数の素子ユニット６１−６６は同じ長さＬａを有する。
【００５０】
（ｂ）に図示されるように、素子ユニット６１−６６のそれぞれは、異なるキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６を有する。複数のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、定格運転状態において素子ユニット６１−６６のそれぞれが置かれる温度帯において高い磁気熱量効果を発揮できるように設定される。複数の素子ユニット６１−６６は、それらのキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６の順で配列されている。言い換えると、複数の素子ユニット６１−６６は、それらのキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６が、高温端と低温端との間の温度勾配に対応するように配列されている。
【００５１】
複数のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、互いに温度差Ｔｄだけ離れている。ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａにおいては、隣接する２つのキュリー温度の間の温度差Ｔｄは、すべて等しい。よって、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａにおいては、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、等温度間隔に設定されている。キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、低温端の温度ＴＬと高温端の温度ＴＨとの間において、対称に、かつ等温度間隔で分布するように設定されている。
【００５２】
ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａが定格運転状態に到達すると、（ｃ）に図示されるような温度勾配ＴｇＡを生じる。高温端の温度ＴＨと、低温端の温度ＴＬとの間の温度差は、複数の素子ユニット６１−６６によって均等に分担される。素子ユニット６１−６６のそれぞれは、互いに等しい温度差をもつ温度帯を分担する。例えば、素子ユニット６１が分担する温度帯は、低温端の温度ＴＬと境界温度Ｔｂ１２との間である。素子ユニット６２が分担する温度帯は、境界温度Ｔｂ１２と境界温度Ｔｂ２３との間である。それらの温度帯の幅、すなわち温度差は等しい。
【００５３】
（ｄ）に図示されるように、複数の素子ユニット６１−６６が発揮する磁気熱量効果は、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６であらわされる。能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、互いに相似の形状である。能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６のピーク値は、互いにほぼ等しい。さらに、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６の温度軸上での拡がりは、互いにほぼ等しい。隣接する能力分布は、互いに交差している。例えば、素子ユニット６４の能力分布Ｓｐ４と、素子ユニット６５の能力分布Ｓｐ５とは、交点（温度Ｔｘ４５、能力Ｓｘ４５）において交差している。温度Ｔｘ４５は、交点温度とも呼ばれる。
【００５４】
この比較例では、太い実線は、連続した波状である。言い換えると、素子ユニット６１−６６が提供する複数の実能力が温度軸に沿って互いに連続している。このような複数の実能力は、複数の素子ユニット６１−６６が高い効率で運転されることを可能とする。
【００５５】
任意のひとつの素子ユニットを第１素子ユニットとし、この第１素子ユニットと隣接する他の素子ユニットを第２素子ユニットとする。この場合、第１素子ユニットと第２素子ユニットとの間の境界温度は、それら素子ユニットの能力分布の交点温度に一致している。言い換えると、第１素子ユニットの定格温度帯の端は、第１素子ユニットの能力分布と第２素子ユニットの能力分布との交点に一致している。すなわち、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度は、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致している。ここで、温度の一致は、数学的な完全な一致を含むとともに、２つの実能力が連続して位置付けられ、能力の大きい損失が生じない程度の一致を指している。この構成では、上記の関係がすべての素子ユニットの間において成立している。
【００５６】
例えば、素子ユニット６４と素子ユニット６５との間の境界温度Ｔｂ４５は、それら素子ユニット６４、６５の能力分布Ｓｐ４、Ｓｐ５の交点温度Ｔｘ４５に一致している。言い換えると、素子ユニット６４の定格温度帯の端は、素子ユニット６４の能力分布Ｓｐ４と素子ユニット６５の能力分布Ｓｐ５との交点温度Ｔｘ４５に一致している。隣接する２つの素子ユニット６４、６５の能力分布Ｓｐ４、Ｓｐ５の交点温度Ｔｘ４５は、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニット６４、６５の間の境界温度Ｔｂ４５に一致している。
【００５７】
このＭＣＥ素子Ｃ４９Ａでは、作動する温度帯は異なるが、同程度の磁気熱量効果を発揮できる複数の素子ユニット６１−６６が採用される。ＭＣＥ素子Ｃ４９Ａでは、定常運転状態における温度勾配を、複数の素子ユニット６１−６６に均等に割り付けている。すなわち、複数の素子ユニット６１−６６は、同じ長さをもち、同じ温度間隔をなすキュリー温度をもつ。これによると、定格運転状態において、複数の素子ユニット６１−６６のすべてが、高い磁気熱量効果を発揮する。よって、すべての素子ユニット６１−６６が高い効率で利用される。この結果、低い入力電力で高い運転効率を実現できる。
【００５８】
ところで、直列的に配置された複数の素子ユニット６１−６６に、（ｄ）に図示されるような理想的な能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６を与えることが困難な場合がある。例えば、能力分布のピーク値、および／または拡がりが素子ユニット毎に異なる場合がある。このような能力分布の変動は、使用可能な材料の制限、材料比率の調節可能な範囲の制限、製造工程において調節可能なパラメータの制限といった技術的な障壁により生じる。この結果、必要な素子ユニットの入手が困難になる。また、コストが、必要な素子ユニットの入手を困難にすることもある。この結果、能力分布の形状が異なる複数の素子ユニットを直列的に配置しなければならない場合がある。
【００５９】
（第２比較例のＭＣＥ素子）
図５は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子Ｃ４９Ｂを示す。（ａ）に図示されるように、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｂは、素子ユニット６１−６６を備える。複数の素子ユニット６１−６６は同じ長さＬａを有する。（ｂ）に図示されるように、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、等温度間隔に設定されている。（ｄ）に図示されるように、複数の素子ユニット６１−６６が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６２、６４が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６３、６５、６６が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。言い換えると、素子ユニット６２、６４の能力は、素子ユニット６１、６３、６５、６６の能力より低い。
【００６０】
この構成では、能力が高い素子ユニット６１、６３、６５、６６は大きい磁気熱量効果を発揮し、大きい温度差を生じさせる。一方、能力が低い素子ユニット６２、６４は、素子ユニット６１、６３、６５、６６より小さい磁気熱量効果を発揮し、相対的に小さい温度差を生じさせる。この結果、（ｃ）に図示されるような温度勾配ＴｇＢを生じる。能力が高い素子ユニット６１、６３、６５、６６が分担する温度帯は、相対的に広くなっている。一方、能力が低い素子ユニット６２、６４が分担する温度帯は、相対的に狭くなっている。この結果、素子ユニット６１−６６の間の能力差に起因して、素子ユニット６１−６６のそれぞれが分担する温度帯が、望ましい温度帯からずれる。
【００６１】
（ｄ）に図示されるように、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度は、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致していない。すなわち交点温度と、境界温度とがずれている。例えば、素子ユニット６４と素子ユニット６５との間の境界温度Ｔｂ４５は、それら素子ユニット６４、６５の能力分布Ｓｐ４、Ｓｐ５の交点温度Ｔｘ４５より低い。隣接する２つの素子ユニット６４、６５の能力分布Ｓｐ４、Ｓｐ５の交点温度Ｔｘ４５と、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニット６４、６５の間の境界温度Ｔｂ４５との間には、ずれ温度帯Ｔｓが生じている。
【００６２】
素子ユニット６５は、交点温度Ｔｘ４５より低い温度領域まで利用される。一方で、素子ユニット６４は、ピーク付近だけが利用される。この結果、ずれ温度帯Ｔｓにおいては、素子ユニット６４が素子ユニット６５より高い磁気熱量効果を発揮できるにもかかわらず、素子ユニット６５が利用される。ずれ温度帯Ｔｓにおいては、高い効率が得られない。
【００６３】
同様の非効率的な運転状態は、素子ユニット間の能力差に起因して、能力差のある素子ユニットの間において生じている。例えば、素子ユニット６１と素子ユニット６２との間、素子ユニット６２と素子ユニット６３との間、および素子ユニット６３と素子ユニット６４との間において非効率的な運転状態が発生している。さらに、非効率的な運転状態は、一部の能力差に起因して、能力差がない素子ユニットの間にも生じる。例えば、素子ユニット６５と素子ユニット６６との間にも非効率的な運転状態が発生している。これは、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｂ上における温度分布がずれるからである。
【００６４】
この結果、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｂによると、複数の素子ユニット間の能力差に起因して、高い磁気熱量効果を得ることができない。また、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｂを利用したＭＨＰ装置では、高い磁気熱量効果を得ることができない。
【００６５】
（第３比較例のＭＣＥ素子）
図６は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子Ｃ４９Ｃを示す。（ａ）に図示されるように、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｂは、素子ユニット６１−６６を備える。複数の素子ユニット６１−６６は同じ長さＬａを有する。（ｂ）に図示されるように、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、等温度間隔に設定されている。（ｄ）に図示されるように、複数の素子ユニット６１−６６が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６３、６４が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６２３、６５、６６が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。言い換えると、素子ユニット６３、６４の能力は、素子ユニット６１、６２、６５、６６の能力より低い。
【００６６】
この構成では、能力が高い素子ユニット６１、６２、６５、６６は大きい磁気熱量効果を発揮し、大きい温度差を生じさせる。一方、能力が低い素子ユニット６３、６４は、素子ユニット６１、６２、６５、６６より小さい磁気熱量効果を発揮し、相対的に小さい温度差を生じさせる。この結果、（ｃ）に図示されるような温度勾配ＴｇＣを生じる。能力が高い素子ユニット６１、６２、６５、６６が分担する温度帯は、相対的に広くなっている。一方、能力が低い素子ユニット６３、６４が分担する温度帯は、相対的に狭くなっている。この結果、素子ユニット６１−６６の間の能力差に起因して、素子ユニット６１−６６のそれぞれが分担する温度帯が、望ましい温度帯からずれる。
【００６７】
（ｄ）に図示されるように、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度は、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致していない。すなわち交点温度と、境界温度とがずれている。例えば、素子ユニット６４と素子ユニット６５との間の境界温度Ｔｂ４５は、それら素子ユニット６４、６５の能力分布Ｓｐ４、Ｓｐ５の交点温度Ｔｘ４５より低い。隣接する２つの素子ユニット６４、６５の能力分布Ｓｐ４、Ｓｐ５の交点温度Ｔｘ４５と、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニット６４、６５の間の境界温度Ｔｂ４５との間には、ずれ温度帯Ｔｓが生じている。
【００６８】
素子ユニット６５は、交点温度Ｔｘ４５より低い温度領域まで利用される。一方で、素子ユニット６４は、ピーク付近およびピークの片側に片寄った領域だけが利用される。この結果、ずれ温度帯Ｔｓにおいては、素子ユニット６４が素子ユニット６５より高い磁気熱量効果を発揮できるにもかかわらず、素子ユニット６５が利用される。ずれ温度帯Ｔｓにおいては、高い効率が得られない。
【００６９】
同様の非効率的な運転状態は、素子ユニット間の能力差に起因して、能力差のある素子ユニットの間において生じている。例えば、素子ユニット６２と素子ユニット６３との間、および素子ユニット６３と素子ユニット６４との間において非効率的な運転状態が発生している。さらに、非効率的な運転状態は、一部の能力差に起因して、能力差がない素子ユニットの間にも生じる。例えば、素子ユニット６１と素子ユニット６２との間、および素子ユニット６５と素子ユニット６６との間にも非効率的な運転状態が発生している。これは、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｃ上における温度分布がずれるからである。
【００７０】
この結果、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｃによると、複数の素子ユニット間の能力差に起因して、高い磁気熱量効果を得ることができない。また、ＭＣＥ素子Ｃ４９Ｃを利用したＭＨＰ装置では、高い磁気熱量効果を得ることができない。
【００７１】
（第１実施形態のＭＣＥ素子）
図７は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子１４９を示す。（ａ）に図示されるように、ＭＣＥ素子１４９は、素子ユニット６１−６６を備える。少なくともひとつの素子ユニットは、他の素子ユニットと異なる長さを有する。図示の例では、複数の素子ユニット６１−６６は、互いに異なる長さＬ１−Ｌ６を有する。
【００７２】
（ｂ）に図示されるように、ＭＣＥ素子１４９においては、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、等温度間隔に設定されている。（ｄ）に図示されるように、複数の素子ユニット６１−６６が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６２、６４が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６３、６５、６６が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。言い換えると、素子ユニット６２、６４の能力は、素子ユニット６１、６３、６５、６６の能力より低い。
【００７３】
この構成では、能力が高い素子ユニット６１、６３、６５、６６の長さＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６は、長さＬａより短く設定されている。一方、能力が低い素子ユニット６２、６４の長さＬ２、Ｌ４は、長さＬａより長く設定されている。別の観点では、長さＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６は、長さＬ２、Ｌ４より短く設定されている。具体的には、長さＬ１−Ｌ６は、Ｌ３＜Ｌ５＜Ｌ１＜Ｌ６＜Ｌ２＜Ｌ４の関係に設定されている。言い換えると、長さＬ１−Ｌ６は、能力が相対的に低い素子ユニットの長さＬ２、Ｌ４が、能力が相対的に高い素子ユニットの長さＬ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６より長くなるように設定されている。
【００７４】
この構成では、単位当たり能力が高い素子ユニット６１、６３、６５、６６は、相対的に長さが短い。このため、素子ユニット６１、６３、６５、６６が発生する磁気熱量効果は抑制され、そこに発生する温度差も抑制される。一方、単位当たり能力が低い素子ユニット６２、６４は、相対的に長さが長い。このため、素子ユニット６２、６４が発生する磁気熱量効果は補充され、そこに発生する温度差も拡大される。この結果、（ｃ）に図示されるような温度勾配Ｔｇ１を生じる。この温度勾配Ｔｇ１は、素子ユニット６１−６６の間の能力差にもかかわらず、素子ユニット６１−６６のそれぞれが分担する温度帯を、望ましい温度帯に保持する。
【００７５】
この実施形態では、素子ユニット６１−６６の長さＬ１−Ｌ６は、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度が、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致するように設定されている。素子ユニット６１−６６の長さＬ１−Ｌ６は、例えば、境界温度Ｔｂ４５が交点温度Ｔｘ４５に一致するように設定されている。この構成では、すべての素子ユニット６１−６６の長さＬ１−Ｌ６は、すべての境界温度がそれに対応する交点温度に一致するように設定されている。この結果、（ｄ）に太い実線で示される実能力は、連続した波状となる。
【００７６】
別の観点では、定格運転状態においてひとつの素子ユニットが分担する温度帯のほぼ中央に、その素子ユニットが発揮する実能力のピーク値が位置するように、素子ユニット６１−６６の長さＬ１−Ｌ６が設定されている。すべての素子ユニット６１−６６の長さＬ１−Ｌ６が、効率的な運転を可能とするように設定されている。ＭＣＥ素子１４９に含まれる複数の素子ユニット６１−６６は、複数の異なる長さをもつ。
【００７７】
この実施形態では、交点温度と境界温度とを一致させるために素子ユニットの大きさが調節され、設定される。設定される素子ユニットの大きさは、高温端と低温端との間における素子ユニット６１−６７の長さＬ１−Ｌ６を含む。長さを調節することで、簡単に交点温度と境界温度とを一致させることができる。また、少なくともひとつの素子ユニットの長さは、他の素子ユニットの長さと異なる長さをもつ。このような不等長さをもつ素子ユニット６１−６６を採用することにより、交点温度と境界温度とを一致させることができる。
【００７８】
任意の２つの素子ユニットのうち、一方の素子ユニットの能力分布が、他方の素子ユニットの能力分布より低い場合がある。典型的な一例は、隣接する２つの素子ユニットの場合である。この場合、一方の素子ユニットの長さは、他方の素子ユニットの長さより長い。すなわち、能力分布が低い素子ユニットの長さは、能力分布が高い素子ユニットの長さより長く設定される。これにより、能力分布に応じた温度帯を複数の素子ユニットに割り当てることができる。また、能力分布の差が大きいほど、長さの差が大きく設定される。例えば、素子ユニット６３の能力分布Ｓｐ３と素子ユニット６４の能力分布Ｓｐ４との間の差Ｓｐ３−Ｓｐ４は、素子ユニット６２の能力分布Ｓｐ２と素子ユニット６３の能力分布Ｓｐ３との間の差Ｓｐ３−Ｓｐ２より大きい。これに対応して、素子ユニット６３の長さＬ３と素子ユニット６４の長さＬ４との差は、素子ユニット６２の長さＬ２と素子ユニット６３の長さＬ３との差より大きく設定されている。素子ユニット６４の長さＬ４は、素子ユニット６２の長さＬ２より長く設定されている。
【００７９】
このＭＣＥ素子１４９によると、定格運転状態における境界温度と、能力分布の交点温度とが一致するように素子ユニットの長さが設定される。このため、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６に差があっても、定格運転状態において、複数の素子ユニット６１−６６のすべてが、高い磁気熱量効果を発揮する。すべての素子ユニット６１−６６が高い効率で利用される。この結果、低い入力電力で高い運転効率を実現できる。
【００８０】
（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、素子ユニットの長さを調節することによって境界温度と交点温度との一致を実現した。これに代えて、この実施形態では、素子ユニットのキュリー温度を調節することによって境界温度と交点温度との一致が実現される。素子ユニットのキュリー温度は、使用される材料の選定、材料比率の調節、製造工程の調節など種々の手法によって調節可能である。この実施形態でも、図１−図３の構成が採用される。さらに、図８に図示されるＭＣＥ素子２４９が採用される。
【００８１】
（第２実施形態のＭＣＥ素子）
図８は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子２４９を示す。（ａ）に図示されるように、ＭＣＥ素子２４９は、素子ユニット６１−６６を備える。素子ユニット６１−６６は、同じ長さＬａを有する。
【００８２】
（ｂ）に図示されるように、ＭＣＥ素子２４９においては、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、等温度間隔に設定されていない。キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６の間には、それぞれ温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が存在する。
【００８３】
（ｄ）に図示されるように、複数の素子ユニット６１−６６が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６３、６４が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６２、６５、６６が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。言い換えると、素子ユニット６３、６４の能力は、素子ユニット６１、６２、６５、６６の能力より低い。
【００８４】
能力が高い素子ユニット６１、６２、６５、６６のキュリー温度Ｔｃ１、Ｔｃ２、Ｔｃ５、Ｔｃ６は、それらに隣接する能力が低い素子ユニット６３、６４のキュリー温度Ｔｃ３、Ｔｃ４に近づくように設定されている。例えば、キュリー温度Ｔｃ１、Ｔｃ２は、キュリー温度Ｔｃ３に近づくように高温側にずらして設定されている。この結果、（ｄ）上における能力分布Ｓｐ２は、高温側にずれる。キュリー温度Ｔｃ６、Ｔｃ５は、キュリー温度Ｔｃ４に近づくように低温側にずらして設定されている。この結果、（ｄ）上における能力分布Ｓｐ５は、低温側にずれる。
【００８５】
さらに、能力が低い素子ユニット６３、６４のキュリー温度Ｔｃ３、Ｔｃ４は、ＭＣＥ素子２４９上における能力が低い側へ近づくように設定されている。図示の例では、ＭＣＥ素子２４９の中央部の能力が低い。そこで、キュリー温度Ｔｃ３、Ｔｃ４は、ＭＣＥ素子２４９の中央部の温度に近づくようにずらして設定されている。
【００８６】
この構成では、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が不均一に設定されている。不均一な温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６は、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６が対応する素子ユニットの能力、およびＭＣＥ素子２４９上における能力分布に応じて設定されることによって与えられている。具体的には、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が、Ｔｄ３４＜Ｔｄ２３＝Ｔｄ４５＜Ｔｄ１２＝Ｔｄ５６となるように設定されている。この構成では、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６が温度軸に沿って対称に配置されている。このため、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が対称に並ぶように設定されている。
【００８７】
この実施形態では、素子ユニット６１−６６のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度が、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致するように設定されている。素子ユニット６１−６６のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、例えば、境界温度Ｔｂ４５が交点温度Ｔｘ４５に一致するように設定されている。この構成では、すべての素子ユニット６１−６６のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、すべての境界温度がそれに対応する交点温度に一致するように設定されている。この結果、（ｄ）に太い実線で示される実能力は、連続した波状となる。
【００８８】
この実施形態では、交点温度と境界温度とを一致させるためにキュリー温度が調節され、設定される。交点温度と境界温度とを一致させるために、キュリー温度は、高温端の温度ＴＨと、低温端の温度ＴＬとの間に不均等に割り付けられる。少なくとも３つの素子ユニットを有する場合、複数のキュリー温度は温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６だけ離れて設定される。少なくともひとつの温度間隔は、他の温度間隔と異なる。これにより、少なくとも３つのキュリー温度は高温端の温度ＴＨと低温端の温度ＴＬとの間に不均等に割り当てられる。この構成により、能力分布のピーク前後の範囲が利用される。
【００８９】
ひとつの素子ユニットの両側に他の素子ユニットが隣接して配置される場合、キュリー温度は、それら素子ユニットの能力分布の平均値の差に依存して設定することができる。一方において隣接する２つの素子ユニットの能力分布の平均値が、他方において隣接する２つの素子ユニットの能力分布の平均値より低い場合がある。この場合、一方において隣接する２つの素子ユニットのキュリー温度の間の温度間隔は、他方において隣接する２つの素子ユニットのキュリー温度の間の温度間隔より小さく設定される。さらに、上記２つの平均値の差が大きいほど、２つの温度間隔の差が大きくなるように複数のキュリー温度が設定される。
【００９０】
例えば、素子ユニット６３の両側には、素子ユニット６２と素子ユニット６３との隣接と、素子ユニット６３と素子ユニット６４との隣接とが存在する。素子ユニット６３、６４の能力分布Ｓｐ３、Ｓｐ４の平均値は、素子ユニット６２、６３の能力分布Ｓｐ２、Ｓｐ３の平均値より低い。これに対応して、キュリー温度Ｔｃ３とキュリー温度Ｔｃ４との間の温度間隔Ｔｄ３４は、キュリー温度Ｔｃ２とキュリー温度Ｔｃ３との間の温度間隔Ｔｄ２３より小さく設定される。さらに、上記２つの平均値の差が大きいほど、２つの温度間隔の差が大きくなるように複数のキュリー温度が設定される。
【００９１】
このＭＣＥ素子２４９によると、能力が高い素子ユニットが分担する温度帯を広げ、能力が低い素子ユニットが分担する温度帯を狭くするように、素子ユニットのキュリー温度が設定される。言い換えると、隣接する素子ユニットのキュリー温度の温度間隔が設定される。これにより、定格運転状態における境界温度と、能力分布の交点温度とが一致する。よって、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６に差があっても、すべての素子ユニット６１−６６が高い効率で利用される。
【００９２】
（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、素子ユニットの長さ、または素子ユニットのキュリー温度を調節することによって境界温度と交点温度との一致を実現した。これに代えて、この実施形態では、素子ユニットの長さ、および素子ユニットのキュリー温度の両方を調節することによって境界温度と交点温度との一致が実現される。この実施形態でも、図１−図３の構成が採用される。さらに、図９に図示されるＭＣＥ素子３４９が採用される。
【００９３】
（第３実施形態のＭＣＥ素子）
図９は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子３４９を示す。（ａ）に図示されるように、ＭＣＥ素子３４９は、素子ユニット６１−６６を備える。複数の素子ユニット６１−６６は、互いに異なる長さＬ１−Ｌ６を有する。（ｂ）に図示されるように、ＭＣＥ素子２４９においては、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、等温度間隔に設定されていない。（ｄ）に図示されるように、複数の素子ユニット６１−６６が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ６は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６２、６４が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６３、６５、６６が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。
【００９４】
能力が低い素子ユニット６２の長さＬ２は、能力が高い素子ユニット６１、６３の長さＬ１、Ｌ３より長く設定されている。素子ユニット６１−６３の長さＬ１−Ｌ３は、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度が、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致するように設定されている。
【００９５】
素子ユニット６４−６６の長さＬ４−Ｌ６は、素子ユニット６４、６５のキュリー温度Ｔｃ４、Ｔｃ５の設定と協働して、交点温度と境界温度との一致を実現するように設定されている。素子ユニット６４、６５のキュリー温度Ｔｃ４、Ｔｃ５は、上述の素子ユニット６４−６６の長さＬ４−Ｌ６の設定と協働して、交点温度と境界温度との一致を実現するように設定されている。すなわち、素子ユニットの長さと、素子ユニットのキュリー温度との両方が、交点温度と境界温度との一致を実現するように設定されている。ここでは、複数の素子ユニットが不均等の長さをもち、かつ、それら複数の素子ユニットのキュリー温度が不均等の温度間隔を与えるように設定される。
【００９６】
能力が低い素子ユニット６４の長さＬ４は、能力が高い素子ユニット６３、６５、６６の長さＬ３、Ｌ５、Ｌ６より長く設定されている。
【００９７】
隣接する２つの素子ユニット６４、６５の能力分布の平均値が、隣接する２つの素子ユニット６５、６６の能力分布の平均値より低い。そこで、２つの素子ユニット６４、６５のキュリー温度の間の温度間隔Ｔｄ４５は、２つの素子ユニット６５、６６のキュリー温度の間の温度間隔Ｔｄ５６より小さい。隣接する２つの素子ユニット６３、６４の能力分布の平均値は、隣接する２つの素子ユニット６４、６５の能力分布の平均値とほぼ等しい。そこで、２つの素子ユニット６３、６４のキュリー温度の間の温度間隔Ｔｄ３４は、２つの素子ユニット６４、６５のキュリー温度の間の温度間隔Ｔｄ４５とほぼ等しい。この構成では、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が不均一に設定されている。キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６は、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が、Ｔｄ３４＝Ｔｄ４５＜Ｔｄ１２＝Ｔｄ２３＜Ｔｄ５６となるように設定されている。
【００９８】
ここでは、交点温度と境界温度とを一致させるために、素子ユニット６４、６５、６６の長さも調節されている。よって、温度間隔Ｔｄ３４、Ｔｄ４５、Ｔｄ５６は、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の平均値にだけ依存することなく設定される。例えば、素子ユニット６４、６５、６６の不均等な長さ設定による交点温度と境界温度との接近効果を考慮して設定される。典型的な態様では、素子ユニットの長さと、キュリー温度の温度間隔との両方が交点温度と境界温度とを接近させるように設定され、利用される。
【００９９】
このようにこの実施形態では、複数の素子ユニットの長さとキュリー温度との両方が、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度が、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致するように設定されている。例えば、素子ユニット６４、６５の長さＬ４、Ｌ５と、素子ユニット６４、６５のキュリー温度Ｔｃ４、Ｔｃ５は、境界温度Ｔｂ４５が交点温度Ｔｘ４５に一致するように設定されている。この構成では、すべての素子ユニット６１−６６の長さＬ１−Ｌ６とキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６とは、すべての境界温度がそれに対応する交点温度に一致するように設定されている。この結果、（ｄ）に太い実線で示される実能力は、連続した波状となる。このＭＣＥ素子３４９によると、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６に差があっても、すべての素子ユニット６１−６６が高い効率で利用される。
【０１００】
（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、６つの素子ユニットを連結してひとつのＭＣＥ素子を提供した。ＭＣＥ素子は、２個またはそれ以上の任意の数の素子ユニットを備えることができる。例えば、７個の素子ユニットを備えるＭＣＥ素子を採用することができる。この実施形態でも、図１−図３の構成が採用される。さらに、図１０および図１１に図示されるＭＣＥ素子４４９が採用される。
【０１０１】
（第４実施形態のＭＣＥ素子）
図１０は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子４４９を示す。さらに、ＭＣＥ素子４４９上における磁気熱量効果ΔＳの分布が図示されている。ＭＣＥ素子４４９は、長さＬｗを有する。ＭＣＥ素子４４９は、素子ユニット６１−６７を備える。素子ユニット６１−６７は、同じ長さＬａを有する。複数の素子ユニット６１−６７が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ７は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６３、６４、６５が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６２、６６、６７が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。
【０１０２】
図１１は、ＭＣＥ素子４４９の磁気熱量効果ΔＳが、横軸を温度として図示されている。図示されるように、ＭＣＥ素子４４９においては、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、等温度間隔に設定されていない。キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７の間には、それぞれ温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ６７が存在する。この構成でも、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ５６が不均一に設定されている。
【０１０３】
キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ６７が、Ｔｄ３４＝Ｔｄ４５＜Ｔｄ２３＝Ｔｄ５６＜Ｔｄ１２＝Ｔｄ６７となるように設定されている。この構成では、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ７が温度軸に沿って対称に配置されている。このため、キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ６７が対称に並ぶように設定されている。
【０１０４】
この実施形態では、素子ユニット６１−６７のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、隣接する２つの素子ユニットの能力分布の交点温度が、定格運転状態におけるそれら２つの素子ユニットの間の境界温度に一致するように設定されている。素子ユニット６１−６７のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、能力分布Ｓｐ１と能力分布Ｓｐ２との交点の温度が定常運転状態における境界温度Ｔｂ１２に一致するように設定されている。また、素子ユニット６１−６７のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、能力分布Ｓｐ２と能力分布Ｓｐ３との交点の温度が定常運転状態における境界温度Ｔｂ２３に一致するように設定されている。この構成では、すべての素子ユニット６１−６７のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、すべての境界温度がそれに対応する交点温度に一致するように設定されている。この結果、太い実線で示される実能力は、連続した波状となる。このＭＣＥ素子４４９によると、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ７に差があっても、すべての素子ユニット６１−６７が高い効率で利用される。
【０１０５】
（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、ＭＣＥ素子の一部においてキュリー温度の不等間隔的な設定が採用され、ＭＣＥ素子の他の一部において素子ユニットの長さの不均等な設定が採用される。この実施形態でも、図１−図３の構成が採用される。さらに、図１２および図１３に図示されるＭＣＥ素子５４９が採用される。
【０１０６】
（第５実施形態のＭＣＥ素子）
図１２は、ＭＣＥ素子４９、５９として利用可能なＭＣＥ素子５４９を示す。さらに、ＭＣＥ素子５４９上における磁気熱量効果ΔＳの分布が図示されている。ＭＣＥ素子５４９の素子ユニット６１−６７は、長さＬ１−Ｌ７を有する。複数の素子ユニット６１−６７が発揮する磁気熱量効果の分布Ｓｐ１−Ｓｐ７は、互いに相似ではない。特に、素子ユニット６３、６４、６６が発揮する磁気熱量効果は、他の素子ユニット６１、６２、６５、６７が発揮する磁気熱量効果に比べて低い。
【０１０７】
素子ユニット６１−６７の長さＬ１−Ｌ７は、Ｌ５＜Ｌ７＜Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＜Ｌ４＜Ｌ６となるように設定されている。素子ユニット６１−６３の長さＬ１−Ｌ３は互いに等しい。素子ユニット６４−６７の長さＬ４−Ｌ７は、それらの間の境界温度が、交点温度に一致するように設定されている。
【０１０８】
図１３は、ＭＣＥ素子５４９の磁気熱量効果ΔＳが、横軸を温度として図示されている。キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、等温度間隔に設定されていない。キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７の間には、それぞれ温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ６７が存在する。この構成でも、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ６７が不均一に設定されている。
【０１０９】
キュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ７は、温度間隔Ｔｄ１２−Ｔｄ６７が、Ｔｄ３４＜Ｔｄ２３＜Ｔｄ４５＝Ｔｄ５６＝Ｔｄ６７＜Ｔｄ１２となるように設定されている。素子ユニット６４−６７のキュリー温度Ｔｃ４−Ｔｃ７は、それらの間の温度間隔Ｔｄ４５、Ｔｄ５６、Ｔｄ６７が互いに等しくなるように設定されている。素子ユニット６１−６３のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ３は、素子ユニット６１−６３の間の境界温度が、交点温度に一致するように設定されている。例えば、キュリー温度Ｔｃ２は、温度間隔Ｔｄ１２を、温度間隔Ｔｄ４５より大きくするように設定されている。キュリー温度Ｔｃ３は、温度間隔Ｔｄ２３を温度間隔Ｔｄ４５より小さくするように設定されている。ここで、温度間隔Ｔｄ４５は、温度範囲ＴＨ−ＴＬ間に複数の素子ユニット６１−６７を均等に割り付けることによって与えられる温度間隔を示す。
【０１１０】
この構成では、ＭＣＥ素子５４９の左半部においてはキュリー温度の設定によって交点温度と境界温度との一致が実現され、ＭＣＥ素子５４９の右半部においては素子ユニットの長さの設定によって交点温度と境界温度との一致が実現される。この結果、太い実線で示される実能力は、連続した波状となる。このＭＣＥ素子５４９によると、能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６に差があっても、すべての素子ユニット６１−６７が高い効率で利用される。
【０１１１】
（他の実施形態）
発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。各実施形態は追加的な部分をもつことができる。各実施形態の部分は、省略される場合がある。実施形態の部分は、他の実施形態の部分と置き換え、または組み合わせることも可能である。上記実施形態の構造、作用、効果は、あくまで例示である。発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。発明のいくつかの技術的範囲は、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と解されるべきである。
【０１１２】
例えば、上記実施形態では、素子ユニット６１−６６、６７の大きさのひとつである素子ユニット６１−６６、６７の温度勾配の方向に沿った長さＬ１−Ｌ６、Ｌ７を調節した。これに代えて、または加えて、素子ユニット６１−６６、６７の太さなどの大きさを調節してもよい。例えば、素子ユニット内に熱交換媒体の流路が形成されている場合、その流路の大きさを調節することにより素子ユニットの実質的な大きさを調節してもよい。
【０１１３】
また、上記実施形態では、温度勾配の方向に沿って直列に配列された複数の素子ユニットのすべてが定格運転状態において高い効率で機能するように長さおよび／またはキュリー温度を設定した。これに代えて、一部の素子ユニットだけが高い効率で機能するように長さおよび／またはキュリー温度を設定してもよい。例えば、ひとつのＭＣＥ素子内に初期温度からの起動用の素子ユニットと、定格運転用の複数の素子ユニットとを備えることができる。この場合、定格運転状態においては、起動用素子ユニットの効率は低くなってもよい。
【０１１４】
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。
【０１１５】
また、上記実施形態では、車両用空調装置に発明を適用した。これに代えて、住宅用の空調装置に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。
【０１１６】
また、上記実施形態では、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。これに代えて、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磁気熱量素子を採用してもよい。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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との間に熱交換器４を設けることができる。
【０１２０】
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。
【０１２１】
また、磁気熱量効果を測る指標として種々の物理量を用いることができる。例えば、磁気熱量効果の大きさは、磁場を変化させた際の等温エントロピー変化、または断熱温度変化によって示すことができる。
【０１２２】
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。
【０１２３】
以上に説明した複数の実施形態により、キュリー温度が異なる複数の素子ユニット６１−６６、６１−６７を直列に配置した磁気熱量素子が提供される。複数の素子ユニット６１−６６、６７が発揮しうる磁気熱量効果ΔＳを示す複数の能力分布Ｓｐ１−Ｓｐ６、Ｓｐ７の高さは、少なくともひとつが他と異なっている。素子ユニット６１−６６、６７の大きさＬ１−Ｌ６、Ｌ７および／または素子ユニット６１−６６、６７のキュリー温度Ｔｃ１−Ｔｃ６、Ｔｃ７は、隣接する２つの素子ユニットの間に定格運転状態において現れる境界温度Ｔｂ１２−Ｔｂ５６、Ｔｂ６７と、それら２つの素子ユニットに対応する能力分布が交差する交点温度（例えばＴｘ４５）とが一致するように設定されている。この構成によると、素子ユニットの大きさ、および／または素子ユニットのキュリー温度が、境界温度と交点温度とが一致するように設定される。境界温度と交点温度とが一致することにより、複数の能力分布の交点より高い領域が定格運転状態において利用される。このため、複数の素子ユニットの能力分布の高さが、少なくとも一部において異なっていても、定格運転状態において、複数の素子ユニットが高い効率で機能する。
【符号の説明】
【０１２４】
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  制御装置、
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  ポンプ、
４０、５０  磁気熱量装置ユニット（ＭＣＤユニット）、  ４５、５５  永久磁石、
４９、５９  磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）、
１４９、２４９、３４９、４４９、５４９  磁気熱量素子（ＭＣＥ素子）、
６１−６７  素子ユニット、  ７０、８０  変速機。
【図１】
0005884806.tif 000002
【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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