(57)【要約】      （修正有）【課題】積層を容易に行なうことができる磁気作業体及びこれを使用した磁気ヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】磁気作業体は、磁気作業物質で形成された板状体を備え、該板状体に積層時に隙間調整部材となる隙間形成変形部３２を形成している。また磁気ヒートポンプ装置の一態様は、上記隙間を保って複数積層した磁気作業体ユニットと、磁場変更機構と、熱媒体移動機構と、放熱側熱交換器と、吸熱側熱交換器を備えている。【選択図】図３
2018151120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気作業物質で形成された板状体で構成され、該板状体に積層時に隙間調整部材となる隙間形成変形部を形成したことを特徴とする板状磁気作業体。
【請求項２】
前記隙間形成変形部は、前記板状体の幅方向及び長さ方向にそれぞれ形成した複数の切り起こし片で構成され、前記切り起こし片は、前記板状体の熱媒体の通流方向に整列配置されていることを特徴とする請求項１に記載の板状磁気作業体。
【請求項３】
前記隙間形成変形部は、前記板状体の少なくとも３個所に形成した切り起こし片で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の板状磁気作業体。
【請求項４】
前記隙間形成変形部は、前記板状体の少なくとも対向辺に沿って形成された折り曲げ部で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の板状磁気作業体。
【請求項５】
前記折り曲げ部は、熱媒体の流路に沿って形成されていることを特徴とする請求項４に記載の板状磁気作業体。
【請求項６】
前記板状体は、高い磁気熱量効果を発揮する温度帯が異なる複数の磁気作業物質を前記温度帯が順に高くなるように一方向に配列して構成されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の板状磁気作業体。
【請求項７】
前記磁気作業物質は、Ｍｎ系材料及びＬａ系材料の何れかであることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の板状磁気作業体。
【請求項８】
前記板状体は、折り曲げ体で構成されていることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の板状磁気作業体。
【請求項９】
熱媒体が通流される容器内に請求項１から８の何れか一項に記載の板状磁気作業体を前記隙間形成変形部で形成される隙間を保って複数積層した磁気作業体ユニットと、
該磁気作業体ユニットの磁気作業体に印加される磁場の大きさを変更する磁場変更機構と、
前記磁気作業体ユニットの高温端及び低温端間で前記熱媒体を移動させる熱媒体移動機構と、
前記高温端側の前記熱媒体を放熱させる放熱側熱交換器と、
前記低温端側の前記熱媒体に吸熱させる吸熱側熱交換器と
を備えたことを特徴とする磁気ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気熱量効果を有する板状磁気作業体及びこれを使用した磁気ヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フロン等の気体媒体を使用した従来の蒸気圧縮冷凍装置に代わり、磁気作業物質が励磁と消磁の際に大きな温度変化を生じさせる性質である磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置が近年注目されている。
この磁気ヒートポンプ装置では、液媒体の通流路に磁気作業物質を配置し、磁気熱量効果で熱媒体と熱交換するようにしている。従来は、磁気作業物質を粒状に成形し、粒状の磁気作業物質を筒状ケース内に収納し、この筒状ケース内に液媒体を流通させるようにしている。
このように、磁気作業物質を粒状に成形した場合には、液媒体との接触面積を増やすことができる反面、熱媒体の流路抵抗が大きくなり、効率の良い熱交換を行なうことができないという課題がある。
このため、熱媒体の流路抵抗を低減するために、特許文献１及び２に記載された磁気作業体が提案されている。
【０００３】
特許文献１では、磁気作業物質を断面で多数のブレードを櫛歯状に整列させた２つのモジュールを、一方のモジュールブレード間に他方のモジュールのブレードが挿入されるように互い違いに組み合わせて、ブレード間に形成される隙間に熱媒体を通過させるようにしている。
また、特許文献２では、粉末原料を用いて溶融急冷法により薄帯体を形成し、４枚積層して板状の積層体を形成し、この積層体に対して切断、研削、研磨などを行なって主たる面に０．１ｍｍの深さで奥行きに延びる溝を形成した材料片を制作し、この材料片を加熱し、水素を吸収させた材料片を積層してマイクロチャネルとなる熱交換器を製造するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５２４９０８号公報
【特許文献２】特開２０１４−４４００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、２種類の複数のブレードを有する２種類のモジュールを押出成型によって一体成型するので、ブレードの枚数や厚み等を変更する場合には一々押出成型金型を形成する必要があり、任意のブレード枚数のモジュールを低コストで容易に形成することができないという未解決の課題がある。
また、上記特許文献２に記載の従来例にあっては、４枚の薄帯体を積層して積層体を形成し、この積層体に対して、両側面側を残して切断、研削，研磨を行なって熱媒体流路となる溝を形成して材料片を形成し、この材料片を積層することにより、マイクロチャネルとなる熱交換器を製造するので、製造工程が複雑となるとともに、切断、研削及び研磨という機械加工を伴うので、材料片を容易に形成することができないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記特許文献１及び２に記載された従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、隙間を開けながら容易に積層することが可能な板状磁気作業体及びこれを使用した磁気ヒートポンプ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る板状磁気作業体の一態様は、磁気作業物質で形成された板状体を備え、該板状体に積層時に隙間調整部材となる隙間形成変形部を形成している。
また、本発明に係る磁気ヒートポンプ装置の一態様は、熱媒体が通流される容器内に上述した板状磁気作業体を前記隙間調整変形部で形成される隙間を保って複数積層した磁気作業体ユニットと、この磁気作業体ユニットの磁気作業体に印加される磁場の大きさを変更する磁場変更機構と、磁気作業体ユニットの高温端及び低温端間で前記熱媒体を移動させる熱媒体移動機構と、高温端側の前記熱媒体を放熱させる放熱側熱交換器と、低温端側の前記熱媒体に吸熱させる吸熱側熱交換器とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、板状磁気作業体に、積層時に隙間調整部材となる隙間形成変形部を形成したので、板状磁気作業体をそのまま積層することにより、隙間形成変形部によって熱媒体が通過する経路を容易に形成することができる。
また、上記構成を有する板状磁気作業体を積層して磁気作業体ユニットを構成することにより、簡易な構成で、熱交換効率の良い磁気ヒートポンプ装置を容易に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る磁気ヒートポンプ装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のヒートポンプ本体を示す断面図である。
【図３】図１の磁気作業体ユニットを示す断面図である。
【図４】板状磁気作業体の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図５】磁気作業物質の温度とエントロピー変化との関係を示す特性線図である。
【図６】温度変化が飽和した状態における磁気作業体の高温端と低温端の温度を示す特線図である。
【図７】第１の実施形態の変形例を示す断面図である。
【図８】磁気作業体ユニットの第２の実施形態を示す断面図である。
【図９】板状磁気作業体の第２の実施形態を示す断面図である。
【図１０】第２の実施形態の磁気作業体ユニットの変形例を示す断面図である。
【図１１】図１０の板状磁気作業体を示す断面図である。
【図１２】ヒートポンプ本体の他の例を示す斜視図である。
【図１３】ヒートポンプ本体のさらに他の例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、図面を参照して、本発明の一実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１０】
〔第１の実施形態〕
まず、本発明の一の態様を表す磁気ヒートポンプ装置の一実施形態について説明する。
〔磁気ヒートポンプ装置の構成〕
磁気ヒートポンプ装置１０は、図１に示すように、ヒートポンプ本体１１と、高温側切換弁１２と、放熱側熱交換器１３と、ヒータ１４と、循環ポンプ１５と、低温側切換弁１６と、吸熱側熱交換器１７とを備えている。
ヒートポンプ本体１１は、ヒートポンプ用ＡＭＲ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を構成するものである。このヒートポンプ本体１１は、図２に示すように、図示しないサーボモータに減速機を介して連結されて一方向に回転駆動されるロータ２１と、このロータ２１の周囲を囲む円筒状のケース体で構成される円筒状固定部としてのステータ２２とを備えている。
【００１１】
ロータ２１は、回転軸２３に固定された軸方向に延長する直方体状の支持部材２４と、この支持部材２４の対向する長辺上に固定された半径方向及び軸方向に延長する磁場発生部材となる一対の永久磁石２５Ａ及び２５Ｂとを備えている。永久磁石２５Ａ及び２５Ｂのそれぞれは、幅広形状を有し、外周側の先端が回転軸２３の中心を中心する円筒面とされている。
ステータ２２の内周面には、例えば上下位置及び左右位置に中心を挟んで対向するように２つずつ計４つの中空ダクト２６Ａ、２６Ｂ及び２６Ｃ及び２６Ｄが円周方向に９０°間隔で永久磁石２５Ａ及び２５Ｂの外周面と対向するようにステータ２２の軸方向に延長して配置されている。これら中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄのそれぞれは、断熱性の高い樹脂材料で形成されている。これにより、後述する磁気熱量効果を有する磁気作業体の外部への熱損失を低減させ、回転軸２３側への伝熱を防いでいる。
【００１２】
各中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄのそれぞれは、回転軸２３の中心を中心とする内側円筒面２６ａと回転軸２３の中心を中心とする外側円筒面２６ｂとこれら内側円筒面２６ａ及び外側円筒面２６ｂの両端部間をそれぞれ連結する円弧状側面部２６ｃ及び２６ｄとで偏平な円弧状の長円形に形成され、円周方向の長さが永久磁石２５Ａ及び２５Ｂの円周方向の長さと略等しく選定されている。
各中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄ内には、励磁と消磁の際に大きな温度変化を生じさせる性質である磁気熱量効果を発揮する磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄが配置されている。
【００１３】
これら磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄのそれぞれは、図３及び図４に示すように、磁気熱量効果を発揮する磁気作業物質で形成された２種類の第１磁気作業体３０Ａ及び第２磁気作業体３０Ｂを複数枚半径方向に積層して構成されている。
ここで、第１磁気作業体３０Ａは、図４（ａ）に示すように、磁気作業物質の粉末原料を例えば溶融急冷法よって例えば厚さ１ミリで中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄと同じ円弧状断面及び円周長を有する板状体３１を形成する。このとき、板状体３１の切り起こし片を形成する位置に切り起こし溝を形成しておくことが好ましいが、板状体３１を形成した後に切り起こし溝を形成するようにしても良い。
【００１４】
そして、板状体３１をプレス機でプレス加工することにより、円周方向に切り起こして隙間形成変形部となる複数の切り起こし片３２を形成する。ここで、切り起こし片３２は、積層したときに支える板状体３１に撓みが生じることがないように長さ方向Ｘ及び幅方向Ｙにそれぞれ所定間隔を保って複数例えば３個以上形成する。そして、切り起こし片３２の切り起こし方向は全て同じ方向とし、長さ及び角度は、積層時に熱媒体通路を形成するために必要する隙間に合わせて選定され、幅は支える板状体の荷重に合わせて選定される。
【００１５】
第１磁気作業体３０Ａの各きり起こし片３２は、図４（ａ）に示すように、ダクト２６Ａ〜２６Ｄの円周方向すなわち幅方向Ｘに等間隔で、軸方向すなわち長さ方向Ｙに延長する複数の直線上に軸方向に等間隔で整列されて形成されている。
また、第２磁気作業体３０Ｂは、図４（ｂ）に示すように、第１磁気作業体３０Ａの切り起こし片３２に対して平面視で重ならないように第１磁気作業体３０Ａの幅方向のきり起こし片３２間の例えば中間位置に切り起こし片３２を形成したことを除いては、第１磁気作業体３０Ａと同様の構成を有する。  なお、切り起こし片３２の設置数は任意に設定することができ、板状体３の剛性が高い場合には、第１磁気作業体３０Ａ及び第２磁気作業体３０Ｂに、それぞれ三点支持可能な少なくとも３個の切り起こし片３２を第１磁気作業体３０Ａと第２磁気作業体３０Ｂとで異なる位置に形成すればよい。
【００１６】
また、板状体３１は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、長手方向に高い磁気熱量効果を発揮する温度帯が異なる複数例えば第１磁気作業物質ＭＭ１、第２磁気作業物質ＭＭ２及び第３磁気作業物質ＭＭ３の３つの磁気作業物質を例えば温度帯が順に高くなるように配列して構成することが好ましい。一例として、３つの磁気作業物質ＭＭ１〜ＭＭ３として、温度Ｔとエントロピー変化（−ΔＳ）〔Ｊ／ｋｇ・Ｋ〕との関係が、図５に表されるものが選択されている。
【００１７】
すなわち、第１磁気作業物質ＭＭ１は図５の特性曲線Ｌ１で示すように、一番低いキュリー点付近の温度Ｔｐ１でエントロピー変化（−ΔＳ）がピークとなる山形特性を有し、第２磁気作業物質ＭＭ２は、図５の特性曲線Ｌ２で示すように、第１磁気作業物質ＭＭ１より高いキュリー点付近の温度Ｔｐ２でエントロピー変化（−ΔＳ）がピークとなる山形特性を有し、第３磁気作業物質ＭＭ３は、第２磁気作業物質ＭＭ２より高いキュリー点付近の温度Ｔｐ３でエントロピー変化（−ΔＳ）がピークとなる山形特性を有するＭｎ系材料又はＬａ系材料が使用されている。
【００１８】
これらＭｎ系材料又はＬａ系材料は、従来使用されていたＧｄ系材料よりも励磁／消磁による磁気エントロピー変化（−ΔＳ）が大きく、吸熱／放熱能力も高い。しかしながら、各材料の高い磁気熱量効果を発揮する稼働温度域（駆動温度スパン）がＧｄ系材料よりも狭いため、単体で使用したのでは常温から必要とする冷凍／放熱（給湯等）温度まで温度変化をさせることができない。
このため、第１磁気作業物質ＭＭ１、第２磁気作業物質ＭＭ２及び第３磁気作業物質ＭＭ３を板状体３１の長手方向に並べて配置することにより、必要な温度範囲で高い磁気熱量効果を得ることができる。
【００１９】
そして、図３に示すように、中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄ内に、第１磁気状作業体３０Ａ及び第２磁気作業体３０Ｂを交互に半径方向に積層することにより、磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄを構成する。このとき、各磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂの切り起こし片３２の幅方向に例えば水でなる熱媒体を通過させることにより、切り起こし片３２が熱媒体の通過に妨げとなることがなく、流路抵抗を小さくして、熱媒体を円滑に通過させることができる。
【００２０】
なお、磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄは、第１磁気作業体３０Ａ及び第２磁気作業体３０Ｂを積層したままでもよいが、各磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂを確実に固定する場合には、中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄの円弧状側面部２６ｃ及び２６ｄに対向する円周方向の側面に接合板をロウ付け等の接合手段で接合する。
そして、図１に示すように、上記構成を有するヒートポンプ本体１１の中空ダクト２６Ａの高温端２８に高温配管ＰＨ１１，ＰＨ１２が接続され、中空ダクト２６Ａと軸対称位置となる中空ダクト２６Ｂの高温端２８に高温配管ＰＨ２１，ＰＨ２２が接続される。中空ダクト２６Ｃの高温端２８に高温配管ＰＨ３１，ＰＨ３２が接続され、中空ダクト２６Ｃと軸対称位置となる中空ダクト２６Ｄの高温端２８に高温配管ＰＨ４１，ＰＨ４２が接続される。
【００２１】
同様に、中空ダクト２６Ａの低温端２９に低温配管ＰＬ１１，ＰＬ１２が接続され、中空ダクト２６Ａの軸対称位置となる中空ダクト２６Ｂの低温端２９に低温配管ＰＬ２１，ＰＬ２２が接続される。中空ダクト２６Ｃの低温端２９に低温配管ＰＬ３１，ＰＬ３２が接続され、中空ダクト２６Ｃの軸対称位置となる中空ダクト２６Ｄの低温端２９に低温配管ＰＬ４１，ＰＬ４２が接続される。
高温側切換弁１２は、例えばロータリ弁、電磁弁、ポペット弁等で構成され、ロータ２１の回転に伴って切換制御される。この高温側切換弁１２は、中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄと接続される接続ポート１２Ａ及び１２Ｂと、放熱側熱交換器１３の入口に接続される流出ポート１２Ｃと、循環ポンプ１５の吐出側に接続される流入ポート１２Ｄとを備えている。そして、高温側切換弁１２は、前述したロータ２１の回転に同期して接続ポート１２Ａを流出ポート１２Ｃに連通し、且つ、接続ポート１２Ｂを流入ポート１２Ｄに連通する状態と、接続ポート１２Ａを流入ポート１２Ｄに連通し、且つ、接続ポート１２Ｂを流出ポート１２Ｃに連通する状態とに切り換えられる。
【００２２】
接続ポート１２Ａには、ヒートポンプ本体１１から引き出された各高温配管ＰＨ１１〜ＰＨ４１が接続され、接続ポート１２Ｂには、ヒートポンプ本体１１から引き出された高温配管ＰＨ１２〜ＰＨ４２が接続されている。
高温側切換弁１２の流出ポート１２Ｃは、配管４１を介して放熱側熱交換器１３の入口に接続され、この放熱側熱交換器１３の出口は配管４２、この配管４２の途中に配置されたヒータ１４を介して循環ポンプ１５の吸込側に接続されている。そして、この循環ポンプ１５の吐出側が配管４３を介して高温側切換弁１２の流入ポート１２Ｄに接続されて排熱側の循環経路が構成されている。
【００２３】
低温側切換弁１６は、前述した高温側切換弁１２と同様に、例えばロータリ弁、電磁弁、ポペット弁等で構成され、ロータ２１の回転に伴って切換制御される。この低温側切換弁１６は、中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄと接続される接続ポート１６Ａ及び１６Ｂと、吸熱側熱交換器１７と接続される流出ポート１６Ｃ及び流入ポート１６Ｄとを備えている。
接続ポート１６Ａには、ヒートポンプ本体１１から引き出された各低温配管ＰＬ１１〜ＰＬ４１が接続され、接続ポート１６Ｂには、ヒートポンプ本体１１から引き出された低温配管ＰＬ１２〜ＰＬ４２が接続されている。また、流出ポート１６Ｃは配管４４を介して吸熱側熱交換器１７の入口に接続され、流入ポート１６Ｄは配管４５を介して吸熱側熱交換器１７の出口に接続され、吸熱側の循環経路が構成されている。
【００２４】
そして、低温側切換弁１６は、前述したロータ２１の回転に同期して接続ポート１６Ａを流出ポート１６Ｃに連通し、且つ、接続ポート１６Ｂを流入ポート１６Ｄに連通する状態と、接続ポート１６Ａを流入ポート１６Ｄに連通し、且つ、接続ポート１６Ｂを流出ポート１６Ｃ連通する状態とに切り換えられる。
これら循環ポンプ１５、高温側切換弁１２、低温側切換弁１６や各配管により、各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの高温端２８と低温端２９の間で熱媒体を往復移動させる熱媒体移動機構が構成される。
【００２５】
［磁気ヒートポンプ装置１０の動作］
次に上記構成を有する磁気ヒートポンプ装置１０の動作について説明する。
先ず、ヒートポンプ本体１１のロータ２１が０°の位置（図２に示す位置）にあるとき、永久磁石２５Ａ及び２５Ｂが０°及び１８０°の位置にあるので、この０°及び１８０°の位置にある磁気作業体ユニット２７Ａ、２７Ｂに印加される磁場の大きさは増大し、励磁されて温度が上昇する
一方、これと９０°位相が異なる９０°及び２７０°の位置にある磁気作業体ユニット２７Ｃ、２７Ｄに印加される磁場の大きさは減少し、消磁されて温度が低下する。
また、ロータ２１が０°の位置（図２）にあるとき、高温側切換弁１２は接続ポート１２Ａを流出ポート１２Ｃに連通し、且つ、接続ポート１２Ｂを流入ポート１２Ｄに連通する状態とし、低温側切換弁１６は接続ポート１６Ａを流入ポート１６Ｄに連通し、且つ、接続ポート１６Ｂを流出ポート１６Ｃに連通する状態とする。
【００２６】
そして、循環ポンプ１５の運転により、熱媒体（水）は図１に実線矢印で示すように、循環ポンプ１５→配管４３→高温側切換弁１２の流入ポート１２Ｄから接続ポート１２Ｂ→高温配管ＰＨ３２及びＰＨ４２→９０°及び２７０°の位置の磁気作業体ユニット２７Ｂ及び２７Ｄ→低温配管ＰＬ３２及びＰＬ４２→低温側切換弁１６の接続ポート１６Ｂから流出ポート１６Ｃ→配管４４→吸熱側熱交換器１７→配管４５→低温側切換弁１６の流入ポート１６Ｄから接続ポート１６Ａ→低温配管ＰＬ１１及びＰＬ２１→０°及び１８０°の位置の磁気作業体ユニット２７Ａ及び２７Ｂ→高温配管ＰＨ１１及びＰＨ２１→高温側切換弁１２の接続ポート１２Ａから流出ポート１２Ｃ→配管４１→放熱側熱交換器１３→配管４２→ヒータ１４→循環ポンプ１５の順で循環される状態となる。
【００２７】
磁気作業体ユニット２７Ａ、２７Ｂ中の熱媒体（水）は磁気作業体ユニット２７Ａ、２７Ｂの軸方向に振動し、熱を低温端２９から高温端２８へ伝達し、高温端２８で高温となった熱媒体（水）が高温配管から放熱側熱交換器１３に流出し、仕事分の熱量を外部（外気等）に放出し、低温端２９で低温となった熱媒体（水）が低温配管から吸熱側熱交換器１７に流出し、被冷却体４６から吸熱し、被冷却体４６を冷却する。
すなわち、消磁されて温度が低下した磁気作業体ユニット２７Ｃ、２７Ｄに放熱し、冷却された熱媒体（水）は、吸熱側熱交換器１７で被冷却体４６から吸熱し、この被冷却体４６を冷却した後、熱媒体（水）は、励磁されて温度が上昇した磁気作業体ユニット２７Ａ、２７Ｂから吸熱してそれを冷却し、放熱側熱交換器１３に戻り、仕事分の熱量を外部（外気等）に放出する。
【００２８】
次に、ロータ２１を永久磁石２５Ａ、２５Ｂとともに９０°回転させると、０°と１８０°との位置にある磁気作業体ユニット２７Ａ、２７Ｂは消磁されて温度が低下し、９０°及び２７０°の位置にある磁気作業体ユニット２７Ｃ、２７Ｄは、励磁されて温度が上昇する。このとき、高温側切換弁１２がロータリ弁で構成される場合、ロータ２１と共にその弁体が９０°回転されるため、今度は熱媒体（水）が図１に点線矢印で示すように、循環ポンプ１５→配管４３→高温側切換弁１２の流入ポート１２Ｄから接続ポート１２Ｂ→高温配管ＰＨ１２及びＰＨ２２→０°及び１８０°の位置の磁気作業体ユニット２７Ａ及び２７Ｂ→低温配管ＰＬ１２及びＰＬ２２→低温側切換弁１６の接続ポート１６Ｂから流出ポート１６Ｃ→配管４４→吸熱側熱交換器１７→配管４５→低温側切換弁１６の流入ポート１６Ｄから接続ポート１６Ａ→低温配管ＰＬ３１及びＰＬ４１→９０°及び２７０°の位置の磁気作業体ユニット２７Ｃ及び２７Ｄ→高温配管ＰＨ３１及びＰＨ４１→高温側切換弁１２の接続ポート１２Ａから流出ポート１２Ｃ→配管４１→放熱側熱交換器１３→配管４２→ヒータ１４→循環ポンプ１５の順で循環される状態となる。
【００２９】
このロータ２１の回転と高温側切換弁１２及び低温側切換弁１６の切り換えを比較的高速の回転数とタイミングで行い、各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの高温端２８と低温端２９の間で熱媒体（水）を往復移動させ、励磁／消磁される各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄからの吸熱／放熱を繰り返すことによって、各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの高温端２８と低温端２９の温度差が徐々に拡大し、やがて吸熱側熱交換器１７に繋がる各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの低温端２９の温度は磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの冷凍能力と被冷却体４６の熱負荷とがバランスする温度まで低下し、放熱側熱交換器１３に繋がる各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの高温端２８の温度は放熱側熱交換器１３の放熱能力と冷凍能力とがバランスして略一定温度になる。
【００３０】
上述した如く吸熱／放熱の繰り返しにより、各磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの高温端２８と低温端２９の温度差は広がり、磁気作業物質の能力に釣り合った温度差になった時点で温度変化は飽和することになる。ここで、図５はこのように温度変化が飽和した状態における高温端２８と低温端２９の温度をＬ２１とＬ２２で示している。この図からも明らかなように高温端２８、低温端２９共に励磁と消磁による吸熱と放熱の影響を受け、所定の温度幅（実施例では２Ｋ程）をもって上下する。
【００３１】
このような小さい温度差で外部（外気や被冷却体４６）と熱交換することができるように、実施例では放熱側熱交換器１３と吸熱側熱交換器１７の双方、又は、何れか一方をマイクロチャンネル型の熱交換器で構成している。マイクロチャンネル型の熱交換器は他の形式の熱交換器と比較して伝熱係数が高い上、単位体積当たりの伝熱面積も広いので、本発明のような磁気ヒートポンプ装置１０により所要の能力を得る上で極めて好適である。
そして、磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの高温端２８又は低温端２９に供給される熱媒体は、積層された磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂ間の隙間で形成される熱媒体通路を通って高温端２８から低温端２９側へ又は低温端２９から高温端２８側へ流れる。このとき、隙間で構成される熱媒体通路は軸方向に直線状に形成されているので、流路抵抗が少なく、圧力損失も少なくなる。
【００３２】
このとき、各磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂの切り起こし片３２の切り起こし方向が円周方向であって、幅方向が熱媒体の通流方向に沿っているので、切り起こし片３２が熱媒体の通流に邪魔となることがない。しかも、切り起こし片３２によって、切り起こし片３２を設けない場合に比較して熱媒体との伝熱面積を拡大することができる。このため、磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄと熱媒体との間で良好な熱交換を行うことができる。
さらに、各磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂのきり起こし片３２が長さ方向すなわち熱媒体の通流方向に整列されているので、流路断面積にバラツキが生じることがない。
【００３３】
また、磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂを形成する場合に、切削、研削、研磨等の機械加工を必要としないので、切り屑が殆ど発生することがなく、高価な磁気作業物質を有効に使用することができる。
また、磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄの各磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂ間の隙間を調整するには、切り起こし片３２の長さ及び切り起こし角度を調整することにより、隙間を任意に調整することができる。
【００３４】
このように、上記第１の実施形態によると、磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂに切り起こし片３２を形成したので、磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂを交互に積層するだけで、所定隙間の熱媒体流路を形成することができ、磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄを容易に且つ低コストで製作することができる。
したがって、この磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄを組込んだヒートポンプ本体１１を容易に低コストで製作することができ、延いては磁気ヒートポンプ装置１０全体を容易に低コストで製作することができる。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態では、隙間調整変形部を切り起こし片３２で構成する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、板状体３１にプレス加工によって、円周方向に複数の折り曲げ部３３を熱媒体の通流方向に沿って形成し、この折り曲げ部３３を隙間調整変形部とするようにしてもよい。この場合に、折り曲げ部３３は、図７に示すように、逆Ｖ字状に形成する場合に限らず、円弧状に形成したり、角形に形成したりすることができ、要は、隙間調整が可能なように板状体３１の板面から突出していればよい。
【００３６】
また、上記第１の実施形態では、２種類の磁気作業体３０Ａ及び３０Ｂを使用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、隙間調整変形部を異なる位置に形成した３種類以上の磁気作業体を使用することもできる。さらには、幅方向又は長さ方向の両端部において、一方の端部の隙間調整変形部の形成開始位置と、他方の端部の隙間調整変形部の形成開始位置とを異ならすことにより、１種類の磁気作業体を平面から見て順次１８０度回転させながら積層することで磁気作業体ユニットを構成することができる。
また、隙間調整変形部の数は、磁気作業体を支持できれば３個でもよく、４つ以上でもよい。
【００３７】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る磁気作業体の第２の実施形態について図８及び図９を伴って説明する。
この第２の実施形態では、磁気作業体の伝熱面積をより拡大するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、磁気作業体３０を、図８及び図９に示すように、平板状の板状体３１に代えて、三角波状に折り曲げた折り曲げ体５１を積層して構成している。折り曲げ体５１には、図９に示すように、傾斜面に切り起こし片５２を互いに対向するように形成する。
そして、図８に示すように、磁気作業体３０をそのまま積層することにより、切り起こし片５
２によって隣接する磁気作業体３０を支えることができ、隙間を形成した磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄを構成することができる。
【００３８】
その他の構成については、前述した第１の実施形態と同様の構成を有し、対応部分には同一符号を付し、その詳細説明はこれを省略する。
この第２の実施形態によると、磁気作業体３０を構成する板状体が折り曲げ体４１で構成されているので、磁気作業体３０の伝熱面積を前述した第１の実施形態に比較して広くすることができるとともに、磁気熱量効果も向上させることができる。
しかも、折り返し片５２を折り曲げ体５１の傾斜面に形成することにより、１種類の磁気作業体３０を単に積層することにより、磁気作業体ユニットを構成することができる。したがって、磁気作業体ユニットをより低コストで製作することができる。
【００３９】
なお、上記第２の実施形態でも、図１０及び図１１に示すように、折り曲げ体５１の傾斜面に、隙間調整変形部となる切り起こし片５２に代えてプレス加工による折り曲げ部５３を形成するようにしてもよい。この場合には、折り曲げ部５３の剛性が大きいので、全ての傾斜面に設けなくとも一つ置きの対向斜面に形成することができる。もちろん、全ての対向斜面に折り曲げ部５３を設けるようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態では、ステータ２２に磁気作業体ユニット２７Ａ〜２７Ｄを配置した中空ダクト２６Ａ〜２６Ｄを設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、磁気作業体を配置した中空ダクト数は任意数に設定することができるとともに、ロータ２１に配置する永久磁石数も任意に設定することができる。要は励磁状態の磁気作業体と消磁状態の磁気作業体数が等しくなるようにすればよい。
【００４０】
また、上記第１及び第２の実施形態では、単体の磁気作業体となる板状体３１が高い磁気熱量効果を発揮する温度帯が異なる３つの磁気作業物質で構成されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４つ以上の磁気作業物質で構成するようにしてもよい。
また、上記第１及び第２の実施形態では、磁気ヒートポンプ装置をインナーロータ形に構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、アウターロータ形に構成することもできる。
【００４１】
さらには、ヒートポンプ本体を、図１２に示すように構成することができる。すなわち、直方体形状に形成した磁気作業体７０Ａ及び７０Ｂを、回転軸７１を挟む円周上の９０°及び２７０°の位置に固定し、これら磁気作業体７０Ａ〜７０Ｄを上下方向から挟むように回転軸７１に固定された回転円板７２Ａ及び７２Ｂを配置し、これら回転円板７２Ａ及び７２Ｂの例えば回転軸７１を挟む０°及び１８０°位置の対向面にそれぞれ一対の永久磁石７３Ａ及び７３Ｂと７４Ａ及び７４Ｂを配置する構成とするようにしてもよい。この場合、上下一対の永久磁石７３Ａ及び７４Ａと７３Ｂ及び７４Ｂとは、永久磁石７３Ａ及び７４Ａの磁気作業体と対向する面がＮ極（又はＳ極）とされ、永久磁石７３Ｂ及び７４Ｂの磁気作業体と対向する他方の面がＳ極（又はＮ極）とされて磁気作業体７０Ａ〜７０Ｄを上下方向に横切る磁束を発生させる。
【００４２】
また、磁気ヒートポンプ装置として永久磁石を回転させる形式とする場合に限らず、図１３に示すように、直方体形状に形成した磁気作業体８１を固定配置し、この磁気作業体８１に対して例えば上下方向に横切る磁束を発生させる永久磁石８２Ａ及び８２Ｂを対向するように配置した直線移動体８３を、永久磁石８２Ａ及び８２Ｂが磁気作業体８１に対向する位置と、磁気作業体８１と対向しない位置との間で直線的に往復動させるようにした往復動型の磁気ヒートポンプ装置にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１０…磁気ヒートポンプ装置、１１…ヒートポンプ本体、１２…高温側切換弁、１３…放熱側熱交換器、１４…ヒータ、１５…循環ポンプ、１６…低温側切換弁、１７…吸熱側熱交換器、２１…ロータ、２２…ステータ、２３…回転軸、２４…支持部材、２５Ａ，２５Ｂ…永久磁石、２６Ａ〜２６Ｄ…中空ダクト、２７Ａ〜２７Ｄ…磁気作業体ユニット、３０Ａ…第１磁気作業体、３０Ｂ…第２磁気作業体、３１…板状体、３２…切り起こし片、３３…折り曲げ部、５１…折り曲げ体、５２…切り起こし片、５３…折り曲げ部、７０Ａ〜７０Ｄ…磁気作業体、７１…回転軸、７２Ａ，７２Ｂ…回転円板、７３Ａ，７３Ｂ，７４Ａ，７４Ｂ…永久磁石、８１…磁気作業体、８２Ａ，８２Ｂ…永久磁石、８３…直線移動体
【図１】
2018151120.tif 000003
【図２】
2018151120.tif 000004
【図３】
2018151120.tif 000005
【図４】
2018151120.tif 000006
【図５】
2018151120.tif 000007
【図６】
2018151120.tif 000008
【図７】
2018151120.tif 000009
【図８】
2018151120.tif 000010
【図９】
2018151120.tif 000011
【図１０】
2018151120.tif 000012
【図１１】
2018151120.tif 000013
【図１２】
2018151120.tif 000014
【図１３】
2018151120.tif 000015