(57)【要約】【課題】連続した温度勾配の発生を容易にしつつ、反磁場の影響を抑制すると共に、磁気熱量効果材料からなる線状体を細くしても流体の圧力による線状体の変形や破断を抑制するが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】ＭＣＭ熱交換器１０は、複数の第１のメッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄを積層して構成される第１の積層体１１Ａと、第１の積層体１１Ａを収容する容器１３と、を備え、それぞれの第１のメッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄは、複数の線材を織り込んで構成されており、複数の線材は、第１のキュリー点ＴＣ１を有する第１の磁気熱量効果材料で構成された第１の線材１２１と、第１のキュリー点ＴＣ１とは異なる第２のキュリー点ＴＣ２を有する第２の磁気熱量効果材料で構成された第２の線状体１２２と、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１のメッシュ部材を積層して構成される第１の積層体と、
前記第１の積層体を収容する容器と、を備え、
それぞれの前記第１のメッシュ部材は、複数の線状体を織り込んで構成されており、
複数の前記線状体は、
第１のキュリー点を有する第１の磁気熱量効果材料で構成された第１の線状体と、
前記第１のキュリー点とは異なる第２のキュリー点を有する第２の磁気熱量効果材料で構成された第２の線状体と、を含む熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記容器は、
一方の端部に位置する第１の開口と、
他方の端部に位置する第２の開口と、を有しており、
前記第１の開口から前記第２の開口に向かう方向と、複数の前記第１のメッシュ部材の積層方向とが実質的に平行である熱交換器。
【請求項３】
請求項２に記載の熱交換器であって、
複数の前記第１のメッシュ部材は、前記第１の開口から前記第２の開口に近づくに従って、前記第１の線状体の本数と前記第２の線状体の本数との比が段階的に変化するように構成されている熱交換器。
【請求項４】
請求項２に記載の熱交換器であって、
前記第１の線状体は、第１の延在方向に延在し、
前記第２の線状体は、前記第１の延在方向に交差する第２の延在方向に延在しており、
複数の前記第１のメッシュ部材は、前記第１の開口から前記第２の開口に近づくに従って、前記第１及び前記第２の延在方向が段階的に変化するように構成されている熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載の熱交換器であって、
前記第１の延在方向と前記第２の延在方向との交差角度は、複数の前記第１のメッシュ部材の間で実質的に同一である熱交換器。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の熱交換器であって、
複数の前記第１のメッシュ部材は、
前記積層方向において途中位置よりも前記第１の開口側に配置された第１開口側メッシュ部材と、
前記積層方向において前記途中位置よりも前記第２の開口側に配置された第２開口側メッシュ部材と、を含んでおり、
前記第１開口側メッシュ部材は、前記線状体に印加される磁場の磁場印加方向に対して前記第１の延在方向が実質的に平行となるように配置され、
前記第２開口側メッシュ部材は、前記磁場印加方向に対して前記第２の延在方向が実質的に平行となるように配置されている熱交換器。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
前記熱交換器は、
第２のメッシュ部材を積層して構成される第２の積層体と、
第３のメッシュ部材を積層して構成される第３の積層体と、を備え、
前記第２のメッシュ部材は、複数の前記第１の線状体を織り込んで構成され、
前記第３のメッシュ部材は、複数の前記第２の線状体を織り込んで構成されており、
前記第２の積層体は、前記積層方向において前記第１の積層体よりも前記第１の開口側に位置するように、前記容器に収容され、
前記第３の積層体は、前記積層方向において前記第１の積層体よりも前記第２の開口側に位置するように、前記容器に収容されている熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の少なくとも一つの熱交換器と、
前記線状体に磁場を印加すると共に前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気ヒートポンプ装置であって、
前記磁気ヒートポンプ装置は、
配管を介して前記熱交換器にそれぞれ接続された第１及び第２の外部熱交換器と、
前記磁気変更手段により前記線状体に印加される磁場の大きさの変更に伴って、前記熱交換器から前記第１の外部熱交換器又は前記第２の外部熱交換器に流体を供給する流体供給手段と、を備えた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、磁気熱量効果を利用した磁気ヒートポンプ装置に用いられる熱交換器、及び、その熱交換器を備えた磁気ヒートポンプ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気熱量効果型ヒートポンプ装置に用いられる磁気熱量素子として、連続した温度勾配の発生を容易にするために、第１材料により形成された第１ブロックと、第２材料により形成された第２ブロックと、第１ブロックと第２ブロックとの間の隣接部分に設けられた混合部と、を直列に接続（所謂、カスケード接続）したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この磁気熱量素子において、第１材料は、第１温度帯において磁気熱量効果を発揮し、第２材料は、第１温度帯と部分的に重複する第２温度帯において磁気熱量効果を発揮し、混合部には、第１材料と第２材料とが混合状態で存在している。また、第１及び第２ブロックを構成する個々の素子部材の形状として、棒状体が例示されている（特に特許文献１の段落［０１０７］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−９９０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、磁場印加方向が磁気熱量効果材料の長手方向に対して平行であると、反磁場の影響が小さくなるのに対し、磁場印加方向が磁気熱量効果材料の長手方向に対して直交していると、反磁場の影響が大きくなる。このため、上記の磁気熱量素子において、棒形状の素子部材の長手方向が磁場の方向に合うように当該素子部材を配置することにより、反磁場を抑制することができる。しかしながら、この場合には、素子部材の長手方向に対して熱輸送媒体の流通方向が直交することとなる。
【０００６】
一方、熱交換効率の向上の観点から、棒形状の素子部材を細くすることで、当該素子部材と熱交換媒体との接触面積を増やすことが好ましい。しかしながら、棒形状の素子部材を細くすると、直交方向に流れる熱輸送媒体の圧力によって素子部材が変形したり破断してしまう場合がある、という問題がある。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、連続した温度勾配の発生を容易にしつつ、反磁場の影響を抑制すると共に、磁気熱量効果材料からなる線状体を細くしても流体の圧力による線状体の変形や破断を抑制することが可能な熱交換器、及び、その熱交換器を備えた磁気ヒートポンプ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］本発明に係る熱交換器は、複数の第１のメッシュ部材を積層して構成される第１の積層体と、前記第１の積層体を収容する容器と、を備え、それぞれの前記第１のメッシュ部材は、複数の線状体を織り込んで構成されており、複数の前記線状体は、第１のキュリー点を有する第１の磁気熱量効果材料で構成された第１の線状体と、前記第１のキュリー点とは異なる第２のキュリー点を有する第２の磁気熱量効果材料で構成された第２の線状体と、を含む熱交換器である。
【０００９】
［２］上記発明において、前記容器は、一方の端部に位置する第１の開口と、他方の端部に位置する第２の開口と、を有しており、前記第１の開口から前記第２の開口に向かう方向と、複数の前記第１のメッシュ部材の積層方向とが実質的に平行であってもよい。
【００１０】
［３］上記発明において、複数の前記第１のメッシュ部材は、前記第１の開口から前記第２の開口に近づくに従って、前記第１の線状体の本数と前記第２の線状体の本数との比が段階的に変化するように構成されていてもよい。
【００１１】
［４］上記発明において、前記第１の線状体は、第１の延在方向に延在し、前記第２の線状体は、前記第１の延在方向に交差する第２の延在方向に延在しており、複数の前記第１のメッシュ部材は、前記第１の開口から前記第２の開口に近づくに従って、前記第１及び前記第２の延在方向が段階的に変化するように構成されていてもよい。
【００１２】
［５］上記発明において、前記第１の延在方向と前記第２の延在方向との交差角度は、複数の前記第１のメッシュ部材の間で実質的に同一であってもよい。
【００１３】
［６］上記発明において、複数の前記第１のメッシュ部材は、前記積層方向において途中位置よりも前記第１の開口側に配置された第１開口側メッシュ部材と、前記積層方向において前記途中位置よりも前記第２の開口側に配置された第２開口側メッシュ部材と、を含んでおり、前記第１開口側メッシュ部材は、前記線状体に印加される磁場の磁場印加方向に対して前記第１の延在方向が実質的に平行となるように配置され、前記第２開口側メッシュ部材は、前記磁場印加方向に対して前記第２の延在方向が実質的に平行となるように配置されていてもよい。
【００１４】
［７］上記発明において、前記熱交換器は、第２のメッシュ部材を積層して構成される第２の積層体と、第３のメッシュ部材を積層して構成される第３の積層体と、を備え、前記第２のメッシュ部材は、複数の前記第１の線状体を織り込んで構成され、前記第３のメッシュ部材は、複数の前記第２の線状体を織り込んで構成されており、前記第２の積層体は、前記積層方向において前記第１の積層体よりも前記第１の開口側に位置するように、前記容器に収容され、前記第３の積層体は、前記積層方向において前記第１の積層体よりも前記第２の開口側に位置するように、前記容器に収容されていてもよい。
【００１５】
［８］本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、上記の少なくとも一つの熱交換器と、前記線状体に磁場を印加すると共に前記磁場の大きさを変更する磁場変更手段と、を備えた磁気ヒートポンプ装置である。
【００１６】
［９］上記発明において、前記磁気ヒートポンプ装置は、配管を介して前記熱交換器にそれぞれ接続された第１及び第２の外部熱交換器と、前記磁気変更手段により前記線状体に印加される磁場の大きさの変更に伴って、前記熱交換器から前記第１の外部熱交換器又は前記第２の外部熱交換器に流体を供給する流体供給手段と、を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１のメッシュ部材を構成する第１及び第２の線状体が相互に異なるキュリー点を有している。このため、熱交換器内に連続した温度勾配を容易に発生させることができる。
【００１８】
また、本発明では、磁気熱量効果材料で構成された複数の線状体を織り込んで第１のメッシュ部材をそれぞれ構成し、複数の第１のメッシュ部材を相互に積層して、当該積層体を容器に収容する。このため、反磁場の影響を抑制すると共に、線状体を細くしても流体の圧力による線状体の変形や破断を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図であり、ピストンが第１の位置にある状態を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図であり、ピストンが第２の位置にある状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の断面図であり、ＭＣＭ熱交換器を長手方向に沿って切断した断面図である。
【図５】図５は、図４のV-V線に沿った断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の第１実施形態における第１の複合メッシュ部材を示す拡大図であって、図５のVI部の拡大図であり、図６（ｂ）は、本発明の第１実施形態における第２の複合メッシュ部材を示す拡大図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第１実施形態における第３の複合メッシュ部材を示す拡大図であり、図７（ｂ）は、本発明の第１実施形態における第４の複合メッシュ部材を示す拡大図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第１実施形態における第１の単一メッシュ部材を示す拡大図であり、図８（ｂ）は、本発明の第１実施形態における第２の単一メッシュ部材を示す拡大図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の構成を示す分解斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態におけるＭＣＭ熱交換器の断面図であり、ＭＣＭ熱交換器を長手方向に沿って切断した断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第２実施形態における第５の複合メッシュ部材を示す拡大図であり、図１１（ｂ）は、本発明の第２実施形態における第６の複合メッシュ部材を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
≪第１実施形態≫
図１及び図２は本発明の第１実施形態における磁気ヒートポンプ装置の全体構成を示す図、図３〜図５は本発明の第１実施形態におけるＭＣＭ熱交換器を示す図、図６（ａ）〜図７（ｂ）は本発明の第１実施形態における第１〜第４の複合メッシュ部材を示す図、図８（ａ）及び図８（ｂ）は本発明の第１実施形態における第１及び第２の単一メッシュ部材を示す図である。
【００２２】
本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１は、磁気熱量効果（Magnetocaloric effect）を利用したヒートポンプ装置であり、図１及び図２に示すように、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０と、ピストン３０と、永久磁石４０と、低温側熱交換器５０と、高温側熱交換器６０と、ポンプ７０と、配管８１〜８４と、切替弁９０と、を備えている。
【００２３】
本実施形態における第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０が本発明における熱交換器の一例に相当し、本実施形態におけるピストン３０及び永久磁石４０が本発明における磁気変更手段の一例に相当し、低温側熱交換器５０及び高温側熱交換器６０が本発明における第１及び第２の外部熱交換器の一例に相当し、本実施形態における配管８１〜８４が本発明における配管の一例に相当し、本実施形態におけるポンプ７０及び切替弁９０が本発明における流体供給手段の一例に相当する。
【００２４】
第１のＭＣＭ熱交換器１０は、図３〜図５に示すように、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃと、当該積層体１１Ａ〜１１Ｃが収容された筒状の容器（ケース）１３と、容器１３の両端に接続された端末部材１６，１７と、を備えている。第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃは、相互に積層されたメッシュ部材の種類が異なる点で相違している。本実施形態における第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃが本発明における第１〜第３の積層体の一例にそれぞれ相当し、本実施形態における容器１３が本発明における容器の一例に相当する。
【００２５】
なお、本実施形態では、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃを一つの容器１３に収容しているが、ＭＣＭ熱交換器の構成は特にこれに限定されない。例えば、第１〜第３の積層体を別々の容器にそれぞれ収容して、これらの容器を相互に連結することでＭＣＭ熱交換器を構成してもよい。
【００２６】
第１の積層体１１Ａは、図３及び図４に示すように、複数の第１の複合メッシュ部材１２Ａと、複数の第２の複合メッシュ部材１２Ｂと、複数の第３の複合メッシュ部材１２Ｃと、複数の第４の複合メッシュ部材１２Ｄと、を積層して構成されている。図６（ａ）〜図７（ｂ）に示すように、第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄは、いずれも２種類の線材１２１，１２２を織り込んで構成された網目状の部材である。
【００２７】
本実施形態における第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄが本発明における第１のメッシュ部材の一例に相当し、本実施形態における第１及び第２の線材１２１，１２２が、本発明における線状体の一例に相当する。なお、複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄを構成する線材の種類は、複数であれば特に限定されない。
【００２８】
第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄの相違点は、図６（ａ）〜図７（ｂ）に示すように、それぞれの複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄが有する第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比（Ｎ１：Ｎ２）が異なる点のみである。なお、図６（ａ）〜図７（ｂ）において、第１の線材１２１を白抜きの線で示し、第２の線材１２２を塗り潰しの線で示す。
【００２９】
第１及び第２の線材１２１，１２２は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料（ＭＣＭ：Magnetocaloric Effect Material）から構成されている。このＭＣＭから構成される線材１２１，１２２に磁場を印加すると、電子スピンが揃うことで磁気エントロピーが減少し、当該線材１２１，１２２は発熱して温度が上昇する。一方、線材１２１，１２２から磁場を除去すると、電子スピンが乱雑となり磁気エントロピーが増加し、当該線材１２１，１２２は吸熱して温度が低下する。
【００３０】
この線材１２１，１２２を構成するＭＣＭは、磁性体であれば特に限定されないが、例えば、１０℃〜３０℃程度の常温域にキュリー点（キュリー温度）を有し、常温域で高い磁気熱量効果を発揮する磁性体であることが好ましい。こうしたＭＣＭの具体例としては、例えば、ガドリニウム（Ｇｄ）、ガドリニウム合金、ランタン−鉄−シリコン（Ｌａ−Ｆｅ−Ｓｉ）系化合物等を例示することができる。
【００３１】
特に、本実施形態では、第１の線材１２１は、第１のキュリー点ＴＣ１を有する第１のＭＣＭから構成されており、この第１のＭＣＭは、第１の温度範囲ＲＴＣ１において磁気熱量効果を発現する。これに対し、第２の線材１２２は、第２のキュリー点ＴＣ２を有する第２のＭＣＭから構成されており、この第２のＭＣＭは、第２の温度範囲ＲＴＣ２において磁気熱量効果を発現する。この第２の線材１２２の第２のキュリー点ＴＣ２は、第１の線材１２１の第１のキュリー点ＴＣ１に対して相対的に高くなっている（ＴＣ２＞ＴＣ１）。
【００３２】
すなわち、本実施形態では、第１の線材１２１と第２の線材１２２は、相互に異なるキュリー点ＴＣ１，ＴＣ２を有するＭＣＭから構成されている。また、本実施形態では、第１の温度範囲ＲＴＣ１と第２の温度範囲ＲＴＣ２とが相互に異なっており、第２の温度範囲ＲＴＣ２の全体が第１の温度範囲ＲＴＣ１の全体に対して相対的に高くなっている（ＲＴＣ２＞ＲＴＣ１）。なお、第２の温度範囲ＲＴＣ２の少なくとも一部が第１の温度範囲ＲＴＣ１から逸脱していれば、第１の温度範囲ＲＴＣ１と第２の温度範囲ＲＴＣ２が部分的に重複してもよい。
【００３３】
本実施形態における第１の線材１２１が本発明における第１の線状体の一例に相当し、本実施形態における第２の線材１２２が本発明における第２の線状体の一例に相当する。また、本実施形態における第１のキュリー点ＴＣ１が本発明における第１のキュリー点の一例に相当し、本実施形態における第２のキュリー点ＴＣ２が本発明における第２のキュリー点の一例に相当する。
【００３４】
本実施形態における第１及び第２の線材１２１，１２２は、円形の断面形状を有する線材であるが、第１及び第２の線材１２１，１２２が円形以外の断面形状を有してもよい。第１及び第２の線材１２１，１２２の線径としては、特に限定されないが、例えば、０．０１〜１ｍｍであることが好ましい。
【００３５】
また、第１及び第２の線状体として、第１及び第２の線材１２１，１２２に代えて、複数の線材を相互に束ねることで構成された束線を用いてもよい。この場合には、「束線」が本発明における第１及び第２の線状体の一例に相当する。
【００３６】
或いは、第１及び第２の線状体として、第１及び第２の線材１２１，１２２に代えて、複数の線材を相互に撚り合わせることで構成された撚線を用いてもよい。この場合には、「撚線」が本発明における第１及び第２の線状体の一例に相当する。
【００３７】
線材の撚り合わせ方としては、特に限定されないが、例えば、集合撚り、同心撚り、複合撚り等を例示することができる。集合撚りとは、複数の線材を一纏めにして、これらを集合体の軸を中心に同一方向に撚り合わせる撚り方である。同心撚りとは、芯線を中心として当該芯線の周りに複数の線材に同心円状を撚り合わせる撚り方である。複合撚りとは、複数の線材を同心撚り又は集合撚りに撚り合わせた子撚線を、さらに同心撚り又は集合撚りに撚り合わせる撚り方である。
【００３８】
第１の複合メッシュ部材１２Ａにおいて、図５及び図６（ａ）に示すように、Ｚ軸方向に沿って直線状に延在している複数の線材１２１，１２２が、第１のピッチＰ１で相互に実質的に平行に並べられている。一方、Ｘ軸方向に沿って直線状に延在している複数の線材１２１，１２２も、第１のピッチＰ１と同一の第２のピッチＰ２で相互に実質的に平行に並べられている（Ｐ１＝Ｐ２）。すなわち、複数の線材１２１，１２２によって規定される個々の網目１２３の形状は、正方形となっている。本実施形態における「ピッチ」とは、相互に隣り合う線材の中心間の最短距離を意味する。
【００３９】
なお、第１の複合メッシュ部材１２Ａの網目１２３の形状は、特に上記の正方形に限定されない。特に図示しないが、例えば、第１の複合メッシュ部材１２Ａの網目１２３の形状が、長方形、菱形、或いは、平行四辺形であってもよい。
【００４０】
この第１の複合メッシュ部材１２Ａにおいて、Ｚ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２が混在している。同様に、Ｘ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２とが混在している。その結果、図６（ａ）に示すように、第１の複合メッシュ部材１２Ａにおける第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が、８０：２０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝８０：２０）。
【００４１】
第２の複合メッシュ部材１２Ｂも、第１及び第２の線材１２１，１２２を織り込んで構成された網目状の部材であり、第１の複合メッシュ部材１２Ａと同一サイズの正方形の網目１２３を有している。この第２の複合メッシュ部材１２Ｂでも、Ｚ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２が混在している。同様に、Ｘ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２とが混在している。
【００４２】
この第２の複合メッシュ部材１２Ｂでは、上記の第１の複合メッシュ部材１２Ａと比較して、第１の線材１２１の本数が減少しているのに対し、第２の線材１２２の本数が増加している。その結果、図６（ｂ）に示すように、第２の複合メッシュ部材１２Ｂにおける第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が、６０：４０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝６０：４０）。
【００４３】
第３の複合メッシュ部材１２Ｃも、第１及び第２の線材１２１，１２２を織り込んで構成された網目状の部材であり、第１の複合メッシュ部材１２Ａと同一サイズの正方形の網目１２３を有している。この第２の複合メッシュ部材１２Ｂでも、Ｚ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２が混在している。同様に、Ｘ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２とが混在している。
【００４４】
この第３の複合メッシュ部材１２Ｃでは、上記の第２の複合メッシュ部材１２Ｂと比較して、第１の線材１２１の本数がさらに減少しているのに対し、第２の線材１２２の本数がさらに増加している。その結果、図７（ａ）に示すように、第３の複合メッシュ部材１２Ｃにおける第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が４０：６０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝４０：６０）。
【００４５】
第４の複合メッシュ部材１２Ｄも、第１及び第２の線材１２１，１２２を織り込んで構成された網目状の部材であり、第１の複合メッシュ部材１２Ａと同一サイズの正方形の網目１２３を有している。この第２の複合メッシュ部材１２Ｂでも、Ｚ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２が混在している。同様に、Ｘ軸方向に沿って延在する複数の線材として、第１の線材１２１と第２の線材１２２とが混在している。
【００４６】
この第４の複合メッシュ部材１２Ｄでは、上記の第３の複合メッシュ部材１２Ｃと比較して、第１の線材１２１の本数がさらに減少しているのに対し、第２の線材１２２の本数がさらに増加している。その結果、図７（ｂ）に示すように、第４の複合メッシュ部材１２Ｄにおける第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が２０：８０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝２０：８０）。
【００４７】
図３及び図４に示すように、第１の積層体１１Ａは、以上に説明した複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄを相互に積み重ねることで構成されている。この際、複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄの積層方向（図中のＹ軸方向）において網目１２３同士が重なるように、複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄが積層されている。また、本実施形態では、上記の積層方向において、複数の第１の複合メッシュ部材１２Ａ、複数の第２の複合メッシュ部材１２Ｂ、複数の３の複合メッシュ部材１２Ｃ、及び、複数の第４の複合メッシュ部材１２Ｄの順番に並ぶように、複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄが積層されている。
【００４８】
第２の積層体１１Ｂは、図３及び図４に示すように、複数の第１の単一メッシュ部材１２Ｇを相互に積層して構成されている。図８（ａ）に示すように、この第１の単一メッシュ部材１２Ｇは、上述の第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄと同一サイズの正方形の網目１２３を有する部材である。この第１の単一メッシュ部材１２Ｇは、第１の線材１２１のみを織り込んで構成されている。すなわち、この第１の単一メッシュ部材１２Ｇでは、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が、１００：０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝１００：０）。なお、図８（ａ）において、第１の線材１２１を白抜きの線で示す。本実施形態における第１の単一メッシュ部材１２Ｇが、本発明における第２のメッシュ部材の一例に相当する。
【００４９】
第３の積層体１１Ｃは、図３及び図４に示すように、複数の第２の単一メッシュ部材１２Ｈを相互に積層して構成されている。図８（ｂ）に示すように、この第１の単一メッシュ部材１２Ｈは、上述の第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄと同一サイズの正方形の網目１２３を有する部材である。この第２の単一メッシュ部材１２Ｈは、第２の線材１２２のみを織り込んで構成されている。すなわち、この第２の単一メッシュ部材１２Ｈでは、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が、０：１００となっている（Ｎ１：Ｎ２＝０：１００）。なお、図８（ｂ）において、第２の線材１２２を塗り潰しの線で示す。本実施形態における第２の単一メッシュ部材１２Ｈが、本発明における第３のメッシュ部材の一例に相当する。
【００５０】
図３〜図５に示すように、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃを収容する容器１３は、収容部１４と蓋部１５を備えており、断面矩形の筒型の形状を有している。この容器１３は、その一方の端部に第１の開口１３１を有していると共に、その他方の端部に第２の開口１３２を有している。なお、容器１３の形状は、筒型であれば、特に上記に限定されない。本実施形態における容器１３の第１の開口１３１が本発明における容器の第１の開口の一例に相当し、本実施形態における容器１３の第２の開口１３２が本発明における容器の第２の開口の一例に相当する。
【００５１】
収容部１４は、容器１３の底板を構成する底部１４１と、容器１３の両側の側壁を構成する一対の側部１４２，１４３と、を備えている。一対の側部１４２，１４３の上端の間に開口１４４が形成されており、その結果、収容部１４は、その軸方向に対して実質的に直交する方向に沿った断面において、コ字状（略Ｕ字状）の断面形状を有している。
【００５２】
蓋部１５は、矩形板状の部材である。図３〜図５に示すように、この蓋部１５が一対の側部１４２，１４３の上端に固定されている。収容部１４の開口１４４が蓋部１５により閉塞されることで、容器１３が形成されている。
【００５３】
第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃは、メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈの積層方向（図中のＹ軸方向）と容器１３の軸方向（第１の開口１３１から第２の開口１３２に向かう方向）とが実質的に一致するように、容器１３内に収容されている。この際、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃは、上記の積層方向において、第１の積層体１１Ａが第２の積層体１１Ｂと第３の積層体１１Ｃの間に介在するように、相互に並べられている。
【００５４】
具体的には、第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第２の積層体１１Ｂ、第１の積層体１１Ａ、及び、第３の積層体１１Ｃの順となるように、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃが並べられている。また、第１の複合メッシュ部材１２Ａが第２の積層体１１Ｂに隣接すると共に、第４の複合メッシュ部材１２Ｄが第３の積層体１１Ｃに隣接するように、第１の積層体１１Ａが第２の積層体１１Ｂと第３の積層体１１Ｃの間に配置されている。
【００５５】
すなわち、本実施形態では、第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）が減少するのに対し、第２の線材１２２の本数（Ｎ２）が増加しており、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比（Ｎ１：Ｎ２）が、［１００：０］→［８０：２０］→［６０：４０］→［４０：６０］→［２０：８０］→［０：１００］と段階的に変化している。
【００５６】
また、メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈは、上記の積層方向において網目１２３同士が重なるように積層されている。このため、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃを構成する複数のメッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈの網目１２３の連なりによって、液体冷媒（後述）が流通する流路１２４（図４参照）が形成されている。なお、図４において、流路１２４の理解を容易にするために、他の図と比較して、メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈを構成する線材の本数を減らすと共に当該線材の間隔を広げて図示している。
【００５７】
なお、第１の積層体１１Ａを構成する複合メッシュ部材の種類は、上記の４種類に特に限定されない。第１の積層体１１Ａを、２又は３種類の複合メッシュ部材で構成してもよいし、５種類以上の複合メッシュ部材で構成してもよい。
【００５８】
また、第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）が減少し、第２の線材１２２の本数（Ｎ２）が増加するのであれば、個々の複合メッシュ部材における第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比（Ｎ１：Ｎ２）も特に上記に限定されない。
【００５９】
さらに、第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄにおいて、Ｚ軸方向に沿って延在する線材として、第１及び第２の線材１２１，１２２を混在させると共に、Ｘ軸方向に沿って延在する線材として、第１及び第２の線材１２１，１２２を混在させたが、特にこれに限定されない。第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）が減少し、第２の線材１２２の本数（Ｎ２）が増加するのであれば、Ｚ軸方向又はＸ軸方向の一方に沿って延在する複数の線材を、第１及び第２の線材１２１，１２２の両方で構成し、Ｘ軸方向又はＺ軸方向の他方に沿って延在する複数の線材を、第１又は第２の線材１２１，１２２の一方のみで構成してもよい。
【００６０】
第１の端末部材（連結部材）１６は、図３及び図４に示すように、連結口１６１と、当該連結口１６１よりも大きな接続口１６２と、を備えている。この第１の端末部材１６としては、例えば、熱収縮チューブ、樹脂成形品、或いは、金属加工品等を用いることができる。
【００６１】
この第１の端末部材１６の接続口１６２には、容器１３の一方の端部が挿入され、容器１３の端部に第１の端末部材１６が固定されている。また、この第１の端末部材１６の連結口１６１には、第１の低温側配管８１が連結されており、図１に示すように、第１のＭＣＭ熱交換器１０は、この第１の低温側配管８１を介して、低温側熱交換器５０に連通している。
【００６２】
第２の端末部材１７も、上述の第１の端末部材１６と同様の構成を有している。この第２の端末部材１７の接続口１７２には、容器１３の他方の端部が挿入され、容器１３の端部に第２の端末部材１７が固定されている。また、この第２の端末部材１７の連結口１７１には、第１の高温側配管８３が連結されており、図１に示すように、第１のＭＣＭ熱交換器１０は、この第１の高温側配管８３を介して、高温側熱交換器６０に連通している。
【００６３】
第２のＭＣＭ熱交換器２０の容器２３にも第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃが収容されており（図２参照）、そして、第１のＭＣＭ熱交換器１０と同様、容器２３の一方の端部が第１の端末部材に挿入されており、第１の端末部材が容器２３に固定されている。また、当該容器２３の他方の端部が第２の端末部材に挿入されており、第２の端末部材が容器２３に固定されている。この第２のＭＣＭ熱交換器２０は、第１の端末部材の連結口２６１に連結された第２の低温側配管８２を介して、低温側熱交換器５０に連通している。また、この第２のＭＣＭ熱交換器２０は、第２の端末部材の連結口２７１に連結された第２の高温側配管８４を介して、高温側熱交換器６０に連通している。
【００６４】
なお、第２のＭＣＭ熱交換器２０の第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃは、第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃと同じ構成を有している。また、第２のＭＣＭ熱交換器２０の容器２３も、第１のＭＣＭ熱交換器１０の容器１３と同じ構成を有している。さらに、第２のＭＣＭ熱交換器２０の端末部材も、第１のＭＣＭ熱交換器１０の端末部材１６，１７と同じ構成を有している。
【００６５】
例えば、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１を用いた空気調和装置を冷房として機能させる場合には、低温側熱交換器５０と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内を冷やすと共に、高温側熱交換器６０と室外との間で熱交換を行うことで室外に放熱する。
【００６６】
これに対し、当該空気調和装置を暖房として機能させる場合には、高温側熱交換器６０と室内の空気との間で熱交換を行うことで室内を暖めると共に、低温側熱交換器５０と室外の空気との間で熱交換を行うことで室外から吸熱する。
【００６７】
以上のように、２つの低温側配管８１，８２と２つの高温側配管８３，８４によって、４つの熱交換器１０，２０，５０，６０を含む循環路が形成されており、ポンプ７０によって当該循環路内に液体媒体が圧送される。液体媒体の具体例としては、例えば、水、不凍液、エタノール溶液、または、これらの混合物等の液体を例示することができる。本実施形態における液体媒体が、本発明における流体の一例に相当する。
【００６８】
２つのＭＣＭ熱交換器１０，２０は、ピストン３０の内部に収容されている。このピストン３０は、アクチュエータ３５によって、一対の永久磁石４０の間を往復移動することが可能となっている。具体的には、ピストン３０は、図１に示すような「第１の位置」と、図２に示すような「第２の位置」との間を往復移動することが可能となっている。なお、アクチュエータ３５の一例としては、例えば、エアシリンダ等を例示することができる。
【００６９】
ここで、「第１の位置」は、第１のＭＣＭ熱交換器１０が永久磁石４０の間に介在せず、第２のＭＣＭ熱交換器２０が永久磁石４０の間に介在するようなピストン３０の位置である。これに対し、「第２の位置」は、第１のＭＣＭ熱交換器１０が永久磁石４０の間に介在し、第２のＭＣＭ熱交換器２０が永久磁石４０の間に介在しないようなピストン３０の位置である。
【００７０】
なお、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０に代えて、永久磁石４０をアクチュエータ３５により往復移動させてもよい。或いは、永久磁石４０に代えて、コイルを有する電磁石を用いてもよく、この場合には、ＭＣＭ熱交換器１０，２０又は磁石を移動させる機構が不要となる。また、コイルを有する電磁石を用いる場合には、ＭＣＭ熱交換器１０，２０の線材１２１，１２２に対する磁場の印加／除去に代えて、線材１２１，１２２に印加した磁場の大きさ（強度）を変更するようにしてもよい。
【００７１】
切替弁９０は、第１の高温側配管８３と第２の高温側配管８４に設けられている。この切替弁９０は、上述のピストン３０の動作に連動して、ポンプ７０により液体媒体の供給先を、第１のＭＣＭ熱交換器１０、又は、第２のＭＣＭ熱交換器２０に切り替えると共に、高温側熱交換器６０の接続先を、第２のＭＣＭ熱交換器２０、又は、第１のＭＣＭ熱交換器１０に切り替えることが可能となっている。
【００７２】
次に、本実施形態における磁気ヒートポンプ装置１の動作について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００７３】
先ず、ピストン３０を図１に示す「第１の位置」に移動させると、第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃが消磁されてその温度が低下する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０の第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃが着磁されてその温度が上昇する。
【００７４】
これと同時に、切替弁９０によって、ポンプ７０→第１の高温側配管８３→第１のＭＣＭ熱交換器１０→第１の低温側配管８１→低温側熱交換器５０→第２の低温側配管８２→第２のＭＣＭ熱交換器２０→第２の高温側配管８４→高温側熱交換器６０→ポンプ７０からなる「第１の経路」が形成される。
【００７５】
このため、消磁によって温度が低下した第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃによって液体媒体が冷却され、当該液体媒体が低温側熱交換器５０に供給されて、当該低温側熱交換器５０が冷却される。
【００７６】
一方、着磁されて温度が上昇した第２のＭＣＭ熱交換器２０の第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃによって液体媒体が加熱され、当該液体媒体は高温側熱交換器６０に供給されて、当該高温側熱交換器６０が加熱される。
【００７７】
次いで、ピストン３０を図２に示す「第２の位置」に移動させると、第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃが着磁されてその温度が上昇する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０の第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃが消磁されてその温度が低下する。
【００７８】
これと同時に、切替弁９０によって、ポンプ７０→第２の高温側配管８４→第２のＭＣＭ熱交換器２０→第２の低温側配管８２→低温側熱交換器５０→第１の低温側配管８１→第１のＭＣＭ熱交換器１０→第１の高温側配管８３→高温側熱交換器６０→ポンプ７０からなる「第２の経路」が形成される。
【００７９】
このため、消磁によって温度が低下した第２のＭＣＭ熱交換器２０の第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃによって液体媒体が冷却され、当該液体媒体が低温側熱交換器５０に供給されて、当該低温側熱交換器５０が冷却される。
【００８０】
一方、着磁されて温度が上昇した第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃによって液体媒体が加熱され、当該液体媒体は高温側熱交換器６０に供給されて、当該高温側熱交換器６０が加熱される。
【００８１】
以上に説明したピストン３０の「第１の位置」と「第２の位置」との間の往復移動により、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃ，２１Ａ〜２１Ｃに対する磁場の印加と除去を繰り返す。そして、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０が定常運転状態に至ると、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃ，２１Ａ〜２１Ｃに所定の温度勾配が発生する。
【００８２】
すなわち、第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃにおいて、第１の低温側配管８１側の端部が最低温であり、第１の高温側配管８３側の端部が最高温である温度勾配が発生する。同様に、第２のＭＣＭ熱交換器２０の第１〜第３の積層体２１Ａ〜２１Ｃにおいても、第２の低温側配管８２側の端部が最低温であり、第２の高温側配管８４側の端部が最高温である温度勾配が発生する。
【００８３】
ここで、一般的に、ＭＣＭ熱交換器に発生した温度勾配がＭＣＭのキュリー点から外れる部分を含んでいる場合には、十分な磁気熱量効果を得ることができない。
【００８４】
これに対し、本実施形態では、第１の低温側配管８１側に位置する第２の積層体１１Ｂの第１の単一メッシュ部材１２Ｇが、第１のキュリー点ＴＣ１を有する第１の線材１２１で構成されているのに対し、第１の高温側配管８３側に位置する第３の積層体１１Ｃの第２の単一メッシュ部材１２Ｈが、第２のキュリー点ＴＣ２を有する第２の線材１２２で構成されており、第２のキュリー点ＴＣ２が、第１の線材１２１の第１のキュリー点ＴＣ１に対して相対的に高くなっている（ＴＣ２＞ＴＣ１）。このため、定常運転状態における第１のＭＣＭ熱交換器１０の第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃに発生する温度勾配が広くても、効率的に磁気熱量効果を得ることができる。
【００８５】
また、例えばＭＣＭのロット毎の性能差等によりＭＣＭのキュリー点が変化することがある。このような場合には、カスケード接続したＭＣＭに発生する温度勾配の連続性が十分でない場合がある。
【００８６】
これに対し、本実施形態では、第１の線材１２１と第２の線材１２２を混在させた第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄを含む第１の積層体１１Ａを、第２の積層体１１Ｂと第３の積層体１１Ｃとの間に介在させている。これにより、第１のＭＣＭ熱交換器１０内に連続した温度勾配を容易に発生させることができる。
【００８７】
さらに、本実施形態では、メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈの積層方向（図中のＹ軸方向）において、複数の第１の単一メッシュ部材１２Ｇ、複数の第１の複合メッシュ部材１２Ａ、複数の第２の複合メッシュ部材１２Ｂ、複数の３の複合メッシュ部材１２Ｃ、複数の第４の複合メッシュ部材１２Ｄ、及び、複数の第２の単一メッシュ部材１２Ｈの順番で、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃが積層されている。
【００８８】
すなわち、本実施形態では、容器１３の第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比（Ｎ１：Ｎ２）が段階的に変化するように、第１〜第３の積層体１１Ａ〜１１Ｃが積層されている。このため、第１のＭＣＭ熱交換器１０内に発生する温度勾配をスムーズにすることができる。
【００８９】
また、本実施形態では、メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈにおいて、Ｚ軸方向に沿った複数の線材１２１，１２２が、磁場印加方向に対して実質的に平行に延在している。このため、磁場印加方向が磁気熱量効果材料の長手方向に対して直交するように棒状体を配置した場合と比較して、Ｚ軸方向に沿った複数の線材１２１，１２２内に生じる反磁場の影響を小さくすることができ、磁気熱量効果を効果的に得ることができる。
【００９０】
さらに、本実施形態では、第１のＭＣＭ熱交換器１０において、磁気熱量効果材料で構成された第１及び第２の線材１２１，１２２を織り込んでメッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈを構成する。これらのメッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄ，１２Ｇ，１２Ｈは液体媒体の圧力に耐え得る剛性を有しているので、第１及び第２の線材１２１，１２２を細くしても、液体媒体の圧力による第１及び第２の線材１２１，１２２の変形や破断を抑制することができる。
【００９１】
第２のＭＣＭ熱交換器２０についても、上述の第１のＭＣＭ熱交換器１０と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
≪第２実施形態≫
図９及び図１０は本発明の第２実施形態におけるＭＣＭ熱交換器を示す図、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は本発明の第２実施形態における第５及び第６の複合メッシュ部材を示す図である。
【００９３】
本実施形態におけるＭＣＭ熱交換器１０’では、第１の積層体１１Ａ’の構成が第１実施形態と相違するが、それ以外の構成は第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態における第１の積層体１１Ａ’について第１実施形態との相違点についてのみ説明し、第１実施形態と同様の構成である部分については同一符号を付して説明を省略する。
【００９４】
本実施形態における第１の積層体１１Ａ’は、図９及び図１０に示すように、複数の第５の複合メッシュ部材１２Ｅと、複数の第６の複合メッシュ部材１２Ｆと、を積層して構成されている。本実施形態における第５及び第６の複合メッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆは、第１及び第２の線材１２１，１２２の延在方向が磁気印加方向と対応付けられている点で、第１実施形態における第１〜第４の複合メッシュ部材１２Ａ〜１２Ｄと相違する。本実施形態における第５及び第６の複合メッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆが、本発明における第１のメッシュ部材の一例に相当する。
【００９５】
第５の複合メッシュ部材１２Ｅは、図１１（ａ）に示すように、第１の線材１２１がＺ軸方向に沿って直線状に延在していると共に、第１のピッチＰ１で相互に実質的に平行に並べられている。一方、複数の第２の線材１２２は、Ｘ軸方向に沿って直線状に延在していると共に、第１のピッチＰ１と同一の第２のピッチＰ２で相互に実質的に平行に並べられている（Ｐ１＝Ｐ２）。すなわち、この第５の複合メッシュ部材１２Ｅでは、第１の線材１２１と第２の線材１２２は、相互に実質的に直交しており、複数の線材１２１，１２２によって規定される個々の網目１２３の形状は、正方形となっている。
【００９６】
なお、この第５の複合メッシュ部材１２Ｅでは、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が、５０：５０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝５０：５０）。図１１（ａ）において、第１の線材１２１を白抜きの線で示し、第２の線材１２２を塗り潰しの線で示す。
【００９７】
第６の複合メッシュ部材１２Ｆも、図１１（ｂ）に示すように、第１及び第２の線材１２１，１２２を織り込んで構成された網目状の部材であり、第５の複合メッシュ部材１２Ｅと同一サイズの正方形の網目１２３を有している。この第６の複合メッシュ部材１２Ｆでは、第２の線材１２２がＺ軸方向に沿って直線状に延在し、第１の線材１２１がＸ軸方向に沿って直線状に延在しており、第１の線材１２１と第２の線材１２２とが相互に実質的に直交している。
【００９８】
なお、この第６の複合メッシュ部材１２Ｆでも、上述の第５の複合メッシュ部材１２Ｅと同様に、第１の線材１２１の本数（Ｎ１）と第２の線材１２２の本数（Ｎ２）の比が、５０：５０となっている（Ｎ１：Ｎ２＝５０：５０）。図１１（ｂ）においても、第１の線材１２１を白抜きの線で示し、第２の線材１２２を塗り潰しの線で示す。
【００９９】
本実施形態における第５の複合メッシュ部材１２Ｅが、本発明における第１開口側メッシュ部材の一例に相当する。また、本実施形態における第５の複合メッシュ部材１２Ｅの第１の線材１２１の延在方向（Ｚ軸方向）が、本発明における第１の延在方向の一例に相当し、本実施形態における第５の複合メッシュ部材１２Ｅの第２の線材１２２の延在方向（Ｘ軸方向）が、本発明における第２の延在方向の一例に相当する。
【０１００】
一方、本実施形態における第６の複合メッシュ部材１２Ｆが、本発明における第２開口側メッシュ部材の一例に相当する。また、本実施形態における第６の複合メッシュ部材１２Ｆの第１の線材１２１の延在方向（Ｘ軸方向）が本発明における第１の延在方向の一例に相当し、本実施形態における第６の複合メッシュ部材１２Ｆの第２の線材１２２の延在方向（Ｚ軸方向）が、本発明における第２の延在方向の一例に相当する。
【０１０１】
さらに、本実施形態における第５の複合メッシュ部材１２Ｅと第６の複合メッシュ部材１２Ｆの間の境界が、本発明における「積層方向における途中位置」の一例に相当する。
【０１０２】
第１の積層体１１Ａ’は、以上に説明した第５及び第６の複合メッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆを相互に積み重ねることで構成されている。この際、複合メッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆの積層方向（図中のＹ軸方向）において網目１２３同士が重なるように、第５及び第６の複合メッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆが積層されている。
【０１０３】
この第１の積層体１１Ａ’は、第２の積層体１１Ｂと第３の積層体１１Ｃの間に介在するように、容器１３内に収容されている。この際、本実施形態では、第５の複合メッシュ部材１２Ｅの第１の線材１２１が、永久磁石４０による磁場印加方向（図中のＺ軸方向）に対して実質的に平行になると共に、第６の複合メッシュ部材１２Ｆの第２の線材１２２が、磁場印加方向に対して実質的に平行となるように、第１の積層体１１Ａ’が容器１３内に収容されている。また、第５の複合メッシュ部材１２Ｅが第２の積層体１１Ｂに隣接すると共に、第６の複合メッシュ部材１２Ｇが第３の積層体１１Ｃに隣接するように、第１の積層体１１Ａ’が容器１３内に収容されている。
【０１０４】
なお、第１のピッチＰ１と第２のピッチＰ２が実質的に同一でなくてもよい（Ｐ１≠Ｐ２）。この場合には、第５及び第６のメッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆの網目１２３の形状は、長方形となる。
【０１０５】
また、第５の複合メッシュ部材１２Ｅの第１の線材１２１がＺ軸方向に沿って延在していると共に、第６の複合メッシュ部材１２Ｆの第２の線材１２２がＺ軸方向に沿って延在しているのであれば、第１の延在方向と第２の延在方向が実質的に直交していなくてもよい。この場合には、第５及び第６のメッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆの網目１２３の形状は、菱形或いは平行四辺形となる。
【０１０６】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、第１の低温側配管８１側に位置する第２の積層体１１Ｂの第１の単一メッシュ部材１２Ｇが、第１のキュリー点ＴＣ１を有する第１の線材１２１で構成されているのに対し、第１の高温側配管８３側に位置する第３の積層体１１Ｃの第２の単一メッシュ部材１２Ｈが、第２のキュリー点ＴＣ２を有する第２の線材１２２で構成されており、第２のキュリー点ＴＣ２が、第１の線材１２１の第１のキュリー点ＴＣ１に対して相対的に高くなっている（ＴＣ２＞ＴＣ１）。このため、定常運転状態におけるＭＣＭ熱交換器１０’の第１〜第３の積層体１１Ａ’，１１Ｂ，１１Ｃに発生する温度勾配が広くても、効率的に磁気熱量効果を得ることができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、第１の線材１２１と第２の線材１２２を混在させた第５及び第６の複合メッシュ部材１２Ｅ，１２Ｆを含む第１の積層体１１Ａ’を、第２の積層体１１Ｂと第３の積層体１１Ｃとの間に介在させている。これにより、ＭＣＭ熱交換器１０’内に連続した温度勾配を容易に発生させることができる。
【０１０８】
さらに、本実施形態では、第５の複合メッシュ部材１２Ｅ及び第６の複合メッシュ部材１２Ｆに関して、容器１３の第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第１の線材１２１が延在する第１の延在方向と、第２の線材１２２が延在する第２の延在方向と、が段階的に変化している。このため、ＭＣＭ熱交換器１０’内に発生する温度勾配をスムーズにすることができる。
【０１０９】
具体的には、第５の複合メッシュ部材１２Ｅでは、第１の線材１２１の長手方向が磁場印加方向に対して実質的に平行となっているので、第１の線材１２１における反磁場の影響を抑制することができる。このため、第１の低温側配管８１側では、相対的に低い第１のキュリー点ＴＣ１を有する第１の線材１２１の磁気熱量効果を効果的に得ることができる。
【０１１０】
これに対し、第６の複合メッシュ部材１２Ｆでは、第２の線材１２２の長手方向が磁場印加方向に対して実質的に平行となっているので、第２の線材１２２における反磁場の影響を抑制することができる。このため、第１の高温側配管８３側では、相対的に高い第２のキュリー点ＴＣ２を有する第２の線材１２２の磁気熱量効果を効果的に得ることができる。
【０１１１】
また、本実施形態では、第１実施形態と同様に、メッシュ部材１２Ｅ〜１２Ｈにおいて、Ｚ軸方向に沿った複数の線材１２１，１２２が、磁場印加方向に対して実質的に平行に延在している。このため、磁場印加方向が磁気熱量効果材料の長手方向に対して直交するように棒状体を配置した場合と比較して、Ｚ軸方向に沿った複数の線材１２１，１２２内に生じる反磁場の影響を小さくすることができ、磁気熱量効果を効果的に得ることができる。
【０１１２】
さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、第１のＭＣＭ熱交換器１０’において、磁気熱量効果材料で構成された第１及び第２の線材１２１，１２２を織り込んでメッシュ部材１２Ｅ〜１２Ｈを構成する。これらのメッシュ部材１１２Ｅ〜１２Ｈは液体媒体の圧力に耐え得る剛性を有しているので、第１及び第２の線材１２１，１２２を細くしても、液体媒体の圧力による第１及び第２の線材１２１，１２２の変形や破断を抑制することができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、第１の延在方向と第２の延在方向との交差角度は、第５の複合メッシュ部材１２Ｅと第６の複合メッシュ部材１２Ｆとの間で実質的に同一となっており、第５の複合メッシュ部材１２Ｅと第６の複合メッシュ部材１２Ｆの相違点は、第１の延在方向と第２の延在方向が入れ替わっている点だけである。従って、第６の複合メッシュ部材１２Ｆとして、第５の複合メッシュ部材１２Ｅと同一の部材を９０°回転させて用いることができるので、ＭＣＭ熱交換器１０’の製造の容易化を図ることができる。
【０１１４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【０１１５】
上述した磁気ヒートポンプ装置の構成は一例であり、本発明に係る熱交換器をＡＭＲ（Active Magnetic Refrigerataion）方式の他の磁気ヒートポンプ装置に適用してもよい。
【０１１６】
例えば、磁気ヒートポンプ装置が有するＭＣＭ熱交換器の数は特に限定されない。例えば、磁気ヒートポンプ装置が、１個或いは３個以上のＭＣＭ熱交換器を備えていてもよい。
【０１１７】
また、上述の実施形態では、磁気ヒートポンプ装置を家庭用或いは自動車等の空気調和装置に適用した例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、用途に応じた適切なキュリー温度を有するＭＣＭを選定することで、冷凍機のような極低温域での用途、或いは、ある程度高温域での用途に、本発明に係る磁気ヒートポンプ装置を適用してもよい。
【０１１８】
また、本実施形態では、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０が同一の構成を有しているが、特にこれに限定されず、これらが異なる構成を有してもよい。例えば、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０で、異なる仕様のメッシュ部材を用いたり、メッシュ部材の積層枚数を異ならせてもよい。
【０１１９】
また、第２実施形態において、第１実施形態のように、第５の複合メッシュ部材１２Ｅ及び第６の複合メッシュ部材１２Ｆに関して、容器１３の第１の開口１３１から第２の開口１３２に近づくに従って、第１の線材１２１の本数と第２の線材１２２の本数の比を段階的に変化させてもよい。この場合には、第１の積層体１１Ａ’を３種類以上の複合メッシュ部材で構成してもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１…磁気ヒートポンプ装置
１０…第１のＭＣＭ熱交換器
１１Ａ〜１１Ｃ…第１〜第３の積層体
１２Ａ〜１２Ｆ…第１〜第６の複合メッシュ部材
１２Ｇ，１２Ｈ…第１，第２の単一メッシュ部材
１２１…第１の線材
１２２…第２の線材
１２３…網目
１２４…流路
１３…容器
１３１…第１の開口
１３２…第２の開口
１４…収容部
１４１底部
１４２，１４３…側部
１４４…開口
１５…蓋部
１６…第１の端末部材
１６１…連結口
１６２…接続口
１７…第２の端末部材
１７１…連結口
１７２…接続口
２０…第２のＭＣＭ熱交換器
２１Ａ〜２１Ｃ…第１〜第３の積層体
２３…容器
２６１…第１の連結口
２７１…第２の連結口
３０…ピストン
３５…アクチュエータ
４０…永久磁石
５０…低温側熱交換器
６０…高温側熱交換器
７０…ポンプ
８１〜８２…第１〜第２の低温側配管
８３〜８４…第３〜第４の高温側配管
９０…切替弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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