(57)【要約】【課題】効率良く運転できる磁気ヒートポンプ装置を提供する。【解決手段】磁気ヒートポンプ装置１は、磁気熱量効果を発現する線状体１２と、線状体が収容されたケース１３とを含むＭＣＭ熱交換器１０と、線状体に磁場を印加すると共に磁場の強度を変更する磁場変更部２０と、ＭＣＭ熱交換器の一端に接続された高温側熱交換器３０と、ＭＣＭ熱交換器の他端に接続された低温熱交換器４０と、磁場変更部により線状体に印加される磁場の強度を変更することに伴い、一端側から他端側又は他端側から一端側に向けて熱媒体を移動させる熱媒体移動部５０と、一端側と他端側とを直接接続し、ＭＣＭ熱交換器を迂回するバイパス配管７０と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管を通る熱媒体の流量を調整する流量調整弁８０と、を備える。【選択図】図１
2018124029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気熱量効果を発現する磁性体と、前記磁性体が収容されたケースとを含む熱交換器と、
前記磁性体に磁場を印加すると共に前記磁場の強度を変更する磁場変更手段と、
前記熱交換器の一端に接続された第１の外部熱交換器と、
前記熱交換器の他端に接続された第２の外部熱交換器と、
前記磁場変更手段により前記磁性体に印加される前記磁場の強度を変更することに伴い、前記一端側から前記他端側、又は、前記他端側から前記一端側に向けて熱媒体を移動させる熱媒体移動手段と、
前記一端側と前記他端側とを直接接続し、前記熱交換器を迂回するバイパス流路と、
前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を通る前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、を備える磁気ヒートポンプ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヒートポンプ装置であって、
前記一端側から前記他端側に向けて前記熱媒体が移動する場合における前記バイパス流路を通る前記熱媒体の流量と、前記他端側から前記一端側に向けて前記熱媒体が移動する場合における前記バイパス流路を通る前記熱媒体の流量とが相互に異なるように前記流量調整手段が動作する磁気ヒートポンプ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の磁気ヒートポンプ装置であって、
前記熱媒体移動手段は、少なくとも一つのピストンシリンダを有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、磁気熱量効果を利用し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】
磁気熱量効果型のヒートポンプとして、磁気熱量素子と熱交換する熱輸送媒体を流す熱輸送装置に斜板型のピストンポンプを用いたものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０９０４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ヒートポンプにおいて、当該ヒートポンプの運転状態に応じて、磁気熱量素子を通る熱輸送媒体の輸送量を増減させることが難しい。このため、ヒートポンプを効率良く運転できないという問題がある。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、効率良く運転できる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】
【０００６】
［１］本発明に係る磁気ヒートポンプ装置は、磁気熱量効果を発現する磁性体と、前記磁性体が収容されたケースとを含む熱交換器と、前記磁性体に磁場を印加すると共に前記磁場の強度を変更する磁場変更手段と、前記熱交換器の一端に接続された第１の外部熱交換器と、前記熱交換器の他端に接続された第２の外部熱交換器と、前記磁場変更手段により前記磁性体に印加される前記磁場の強度を変更することに伴い、前記一端側から前記他端側、又は、前記他端側から前記一端側に向けて前記熱媒体を移動させる熱媒体移動手段と、前記一端側と前記他端側とを直接接続し、前記熱交換器を迂回するバイパス流路と、前記バイパス流路に設けられ、前記バイパス流路を通る前記熱媒体の流量を調整する流量調整手段と、を備える磁気ヒートポンプ装置である。
【０００７】
［２］上記発明において、前記一端側から前記他端側に向けて前記熱媒体が移動する場合における前記バイパス流路を通る前記熱媒体の流量と、前記他端側から前記一端側に向けて前記熱媒体が移動する場合における前記バイパス流路を通る前記熱媒体の流量とが相互に異なるように前記流量調整手段が動作してもよい。
【０００８】
［３］上記発明において、前記熱媒体移動手段は、少なくとも一つのピストンシリンダを有していてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、熱交換器を通る熱媒体の流量を調整することができるため、磁気ヒートポンプ装置を効率良く運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置の全体構成図であり、永久磁石が第１の位置にある状態を示す図である。
【図２】図２は、本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置の全体構成図であり、永久磁石が第２の位置にある状態を示す図である。
【図３】図３は、本発明の一実施の形態に係るＭＣＭ熱交換器の構成を示す分解斜視図である。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に係るＭＣＭ熱交換器の延在方向に沿った断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置における出力Ｗと温度スパンΔＴとの関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置におけるＭＣＭ熱交換器を通る熱媒体の流量に対する出力Ｗの変化、温度スパンΔＴの変化、及びエネルギ効率ＣＯＰの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置の全体構成図であり、永久磁石が第１の位置にある状態を示す図、図２は本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置の全体構成図であり、永久磁石が第２の位置にある状態を示す図、図３は本発明の一実施の形態に係るＭＣＭ熱交換器の構成を示す分解斜視図、図４は本発明の一実施の形態に係るＭＣＭ熱交換器の延在方向に沿った断面図である。
【００１３】
図１及び図２に示す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、家庭用或いは自動車等の空気調和装置に適用される。この磁気ヒートポンプ装置１は、ＭＣＭ熱交換器１０と、ＭＣＭ熱交換器１０に対して磁場の印加／除去をする磁気変更部２０と、ＭＣＭ熱交換器１０の一端（高温端）に接続された高温側熱交換器３０と、ＭＣＭ熱交換器１０の他端（低温端）に接続された低温側熱交換器４０と、第１のピストンシリンダ５１と第２のピストンシリンダ５２とを有する熱媒体移動部５０と、熱媒体を通す配管６０ａ〜６０ｄ及びバイパス配管７０と、バイパス配管７０に設けられた流量調整弁８０と、を備えている。この磁気ヒートポンプ装置１においては、第１のピストンシリンダ５１、高温側熱交換器３０、ＭＣＭ熱交換器１０、低温側熱交換器４０、及び第２のピストンシリンダ５２がこの順で配管６０ａ〜配管６０ｄにより接続されており、配管６０ａの一端及び配管６０ｄの他端のそれぞれに、第１のピストンシリンダ５１及び第２のピストンシリンダ５２が配されている。なお、熱媒体としては、例えば、水、不凍液、エタノール溶液、又は、これらの混合物等の液体流体を用いることができる。
【００１４】
ＭＣＭ熱交換器１０は、図３及び図４に示すように、複数の線状体１２からなる集合体１１と、当該集合体１１が収容されたケース１３と、ケース１３に接続された第１のアダプタ１４と第２のアダプタ１５とを含んでいる。
【００１５】
線状体１２は、磁気熱量効果を発現する磁気熱量効果材料（ＭＣＭ：Magnetocaloric Effect Material）から構成された円形の断面形状を有する線材である。このＭＣＭから構成される線状体１２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、当該線状体１２は発熱して温度が上昇する。一方、線状体１２から磁場を除去すると、当該線状体１２は、電子スピンが乱雑となり磁気エントロピーが増加し、当該線状体１２は吸熱して温度が低下する。
【００１６】
この線状体１２を構成するＭＣＭは、磁性体であれば特に限定しないが、例えば、常温域で高い磁気熱量効果を発現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。
【００１７】
集合体１１は、相互に並列された複数の線状体１２の束により構成されている。隣接する線状体１２同士の側面は相互に接触し、その結果、これらの間に流路が形成されている。なお、理解を容易にするために、図３には、実際の本数よりも少ない本数の線状体１２から構成される集合体１１を示しているが、実際には、数千本〜数万本の線状体１２から集合体１１が構成されている。
【００１８】
線状体１２の線径としては、特に限定しないが、例えば、０．０１〜１ｍｍであることが好ましい。この際、集合体１１を構成する複数の線状体１２は、実質的に同一の線径のものを用いてもよいし、異なる線径のものが混在していてもよい。
【００１９】
この線状体１２の集合体１１は、ケース１３に収容されている。図３及び図４に示すように、ケース１３は、矩形筒状に構成されている。このケース１３の軸方向の一端及び他端には、第１の開口１３１及び第２の開口１３２がそれぞれ形成されている。線状体１２は、直線状に延在しており、この線状体１２の延在方向とケース１３の軸方向とは実質的に一致している。また、第１の開口１３１及び第２の開口１３２の中心は、集合体１１の中心と同軸上に位置している。なお、複数の線状体１２は撚り合わせてもよい。この場合、集合体１１を構成する多数の線状体１２を、２，３本ずつの組に分けて、各組の２，３本の線状体１２を撚り合わせてもよい。
【００２０】
ケース１３は、軸方向に対して直交する断面における断面形状がコ字状（略Ｕ字状）の収容部１３ａと、矩形板状の蓋部１３ｂとを含んでいる。この蓋部１３ｂの幅方向端部が、収容部１３ａの開口端部に固定されることにより、収容部１３ａの開口端部が蓋部１３ｂにより閉塞されている。
【００２１】
ケース１３の第１の開口１３１には第１のアダプタ１４が接続されており、第２の開口１３２には第２のアダプタ１５が接続されている。この第１のアダプタ１４及び第２のアダプタ１５としては、例えば、熱収縮チューブや樹脂成型品や金属加工品などを用いることができる。
【００２２】
第１のアダプタ１４は、第１の開口１３１と接続される側の反対側に、第１の連結口１４１を有している。この第１の連結口１４１は、配管６０ｂを介して高温側熱交換器３０に接続されている。第２のアダプタ１５も、第２の開口１３２と接続される側の反対側に第２の連結口１５１を有している。この第２の連結口１５１は、配管６０ｃを介して低温側熱交換器４０に接続されている。
【００２３】
磁気変更部２０は、図１及び図２に示すように、一対の永久磁石２１を含んでいる。この一対の永久磁石２１は、特に図示しない駆動装置（不図示）により、一対の永久磁石２１の間にＭＣＭ熱交換器１０が介在しない位置（以下、第１の位置とも言う。）と、一対の永久磁石２１の間にＭＣＭ熱交換器１０が介在する位置（以下、第２の位置とも言う。）と、の間を往復移動している。図１及び図２に示す磁気ヒートポンプ装置１では、一対の永久磁石２１は、ＭＣＭ熱交換器１０の延在方向に沿って往復移動しているが、特にこれに限定されず、一対の永久磁石２１は、ＭＣＭ熱交換器１０の幅方向に沿って往復移動させてもよい。
【００２４】
なお、一対の永久磁石２１を固定して、ＭＣＭ熱交換器１０を第１の位置と第２の位置との間を往復移動させてもよい。また、永久磁石２１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又は永久磁石２１を往復移動させる駆動装置が不要となる。また、コイルを有する電磁石を用いる場合には、電磁石の増磁／減磁を行うことで線状体１２に印加される磁場の強度（磁場の大きさ）を変更してもよい。
【００２５】
高温側熱交換器３０は、ＭＣＭ熱交換器１０よりも高温になる熱交換器である。この高温側熱交換器３０は、磁気ヒートポンプ装置１の外部（例えば、温度調整される対象物）と高熱を交換する機能を有する。一方、低温側熱交換器４０は、ＭＣＭ熱交換器１０よりも低温になる熱交換器である。この低温側熱交換器４０は、磁気ヒートポンプ装置１の外部と低熱を交換する機能を有する。
【００２６】
熱媒体移動部５０は、第１のピストンシリンダ５１と、第２のピストンシリンダ５２とを有している。第１のピストンシリンダ５１は、配管６０ａの一端に配されている。この第１のピストンシリンダ５１は、シリンダ５１１と、シリンダ５１１内に収容されたピストン５１２と、を有している。
【００２７】
シリンダ５１１は、配管６０ａを介して高温側熱交換器３０と接続している。このシリンダ５１１は、略円形の断面形状を有する中空筒状の筒状部５１１ａと、筒状部５１１ａの長手方向一端を閉塞する底部５１１ｂと、を含んでいる。底部５１１ｂには、配管６０ａの一端と繋がる接続口５１１ｃが設けられている。ピストン５１２は、シリンダ５１１の断面形状と相似形とされた板状部材である。このピストン５１２は、筒状部５１１ａの内周と隙間なく密着している。
【００２８】
ピストン５１２は、特に図示しない往復動機構（不図示）によって、シリンダ５１１の長手方向に沿ってシリンダ５１１内を往復摺動することが可能となっている。このピストン５１２の往復摺動は、永久磁石２１の第１の位置と第２の位置との間の往復移動と連動して行われる。また、ピストン５１２の往復摺動は、第２のピストンシリンダ５２のピストン５２２（後述）の往復摺動と連動して行われる。
【００２９】
第１のピストンシリンダ５１では、シリンダ５１１の筒状部５１１ａ及び底部５１１ｂ、並びにピストン５１２によって熱媒体室５１３が画定されている。この熱媒体室５１３には、熱媒体が充填されている。
【００３０】
第２のピストンシリンダ５２は、配管６０ｄの他端に配されている。この第２のピストンシリンダ５２も、シリンダ５２１と、シリンダ５２１内に収容されたピストン５２２と、を有している。
【００３１】
シリンダ５２１は、配管６０ｄを介して低温側熱交換器４０と接続している。このシリンダ５２１は、シリンダ５１１と同様の形状を有し、中空筒状の筒状部５２１ａと、筒状部５２１ａの長手方向一端を閉塞する底部５２１ｂとを含んでいる。底部５２１ｂには、配管６０ｄの他端と繋がる接続口５２１ｃが設けられている。ピストン５２２は、ピストン５１２と同様の形状を有し、筒状部５２１ａの内周と隙間なく密着している。
【００３２】
ピストン５２２は特に図示しない往復動機構（不図示）によって、シリンダ５１１の長手方向に沿ってシリンダ５１１内を往復摺動することが可能となっている。このピストン５２２の往復摺動は、永久磁石の第１の位置と第２の位置との間の往復移動と連動して行われる。また、ピストン５２２の往復摺動は、ピストン５１２の往復摺動と連動して行われる。
【００３３】
第２のピストンシリンダ５２では、シリンダ５２１の筒状部５２１ａ及び底部５２１ｂ、並びにピストン５２２によって熱媒体室５２３が画定されている。この熱媒体室５２３には、熱媒体が充填されている。
【００３４】
バイパス配管７０は、ＭＣＭ熱交換器１０を迂回するためのバイパス配管であり、ＭＣＭ熱交換器１０の一端側（第１のアダプタ１４側）とＭＣＭ熱交換器１０の他端側（第２のアダプタ１５側）とを直接接続している。具体的には、バイパス配管７０は、配管６０ａと配管６０ｄとを直接接続している。これによって、磁気ヒートポンプ装置１において、一部の熱媒体が高温側熱交換器３０、ＭＣＭ熱交換器１０、及び低温側熱交換器４０を迂回して流れる流路が構成されている。
【００３５】
流量調整弁８０は、バイパス配管７０に設けられている。この流量調整弁８０は、バイパス配管７０を通る熱媒体の流量を調整している。具体的には、流量調整弁８０の開度を大きくすると、バイパス配管７０を通る熱媒体の流量が相対的に大きくなる。この場合、バイパス配管７０と並列接続されるＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量が相対的に小さくなる。一方、流量調整弁８０の開度を小さくすると、バイパス配管７０を通る熱媒体の流量が相対的に小さくなる。この場合、バイパス配管７０と並列接続されるＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量が相対的に大きくなる。このような流量調整弁８０は、電磁弁であってもよいし、手動弁であってもよい。
【００３６】
次に、本実施形態の磁気ヒートポンプ装置１の作用について説明する。図５は本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置における出力Ｗと温度スパンΔＴとの関係を示すグラフ、図６は本発明の一実施の形態に係る磁気ヒートポンプ装置におけるＭＣＭ熱交換器を通る熱媒体の流量に対する出力Ｗの変化、温度スパンΔＴの変化、及びエネルギ効率ＣＯＰの変化を示すグラフである。
【００３７】
本実施形態の磁気ヒートポンプ装置１は、以下の通りに動作する。まず、図１に示すように、磁場変更部２０の永久磁石２１を第１の位置に移動させると、ＭＣＭ熱交換器１０の線状体１２に印加される磁場の強度が減少して、線状体１２の温度が低下する。また、これに伴って、熱媒体移動部５０において、熱媒体室５１３の体積が減少する方向にシリンダ５１１内のピストン５１２を摺動移動させる（すなわち、シリンダ５１１の長手方向に沿って底部５１１ｂに近づく側に向けてシリンダ５１１内のピストン５１２を摺動移動させる。）と共に、熱媒体室５２３の体積が増加する方向にシリンダ５２１内のピストン５２２を摺動移動させる（すなわち、シリンダ５２１の長手方向に沿って底部５２１ｂから離れる側に向けてシリンダ５２１内のピストン５２２を摺動移動させる。）。これにより、熱媒体室５１３内が昇圧されると共に熱媒体室５２３内が減圧されて、接続口５１１ｃを介して熱媒体室５１３から配管６０ａに熱媒体が供給され、ＭＣＭ熱交換器１０の一端側から他端側に向けた方向（以下、第１の方向とも言う。）に熱媒体が移動する。
【００３８】
この場合、熱媒体は、ＭＣＭ熱交換器１０を通過する際に、温度が低下した線状体１２によって冷却される。そして、冷却された熱媒体が低温側熱交換器４０に供給されて、当該低温側熱交換器４０が冷却される。そして、熱媒体は配管６０ｄ外に押し出され、接続口５２１ｃを介して第２のピストンシリンダ５２（具体的には、熱媒体室５２３）に供給される。
【００３９】
上述の動作により、冷却された低温側熱交換器４０が外部との間で熱交換を行うことで、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ことができる。
【００４０】
一方、図２に示すように、磁場変更部２０の永久磁石２１を第２の位置に移動させると、ＭＣＭ熱交換器１０の線状体１２に印加される磁場の強度が増加して、線状体１２の温度が上昇する。また、これに伴って、熱媒体移動部５０において、熱媒体室５２３の体積が増加する方向にシリンダ５１１内のピストン５１２を摺動移動させる（すなわち、シリンダ５１１の長手方向に沿って底部５１１ｂから離れる側に向けてシリンダ５１１内のピストン５１２を摺動移動させる。）と共に、熱媒体室５２３の体積が減少する方向にシリンダ５２１内のピストン５２２を摺動移動させる（すなわち、シリンダ５２１の長手方向に沿って底部５２１ｂに近づく側に向けてシリンダ５２１内のピストン５２２を摺動移動させる。）。これにより、熱媒体室５１３内が減圧されると共に熱媒室５２３内が昇圧されて、接続口５２１ｃを介して第２のピストンシリンダ５２から配管６０ｄに熱媒体が供給され、ＭＣＭ熱交換器１０の他端側から一端側に向けた方向（以下、第２の方向とも言う。）に熱媒体が移動する。
【００４１】
この場合、熱媒体は、ＭＣＭ熱交換器１０を通過する際に、温度が上昇した線状体１２によって加熱される。そして、加熱された熱媒体が高温側熱交換器３０に供給されて、当該高温側熱交換器３０が加熱される。そして、熱媒体は配管６０ａ外に吐き出され、接続口５１１ｃを介して第１のピストンシリンダ５１（具体的には、熱媒体室５１３）に供給される。
【００４２】
上述の動作により、加熱された高温側熱交換器３０が外部との熱交換を行うことで、磁気ヒートポンプ装置１を用いた空気調和装置を暖房として機能させることができる。
【００４３】
そして、永久磁石２１が第１の位置と第２の位置との間の往復移動を繰り返し、ＭＣＭ熱交換器１０内の線状体１２に印加される磁場の強度の増加／減少を交互に繰り返すと共に、当該磁場の強度の増加／減少に伴って、シリンダ５１１内のピストン５１２の往復摺動、及び、シリンダ５２１内のピストン５２２の往復動作を繰り返し、第１の方向に向けた熱媒体の移動と、第２の方向に向けた熱媒体の移動と、を交互に繰り返すことで、低温側熱交換器４０の冷却と、高温側熱交換器３０の加熱とが継続される。
【００４４】
ここで、磁気ヒートポンプ装置１では、ＭＣＭ熱交換器１０を流れる熱媒体の流量の増減に起因して、磁気ヒートポンプ装置１の出力Ｗが向上（低下）する反面、温度スパンΔＴが減少（増大）する、トレードオフの関係が存在する（図５参照）。このため、磁気ヒートポンプ装置１の運転状態（運転モード）に応じて、ＭＣＭ熱交換器１０を流れる熱媒体の流量を調整して、磁気ヒートポンプ装置１を効率良く運転させることが求められる。
【００４５】
例えば、磁気ヒートポンプ装置１の運転状態がスタートアップモードである場合には、温度調整される対象物の温度を素早く調整することが求められる。この場合、図６に示すように、磁気ヒートポンプ装置１では、流量調整弁８０の開度を小さくして、ＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量を比較的大きい流量（以下、第１の流量とも言う。）に設定する。これによって、磁気ヒートポンプ装置１の出力を大きくすることができる。
【００４６】
また、磁気ヒートポンプ装置１の運転状態がより低温／高温を得るためのモードである場合には、温度調整される対象物に対してより高熱／低熱を交換することが求められる。この場合、図６に示すように、磁気ヒートポンプ装置１では、流量調整弁８０の開度を大きくして、ＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量を第１の流量よりも小さい流量（以下、第２の流量とも言う。）に設定する。これによって、磁気ヒートポンプ装置１の温度スパンΔＴを大きくすることができる。
【００４７】
さらに、磁気ヒートポンプ装置１の運転が定常モードである場合には、温度調整される対象物の温度を維持しつつ、エネルギ効率良く運転することが求められる。この場合、図６に示すように、磁気ヒートポンプ装置１では、流量調整弁８０の開度を調整して、ＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量を第１の流量と第２の流量との間の流量（以下、第３の流量とも言う。）に設定する。これによって、磁気ヒートポンプ装置１のエネルギ効率ＣＯＰを向上させることができる。
【００４８】
このように、本実施形態では、磁気ヒートポンプ装置１の運転状態に応じて、バイパス配管７０に設けられた流量調整弁８０により、ＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量を調整することができるため、磁気ヒートポンプ装置１を効率良く運転することができる。
【００４９】
本実施形態における「磁気ヒートポンプ装置１」が本発明における「磁気ヒートポンプ装置」の一例に相当し、本実施形態における「ＭＣＭ熱交換器１０」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「線状体１２」が本発明における「磁性体」の一例に相当し、本実施形態における「ケース１３」が本発明における「ケース」の一例に相当し、本実施形態における「磁場変更部２０」が本発明における「磁場変更手段」の一例に相当し、本実施形態における「高温側熱交換器３０」が本発明における「第１の外部熱交換器」の一例に相当し、本実施形態における「低温側熱交換器４０」が本発明における「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「熱媒体移動部５０」が本発明における「熱媒体移動手段」の一例に相当し、本実施形態における「バイパス配管７０」が本発明における「バイパス流路」の一例に相当し、本実施形態における「流量調整弁８０」が本発明における「流量調整手段」の一例に相当し、本実施形態における「第１のピストンシリンダ５１」及び「第２のピストンシリンダ５２」が本発明における「ピストンシリンダ」の一例に相当する。
【００５０】
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。従って、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。
【００５１】
例えば、第１の方向に熱媒体が移動する場合におけるバイパス配管７０を通る熱媒体の流量と、第２の方向に熱媒体が移動する場合におけるバイパス配管７０を通る熱媒体の流量とが相互に異なる流量となるように流量調整弁８０を動作させてもよい。例えば、ＭＣＭ熱交換器１０において、第１の方向に熱媒体が移動する際に生じる圧力損失と、第２の方向に熱媒体が移動する際に生じる圧力損失とが異なる場合、双方向においてＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量が同じであると、熱媒体の移動する方向によってＭＣＭ熱交換器１０と熱媒体との間で交換される熱量が異なってしまうおそれがある。これに対して、本例の場合、熱媒体の流れ方向に応じて流量調整弁８０の開度を調整することで、双方向においてＭＣＭ熱交換器１０を通る熱媒体の流量を最適の値に設定することができる。これによって、磁気ヒートポンプ装置１をさらに効率良く運転することができる。
【００５２】
また、流量調整弁８０が電磁弁である場合、流量調整手段は、流量調整弁８０と、流量調整弁８０を制御する制御装置（不図示）とを含んでいてもよい。この制御装置は、磁場変更部２０及び熱媒体移動部５０の動作と連動して流量調整弁８０の開閉動作を制御する機能を有する。例えば、制御装置は、第１の方向に向けて熱媒体が移動する場合におけるバイパス流路を通る熱媒体の流量と、第２の方向に向けて熱媒体が移動する場合におけるバイパス流路を通る熱媒体の流量とが相互に異なるように流量調整弁８０の開閉動作を制御してもよい。
【００５３】
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。
【００５４】
また、本実施形態では、ＭＣＭ熱交換器は、単一の集合体によって構成していたが、特にこれに限定されず、複数の集合体を当該ＭＣＭ熱交換器の延在方向に沿って並設して構成してもよい。この場合、複数の集合体は、相互に同一の構成を有していてもよいし、異なる構成を有していてもよい。
【００５５】
また、ＭＣＭ熱交換器において、高温端側から低温端側に亘る温度勾配に応じて、異なるキュリー点（キュリー温度）のＭＣＭ材料を採用した複数の集合体を用いてもよい。具体的には、高温端側に配される集合体には、比較的キュリー点の高い材料を採用し、低温端側に配される集合体には、比較的キュリー点の低い材料を採用することが好ましい。このように、ＭＣＭ熱交換器における温度雰囲気に対応して異なるキュリー点の材料で構成された線材を用いることで、より効率良く磁気熱量効果を作用させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１…磁気ヒートポンプ装置
１０…ＭＣＭ熱交換器
１１…集合体
１２…線状体
１３…ケース
１３１…第１の開口
１３２…第２の開口
１３ａ…収容部
１３ｂ…蓋部
１４…第１のアダプタ
１４１…第１の連結口
１５…第２のアダプタ
１５１…第２の連結口
２０…磁場変更部
２１…永久磁石
３０…高温側熱交換器
４０…低温側熱交換器
５０…熱媒体移動部
５１…第１のピストンシリンダ
５１３…熱媒体室
５１１…シリンダ
５１１ａ…筒状部
５１１ｂ…底部
５１１ｃ…接続口
５１２…ピストン
５２…第２のピストンシリンダ
５２３…熱媒体室
５２１…シリンダ
５２１ａ…筒状部
５２１ｂ…底部
５２１ｃ…接続口
５２２…ピストン
６０ａ〜６０ｄ…配管
７０…バイパス配管
８０…流量調整弁
【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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