(57)【要約】【課題】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と共に、反磁場の影響を抑制することが可能な熱交換器を提供する。【解決手段】ＭＣＭ熱交換器１０は、相互に積層された複数のメッシュ部材１２と、複数のメッシュ部材１２を収容する容器１３と、を備えており、それぞれのメッシュ部材１２は、複数の線材１２１，１２２を織り込んで構成され、線材１２１，１２２は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料で構成され、メッシュ部材１２の網目１２３の形状は、非直角の内角を有する平行四辺形である。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に積層された複数のメッシュ部材と、
複数の前記メッシュ部材を収容する容器と、を備えており、
それぞれの前記メッシュ部材は、複数の線状体を織り込んで構成され、
前記線状体は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料で構成され、
前記メッシュ部材の網目の形状は、非直角の内角を有する平行四辺形である熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器であって、
複数の前記線状体は、
第１の方向に沿って延在する第１の線状体と、
前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って延在する第２の線状体と、を含み、
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、
複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第１の開口から前記第２の開口に向かう方向に対して実質的に平行であり、
下記の（１）式及び（２）式を満たす熱交換器。
０°＜α＜４５°  …（１）
０°＜β＜４５°  （２）
但し、上記の（１）式において、αは、前記線状体に印加される磁場の磁場印加方向に対する前記第１の方向の傾斜角度であり、上記の（２）式において、βは、前記磁場印加方向に対する前記第２の方向の傾斜角度である。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換器であって、
前記メッシュ部材の網目の形状は、非直角の内角を有する菱形であり、
複数の前記メッシュ部材は、前記網目の長い対角線が前記線状体に印加される磁場の方向に対して実質的に平行となるように、前記容器に収容されており、
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、
複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第１の開口から前記第２の開口に向かう方向に対して実質的に平行である熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器であって、
複数の前記メッシュ部材は、相互に部分的に接合され、又は、相互に非接合である熱交換器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれ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、
前記磁場変更手段は、複数の前記メッシュ部材の積層方向に対して磁場の印加方向が実質的に直交するように設けられている磁気ヒートポンプ装置。
【請求項６】
請求項５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】
棒形状の磁気作業物質の長手方向を磁場の方向に合わせるようにダクト内に当該磁気作業物質を収容することにより、反磁場を抑制する磁気冷凍装置が知られている（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２０１３−２５７１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱交換効率の向上の観点から、棒形状の磁気作業物質を細くすることで、当該磁気作業物質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、上記の磁気冷凍装置では、個々の磁気作業物質がその両端のみでダクトに支持され、しかも相互に離間して設けられているため、磁気作業物質を細くすると熱交換媒体の圧力によって磁気作業物質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。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、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と共に、反磁場の影響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】
【０００６】
［１］本発明に係る熱交換器は、相互に積層された複数のメッシュ部材と、複数の前記メッシュ部材を収容する容器と、を備えており、それぞれの前記メッシュ部材は、複数の線状体を織り込んで構成され、前記線状体は、磁気熱量効果を有する磁気熱量効果材料で構成され、前記メッシュ部材の網目の形状は、非直角の内角を有する平行四辺形である熱交換器である。
【０００７】
［２］上記発明において、複数の前記線状体は、第１の方向に沿って延在する第１の線状体と、前記第１の方向に交差する第２の方向に沿って延在する第２の線状体と、を含み、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、複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第１の開口から前記第２の開口に向かう方向に対して実質的に平行であり、下記の（１）式及び（２）式を満たしていてもよい。
【０００８】
０°＜α＜４５°  …（１）
０°＜β＜４５°  （２）
【０００９】
但し、上記の（１）式において、αは、前記線状体に印加される磁場の磁場印加方向に対する前記第１の方向の傾斜角度であり、上記の（２）式において、βは、前記磁場印加方向に対する前記第２の方向の傾斜角度である。
【００１０】
［３］上記発明において、複数の前記メッシュ部材は、前記網目の長い対角線が前記線状体に印加される磁場の方向に対して実質的に平行となるように、前記容器に収容されており、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、複数の前記メッシュ部材の積層方向は、前記第１の開口から前記第２の開口に向かう方向に対して実質的に平行であってもよい。
【００１１】
［４］上記発明において、複数の前記メッシュ部材は、相互に部分的に接合され、又は、相互に非接合であってもよい。
【００１２】
［５］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、前記磁場変更手段は、複数の前記メッシュ部材の積層方向に対して磁場の印加方向が実質的に直交するように設けられている磁気ヒートポンプ装置である。
【００１３】
［６］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、を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、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メッシュ部材をそれぞれ構成し、複数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、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。
【００１５】
また、本発明によれば、メッシュ部材の網目の形状が、非直角の内角を有する平行四辺形となっているので、反磁場の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の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は、本発明の実施形態におけるメッシュ部材の網目を示す図であり、図５のVI部の拡大図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態におけるメッシュ部材の接合部分を示す図であり、図４のVII部の拡大図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態におけるメッシュ部材の変形例を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１及び図２は本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は本実施形態におけるＭＣＭ熱交換器を示す図、図６は本実施形態におけるメッシュ部材の網目を示す図、図７は本実施形態におけるメッシュ部材の接合部分を示す図である。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
第１のＭＣＭ熱交換器１０は、図３〜図５に示すように、複数のメッシュ部材１２を相互に積層して構成される積層体１１と、当該積層体１１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。本実施形態におけるメッシュ部材１２が本発明におけるメッシュ部材の一例に相当し、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。
【００２２】
なお、第１のＭＣＭ熱交換器１０と第２のＭＣＭ熱交換器２０は同一の構造を有しているので、以下に第１のＭＣＭ熱交換器１０の構成についてのみ説明し、第２のＭＣＭ熱交換器２０の構成についての説明は省略する。
【００２３】
それぞれのメッシュ部材１２は、図５及び図６に示すように、複数の線材１２１，１２２を織り込んで構成された網目状の部材である。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。
【００２４】
このメッシュ部材１２を構成する第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。
【００２５】
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温度（キュリー点）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。
【００２６】
本実施形態における線材１２１，１２２は、円形の断面形状を有する線材であるが、線材１２１，１２２が円形以外の断面形状を有してもよい。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。
【００２７】
なお、メッシュ部材１２を構成する第１及び第２の線材１２１，１２２として、実質的に同一の直径を有する線材を用いてもよいし、相互に異なる直径を有する線材を用いてもよい。また、メッシュ部材１２を構成する複数の第１の線材１２１として、実質的に同一の直径を有する線材を用いてもよいし、相互に異なる直径を有する線材を用いてもよい。同様に、メッシュ部材１２を構成する複数の第２の線材１２２として、実質的に同一の直径を有する線材を用いてもよいし、相互に異なる直径を有する線材を用いてもよい。
【００２８】
また、メッシュ部材１２を構成する第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。
【００２９】
或いは、メッシュ部材１２を構成する第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。
【００３０】
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。
【００３１】
図５及び図６に示すように、複数の第１の線材１２１は、第１の方向ＤＲ１に沿って直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に並べられている。この第１の方向ＤＲ１は、永久磁石４０によって磁場が印加される磁場印加方向（図中のＺ軸方向）に対して、一方の側（図中において左側）に傾斜した方向であり、その傾斜角度αは、０°〜４５°であり（０°＜α＜４５°）、好ましくは０°〜３０°であり（０°＜α＜３０°）であり、より好ましくは０°〜１５°である（０°＜α＜１５°）。
【００３２】
一方、複数の第２の線材１２２は、第２の方向ＤＲ２に沿って直線状に延在していると共に、相互に実質的に平行に並べられている。この第２の方向ＤＲ２は、上記の第１の方向ＤＲ１に交差する方向であり、磁場印加方向（図中のＺ軸方向）に対して他方の側（図中において右側）に傾斜した方向である。この第２の方向ＤＲ２の傾斜角度βは、０°〜４５°であり（０°＜β＜４５°）、好ましくは０°〜３０°であり（０°＜β＜３０°）であり、より好ましくは０°〜１５°である（０°＜β＜１５°）。本例では、第１の方向ＤＲ１の傾斜角度αと、この第２の方向ＤＲ２の傾斜角度βとが実質的に同一となっている（α＝β）。
【００３３】
また、複数の第１の線材１２１は、第１の間隔Ｓ１で相互に実質的に等間隔に配置されている。複数の第２の線材１２２も、第２の間隔Ｓ２で相互に実質的に等間隔に配置されている。そして、本例では、この第１の間隔Ｓ１と第２の間隔Ｓ２とは実質的に等しくなっている（Ｓ１＝Ｓ２）。
【００３４】
従って、本実施形態では、複数の第１の線材１２１と複数の第２の線材１２２によって規定される個々の網目１２３の形状は、非直角の内角γ，δを有する菱形（すなわち正方形を除く菱形）となっている。具体的には、一方の内角γは鋭角となっており（０°＜γ＜９０°、γ＝α＋β）、他方の内角δは鈍角となっている（９０°＜δ＜１８０°、δ＝１８０°−γ）。
【００３５】
図３及び図４に示すように、積層体１１は、以上に説明したメッシュ部材１２を複数積み重ねることで構成されている。この際、積層方向（図中のＹ軸方向）において、相互に隣接するメッシュ部材１２の網目１２３同士が重なるように、メッシュ部材１２が積層されている。このため、積層体１１を構成する複数のメッシュ部材１２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及び図７参照）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１２を構成する線状体の本数を減らすと共に当該線状体の間隔を広げて図示している。
【００３６】
相互に積層されたメッシュ部材１２は、図７に示すように、その端部同士が接着剤１２５により接合されることで固定されており、積層体１１を構成する複数のメッシュ部材１２は一体化されている。この接着剤１２５は、メッシュ部材１２の全周に亘って、メッシュ部材１２の端部同士を接合している。このように、複数のメッシュ部材１２を一体化することで、メッシュ部材１２の剛性を一層高めることができる。なお、相互に積層されたメッシュ部材１２同士を接合しなくてもよい。この場合には、個々のメッシュ部材１２の交換の容易性に優れている。
【００３７】
なお、メッシュ部材１２の個々の網目１２３の形状は、特に上記に限定されない。図８は本実施形態におけるメッシュ部材の変形例を示す拡大図である。
【００３８】
例えば、図８に示すように、個々の網目１２３の形状を、正方形、長方形、及び菱形を除く平行四辺形としてもよい。この場合には、個々の網目１２３の形状が非直角の内角γ，δを有していると共に、第１の線材１２１の第１の間隔Ｓ１が、第２の線材１２２の第２の間隔Ｓ２に対して狭くなっている（Ｓ１＜Ｓ２）。なお、第１の線材１２１の第１の間隔Ｓ１と、第２の線材１２２の第２の間隔Ｓ２との大小関係は、特に上記に限定されず、第１の線材１２１の第１の間隔Ｓ１が第２の線材１２２の第２の間隔Ｓ２に対して広くなっていてもよい（Ｓ１＞Ｓ２）。
【００３９】
図３〜図５に戻り、積層体１１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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
積層体１１は、メッシュ部材１２の積層方向と容器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。特に、本実施形態では、永久磁石４０によって磁場が印加される磁場印加方向（図中のＺ軸方向）に対して、メッシュ部材１２の網目１２３の長い対角線１２３ａが実質的に平行となるように、積層体１１は容器１３に収容されている。
【００４４】
図８に示す変形例の場合にも、永久磁石４０によって磁場が印加される磁場印加方向に対して、メッシュ部材１２の網目１２３の長い対角線１２３ａが実質的に平行となるように、積層体１１は容器１３に収容される。
【００４５】
なお、第１の線材１２１の磁気印加方向に対する傾斜角度αが０°〜４５°であると共に（０°＜α＜４５°）、第２の線材１２２の磁気印加方向に対する傾斜角度βも０°〜４５°である限り（０°＜β＜４５°）、必ずしも、メッシュ部材１２の網目１２３の長い対角線１２３ａを磁気印加方向に対して実質的に平行としなくてもよい。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
第２のＭＣＭ熱交換器２０の容器２３にも積層体２１が収容されており（図２参照）、この積層体２１も複数のメッシュ部材２２を相互に重ねることで構成されている。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、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。
【００５０】
なお、第２のＭＣＭ熱交換器２０のメッシュ部材２２は、第１のＭＣＭ熱交換器１０のメッシュ部材１２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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
また、本実施形態では、一対の永久磁石４０は、ＭＣＭ熱交換器１０（２０）が永久磁石４０の間に介在した際に複数のメッシュ部材２１（２２）の積層方向に対して磁場の印加方向が実質的に直交するように、ピストン３０に対して配置されている。
【００５７】
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のメッシュ部材１２，２２に対する磁場の印加／除去に代えて、メッシュ部材１２，２２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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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のメッシュ部材１２の線材１２１，１２２が消磁されて温度が低下する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０のメッシュ部材２２の線材が着磁されて温度が上昇する。
【００６１】
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。
【００６２】
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のメッシュ部材１２の線材１２１，１２２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。
【００６３】
この際、第１のＭＣＭ熱交換器１０の内部において、相互に積層されたメッシュ部材１２の網目１２３の連なりによって形成された流路１２４を液体媒体が通過し、メッシュ部材２２の線材１２１，１２２と接触することで、当該液体媒体が線材１２１，１２２によって冷却される。
【００６４】
一方、着磁されて温度が上昇した第２のＭＣＭ熱交換器２０のメッシュ部材２２の線材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。
【００６５】
この際、第２のＭＣＭ熱交換器２０の内部において、相互に積層されたメッシュ部材２２の網目の連なりによって形成された流路を液体媒体が通過し、メッシュ部材２２の線材と接触することで、当該液体媒体がメッシュ部材２２の線材によって加熱される。
【００６６】
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のメッシュ部材１２の線材１２１，１２２が着磁されて温度が上昇する一方で、第２のＭＣＭ熱交換器２０のメッシュ２２の線材が消磁されて温度が低下する。
【００６７】
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。
【００６８】
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のメッシュ部材２２の線材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。
【００６９】
この際、第２のＭＣＭ熱交換器２０の内部において、相互に積層されたメッシュ部材２２の網目の連なりによって形成された流路を液体媒体が通過し、メッシュ部材２２の線材と接触することで、当該液体媒体がメッシュ部材２２の線材によって冷却される。
【００７０】
一方、着磁されて温度が上昇した第１のＭＣＭ熱交換器１０のメッシュ部材１２の線材１２１，１２２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。
【００７１】
この際、第１のＭＣＭ熱交換器１０の内部において、相互に積層されたメッシュ部材１２の網目１２３の連なりによって形成された流路１２４を液体媒体が通過し、メッシュ部材２２の線材１２１，１２２と接触することで、当該液体媒体が線材１２１，１２２によって加熱される。
【００７２】
そして、以上に説明したピストン３０の「第１の位置」と「第２の位置」との間の往復移動を繰り返し、第１及び第２のＭＣＭ熱交換器１０，２０内のメッシュ部材１２，２２の線材に対する磁場の印加・除去を繰り返すことにより、低温側熱交換器５０の冷却と、高温側熱交換器６０の加熱とが継続される。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、第１のＭＣＭ熱交換器１０に関して、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１２を構成する。このメッシュ部材１２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。
【００７４】
また、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。
【００７５】
この点に関し、本実施形態では、メッシュ部材１２の個々の網目１２３の形状を、非直角の内角γ，δを有する平行四辺形とすることで、第１及び第２の線材１２１，１２２の長手方向を磁場印加方向に対して平行に近づけることができる。そのため、第１及び第２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。
【００７６】
第２のＭＣＭ熱交換器に関しても、同様に、磁気熱量効果材料で構成された第１及び第２の線材を織り込んでメッシュ部材２２を構成する。このため、メッシュ部材２２が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の線材の変形や破断を抑制することができる。
【００７７】
また、メッシュ部材２２の個々の網目の形状を、非直角の内角γ，δを有する平行四辺形とすることで、第１及び第２の線材の長手方向を磁場印加方向に対して平行に近づけることができるため、第１及び第２の線材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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【符号の説明】
【００８３】
１…磁気ヒートポンプ装置
１０…第１のＭＣＭ熱交換器
１１…第１の積層体
１２…メッシュ部材
１２１…第１の線材
１２２…第２の線材
１２３…網目
１２３ａ…長い対角線
１２４…流路
１２５…接着剤
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
２１…第２の積層体
２２…第２のメッシュ部材
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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